DE3039634A1

DE3039634A1 - Verfahren zur herstellung von wellenleiterlaserkoerpern

Info

Publication number: DE3039634A1
Application number: DE19803039634
Authority: DE
Inventors: Friedbert Dipl.-Phys. 8011 Zorneding Mohr; Gunther Dipl.-Phys. Dr. 8012 Ottobrunn Sepp
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1980-10-21
Filing date: 1980-10-21
Publication date: 1982-04-29
Also published as: DE3039634C2

Description

Verfahren zur Herstellung von Wellenleiterlaserkörpern
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur HerstellunE von Wellenleiterlaserkörpern, insbesond3re C02-Wellenleiterlaserkörpern.
Bisher bekannte Verfahren zur Herstellung solcher Laserkörper werden vorwiegend auf ein sogenanntes Vollmaterialstück bezogen, aus dem dann durch Bohren, Schleifen und Schrubben das Laserrohr gefertigt wird. Abgesehen von dem hohen Material- und Maschinenaufwand ist die Ausschußquote der fertiggestellten Körper sehr hoch, weil infolge des oft extrem harten Keramikmaterials und des extrem hohen Länge-zu-Durchmesser-Verhältnisses der Lasserkapilaren die entsprechende Bohrung der Laserkapillarröhre nicht gonugend geradlinig und achszentrisch und/oder nicht von genügender Oberflächen güte ist.
Weiterhin ist die Herstellung der praktisch immer erforderlichen Metall-Anschlüsse an die Keramik-Laserröhre sehr auf wendig. Sie erfordert z. B. das Bedampfen der Keramikröhre mit metallischen Zwischenschichten in Vakuumanlagen oder da: Einbrennen von metallisierenden Pastem in Bronnöfen mit nachfolgender galvanischer Verstärk:ng dor aufgebrachten Schichten. Nach diesen Vorarbeiten erfolgt dann der eigent- liche Vorgang des Verbindens von Keramikröhre und Metall anschlüssen z. B. durch Löten. Auch diese Vorgänge erhöhen die Ausschußquote1 weil die Verbindungen nicht immer genügend vakuumdicht werden.
Schließlich ist auch die konstruktive Freiheit bei der Ausbildung von sich nach außen hin verjüngenden Hohlräumen im Keramik-Rohr beschränkt. So müssen z. B. die für die Aufnahme der Elektroden vorgesehenen Hohlräume das anschließende Einbringen der Elektroden zulassen; die verbleibende Öffnung mit metallischer Stromzuleitung muß anschließend wieder vakuumdicht verschlossen werden.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren für die Herstellung von C02-Wellenleiterlaserkörpern vorzuschlagen, mit dem Kapillardurchmesser von vorzugsweise ca. 0,5 bis 3 mm Durchmesser mit hochgenauer Geradheit und Oberflächengüte erzielt werden können, und das die Herstellung vakuumdichter Verbindungen zwischen Laserkörper und Metallanschlüssen und die Anordnung von Metallteilen in sich nach außen hin verjüngenden Hohlräumen des Laserkörpers im bleichen Arbeitsgang erlaubt.
Diese Aufgabe wird durch die in den Ansprüchen niedergelegten Maßnahmen in überraschend guter Weise gelöst. In der Beschreibung wird das vorgeschlagene Verfahren abgehandelt und erläutert. Die Zeichnungen zeigen das Verfahren in Aufbau und Anordnung. Hierbei zeigen: Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Ausführungsbeispiel der zu fertigenden Laserröhre; Fig. la einen Querschnitt gemäß Fig. 1; Fig. 2 einen Längsschnitt durch das Formmodell entsprechend dem Laserrohr gemäß Fig. 1; Fig. 2a einen Schnitt entlang der Linie A-A gemäß Fig. 2 und zusätzlich angeordnetem Abdeckblech.
Die Fig. 1 und ia zeigen den zu formenden Laserkörper bzw.
die Laserröhre 10, die im gezeigten Ausführungsbeispiel drei sternförmig um eine Kapillarbohrung 12 angeordnete Hilfshohlräume 13 aufweist. Diese Hilfshohlräume 13 können sowohl als Gasreservekammern als auch zum Kühlmitteldurchfluß -dienen, je nachdem, ob sie mit der Laserkapillaren 12 oder mit dem Außenraum durch die radialen Bohrungen oder Hohlräume 13a verbunden sind.
Dieses Formgebilde wird nun dadurch hergestellt, daß ein entsprechendes Forsmodell (Fig. 2 und 2a) hergestellt wird, auf welches dann im Flammspritzverfahren das Röhrenmaterial - vorzugsweise Keramik - aus wechselnden Richtungen aufgetragen wird. Hierzu kann es sich als vorteilhaft und rationell erweisen, wenn im Verlauf des Flammspritzvorganges hinter das Formmodell, d.h. in Spritzrichtung gestellt, ein vorgeformtes Abdeckblech 16 angeordnet ist.
Dadurch wird in diesem Bereich die Außenkontur der Laserröhre definiert, was z. B. zur einfachen Herstellung von Paß- oder Montageflächen 13b verwendet werden kann. Bei Bedarf kann der Flammspritzvorgang zur Anordnung zusätzlicher Formteile und Abdeckbleche unterbrochen und anschließend mit veränderter Spritzzrichtung fortgeführt werden, um ungewollte Abschattungen der Spritzzone durch davorliegende Teile des Formmodells zu umgehen. Hat das aufgetragene Material die erwünschte Stärke erreicht, so wird der Flammspritzvorgang abgebrochen und das Formmodell ii mechanisch oder chemisch aus dem gefertigten Bauteil entfernt. Zur Erleichterung dieses Vorganges kann das Formmodell z. B. aus Graphit oder weicher Keramik bzw. aus metallischen Hohlrohren und Blechen gefertigt sein. Es versteht sich, daß die genaue Dicke des Keramikrauftrags nur an den Stellen exakt kontrolliert wi-»d, an denen sich das Abdeckblech oder ein entsprechendes Formteil befindet Alle übrigen Stellen werden einen mehr oder verriger glatten, jedoch nicht sehr maßhaltigen Oberflächenverlauf aufweisen. Dies ist jedoch nicht nachteilig, falls man, wie oben erwähnt, Formteile für Paß- oder Montageflächen vorsieht.
Vorzugsweise wird das Fornimodell 11 mit Endplatten 15 versehen, an denen es zum Spritzvorgang aufgehängt werden kann. Diese Endplatten können nun auch so ausgeführt sein, daß sie zur Bildung der Spiegelträgerplatten des Laserrohres 10 führen, d.h., daß diese Endplatten ebenfalls aus einem Material bestehen, das mechanisch oder chemisch problemlos entfernt werden kann.
Ein großer Vorteil des Verfahrens ist, daß Hohlräume praktisch jeder gewünschten Art ausgeformt werden können, wobei die entsprechenden Formteile 11a und 11b mit dem Formmodell 11 und/oder den Abdeckblechen 16 oder den Endplatten 15 oder anderen Metall teilen wie Elektroden und Gas- und Kühlinittelanschlüssen verbunden sind. Diese Metallteile sind vorzugsweise aus einem anderen Metall als das Formmodell, derart, daß sie z. B. bei chemischer Entfernung des Formmodells erhalten bleiben. Jedoch können diese Teile auch aus demselben Metall wie das Formnrodell gefertigt sein, falls die Wandstärken genügend unterschiedlich gewählt werden. In diesem Fall wird der chemische Prozess abgebrochen, wenn die zu entfernenden Bestandteile von Forimodell und Formteilen vollständig herausgelöst, die anderen Metallteile jedoch erst teilweise herausgelöst sind. Auch Teile des Formmodells, der Formteile und des oder der Abdeckbleche können so beschaffen sein, daß. sie in der fertigen Laserröhre erhalten bleiben. Dies kann insbesondere auch für die Endplatten 15 vorteilhaft sein, die damit als zuvor fertig bearbeitete Metall-Endplatten 15a in der Laserröhre integriert sind. Auch andere Strukturen wie die erwähnten Paß- und Montageflächen 13b für die Befestigung und Justierung der Laserröhre können auf diese Weise metallisch ausgeführt werden.
Auf diese Weise werden Laserkörper 10 geschaffen, die eine in Geradheit und Oberflächengüte optimale Kapillare 12 besitzen und in die sämtliche benötigten metallischen Anschlüsse vakuumdicht integriert sind. Außer der anschließenden mechanischen oder chemischen Entfernung des Formmodells und von Formteilen sind keine weiteren Be arbei tungsvorgänge mehr erforderlich.

Claims

Verfahren zur Herstellung von Wellenleiterlaserkörpern PATENTANSPRÜCHE Verfahren zur Herstellung von Wellenleiterlaserkörpen, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß von der Laserkapillare (12) und den anderen Hohlräumen (13) der zu fertigenden Laserröhre (10) ein Formmodell (11) hergestellt und darauf dann im Flammspritzverfahren Keramikmaterial (14) in gewünschter Stärke aufgetragen und anschließend das Formmodell (11) mechanisch oder chemisch entfernt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß das Formmodell (al) mit Endplatten (15) versehen ist, die an der zu fertigenden Laserröhre (10) zur Bildung der Spiegel oder Abdeckplarrenträger führen.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß das Formmodell (11) auch Formteile (11a) aufweist, die an do ZU fertigenden Laserröhre (io) zur Bildung von radialen Hohlräumen (13a) für Gas-, Kühmittel- und Elektrodenanschlüsse führen.
4. verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß das Formmodell (11) auch Formteile (llb) aufweist, die an der zu fertigenden Laserröhre (10) zur Bildung von sonstigen Strukturen (13b) für die Befestigung der Laserröhre (io) führen.
5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß in der jeweiligen Spritzrichtung des Flammspritzvorganges dem Formmodell (11) und der beabsichtigten Außenkontur der Laserröhre (10) entsprechende Abdeckbleche (16) hinter dem Formmodell (ii) angeordnet sind.
6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß einige der Formteile (11a) und (lib) nicht mit dem Formmodell (11), sondern mit den Abdeckblechen (16) oder Endplatten (15) verbunden sind.
7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß einzelne Bestandteile des Formmodells (ii), der Formteile (11a) und (leib) und der Abdeckbleche (16) erst im Verlauf des Flammspritzvorgangs angeordnet werden.
8. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß bestimmte, vorwiegend metallische Bestandteile des Formmodells (11), der Formteile (iia) und (11b) und der Endplatten (15) nach Abschluß des Flammspritzens nicht aus dem gefertigten Laserrohr entfernt werden.