DE1202901B

DE1202901B - Optischer Sender oder Verstaerker mit gasfoermigem selektiv fluoreszentem Medium

Info

Publication number: DE1202901B
Application number: DEN23508A
Authority: DE
Inventors: Jan Haisma; Sebastiaan Jacobus Van Hoppe
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1962-07-25
Filing date: 1963-07-23
Publication date: 1965-10-14
Also published as: SE306975B; US3387226A; ES290224A1; AT242753B; GB1028496A; NL281412A; CH414026A; BE635328A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

HOIs

Deutsche Kl.: 2If-90

N23508 VIIIc/21f

23. Juli 1963

14. Oktober 1965

Die Erfindung bezieht sich auf einen optischen Sender oder Verstärker für kohärente monochromatische Strahlung mit einem zylindrischen, etwa 20 cm langen Hüllgefäß, in welchem sich das gasförmige fluoreszente Medium befindet, das mittels Gasentladung angeregt wird.

Es ist bereits ein optischer Sender der eingangs erwähnten Art bekannt, bei dem die Gasentladung angeregt wird von auswendigen Elektroden, welche mit Hochfrequenzspannung beaufschlagt werden. Dies bedeutet, daß die Wand des Entladungsraumes durch die dielektrischen Verluste erhitzt wird und daher nicht zum Fixieren der Spiegel verwendet werden kann. Diese werden von einer komplizierten Einstellvorrichtung getragen. Außerdem ist nur eine Hochfrequenzentladung möglich.

Es ist auch ein optischer Sender bekannt mit gasförmigem fluoreszentem Medium, das sich innerhalb eines kurzen transparenten Gehäuses befindet, das an den Enden von zwei flachen parallelen Abschlußkappen verschlossen ist. Hierbei findet aber die Anregung nicht durch eine Gasentladung im fluoreszenten Medium statt, sondern durch Einstrahlung aus einer gebogenen Gasentladungslampe. Durch eine derartige Anordnung ist die Intensität der Anregung verhältnismäßig beschränkt.

Die Erfindung bezweckt eine Bauart anzugeben, welche bestimmte Vorteile aufweist.

In einem optischen Sender oder Verstärker für kohärente monochromatische Strahlung mit einem zylindrischen, etwa 20 cm langen Hüllgefäß, in welchem sich das gasförmige fluoreszente Medium befindet, das mittels Gasentladung angeregt wird, besteht gemäß der Erfindung das Hüllgefäß aus einem zylindrischen Block aus Isoliermaterial mit einem verhältnismäßig engen axialen Entladungskanal, dessen Länge höchstens 10 bis 20 cm beträgt, dessen reflektierende stirnseitige Abschlußflächen mittels geschliffener Paßflächen unmittelbar auf seinen Stirnflächen aufliegen und vakuumdicht mit ihm verbunden sind und der symmetrisch vor seinen Enden an seitlichen Bohrungen Seitentüllen für die Elektroden aufweist.

Es wird bemerkt, daß nach Javan in dem Buch der Columbia University Press (1961): »Advances in quantum electronics«, S. 23, die Mindestlänge in der bekannten Anordnung 20 cm betragen muß. Wie oben erwähnt, ist die erforderliche Länge beträchtlich kleiner.

Die reflektierenden Glieder werden gemäß der Erfindung vorzugsweise auf die optisch geschliffenen Paßflächen angesprengt, so daß zugleich ein vakuum-

Optischer Sender oder Verstärker mit
gasförmigem selektiv fluoreszentem Medium

Anmelder:

N. V. Philips' Gloeilampenfabrieken,

Eindhoven (Niederlande)

Vertreter:

Dr. P. Roßbach, Patentanwalt,

Hamburg, Mönckebergstr. 7

Als Erfinder benannt:

Jan Haisma,

Sebastiaan Jacobus van Hoppe,

Eindhoven (Niederlande)

Beanspruchte Priorität:

Niederlande vom 25. Juli 1962 (281412)

dichter Verschluß erhalten ist. Gegebenenfalls können die Ränder der Paßflächen verkittet oder leicht verschmolzen werden. Weil keine gesonderten Fenster angeordnet sind, ist die Länge des optischen Senders oder Verstärkers möglichst gering, und Reflexionen sind weitgehend verhütet.

Beim Deformieren durch Wärmeentwicklung infolge der Entladung der seitlichen Bohrungen bleiben die reflektierenden Glieder trotzdem in der richtigen Lage zueinander erhalten.

Zur Verhütung von störenden Einflüssen durch Spiegelung im Kanal ist dessen Wand bereits durch das Bohren matt oder zusätzlich mattiert.

Weil, im Gegensatz zu den bekannten Vorrichtungen, der optische Sender oder Verstärker gemäß der Erfindung nur eine geringe Länge aufweist, ist es günstig, den Druck beträchtlich höher als bei den bekannten Vorrichtungen zu wählen. Für ein Gemisch aus Helium mit 5% Neon bei einer Länge des optischen Senders oder Verstärkers von 10 cm beträgt der Druck 3 Torr. Als reflektierende Glieder können flache Interferometerplatten mit dielektrischen Schichten sphärische (hohle) Spiegel mit dielektrischen Schichten, sogenannte Dachkantprismen oder gleichwertige Glieder verwendet werden. Durch die geringen Querabmessungen des Kanals brauchen auch die optischen Eigenschaften nur über eine kleine Oberfläche sehr hohe Anforderungen zu er-

509 717/150

füllen. Durch die geringen Abmessungen ist auch die Absorption in Dachkantprismen von geringerer Bedeutung.

Durch die kleinen Längsabmessungen eignet sich der optischen Sender oder Verstärker gemäß der Erfindung ganz besonders für diejenigen Untersuchungen, in denen ein Magnetfeld in der Längsrichtung, gegebenenfalls in Querrichtung, verwendet wird, um Sie erregten Pegel in der Gasfüllung zu beeinflussen.

Bei einer besonderen Ausführungsform eines optisehen Senders oder Verstärkers gemäß der Erfindung sind im Block zwei oder mehrere parallele Kanäle vorgesehen, die jeweils mit eigenen Querbohrungen für die Elektroden versehen sind. Hierdurch ist es möglich, mehr Leistung zu erzeugen.

Gemäß der Erfindung hat es besondere Vorteile, eine Gleichstromentladung zu verwenden. Die Verwendung einer Hochfrequenzentladung würde beim massiven Block aus Isoliermaterial zu vielerlei Schwierigkeiten führen, unter anderem durch hohe dielektrische Verluste.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung erläutert, in der ein optischer Sender oder Verstärker gemäß der Erfindung mit konfokalen sphärischen Spiegeln im Querschnitt dargestellt ist. Darin ist 1 ein Quarzblock mit einer Länge von 12 cm und einem Durchmesser von 3 cm. Auf sphärische geschliffene Paßflächen 2, 3 sind passend geschliffene sphärische Spiegel 4,5 mit flacher Außenseite angesprengt. Obwohl hiermit bereits eine Vakuumdichtung erhalten wird, sind noch Kittränder 6, 7 vorgesehen. In dem Block ist ein Kanal 8 mit einer matten Oberfläche und einem Durchmesser von 3 mm gebohrt. Seitentüllen 9, 10 enthalten Molybdänelektroden 11, 12. Ein Pumprohr mit Kugelkapillare 13 ermöglicht eine Änderung der Gasfüllung. Gegenüber den Enden des Kanals 8 sind die sphärischen Spiegel 4, S mit dielektrischen Schichten 14 bedeckt. Das Entladungsrohr wird durch die Gleichspannungsquelle 15 von 1000 V über einen Widerstand 16 gespeist. Spannungs- und Strommesser sind mit 17 bzw. 18 bezeichnet. Bei einer Füllung aus Helium mit 5 % Neon unter einem Druck von 3 Torr und einer Entladungsspannung von etwa 600 V und einem Strom von etwa 15 mA kann an den beiden Enden ein selektiv fluoreszenter Strahl von einigen mW aufgefangen werden.

Da sphärische Spiegel verwendet werden, ist es erforderlich, die Strahlen mit einer gegebenenfalls mit der Außenseite des Spiegels kombinierten Linie zu konzentrieren. Es ist auch möglich, flache Interf erometerplatten zu verwenden, insbesondere weil die ganze Anordnung eine große Stabilität aufweist.

welchem sich das gasförmige fluoreszente Medium befindet, das mittels Gasentladung angeregt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Hüllgefäß (1) aus einem zylindrischen Block aus Isoliermaterial mit einem verhältnismäßig engen axialen Entladungskanal besteht, dessen Länge höchstens 10 bis 20 cm beträgt, dessen reflektierende stirnseitige Abschlußflächen mittels geschliffener Paßflächen (2,3) unmittelbar auf seinen Stirnflächen aufliegen und vakuumdicht mit ihm verbunden sind und der symmetrisch vor seinen Enden (8) an seitlichen Bohrungen Seitentüllen (9,10) für die Elektroden (11,12) aufweist.

2. Optischer Sender oder Verstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die reflektierenden Glieder vakuumdicht auf die Paßflächen angesprengt sind.

3. Optischer Sender oder Verstärker nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wände der reflektierenden Glieder außerdem vakuumdicht verkittet oder leicht verschmolzen sind.

4. Optischer Sender oder Verstärker nach den Ansprüchen 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß an den symmetrisch vorgesehenen seitlichen Bohrungen Seitentüllen für die Elektroden angeordnet sind.

5. Optischer Sender oder Verstärker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal eine matte Oberfläche aufweist.

6. Optischer Sender oder Verstärker, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des Gasentladungskanals 10 cm und der Druck 3 Torr beträgt, während die Füllung aus Helium mit 5% Neon besteht.

7. Optischer Sender oder Verstärker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er in einem Magnetfeld angeordnet ist.

8. Optischer Sender oder Verstärker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehrere parallele Kanäle im Block aus Isoliermaterial angeordnet sind.

9. Optischer Sender oder Verstärker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasentladung eine Gleichstromentladung ist.

10. Gasentladungsröhre für einen optischen Sender oder Verstärker nach einem der vorangehenden Ansprüche.

Claims

Patentansprüche:

1. Optischer Sender oder Verstärker für kohärente monochromatische Strahlung mit einem zylindrischen, etwa 20 cm langen Hüllgefäß, in In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschrift Nr. 2 929 922;

Electronics vom 27. Oktober 1961, S. 40 bis 47, insbesondere Fig. 7 auf S. 45;

Radio-Mentor, April 1962, S. 300 bis 308.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen