DE2040398A1 - Halterung fuer das aktive Material eines Lasers - Google Patents

Description

• Halterung für das aktive Material eines Lasers Die Erfindung bezieht sich auf eine Halterung für das Justierbare stabförmige aktive Material eines Festkörperlasers, die Jeweils an einem Stabende angreift.
• Laser haben aufgrund ihrer Eigenschaft, intensives monochromatisches kohärentes Licht zu erzeugen, eine Vielzahl von Anwendungsmöglichkeiten gefunden. Besonders in der Meßtechnik hat die Verwendung des Lasers zu Verfahren mit großer Meßgenauigkeit geführt. Der Laser wird daher heute auch bereits bei Präzisions-Entfernungs-Me0geräten verwendet, Solche Geräte müssen klein, leicht und sehr robust aufgebaut sein. Die während des Transports und im Betrieb auftretenden Kräfte müssen durch die Konstruktion des Gerätes sicher beherrscht werden. Das gilt insbesondere für die Lagerung des aktiven Materials, das infolge seiner häufig kristallinen Struktur besonders bruchanfällig ist.
• Wie sich in der Praxis gezeigt hat, ist die Verwendung eines gummiartig elastischen Mediums zu seiner Halterung unzweckmäßig. Ein solches elastisches Medium ist auch teilweise plastisch, so daß eine einmal vorgenommene optische Justierung über längere Zeiträume hinweg nicht erhalten bleibt.
• Abgesehen hiervon führt die energiereiche Strahlung der Pwnplichtquelle zu einer besonders schnellen, seine Elastizität zerstörenden Alterung.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für einen Laser der einleitend beschriebenen Art eine geeignete Halterung für das aktive Material anzugeben, die Jedoch verhindert, daß vom Gehäuse auf das aktive Material verspannende Kräfte übertragen werden.
• Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Halterung an einem Stabende nach Art eines Loslagers so ausgebildet ist, daß federnde Elemente an einer auf dem aktiven Material konzentrisch befestigten Rohrhülse angreifen, während die Halterung am anderen Stabende nach Art eines Festlagers so ausgeführt ist, daß eine Spannvorrichtung eine das aktive Material konzentrisch umfassende und hiermit verbundene Spannhülse aufnimmt. Hierdurch ist eine spannungsireie Lagerung des aktiven Materials gewährleistet. Die Spannvorrichtung garantiert, daß die einmal vorgenommene optische Justierung auch über längere Zeiträume hinweg erhalten bleibt.
• Im Herstellungsprozeß des aktiven Materials treten nitunter Störungen des fristallwachstums auf. Dadurch kann es vorkommen, daß die Längsachse des aktiven Materials keine genaue Gerade ist. Wenn die Endflächen des Materials in geeigneter Weise bearbeitet werden, ist dieser Fehler für das optische Verhalten des Materials unerheblich.
• Um nun auch solche Stäbe ohne größere Justierarbeiten verwenden zu können, ist es zweckmäßig, daß die äußere Fläche der Spannhülse, soweit sie sich im Bereich der Spannvorrichtung; befindet, kugelförmig ausgebildet ist.
• Somit können zumindest in einem gewissen Bereich alle herstellungsmäßig bedingten Toleranzen ausgeglichen werden. Das Loslager dient während der Montage des aktiven Materials zur Vorzentrierung des aktiven Materials.
• Beim Feststellen der Spannvorrichtung treten in der Spannhülse durch innere Spannungen bedingte Gegenkräfte auf.
• Um diese Kräfte unwirksam zu machen, wird die innere lichte Weite der Spannhülse, wenigstens soweit sie sich im Bereich der Spannvorrichtung befindet, größer als der äußere Durchmesser des aktiven Materials zu wählen sein.
• Hierbei ist die Spannhülse elastisch mit einem Ring, der auf dem aktiven Material befestigt ist, verbunden.
• Die oben geschilderte elastische Verbindung zwischen der Spannhülse und dem mit dem aktiven Material fest verbundenen Ring dient ebenfalls dazu, die durch das Festklemw men der Spannvorrichtung in der Spannhülse auftretenden Spannungen vom aktiven Material fernzuhalten. Diese Spannungen verursachen Jedoch wegen der Symmetrie der Spannhülse nur sehr kleine Formveränderungen. Daher genügen die natürlichen elastischen Eigenschaften fester Stoffe, um die Spannungen von dem aktiven Material fernzuhalten.
• Bei der Halterung nach der Erfindung nutzt man diese Tatsache in vorteilhafter Weise dadurch aus, daß die elastische Verbindung zwischen der Spannhülse und dem Ring aus parallel zur Ober nische des aktiven Materials angeordneten Stegen besteht.
• Spannvorrichtungen sind in großer Zahl bekannt. Wegen der eingangs geschilderten Probleme kommen jedoch nur solche in Betracht, die besonders einfach aufzubauen sind und dabei trotzdem eine genügend hohe Stabilität besitzen.
• Für die Halterung nach der Erfindung ist es daher zweckmäßig, daß die Spannvorrichtung aus einem konzentrisch zum aktiven Material durchbohrten Block und einem oder mehreren radialen Schlitzen besteht. Mit Hilfe einer Druckschraube ist nun ein Verändern der lichten Weite der Bohrung möglich. Somit läßt sich die im Innern der Bohrung angeordnete Spannhülse form- und kraftsc'hlüssig festlegen.
• Im allgemeinen wird das aktive Material einen anderen thermischen Ausdehnungskoeffizienten als die auf ihm befestigten Teile der Halterung haben. Um auch an dieser Stelle Spannungen zu vermeiden, ist es zweckmäßig, daß auch die Rohrhülse, an der die federnden Elemente angreifen, außer einer der festen Verbindung mit dem aktiven Material dienenden schmalen ringförmigen Zone eine größere lichte Weite als der Außendurchmesser des aktiven Materials besitzt.
• Aus den eingangs geschilderten Gründen sollten als federnde Elemente nicht Gummi oder gummiähnliche Substanzen benutzt werden. Die damit verbundenen Nachteile kann man vermeiden, wenn die federnd an dem Rohrkranz angreifenden Elemente aus einem Kontaktfedernkranz bestehen.
• Da Spannungen vom aktiven Material ferngehalten werden lussen, dürfen sowohl die Rohrhülse als auch die Spannhülse bzw. deren ihrer Befestigung dienender Ring nicht auf das aktive Material aufgepreßt werden. Ein Aufkleben der geschilderten Teile hat sich in der Praxis ebenfalls nicht bewährt, weil der Klebstoff durch die intensive und energiereiche Strahlung der Pumplichtquelle zerstört wird. Es ist daher von besonderer Bedeutung, daß sowohl die Rohrhülse als auch die Spannhülse bzw. deren ihrer Befestigung dienender Ring auf dem aktiven Material aufgelötet sind.
• An Hand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele soll die Erfindung im folgenden noch näher erläutert werden. In der Zeichnung bedeuten Fig. 1 einen Schnitt durch die Halterung nach der ErSindung, Fig. 2. einen vergrößerten, die Spannhülse der Halterung nach der Erfindung darstellenden Ausschnitt aus Fig. 1 sowie Fig. 3 einen die Spannvorrichtung der Halterung nach der Erfindung darstellenden Ausschnitt aus Fig. 1.
• Fig. 1 zeigt einen Schnitt der erfindungsgemäßen Halterung für das stabförmige aktive Material 1. An dem einen Stabende ist die Rohrhülse 2 befestigt Im Bereich des mit zur Rohrhülse göhörenden Ringes 3 sind das aktive Material und die Rohrhülse miteinander verlötet. An der Sußeren Zylinderfläche der Rohrhülse greifen die Kontakte 4 des Kontaktfedernsatzes 5, der im Gehäuse 6 befestigt ist, in Hohe des stirnseitigen Endes des aktiven Materials anJ Am anderen Stabende ist die Spannhülse 7 befestigt.
• Diese befindet sich in der Spannvorrichtung 8, welche am Gehäuse 6 befestigt ist.
• 0 In Fig. 2 ist die Spannhülse 7 vergrößert und um 90 um ihre Längsachse gedreht dargestellt. Der Ring 10 ist mit dem aktiven Material 1 verlötet. Der mit der kugeligen Außenfläche 11 versehene Teil der Spannhülse ist huber die Stege 12 und 13 mit dem Ring 10 verbunden. Auf der den Stegen abgewandten Seite der Spannhülse befinden sich zwei Lappen 14, die zur Aufnahme eines Justierwerkzeuges dienen. Die gestrichelte Linie 15 stellt die schräg ausgebildete Endfläche des aktiven Materials dar.
• In Fig. 3 ist die Spannvorrichtung 8 so dargestellt, daß man auf die Endfläche 20 des aktiven Materials sieht.
• In der Bohrung 21 ist die Spannhülse 7 angeordnet. Die sich gegenüberliegenden Schlitze 22 und 23 sind radial angeordnet. Die Druckschraube 24 ist senkrecht zum Schlitz 23 so angeordnet, daß sich durch den bei ihrem Festdrehen entstehenden Druck die lichte Weite der Bohrung 21 verringert.
• 8 PatentansprUche 3 Figuren

Claims (8)

1. Patentansprüche Halterung für das justierbare stabförmige aktive Material eines Festkörperlasers, die Jeweils an einem Stabende angreift, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung am einen Stabende nach Art eines Loslagers so ausgebildet ist, daß federnde Elemente an einer auf dem aktiven Material konzentrisch befestigten Rohrhülse angreifen, während die Halterung am anderen Stabende nach Art eines Festlagers so ausgeführt ist, daß eine Spannvorrichtung eine das aktive Material konzentrisch umfassende und hiermit verbundene Spannhülse auilnfmmt.
2. Halterung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Fläche der apannhUlse, soweit sie sich im Bereich der Spannvorrichtung befindet, kugelförmig ausgebildet ist.
3. Halterung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet9 daß die innere lichte Weite der Spannhülse, wenigstens soweit sie sich im Bereich der Spannvorrichtung befindet, größer als der äußere Durchmesser des aktiven Materials ist und daß sie elastisch mit einem Ring, der auf dem aktiven Material befestigt ist, verbunden ist.
4. Halterung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die elastische Verbindung zwischen der Spannhülse und dem Ring aus parallel zur Oberfläche des aktiven Materials angeordneten Stegen besteht.
5. 5. Halterung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannvorrichtung aus einem konzentrisch zum aktiven Material durchbohrten Block mit einem oder mehreren radialen Schlitzen besteht, die mit Hilfe einer Druckschraube ein Verändern der lichten Weite der Bohrung gestatten.
6. 6. Halterung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrhülse außer einer der festen Verbindung mit dem aktiven Material dienenden schmalen ringförmigen Zone eine größere lichte Weite als der Außendurchmesser des aktiven Materials besitzt.
7. 7. Halterung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die federnd an der Rohrhülse angreifenden Elemente aus einem Kontaktfedernkranz bestehen.
8. 8. Halterung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die Rohrhülse als auch die Spannhülse bzw. deren ihrer Befestigung dienende Ring auf dem aktiven Material aufgelötet sind.