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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Erzielung von Lichtwellen aus mehreren Lichtwellen unterschiedlicher Wellenlänge unter Anwendung eines Materials, das einen ausgeprägten nichtlinearen Effekt gegenüber den auf ein und dieselbe Stelle einfallenden Lichtwellen unterschiedlicher Wellenlänge aufweist und unter Verwendung der derart hervorgerufenen Summen- und/oder Differenzfrequenzen der Lichtwellen unterschiedlicher Wellenlänge.
Bereits in der AT-PS Nr. 269216 wurde angeführt und theoretisch begründet (R. W. Terhune : "Nonlinear Optics" in "Science and Technology", August 1964), dass nichtlineare Effekte, wie sie in der Radiotechnik schon lange verwendet werden, auch bei Lichtwellen nachgewiesen werden können, wenn die Intensität der Lichtwellen gross genug ist, wie z. B. beim LASER-Licht. Folglich sind alle nichtlinearen Erscheinungen von hochfrequenten elektromagnetischen Wellen nun auch mit Licht produzierbar : Oberwellen, Mischung, Gleichrichtung, Begrenzung durch nichtlineare Absorption usw.
In der angeführten AT-PS wurde ferner erwähnt, dass durch das Zusammenwirken mehrerer dieser Effekte praktisch jede beliebige Frequenz im Bereich von Infrarot bis Ultraviolett in eine andere umgewandelt werden kann und dass dazu verwendbare Anordnungen von nichtlinear ansprechendem Material, die eine besonders gute Ausbeute der gewünschten Frequenz ermöglichen, ebenfalls bekannt sind, wie etwa in der DE-PS Nr. 1169585 beschrieben.
Ebenfalls wurde in der genannten AT-PS Nr. 269216 erwähnt, dass die Schwächung von Licht beim Durchgang durch Materie stark von der Frequenz dieses Lichtes abhängt.
Gegenüber dem angeführten Stand der Technik hat die AT-PS Nr. 269216 ein neues Verfahren zur Erzeugung von Lichtwellen am Empfangsort mittels zu übertragender kohärenter, insbesondere durch LASER erzeugter Hilfslichtwellen, unter Anwendung eines Materials, das einen ausgeprägten nichtlinearen Effekt gegenüber den einfallenden Hilfslichtwellen aufweist und unter Verwendung der derart hervorgerufenen Summen- und/oder Differenzfrequenzen der einfallenden Hilfslichtwellen, gebracht.
Dieses Verfahren besteht darin, dass insbesondere die Wellenlänge der zu übertragenden Hilfslichtwellen, allenfalls deren Wellenbereich, die Wellenlänge der zu erzeugenden Lichtwellen und/oder die Beschaffenheit
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der Geber- zur Empfangsseite übertragen werden, für die Hilfslichtwellen durchlässiger ist als für die am Empfangsort zu erzeugenden Lichtwellen und dass von der Geber- zur Empfangsseite als Hilfslichtwellen kohärente Trägerlichtwellen und kohärente Seitenlichtwellen übertragen werden, wobei die Seitenlichtwellen
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jenen Lichtwellen gleichen, welche entstehen würden, wenn man die Trägerlichtwellen durch die empfangsseitig zu erzeugenden Lichtwellen modulieren würde, und wobei man ferner die Trägerlichtwellen und die Seitenlichtwellen auf ein und dieselbe Stelle eines Materials auftreffen lässt,
das einen'ausgeprägten nichtlinearen Effekt gegenüber diesen Hilfslichtwellen aufweist und das vorzugsweise die Hilfslichtwellen in höherem Masse absorbiert als die empfangsseitig zu erzeugenden Lichtwellen.
Weiterhin wurde durch die GB-PS Nr. 1, 254, 617 eine besondere Art von optischem Mischelement bekannt.
Zum Stande der Technik gehört ebenfalls die AT-PS Nr. 261677 und die US-PS Nr. 3, 258, 597.
Die AT-PS Nr. 261677 beinhaltet ein Festkörperbauelement zur Schwingungserzeugung und Verstärkung im Frequenzbereich von 109 bis 1013 Hz, das aus optisch nichtlineare Medium besteht.
Bei allen oben angeführten Patentschriften kommt nur kohärentes Licht zur Anwendung.
In der US-PS Nr. 3, 258, 597 wird zwar die Mischung von kohärentem und inkohärentem Licht beschrieben, aber nicht an einem optischen Mischelement, sondern an einem photoelektrischen Element
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werden.
Gegenüber dem bisherigen Stand der Technik besteht die Erfindung darin, dass die zu erzielenden Lichtwellen, welche den Summen- und/oder Differenzfrequenzen der Lichtwellen unterschiedlicher Wellenlänge entsprechen, inkohärente Lichtwellen sind und dass die Lichtwellen unterschiedlicher Wellenlänge, welche durch das Medium mit dem ausgeprägten nichtlinearen Effekt beeinflusst werden, aus kohärenten, insbesondere durch LASER erzeugten Lichtwellen einerseits und aus inkohärenten Lichtwellen anderseits bestehen.
In der AT-PS Nr. 269216 wurde auch angeführt, dass die Transparenz eines Mediums bekanntlich auf einem Mitschwingen der von den positiven Atomkernen und den um sie angeordneten Elektronen gebildeten
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atomaren Dipole im elektrischen Feld der Lichtstrahlung besteht, dass die Amplitude dieses Mitschwingens im Bereich geringer Lichtenergie als proportional zu der anregenden Feldstärke anzunehmen ist, wodurch mit Lichtquellen der bisher üblichen Leistung keine nichtlinaren Effekte nachweisbar waren und dass erst bei Steigerung der Lichtenergie kein linearer Zusammenhang mehr zwischen der Amplitude des Mitschwingens der angeführten atomaren Dipole und der Stärke des elektrischen Feldes der Lichtstrahlung besteht und eine Art von Verzerrung ähnlich wie an der gekrümmten Kennlinie einer Elektronenröhre eintritt.
Dieser nichtlineare Effekt eines Mediums tritt bei Anwendung von kohärentem, insbesondere durch LASER erzeugtem Licht bei gleichzeitiger Anwendung von inkohärentem, durch eine beliebige Lichtquelle erzeugtem Licht nicht nur bezüglich des kohärenten, sondern auch des inkohärenten Lichtes ein, u. zw. insbesondere dann, wenn die Frequenzdifferenz des inkohärenten Lichtes vom kohärenten Licht nicht allzu gross ist. Diese Erscheinung ist dadurch zu erklären, dass durch das kohärente Licht auch hinsichtlich des nicht kohärenten Lichtes ein nichtlineares Mitschwingen der Amplitude der atomaren Dipole bewirkt wird.
Weiterhin findet jedes Lichtquant der inkohärenten Lichtwellen in den phasenkohärenten Lichtwellen unterschiedlicher Wellenlänge stets mehrere andere Lichtquanten zur Mischung, was bei einem Zusammenwirken von inkohärenten Lichtwellen mit ebenfalls inkohärenten Lichtwellen unterschiedlicher Wellenlänge nicht der Fall ist.
Gegenüber dem bisherigen Stand der Technik ist eine Mischung von phasenkohärentem mit
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Eine zweckmässige Ausbildung des Erfindungsgedankens ist dadurch'gegeben, dass von der Geberzur Empfangsseite inkohärente Lichtwellen übertragen werden, dass auf der Empfangsseite kohärente Lichtwellen insbesondere durch LASER erzeugt werden und dass man die Lichtwellen unterschiedlicher
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am Empfangsort erzeugten kohärenten Lichtwellen auf ein und dieselbe Stelle eines Materials mit einem ausgeprägten nichtlinearen Effekt gegenüber den einfallenden Lichtwellen auftreffen lässt, wodurch inkohärente Summen- und/oder Differenz-Lichtfrequenzen erzielt werden, die im Verhältnis zu den empfangenen inkohärenten Lichtwellen in ihrer Intensität verstärkt sind.
Man kann den Erfindungsgedanken auch dadurch verwirklichen, dass von der Geber- zur Empfangsseite kohärente insbesondere durch LASER erzeugte Lichtwellen übertragen werden, dass auf der Empfangsseite inkohärente Lichtwellen erzeugt werden und dass man die von der Geber- zur Empfangsseite übetragenen kohärenten Lichtwellen und die am Empfangsort erzeugten inkohärenten Lichtwellen, demnach die Lichtwellen unterschiedlicher Wellenlänge, auf ein und dieselbe Stelle eines Materials mit einem ausgeprägten nichtlinearen Effekt gegenüber den einfallenden Lichtwellen auftreffen lässt, wodurch inkohärente Summen- und/oder Differenz-Lichtfrequenzen erzielt werden, die im Verhältnis zu den am Empfangsort erzeugten Lichtwellen in ihrer Intensität verstärkt sind.
Eine weitere zweckdienliche Ausgestaltung des Erfindungsgedankens erhält man dadurch, dass von der Geber- zur Empfangsseite als Lichtwellen unterschiedlicher Wellenlänge einerseits kohärente, insbesondere durch LASER erzeugte Lichtwellen und anderseits inkohärente Lichtwellen übertragen werden und dass man auf der Empfangsseite die übertragenen Lichtwellen auf ein und dieselbe Stelle eines Materials mit einem ausgeprägten nichtlinearen Effekt gegenüber den einfallenden Lichtwellen auftreffen lässt, wodurch inkohärente Summen- und/oder Differenz-Lichtfrequenzen erzielt werden, die im Verhältnis zu den empfangenen inkohärenten Lichtwellen in ihrer Intensität verstärkt sind.
Schliesslich lässt sich der Erfindungsgedanke in seiner letztgenannten Ausgestaltung auch dadurch zweckmässig realisieren, dass durch die Bestimmung insbesondere der Wellenlänge, allenfalls des Wellenbereiches, der zu übertragenden kohärenten und inkohärenten Lichtwellen unterschiedlicher Wellenlänge, der Wellenlänge der zu erzielenden inkohärenten Lichtwellen und/oder der Beschaffenheit des Übertragungsmediums, dieses Medium für die zu übertragenden Lichtwellen unterschiedlicher Wellenlänge durchlässiger gewählt bzw. bewirkt wird als für die am Empfangsort zu erzielenden Lichtwellen, und wobei ferner das einen ausgeprägten nichtlinearen Effekt gegenüber den einfallenden Lichtwellen unterschiedlicher Wellenlänge aufweisende Materials vorzugsweise diese einfallenden kohärenten und
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Lichtwellen.
Zu dieser Realisierung des Erfindungsgedankens lässt sich das in der AT-PS Nr. 269216 in den Zeilen 10 bis 21 der S. 2 erläuterte Beispiel analog anführen.
Der Erfindungsgedanke ist auf jenen Gebieten von Bedeutung, wo es z. B. vorteilhaft wäre, inkohärente Lichtwellen mittels kohärente Lichtwellen zu übertragen, inkohärente Lichtwellen, die Mischprodukte von kohärenten und inkohärenten Lichtwellen sind, anzuwenden, eine Verstärkung von inkohärentem Licht durchzuführen und/oder eine inkohärente Strahlung bestimmter Frequenzhöhe über ein Medium hinweg, das gerade für diese Strahlung nicht ausreichend durchlässig, überempfindlich oder ansonsten unzweckmässig ist, am gewünschten Ort zu erzeugen. Als Anwendungsgebiete kann man daher beispielsweise die Nachrichtentechnik, Raumfahrt, photometrische Analyse, Astronomie, Chemie, Medizin und Landesverteidigung nennen.
In der Zeichnung wird als Ausführungsbeispiel eine Anordnung zur Mischung von phasenkohärenten
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Modulationsart zu modulieren, wodurch man in demselben Rhythmus modulierte Mischprodukte --6-- erhält.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Erzielung von Lichtwellen aus mehreren Lichtwellen unterschiedlicher Wellenlänge unter Anwendung eines Materials, das einen ausgeprägten nichtlinearen Effekt gegenüber den auf ein und dieselbe Stelle einfallenden Lichtwellen unterschiedlicher Wellenlänge aufweist und unter Verwendung der derart hervorgerufenen Summen-und/oder Differenzfrequenzen der Lichtwellen unterschiedlicher Wellenlänge, d a d u r c h gekennzeichnet, dass die zu erzielenden Lichtwellen (6), welche den Summen- und/oder Differenzfrequenzen der Lichtwellen (3,4) unterschiedlicher Wellenlänge entsprechen, inkohärente Lichtwellen sind und dass die Lichtwellen (3,4) unterschiedlicher Wellenlänge, welche durch das Medium (5) mit dem ausgeprägten nichtlinearen Effekt beeinflusst werden,
aus kohärenten, insbesondere durch LASER erzeugten Lichtwellen (3) einerseits und aus inkohärenten Lichtwellen (4) anderseits bestehen.
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