DE1157312B - Lichtquelle in Form eines optischen Verstaerkers fuer selektive Fluoreszenz - Google Patents

Description

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ANMELDETAG:

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

Anmelder:

CSF-Compagnie Generale de Telegraphie
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)

Guy Mayer und Francois Gires, Paris,
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 Terme4F_x 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.

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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 n_c 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 n_c 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 n_c. Wenn n_c 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 n_c ab. Danach wird unter dem Einfluß der stetig nachfließenden Anregungsenergie η wieder über den Wert n_c angehoben, und die Erscheinung wiederholt sich dann zyklisch.

Die vorstehenden Ausführungen machen bestimmte Nachteile der bekannten Vorrichtungen deutlich:

1. Der Schwellenwert n_c 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.

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 n_cl ein angehobener Wert. Das Produkt R₁R₂ wird klein gehalten. Danach nimmt die kritische Schwelle einen wesentlich kleineren Wertn_t.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 n_c j angehoben. Das Niveau 2E wird besetzt. Die Besetzung erreicht nicht den Wert n_cv 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 n_c schlagartig von n_cl auf n_C2, der wesentlich geringer ist. Daraus folgt, daß die Besetzung« zur Zeit t₀ sehr überhöht ist und sich während einer

sehr kurzen Zeit t_o-t_t erniedrigt, um einen Wert unterhalb von n_c2 einzunehmen. Zu diesem Zeitpunkt findet eine Entladung oder eine Verringerung der Besetzung des Niveaus 2 E statt.

Fig. 8 zeigt die Intensität I_R 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 n_c2 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 m}äanderförmig 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 t_x 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 t_v t_t + 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 n_c der Besetzung im Rubin er-

wobei der Koeffizient K eine Konstante der Kerr- geben. Der Wert n₀ geht von n_cl, der für den Wert Zelle ist. Die Erfahrung zeigt, daß die Ansprechzeit R₁ = ε groß ist, in n_c2 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-i_x steigt die Besetzung an und

zu den reflektierenden Oberflächen, die den Emisions- 45 nähert sich der kritischen Schwelle n_{c v} Während des raum abschließen, und senkrecht zur Ausbreitungs- Intervalls τ, das nun folgt, fällt der kritische Wert n_c achse ZZ'. Daraus ergibt sich, daß das emittierte auf den Wert n_c2 ab. Dieser Wert ist wesentlich Licht in Richtung des Pfeiles P polarisiert ist, der mit kleiner als der Wertn_cl. 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 n_c wieder stantes Reflexionsvermögen R₂. Die andere Fläche ist den Wert n_cl erreicht. Das Niveau ZE wird wieder fortgelassen. An ihrer Stelle ist eine Kerr-Zelle 3 besetzt. Die Zeitpunkte t_v 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 n_c 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 n_{c 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 n_c2 fallen läßt. Das Niveau« der Besetzung des Zustandes IE fällt zwischen den Zeiten H und H + ε auf das Ni
kurzer Lichtpuls wird erzeugt.

Zeiten H und H + ε auf das Niveau n_c2 ab. Ein sehr

Claims (13)

PATENTANSPRÜCHE:

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.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

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