DE1157312B - Lichtquelle in Form eines optischen Verstaerkers fuer selektive Fluoreszenz - Google Patents
Lichtquelle in Form eines optischen Verstaerkers fuer selektive FluoreszenzInfo
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- H01S3/11—Mode locking; Q-switching; Other giant-pulse techniques, e.g. cavity dumping
- H01S3/1123—Q-switching
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Description
Ui
C 28156 Vinc/21f
'-■7
BEKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG
UNDAUSGABE DER
AUSLEGESCHRIFT:
12. OKTOBE R 1962
14. NOVEMBER 1963
Es sind bereits Lichtquellen für kohärentes Licht, die auf dem Prinzip der selektiven Fluoreszenz beruhen,
bekannt.
Bei den bisher verwendeten optischen Verstärkern ist eine feste oder gasförmige, selektiv fiuoreszente
Substanz in einem Raum angeordnet, der teilweise reflektierende Wandungen nach Art des Interferometers
von Perot und Fabry aufweist. Diese Substanz wird, um zu ihrer Anregung eine metastabile
Besetzungsverteilung zu erreichen, der Einstrahlung einer starken Lichtquelle besonderer Wellenlänge ausgesetzt.
Unter der Einwirkung dieses Anregungslichtes kann man unter bestimmten Bedingungen, die noch
eingehend auseinandergesetzt werden sollen, die Erscheinung der selektiven Fluoreszenz beobachten, die
sich auf eine vorbestimmte Richtung konzentriert.
Die bekannten Lichtquellen für kohärentes Licht weisen eine Anzahl von Nachteilen auf, von denen
in bestimmten Anwendungsfällen der Hauptfehler der ist, daß die Emissionszeitpunkte nicht mit einer ausreichenden
Präzision bestimmt werden können.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lichtquelle für selektive Fluoreszenz zu schaffen, die
diesen Nachteil nicht aufweist.
Bei einer Lichtquelle in Form eines optischen Verstärkers für selektive Fluoreszenz mit einem quaderförmigen
Kristall, der an zwei einander gegenüberliegenden Flächen Spiegel aufweist und aus einer
Anregungslichtquelle gespeist wird, wird erfindungsgemäß das Reflexionsvermögen wenigstens eines
dieser beiden Spiegel zeitlich veränderlich gemacht.
Die Erfindung soll an Hand der Figuren der Zeichnung erläutert werden. In den Figuren der Zeichnung
sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigt
Fig. 1 ein Term- oder Zustandsschema der elektronischen Energiestufen des Ions Cr3+,
Fig. 2 eine Schemaansicht einer bekannten Lichtquelle für selektive Fluoreszenz,
Fig. 3 eine Kurvendarstellung zur Erläuterung der Wirkungsweise der in Fig. 2 gezeigten Einrichtung,
Fig. 4 eine Schemaansicht einer Vorrichtung gemäß der Erfindung,
Fig. 5, 6, 7 und 8 Kurven zur Erläuterung der Wirkungsweise der Erfindung,
Fig. 9 eine Schemadarstellung eines elektrooptischen Modulators,
Fig. 10 eine erläuternde Vektordarstellung,
Fig. II eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispieles
der Erfindung,
Fig. 12 bis 15 Kurven zur Erläuterung der Funktionsweise der in Fig. 11 gezeigten Vorrichtung,
Lichtquelle in Form eines optischen
Verstärkers für selektive Fluoreszenz
Verstärkers für selektive Fluoreszenz
Anmelder:
CSF-Compagnie Generale de Telegraphie
sans FiI, Paris
sans FiI, Paris
Vertreter: Dipl.-Ing. E. Prinz, Dr. rer. nat. G. Hauser
und Dipl.-Ing. G. Leiser, Patentanwälte,
München-Pasing, Bodenseestr. 3 a
Beanspruchte Priorität:
Frankreich vom 13. Oktober 1961 und 29. Juni 1962
(Nr. 875 851 und Nr. 902 440)
(Nr. 875 851 und Nr. 902 440)
Guy Mayer und Francois Gires, Paris,
sind als Erfinder genannt worden
sind als Erfinder genannt worden
Fig. 16 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Fig. 17 eine elektrische Schaltung für die in Fig. 16 dargestellte Vorrichtung und
Fig. 18 eine Kurvendarstellung zur Erläuterung der Wirkungsweise.
Die Fig. 1 zeigt das Term- oder Energiestufenschema des Ions Cr3+ im Rubin.
Das Fluoreszenzrot dieses Körpers wird beim Sprung des Ions Cr3+ zwischen dem erhöhten Energieniveau
2 E und dem Grundniveau oder Grundzustand 4A2 erzeugt.
Diese Fluoreszenz wird durch Einstrahlen eines blauen oder grünen Lichtes aus der Anregungslichtquelle
angeregt, welches die Ionen der Stufe 4A2 auf
höhere Energiestufen der Terme4F1 und 4 F2 anhebt.
Die Sprünge vom Niveau 4A2 auf die Stufen der
Terme4Fx und 4F2 entsprechen einer Absorption
einer blauen (B) und grünen Lichtstrahlung (F).
Die Ionen fallen auf das Zwischenniveau 2 E zurück und bewirken in beiden Fällen thermische
Photone.
Die Verweilzeit im Niveau 2 E liegt in der Größen-Ordnung von 3 Millisekunden bei 3000K. Danach
springen die Ionen Cr3+ auf das Niveau 4^i2 zurück
und emittieren dabei eine rote Lichtstrahlung.
309 748/159
Die Fig. 2 zeigt eine Anordnung für selektive Fluoreszenz, die auf diesem Prinzip beruht. Der selektiv
fluoreszente Kristall 1 liegt in der Form eines rechtwinkeligen Parallelepipedes vor. Dieser Quader ist
mit zwei ebenen und parallelen Oberflächen M1 und M2, die stark reflektieren, ausgestattet. Das Licht der
Anregungslichtquelle strahlt in der Richtung P parallel zu den Oberflächenebenen konzentriert ein. Die
Erscheinung der selektiven Fluoreszenz wird ausgelöst, wenn die Anzahl η der durch die Anregungslichtquelle erzeugten Umbesetzungen zugunsten der
höheren Energiezustände 2 E eine kritische Schwelle nc erreicht. Die Lichtemission, die dann stattfindet,
ist in die Richtung der Pfeile/ parallel zur Hauptachse und senkrecht zu den großen ebenen Oberflächen
konzentriert.
Diese Erscheinungen können für einen Kristallkörper von gegebenem Querschnitt und gegebener
Länge gut durch eine Formel der folgenden Art dargestellt werden:
«o =
R1 ■ R2
wobei K und L Konstanten sind, R1 und R2 das Reflexionsvermögen
der Spiegelflächen M1 und M2 und
n0 die Anzahl der im Grundzustand befindlichen
Elektronen der äußersten Schale bedeuten.
Die Formel (1) zeigt, daß die selektive Fluoreszenz für einen Schwellwert nc um so stärker wird, je
kleiner das Produkt R1R2 wird.
Wenn insbesondere dieses Produkt sehr klein ist, ist es mit den üblichen Anregungslichtquellen unmöglich,
die Erscheinung der selektiven Fluoreszenz auszulösen. Bei stetiger Einwirkung der anregenden
Lichtquelle für blaues und grünes Licht schwankt die Besetzung η im Niveau 2 E als Funktion der Zeit
gemäß der in Fig. 3 dargestellten Kurve.
Zur Zeit Null beginnt η von n0 an zu wachsen und
erhöht sich bis auf den Wert nc. Wenn nc erreicht ist,
wird die Erscheinung der selektiven Fluoreszenz ausgelöst, und zwar zur Zeit t0. Der ausgelöste Lichtblitz
verbraucht von dem aufgespeicherten Energievorrat und η fällt etwas unter den Wert nc ab. Danach
wird unter dem Einfluß der stetig nachfließenden Anregungsenergie η wieder über den Wert nc angehoben,
und die Erscheinung wiederholt sich dann zyklisch.
Die vorstehenden Ausführungen machen bestimmte
Nachteile der bekannten Vorrichtungen deutlich:
1. Der Schwellenwert nc der Besetzung im Zustand
2E ist eine Konstante, die von der Beschaffenheit des selektiv fluoreszenten Kristalls und der
Spiegelflächen M1 und M2 abhängt. Er ist unabhängig
von dem Lichtstrom und der Farbe des Lichtes der Anregungslichtquelle.
2. Der Augenblick t0 des Einsetzens der Emission
ist durch die Neigung der Kurve der Fig. 3 bestimmt. Diese Neigung hängt offensichtlich in
kritischer Weise von der Leistung der Anregungslichtquelle ab. Da es aber sehr schwierig
ist, diese mit einer großen Genauigkeit zu stabilisieren, bildet dies einen Nachteil bei den Anwendungsfällen,
in denen eine genaue Synchronisation des Augenblicks der Emission bezüglich der allgemeinen Synchronisationseinrichtung geprüft
oder untersucht werden soll.
3. Eine derartige Lichtemission ist bei der Erzeugung nicht modulierbar. Ihr Lichtstrom hängt
von physikalischen Parametern der Anregungslichtquelle ab.
S Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung können diese Nachteile ausgeschaltet werden.
S Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung können diese Nachteile ausgeschaltet werden.
Die in Fig. 4 dargestellte Vorrichtung unterscheidet sich von der in Fig. 2 dargestellten dadurch, daß die
Spiegelfläche M1 fortgelassen ist. In der Symmetrieachse
der Anordnung ist an der Seite, die M1 gegenüberliegt, ein optisch-elektrischer Modulator O angeordnet.
Dies ist eine Vorrichtung, deren Lichtdurchlaßkoeffizient sich als Funktion der Spannung
ändert, die von einem elektrischen Generator G an ihre beiden Eingangsanschlüsse angelegt wird. Neben
diesem Generator ist noch die Anordnung eines Spiegels M1' vorgesehen. Dieser Spiegel kann halbdurchlässig
wie der Spiegel M2 oder vollständig reflektierend sein.
ao Vorzugsweise ist der optisch-elektrische Modulator in einem Mittel oder Medium^ angeordnet,
dessen Zweck es ist, die inneren Reflexionen auf die Oberfläche des Rubins zu vermeiden, die dem Spiegel
M1 in der Fig. 2 entspricht. Der Brechungsindex dieses Mittels ist derart gewählt, daß dieser so dicht
wie möglich bei dem des Rubins für rotes Licht liegt.
Der elektro-optische Modulator und der Spiegel
M1' sind ein Äquivalent eines Spiegels M1, dessen
Reflexionsvermögen als Funktion der vom GeneratorG erzeugten Spannung mit der Zeit veränderlich
ist.
In Fig. 5 ist A1 das Reflexionsvermögen der Anordnung.
Es sei angenommen, daß dieses Reflexionsvermögen R1 während des Zeitintervalls 0-i0 auf
einem kleinen Wert ε gehalten wird. Nach der Zeit t0
nimmt das Reflexionsvermögen einen Wert R in der Nähe von 1 an.
Daraus ergibt sich, wie Fig. 6 zeigt, daß die kritische Emissionsschwelle nach der Formel (1) bis zur
Zeiti0 auf einem Wert«cl gehalten wird. Dabei ist
dieser Wert ncl ein angehobener Wert. Das Produkt
R1R2 wird klein gehalten. Danach nimmt die kritische
Schwelle einen wesentlich kleineren Wertnt.2 an, da
das Produkt .R1-R2 plötzlich einen wesentlich größeren
Wert erhält.
Es sei angenommen, daß die Anordnung von der Zeit Null an der stetigen Einwirkung des Anregungslichtes ausgesetzt wird. Fig. 7 zeigt die Veränderungen
der Besetzung η im Niveau 2 E als Funktion der Zeit.
Zur Zeit Null ist die Besetzungsschwelle für die Emission nc j angehoben. Das Niveau 2E wird besetzt.
Die Besetzung erreicht nicht den Wert ncv wenn R entsprechend gewählt ist. Während des Zeitintervalls
(M1 findet eine Besetzung des Niveaus 2 E
wie bei dem in Fig. 1 dargestellten Vorgang statt.
Zur Zeit t0 ändert sich der Wert der kritischen
Schwelle nc schlagartig von ncl auf nC2, der wesentlich
geringer ist. Daraus folgt, daß die Besetzung« zur Zeit t0 sehr überhöht ist und sich während einer
sehr kurzen Zeit to-tt erniedrigt, um einen Wert unterhalb
von nc2 einzunehmen. Zu diesem Zeitpunkt
findet eine Entladung oder eine Verringerung der Besetzung des Niveaus 2 E statt.
Fig. 8 zeigt die Intensität IR der Lichtemission als
Funktion der Zeit.
Zur Zeit t0 beginnt ein Lichtpuls, der zur Zeit t1
endet. Das sind die Zeitpunkte, zwischen denen der Wert« auf einen Wert unterhalb von nc2 fällt. Die
5 6
Dauer des Zeitabschnittes ^t1 beträgt etwa 10~9 Se- aus einem Stück. Eine Anregungsquelle 8 richtet ihr
künden. Licht auf den Rubin 1.
Dieses Beispiel zeigt, daß bei der kohärenten Licht- Als ein die Erfindung nicht beschränkendes Ausquelle
gemäß der Erfindung fiihrungsbeispiel sei die Betriebsweise der Vorrichtung
.,Λ,., ,,._.. . „ , 5 in dem Falle erläutert, in dem eine Spannung V(t)
a) der Maximalwert/^0 der Emission eine Funk- verwendet wird>
die sich mäanderförmig ändert. Es
tion der Differenz η , -η ist und wesentlich sei angenommeil) daß diese Änderung periodisch aufgrößer
ist als bei den bisher bekannten Vor- trftt Wahrend eines Zeitintervalls der Dauer Θ in der
richtungen, Größenordnung einer Mikrosekunde habe die Span-
b) der Zeitpunkt i,, mittels der Vorrichtung, bei io nUQo. dnen Wert υ = π
der das Reflexionsvermögen geändert werden ° 0K'
kann, mit außerordentlicher Genauigkeit be- Daraus ergibt sich, daß der Durchlässigkeitskoeffi-
stimmt werden kann. zient T der Kerr-Zelle in diesem Intervall sehr klein
ist und daß das Reflexionsvermögen R1 der optisch-
Fig. 9 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines elektro- 15 elektrischen Einrichtung gering ist, R1 = ε.
optischen Modulators. Diese Einrichtung wird durch Während des Zeitintervalls, das mit dem vorher
eine Kerr-Zelle K gebildet, deren eine Belegung an beschriebenen abwechselnd auftritt, jedoch eine
eine variable Spannungsquelle G geschaltet ist. Die Dauer τ in der Größenordnung von 10~9 Sekunden
andere Belegung der Kerr-Zelle ist geerdet. Die hat, sei U (t) gleich Null. Daraus folgt, daß T und R1
Fortpflanzungsachse des vom Rubin kommenden 20 in diesem Intervall einen Wert in der Nähe von 1 an-Lichtes
ist ZZ'. nehmen. Die Fig. 12 stellt die Änderungen von R1
Zwei Polarisatoren P1 und P2 schließen die Kerr- unter diesen Bedingungen als Funktion der Zeit dar.
Zelle zwischen sich ein. Die Polarisationsrichtungen D Zur Zeit Null wird die Anregungslichtquelle in
der Polarisatoren sind zueinander parallel und bil- Betrieb gesetzt. Es ist eine Zeit t{>0 vorgesehen,
den, wie in Fig. 10 gezeigt, einen Winkel von 45° 25 die ausreicht, um eine Anregung des Rubins zu ermit
dem elektrischen Feld der Kerr-Zelle. möglichen. Während dieser Zeit oder zu Beginn des
Es sei angenommen, daß die der Kerr-Zelle von Augenblicks tx ändert sich der Wert R1, wie dargeder
Quelle G zugeleitete Spannung eine Spannung stellt, periodisch.
ist, die sich als Funktion der Zeit darstellen läßt Während der Zeit Oi1 ist U = U0, und R1 ist kon-
V=V (t). Der Durchlaßkoeffizient Γ der Kerr-Zelle 30 stant und gleich ε. Während des Zeitintervalls tv tt + τ
ist dann gegeben durch sinkt U auf Null ab. Daraus ergibt sich, daß R1 sich
dem Wert 1 nähert. Für eine Zeit 11 + τ + T nimmt U
I den Wert Null an, R1 fällt auf ε, und danach wieder-
Γ2 = -2 [1 -f- cos K V [ή], (2) holt sich die Betriebsweise, wie dargestellt, zyklisch.
35 Fig. 13 zeigt die Veränderungen an, die sich für die
kritische Schwelle nc der Besetzung im Rubin er-
wobei der Koeffizient K eine Konstante der Kerr- geben. Der Wert n0 geht von ncl, der für den Wert
Zelle ist. Die Erfahrung zeigt, daß die Ansprechzeit R1 = ε groß ist, in nc2 über, der für den Wert R1
einer Kerr-Zelle in der Größenordnung einer Nano- ungleich ε klein ist. Man erhält eine zur vorher be-Sekunde
(10~9 Sekunden) liegt. 40 schriebenen inverse Figur.
Die Fig. 11 zeigt ein Ausführungsbeispiel der in Die Fig. 14 zeigt als Funktion der Zeit die Ver-
der Fig. 9 dargestellten Anordnung. änderungen der Besetzung n des Niveaus 2 E im
Der verwendete Rubin 1 ist in besonderer Weise Rubin.
geschnitten. Seine optische Achse C verläuft parallel Während der Zeit 0-ix steigt die Besetzung an und
zu den reflektierenden Oberflächen, die den Emisions- 45 nähert sich der kritischen Schwelle nc v Während des
raum abschließen, und senkrecht zur Ausbreitungs- Intervalls τ, das nun folgt, fällt der kritische Wert nc
achse ZZ'. Daraus ergibt sich, daß das emittierte auf den Wert nc2 ab. Dieser Wert ist wesentlich
Licht in Richtung des Pfeiles P polarisiert ist, der mit kleiner als der Wertncl. Es erfolgt eine schlagartige
den Achsen ZZ' und C ein rechtwinkeliges Achsen- Entladung des Niveaus 2 E und demzufolge eine
kreuz bildet. Die reflektierende Fläche 2 hat ein kon- 50 Lichtemission, bis die kritische Schwelle nc wieder
stantes Reflexionsvermögen R2. Die andere Fläche ist den Wert ncl erreicht. Das Niveau ZE wird wieder
fortgelassen. An ihrer Stelle ist eine Kerr-Zelle 3 besetzt. Die Zeitpunkte tv t2 ... entsprechen den
vorgesehen. Lichtemissionen.
Die eine Belegung 41 liegt an einem Generator 5, Es wurde demnach eine Lichtquelle geschaffen, bei
und die andere Belegung 42 liegt an Masse. Der 55 welcher die Zeitpunkte der Emissionen dicht bei
Generator 5 liefert eine Spannung U = U (t), die sich 10~9 Sekunden bestimmt sind. Die Pulse selbst haben
als Funktion der Zeit ändert. Gegen die Kerr-Zelle eine Dauer in der Größenordnung einer Nanosekunde.
ist ein Polarisator 6 gesetzt, dessen Polarisations- Zusätzlich wird die Maximalintensität der Lichtrichtung
parallel zu P ist. Die Kerr-Zelle ist derart quelle stark erhöht. Die Besetzung bei Beginn des
angeordnet, daß der elektrische Feldvektor E der 60 Intervalls τ liegt wesentlich über der kritischen
Kondensatorflächen mit P einen Winkel von 45° Schwellen^.
bildet. Ein Spiegel 7 ist gegen den Polarisator 6 ge- Weiterhin ist eine sehr enge Korrelation zwischen
setzt. der selektiven Fluoreszenz und den Variationen
Es sei bemerkt, daß eine derartige Anordnupg es von R1 vorhanden. Dank der Einstellung der Maximalmöglich macht, nur einen Polarisator zu verwenden. 65 und Minimalwerte von R1 kann man die Pulshöhe
Der Rubin ist an Stelle des anderen Polarisators ge- regeln und modulieren.
treten. Andererseits kann das Adaptionsmedium fort- Es ist klar, daß die Erfindung nicht auf die begelassen
werden. Die Anordnung besteht praktisch schriebenen Vorrichtungen beschränkt ist. Man kann
beispielsweise mechanische Systeme, wie Verschlüsse, Drehspiegel und andere bekannte Einrichtungen, verwenden,
um den Wert R1 zu verändern.
Die Erfindung ist insbesondere für Vorrichtungen zur optischen Entfernungsmessung geeignet, wenn
eine optische Übertragung von Signalen mit hoher Präzision erforderlich ist.
Bei der in Fig. 16 dargestellten Vorrichtung ist ein halbdurchlässiger Spiegel 21 an einer der Oberflächen
des Rubins 22 angeordnet. Dieser Spiegel ist mittels Mikrometerschrauben 30 einstellbar. Ein
anderer halbdurchlässiger Spiegel 24 ist in gleicher Weise mittels Mikrometerschrauben 25 einstellbar.
Mit einem Beobachtungsfernrohr 27 wird die Erscheinung beobachtet. Die ganze Anordnung ist auf
der optischen Achse XX' des Beobachtungsfernrohres
zentriert. Die Kerr-Zelle 23 und ein—-Blättchen 28
sind zwischen den Spiegel 24 und den Rubin 22 eingeschaltet.
Der Rubin 22 wird mittels einer Blitzentladungslampe 29 angeregt. Eine der neutralen Linien des
Blättchens 8 verläuft parallel zum Feld der Kerr-Zelle.
Der Zylinder des Rubins ist in der Weise angeordnet, daß dessen Achse senkrecht zur Kristallachse C
verläuft.
Das emittierte selektive Fluoreszenzlicht längs der Achse XX' ist demzufolge zum größten Teil polarisiert,
und zwar mit einem Vektor, der mit der Achse XX' und der Achse C ein rechtwinkeliges Koordinatenkreuz
bildet.
Die Kerr-Zelle ist in der Weise angeordnet, daß deren elektrisches Feld mit dem elektrischen Vektor
der Polarisation einen Winkel von 45° bildet.
Wenn an der Kerr-Zelle 23 kein elektisches Feld angelegt ist, so bildet die Anordnung mit dem Spiegel
24, der Zelle 23 und dem Blättchen 28 einen schlechten Spiegel (R = 5%) für ein geradlinig
polarisiertes Licht längs der Halbierenden der neutralen Linien. Diese Einrichtung bildet einen guten
Spiegel, wenn das Feld der Kerr-Zelle derart ist, daß
diese auch eine-τ- -Einrichtung bildet (R=85 °/o). C ist
parallel zur Halbierenden der neutralen Linien.
Die Fig. 17 zeigt eine Schaltung eines zugeordneten elektrischen Kreises. Diese Schaltung arbeitet wie
folgt: Die Anregung des Rubins durch die Anregungslichtquelle beginnt, wenn der Spiegel, der durch
das-^-Blättchen 28, die Kerr-Zelle 23 und den Spiegel
24 gebildet wird, ein geringes Reflexionsvermögen hat.
Der Energiezustand ist dann auf den kritischen Schwellenwert angehoben. Wenn die Anregung für
ausreichend erachtet wird, erhöht man schlagartig das Reflexionsvermögen der Anordnung, wodurch der
Energiebedarf herabgesetzt wird. Die selektive Fluoreszenz wird ausgelöst, und diese wird fortgesetzt,
bis die Besetzungsverteilung unter das kritische Schwellenniveau fällt. Die Anordnung ist, wie man
sagt, auf einen erhöhten Schwellenwert eingestellt, wenn das Feld in der Kerr-Zelle Null ist, und auf
einen geringen Schwellenwert, wenn das Feld in der Zelle einen entsprechenden ausreichenden Wert auf- 6g
weist. Mit anderen Worten, man legt an die Zelle Pulse positiver Spannung und nicht negativer Spannung
an.
Wie die Fig. 17 zeigt, wird das Anregungslicht mittels einer Blitzlichtentladungslampe 29 auf den
Rubin 22 gerichtet.
Eine photoelektrische Zelle 11 ist unter dem Schutzmantel der Vorrichtung zum Blitzlicht hin ausgerichtet
angeordnet. Ein Integrationskreis 12 (der einen Widerstand r und eine Kapazität C enthält) ist
mit dem Ausgang der Photozelle verbunden. Dieser Kreis gibt am Ausgang ein Maß für die gesamte vom
Blitzlicht emittierte Lichtmenge. Dieses Signal wird auf einen Amplitudendiskriminator bekannter Art 17
übertragen. Dieser gibt einen Spannungspuls, wenn das Niveau des Ausganges eine einstellbare Schwelle
überschreitet.
Der Diskriminator 17 ist mit dem Gitter einer Steuerröhre 13 verbunden. Die Ausgangselektrode der
Steuerröhre liefert ein Signal zum Eingang eines Verzögerungskreises, dessen Ausgang an der Kerr-Zelle
liegt. Dieser Verzögerungskreis kann sich über einen Widerstand 15 entladen.
Die Funktionsweise dieser Anordnung wird durch eine Betrachtung der Fig. 18 leichter verständlich,
die in Abhängigkeit von der Zeit die Veränderungen des Niveaus nc am Eingang der Kerr-Zelle zeigt und
die die Emission als Funktion der Zeit zeigt. Es sei bemerkt, daß der Diskriminator in der Lage ist, die
Amplitude der Lichtpulse zu regeln.
Zur Zeit Null hat die Kerr-Zelle ein Feld Null.
Die Anordnung der Zelle und des —Blättchens bilden
einen Spiegel mit einem geringen Reflexionsvermögen. Der Schwellenwert nc t ist, wie Fig. 18 a zeigt, noch
erhöht. Im Rubin wird Strahlungsenergie aufgespeichert, er wird angeregt. Zur Zeit H wird auf die
Kerr-Zelle ein Spannungspuls gegeben, der den Schwellenwert auf nc2 fallen läßt. Das Niveau« der
Besetzung des Zustandes IE fällt zwischen den
Zeiten H und H + ε auf das Ni
kurzer Lichtpuls wird erzeugt.
kurzer Lichtpuls wird erzeugt.
Zeiten H und H + ε auf das Niveau nc2 ab. Ein sehr
Claims (13)
1. Lichtquelle in Form eines optischen Verstärkers für selektive Fluoreszenz mit einem
quaderförmigen Kristall, der an zwei einander gegenüberliegenden Flächen Spiegel aufweist und
aus einer Anregungslichtquelle gespeist wird, da durch gekennzeichnet, daß das Reflexionsvermögen
wenigstens eines der beiden Spiegel zeitlich veränderlich gemacht wird.
2. Optischer Verstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der eine der beiden
reflektierenden Spiegel auf einer Kristallfläche aufgebracht ist, während an Stelle der gegenüberliegenden,
üblicherweise an dem Kristall anliegenden zweiten Spiegelschicht eine Kerr-Zelle zwischen
dem Kristall und einem zweiten Spiegel angeordnet ist, und daß ein veränderliches elektrisches
Feld an der Kerr-Zelle den Reflexionsgrad dieser Anordnung zu ändern gestattet.
3. Optischer Verstärker nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrische Feld
der Kerr-Zelle gepulst zugeführt wird.
4. Optischer Verstärker nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kerr-Zelle ein
Polarisator zugeordnet ist.
5. Optischer Verstärker nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Pulse negativ sind.
6. Optischer Verstärker nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kerr-Zelle ein
-j-Blättchen zugeordnet ist und daß die Pulse
positiv sind.
7. Optischer Verstärker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß als selektiv fluoreszenter Kristall ein Rubin in Form eines Zylinders verwendet wird, dessen
Achse senkrecht zur optischen Achse des Rubins verläuft und bei dem die Reflexionen von Seiten
der beiden Stirnflächen des Zylinders erfolgen.
8. Optischer Verstärker nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrische Feld
der Kerr-Zelle einen Winkel von -?- mit dem
Polarisationsvektor des vom Rubin emittierten Lichtes bildet. so
9. Optischer Verstärker nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Pulse für die Kerr-Zelle
negativ sind.
10. Optischer Verstärker nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Kerr-Zelle ein
-j-Blättchen zugeordnet ist und daß die Pulse
positiv sind.
11. Optischer Verstärker nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrische Feld für
die Kerr-Zelle eine Richtung hat, die mit dem Polarisationsvektor des vom Rubin emittierten
Lichtes einen Winkel von ~ bildet.
12. Optischer Verstärker nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Kerr-Zelle ein
i-Blättchen (8) zugeordnet ist, daß das Feld der
Kerr-Zelle (3) einen Winkel von ~ mit dem Vektor
der Polarisation des vom Rubin (22) emittierten Lichtes bildet und daß die Pulse positiv sind.
13. Optischer Verstärker nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungsquelle
eine Photozelle (U) aufweist, die auf die Blitzlichtlampe (29) ausgerichtet ist, daß diese Photozelle
einen Strom erzeugt, der dem Blitz der Lampe (29) proportional ist, daß eine Integrationseinrichtung (12) diese Ströme integriert und daß
eine Grenzschwelleneinrichtung (17) einen Puls abgibt, wenn der von der Photozelle abgegebene
Strom einen vorbestimmten Wert übersteigt.
In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschrift Nr. 2 929 922.
USA.-Patentschrift Nr. 2 929 922.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
© 309 748/159 11.63
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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ID=8764618
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US2929922A (en) * | 1958-07-30 | 1960-03-22 | Bell Telephone Labor Inc | Masers and maser communications system |
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0
- BE BE623413D patent/BE623413A/xx unknown
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1961
- 1961-10-13 FR FR875851A patent/FR1318620A/fr not_active Expired
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1962
- 1962-10-12 DE DEC28156A patent/DE1157312B/de active Pending
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Also Published As
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FR1318620A (fr) | 1963-02-22 |
BE623413A (de) |
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