DE1197546B

DE1197546B - Optischer Sender oder Verstaerker

Info

Publication number: DE1197546B
Application number: DEN24826A
Authority: DE
Inventors: Hendrik De Lang
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1963-04-22
Filing date: 1964-04-20
Publication date: 1965-07-29
Also published as: FR1390814A; US3402364A; SE318663B; GB1053166A; NL291813A; NL126444C; BE646799A; CH441533A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

■?;"■■ j* v.

Int. α.:

HOIs

Deutsche KL: 2If-90

Nummer: 1197 546

Aktenzeichen: N 24826 VIII c/21 f

Anmeldetag: 20. April 1964

Auslegetag: 29. Juli 1965

Die Erfindung betrifft einen optischen Sender oder Verstärker mit zwei reflektierenden, einen optischen Resonator begrenzenden Teilen, zwischen denen sich das wirksame selektiv fluoreszente Medium des optischen Senders befindet, wo bei Strahlung zwischen den reflektierenden Teilen sich durch das Medium hin und her bewegen kann und wobei wenigstens der eine reflektierende Teil zwei praktisch ebene reflektierende Oberflächen hat, die einen Winkel, den Dachwinkel, miteinander einschließen und dabei eine Dachlinie bestimmen. Die Dachlinie ist die Schnittlinie der Ebenen, in denen die reflektierenden Oberflächen liegen. Die Dachlinie kann daher die Schnittlinie der reflektierenden Oberflächen sein, aber auch außerhalb der eigentlichen reflektierenden Oberflächen liegen.

Bei bekannten optischen Sendern der obenerwähnten Art ist der Dachwinkel eines reflektierenden Teiles, z. B. eines Prismas, sehr genau gleich 90 Bogengrad und weicht höchstens um wenige Bogensekunden davon ab. Ein Dachwinkel sehr genau gleich 90 Bogengrad wurde zum Funktionieren dieser optischen Sender als notwendig angesehen. Der gleiche optische Sender ist beschrieben in der französischen Patentschrift 1306 777.

In diesem Fall wird nämlich, in einem Schnitt senkrecht zur Dachlinie gesehen, ein auf einer der reflektierenden Oberflächen des reflektierenden Teiles auftreffendes Strahlungsbündel über die andere reflektierende Oberfläche dieses Teiles parallel zum auffallenden Bündel zurückgeworfen, wobei außerdem bei einer Verdrehung des reflektierenden Teiles um die Dachlinie das reflektierte Bündel parallel zum einfallenden Bündel bleibt, was bedeutet, daß die Einstellung des reflektierenden Teiles in einem Freiheitsgrad nicht kritisch ist.

Letzteres ist ein wichtiger Vorteil von reflektierenden Teilen mit zwei reflektierenden Oberflächen und einem Dachwinkel von 90 Bogengrad gegenüber reflektierenden Teilen mit nur einer flachen reflektierenden Oberfläche, bei denen die Einstellung in zwei Freiheitsgraden sehr kritisch ist.

Reflektierende Teile mit einem Dachwinkel von 90 Bogengrad bieten außerdem den Vorteil, daß von totaler Reflexion Gebrauch gemacht werden kann, wodurch die Reflexionsverluste auf ein Mindestmaß herabgesetzt sind.

Ein wichtiger Nachteil optischer Sender mit einem reflektierenden Teil mit einem Dachwinkel von 90 Bogengrad besteht darin, daß der Dachwinkel sehr genau gleich 90 Bogengrad sein muß und höchstens um wenige Bogensekunden davon abweichen darf.

Optischer Sender oder Verstärker

- Anmelder:

N. V. Philips' Gloeilampenfabrieken,
Eindhoven (Niederlande)

Vertreter:

ίο Dr. H. Scholz, Patentanwalt,
Hamburg 1, Mönckebergstr. 7

Als Erfinder benannt:

Hendrik de Lang, Eindhoven (Niederlande)

Beanspruchte Priorität:
Niederlande vom 22. April 1963 (291 813)

Dies macht die Herstellung eines solchen optischen Senders, insbesondere des reflektierenden Teiles, äußerst schwer und kostspielig.

Die Erfindung bezweckt unter anderem, optische Sender mit einer ganz neuen Art von reflektierenden Teilen zu schaffen, die bei der Herstellung eine viel weniger hohe Genauigkeit erfordern als die bekannten optischen Sender mit einem reflektierenden Teil mit einem Dachwinkel von 90 Bogengrad und die daher bedeutend weniger kostspielig sind, wobei die erwähnten Vorteile, wie die nicht sehr kritische Einstellung des reflektierenden Teiles in wenigstens einem Freiheitsgrad und die Möglichkeit der Anwendung totaler Reflexion, beibehalten werden.

Nach der Erfindung weist ein optischer Sender der eingangs erwähnten Art das Kennzeichen auf, daß der Dachwinkel so viel kleiner ist als 90 Bogengrad, daß im optischen Resonator nahezu parallele Strahlenbündel einen geschlossenen optischen Weg wiederholt zyklisch mit sich wiederholender Phase durchlaufen können. Letzteres bedeutet, daß der geschlossene optische Weg eine ganze Anzahl Wellenlängen der in dem optischen Sender zu erzeugenden oder zu verstärkenden Strahlung beträgt. Der geschlossene optische Weg kann z. B. mehr oder weniger dreieckig sein. Dabei ist der Dachwinkel einerseits vorzugsweise um wenigstens 25 Bogensekunden, vorzugsweise um wenigstens 60 Bogensekunden, kleiner als

509 628/171

ein Winkel von 90 Bogengrad und andererseits größer als 35 Bogengrad, vorzugsweise größer als 80 Bogengrad.

Der Erfindung unterliegt unter anderem die Erkenntnis, daß bei optischen Sendern mit einem reflektierenden Teil mit zwei praktisch ebenen re flektierenden Oberflächen, die einen Dachwinkel miteinander einschließen, dieser Dachwinkel nicht notwendigerweise sehr genau 90 Bogengrad zu sein braucht, daß zwar bei einem etwas kleineren Dachwinkel als 90 Bogengrad ein optischer Sender prak tisch nicht mehr funktioniert, unter anderem, weil dann in den optischen Sender höchstens ein sehr schmales Strahlungsbündel entstehen könnte, wel ches aber durch Diffraktionsverluste verlorengehen könnte, daß aber bei noch kleineren Dachwinkeln ein optischer Sender besonders gut funktionieren kann, wobei die Größe dieses kleineren Dachwinkels sehr wenig kritisch ist und die Herstellungskosten dadurch bedeutend herabgesetzt werden. Die Erfin- dung schafft damit ganz neue Möglichkeiten bezüglich der Formgabe optischer Sender, insbesondere bezüglich der reflektierenden Teile optischer Sender. Das betreffende reflektierende Teil mit zwei einen Dachwinkel bestimmenden reflektierenden Ober- flächen besteht vorzugsweise aus einem durchlässigen Prisma mit zwei Seitenflächen, welche die reflektie renden Oberflächen bilden, und einer dritten Seitenfläche, welche die Eintrittsfläche für zu reflektierende Strahlung bildet.

Die Eintrittsfläche ist hier gleichzeitig die Fläche, durch welche die reflektierte Strahlung den Körper wieder verläßt

Mit dem Ausdruck »durchlässig« wird hier gemeint: durchlässig für von dem optischen Sender oder Verstärker erzeugte oder verstärkte Strahlung. Eine erste Gruppe von wichtigen Ausführungsformen optischer Sender nach der Erfindung weist das Kennzeichen auf, daß das dem einen reflektie renden Teil (Prisma) gegenüberstehende andere re- flektierende Teil durch eine praktisch ebene reflektierende Oberfläche, die dritte Spiegelfläche gegeben ist. Eine Verdrehung des einen reflektierenden Teiles gegenüber der dritten Spiegeloberfläche um eine will kürliche Linie parallel zur Dachlinie hat im allge- meinen nur eine geringe Auswirkung auf das Funk tionieren solcher optischen Sender nach der Er findung, wodurch der wichtige Vorteil auftritt, daß die Justierung des reflektierenden Teiles in einem Freiheitsgrad nicht kritisch ist.

Die Dachlinie des einen reflektierenden Teiles kann dabei praktisch parallel zur dritten Spiegelober fläche verlaufen, und bei einer einfachen bevorzugten Ausführungsform steht bei einem Schnitt des optischen Senders senkrecht zur Dachlinie des einen reflektierenden Teiles die Winkelhalbierende des Dachwinkels ungefähr senkrecht zur dritten Spiegelfläche.

Es ergibt sich, daß diese Ausführungsform besonders gut funktioniert, wenn bei einem Schnitt des optischen Senders senkrecht zur Dachlinie des einen reflektierenden Teiles derjenige breiteste noch völlig zwischen den reflektierenden Spiegelflächen liegende praktisch rechtwinklige Schnitteil des Mediums, dessen vom Dachwinkel auf die dritte Spiegeloberfläche gefällte Senkrechte etwa seine Symmetrieachse bildet, eine Breite D und eine mittlere Länge L hat, wobei für das Komplement des Dachwinkels gilt, daß dieses Komplement um höchstens 60%, vorzugsweise um höchstens 40%, von einem Winkel α abweicht, der definiert ist durch:

λ = —■ · Radian,

«2 4L

wobei /Z₁ den Brechungsindex des Mittels und n_% den Brechungsindex des zwischen den reflektierenden Oberflächen des einen reflektierenden Teiles vorhandenen Materials darstellt; n₂ kann z. B. der Brechungsindex des durchlässigen Prismas sein, falls der eine reflektierende Teil aus einem Prisma besteht, oder kann z. B. der Brechungsindex des Mittels (n.₂ = /J₁) sein, falls das Mittel auch zwischen den reflektierenden Oberflächen des einen reflektierenden Teiles vorhanden ist. Dabei kann in dem Falle, in dem der eine reflektierende Teil aus einem Prisma besteht, die Eintrittsfläche dieses Prismas etwa parallel zur dritten Spiegeloberfläche angeordnet sein, was eine einfache Konstruktion ergibt. Besteht das selektiv fluoreszente Medium des optischen Senders aus einem festen Körper, so ergibt sich eine besonders günstige geometrische Anordnung, wenn das Prisma mit dem festen Körper ein Ganzes bildet.

Bei der soeben beschriebenen Ausführungsform eines optischen Senders nach der Erfindung ist, wie gesagt, falls der eine reflektierende Teil aus einem Prisma besteht, die Eintrittsfläche dieses Prismas parallel zur dritten Spiegeloberfläche. Um störende Reflexionen und Reflexionsverluste einzuschränken, kann die Eintrittsfläche auf eine in der Optik übliche Weise mit einer Antireflexschicht bedeckt sein. Solche Antireflexschichten sind aber kostspielig und weisen gewöhnlich noch eine geringe Restreflexion der auffallenden Strahlung auf. Eine Antireflexschicht erübrigt sich bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform eines optischen Senders nach der Erfindung, bei der der eine reflektierende Teil aus einem Prisma besteht, dessen Dachlinie praktisch parallel zur dritten Spiegeloberfläche ist. Diese bevorzugte Ausführungsform weist das Kennzeichen auf, daß die Eintrittsfläche und die beiden reflektierenden Oberflächen des Prismas drei praktisch parallele Kanten bestimmen, die weiterhin praktisch parallel zur dritten Spiegeloberfläche sind, während die Eintrittsfläche mit der dritten Spiegeloberfläche einen Winkel nahezu gleich dem Brewsterwinkel einschließt. Vorzugsweise hat dabei die Winkelhalbierende des Dachwinkels, in einem Schnitt senkrecht zur Dachlinie des Prismas, eine Lage, bei der ein sich vom Dachwinkel aus längs der Winkelhalbierenden bewegender Lichtstrahl nach Brechung an der Eintrittsfläche des Körpers ungefähr senkrecht zur dritten Spiegeloberfläche einfällt, da dies die Wirkung des optischen Senders günstig beeinflußt.

Wie üblich, wird unter einem Brewsterwinkel ein Einfallswinkel β eines Lichtstrahls auf einem undurchlässigen Körper mit einem Brechungsindex n_a verstanden, wofür gilt

wobei n_b den Brechungsindex des Materials darstellt, von dem aus der Lichtstrahl auf dem durchlässigen Körper auffällt. Im Vorhergehenden und auch im Nachfolgenden wird unter dem Brewsterwinkel stets

ein Winkel β verstanden werden, wofür n_a in der dafür geltenden Formel

tan/? = ---

den Brechungsindex des Prismas und n_b den Brechungsindex des selektiv fluoreszenten Mediums des optischen Senders darstellt.

Von einem Strahlungsbündel, das unter dem Brewsterwinkel auf der Eintrittsfläche eines Prismas eines reflektierenden Teiles auffällt, wird an der Eintrittsfläche nur diejenige Komponente reflektiert, deren elektrischer Vektor senkrecht zur Einfallsebene (der durch das auffallende Bündel und eine Senkrechte zur Eintrittsfläche gehenden Ebene) schwingt. Infolge dieser Reflexion der erwähnten Komponente wird die optische Senderwirkung oder Verstärkerwirkung für diese Komponente im allgemeinen verhütet werden, während für diejenige Komponente der Strahlung, deren elektrischer Vektor in der Einfallsebene schwingt, praktisch keine Reflexionsverluste an der Eintrittsfläche auftreten und die optische Senderwirkung oder Verstärkerwirkung für diese Komponente normal stattfinden kann.

Es ergibt sich, daß letztere Vorzugsausführungsform besonders günstig funktioniert, falls bei einem Schnitt des optischen Senders senkrecht zur Dachlinie des Prismas des zwischen den reflektierenden Teilen liegende längliche Teil des selektiv fluoreszenten Mediums, von dem ein sich in Richtung senkrecht zur dritten Spiegeloberfläche bewegender Lichtstrahl, der nach Brechung an der Eintrittsfläche des Prismas die Dachlinie schneidet, etwa die Symmetrieachse ist, eine Breite D und eine, etwa längs der Symmetrieachse gemessen, mittlere Länge L hat, wobei für das Komplement des Dachwinkels gilt, daß dieses Komplement um höchstens 60%, vorzugsweise um höchstens 40%, von dem Winkel α abweicht, der definiert ist durch:

a =

AL

Radian,

wobei H₁ den Brechungsindex des Mediums und n.₂ den Brechungsindex des Prismas darstellt.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform eines optischen Senders nach der Erfindung, bei dem der eine reflektierende Teil aus einem Prisma mit zwei reflektierenden Oberflächen besteht, die einen Dachwinkel bestimmen, der um wenigstens 25 Bogensekunden, vorzugsweise um wenigstens 60 Bogensekunden, kleiner ist als 90 Bogengrad, während der andere reflektierende Teil nur aus einer praktisch ebenen reflektierenden Oberfläche, der dritten Spiegeloberfläche, besteht und bei der an der Eintrittsfläche des durchlässigen Prismas praktisch keine Reflexionsverluste auftreten und keine Antireflexschicht notwendig ist, weist nach der Erfindung das Kennzeichen auf, daß die Eintrittsfläche des Prismas mit der dritten Spiegeloberfläche einen Winkel etwa gleich dem Brewsterwinkel einschließt und daß die durch die reflektierenden Oberflächen des Prismas bestimmte Dachlinie praktisch in der Schnittebene senkrecht zu der Eintrittsfläche und der dritten reflektierenden Spiegeloberfläche liegt, wobei die Dachlinie in dieser Schnittebene eine Lage einnimmt, bei der ein von der dritten Spiegeloberfläche in Richtung praktisch senkrecht zu dieser Oberfläche ausgehender Lichtstrahl nach Brechung an der Eintrittsfläche die Dachlinie praktisch senkrecht schneidet. Dabei ist die erwähnte Schnittebene vorzugsweise etwa die Winkelhalbierungsebene des Drehwinkels.

Es ergibt sich, daß diese Vorzugsausführungsform besonders günstig funktioniert, falls für den Komplementwinkel des Dachwinkels des Prismas gilt, daß dieser Komplementwinkel um höchstens 60%, vorzugsweise um höchstens 4O°/o, von einem Winkel λ definiert durch" die bereits obenerwähnte Formel:

a =

It₁ D «2 ' 4L

Radian

abweicht bei dem Schnitt, der sowohl senkrecht zur dritten Spiegeloberfläche als auch parallel zu der durch die dritte Spiegeloberfläche und die Eintrittsfläche des Prismas bestimmten Schnittlinie geführt ist, und daß die aus dem Dachwinkel auf die dritte Spiegeloberfläche gefällte Senkrechte etwa die Symmetrieachse ist.

Eine zweite Gruppe von wichtigen Ausführungsformen optischer Sender nach der Erfindung weist das Kennzeichen auf, daß die beiden reflektierenden Teile je jeweils zwei praktisch ebene reflektierende Oberflächen aufweisen, die einen Dachwinkel <C 90° miteinander einschließen und deren Dachlinien sich nahezu senkrecht kreuzen. Es ergibt sich, daß die Lage der reflektierenden Teile in diesem Falle in keiner Hinsicht besonders kritisch ist, so daß die reflektierenden Teile besonders leicht justierbar sind, was einen sehr wichtigen Vorteil darstellt.

Die Dachlinien können bei einer einfachen Ausführungsform nahezu senkrecht zur Längsrichtung des zwischen den reflektierenden Teilen vorhandenen länglichen Teiles des Mediums stehen, wobei vorzugsweise in senkrecht zu einer Dachlinie stehenden Schnitten des optischen Senders die Winkelhalbierende des der betreffenden Dachlinie entsprechenden Dachwinkels sich etwa in der Längsrichtung des zwischen den reflektierenden Teilen vorhandenen länglichen Teiles des Mediums erstreckt.

Es ergibt sich, daß diese Ausführungsform besonders günstig arbeitet, falls für die Komplementwinkel der Dachwinkel gilt, daß diese Komplementwinkel um höchstens 60%, vorzugsweise um höchstens 40%, von einem Winkel oc abweichen, der definiert ist durch die bereits obenerwähnte Formel:

oc =

»2 ' 4L

Radian.

Dabei bestehen die beiden reflektierenden Teile einfachheitshalber vorzugsweise je aus einem durchlässigen Prisma mit einer Eintrittsfläche und zwei reflektierenden Seitenflächen, wobei beide Eintrittsflächen nahezu senkrecht zur Längsrichtung des zwischen den reflektierenden Teilen vorhandenen längliehen Teiles des Mediums stehen. Die Eintrittsflächen können mit Antireflexschichten versehen sein, um etwaige nachteilige Reflexionen zu verhüten. Diese Antireflexschichten sind aber kostspielig und weisen gewöhnlich etwas Restreflexion für auffallende Strahlung auf.

Eine besondere einfache geometrische Anordnung ergibt sich mit einem Medium in Form eines festen Körpers, mit dem die Prismen ein Ganzes bilden.

Eine weitere wichtige Ausführungsform eines opti schen Senders nach der Erfindung, bei der die beiden reflektierenden Teile zwei reflektierende Oberflächen haben, die einen Dachwinkel bestimmen, und bei der Antireflexschichten überflüssig sind, weist das Kennzeichen auf, daß die beiden reflektierenden Teile aus Prismen bestehen, deren Eintrittsflächen nahezu par allel zueinander sind und mit der Achsenlinie zwischen den Prismen vorhandenen länglichen Teiles des Mediums einen Winkel einschließen, der un gefähr gleich dem Komplement des Brewsterwinkels ist, und wobei die reflektierenden Oberflächen und die Eintrittsfläche des einen Prismas drei praktisch parallele Kanten bestimmen, welche die erwähnte Achsenlinie nahezu senkrecht kreuzen, während die reflektierenden Oberflächen des anderen Prismas eine Dächlinie bestimmen, welche eine Lage einnimmt, bei der Lichtstrahlen, die parallel zur erwähnten Achsenlinie aus dem Medium auf der Eintrittsfläche des anderen Prismas auffallen, nach Brechung dieser Lichtstrahlen an der Eintrittsfläche, die Dachlinie nahezu senkrecht kreuzen.

Mit dem Ausdruck »Achsenlinie« wird hier eine Linie gemeint, welche die Eintrittsflächen der durch lässigen Prismen verbindet und etwa durch die Mitte des erwähnten länglichen Teiles des Mediums verläuft.

Vorzugsweise nimmt dabei in einem Schnitt senk recht zur Dachlinie des einen Prismas die Winkel halbierende des Dachwinkels des einen Prismas eine Lage ein, bei der ein aus dem Dachwinkel sich längs dieser Winkelhalbierenden bewegender Lichtstrahl nach Brechung an der Eintrittsfläche des einen Prismas nahezu parallel zur Achsenlinie des zwischen den Prismen vorhandenen länglichen Teiles des Me diums ist, und vorzugsweise eine durch die Dachlinie des anderen Prismas gehende Ebene, die nahezu senkrecht zur Eintrittsfläche dieses Prismas steht, un gefähr die Winkelhalbierungsebene des Dachwinkels des anderen Prismas ist. Die Wirkung des optischen Senders wird dadurch günstig beeinflußt.

Es ergibt sich, daß diese Ausführungsform besonders günstig arbeitet, falls für den Komplementwinkel des Dachwinkels des einen Prismas gilt, daß dieses Komplement um höchstens 60%, vorzugsweise um höchstens 40%, von einem Winkel« abweicht, der definiert ist durch die bereits obenerwähnte Formel:

— Radian,

«2^a 4L

und für den Komplementwinkel des Dachwinkels des anderen Prismas gilt, daß dieser Komplementwinkel um höchstens 60%, vorzugsweise um höchstens 40%, von einem Winkel α abweicht, der definiert ist durch die bereits obenerwähnte Formel:

α =

— Radian.

«» 4L

Die obenerwähnten Ausführungsformen optischer Sender nach der Erfindung, bei denen wenigstens einer der reflektierenden Teile aus einem durch lässigen Prisma besteht, dessen Eintrittsfläche mit der dritten Spiegeloberfläche einen Winkel etwa gleich dem Brewsterwinkel oder mit der Längsrichtung oder Achsenlinie des zwischen den reflektierenden Teilen vorhandenen länglichen Teiles des Mediums einen Winkel etwa gleich dem Komplement des Brewsterwinkels einschließt, sind besonders von Wichtigkeit für die Anwendung eines gasförmigen oder flüssigen selektiv fluoreszenten Mediums.

Die Erfindung betrifft weiterhin optische Sender oder Verstärker nach den vorhergehenden Ausführungsformen, bei denen ein Prisma durch zwei ebene Spiegelflächen, die einen Dachwinkel bestimmen, der variabel sein kann, ersetzt ist.

ίο Die Erfindung wird an Hand einiger in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 schematisch und schaubildlich einen aus dem wirksamen selektiv fluoreszenten Medium bestehenden Teil einer Ausführungsform eines optischen Senders nach der Erfindung, von der

F i g. 2 schematisch einen Querschnitt darstellt,

F i g. 3 bis 6 schematisch im Querschnitt den aus dem wirksamen selektiv fluoreszenten Medium beao stehenden Teil mehrerer verschiedener Ausführungsformen optischer Sender nach der Erfindung,

Fig. 7a schematisch eine Seitenansicht des aus dem Medium bestehenden Teiles einer weiteren Ausführungsform eines optischen Senders nach der Eras findung, von der

Fig. 7b schematisch einen Querschnitt darstellt und von der

Fig. 7c schematisch und schaubildlich einen reflektierenden Teil darstellt,

F i g. 8 a schematisch und schaubildlich eine wieder andere Ausführungsform eines optischen Senders nach der Erfindung, von der in

Fig. 8b schematisch die Projektion eines im Betrieb auftretenden Lichtstrahls dargestellt ist,
F i g. 9 schematisch und im Querschnitt einen Teil einer Ausführungsform eines optischen Senders nach der Erfindung, bei der ein austretendes Bündel mittels gestörter totaler Reflexion erzielt wird,

Fig. 10a und 10b schematisch eine Seitenansicht bzw. einen Querschnitt des aus dem Medium bestehenden Teiles wieder einer anderen Ausführungsform eines optischen Senders nach der Erfindung,

Fig. 11 schematisch und im Querschnitt einen Teil einer Ausführungsform eines optischen Senders nach der Erfindung, bei der durch Reflexion ein austretendes Bündel erzielt wird,

F i g. 12 schematisch und im Querschnitt einen aus dem Medium bestehenden Teil einer Ausführungsform eines optischen Senders nach der Erfindung, in der ein möglicher, nicht geschlossener optischer Weg dargestellt ist, und

Fig. 13 teilweise und schematisch einen Querschnitt durch ein letztes Ausführungsbeispiel eines optischen Senders nach der Erfindung.
Die nachstehend zu besprechenden Ausführungsbeispiele optischer Sender oder Verstärker nach_v der Erfindung bestehen aus zwei reflektierenden, einen optischen Resonator begrenzenden Teilen, zwischen denen sich das wirksame selektiv fluoreszente Medium befindet, wobei Strahlung sich zwischen den reflektierenden Teilen durch das Medium hin und her bewegen kann und wenigstens der eine reflektierende Teil zwei praktisch ebene reflektierende Oberflächen hat, die einen Winkel, den Dachwinkel, miteinander einschließen und dabei eine Dachlinie bestimmen. Diese Sender haben alle einen kleineren Dachwinkel als 90 Bogengrad, so daß nahezu parallele Strahlenbündel einen geschlossenen optischen Weg wiederholt

zyklisch mit sich wiederholender Phase durchlaufen können, und der Dachwinkel ist einerseits um wenigstens 25 Bogensekunden kleiner als 90 Bogengrad und andererseits größer als 35 Bogengrad.

Der Dachwinkel ist vorzugsweise um wenigstens 60 Bogensekunden kleiner als 90 Bogengrad, ein Wert, dem sämtliche zu besprechenden Ausführungsbeispiele entsprechen, und der Dachwinkel ist vorzugsweise größer als 80 Bogengrad, ein Wert, dem sämtliche zu besprechenden Ausführungsbeispiele, ausgenommen das zuerst zu besprechende Ausführungsbeispiel, entsprechen.

Zunächst werden Ausführungsbeispiele besprochen werden, bei denen der andere reflektierende Teil nur aus einer praktisch ebenen reflektierenden Oberfläche, der dritten Spiegeloberfläche, besteht.

Die Fig. 1 und 2 betreffen eine extreme Gestalt eines optischen Senders nach der Erfindung, mittels der die Grundsätze, auf denen die Erfindung beruht, sich aber leicht erkennen lassen.

Das Dreieck A B C in F i g. 2 ist ein Schnitt senkrecht zu den drei praktisch parallelen Kanten 2 des Körpers 1 (Fig. 1) in Form eines Prismas, das aus einem festen wirksamen selektiv fluoreszenten Medium, z. B. einem Rubin, besteht. Die Seiten b und c (F i g. 2) müssen als die reflektierenden Oberflächen des einen reflektierenden Teiles gesehen werden, welche den Dachwinkel A miteinander einschließen. Die Dachlinie geht durch A und steht senkrecht zur Zeichenebene. Die Seite α ist die dritte Spiegeloberfläche. Die Dachlinie durch A ist also parallel zu dieser dritten Spiegeloberfläche.

Die Seitenflächen a, b und c können dadurch gut reflektierend gemacht werden, daß sie mit einem Metallspiegel, z. B. einem Silberspiegel, versehen werden. Dabei ist die Seitenfläche α teilweise durchlässig für Strahlung. (Die Durchlässigkeit beträgt z. B. 5%.)

Das Dreieck D E F ist das Fußpunktendreieck des Dreiecks ABC. (Die Punkte D, E und F sind die Fußpunkte der aus den gegenüberliegenden Ecken des Dreiecks ABC auf die Seiten a, b und c gefällten Senkrechten.)

Im Medium erzeugte Strahlungswellen können längs der Seiten des FußpunktendreiecksD-EF umlaufen, da an den Seiten a, b und c der Einfallswinkel dann stets gleich dem Reflexionswinkel ist.

Erzeugte Strahlungswellen können auch längs Lichtwegen gleicher Art wie der Lichtweg G, H, K, M, N, O, G umlaufen, wobei G ein beliebiger Punkt auf der Seite α ist. Dieser Lichtweg ist stets parallel zu einer Seite des dreieckigen Lichtweges DEF.

Im Betrieb des optischen Senders ergibt sich so ein praktisch paralleles Lichtbündel 7, das durch die teilweise durchlässige dritte Spiegeloberfläche α austritt.

Strahlungswellen können auch in einer Richtung entgegengesetzt zu der in F i g. 1 umlaufen, wodurch gleichzeitig im Betrieb das praktisch parallele Strahlungsbündel 8 austreten kann.

Bekanntlich muß zur Erzielung der optischen Senderwirkung, bei der Strahlung im Medium erzeugt wird, dem Medium Energie (Anregungsenergie) zugeführt werden, um wenigstens den größten Teil der wirksamen Zentren des Mediums in einen angeregten Energiezustand zu bringen, wodurch diese Zentren Strahlung emittieren können und bereits emittierte Strahlung das Emittieren weiterer Strahlung induziert. Dazu muß die bereits emittierte Strahlung einen langen Weg im Medium zurücklegen können, wozu zwei reflektierende Teile dienen, zwischen denen sich die Strahlung durch das Medium hin und her bewegen kann. Aus F i g. 2 ist ersichtlich, daß Strahlung sich zwischen dem aus den reflektierenden Oberflächen b und c bestehenden reflektierenden Teil und dem aus der reflektierenden Oberfläche α bestehenden reflektierenden Teil hin und her bewegen kann.
Die Anregungsenergiequellen sind für die Erfindung nicht von Bedeutung und daher in den Figuren nicht dargestellt. Besteht das Medium aus einem festen Stoff, z. B. aus einem Rubin, oder aus mit Uran oder Samarium aktiviertem Kalziumfluorid, so können die Anregungsenergiequellen aus Strahlungsquellen, z. B.

Hochdruckquecksilberdampflampen, bestehen. So kann der Körper 1 in F i g. 1 über die Vorder- und Hinterfläche 3 bzw. 4 bestrahlt werden.

Der Dachwinkel A (Fig. 2) hat eine Größe von etwa 60Bogengrad (das DreieckesC ist ungefähr gleichschenklig), wobei die Fußpunkte D, E und F ungefähr auf der Mitte der Seiten a, b und c liegen. Der Drehwinkel A weicht also um 30 Bogengrad (s. den Winkel ψ) von einem Winkel von 90 Bogengrad ab. In diesem Fall wird das Medium praktisch über den ganzen Durchschnitt von Strahlung über Lichtwege der in Fig. 2 dargestellten Art durchlaufen, wodurch das ganze Medium möglichst ausgenutzt wird.
Wählt man den Winkel A größer als 60 Bogengrad, so kommen die Fußpunkte E und F näher an A zu liegen, so daß Teile des Mediums bei den Ecken C und B im Betrieb nicht benutzt werden. Ist der Winkel A kleiner als 60 Bogengrad, so wird ein Teil des Mediums bei der Ecke A nicht benutzt. Es ist aber einleuchtend, daß die Größe des Winkels A nicht besonders kritisch ist und innerhalb weiter Grenzen gewählt werden kann. Die Gleichschenkligkeit des Dreiecks A B C ist auch nicht sehr kritisch. Es genügt, daß die Punkte D, E und F in einem Abstand von den Eckpunkten A, B und C auf den Seiten a, b und c liegen. Der optische Sender ist also mit weiten Toleranzen und billig herstellbar.

Gewöhnlich ist ein größerer Abstand zwischen den reflektierenden Teilen erwünscht, was bei der Ausführungsform nach F i g. 3 der Fall ist.

F i g. 3 zeigt einen Schnitt durch eine einfache geometrische Anordnung, bei der das Medium aus einem festen rechtwinkligen Körper 16 und der eine reflektierende Teil aus einem durchlässigen Prisma 14 besteht, der mit dem Körper 16 ein Ganzes bildet.

Die Dachlinie 11 steht senkrecht zur Zeichenebene, ebenso wie die reflektierenden Oberflächen 12 und 13 des Prismas 14 mit dreieckigem Querschnitt. Die Dachlinie 11 ist praktisch parallel zur dritten Spiegeloberfläche 15. Das Prisma 14 und der Körper 16 können z. B. aus einem einzigen in die gewünschte Form gebrachten Rubin bestehen. Die dritte Spiegeloberfläche 15 kann eine teilweise durchlässige, metallisierte Oberfläche des Körpers 16 sein. Bei den für optische Sender üblichen Abmessungen des Körpers 16 wird an den reflektierenden Oberflächen 13 und 12 im allgemeinen totale Reflexion auftreten, so daß diese Oberflächen nicht mit einer zusätzlichen Spiegelschicht versehen zu werden brauchen.

Die Winkelhalbierende 17 des Dachwinkels Q steht vorzugsweise etwa senkrecht zur dritten Spiegeloberfläche 15, da in diesem Falle praktisch der ganze Körper 16 von zu erzeugender Strahlung durchlaufen

509 628/171

i 197

wird. Die Lage der Winkelhalbierenden 17 ist im übrigen nicht besonders kritisch, was die Herstellung des optischen Senders erleichtert.

Der Körper 16 zusammen mit dem Prisma 14 kann als ein Teil eines Körpers in Form eines Prismas mit dreieckigem Querschnitt PQR angesehen werden, wobei das Dreieck S TU das Fußpunktendreieck ist.

Fig. 3 zeigt Lichtwege ähnlich denen in Fig. 2. So ist der dreieckige Lichtweg STU mit dem drei eckigen LichtwegDEF in Fig. 2 vergleichbar.

Der Dachwinkel Q muß kleiner als 90 Bogengrad sein, vorzugsweise aber einen solchen Wert haben, daß die Fußpunkte S und U etwa auf der Mitte der Seiten 12 und 13 liegen, da dann praktisch das ganze Mittel benutzt wird.

Diese Bedingung ist erfüllt, wenn im dargestellten Schnitt senkrecht zur Dachlinie 11 des Prismas 14 das Komplement des Dachwinkels Q etwa gleich einem Winkel α ist, wofür gilt:

20

α = — · Radian,

«a 4L

wobei D die Breite des breitesten zwischen den reflek tierenden Teilen 14 und 15 liegenden praktisch recht- winkligen Schnitteiles 16 des Mediums und L die (mittlere) Länge darstellt. Dabei ist die Winkel halbierende 17 praktisch die aus dem Dachwinkel Q auf die dritte Spiegeloberfläche 15 gefällte Senkrechte und gleichzeitig praktisch die Symmetrieachse des rechtwinkligen Schnitteiles 16. /I₁ stellt den Brechungsindex des Mediums 16 und /J₂ den Brechungsindex des Prismas 14 dar. Da die Körper 16 und 14 im vor liegenden Beispiel ein Ganzes bilden, ist /I₁ = /I₂, und für den Winkel <* gilt die vereinfachte Formel:

a. = Radian.

4L

Diese Formel läßt sich mit Hilfe der F i g. 3 in ein- fächer Weise ableiten. Da das Dreieck S T U ein Fuß punktendreieck ist, sind die Winkel α gleich dem Komplement ψ des Winkels Q. Weiterhin gilt

sin « = (1/4) (DIL)

60

^6s billig herstellen. Dies gilt auch für die anderen zu besprechenden Ausführungsbeispiele.

In der Richtung senkrecht zur Zeichenebene in F i g. 3 können die Körper 14 und 16 sich über eine beliebige Länge erstrecken.

Die Anregungsstrahlung kann in üblicher Weise von der Seite her in den Körper 16 eingestrahlt werden.

Aus F i g. 4 zusammen mit F i g. 3 ist ersichtlich, daß sogar bei einer Verdrehung des Prismas 14 gegenüber der dritten Spiegeloberfläche um eine Linie parallel zur Dachlinie 11 sich noch Strahlung zwischen den reflektierenden Teilen 14 und 15 hin und her bewegen kann, was bedeutet, daß die Einstellung des Prismas 14 in einem Freiheitsgrad nicht kritisch ist.

In Fig. 5 ist ein Ausführungsbeispiel eines optischen Senders nach der Erfindung schematisch und im Querschnitt dargestellt, bei dem das Medium 20 und das durchlässige Prisma 21 verschiedene Brechungsindizes haben.

Der dargestellte Strahlengang entspricht etwa dem nach dem Fußpunktendreieck STU in Fig. 3 (weitere Lichtwege sind deutlichkeitshalber nicht dargestellt). In diesem Falle tritt aber an der Eintrittsfläche 26 des durchlässigen Prismas 21 Brechung auf, wodurch eine geringe Abweichung von dem an Hand der F i g. 3 besprochenen Beispiel auftritt.

Für den Winkel »' gilt ungefähr

45

oder, da α ein kleiner Winkel ist und also sin a ;=s & in Radian,

λ = Radian.

^4L

Ist D ζ. B. gleich 0,5 cm und L gleich 2 cm, so be trägt der Wert des Winkels α etwa Vie Radian, was etwa 3,5 Bogengrad entspricht. Im vorliegenden Bei spiel beträgt der Winkel α also etwa 86,5 Bogengrad.

Bei dem eben beschriebenen optischen Sender ist das Komplement ψ des Dachwinkels also gerade

-τ-=- Radian.

Dies ist in der Praxis nicht notwendig. Festgestellt wurde, daß bei einer Abweichung von 60%

von -jjj Radian der Sender im allgemeinen noch gut funktionieren kann. Vorzugsweise weicht der Wert des Komplementes ψ um höchstens 40% von j-= Ra dian ab. Da die Größe des Komplementes ψ nicht kritisch ist, läßt sich der optische Sender einfach und oc =

D_

4L

Radian.

(Angenommen ist, daß die Punkte 22 und 23 etwa auf der Mitte der reflektierenden Seiten 24 bzw. 25 des Prismas 21 liegen.) Stellt n₂ den Brechungsindex des Prismas 21 und /I₁ denjenigen des Mediums 20 dar, so gilt das Verhältnis

a. — -J- a' (in Radian).
«2

Da das Komplement ψ des Dachwinkels Q in diesem Falle gleich dem Winkel α ist, beträgt dieses Komplement

-— · Radian .

«2 4L

Das Medium ist in diesem Falle z. B. gasförmig und besteht z. B. aus einem für optische Sender üblichen Helium-Neon-Gemisch, dessen Brechungsindex etwa 1 beträgt (M₁ = 1).

Das Medium befindet sich in einem Quarzrohr 27, das einseitig vom Prisma 21, z. B. aus Quarz mit einem Brechungsindex etwa gleich 1,5 (/I₂=1,5) verschlossen ist. Das Rohr ist am anderen Ende mittels einer Platte 28, z. B. aus Quarz, mit einer Interferenzverspiegelung 29, der dritten Spiegeloberfläche, verschlossen.

Das Rohr 27 hat z. B. eine Länge von 100 cm und einen Innendurchmesser von 2 cm.

Die Größe des Komplementes ψ des Dachwinkels Q beträgt dann etwa

1 2 1

= Radian,

1,5 4-100 300

was etwa 680 Bogensekunden entspricht, und die

13 14

Größe des Winkels Q beträgt also etwa weniger als plement ψ um höchstens 60%, vorzugsweise um 89 Bogengrad und 49 Bogenminuten. höchstens 40%, von einem Winkel λ abweicht, der

Die Anregungsenergie kann in diesem Falle mittels definiert ist durch einer Gasentladung im Helium-Neon-Gemisch zu- ₂

geführt werden. Dazu sind (in F i g. 5 nicht dar- 5 _K ~ Hl Radian,

gestellte) Entladungselektroden im Rohr 27 einge- «₂ ² 4L

schmolzen.

Abweichungen des Komplementes des Dach- wobei n,₂ den Brechungsindex des Körpers 30 und n_t winkeis Q bis etwa 60 °/o gegenüber einem Winkel den Brechungsindex des Mediums 40 darstellt, mit einer Größe von io Der optische Sender ist weiterhin z. B. in ähnlicher

Weise gebaut und besteht aus den gleichen Mate-

"i . P Radian rialien wie der optische Sender, der an Hand der

"2 4L Fig. 5 besprochen wurde, und die AbmessungenD

und L sind in den beiden Fällen z. B. ebenfalls gleich.

sind dabei zulässig; solche Abweichungen sind aber 15 Das Komplement ψ des Dach winkeis 35 beträgt vorzugsweise nicht größer als 40 °/o. dann im vorliegenden Ausführungsbeispiel vorzugs-

Die Eintrittsfläche 26 des Prismas 21 ist Vorzugs- weise etwa weise parallel zur dritten Spiegeloberfiäche 29, um

etwaige störende Reflexionen zu beschränken, und Radian ^ 400 Bogensekunden,

außerdem vorzugsweise noch mit einer Antireflex- 20 (1,5)² 4-100 schicht versehen.

Eine Antireflexschicht, die teuer ist und gewöhn- _un(j der Dachwinkel 35 beträgt etwa 89 Bogengrad lieh für auffallende Strahlung etwas Restreflexion auf- _unci 53^5 Bogenminuten. weist, erübrigt sich bei der Ausführungsform eines „2

optischen Senders nach F i g. 6. 25 ^Der Faktor^ m der Formel für denWmkel« wird

Bei dieser Ausführungsform bestimmen die Ein- in diesem Falle dadurch verursacht, daß für den

trittsfläche 31 und die reflektierenden Oberflächen 32 Winkel Oc₁ (gleich dem Komplement ψ) zwischen dem

und 33 des Prismas 30 drei praktisch parallele Kan- Lichtstrahl 42 und der Winkelhalbierenden 38 gilt: ten (senkrecht zur Zeichenebene) 34, 35 und 36, die

weiterhin praktisch parallel zur dritten Spiegelober- 3° _ «1² ,. „ ,. ,

fläche 37 sind, und die Eintrittsfläche 31 macht mit ^Äi ~ "^T ^Λ2 (inKadian), der dritten Spiegeloberfläche 37 einen Winkel β gleich

dem Brewsterwinkel „,.... _Λ da die Eintrittsfläche 31 mit der dritten Spiegelober-

In diesem Falle fallt die zwischen den aus dem _{fläche 3? dnen winkd} _ß _{leich dem BrewsterwinkeI} durchlassigen Prisma 30 und der dritten Spiegelober- 35 _einschließ_{t und e}in solcher Winkel durch die Be-

flache 37 bestehenden reflektierenden Teilen sich hm _zi_ehune
und her bewegende Strahlung unter einem Einfalls-

winkel etwa gleich dem Brewsterwinkel auf die Ein- tan/J = —

trittsfläche 37, so daß die parallel zur Einfallsebene ⁿi

schwingende Strahlung, wie bereits früher erklärt, 4° , „ . . „, . , . ., , _

praktisch keine Reflexionsverluste an der Eintritts- definiert ist. Weiterhin gilt, daß

fläche 31 erfährt. ^

Die Winkelhalbierende 38 des Dachwinkels 39 tx_z sa Radian

nimmt im dargestellten Schnitt eine Lage ein, bei der 4L

ein aus dem Dachwinkel 30 sich längs der Winkel- 45

halbierenden 38 bewegender Lichtstrahl nach Bre- für den günstigsten Fall wie in F i g. 6 dargestellt oder

chung an der Eintrittsfläche 31 etwa senkrecht zur

dritten Spiegeloberfläche einfällt. Das Medium 40 _ W₁ ² D

wird dann optimal benutzt. Es ergibt sich, daß die ^Xl ⁼ ^J ' ~^£ Radian.

Lage der Winkelhalbierenden 38 im übrigen nicht 50

besonders kritisch ist.

Das vorliegende Ausführungsbeispiel beruht wei- Eine weitere wichtige Ausführungsform eines optiterhin auf den gleichen Grundsätzen wie die vorher- sehen Senders nach der Erfindung, bei dem die Eingehenden Ausführungsbeispiele und arbeitet beson- trittsfläche 51 des durchlässigen Körpers 50 mit der ders günstig, wenn im dargestellten Schnitt senkrecht 55 dritten reflektierenden Oberfläche 52 einen Winkel β zur Dachlinie 35 des Prismas 30 der zwischen den gleich dem Brewsterwinkel einschließt, ist in den reflektierenden Teilen liegende längliche Teil des Fig. 7a, 7b und 7c dargestellt. Fig. 7b zeigt einen Mediums 40 (das Medium 40 kann sich in Richtung Schnitt durch den optischen Sender senkrecht zu der parallel zur dritten reflektierenden Oberfläche 37 in Eintrittsfläche 51 und der dritten Spiegeloberfläche bestimmten Fällen außerhalb des zwischen den reflek- 60 52. Fig. 7 a zeigt eine Seitenansicht des optischen tierenden Teilen 30 und 37 liegenden Bereiches er- Senders in der in Fig. 7b angegebenen Pfeilrichtung, strecken), von dem ein sich in Richtung senkrecht zur Fig. 7c zeigt schaubildlich eine Ansicht des einen dritten Spiegeloberfläche 37 bewegender Lichtstrahl, reflektierenden Teiles in Form des durchlässigen der nach Brechung an der Eintrittsfläche 37 die Dach- Prismas 50.

linie 35 schneidet, etwa die Symmetrieachse 41 ist, 65 Die durch die reflektierenden Oberflächen 54 und

eine Breite D und eine, etwa längs der Symmetrie- 55 des Prismas 50 bestimmte Dachlinie 53 liegt im

achse 41 gemessen, LängeL hat, wobei für das Korn- erwähnten Schnitt nach Fig. 7b. Die Dachlinie

plement des Dachwinkels 39 gilt, daß dieses Korn- nimmt in diesem Schnitt eine Lage ein, bei der ein

Lichtstrahl (s. den Lichtstrahl [62, 63]), der sich in Richtung praktisch senkrecht von der dritten Spiegeloberfläche 52 ab bewegt, nach Brechung an der Ein trittsfläche 51, die Dachlinie 53 praktisch senkrecht schneidet. Dies bedeutet, daß in Fig. 7b die beiden Winkel 57 und 56 gleich dem Komplement des Winkels β sind, da für den Brewsterwinkel β gilt

tan/S =

«1 «2

« = — · Radian .

«β AL

IO

während in dem Falle, daß ein Lichtstrahl unter dem Einfallswinkel β auf einem durchlässigen Körper auf fällt, der Brechungswinkel und der Winkel β zu sammen 90 Bogengrad sind. («₂ stellt den Brechungs- index des Prismas 50 und Ti₁ den Brechungsindex des Mediums 58 dar.)

Die Ebene des Schnitts nach Fig. 7b ist z. B. die Winkelhalbierungsebene des Dachwinkels 65, der durch die reflektierenden Seitenflächen 54 und 55 des Prismas 50 bedingt wird.

Der in F i g. 7 a dargestellte, im wesentlichen drei eckige Lichtweg ist ähnlich demjenigen, welcher in bezug auf die vorhergehenden Ausführungsbeispiele besprochen wurden. In Richtung senkrecht zum Schnitt nach Fig. 7b gesehen, fällt dieser dreieckige Lichtweg mit dem in Fig. 7b dargestellten Licht strahl 62, 63 zusammen. Der Knick bei den Punkten 59 an der Eintrittsfläche 51 wird durch Brechung verursacht. Die Punkte 60 sind die Punkte an den reflektierenden Oberflächen 54 und 55, in denen die dem erwähnten dreieckigen Lichtweg folgende Strah lung von den Oberflächen 54 und 55 reflektiert wird.

Es ergibt sich, daß der vorliegende optische Sender besonders gut arbeitet, wenn bei einem Schnitt der sowohl senkrecht zur dritten Spiegeloberfläche 52 als auch parallel zur durch die dritte Spiegeloberfläche 52 und die Eintrittsfläche 51 (im vorliegenden Bei spiel z. B. die Ebene senkrecht zur Zeichenebene in Fig. 7b durch den gezeichneten Lichtstrahl 62) be- dingten Schnittlinie geführt ist, der zwischen den reflektierenden Teilen (50 und 52) liegende, praktisch rechtwinklige Teil 64 des Mediums 58, wovon die aus dem Dachwinkel auf die dritte Spiegeloberfläche 52 gefällte Senkrechte (zusammenfallend mit dem Lichtstrahl 62) etwa die Symmetrieachse 64 ist (es ist denk bar, daß das Medium 58 sich seitwärts außerhalb des erwähnten rechtwinkligen Teiles erstreckt), eine Breite D und eine mittlere Länge L hat, wobei für das durch die Spiegeloberflächen 54 und 55 bestimmte Komplement des Dachwinkels 65 gilt, daß dieses Komplement um höchstens 60%, vorzugsweise um höchstens 40%, von einem Winkel α abweicht, der definiert ist durch die bereits obenerwähnte Formel

55

Das Komplement des Dachwinkels 65 ist vorzugs weise praktisch gleich dem Winkel α, und da die For- mel des Winkels α die gleiche Form hat wie bei dem an Hand der F i g. 5 besprochenen Ausführungsbeispiel, hat der Dachwinkel in beiden Fällen den glei chen Wert. Dabei wird bemerkt, daß in den beiden Fällen auch gleiche Materialien verwendet sind und die Abmessungen D und L die gleiche Größe haben.

Weiterhin werden einige wichtige Ausführungsformen von optischen Sendern nach der Erfindung

besprochen, bei denen die beiden reflektierenden Teile jeweils zwei praktisch flache reflektierende Oberflächen besitzen, die einen Winkel, den Dachwinkel, kleiner als 90 Bogengrad, miteinander einschließen und deren Dachlinien einander ungefähr senkrecht kreuzen.

Zunächst wird ein einfaches Ausführungsbeispiel (s. F i g. 8 a und 8 b) besprochen werden, bei dem die Dachlinien 70 der reflektierenden Teile, die wieder je aus einem durchlässigen Prisma 71 bestehen, sich praktisch senkrecht kreuzen und außerdem etwa senkrecht zur Längsrichtung des zwischen den Prismen 71 vorhandenen länglichen Teiles des Mediums 72 stehen und in Schnitten 73 des optischen Senders senkrecht zu einer Dachlinie 70 die Winkelhalbierende 74 des der betreffenden Dachlinie 70 entsprechenden Dachwinkels 75 sich etwa in der Längsrichtung des zwischen den Prismen 71 vorhandenen länglichen Teiles des Mediums 72 erstreckt.

Die Eintrittsflächen 76 der Prismen 71 stehen praktisch senkrecht zur Längsrichtung des zwischen den Prismen 71 vorhandenen länglichen Mediums 72.

Das Medium 72 besteht aus einem festen Körper, mit dem die Prismen 71 ein Ganzes bilden. Das Ganze besteht z. B. aus einem in die gewünschte Form gebrachten Rubin. Es ist auch möglich, daß die Prismen 71 aus einem anderen Material als das Medium 72, z. B. aus Quarz oder Glas, bestehen. Die Prismen 71 können dann durch Kitten mit dem Medium 72 verbunden sein. In diesem Falle können die beiden Prismen 71 auch aus verschiedenen Materialien bestehen.

Bei der beschriebenen geometrischen Anordnung nach F i g. 8 a tritt ein geschlossener Lichtweg auf, von dem der Strahl 77 gezeichnet ist, dessen Winkelpunkte 80, 81, 82 und 83 auf den Spiegelflächen 84, 85, 86 und 87 der Prismen 71 liegen. Der Strahl 77 projiziert sich auf eine beliebige Fläche senkrecht zur Längsrichtung des Mediums 72 in einer Gestalt, wie in F i g. 8 b dargestellt. Strahlung kann sich zwischen den Prismen 71 über Lichtwege hin und her bewegen, die stets parallel zu einer Seite des vom Strahl 77 gebildeten Vierecks 80, 81, 82, 83 sind, in gleicher Weise wie bei den vorhergehenden Ausführungsbeispielen Strahlung zwischen den reflektierenden Teilen sich über Lichtwege hin und her bewegen kann, die stets parallel zu einer Seite einen dort auftretenden dreieckigen (oder wenigstens im wesentlichen dreieckigen Lichtweges sind (vgl. zum Beispiel die Lichtwege GHKMNOG und DEF in Fig. 2).

Deutlichkeitshalber ist in F i g. 8 a nur der einfachste geschlossene Strahl 77 dargestellt.

Der optische Sender nach F i g. 8 a arbeitet besonders günstig, falls bei einem Schnitt 73 senkrecht zur Dachlinie 70 des einen Prismas 71 als auch bei einem Schnitt 73 senkrecht zur Dachlinie 70 des anderen Prismas 71, für das Komplement des Dachwinkels 75 des betreffenden reflektierenden Teiles 71 gilt, daß dieses Komplement um höchstens 60%, vorzugsweise um höchstens 40%, von einem Winkel α abweicht, der definiert ist durch

Oi —

«2 ' AL

Radian,

wobei H₁ den Brechungsindex des Mediums 72 und n₂ den Brechungsindex des betreffenden durchlässi-

gen Körpers 71 darstellt und im betreffenden Schnitt D die Breite des breitesten, völlig zwischen den reflektierenden Teilen vorhandenen praktisch rechtwinkligen Teiles des Mediums 72, dessen Winkelhalbierende 74 etwa die Symmetrieachse ist, und L die mittlere Länge dieses praktisch rechtwinkligen Teiles darstellt. Bemerkt wird, daß das Medium sich gegebenenfalls außerhalb des zwischen den reflektierenden Teilen 71 liegenden Bereiches erstrecken kann.

Im vorliegenden Beispiel bilden die durchlässigen Körper 71 ein Ganzes mit dem Medium 72, so daß H₁=TZ₂. Die Formel des Winkelsa hat dann die gleiche Form wie bei dem an Hand der Fig. 3 besprochenen optischen Sender. Der vorliegende Sender ist weiterhin aus den gleichen Materialien wie nach F i g. 3 aufgebaut, und D und L haben in den beiden Schnitten 73 die gleiche Größe wie im Schnitt nach F i g. 3. Die Dachwinkel 75 haben hier vorzugsweise also die gleiche Größe wie der Dachwinkel des so optischen Senders nach F i g. 3.

Bemerkt wird, daß es nicht notwendig ist, daß D und L in den beiden Schnitten 73 den gleichen Wert haben. Sie können etwas verschieden sein, und auch die Dachwinkel können etwas voneinander abweichen (auch unabhängig von etwaigen Differenzen zwischen D und L in den beiden Schnitten 73).

Die Justierung der reflektierenden Teile 71 ist bei dem vorliegenden optischen Sender besonders einfach. Eine kleine Verdrehung eines reflektierenden Teiles 71 um eine willkürliche Achse hat auf die Wirkung des optischen Senders nur sehr wenig Einfluß.

Ein austretendes Strahlenbündel kann über eine oder mehrere der reflektierenden Oberflächen 84, 85, 86 und 87 der durchlässigen Körper 71 mittels der an sich in der Optik bekannten Erscheinung der gestörten totalen Reflexion erzielt werden. Das Prinzip dieser Erscheinung ist in F i g. 9 schematisch und im Schnitt dargestellt. Das an der Oberfläche 90 reflektierte Lichtbündel 91 ergibt ein reflektiertes Bündel 92 durch totale oder praktisch totale Reflexion. Normalerweise würde kein durchgehendes Bündel oder ein äußerst schwaches durchgehendes (gebrochenes) Bündel auftreten. Bringt man nun das durchlässige Prisma 94 bis auf kurzen Abstand von der reflektierenden Oberfläche 90, so tritt infolge der gestörten totalen Reflexion ein durchgehendes Bündel 93 auf. Der Abstand zwischen dem Prisma 93 und der Oberfläche 90 muß kleiner sein als die Wellenlänge der Strahlung 91. Die Intensität des austretenden Bündels 93 kann durch Regelung des erwähnten Abstandes eingestellt werden.

Ein optischer Sender mit einem gasförmigen oder flüssigen Medium kann ähnlich dem optischen Sender nach F i g. 5 aufgebaut sein, wobei die beiden Enden des Halters 27 für das selektiv fluoreszente Medium durch einen durchlässigen Körper in Form eines Prismas verschlossen sind. Die Eintrittsflächen der durchlässigen Körper sind dann vorzugsweise mit Antireflexschichten versehen. Diese Antireflexschichten erübrigen sich beim nachstehend an Hand der Fig. 10a und 10b zu besprechenden Ausführungsbeispiel, das insbesondere für die Anwendung gasförmiger und flüssiger Medien von Bedeutung ist. Fig. 10b zeigt einen Schnitt durch den zu besprechenden optischen Sender, und F i g. 10 a ist eine Seitenansicht in der in Fig. 10b angegebenen Pfeilrichtung.

Bei dem optischen Sender nach den Fig. 10a und 10 b bestehen die reflektierenden Teile aus durchlässigen Körpern 100 und 110, wobei die Eintrittsflächen 101 und 111 nahezu parallel zueinander sind und mit der Achse 120 des zwischen den reflektierenden Teilen 100 und 110 vorhandenen länglichen Teiles des Mediums 121 einen Winkel * einschließen, der etwa gleich dem Komplement des Brewsterwinkels ist. Die reflektierenden Oberflächen 112 und 113 und die Eintrittsfläche 111 des durchlässigen Körpers 110 bestimmen drei praktisch parallele Kanten 114, 115 und 116, welche die Achse 120 nahezu senkrecht kreuzen. Die Dachlinie 104 des durchlässigen Körpers 100 wird von parallel zur Achse 120 auf der Eintrittsfläche 101 auffallenden Lichtstrahlen nach Brechung dieser Lichtstrahlen an der Eintrittsfläche 101 senkrecht gekreuzt (s. den längs der Achse 120 gezeichneten Lichtstrahl 122 mit dem gebrochenen Lichtstrahl 123 in Fig. 10 b).

Da die Eintrittsflächen 101 und 111 mit der Achse' 120 einen Winkel γ etwa gleich dem Komplement des Brewsterwinkels einschließen, tritt an den Eintrittsflächen 101 und 111 praktisch keine Reflexion von in der Einfallsebene schwingender Strahlung auf.

Bemerkt wird, daß die Dachlinie 104 und 114 sich nahezu senkrecht kreuzen. Die Justierung der durchlässigen Körper 100 und 110 ist ebenso leicht durchführbar wie beim vorhergehenden Ausführungsbeispiel.

In einem Schnitt senkrecht zur Dachlinie 104 nimmt die Winkelhalbierende 124 des Dachwinkels 117 des durchlässigen Körpers 110 vorzugsweise eine Lage ein, bei der ein aus dem Dachwinkel 117 sich längs der Winkelhalbierenden 124 bewegender Lichtstrahl nach Brechung an der Eintrittsfläche 111 parallel zur Achse 120 ist oder mit dieser zusammenfällt. Im Schnitt nach Fig. 10b fällt der gebrochene Lichtstrahl mit der Achse 120 zusammen.

Vorzugsweise ist eine durch die Dachlinie 104 gehende Ebene, die senkrecht zur Eintrittsfläche 101 steht (in Fig. 7 zur Zeichenebene), die Winkelhalbierungsebene des Dachwinkels des durchlässigen Körpers 100. Dies bedeutet, daß die Zeichenebene in Fig. 7b eine Symmetrieebene des durchlässigen Körpers 100 ist.

Der geschlossene viereckige Strahl 77 in F i g. 8 a nimmt hier infolge seiner Brechung an den Eintrittsflächen 101 und 111 die in den Fig. 10a und 10b dargestellte Gestalt an (s. den mit 125 bezeichneten Strahl).

Der Lichtstrahl 125 liegt nicht im Schnitt nach Fig. 10b, sondern ist senkrecht zu diesem projiziert.

Der optische Sender nach den Fig. 10a und 10b arbeitet besonders günstig, wenn seine Abmessungen längs eines Schnittes praktisch senkrecht zu den drei praktisch parallelen Kanten 114, 115 und 116 des durchlässigen Körpers 110 und, ungefähr parallel zur Achse 120 gemessen (im vorliegenden Ausführungsbeispiel in der Zeichenebene der Fig. 10b), das zwischen den reflektierenden Teilen 100, 110 sich erstreckende selektiv fluoreszente Medium 128 dadurch gegeben sind, daß seine mittlere Länge L und seine Breite D₁ beträgt, und für das Komplement des Dachwinkels 117 gilt, daß dieses Komplement um höchstens 60%, vorzugsweise um höchstens 40%,

509 628/171

von einem Winkel Ot₁ abweicht, der definiert ist durch

ix-,— ¹. · --- Radian,
«2² 4L

wobei /I₁ den Brechungsindex des Mediums 128 und /J₂ den Brechungsindex des Körpers 110 darstellt und wobei die Abmessungen des optischen Senders gleichzeitig längs eines Schnittes praktisch senkrecht zum Schnitt nach Fig. 10b und praktisch parallel zur Achse 120 gemessen (im vorliegenden Ausführungsbeispiel z. B. einen Schnitt durch die Achse 120), für das zwischen den reflektierenden Teilen 100, 110 sich erstreckende selektiv fluoreszente Medium 129 (s. Fig. 10a) durch eine BreiteD₂, und für das Komplement des Dachwinkels des durchlässigen Körpers 100 dadurch gegeben sind, daß dieses Komplement um höchstens 60%, vorzugsweise um höchstens 4O°/o, von einem Winkel a₂ abweicht, der definiert ist durch

α, = —L —² Radian,
«3 4L

wobei n_s den Brechungsindex des Körpers 100 darstellt.

Im vorliegenden Beispiel ist D₁=D₂=D und /I₂=ZJ₃. Der optische Sender besteht weiterhin aus den gleichen Materialien wie die an Hand der Fig. 6 und 7a, 7b und 7c besprochenen potischen Sender, und L und D haben bei den drei Sendern die gleiche Größe. Der durchlässige Körper 110 entspricht dem durchlässigen Körper 130 in F i g. 6 und die Formel für den Winkel «_t hat die gleiche Form wie die Formel für den Winkel α bei dem optischen Sender nach F i g. 6. Der Dachwinkel des durchlässigen Körpers 110 (Fig. 10b) hat also vorzugsweise den gleichen Wert wie der Dachwinkel des durchlässigen Körpers 30 (Fig. 6).

Der durchlässige Körper 100 (Fig. 10a und 10b) entspricht dem durchlässigen Körper 50 (Fig. 7a, 7b und 7c), und die Formel für den Winkel «2 hat die gleiche Form wie die Formel für den Winkel α bei dem optischen Sender nach den Fig. 7a, 7b und 7c. Der Dachwinkel des durchlässigen Körpers 100 hat also vorzugsweise den gleichen Wert wie der Dachwinkel des erwähnten Körpers 50.

Ein oder mehrere austretende Bündel können mit Hilfe der bereits an Hand der F i g. 9 besprochenen Erscheinung der gestörten totalen Reflexion an einer oder mehreren der reflektierenden Oberflächen der durchlässigen Körper 100 und 110 erzielt werden. Eine weitere Möglichkeit zur Erzielung eines austretenden Bündels ist in Fig. 11 schematisch dargestellt. Dadurch, daß man den Winkel d zwischen der Eintrittsfläche 140 des durchlässigen Körpers 141 und der Achse 148 etwa vom Komplement des Brewsterwinkels abweichen läßt, tritt eine Reflexion der auffallenden Strahlung 143 auf, wobei die austretenden Strahlen 144 entstehen, die durch das im Halter 145 für das Medium 146 angebrachte Fenster 147 austreten. Die Intensität der austretenden Strahlung 144 ist durch Regelung der erwähnten Abweichung des Komplementes vom Brewsterwinkel einstellbar.

Bemerkt wird, daß bei den vorhergehenden Ausführungsbeispielen in den Fig. 1 bis 11 dargestellte Strahlengänge zyklische Strahlengänge sind. Es werden aber auch nichtzyklische Strahlengänge wahrgenommen, z.B. ein Strahlengang 150, wie in Fig. 12 dargestellt, einfachheitshalber in bezug auf einen optischen Sender der Art, wie sie bereits an Hand der F i g. 3 besprochen wurde. Im Schnitt nach F i g. 12 ist der Scheitelwinkel 155 gleich 80 Bogengrad, und die Winkel 151 und 152 sind gleich 60 Bogengrad bzw. 20 Bogengrad.

Es ist einleuchtend, daß die Erfindung nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt ist und im Rahmen der Erfindung für den Fachmann noch viele Modifikationen möglich sind. So ist es nicht notwendig, daß die durchlässigen Körper in Form von Prismen in unmittelbarem Kontakt mit dem Medium stehen. Die durchlässigen Körper können auch in kurzem Abstand vom Medium angeordnet und z. B. durch eine durchlässige Zwischenwand vom Medium getrennt sein. Weiterhin brauchen die reflektierenden Teile, die einen Dachwinkel einschließen, nicht aus einem durchlässigen Körper in Form eines Prismas zu bestehen. Sie können auch aus zwei flachen Spiegeln bestehen, die miteinander einen Dachwinkel einschließen (siehe z.B. Fig. 13, in der ein Schnitt senkrecht zu den reflektierenden Oberflächen 160 und 161 eines aus den beiden Spiegeln 162 und 163 bestehenden reflektierenden Teilen dargestellt ist). Die Spiegel 162 und 163 bestehen z. B. aus metallisierten Glasplatten. Der Dachwinkel ist der Winkel φ. Die Spiegel 162 und 163 können verstellbar sein, wodurch die Größe des Winkels φ regelbar ist. Im dargestellten Beispiel besteht das Mittel aus einem teilweise dargestellten festen Körper 164, z. B. einem Rubin. Die Endfläche 165 des Körpers 164 bildet mit der Achse 166 des Körpers 164 einen Winkel 167 etwa gleich dem Brewsterwinkel, um Reflexionsverluste wenigstens größtenteils zu vermeiden. Der Brewsterwinkel β wird hier durch tan ß" bestimmt, wobei η den

Brechungsindex des zwischen den Spiegeln 162 und 163 vorhandenen Stoffes, z. B. Luft, und n_x den Brechungsindex des Mediums 164 darstellt. An dem der Endfläche 165 gegenüberliegenden, nicht dargestellten Ende des Körpers 164 ist ein zweiter reflektierender Teil, z. B. in Form eines einfachen flachen Spiegels, angebracht.

Wie z. B. aus F i g. 6 ersichtlich, fällt die Strahlung etwas divergierend auf der Eintrittsfläche 31. Ist der Winkel α klein, was gewöhnlich der Fall ist, so ist dies nicht störend. Ist der Winkel α aber verhältnismäßig groß, so fällt die Strahlung nicht mehr ungefähr unter einem Winkel praktisch gleich dem Brewsterwinkel auf die Eintrittsfläche 31. In einem solchen Fall kann die Eintrittsebene einen Knick längs einer senkrecht zur Zeichenebene durch den Punkt 43 gehenden Linie aufweisen, wodurch die Einfallswinkel der auffallenden Strahlung sich der Größe eines Winkels gleich dem Brewsterwinkel wieder annähern.

Claims

Patentansprüche:

1. Optischer Sender oder Verstärker mit zwei reflektierenden, einen optischen Resonator begrenzenden Teilen, zwischen denen sich das wirksame selektiv fluoreszente Medium des Senders befindet, wobei Strahlung zwischen den

reflektierenden Teilen sich durch das Medium hin und her bewegen kann und wobei wenigstens das eine reflektierende Teil zwei praktisch ebene reflektierende Oberflächen hat, die einen Winkel, den Dachwinkel, miteinander einschließen und dabei eine Dachlinie bestimmen, dadurch gekennzeichnet, daß der Dachwinkel kleiner ist als 90 Bogengrad, so daß im optischen Resonator nahezu parallele Strahlenbündel einen geschlossenen optischen Weg wiederholt zyklisch mit sich wiederholender Phase durchlaufen können.

2. Optischer Sender nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß der Dachwinkel einerseits um wenigstens 25 Bogensekunden, vorzugsweise um wenigstens 60 Bogensekunden, kleiner ist als 90 Bogengrad und andererseits größer als 35 Bogengrad, vorzugsweise größer als 80 Bogengrad ist.

3. Optischer Sender nach Anspruch 1 oder 2, ao dadurch gekennzeichnet, daß das eine reflektierende Teil aus einem durchlässigen Prisma (21) mit zwei Seitenflächen (24, 25), welche die reflektierenden Oberflächen bilden, und einer dritten Seitenfläche (26) besteht, welche die Eintrittfläche für die zu reflektierende Strahlung bildet.

4. Optischer Sender nach Anspruch 3. dadurch gekennzeichnet, daß das dem Prisma (21) gegenüberstehende andere reflektierende Teil durch eine praktisch ebene reflektierende Oberfläche, die dritte Spiegelfläche (29). gegeben ist.

5. Optischer Sender nach Anspruch 4. dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Spiegelfläche (29) praktisch parallel zur Dachlinie des Prismas verläuft.

6. Optischer Sender nach Anspruch 5. dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Schnitt des optischen Senders senkrecht zur Dachlinie des Prismas (21) die Winkelhalbierende des Dachwinkels nahezu senkrecht zur dritten Spiegelfläche (29) steht.

7. Optischer Sender nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Schnitt des optischen Senders senkrecht zur Dachlinie des Prismas (21) derjenige breiteste, noch völlig zwischen den reflektierenden Spiegelflächen liegende praktisch rechtwinklige Schnitteil des Mediums, dessen aus dem Dachwinkel auf die dritte Spiegeloberfläche gefällte Senkrechte nahezu seine Symmetrieachse bildet, eine Breite D und eine mittlere Länge L hat, wobei für das Komplement des Dachwinkels gilt, daß dieses Komplement um höchstens 60 ⁰Zo, vorzugsweise um höchstens 40%. von einem Winkel \ abweicht. der definiert ist durch

H₁ D

"2 ' AL

Radian,

60

wobei H₁ den Brechungsindex des Mediums und n₂ den Brechungsindex des Prismas (21) darstellt.

8. Optischer Sender nach den Ansprüchen 3 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Eintrittsfläche des durchlässigen Prismas (21) etwa parallel zur dritten Spiegeloberfläche (29) ist.

9. Optischer Sender nach den Ansprüchen 3 und 7 oder Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das wirksame selektiv fluoreszente Medium aus einem festen Körper besteht, mit dem das Prisma ein Ganzes bildet.

10. Optischer Sender nach den Ansprüchen 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Eintrittsfläche und die beiden reflektierenden Oberflächen des Prismas (30) drei praktisch parallele Kanten (34, 35, 36) bestimmen, die weiterhin praktisch parallel zur dritten Spiegeloberfläche (37) sind, und die Eintrittsfläche (31) mit der dritten Spiegeloberfläche (37) einen Winkel nahezu gleich dem Brewsterwinkel einschließt.

11. Optischer Sender nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Schnitt des optischen Senders senkrecht zur Dachlinie des durchlässigen Körpers die Winkelhalbierende (38) des Dachwinkels eine Lage einnimmt, bei der ein aus dem Dachwinkel sich längs der Winkelhalbierenden bewegender Lichtstrahl, nach Brechung an der Eintrittsfläche (31), nahezu senkrecht zur dritten Spiegeloberfläche (37) einfällt.

12. Optischer Sender nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Schnitt des optischen Senders senkrecht zur Dachlinie des Prismas das zwischen den reflektierenden Teilen liegende längliche Teil (40) des Mediums, von dem ein sich in Richtung senkrecht zur dritten Spiegeloberfläche (37) bewegender Lichtstrahl, der nach Brechung an der Eintrittsfläche (31) des Prismas die Dachlinie (35) schneidet, ungefähr die Symmetrieachse (41) ist, eine Breite D und eine, etwa längs der Symmetrieachse gemessen, Länge L hat, wobei für das Komplement des Dachwinkels gilt, daß dieses Komplement um höchstens 60%, vorzugsweise um höchstens 40%, von einem Winkel χ abweicht, der definiert ist durch

Tl

Radian.

wobei /Z₁ den Brechungsindex des Mediums und «₂ den Brechungsindex des Prismas darstellt.

13. Optischer Sender nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Eintrittsfläche (51) des Dachkantprismas (50) mit der dritten Spiegeloberfläche (52) einen Winkel etwa gleich dem Brewsterwinkel (ß) einschließt und daß die durch die total reflektierenden Seitenflächen des Prismas (50) bestimmte Dachlinie (53) praktisch in der Schnittebene senkrecht zur Eintrittsfläche und zur dritten Spiegeloberfläche (Fig. 7b) liegt und in dieser Schnittebene die Dachlinie eine Lage einnimmt, bei der ein von der dritten Spiegeloberfläche (52) in Richtung praktisch senkrecht zu dieser Oberfläche ausgehender Lichtstrahl (62), nach Brechung an der Eintrittsfläche (51) die Dachlinie (53) praktisch senkrecht schneidet.

14. Optischer Sender nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der erwähnte Schnitt (Fig. 7b) etwa die Winkelhalbierungsebene des Dachwinkels ist (F i g. 7 a).

15. Optischer Sender nach Anspruch 13 und/oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß für den Komplementwinkel des Dachwinkels (53) des Prismas (50) gilt, daß dieser Komplement-

winkel um höchstens 60%, vorzugsweise um höchstens 40%, von einem Winkel α definiert durch die Formel nach Anspruch 7 abweicht bei dem Schnitt, der sowohl senkrecht zur dritten Spiegeloberfläche (52) als auch parallel zur durch die dritte Spiegeloberfläche (52) und die Eintrittsfläche (51) des Prismas (50) bedingten Schnittlinie (61) geführt ist, und daß die aus dem Dachwinkel auf die dritte Spiegeloberfläche (52) gefällte Senkrechte (62) ungefähr die Symmetrieachse ist.

16. Optischer Sender nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden reflektierenden Teile jeweils zwei praktisch ebene reflektierende Oberflächen aufweisen, die einen Dachwinkel < 90° miteinander einschließen und deren Dachlinien (70) einander nahezu senkrecht kreuzen.

17. Optischer Sender nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Dachlinien (70) etwa senkrecht zur Längsrichtung (L) des zwischen den reflektierenden Teilen vorhandenen länglichen Teiles des Mediums stehen.

18. Optischer Sender nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß in Schnitten des op- as tischen Senders senkrecht zu einer Dachlinie (70) die Winkelhalbierende des zur betreffenden Dachlinie gehörigen Dachwinkels sich nahezu in der Längsrichtung (L) des zwischen den reflektierenden Teilen vorhandenen länglichen Teiles des Mediums erstreckt.

19. Optischer Sender nach Anspruch 17 und/oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß für die Komplementwinkel der Dachwinkel gilt, daß diese Komplementwinkel um höchstens 60%, vorzugsweise um höchstens 40%, von einem Winkel« abweichen, der durch die Formel für α nach Anspruch 7 definiert ist.

20. Optischer Sender nach Anspruch 3 und einem oder mehreren der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden reflektierenden Teile je aus einem Prisma (71) mit einer Eintrittsfläche und zwei reflektierenden Seitenflächen bestehen, wobei beide Eintrittsflächen nahezu senkrecht zur Längsrichtung (L) des zwischen den reflektierenden Teilen vorhandenen länglichen Teils des Mediums (72) stehen.

21. Optischer Sender nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß das selektiv fluoreszente Medium aus einem festen Körper besteht, mit dem die Prismen ein Ganzes (72) bilden.

22. Optischer Sender nach den Ansprüchen 3 und 16, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Prismen (100, 110) aus durchlässigen Körpern bestehen, deren Eintrittsflächen (101, 111) nahezu parallel zueinander sind und mit der Achsenlinie (120) des zwischen den reflektierenden Teilen vorhandenen länglichen Teiles des Mediums einen Winkel einschließen, der etwa gleich dem Komplement des Brewsterwinkels ist, und wobei die reflektierenden Oberflächen und die Eintrittsfläche des einen Prismas (110) drei praktisch parallele Kanten (114 bis 116) bestimmen, welche die erwähnte Achsenlinie (120) nahezu senkrecht kreuzen, und die reflektierenden Oberflächen des anderen Prismas (100) eine Dachlinie (104) bestimmen, welche eine Lage einnimmt, bei der parallel zur erwähnten Achsenlinie (120) aus dem Medium auf der Eintrittsfläche (101) des Prismas (100) auffallende Lichtstrahlen, nach Brechung dieser Lichstrahlen an dieser Eintrittsfläche (101), die Dachlinie (104) nahezu senkrecht kreuzen.

23. Optischer Sender nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Schnitt senkrecht zur Dachlinie (114) des einen Prismas (110) die Winkelhalbierende des Dachwinkels dieses Prisma eine Lage einnimmt, bei der ein aus dem Dachwinkel sich längs dieser Winkelhalbierenden bewegender Lichtstrahl (124), nach Brechung an der Eintrittsfläche (111), ungefähr parallel zur Achsenlinie (120) des zwischen den reflektierenden Teilen vorhandenen länglichen Teiles des Mediums (122) ist.

24. Optischer Sender nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, daß eine durch die Dachlinie (104) des anderen Prismas (100) gehende Ebene, die nahezu senkrecht zur Eintrittsfläche (101) dieses Prismas steht, nahezu die Winkelhalbierungsebene des Dachwinkels dieses Prismas ist.

25. Optischer Sender nach einem oder mehreren der Ansprüche 22 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß für den Komplementwinkel der Dachwinkel der Prismen (100,101) gilt, daß diese Komplementwinkel um höchstens 60%, vorzugsweise um höchstens 40%, abweichen von einem Winkel λ, der sich nach der Formel des Anspruchs 7 bzw. nach der Formel des Anspruchs 12 errechnet.

26. Optischer Sender nach einem oder mehreren der Ansprüche 10 bis 15 und 22 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß das selektiv fluoreszente Medium gasförmig ist.

27. Optischer Sender nach einem oder mehreren der Ansprüche 10 bis 15 und 22 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß das selektiv fluoreszente Medium flüssig ist.

28. Optischer Sender nach den vorangehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß ein Prisma durch zwei ebene Spiegelflächen, die einen Dachwinkel bestimmen, der variabel sein kann, ersetzt ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Französische Patentschrift Nr. 1 306 777.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen