圆柱形激光放电管光线方向稳定的固定装置

摘要

圆柱形激光放电管(3)在金属外壳(2)圆柱形内腔中光线方向稳定的固定装置，其中，内腔的直径大于激光放电管(3)，并在内腔的端部嵌入O形密封圈(4)卡紧激光放电管(3)，其特征是，金属外壳(2)内由O形密封圈与激光放电管(3)形成的间隙用导热膏(16)填充，可控制的加热和冷却元件与外壳(2)的外壁接触，外壳(2)只有一端固定在底板(1)上。

说明书

本发明涉及一个在金属外壳内腔中的圆柱形激光放电管光线方向稳定的固定装置。内腔的直径大于激光放电管，且内腔的端部嵌入O型密封圈来固定激光放电管，而金属外壳则装在底板上。

圆柱形激光放电管，特别是氦-氖放电激光器的圆柱形激光放电管在今天可作为带有封焊好的谐振式反光镜的独立运行单元买到。激光器的实际发射波长取决于反光镜相互的距离和倾斜度。反光镜的距离可通过激光放电管的热膨胀来控制。金属外壳象炉子一样对激光放电管的温度起调节作用。加热不应使激光放电管产生过大张力，以免改变反光镜的倾斜度。

激光器的光线方向取决于外壳中激光放电管的固定情况。用弹簧或弹性O型密封圈来固定激光放电管时产生的应力很小，（德国专利DE  2832117C2），西门子小册子B6-P8808“氦-氖激光技术：管子、模件、供电，第二版第10页”）。但是金属外壳的温度梯度可导致O型密封圈不可能承受的张紧力。此外，由于外壳的向外辐射散热或冷空气流而在底板上产生的温度梯度同样可以影响外壳的纵向稳定性，从而影响激光光束轴线的纵向稳定性。系统的震动亦可导致弹性O型密封圈中的激光放电管的横向移动。

上述类型的激光器例如用于座标测量技术中，在精确长度测量时，特别是用干涉法和精确测量时，激光波长的稳定是基本的先决条件。在测量角度时，特别是测量偏振角时，光线方向的稳定性尤其重要。

所以本发明的任务在于，对激光放电管提出一个可改进温度调节、温度梯度很小和纵向支承较稳定的固定装置。

按照本发明，在上述类型的装置方面，这个任务是通过权利要求1所述的特征来解决的。本发明的最佳结构由从属权利要求2～8中的特征给出。

通过在外壳内壁和激光放电管之间的间隙内填充软的导热材料所产生的导热而可达到良好的温度分布。O型密封圈同时是激光放电管的管座并密封导热材料。填入的材料附加地稳定了激光放电管而防止横向移动，并补偿了温度梯度。由于导热引起的温度控制，通过在外壳外壁上装设冷却元件也可导散系统的热量。由于冷却的可能性而可使温度的调节范围低于环境温度。因此起着炉子作用的外壳的工作温度可达到环境温度。由于外壳只有一端与底板固定连接，所以可在这两个元件之间产生不同的热膨胀，而不造成外壳的纵向轴线张紧。

采用以加热和冷却的珀耳帖元件是特别有利的。把几个珀耳帖元件对称布置在外壳的外壁上时，这种元件可以保持相当小的尺寸。在给定外壳长度时，每个珀耳帖元件还可配置一个带有向外伸出冷却片的相当大的散热器，从而可实现良好的散热。

通过把外壳支承在绝热的支座上，基本上避免了热传递到底板上。外壳上和底板上附加的绝热涂层也阻止了由热辐射引起的热传递。

在附图中示意表示了本发明装置的一个实施例，下面借助附图来进一步说明此实施例。这些附图是：

图1表示装置的横断面;

图2表示装置的俯视图;

图3表示波长稳定的功能图。

图1表示底板1、外壳2和激光放电管3。外壳2例如用铝、激光放电管例如用玻璃作成。卡紧激光放电管3用的O型密封圈4嵌入外壳2的端部。外壳两端是封闭的，且只在右端有一个光的发射孔。在外壳2和激光放电管3之间由O型密封圈4形成的间隙用导热膏16填充。

外壳2为方形横截面，所以珀耳帖元件5可紧贴在平面上，如图2所示。每个珀耳贴元件都对应一个大面积的散热器6。

外壳2通过导热少的钢支座7在光的发射端上与底板1牢固连接。垫入一弹簧9的螺栓支承另一端上的钢支座。所以，这个钢支座可在纵向导轨8上滑动，并可补偿底板1和外壳2相互间的热膨胀。为了屏蔽热辐射，外壳2和底板1分别涂有绝热层10和11。

整个结构用一外罩罩住，外罩一端通过风机14送入冷却空气而使散热器6保持环境温度。在这个外罩的外侧上装有激光波型调节用的电子控制器件12和激光器工作电源13。

图3表示波长稳定的原理功能图，即举一个相当短的激光放电管3的例子，在这种管子时，在激光器放大曲线上只出现相互垂直振荡的线偏振波型。两种纵向波型的波长只有很小的差别，其中只有一个波长可用于干涉测量。在输出端上和激光放电管3的外面用一个偏振的分光器15把两种波型的光分开。测出偏转90度的光线部分的光强度进行模拟/数字（A/D）转换，并用微处理机控制珀耳贴元件5的调节电流。微处理机控制输出耦合的光强保持恒定。同时最好通过外壳2的工作温度把波型移到激光器放大曲线下方，使输出耦合的光线部分的光强显著小于有效光线部分的光强。