DE2134075C3 - Anordnung zum Abdichten des laseraktiven Stabes eines Festkörperlasers - Google Patents

Description

über dem Gehäuse 12 in einer solchen Weise abgedichtet, daß die emittierte kohärente Strahlung das Kühlgas nicht zu durchdringen braucht. In der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform der Erfindung ist ein Ende des laseraktiven Stabes 14 unmittelbar gegenüber einem ersten rohrförmigen Ansatz 34 des Gehäuses 12 abgedichtet, wogegen das andere Ende des laseraktiven Stabes 14 gegenüber dem Gehäuse 12 unter Zwischenschaltung eines entferabaren rohrförmigen Teiles 42 abgedichtet ist, das mittels eines Gewindes 52 in einen zweiten rohrförmigen Ansatz 40, der dem ersten Ansatz 34 koaxial gegenübersteht, eingeschraubt ist und einen Zugang zum Inneren des Gehäuses gestattet, wenn es erforderlich ist, den Stab 14 zu entfernen oder zu ersetzen. Es versteht sich, daß eine Anordnung mit einem entfernbaren rohrförmigen Teil an jedem Ende des Stabes 14 angebracht werden könnte.

Der erste Ansatz 34 und das rohrförmige Teil 42 weisen an ihren Innenflächen nahe ihren inneren Enden 35 bzw. 43 jeweils eine Ringnut 36 bzw. 44 auf, die einen O-Ring 38 bzw. 48 aus elastischem Material, wie beispielsweise Butylgummi, enthält, der eine hermetische Abdichtung zwischen dem ersten rohrförmigen Ansatz 34 bzw. dem rohrförmigen Teil 42 und der Außenfläche des benachbarten Endes des Stabes 14 bildet Das rohrförmige Teil 42 weist im Bereich seiner Mitte an seiner Außenfläche eine Ringnut 46 auf, die einen elastischen O-Ring 50 aufnimmt, der eine hermetische Abdichtung zwischen dem rohrförmigen Teil 42 und dem rohrförmigen Ansatz 40 bewirkt. Weiterhin kann eine Konterschraube 54 in den zweiten rohrförmigen Ansatz 40 eingedreht und gegen das äußere Ende des rohrförmigen Teiles 42 geschraubt sein, um auf diese Weise den laseraktiven Stab 14 in der gewünschten Stellung innerhalb der Enden des ersten rohrförmigen Ansatzes 34 und des rohrförmigen Teiles 42 zu halten.

Um die O-Ringe 36 und 44 gegen eine Beschädigung durch die von der Blitzlampe 16 ausgehende Strahlung, die von dem laseraktiven Stab 14 radial nach außen gestreut wird, zu schützen, sind die Außenflächen an jedem Ende des Stabes 14 mit einem aufgedampften Chromband 56 bedeckt. Jedes Chromband 56 erstreckt sich in Längsrichtung des Stabes 14 von dem entsprechenden Ende des Stabes über eine Strecke, die größer ist als die Breite der benachbarten Ringnut 36 bzw. 44. Vorzugsweise werden die Chromschichten 56 in einer Dicke hergestellt, die ausreichend ist, um eine Lichtunduvchlässigkeit des abgeschiedenen Chroms von wenigstens 99 °/o zu erreichen.

ao Es hat sich herausgestellt, daß Chrom unter den Werkstoffen, die bei den Versuchen, «jie O-Ringe gegen die Streustrahlung zu schützen, benutzt worden sind, einzigartige Eigenschaften aufweist. Chrom hat nicht nur selbst eine hohe Beständigkeit gegen solche Streustrahlung, sondern haftet auch sehr gut an der Staboberfläche, so daß eine hohe Beständigkeit der Bänder 56 auf dem Stab 14 gewährleistet ist. Durch die vorliegende Erfindung wird demnach eine leicht lösbare, hermetische Abdichtung zwischen den Enden des Stabes 14 und dem Gehäuse Ϊ2 geschaffen, die zugleich gewährleistet, daß das Abdichtmaterial gegen eine Beschädigung durch gestreute Strahlung vollständig geschützt ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

1 2

Patentansprüche: dem Stab so gering, daß der Werkstoff leicht von

dem Stab abzureiben war, oder es wurde der Werk-

1, Anordnung zum Abdichten eines aus einem stoff selbst von der Streustrahlung in solchem Maße Material wie Nd: YAG oder Rubin bestehenden angegriffen, daß seine Undurchsichtigkeit beeinträchlaseraktiven Stabes eines Festkörperlasers gegen- 5 tigt wurde.

über dessen Gehäuse, in dem ein Kühlmittel um- Aus der US-PS 3 413 567 ist es bekannt, aus gewälzt wird, bei der wenigstens ein Ende des Kupfer bestehende Kühlblöcke eines Lasers mit einer Stabes in einem in einer Wand des Gehäuses an- Chromschicht zu versehen, die das unmittelbar aufgebrachten Sitz gehalten ist, der eine einen End- treffende Pumplicht reflektieren und so auf den^laserabschnitt des Stabes umgebende Ringnut aufweist, 10 stab konzentrieren soll.

in der ein elastischer O-Ring angeordnet ist, da- Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe durch gekennzeichnet, daß der End- zugrunde, bei einer Anordnung der eingangs beschrieabschnitt des Stabes (14) über eine Strecke, die benen Art eine dauerhafte Abdichtung zwischen dem größer ist als die Breite der benachbarten Ringnut laseraktiven Stab und dem Gehäuse des Festkörper-(36 bzw. 44), von einem aufgedampften Chrom-15 layers zu schaffen,
band (56) umgeben ist Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge-

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch ge- löst, daß der Endabschnitt des Stabes über eine kennzeichnet, daß das Chromband zu wenigstens Strecke, die größer ist als die Breite der benachbarten 99 ⁰Zo lichtundurchlässig ist. Ringnut, von einem aufgedampften Chromband umso geben ist

Dieses Chromband, das sich durch die überra-

■ sehend gute Haftung auf Lasermaterialien der ge-

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung nannten Art auszeichnet, kann ohne weiteres in einer zum Abdichten eines aus einem Material wie Nd: YAG solchen Schichtdicke aufgedampft sein, daß es gemäß oder Rubin bestehenden laseraktiven Stabes eines 35 einer Ausführungsform der Erfindung zu wenigstens Festkörperlasers gegenüber dessen Gehäuse, in dem 99°/o lichtundurchlässig ist, so daß der schädigende ein Kühlmittel umgewälzt wird, bei der wenigstens Einfluß des Streulichäs der Anregungslampe auf dem ein Ende des Stabes in einem in einer Wand des Ge- O-Ring nahezu vollständig ausgeschaltet werden häuses angebrachten Sitz gehalten ist, der eine einen kann.

Endabschnitt des Stabes umgebende Ringnut auf- 30 Die Erfindung wird nachstehend an Hand des in weist, in der ein elastischer O-Ring angeordnet ist. der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles

Eine solche Anordnung ist aus der deutschen Of- näher beschrieben und erläutert. Die Zeichnung fenlcgungsschrift 1 639 062 bekannt. Bei dieser An- zeigt, teilweise im Längsschnitt, in schematischer Ordnung ist der O-Rsng, durch den das Gehäuse ge- Darstellung einen gekühlten Festkörperlaser mit genüber dem Laserstab abgedichtt. ist, der von dem 35 einer Anordnung nach der Erfindung.
Laserstab gestreuten Strahlung der Anregungsblitz- Der in der Zeichnung dargestellte, gekühlte Festlampe ausgesetzt, die das Material des O-Ringes an- körperlaser 10 weist ein im wesentlichen rechteckiges greifen und zu einer Zerstörung der Abdichtung füh- Gehäuse 12 auf, das vorzugsweise aus einem Metall ren kann. mit guter Wärmeleitfähigkeit, wie beispielsweise AIu-

Es ist auch aus der deutschen Offenlegungsschrift 40 minium, besteht. Im unteren Abschnitt des Gehäuses 1614 617 bekannt, ein zur Aufnahme der Anre- 12 ist ein Stab 14 aus einem laseraktiven Material gungs-Blitzlampe und des laseraktiven Stabes dienen- angeordnet. Der Stab 14 besteht aus einem Festdes Kühlrohr, das von einem Kühlmittel durchflossen körperlaser-Werkstoff wie Nd: YAG oder Rubin, wird, gegenüber dem Gehäuse durch einen O-Ring Seitlich zum laseraktiven Stab 14 ist in dessen Nähe abzudichten und zugleich das Kühlrohr in dem Be- 45 eine Blitzlampe 16 angebracht, die zur Anregung des reich, in dem der O-Ring an der Außenfläche des laseraktiven Stabes dient. Eine rohrförmige Abschir-KUhlrohres anliegt, mit einer Lichtschutzschicht für mung 18 aus einem hochreflektierenden Material, wie den O-Ring zu versehen. Welcher Art diese Licht- beispielsweise vergoldetem Aluminium, umgibt den schutzschicht ist, ist in der deutschen Offenlegungs- laseraktiven Stab 14 und die Blitzlampe 16, so daß sie schrift 1614617 nicht ausgeführt. Ebensowenig ist 5« die Anregungsstrahlung der Blitzlampe 16 auf den das Material angegeben, aus dem das Kühlrohr b<;- laseraktiven Stab 14 konzentriert,
steht Es kann jedoch angenommen werden, daß das lim die von dem laseraktiven Stab 14 und der Kühlrohr aus Glas oder Quarz besteht, auf dem licht- Blitzlampe 16 erzeugte Wärme abzuführen, ist eine undurchlässige Schichten der verschiedensten Art Einrichtung zum Umwälzen und Vorbeiführen eines leicht aufbringbar sind und gut haften. Darüber hin- 55 Kühlmittels an dem laseraktiven Stab 14 und der aus sieht auch die Stelle des Kühlrohres, an der sich Blitzlampe 16 vorgesehen. Beispielsweise kann als die Lichtschutzschicht befindet, in Eingriff mit dem Kühlmittel Stickstoff unter einem Druck von etwa Kühlmittel, so daß an dieser Stelle keine schädlichen 20 at verwendet werden. Es sind aber auch andere Wärmeentwicklungen auftreten können, die die Le- Gase wie Helium oder Argon geeignet,
bensdauer der Lichtschutzschicht beeinträchtigen. 60 Die Kühleinrichtung umfaßt eine Umwälzpumpe

Es wurden auch Versuche gemacht, die Enden des 26, ein einen Strömungsweg für das Kühlgas definielaseraktiven Stabes mit einem undurchsichtigen Ma- rendes Wandelement 20 und Wärmeaustauschiamelterial zu beschichten, um zu verhindern, daß die len 28, die innerhalb des Gehäuses 12 in einem Wär-Streustrahlung den O-Ring erreicht. Zahlreiche meaustauschbereich 24 angeordnet sind, sowie von Werkstoffe, einschließlich Goldlack, sowie Metalle, wie 65 dem Gehäuse 12 nach außen abstehende, im Luft-Silber, Kupfer, Blei-Zinn-Lötlegierungen usw., wur- strom eines Gebläses 32 angeordnete Wärmeausden geprüft. Bei all diesen Werkstoffen war jedoch tauschlamellen 30.
entweder die Haftung zwischen dem Werkstoff und Die Enden des laseraktiven Stabes 14 sind gegen-