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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Laseroszillator und befasst sich insbesondere mit einer Befestigungskonstruktion für das optische Element von diesem.
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Aus der Druckschrift
JP 07 302 942 A ist ein Laseroszillator bekannt, welcher einen Reflexionsspiegel und einen Spiegelhalter aufweist. An der Frontseite des Spiegelhalters ist eine Platte befestigt. In dieser Platte ist eine Kühlschlange integriert. Im Einzelnen weist die Kühlschlange L-förmige Anschlüsse auf, welche relativ zu der Platte verschwenkt werden können, ohne dass bei einer derartigen Relativbewegung Kräfte in die Platte eingeleitet werden. Bei der bekannten Vorrichtung liegt der Spiegel (
8) an der in Richtung des Spiegelhalters (
15) zeigenden Innenfläche der Platte (
14) an.
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Die Druckschrift
DE 10 2007 006 867 A1 betrifft einen Laseroszillator, welcher einen kreisförmigen Spiegel, einen Spiegelhalter sowie ein elastisches Element aufweist. Das elastische Element dient dazu, den Spiegel von der Seite einer Reflexionsoberfläche des Spiegels her mit Druck zu beaufschlagen und den Spiegel an dem Spiegelhalter zu fixieren.
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Die Druckschrift
JP-09-061 684 A betrifft eine justierbare Haltung für ein optisches Element.
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14 zeigt eine Schnittdarstellung zur Erläuterung der Konstruktion eines Laseroszillators, der einen herkömmlichen instabilen Resonator verwendet, wie dies in der
JP 1991 257 979 A offenbart ist. In
14 bezeichnen die Bezugszeichen
51 und
52 einen Totalreflexionsspiegel (Krümmungsradius R
1 = 1 m) bzw. einen Vergrößerungsspiegel (Krümmungsradius R
2 = 2 m), die jeweils eine konkave Kontur aufweisen und z. B. aus Cu gebildet sind; der Totalreflexionsspiegel
51 und der Vergrößerungsspiegel
52 sind mit einer Resonatorlänge von 1,5 m derart voneinander beabstandet angeordnet, dass sie in der Art eines negativen Zweiges und in konfokal zueinander angeordneter Weise konfiguriert sind (Vergrößerungsverhältnis = 2).
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Die Bezugszeichen 53 und 54 bezeichnen Spiegel-Druckbeaufschlagungseinrichtungen, an denen der Totalreflexionsspiegel 51 bzw. der Vergrößerungsspiegel 52 angebracht sind; die Bezugszeichen 55 und 56 bezeichnen jeweils eine Spiegelkühlplatte, die jeweils aus einer ebenen Platte gebildet sind und mit dem Totalreflexionsspiegel 51 bzw. dem Vergrößerungsspiegel 52 derart in Kontakt stehen, dass sie diese kühlen.
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Das Bezugszeichen 57 bezeichnet einen Scraper-Spiegel, der z. B. aus Cu gebildet ist; durch den Scraper-Spiegel 57 erhält man ein ringförmiges Laserstrahl-Ausgangssignal von dem instabilen Resonator. Das Bezugszeichen 58 bezeichnet einen Transmissionsspiegel, der z. B. aus ZnSe gebildet ist; ein Laserstrahl geht durch den Transmissionsspiegel 58 hindurch und wird von dem Laseroszillator nach außen emittiert.
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Das Bezugszeichen 59 bezeichnet ein Lasermedium; beispielsweise wird im Fall eines Gas-Lasers, wie z. B. eines CO2-Lasers, ein durch Entladung oder dergleichen angeregtes Gasmedium verwendet; im Fall eines Festkörper-Lasers, wie z. B. eines YAG-Lasers, wird ein durch ein Blitzlicht oder dergleichen angeregtes Festkörper-Medium verwendet.
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Das Bezugszeichen 60 bezeichnet eine Apertur zum Steuern des Durchmessers eines Laserstrahls; das Bezugszeichen 61 bezeichnet ein Gehäuse zum Bedecken des instabilen Resonators; das Beugszeichen 62 bezeichnet einen Laserstrahl, der im Inneren des instabilen Resonators generiert wird, der mit dem Totalreflexionsspiegel 51 und dem Vergrößerungsspiegel 52 konfiguriert ist; das Bezugszeichen 63 bezeichnet einen ringförmigen Laserstrahl, der durch den Transmissionsspiegel 58 nach außen emittiert wird.
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15 zeigt eine Schnittdarstellung zur Erläuterung einer Befestigungskonstruktion für den in 14 dargestellten Vergrößerungsspiegel 52. In 15 bezeichnen die Bezugszeichen 52a und 52b einen Öffnungsdurchmesser bzw. einen Spiegeldurchmesser des Vergrößerungsspiegels 52; die Bereiche (52b–52a) entsprechen Thermokontaktbereichen. Das Bezugszeichen 64 bezeichnet einen Bolzen für die Befestigung der Spiegel-Druckbeaufschlagungseinrichtung 54, an der der Vergrößerungsspiegel 52 angebracht ist, an der Spiegelkühlplatte 56.
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Das Bezugszeichen 65 bezeichnet einen O-Ring, der hinter dem Vergrößerungsspiegel 52 vorgesehen ist; durch Druckbeaufschlagung des Vergrößerungsspiegels 52 über den O-Ring 65 wird der Vergrößerungsspiegel 52 in Druckkontakt mit der Spiegelkühlplatte 56 gebracht, so daß der thermische Kontakt zwischen dem Vergrößerungsspiegel 52 und der Spiegelkühlplatte 56 sichergestellt ist.
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Ferner ist in 15 die Befestigungskonstruktion für den Vergrößerungsspiegel 52 (das optische Element) dargestellt; jedoch ist die Befestigungskonstruktion für den Totalreflexionsspiegel 51 (optisches Element) die gleiche wie bei der vorstehend beschriebenen Konstruktion.
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Im folgenden wird die Arbeitsweise erläutert. Der Laserstrahl 62 läuft zwischen dem Totalreflexionsspiegel 51 und dem Vergrößerungsspiegel 52 hin und her und wird während der Hin- und Herbewegung durch das Lasermedium 59 verstärkt. Ein Teil des Laserstrahls 62, der in dieser Weise verstärkt worden ist, wird von dem Scraper-Spiegel 57 verstärkt und durch den Transmissionsspiegel 58 hindurch von dem Laseroszillator nach außen emittiert. Da der instabile Resonator mit einer konfokalen Anordnung konfiguriert ist, wird der emittierte Laserstrahl 63 zu einem parallelen Strahl.
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In diesem Fall können der Totalreflexionsspiegel 51 und der Vergrößerungsspiegel 52 in geringfügigem Umfang Laserlicht absorbieren; während der Laserstrahl 62 sich innerhalb des instabilen Resonators hin und her bewegt, wird somit die Wärme von dem Totalreflexionsspiegel 51 und dem Vergrößerungsspiegel 52 absorbiert. Die Wärme wird von der jeweiligen Kontaktfläche an den Oberflächen der Spiegelkühlplatten 55 und 56, die mit Wasser gekühlt werden, abgestrahlt, so daß ein Ansteigen der Spiegeltemperatur verhindert ist.
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16 zeigt eine Schnittdarstellung eines wesentlichen Bereichs zur Erläuterung der Befestigungskonstruktion für einen Spiegel (optisches Element), wie diese in der
JP 1996 257 782 A offenbart ist. Ein Spiegel
82 ist derart angebracht, daß seine Reflexionsoberfläche an einem Biegeblock bzw. Spiegelhalter
83 anliegt. Es ist notwendig, daß der vorstehend beschriebene, bei dem Laseroszillator verwendete Spiegel eine hohe Flachheit bzw. Planarität von nicht mehr als einem Zehntel der Wellenlänge des in Schwingung zu versetzenden Laserlichts aufweist.
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Eine spanende Planflächen-Bearbeitung mit ultrahoher Genauigkeit, die auf die Schaffung einer Planarität von nicht mehr als 1 μm abzielt, wird an einer Kontaktfläche 85 (ebener Bereich zum Anbringen des Spiegels) zwischen dem Biegeblock 83 und dem Spiegel 82 durchgeführt, so daß eine Profilverformung des Spiegels 82 aufgrund der Druckbeaufschlagungskraft verhindert wird.
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Weiterhin bezeichnen die Bezugszeichen
81 Laserlicht,
84 eine Abstützbasis,
86 eine Befestigungsschraube,
87 und
88 Stellschrauben,
89 einen Kühlwasserweg sowie
90 ein staubdichtes Element. Ferner ist es auch im Fall der
14 allgemein üblich, daß eine spanende Planflächen-Bearbeitung mit ultrahoher Genauigkeit, wie sie in der
JP 1996 257 782 A offenbart ist, an den jeweiligen Kontaktflächen zwischen den Spiegelkühlplatten
55 und
56 sowie den entsprechenden Spiegeln vorgenommen wird, so daß Profilverformungen der Spiegel
55 und
56 verhindert werden.
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17 zeigt eine auseinandergezogene Perspektivansicht zur Erläuterung einer Linsenhaltekonstruktion bei einer optischen Vorrichtung mit einem Belichtungsgerät, wie dies in der
JP 2002 141 270 A offenbart ist. Die vorgenannte Linsenhaltekonstruktion ist derart konfiguriert, daß durch Flankieren einer Linse
97 mit Halteelementen (Druckbeaufschlagungsringen)
91 und
92 mit jeweils drei Vorsprüngen
95, die den jeweiligen entsprechenden Vorsprüngen zugewandt gegenüberliegen, die Halteelemente
91 und
92 (Druckbeaufschlagungsringe) daran gehindert sind, das Profil der Linse
97 zu verformen.
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Die vorstehend beschriebene Linsenhaltekonfiguration ist derart ausgebildet, daß Verformungen der Halteelemente 91 und 92 nicht zur Folge haben, daß ein Biegemoment auf die Linse (das optische Element) aufgebracht wird. Weiterhin bezeichnen die Bezugszeichen 96 ein Linsenrohr und 93 sowie 94 gekrümmte Oberflächen der Linse.
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Bei dem in 14 dargestellten Resonator sind die Planarität der Kontaktfläche zwischen der Spiegel-Druckbeaufschlagungseinrichtung 53 und der Spiegelkühlplatte sowie die Planarität der Kontaktfläche zwischen der Spiegel-Druckbeaufschlagungseinrichtung 54 und der Spiegelkühlplatte 56 gering; daher besteht ein Problem dahingehend, daß beim Andrücken der Spiegel-Druckbeaufschlagungseinrichtungen 53 und 54 gegen die Spiegelkühlplatten 55 bzw. 56 sowie bei deren Befestigung mittels der Bolzen 64 die Spiegel-Druckbeaufschlagungseinrichtungen eine Profilverformung der Spiegelkühlplatten 55 bzw. 56 verursachen und dadurch die Spiegelkühlplatten 55 und 56 wiederum eine Verformung der Spiegel 51 bzw. 52 verursachen.
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Da die Planarität der Kontaktfläche zwischen der Spiegelkühlplatte 55 und dem Gehäuse 61 sowie die Planarität der Kontaktfläche zwischen der Spiegelkühlplatte 56 und dem Gehäuse 61 ebenfalls gering sind, tritt ein Phänomen ähnlich dem vorstehend beschriebenen auf; wenn die Spiegelkühlplatten 55 und 56 an dem Gehäuse 61 befestigt werden, verursacht das Gehäuse 61 somit eine Profilverformung der Spiegelkühlplatten 55 und 56, durch die wiederum die Spiegel 51 und 52 verformt werden.
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Zum Verhindern der vorgenannten Verformung kann durch das Ausführen einer spanenden Planflächen-Bearbeitung mit ultrahoher Genauigkeit an den dem Gehäuse 61 zugewandt gegenüberliegenden Seiten der Spiegel-Druckbeaufschlagungseinrichtungen 53 und 54 und der Spiegelkühlplatten 55 und 56, den den Spiegel-Druckbeaufschlagungseinrichtungen 53 und 54 zugewandt gegenüberliegenden Seiten der Spiegelkühlplatten 55 bzw. 56 sowie der Kontaktfläche des Gehäuses 61 die Profilverformung verhindert werden.
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Es besteht jedoch ein Problem dahingehend, daß die spanende Planflächen-Bearbeitung mit ultrahoher Genauigkeit extrem teuer ist; ferner besteht das Problem, daß aufgrund von Einschränkungen bei den Zerspanungsvorrichtungen eine spanende Bearbeitung einer großen Komponente, wie des Gehäuses 61, nicht möglich ist.
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Im Hinblick auf die in 16 dargestellte Spiegelbefestigungskonstruktion ist es notwendig, eine spanende Bearbeitung mit ultrahoher Genauigkeit (mit einer Planarität von nicht mehr als 1 μm) an dem Biegeblock 83 auszuführen; jedoch besteht ein Problem dahingehend, daß aufgrund der Einschränkungen hinsichtlich der Zerspanungsvorrichtungen für eine Bearbeitung mit ultrahoher Genauigkeit eine große Komponente, wie der Biegeblock 83, nicht spanend bearbeitet werden kann. Wenn die spanende Bearbeitung mit ultrahoher Genauigkeit an dem Biegeblock 83 aber nicht ausgeführt werden kann, verursacht der Biegeblock 83 eine Profilverformung des Spiegels 82, so daß die Planarität nicht innerhalb der Toleranzen liegt.
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Da bei der in 17 dargestellten Haltekonstruktion für eine optische Vorrichtung die Linse 97 und die jeweiligen Halteelemente 91 und 92 in Punktkontakt miteinander stehen, ist die Wärmeübertragungsfläche extrem klein; die Kühlbarkeit der Linse 97 wird somit unzulänglich. In einem Fall, in dem das optische Element aus einem relativ weichen Material gebildet ist, wie z. B. aus ZnSe, ist es ferner aufgrund der Tatsache, dass sich in der Nähe des Vorsprungs 95 konzentrierende Spannungen das optische Element zurückversetzen oder seinen Brechungsindex teilweise verändern, notwendig, daß der optisch effektive Bereich (d. h. der Bereich, durch den ein Lichtstrahl hindurchgeht) und die Dreipunktkontakt-Vorsprünge voneinander getrennt sind; infolgedessen wird der Durchmesser des optischen Elements somit groß, so daß es zu einem beträchtlichen Anstieg der Kosten kommt.
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In dem Fall, in dem ein O-Ring zwischen dem optischen Element und dem Halteelement vorgesehen ist, um die Luftdichtigkeit aufrechtzuerhalten, besteht ferner ein Problem darin, daß aufgrund der Tatsache, daß die das optische Element und die jeweiligen Halteelemente in Punktkontakt miteinander stehen, die beim Zusammendrücken der O-Ringe erzeugte Reaktionskraft eine Verwerfung in demjenigen Bereich des optischen Elements hervorruft, der nicht in Punktkontakt mit den Halteelementen steht. Es wird ins Auge gefaßt, daß zum Reduzieren von solchen Verwerfungen die Dicke des optischen Elements vergrößert wird, so daß die Biegesteifigkeit des optischen Elements erhöht wird; da jedoch das optische Element hierdurch extrem teuer wird, kommt es zu beträchtlichen Kostensteigerungen.
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Die vorliegende Erfindung hat zum Ziel, die vorstehend geschilderten Probleme zu lösen. Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher in der Schaffung eines Laseroszillators, bei dem sich ein äußerst exakter Zustand der Planarität eines optischen Elements, das mit einem Kühlflansch in Kontakt steht, aufrechterhalten läßt, indem verhindert wird, daß eine Flansch-Druckbeaufschlagungseinrichtung und eine Basis eine Profilverformung des Kühlflansches verursachen, wenn der Kühlflansch, an dem das optische Element anliegt und der das optische Element kühlt, von der Flansch-Druckbeaufschlagungseinrichtung und der Basis derart flankiert wird, daß er fest angebracht ist.
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Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß mit einem Laseroszillator, wie er im Anspruch 1 angegeben ist.
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Bei einem Laseroszillator gemäß der vorliegenden Erfindung liegt ein optisches Element an einem Kühlflansch an, so daß das optische Element gekühlt wird, und der Kühlflansch ist von einer Flansch-Druckbeaufschlagungseinrichtung und einer Basis derart flankiert, daß der Kühlflansch festgelegt ist; der Laseroszillator ist derart konfiguriert, daß die Flansch-Druckbeaufschlagungseinrichtung und der Kühlflansch mittels drei Vorsprüngen miteinander in Kontakt stehen, die an der Flansch-Druckbeaufschlagungseinrichtung oder dem Kühlflansch vorgesehen sind, wobei die drei Vorsprünge an den Scheiteln eines Dreiecks angeordnet sind; der Kühlflansch und die Basis stehen mittels drei Vorsprüngen miteinander in Kontakt, die an dem Kühlflansch oder an der Basis vorgesehen sind; die drei Punkte, an denen die Flansch-Druckbeaufschlagungseinrichtung und der Kühlflansch mit den Vorsprüngen miteinander in Kontakt stehen, sowie die drei Punkte, an denen der Kühlflansch und die Basis mit den Vorsprüngen miteinander in Kontakt stehen, sind derart angeordnet, daß sie den jeweils entsprechenden Punkten zugewandt gegenüberliegen; und die Flansch-Druckbeaufschlagungseinrichtung und die Basis, die den Kühlflansch flankieren, sind mittels einer Befestigungseinrichtung fest aneinander angebracht.
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Bei dem Laseroszillator gemäß der vorliegenden Erfindung wird mittels einer Dreipunkt-Kontaktkonstruktion, bei der der Kühlflansch, an dem das optische Element anliegt und der das optische Element kühlt, von der Flansch-Druckbeaufschlagungseinrichtung und der Basis derart flankiert ist, daß der Kühlflansch fest angebracht ist, eine Profilverformung des Kühlflansches durch die Flansch-Druckbeaufschlagungseinrichtung und die Basis verhindert, wenn der Kühlflansch fest angebracht ist, so daß die Flachheit bzw. Planarität des mit dem Kühlflansch in Kontakt stehenden Elements in einem äußerst exakten Zustand aufrechterhalten werden kann.
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Durch das Ausführen einer spanenden Bearbeitung mit hoher Genauigkeit an der Oberfläche des Kühlflansches, an der das optische Element anliegt, kann die Planarität des optischen Elements in einem äußerst exakten Zustand gehalten werden, so daß sich ein kostengünstiger Laseroszillator herstellen läßt.
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Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Die Erfindung und Weiterbildungen der Erfindung werden im folgenden anhand der zeichnerischen Darstellungen von Ausführungsbeispielen noch näher beschrieben. In den Zeichnungen zeigen:
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1 ein Set von Schnittdarstellungen zur Erläuterung einer Spiegelbefestigungskonstruktion für einen Laseroszillator gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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2 ein Set von Darstellungen zur Erläuterung eines Kontaktierungszustands in einem Fall, in dem je vier Vorsprünge vorhanden sind;
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3 ein Set von Darstellungen zur Erläuterung eines Kontaktierungszustands in einem Fall, in dem je drei Vorsprünge vorhanden sind;
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4 ein Set von Schnittdarstellungen zur Erläuterung einer Spiegelbefestigungskonstruktion für einen Laseroszillator gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel;
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5 ein Set von Schnittdarstellungen zur Erläuterung einer Spiegelbefestigungskonstruktion für einen Laseroszillator gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel;
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6 ein Set von Schnittdarstellungen zur Erläuterung einer Spiegelbefestigungskonstruktion für einen Laseroszillator gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel;
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7 ein Set von Schnittdarstellungen zur Erläuterung einer Spiegelbefestigungskonstruktion für einen Laseroszillator gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel;
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8 ein Set von Schnittdarstellungen zur Erläuterung einer Spiegelbefestigungskonstruktion für einen Laseroszillator gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel;
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9 ein Set von Schnittdarstellungen zur Erläuterung einer Spiegelbefestigungskonstruktion für einen Laseroszillator gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel;
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10 eine Darstellung zur Erläuterung des Auftretens eines Moments, das auf einen Kühlflansch in dem Fall ausgeübt wird, in dem die distalen Endflächen von Vorsprüngen plan ausgebildet sind;
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11 eine Darstellung zur Erläuterung, daß bei sphärischer Ausbildung der distalen Endflächen der Vorsprünge keine Wahrscheinlichkeit besteht, daß ein Moment auf einen Kühlflansch ausgeübt wird;
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12 ein Set von Schnittdarstellungen zur Erläuterung einer Spiegelbefestigungskonstruktion für einen Laseroszillator gemäß einem achten Ausführungsbeispiel;
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13 ein Set von Schnittdarstellungen zur Erläuterung einer Spiegelbefestigungskonstruktion für einen Laseroszillator gemäß einem neunten Ausführungsbeispiel;
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14 eine Schnittdarstellung zur Erläuterung der Konstruktion eines Laseroszillators, der einen herkömmlichen instabilen Resonator verwendet;
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15 eine Schnittdarstellung zur Erläuterung einer Vergrößerungsspiegeleinheit in 14;
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16 eine Schnittdarstellung eines wesentlichen Bereichs zur Erläuterung der Befestigungskonstruktion für einen herkömmlichen Spiegel; und
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17 eine auseinandergezogene Perspektivansicht zur Erläuterung einer Linsenhaltekonstruktion bei einer optischen Vorrichtung mit einer herkömmlichen Belichtungsvorrichtung.
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Im folgenden wird die vorliegende Erfindung ausführlich beschrieben.
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Ausführungsbeispiel 1
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1 zeigt ein Set von Ansichten zur Erläuterung einer Spiegelbefestigungskonstruktion für einen Laseroszillator gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; dabei zeigt 1(a) eine Schnittdarstellung der Spiegelbefestigungskonstruktion der 1(b) bei Betrachtung entlang einer Linie B-B, und 1(b) zeigt eine Schnittdarstellung der Spiegelbefestigungskonstruktion der 1(a) bei Betrachtung entlang einer Linie A-A. Ein Spiegel 3 liegt an einer Oberfläche 8 eines Kühlflansches 4 an; eine spanende Bearbeitung mit ultrahoher Genauigkeit, mit der eine Planarität von nicht mehr als 1 μm erzielt werden soll, wird an der Oberfläche 8 des Kühlflansches 4 ausgeführt.
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Da es sich bei dem Kühlflansch 4 um eine kleine Komponente handelt, kann eine spanende Planflächen-Bearbeitung mit ultrahoher Genauigkeit in einfacher Weise bei dem Kühlflansch 4 angewandt werden, und zwar ohne jegliche Einschränkungen hinsichtlich der spanenden Bearbeitungsvorrichtung.
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Eine spanende Bearbeitung mit ultrahoher Genauigkeit kann nur an der erhabensten Oberfläche einer Komponente ausgeführt werden; da es sich bei der erhabensten Oberfläche von dieser jedoch um die spanend bearbeitete Oberfläche 8 des Kühlflansches 4 handelt, kann eine spanende Planflächen-Bearbeitung mit ultrahoher Genauigkeit ausgeführt werden. Das Bezugszeichen 7 bezeichnet einen O-Ring.
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Der Kühlflansch 4 wird dadurch gekühlt, daß man Wasser durch einen Kühlwasserweg 15 strömen läßt. Zum Gewährleisten der Wärmeleitfähigkeit wird ein Aluminiummaterial für den Kühlflansch 4 verwendet. Da der Spiegel 3 (bei dem es sich z. B. um einen Resonanzspiegel handelt) und der Kühlflansch an ihren mit ultrahoher Genauigkeit bearbeiteten planaren Oberflächen miteinander in Kontakt stehen, ist der Wärmetransfer ausreichend, so daß der Spiegel 3 in ausreichender Weise gekühlt wird. Der Kühlflansch 4 wird von der Flansch-Druckbeaufschlagungseinrichtung 1 und der Basis 2 flankiert. Ferner handelt es sich bei der Basis 2 um das Gehäuse eines Laseroszillators oder dergleichen.
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Es sind drei Durchgangsöffnungen für Bolzen 5 durch spanende Bearbeitung in der Flansch-Druckbeaufschlagungseinrichtung 1 gebildet und drei Schraubenöffnungen für die Bolzen 5 durch spanende Bearbeitung in der Basis 2 gebildet; durch Festziehen von drei Bolzen bzw. Schrauben 5a, 5b und 5c wird der Kühlflansch 4 fest von der Flansch-Druckbeaufschlagungseinrichtung 1 und der Basis 2 flankiert, so daß er festgelegt ist. Infolgedessen schafft die Flansch-Druckbeaufschlagungseinrichtung 1 eine Druckverbindung des Spiegels 3 (optisches Element) und des Kühlflansches 4 unter Zwischenanordnung des O-Rings 7, so daß der Spiegel 3 ausreichend gekühlt wird.
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An der Seite der Flansch-Druckbeaufschlagungseinrichtung 1, die mit dem Kühlflansch 4 in Kontakt tritt, sind drei Vorsprünge 6 vorgesehen, d. h. Vorsprünge 6a, 6b und 6c. Die Vorsprünge 6 stehen mit dem Kühlflansch 4 in Kontakt. In ähnlicher Weise sind an der Seite der Basis 2, die mit dem Kühlflansch 4 in Kontakt tritt, drei Vorsprünge 9 vorgesehen, d. h. Vorsprünge 9a, 9b und 9c. Die Basis 2 steht mit dem Kühlflansch 4 durch die Vorsprünge 9 in Kontakt.
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Die drei Vorsprünge 6a, 6b und 6c (d. h. die Vorsprünge 6) und die drei Vorsprünge 9a, 9b und 9c (d. h. die Vorsprünge 9) sind in einer positionsmäßigen Beziehung angeordnet, bei der die Vorsprünge 6a, 6b und 6c den Vorsprüngen 9a, 9b bzw. 9c zugewandt gegenüberliegen (in einer Beziehung, in der die Vorsprünge 6a und 9a, die Vorsprünge 6b und 9b sowie die Vorsprünge 6c und 9c jeweils auf den gleichen geraden Linien parallel zu der optischen Achse angeordnet sind).
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Die zwischen der Flansch-Druckbeaufschlagungseinrichtung 1 und dem Kühlflansch 4 vorgesehenen Vorsprünge 6 können auch an dem Kühlflansch 4 vorgesehen sein. Die zwischen dem Kühlflansch 4 und der Basis 2 angeordneten Vorsprünge 9 können auch an dem Kühlflansch 4 vorgesehen sein.
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Außerdem ist die umfangsmäßige Positionierung der Flansch-Druckbeaufschlagungseinrichtung 1 und der Basis 2 z. B. in einer derartigen Weise ausgeführt, daß Markierungen, wie z. B. Markierungslinien, vorab an den Umfangsflächen der Flansch-Druckbeaufschlagungseinrichtung 1 und der Basis 2 vorgesehen werden und unter Beachtung der Markierungen die einander jeweils entsprechenden Vorsprünge auf denselben geraden Linien miteinander in Übereinstimmung gebracht werden.
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Darüber hinaus sind die Vorsprünge 6a und 9a sowie der Bolzen 5a, die Vorsprünge 6b und 9b sowie der Bolzen 5b und die Vorsprünge 6c und 9c sowie der Bolzen 5c in jeweils drei gleichen radialen Richtungen des Kühlflansches 4 angeordnet, die um 120° voneinander beabstandet sind. Bei dem ersten Ausführungsbeispiel sind somit die Vorsprünge 6a, 6b und 6c sowie die Vorsprünge 9a, 9b und 9c an den jeweiligen Scheiteln von gleichseitigen Dreiecken angeordnet.
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Die Seiten, mit denen die sechs Vorsprünge 6a, 6b, 6c, 9a, 9b und 9c in Kontakt treten, sind rechtwinklig zu der Richtung, in der die die Befestigungselemente bildenden Bolzen festgezogen werden. Der Grund hierfür besteht darin, daß dann, wenn die Bolzen nicht rechtwinklig zu der Festziehrichtung der Bolzen sind, der Kühlflansch 4 zur Seite rutscht, wenn er mit der Flansch-Druckbeaufschlagungseinrichtung 1 und der Basis 2 flankiert wird.
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Bei dem ersten Ausführungsbeispiel sind die der Flansch-Druckbeaufschlagungseinrichtung 1 zugewandt gegenüberliegende Seite (mit der die Vorsprünge 6a, 6b und 6c in Kontakt treten) des Kühlflansches 4 und die der Basis 2 zugewandt gegenüberliegende Seite (mit der die Vorsprünge 9a, 9b und 9c in Kontakt treten) des Kühlflansches 4 senkrecht zu der Richtung, in der die Bolzen festgezogen werden; die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht hierauf beschränkt, und bei den Seiten, mit denen die sechs Vorsprünge 6a, 6b, 6c, 9a, 9b und 9c in Kontakt treten, kann es sich auch um sechs andere Seiten handeln, solange die Seiten alle senkrecht zu der Richtung sind, in der die Bolzen festgezogen werden.
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Die Bolzen 5 sind außerhalb des Durchmessers, d. h. des Umfangs des Kühlflansches 4 angeordnet, so daß die Bolzen 5 und der Kühlflansch 4 nicht miteinander in Kontakt treten. Beim Festschrauben der Bolzen 5 werden diese geringfügig verformt. In dem Fall, daß der Kühlflansch 4 und die Bolzen 5 aneinander befestigt werden, verursacht die Verformung der Bolzen 5 eine Verformung des Kühlflansches 4, so daß auch der Spiegel 3 verformt wird; bei der Ausbildung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel kommt es aufgrund der Tatsache, daß der Bolzen 5 und der Kühlflansch 4 nicht miteinander in Kontakt treten, selbst bei einer Verformung des Bolzens 5 zu keiner Verformung des Kühlflansches 4.
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Im folgenden wird der Grund dafür erläutert, aus dem die Planarität gesteigert wird, wenn ein Kühlflansch von zwei Komponenten mit je drei Vorsprüngen flankiert wird und die Vorsprünge jeweils entsprechenden Vorsprüngen zugewandt gegenüberliegen. 2 zeigt einen Satz von schematischen Darstellungen zur Erläuterung eines Kontaktierungszustands in einem Fall, in dem jeweils vier Vorsprünge (4), (5), (6) und (7) vorgesehen sind; dabei zeigt 2(a) eine Aufrißansicht und 2(b) zeigt eine Seitenansicht bei Betrachtung in Richtung des Pfeils Q in 2(a). Der Einfachheit halber wird ein Fall erläutert, in dem die Vorsprünge an den Scheiteln eines Quadrats angeordnet sind.
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Es ist vorstellbar, daß aufgrund eines Fehlers bei der spanenden Bearbeitung zwar vier Vorsprünge vorgesehen sind, jedoch nicht notwendigerweise alle vier Vorsprünge in der gleichen Ebene liegen, sondern nur drei von den vier Vorsprüngen mit einer Seite in Kontakt treten. 2(b) veranschaulicht einen Fall, in dem ein Vorsprung 22 ((4)) einer Flansch-Druckbeaufschlagungseinrichtung 21 und ein Vorsprung 24 ((7)) einer Basis 25 nicht mit einem Kühlflansch 23 in Kontakt treten.
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Die Pfeile F und f in den Darstellungen bezeichnen jeweils eine Kraft, die von einem der Vorsprünge auf den Kühlflansch 23 ausgeübt wird, wenn die Flansch-Druckbeaufschlagungseinrichtung 21 und die Basis 25 fest aneinander angebracht sind. Da die Vorsprünge an den Scheiteln des Quadrats angeordnet sind, haben f4 und F7 die gleiche Größe; ein Verdrehmoment aus f4 × l2 wird in dem Querschnitt O-O der 2 ausgeübt, so daß der Kühlflansch 23 verformt wird.
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Als nächstes wird ein Fall beschrieben, in dem je drei Vorsprünge vorhanden sind. 3 zeigt ein Set von Darstellungen zur Erläuterung eines Kontaktierungszustands in dem Fall, in dem jeweils drei Vorsprünge (1), (2) und (3) vorgesehen sind; dabei zeigt 3(a) eine Aufrißansicht, und die 3(b) und 3(c) zeigen Seitenansichten bei Betrachtung in Richtung des Pfeils P. Der Einfachheit halber wird ein Fall beschrieben, in dem die Vorsprünge an den Scheiteln eines gleichseitigen Dreiecks angeordnet sind.
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3(b) veranschaulicht einen Fall, in dem drei Vorsprünge 22 einer Flansch-Druckbeaufschlagungseinrichtung 21 und drei Vorsprünge 24 einer Basis 25 derart angeordnet sind, daß sie jeweils entsprechenden Vorsprüngen zugewandt gegenüberliegen. 3(c) veranschaulicht einen Fall, in dem der Vorsprung 22 ((1)) der Flansch-Druckbeaufschlagungseinrichtung 21 und der Vorsprung 24 ((1)) der Basis 25 um einen Betrag l1 voneinander versetzt sind.
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In dem Fall, in dem gemäß der Darstellung in 3(c) die Vorsprünge nicht derart angeordnet sind, daß sie jeweiligen entsprechenden Vorsprüngen zugewandt gegenüberliegen und der Vorsprung 22 ((1)) und der Vorsprung 24 ((1)) um einen Betrag von l1 voneinander versetzt sind, bei dem es sich um eine relativ kurze Distanz handelt, wird ein Biegemoment von F1 × l1 auf den Kühlflansch 23 ausgeübt, so daß der Kühlflansch 23 verformt wird. Da es sich bei l1 um eine relativ kurze Distanz handelt, können F1 und f1 in etwa als gleiche Werte aufweisend betrachtet werden.
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In dem in 3(b) dargestellten Fall, in dem die Vorsprünge 22 und 24 im Gegensatz dazu einander zugewandt gegenüberliegend angeordnet sind, weisen aufgrund des Gesetzes von Aktion und Reaktion F1 und f1, F2 und f2 sowie F3 und f3 jeweils die gleiche Größe und entgegengesetzte Richtungen auf; aus diesem Grund werden alle jeweils resultierenden Kräfte aus F1 und f1, F2 und f2 sowie F3 und f3 zu Null, so daß kein Biegemoment auf den Kühlflansch 23 ausgeübt wird.
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Infolgedessen kommt es zu keiner Verformung des Kühlflansches 23, und die Planarität des Spiegels, der an dem Kühlflansch 23 anliegt, wird in einem äußerst exakten Zustand aufrechterhalten. Ferner ist es wünschenswert, daß die Vorsprünge an den Scheiteln eines gleichseitigen Dreiecks angeordnet sind; die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht hierauf beschränkt, und es können auch drei Vorsprünge an den Scheiteln eines Dreiecks angeordnet sein, die nicht auf derselben geraden Linie liegen.
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Bei der Ausbildung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel wird eine spanende Planflächen-Bearbeitung mit ultrahoher Genauigkeit nur an einer Seite des Kühlflansches 4 ausgeführt, an der der Spiegel 3 anliegt bzw. mit der der Spiegel 3 in Kontakt tritt, während an anderen Kontaktflächen eine normale spanende Bearbeitung vorgenommen wird; somit ist die Konstruktion kostengünstig. Da ferner der Kühlflansch 4, an dem eine spanende Planflächen-Bearbeitung mit ultrahoher Genauigkeit vorgenommen wird, eine kleine Komponente ist, läßt sich die spanende Bearbeitung an dem Kühlflansch 4 in einfacher Weise ausführen, und zwar ohne jegliche Einschränkungen hinsichtlich der Bearbeitungsvorrichtung für die spanende Bearbeitung.
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Wenn die Bolzen 5 durch die in der Flansch-Druckbeaufschlagungseinrichtung 1 vorgesehenen Durchgangsöffnungen hindurchgeführt werden, wird der Kühlflansch 4 festgelegt; jedoch kann der Kühlflansch 4 auch durch Bohren von Durchgangsöffnungen in die Basis 2, spanende Bearbeitung an der Flansch-Druckbeaufschlagungseinrichtung 1 zum Bilden von Schraubenöffnungen sowie Einsetzen der Bolzens 5 in die Durchgangsöffnung in der Basis 2 festgelegt werden. Zusätzlich kann anstelle des Spiegels 3 auch eine Linse (optisches Element) verwendet werden; im Fall eines gekrümmten Spiegels entspricht der Biegeblock der Basis.
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Da bei dem ersten Ausführungsbeispiel der Kühlflansch 4 von zwei Komponenten flankiert wird, von denen jede drei Vorsprünge aufweist, die den jeweiligen entsprechenden Vorsprüngen zugewandt gegenüberliegen, wird selbst dann kein Biegemoment auf den Kühlflansch 4 ausgeübt, wenn der Kühlflansch 4 fest angebracht wird; auf diese Weise wird die Planarität des Kühlflansches 4 in einen äußerst genauen Zustand aufrechterhalten. Infolgedessen wird auch die Planarität des Spiegels, gegen den der Kühlflansch 4 gedrückt ist bzw. an dem der Kühlflansch 4 anliegt, in einem äußerst genauen Zustand aufrechterhalten.
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Ferner ist es möglich, eine teure spanende Planflächen-Bearbeitung mit ultrahoher Genauigkeit nur an einer Seite des Kühlflansches vorzunehmen, von der der Spiegel mit Druck beaufschlagt wird; dadurch wird der Laseroszillator kostengünstig. Da ferner die Komponente, an der die spanende Planflächen-Bearbeitung mit ultrahoher Genauigkeit ausgeführt wird, relativ klein ist, kann die spanende Bearbeitung der Komponente in einfacher Weise vorgenommen werden, ohne daß irgendwelche Einschränkungen hinsichtlich der Bearbeitungsvorrichtung für die spanende Bearbeitung bestehen.
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Wenn zum Verhindern von Verformungen des Spiegels der Spiegel derart festgelegt wird, daß er an seinen beiden Seiten durch eine Dreipunkt-Kontaktkonstruktion mit Druck beaufschlagt wird, so wird die Kühlbarkeit des Spiegels vermindert. Bei dem ersten Ausführungsbeispiel ist zum Unterbinden von Verformung des Kühlflansches dagegen der Kühlflansch derart festgelegt, daß er an seinen beiden Seiten durch eine Dreipunkt-Kontaktkonstruktion mit Druck beaufschlagt wird. Auf diese Weise kann eine Verformung des Spiegels unterdrückt werden, ohne daß die Kontaktfläche zwischen dem Kühlflansch und dem Spiegel reduziert wird, d. h. ohne daß die Kühlbarkeit des Spiegels beeinträchtigt wird.
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Ausführungsbeispiel 2
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4 zeigt ein Set von Darstellungen zur Erläuterung einer Spiegelbefestigungskonstruktion für einen Laseroszillator gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel; dabei zeigt 4(a) eine Schnittdarstellung der Spiegelbefestigungskonstruktion der 4(b) bei Betrachtung entlang einer Linie D-D; 4(b) zeigt eine Schnittdarstellung der Spiegelbefestigungskonstruktion der 4(a) bei Betrachtung entlang einer Linie C-C.
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Ferner bezeichnen die gleichen Bezugszeichen in den Darstellungen gleiche oder äquivalente Bestandteile. Anstelle des O-Rings 7 bei dem ersten Ausführungsbeispiel drückt die Flansch-Druckbeaufschlagungseinrichtung 1 den Spiegel 3 mittels Schraubenfedern 10 gegen den Kühlflansch 4.
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Darüber hinaus sind bei dem ersten Ausführungsbeispiel die Bolzen 5 außenseitig von dem Kühlflansch 4 angeordnet; bei dem zweiten Ausführungsbeispiel ist jedoch eine Durchgangsöffnung 31 für jeden Bolzen 5 in dem Kühlflansch 4 vorsehen, wobei deren Durchmesser größer ist als der des Bolzens und der Bolzen durch die entsprechende Durchgangsöffnung 31 hindurchgeführt ist. Da die Bolzen 5 und der Kühlflansch 4 nicht miteinander in Kontakt stehen, kommt es niemals zu einer Verformung des Kühlflansches 4, selbst wenn die Bolzen 5 verformt werden; auf diese Weise wird die Planarität des Spiegels in einem äußerst genauen Zustand aufrechterhalten.
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Ausführungsbeispiel 3
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5 zeigt ein Set von Darstellungen zur Erläuterung einer Spiegelbefestigungskonstruktion für einen Laseroszillator gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel; dabei zeigt 5(a) eine Schnittdarstellung der Spiegelbefestigungskonstruktion der 5(b) bei Betrachtung entlang einer Linie F-F, und 5(b) zeigt eine Schnittdarstellung der Spiegelbefestigungskonstruktion der 5(a) bei Betrachtung entlang einer Linie E-E.
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Anstatt eines elastischen Elements wird der Spiegel 3 unter Verwendung von Bolzen 11 gegen den Kühlflansch 4 gedrückt. Eine jeweilige Schraubenöffnung wird vorab durch spanende Bearbeitung in die Flansch-Druckbeaufschlagungseinrichtung 1 eingebracht, und die Bolzen 11 werden jeweils derart festgezogen, daß der Spiegel 3 gegen den Kühlflansch 4 gedrückt wird.
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Ausführungsbeispiel 4
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6 zeigt ein Set von Darstellungen zur Erläuterung einer Spiegelbefestigungskonstruktion für einen Laseroszillator gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel; dabei zeigt 6(a) eine Schnittdarstellung der Spiegelbefestigungskonstruktion der 6(b) bei Betrachtung entlang einer Linie H-H, und 6(b) zeigt eine Schnittdarstellung der Spiegelbefestigungskonstruktion der 6(a) bei Betrachtung entlang einer Linie G-G.
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Die Flansch-Druckbeaufschlagungseinrichtung 1 und die Basis 2 sind nicht mittels der Bolzen 5 befestigt; stattdessen klemmt ein Klemmelement 12 (Befestigungselement) die Flansch-Druckbeaufschlagungseinrichtung 1, die Basis 2 und den Kühlflansch 4 zusammen.
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Ausführungsbeispiel 5
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7 zeigt ein Set von Darstellungen zur Erläuterung einer Spiegelbefestigungskonstruktion für einen Laseroszillator gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel; dabei zeigt 7(a) eine Schnittdarstellung der Spiegelbefestigungskonstruktion der 7(b) bei Betrachtung entlang einer Linie J-J, und 7(b) zeigt eine Schnittdarstellung der Spiegelbefestigungskonstruktion der 7(a) bei Betrachtung entlang einer Linie I-I. Drei Vorsprünge 13 (13a, 13b, 13c), die zwischen der Flansch-Druckbeaufschlagungseinrichtung und dem Kühlflansch 4 anzuordnen sind, sind an dem Kühlflansch 4 vorgesehen.
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Zusätzlich sind an dem Kühlflansch 4 drei Vorsprünge 14 (14a, 14b, 14c) vorgesehen, die zwischen dem Kühlflansch 4 und der Basis 2 anzuordnen sind. Die Vorsprünge 13 und 14 sind tiefer angeordnet als die Oberfläche 8, mit der der Spiegel in Kontakt tritt. Der Grund hierfür besteht darin, daß die spanende Planflächen-Bearbeitung mit ultrahoher Genauigkeit nur an der am höchsten gelegenen Oberfläche Anwendung finden kann.
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Ausführungsbeispiel 6
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8 zeigt ein Set von Darstellungen zur Erläuterung einer Spiegelbefestigungskonstruktion für einen Laseroszillator gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel; dabei zeigt 8(a) eine Schnittdarstellung der Spiegelbefestigungskonstruktion der 8(b) bei Betrachtung entlang einer Linie L-L, und 8(b) zeigt eine Schnittdarstellung der Spiegelbefestigungskonstruktion der 8(a) bei Betrachtung entlang einer Linie K-K. Öffnungen, in die die Bolzen 11 (11a, 11b, 11c) eingesetzt werden, und Schraubenöffnungen werden vorab in dem Spiegel 3 bzw. dem Kühlflansch 4 durch spanende Bearbeitung gebildet.
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Die Bolzen 11 (11a, 11b, 11c) werden festgezogen, so daß der Spiegel 3 gegen den Kühlflansch 4 gedrückt wird. Weiterhin sind der Vorsprung 6a und die Bolzen 5a und 11a, der Vorsprung 6b und die Bolzen 5b und 11b sowie der Vorsprung 6c und die Bolzen 5c und 11c in jeweils drei gleichen radialen Richtungen des Kühlflansches 4 angeordnet, die um 120° voneinander beabstandet sind.
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Ausführungsbeispiel 7
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9 zeigt ein Set von Darstellungen zur Erläuterung einer Spiegelbefestigungskonstruktion für einen Laseroszillator gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel; dabei zeigt 9(a) eine. Schnittdarstellung der Spiegelbefestigungskonstruktion der 9(b) bei Betrachtung entlang einer Linie N-N, und 9(b) zeigt eine Schnittdarstellung der Spiegelbefestigungskonstruktion der 9(a) bei Betrachtung entlang einer Linie M-M.
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Bei dem Laseroszillator gemäß 9 ist die distale Endfläche des Vorsprungs sphärisch bzw. abgerundet ausgebildet. Die 10 und 11 zeigen Darstellungen zur Erläuterung der Berührungsbedingungen in dem Fall, in dem die distalen Endflächen planar bzw. abgerundet ausgebildet sind. Wie in 10 gezeigt ist, können bei der planaren Ausbildung der distalen Endfläche des Vorsprungs aufgrund eines Bearbeitungsfehlers bei der spanenden Bearbeitung das Ausmaß der Parallelität der distalen Endflächen des Vorsprungs 22 der Flansch-Druckbeaufschlagungseinrichtung 21 und des Vorsprungs 24 der Basis 25 sowie das Ausmaß der Parallelität der Oberfläche des Kühlflansches 23 voneinander verschieden sein.
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In dieser Situation wird eine positionsmäßige Differenz l3 bis zu einer Distanz, die dem Durchmesser der in Kontakt tretenden distalen Endfläche entspricht, zwischen F7 und f7 hervorgerufen; auf den Kühlflansch 23 wird ein Biegemoment von F7 × l3 ausgeübt. Infolgedessen werden der Kühlflansch 23 und der Spiegel verformt.
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Dagegen ist im Fall der 11, bei dem die distale Endfläche des Vorsprungs kugelförmig abgerundet ausgebildet ist, die Kontaktierungssposition konstant, so daß keine positionsmäßige Differenz zwischen F7 und f7 hervorgerufen wird. Da somit kein Biegemoment auftritt, wird das Ausmaß der Planarität des Kühlflansches 23 und des Spiegels in einem äußerst genauen Zustand aufrechterhalten. Die sphärische Endfläche kann auch oval sphärisch ausgebildet sein.
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Insgesamt ist es lediglich notwendig, daß das vordere Ende des Vorsprungs eine konvergente und abgerundete Formgebung aufweist. Da die Kontaktfläche zwischen dem vorderen Ende des Vorsprungs und der Oberfläche (der Oberfläche des Kühlflansches 23) vermindert ist, wird die Entstehung eines von den Vorsprüngen hervorgerufenen Biegemoments verhindert; die Planarität des angebrachten optischen Elements (Spiegels) wird somit in einem äußerst genauen Zustand aufrechterhalten.
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Ausführungsbeispiel 8
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12 zeigt ein Set von Darstellungen zur Erläuterung einer Spiegelbefestigungskonstruktion für einen Laseroszillator gemäß einem achten Ausführungsbeispiel; dabei zeigt 12(a) eine Schnittdarstellung der Spiegelbefestigungskonstruktion der 12(b) bei Betrachtung entlang einer Linie S-S, und 12(b) zeigt eine Schnittdarstellung der Spiegelbefestigungskonstruktion der 12(a) bei Betrachtung entlang einer Linie R-R.
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Zum Aufrechterhalten der Luftdichtheit innerhalb des Laseroszillators sind O-Ringe 26 und 27 zwischen der Flansch-Druckbeaufschlagungseinrichtung 1 und dem Kühlflansch 4 bzw. zwischen dem Kühlflansch 4 und der Basis 2 eingefügt. Bei dem vorliegenden Beispiel ist eine erste O-Ringnut für den O-Ring 26 in der Flansch-Druckbeaufschlagungseinrichtung 1 vorgesehen. Eine zweite O-Ringnut für den O-Ring 27 ist in der Basis 2 vorgesehen. Die O-Ringnuten können jedoch auch in dem Kühlflansch 4 vorgesehen sein.
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Ein Spalt 29 ist zwischen der die erste O-Ringnut für den O-Ring 26 umgebenden Oberfläche (Oberfläche der Flansch-Druckbeaufschlagungseinrichtung 1) und der der Oberfläche der Flansch-Druckbeaufschlagungseinrichtung 1 zugewandt gegenüberliegenden Oberfläche des Kühlflansches 4 vorgesehen, so daß die Flansch-Druckbeaufschlagungseinrichtung 1 und der Kühlflansch 4 nur über die Vorsprünge 6 miteinander in Kontakt stehen.
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Ein Spalt 30 ist zwischen der die zweite O-Ringnut für den O-Ring 27 umgebenden Oberfläche (Oberfläche der Basis 2) und der der Oberfläche der Basis 2 zugewandt gegenüberliegenden Oberfläche der Kühlflansches 4 vorgesehen, so daß der Kühlflansch 4 und die Basis 2 nur über die Vorsprünge 9 miteinander in Kontakt stehen.
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In dem Fall, in dem die Spalte 29 und 30 nicht vorgesehen sind, ist aufgrund der Tatsache, daß der Kühlflansch 4 mit der Flansch-Druckbeaufschlagungseinrichtung 1 und der Basis 2 in Kontakt tritt, der Dreipunkt-Kontakt nicht mehr vorhanden, so daß die Flansch-Druckbeaufschlagungseinrichtung 1 und die Basis 2 eine Profilverformung des Kühlflansches 4 verursachen; durch das Vorhandensein der Spalte wird jedoch eine solche Profilverformung verhindert.
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Darüber hinaus ist es lediglich notwendig, daß die Spalte größer sind als das Ausmaß der geringfügigen Verformungen der Flansch-Druckbeaufschlagungseinrichtung 1 und der Basis 2; die Spalte sind derart ausgebildet, daß sie etwa mehrere zehn Mikrometer betragen. Da die vorstehend genannten Abmessungen der Spalte im Vergleich zu dem Durchmesser der O-Ringe ausreichend klein sind, verursachen Druckdifferenzen keine Bewegung der O-Ringe aus den O-Ringnuten heraus.
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Als nächstes wird eine Verwerfung des Kühlflansches 4 aufgrund einer von den O-Ringen 26 und 27 erzeugten Reaktionskraft erläutert. Die Reaktionskraft, die beim Zusammendrücken der O-Ringe erzeugt wird, wird auf die gesamte Peripherie des Kühlflansches 4 ausgeübt. Diese Situation entspricht einem Zustand, in dem eine gleichmäßig verteilte Last auf einen Träger aufgebracht wird, dessen beide Enden mittels Vorsprüngen festgelegt sind; es besteht die Gefahr, daß andere Bereiche des Kühlflansches 4 als die von den Vorsprüngen gehaltenen Bereiche Verwerfungen erleiden, so daß der Kühlflansch 4 eine Profilverformung des Spiegels 3, der weich ist, verursacht.
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Dagegen wird bei der Ausbildung gemäß dem achten Ausführungsbeispiel durch Vergrößern der Dicke des Kühlflansches 4, um dadurch die Biegesteifigkeit des Kühlflansches 4 zu verbessern, eine Verwerfung des Kühlflansches 4 aufgrund der von den O-Ringen erzeugten Reaktionskraft verhindert. Da es sich bei dem Kühlflansch 4 im Vergleich zu einem optischen Element um eine kostengünstige Komponente handelt, ist der Kühlflansch 4, dessen Dicke vergrößert ist, immer noch ein kostengünstiges Element.
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Ausführungsbeispiel 9
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13 zeigt ein Set von Darstellungen zur Erläuterung einer Spiegelbefestigungskonstruktion für einen Laseroszillator gemäß einem neunten Ausführungsbeispiel; dabei zeigt 13(a) eine Schnittdarstellung der Spiegelbefestigungskonstruktion der 13(b) bei Betrachtung entlang einer Linie U-U, und 13(b) zeigt eine Schnittdarstellung der Spiegelbefestigungskonstruktion der 13(a) bei Betrachtung entlang einer Linie T-T.
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Zum weiteren Verbessern der Spiegelbefestigungskonstruktion gemäß dem achten Ausführungsbeispiel wird durch zusätzliches Einsetzen eines O-Rings 28 zwischen den Spiegel 3 und den Kühlflansch 4, um dadurch auf einer Seite des Spiegels 3 einen Strömungsweg für das Kühlwasser zu schaffen, diese Seite des Spiegels 3 direkt mit Wasser gekühlt, so daß die Kühleigenschaften verbessert werden können. Hinsichtlich des O-Rings 26, der zwischen der Flansch-Druckbeaufschlagungseinrichtung 1 und dem Kühlflansch 4 vorgesehen ist, sowie hinsichtlich des O-Rings 27, der zwischen dem Kühlflansch 4 und der Basis 2 vorgesehen ist, sind die Spalte 29 und 30 vorhanden, wie dies auch bei dem achten Ausführungsbeispiel der Fall ist, so daß eine Profilverformung verhindert wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Flansch-Druckbeaufschlagungseinrichtung
- 2
- Basis
- 3
- Spiegel
- 4
- Kühlflansch
- 5 (a, b, c)
- Bolzen
- 6 (a, b, c)
- Vorsprünge
- 7
- O-Ring
- 8
- spanend bearbeitete Oberfläche
- 9 (a, b, c)
- Vorsprünge
- 10
- Schraubenfedern
- 11 (a, b, c)
- Bolzen
- 12
- Klemmelement
- 13 (a, b, c)
- Vorsprünge
- 14 (a, b, c)
- Vorsprünge
- 15
- Kühlwasserweg
- 21
- Flansch-Druckbeaufschlagungseinrichtung
- 22
- Vorsprünge
- 23
- Kühlflansch
- 24
- Vorsprünge
- 25
- Basis
- 26, 27, 28
- O-Ringe
- 29, 30
- Spalte
- 31
- Durchgangsöffnung