聚焦装置制造方法及图纸

一种聚焦装置，尤其是用于激光器装置（１）的聚焦装置，其包括固定在一平面可调整的托架上的聚焦镜（Ｍ１），该聚焦镜具有球形的反射表面（４３），其中，该可调整的托架是由至少在俯视图上看大约为Ｚ形的摆动部件（１０）形成的，该摆动部件带有链接在横向臂（２５，２６）两端上的轴向摆动臂（２７），该轴向臂承载该聚焦镜（Ｍ１），其中该横向臂（２５，２６）的布置能使沿垂直于置换平面的转动轴转动，且该聚焦镜（Ｍ１）的球形反射面（４３）的曲率中心（Ｍ）至少大体上位于穿过该轴向臂（２７）的几何中心并垂直于置换平面的轴线上。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种聚焦装置，尤其是用于激光器装置的聚焦装置，其包括布置在一平面可置换的托架上的聚焦镜，该聚焦镜具有球形的反射表面。因此，本专利技术的一个目的在于提供一种最初定义类型的聚焦装置，其具有结构简单而且稳定的优点，而且可以用一种简单的方式制造。本专利技术最初定义类型的聚焦装置其特征在于，可置换的托架是由摆动部件加工成形的，该摆动部件从俯视图看至少大致为Z形，且该摆动部件带有一与横向臂的两末端相连的轴向摆动臂，该轴向臂上承载有聚焦镜，横向臂的布置应能沿垂直于置换平面的枢轴坐标轴转动，聚焦镜球形反射表面的曲率中心至少大致上位于穿过轴向臂几何中心的轴线上，且垂直于置换平面。因此，在本专利技术的聚焦装置中，配备了一Z形摇摆部件，从俯视图看，其具有这样的尺寸和布置，能使轴向摇摆臂的中心和聚焦镜的球形反射表面的圆弧中心相重合。在对Z形摇摆部件进行平移置换时，后者会沿穿过其几何中心的轴线进行转动，从而会使聚焦镜作相应的转动。然而，聚焦镜的这种转动出现在是沿其曲率中心的，即，聚焦镜“沿其反射表面转动”，且因此，这种转动不会引起聚焦光束的偏移。因此，该聚焦了的光束沿着给定直线继续传输，且沿该直线仅仅移动该焦点。最好，聚焦镜反射面的曲率中心位于入射光束和在置换过程中聚焦镜的焦点偏移所沿着的线的正中间。根据本专利技术的聚焦装置可有效地用在激光器装置中，尤其是用在激光谐振腔中，例如，WO98/10494A中描述的这类激光器装置。尤其是，本专利技术也可用于散光补偿激光谐振腔中，例如在Herwig W.Kogelnik，Erick P. Ippen，Andrew Dienes，Chaeles Shank所著的“用于CW染色激光器的散光补偿谐振腔(Astigmatically CompensatedCavities for CW Dye Laers)”中所描述的那样，该文章刊登在1972年3月出版的第三期量子电子学期刊(Journal QuantumElectronics)，QE-8的第373-379页上；在这类激光谐振腔装置中，激光媒质，例如激光晶体，具体地说是TiS(钛-蓝宝石)激光晶体，被以平面平行板的形式放置，并相对于激光束成布儒斯特角，且利用聚焦镜将激光束聚焦在激光媒质上。然而，向布置成布儒斯特角的激光媒质聚焦光束会引入散光，但该散光可通过倾斜聚焦镜来进行补偿。然而，基本上来讲，这种的聚焦装置可用在通常的利用凹面镜将光束或激光光束分别聚焦，且焦点必需得精确调节的任何装置中。为了布置该托架和其轴承座，可以想象采用一种包括有滑轮(如摇摆部件的轴向臂)并带有扁平钢弹簧(如“铰接的”横向臂)的结构模型。同样可以想象的实施例是刚性横向臂连接在轴向臂上，并可转动地安装在其远离轴向臂的末端处。从制造的简单与否这一角度来看，如果Z形摆动部件的横向臂其远离轴向臂的末端，通过薄材料区域以整体铰接的形式和基部轴承座连接在一起的话是很有利的。在这种情形下，最好是基部轴承座具有板形的外形。同样的，如果该Z形摆动部件的横向臂是通过薄材料区域以整体铰接的形式连接在轴向臂上的话也是适合的。因此，在本专利技术的聚焦装置中，最好是参考本身已是已知的技术，即通过弹性的可变形的轴承座元件来安装托架，正如MellesGriot，p.368/369目录中术语“弯曲装置(Flexure Arrangement)”所描述的那样。在已知的装置中，通过使其轴承座部分发生有弹性的变形来调节该托架，但这会导致本申请所不希望的平行偏移的出现。为了消除这类平行偏移，曾建议采用被称作“复合弯曲布置”的结构，但该结构是相当复杂的。与这种包含有可弯曲的复合安装相比，当前的Z形摆动部件在制作方面更简单化，而且在操作过程中也更稳定。此外，从大规模生产的角度来看，如果该Z形摆动部件能从该板状基部轴承座通过在薄材料区域配备开口便可加工出来的话，证明是适宜的。制作可以从一个较厚的底板(例如具有大约20毫米的厚度)开始，该底板中加工有用于开口的各自的槽，例如，铣成的，超过底板(例如大约是15毫米)的厚度。然后，剩余的厚度(例如大约是5毫米)可通过研磨去除，以使形成带有Z形摆动部件的基部轴承座的底板保留下来，其具有大约15毫米的厚度。在分别加工槽，或开口时，当然也包括其它步骤，可以使用电火花腐蚀或水炬切割。最好，形成整体铰接的该薄材料区域或材料金属薄片具有大约0.3毫米至0.5毫米的厚度，具体地说大约0.4毫米。具备了这些尺寸，就能确保使该Z形摆动部件获得理想的弹性可动性，而不破坏薄材料区域。令人吃惊的是，已经证明，更厚材料的薄片比这种厚度在数十毫米的薄材料区域更容易断裂。从一方面，所需的弹性变形量，和从另一方面，所期望的稳定性的角度来看，如果该板状基部轴承座和该Z状摆动部件是由铝或铝镁合金制成的话也是适宜的。为了能提供更多的自由空间来方便安装聚焦装置其它的部件，尤其是用于聚焦的在该Z状摆动部件外的部件，如果该Z状摆动部件的轴向臂从俯视图上看具有曲柄的形状也是适宜的。正如已提到的那样，本专利技术适宜用于激光器装置中，从而给出了尤其有利的申请，其中激光介质，例如激光晶体，布置在聚焦镜的焦点处，且在该Z状摆动部件的外面。在这种情况中，该Z状摆动部件可承载激光谐振腔其中一个聚焦镜。附图说明图1所示为一般的X折叠四反射镜激光谐振腔的示意图；图2所示为所谓的Z折叠四反射镜激光谐振腔的同等的装置的示意图；图3所示为带有根据图1所示的X折叠激光谐振腔的板状基部轴承座的俯视图，其中，一个聚焦镜安装在结合在基部轴承座上并可在其中移动安装的俯视图为Z形的的摆动部件上；图4为图3中底板的俯视图，带有该Z状摆动部件，但未带激光器装置部件；以及图5所示为该Z状摆动部件的示意图，为了示出在置换时的模型，该置换位置用虚线示出。此外，该激光谐振腔4还布置有两个激光反射镜M1，M2，作为激光媒质的TiS(钛-蓝宝石)晶体5位于其中。它是一个平行平面体，例如是一个光学非线性并形成为克尔元件的平行六面体。该激光晶体5布置成一般的布鲁斯特角以减小损失，且激光束被聚焦射入该激光晶体5内。然而，向布置成布儒斯特角的激光晶体5聚焦光束会引入散光，但该散光可通过倾斜聚焦镜M1，M2倾斜角β1和β2来进行补偿。该两个聚焦镜中的其中一个，M2，是被固定的，而另一个反射镜M1被精确调节以使调节位于激光晶体5上的焦点，如图1中用双箭头6所示的那样。此外，如图1另外的双箭头7，8所示，在装配过程中，激光晶体5和透镜3都可成直线的放置；这些置换将通过图3至图5详细说明。在图2中，类似的示出了一个Z折叠四反射镜激光谐振腔，其中，激光束d2向上偏移而激光束d1向下偏移；该两个激光束d1，d2和两个激光反射镜M1，M2之间的连接部在一起形成了一个“Z”。此外，图2中激光器装置的结构元件对应于图1中相应的元件，并且采用了相同的参考标号，故在此就不需要进一步的描述。图1和图2所说明的激光谐振腔4应当理解是作为上述聚焦装置应用的示例，并且本专利技术的聚焦装置也可用于，例如，三反射镜谐振腔或也可多反射镜谐振腔(带有多于四个反射镜)，恰如一般的在调节用于聚焦的球面凹镜时的情况。考虑到既要能对位于激光晶体5上由聚焦镜M1聚焦的焦点进行精确的调节，又能找出激光谐振腔4能有稳定激光性本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚焦装置，包括布置在一平面可置换的托架上，并具有球形的反射表面的聚焦镜（Ｍ１），其特征在于该可置换的托架是由至少在俯视图上看大约为Ｚ形的摆动部件（１０）形成的，该摆动部件带有连接在横向臂（２５，２６）两端上的轴向摆动臂（２７），该轴向臂承载该聚焦镜（Ｍ１），其中，该横向臂（２５，２６）的布置能使沿垂直于置换平面的转动轴转动，且该聚焦镜（Ｍ１）的球形反射面（４３）的曲率中心，至少大体上位于穿过该轴向臂（２７）的几何中心并垂直于置换平面的轴线上。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：安德烈亚斯施廷格尔，
申请(专利权)人：费姆托激光产品股份有限公司，
类型：发明
国别省市：AT[奥地利]