DE2740222A1

DE2740222A1 - Gas transport laser with metal discharge tube holder - has metal holders for mirrors insulated by ceramic tubes from tube holder

Info

Publication number: DE2740222A1
Application number: DE19772740222
Authority: DE
Inventors: Horst Herbrich
Original assignee: Messer Griesheim GmbH
Current assignee: Messer Griesheim GmbH
Priority date: 1977-09-07
Filing date: 1977-09-07
Publication date: 1979-03-08

Abstract

The gas transport laser has the holders (27) for its reflection and coupling-out mirrors made of metal and insulated by ceramic tubes (33) from the metal tube holder (20) holding the lasing tube. The advantage lies in maintaining the positions of the mirrors whilst providing adequate the electrical insulation. One end (25) of 4 lasing tubes (11, 11') may be slidably fixed via couplings (24) to the metal tube holder (20). The other ends are connected to the mirror holders.

Description

Gas laser insbesondere Gastransportlasermit mindestensGas lasers in particular gas transport lasers with at least

einer Laserentladunqsröhre Die vorliegende Erfindung betrifft einen Gas laser, insbesondere Gastransportlaser mit mindestens einer LaserentladunJsröhre, die in einem Metallhalter gehaltert ist und deren Enden Spiegelhaltern mit Umlenk- bzw. Auskoppelspiegelzugeordnet sind.of a laser discharge tube The present invention relates to a Gas laser, in particular gas transport laser with at least one laser discharge tube, which is held in a metal holder and the ends of which are mirror holders with deflection or output mirror are assigned.

Mit diesem Stand der Technik wird auf Gas laser, insbesondere C02-Gaslaser bezug genommen, wie sie beispielsweise von der Anmelderin unter der Bezeichnung C02-Gaslaser GL 350 A vertrieben werden. Bei diesen C02-Gaslasern stehen die Laserspiegel (Umlenk- bzw. Auskoppelspiegel) direkt mit m elektrischen Entladungsraum (Laserplasmaröhre) in Verbindung und sind somit spannungsführend. Es ist deshalb -?rForderlich, diese Spiegel durch Isolation von den übriien Bauteilen (geerdetes Fundament des Lasergenerators) elektrisch zu trennen. Bisher erfolgte dies dadurch, daß der Spiegelhalter aus Kunststoff oder Keramik gefretigt ist. Die Spiegelhalter aus Kunststoffen haben jedoch den Nachteil, daß infolge des Kriechens des Kunststoffes bei mechanischer Beanspruchung die Laserspieqel verstellt werden und Nachjustierungen dauernd erforderlich sind.With this prior art, gas lasers, in particular CO2 gas lasers, are used referred to, for example, by the applicant under the designation C02 gas laser GL 350 A. With these C02 gas lasers, the laser mirrors are in place (Deflecting or coupling mirror) directly with the electrical discharge space (laser plasma tube) in connection and are therefore live. It is therefore - necessary to have this Mirror through isolation from the other components (grounded foundation of the laser generator) to separate electrically. So far, this has been done by making the mirror holder made of plastic or ceramic is frozen. However, the plastic mirror holders have the Disadvantage that due to the creep of the plastic under mechanical stress the laser mirrors are adjusted and readjustments are constantly required.

Diese Nachteile werden bei der Verwendung von Keramik als Spiegelhaltermaterial vermieden. Die Herstellung von Spiegehaltern für Umlenk- und Auskoppelspiegel aus Keramik ist jedoch kompliziert und kostenungünstig. Hinzu kommt, daß die hochspannungsführenden Spiegel gegenüber den übrigen Bauteilen des Lasergenerators, die in den meisten Fällen aus Metallen hergestellt sind, einen derartigen Sicherheitsabstand aufweisen müssen, damit die gemäß der VDE-Richtlnie 0836 notwendige Kreich- und Luftstrcke gewährleistet ist. Darüber hinaus ist bei der Verwendun von Keramik die mechanische Festigkeit der entsprechenden Bauteile gering. Auch hat die Praxis gezeigt, daß Gewindeeinsätze für die Spiegeljustierung leicht ausbrechen, was zu Laserleistnsverlusten führt.These disadvantages become apparent when ceramic is used as the mirror holder material avoided. The production of mirror holders for deflecting and coupling mirrors However, ceramics are complicated and inexpensive. In addition, the high voltage Mirror opposite the other components of the laser generator, which in most Cases made of metals have such a safety margin must so that the air and air gap required according to VDE guideline 0836 is guaranteed. In addition, when using of ceramics the mechanical strength of the corresponding components is low. Also has practice shown that threaded inserts for mirror adjustment break out easily, which leads to Loss of laser power leads.

Aufhabe der vorliegenden Erfindung ist es, die oben genannten Nachteile zu vermeiden, und einen Gaslaser, insbesondere Gastransportlaser zu schaffen, bei dem einerseits - dpn eine gleichbleibende Lage der Enden der Laserentladungsröhre zugeordnete Spiegelhaltern Jewährleistet ist und andererseits eine ausreichende elektrische Isolierung der Spiegelhalter gegenüber den übrigen Laserbauteilen erreicht wird.The aim of the present invention is to remedy the above-mentioned disadvantages to avoid, and to create a gas laser, in particular a gas transport laser on the one hand - dpn a constant position of the ends of the laser discharge tube assigned mirror holders are guaranteed and, on the other hand, sufficient electrical isolation of the mirror holder from the other laser components achieved will.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Erfindung vorgesenlagen, daß die Spiegelhalter as Metall gefertigt und über Keramikrohre gegenüber demMetallhalter zur Halterung der Laserentladungsröhre isoliert sind. Dabei sind die Spiegelhalter bevorzugt aus Aluminium gefertigt, so daß sich in Verbindung mit den Keramikrohren eine einfache Konstruktion der Unlenk- und Auskoppelspiegelhalter ergibt, die leicht und stabil ist. Praktische Versuche zeigten, daß durch die vorgeschlagene Art der Spiegelhalterausbildung und der Isolation über Keramikrohre keinerlei Nachjustierungen des Lasergenerators auch nach mehrstündigem Betrieb erforderlich sind. Dies wird insbesondere darauf zurückgeführt, daß die Spiegelhalter gegenüber den Metallhaltern aus einem Werkstoff bestehen, der eine geringe thermische Ausdehnung aufweist und zudem eine gute Isolation bewirkt.To solve this problem it is proposed according to the invention, that the mirror holder is made of metal and over ceramic tubes opposite the metal holder for holding the laser discharge tube are insulated. There are the mirror holders preferably made of aluminum, so that in connection with the ceramic tubes a simple construction of the deflecting and decoupling mirror holder results that easily and is stable. Practical tests showed that the proposed type of Mirror holder training and the insulation via ceramic tubes no readjustments whatsoever of the laser generator are required even after several hours of operation. this will in particular attributed to the fact that the mirror holder opposite the metal holders consist of a material that has a low thermal expansion and also causes good insulation.

Durch entsprechende Wahl des Abstandes der Spiegelhalter aus Metall von dem Metallhalter zur Halterung der Laserentladungsröhre kann ein optimaler Sicherheitsabstand konstruktiv festgelegt werden, So daß die Länge der Keramikrohre ein direktes Maß für diC Kriech- und Luftstrecke darstellt. Somit ist stets eine optimale elektrische Sicherheit gewährleistet und die oben genannte VDE-Richtlinie o836 in einfachster Art und Weise erfüllbar. Von wesentlichem Vorteil ist weiterhin, daß aufgrund der Metall/Keramitzerbindung zwischen den beiden Spiegelhaltern ein konstanter Abstand zwischen den Spiegeln gewährleitet ist, was insbesondere für die Konstanz der Laserleistung von wesentlicher Bedeutung ist.By choosing the distance between the metal mirror holder There is an optimal safety distance from the metal holder for holding the laser discharge tube be determined constructively, so that the length of the ceramic tubes is a direct measure for diC creepage and clearance represents. So there is always one Optimum electrical safety guaranteed and the above-mentioned VDE guideline o836 can be fulfilled in the simplest way. Another major advantage is that due to the metal / ceramic bond between the two mirror holders constant distance between the mirrors is guaranteed, which is particularly important for the constancy of the laser power is essential.

Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind im Metallhalter über Kupplungen die einen Enden von vier Laserentladungsröhren gleitend befestigt und die anderen Enden der Röhren mit den Spiegelhaltern verbunden.According to a preferred embodiment of the invention are im Metal holder sliding over couplings one end of four laser discharge tubes attached and the other ends of the tubes connected to the mirror holders.

Zur mechanischen Befestigung der Spiegelhalter an dem Metallhalter sowie zur elektrischen Isolation und Gewährleistung einer ausreichenden Kriech- und Luftstrecke sind diese metallenen Spiegelhalter gemäß der Erfindung über Keramikrohrstücke an dem ^Tetallhalter befestigt. Dabei sind bevorzugt pro Spiegelhalter vier Keramikrohre vorJesehen, die symmetrisch zu den Laserentladungsrohren vorgesehen sind.For mechanical attachment of the mirror holder to the metal holder as well as for electrical insulation and ensuring sufficient creep and air gap are these metal mirror holders according to the invention via ceramic tube pieces attached to the ^ Tetallhalter. There are preferably four ceramic tubes per mirror holder provided symmetrically to the laser discharge tubes.

Gemäß einem weitern Vorschlag der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die Spiegelhalter über durchgehende Keramikrohre miteinander verbunden sind, die am Metallhalter gleitend befestigt sind. Auch diese Ausbildung gewährleistet, daß der Abstand zwischen den Spiegelhaltern stets konstant bleibt. Darüber hinaus wird wiederum eine optimale elektrische Sicherheit gegenüber den übrigen Bauelementen des Lasers erreicht.According to a further proposal of the invention it is proposed that the mirror holders are connected to one another via continuous ceramic tubes that are slidably attached to the metal holder. This training also ensures that the distance between the mirror holders always remains constant. In addition, will again an optimal electrical safety compared to the other components of the laser.

Bei beiden vorJeschlagenen Varianten ist es vorteilhaft möglich, die Keramikrohre Kühlmizzelversorgungseinrichtung zu verbinden, bevorzugt ein nicht leitendes Kühlmittel, wie beispielsweise öl oder dergleichen, als Kühlmittel verwendet werden soll. Durch die gleichmäßiJe Kühlung der Keramikrohre wird erreicht, daß zwischen den Keramikrohren keine unterschiedlichen Ausdehnungen stattfinden, die beispielsweise durch Fremdeinflüsse hervorgerufen werden können.With both of the proposed variants, it is advantageously possible to use the ceramic tubes To connect cooling melt supply device, preferably a non-conductive coolant such as oil or the like is to be used as the coolant. The uniform cooling of the ceramic tubes ensures that there are no different expansions between the ceramic tubes that can be caused, for example, by external influences.

In der nachfolgenden Beschreibung wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen sowie unter Hinweis auf weitere vorteilhafte Merkmale näher erläutert. Dabei veranschaulicht Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Gast ransportl ase rs Fig. 2 eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Laserentladungsröhrenbefestigung Fig. 3 eine andere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Laserentladungsröhrenbefestigung.In the following description, the invention is referenced to the drawings and with reference to further advantageous features explained. 1 illustrates a schematic representation of a guest ransportl ase rs Fig. 2 shows an embodiment of the laser discharge tube mounting according to the invention 3 shows another embodiment of a laser discharge tube mounting according to the invention.

In Fi3. 1 ist der schematische Aufbau eines mit lo bezeichneten Axialstrom-Gastransport-C02-Lasers veranschaulicht.In Fi3. 1 is the schematic structure of an axial flow gas transport CO 2 laser labeled lo illustrated.

Der Laser lo besteht im wesentlichen aus einer die Laserentladungsrohre 11,12 beinhaltenden Rinaleitung 13a,13b für das Lasergas, welche an ein Roots-Gebläse 14 angeschlossen sind, so daß zwei Teilringleitungen gebildet werden. Den Laserentladungsröhren 11,12 sind Ringelektroden 15,16 zugeordnet, welche mit einer nicht näher dargestellten Hochspannungsgleichstromquelle in Verbindung stehen. Die Laserspiegel sind mit 17 und 18 bezeichnet. Den Rinaleitungen 13a,13b wird kontinuierlich eine geringe Menge Lasergas zugeführt. Zur Aufrechterhaltung des -jeringen Druckes innerhalb des Gassystems (ca. 50 Zillibar) sind die Ringleitungen 13a, 13b mit einer Vakuumpumpe 19 verbunden.The laser lo consists essentially of one of the laser discharge tubes 11, 12 containing ring line 13a, 13b for the laser gas, which is connected to a Roots blower 14 are connected, so that two partial ring lines are formed. The laser discharge tubes 11, 12 are assigned to ring electrodes 15, 16, which have a not shown in detail High voltage direct current source are connected. The laser mirrors are at 17 and 18 denotes. A small amount is continuously supplied to the drain lines 13a, 13b Laser gas supplied. To maintain the low pressure within the gas system The ring lines 13a, 13b are connected to a vacuum pump 19 (approx. 50 Zillibars).

Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 sind die Laserentladungsrohre 11,12 sowie 11' und 12' in einem in seiner Gesamtheit mit 20 bezeichneten Metallhalter gehaltert.In the embodiment according to FIG. 2, the laser discharge tubes are 11, 12 and 11 'and 12' in a metal holder designated in its entirety by 20 held.

Der Metallhalter 20 besteht aus einer oberen U-Profil-Schiene 21 und einer unteren U-Profil-Schiene 22. Die Schienen 21 und 22 sind über Stege 23 miteinander verbunden, so daß eine Gitterkonstruktion entsteht. Im Nletallhalter 20, und zwar im Mittelstück 23, sind über schematisch dargestellte Gleitkupplungen 24 die einen Enden 25 der Laserrohre 11,12 bzw. 11',12' befestigt. Den anderen Enden 26 der Rohre sind Spiegelhalter 27,28 zugeordnet. Dabei ist der Spiegelhalter 27 zur Aufnahme der Umlenkspiegel 29 und 3c ausgebildet. Der Spiegelhalter 28 weist einen vollreflektierenden Endspiegel 31 sowie einen teildurchlässigen Auskoppelspiegel 32 auf. Gemäß der Erfindung sind beide halter Spiegel' 21 und zB aus Metall gefertigt. uie Spiegelnhalter 27 und 28 sind erfindungsgemäß über Keramikrohre 33 an dem Metallhalter 20 Befestigt. Dadurch wird wie bereits erwähnt eine optimale Fixierung der Spiegel zueinander sowie ein ausreichender elektrischer Sicherheitsabstand 34 in bezug auf die Luft- und KrLechstrefckenverhältnisse erreicht.The metal holder 20 consists of an upper U-profile rail 21 and a lower U-profile rail 22. The rails 21 and 22 are connected to one another via webs 23 connected so that a lattice structure is created. In Nletallhalter 20, namely in the middle piece 23, the one are via schematically shown sliding couplings 24 Ends 25 of the laser tubes 11, 12 and 11 ', 12' are attached. The other ends 26 of the tubes are assigned to mirror holders 27, 28. The mirror holder 27 is for receiving the deflection mirror 29 and 3c formed. The mirror holder 28 has a fully reflective End mirror 31 and a partially transparent output mirror 32. According to the invention are both holder mirrors' 21 and made of metal, for example. uie mirror holder 27 and 28 are fastened to the metal holder 20 via ceramic tubes 33 according to the invention. As already mentioned, this ensures that the mirrors are optimally fixed to one another as well as a sufficient electrical safety distance 34 with respect to the air and high aspect ratios achieved.

Bevorzugt sind Speigelhalter sowie die Metallhaltergitterkonstruktion 20 aus Aluminium gefertigt.Mirror holders and the metal holder grid construction are preferred 20 made of aluminum.

Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fiq. 3 sind die Laserentladungsröhren 35,36 einerseits gasdicht und gleitend im Metallhalter 37 befestigt. Andererseits sind den Entladungsrohren 35,36 Spiegelhalter 38 und 39 zugeordnet, wobei im Spiegelhalter 38 beispielsweise Umlenkspiegel und im Spiegelhalter 39 Reflektions- und Auskoppelspiegel vorgesehen sind. Die Spiegelhalter 38 und 39 sind aus Metall,*vorzugsweise Aluminium, gefertigt und über durchgehende Keramikrohre 40,41 miteinander Dabei erfolgt eine Halterung der Keramikrohre vorzugsweise über am Metallhalter 37 vorgesehene .Gummimanschetten 42. Dadurch ist eine gleitende Halterung der Keramikstäbe gegenüber dem Metallhalter 37, welcher über Befestigungen 43 mit einem Fundament 44 in Verbindung steht, gewährleistet.In the embodiment according to Fiq. 3, the laser discharge tubes 35, 36 are, on the one hand, fastened in a gas-tight and sliding manner in the metal holder 37. On the other hand, mirror holders 38 and 39 are assigned to the discharge tubes 35, 36, with, for example, deflecting mirrors being provided in the mirror holder 38 and reflecting mirrors and coupling-out mirrors being provided in the mirror holder 39. The mirror holders 38 and 39 are made of metal, * preferably aluminum, and are connected to one another via continuous ceramic tubes 40, 41 The ceramic tubes are held in place preferably by means of rubber sleeves 42 provided on the metal holder 37. This ensures that the ceramic rods are held in a sliding manner with respect to the metal holder 37, which is connected to a foundation 44 via fastenings 43.

Auch diese Konstruktion gewährleistet eine Konstanz der Spiegelabstände sowie einen ausreichenden elektrischen Sicherheitsabstand zwischen den metallenen Spiegelhaltern und dem Metallhalter sowie eine ausreichend große Kriech-und Luftstrecke.This construction also ensures that the mirror spacing is constant as well as a sufficient electrical safety distance between the metal ones Mirror holders and the metal holder as well as a sufficiently large creepage and clearance distance.

Claims

Keyword: Ceramic tube Designation: Gas laser, especially gas transport laser, with at least one laser discharge tube claims 1. with at least one laser discharge tube held in a metal holder, and their ends mirror holders with deflection or. output mirror are assigned, gekennzeicnet characterized in that the mirror holder (27,28,38,39) made of metal and are insulated from the metal holder (20, 37) by ceramic tubes (33, 40, 41).

2. Gas laser according to claim 1, characterized in that the metal holder (20) via couplings (24) the one ends (25) of four laser discharge tubes (11, 12, 11 ', 12') Are slidably attached, the other ends (26) with the mirror holders (27,28) are in connection and that also the mirror holder (27,28) via ceramic tubes (33) are attached to the metal holder (20).

3. Gas laser according to claim 1, characterized in that the mirror holder (38,39) are connected to one another via continuous ceramic tubes (40,41) which are slidably attached to the metal holder (37).