DE1222180B - Optischer Sender oder Verstaerker fuer kohaerentes Licht - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

HOIs

Deutsche KL: 21g-53/00

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

C 35214 VIII c/21:
4. März 1965
4. August 1966

Die Erfindung bezieht sich auf einen optischen Sender oder Verstärker für kohärentes Licht, bei dem ein erstes stimulierbares Medium mit einem flüssigen oder gasförmigen Raman-Medium innerhalb eines optischen Resonators derart hkitereinandergeschaltet ist, daß neben der Resonanzfrequenz /₀ des ersten stimulierbaren Mediums die Differenzfrequenz f_r als Differenz zwischen /₀ und der Raman-Molekül· frequenz/₀ auftritt.

Es sind optische Sender oder Verstärker bekannt, ha denen das selektiv-fluoreszente stimulierbare Medium ein Festkörper ist. Die Leistung, die durch derartige Vorrichtungen erzeugt werden kann, ist begrenzt.

Falls sich in dem selektiv-fluoreszenten stimulierbaren Medium eine Verunreinigung befindet, so nimmt diese Wärme auf, und es entsteht die Gefahr der örtlichen Zerstörung dieses Mediums. Je mehr Verstärkerzellen verwendet werden, um so mehr wird der erhaltene Lichtstrahl divergent, und die Energie ist um so weniger konzentriert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen optischen Sender oder Verstärker zu schaffen, der diese Nachteile nicht aufweist.

. Die Erfindung geht von einem optischen Sender oder Verstärker für kohärentes Licht aus, bei dem ein erstes stimulierbares Medium mit einem flüssigen oder gasförmigen Raman-Medium innerhalb eines optischen Resonators derart hkitereinandergeschaltet ist, daß neben der Resonanzfrequenz f₀ des ersten stimulierten Mediums die Differenzfrequenz f_r als Differenz zwischen /₀ und der Raman-Molekülfrequenz Z₁ auftritt. Gemäß der Erfindung sind weitere gleichartige Raman-Medien hinter den Strahlenausgang des ersten Teilsenders geschaltet, die jedes für sich durch eine stimulierte Strahlung eines dem ersten Medium gleichartigen Mediums angeregt werden. In vorteilhafter Weise können die stimulierten Medien Festkörper sein, von denen die nachgeschalteten Teilsender stimulierter Strahlung außerhalb der optischen Achse des Senders liegen.

Es wird hierdurch der Vorteil erzielt, daß die stimulierbaren Festkörpermedien der optischen Teilsender der Einwirkung der verstärkten Lichtstrahlen entzogen sind, die lediglich die Raman-Medien durchsetzen. Da sich die Moleküle der Raman-Medien in Bewegung befinden, -gibt as keine festen Bereiche, die sich erwärmen.

Mit besonderem Vorteil können alle Teilsender stimulierter Strahlungsenergie mit Auslöseeinrichtungen versehen sein, die von einer Programmierungsvorrichtung gesteuert werden. Es ist möglich, die Optischer Sender oder Verstärker für
kohärentes Licht

Anmelder:

CSF Compagnie Generale die Telegraph!© sans FiI, Paris

Vertreter:

Dipl.-Ing. E. Prinz, Dr. rer. nat. G. Hauser
und Dipl.-Ing. G. Leiser, Patentanwälte,
München-Pasing, Ernsbergerstr. 19

Als Erfinder benannt:
Guy Mayer,
Georges Bret, Paris

Beanspruchte Priorität:

Frankreich vom 5. März 1964 (966 171)

optischen Teilsender dadurch derart zu synchronisieren, daß eine große Verstärkung bei der Pulsgebung erzielt wird.

Die Erfindung soll unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung erläutert werden. Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung des Prinzips der erfindungsgemäßen Einrichtung und

F i g. 2 ein Ausführungsbeispiel.

Wie Fig. 1 zeigt, ist zwischen zwei den ersten optischen Resonator begrenzenden Spiegeln 1 und 2, von denen derjenige am Strahlungsausgang in an sich bekannter Weise teildurchlässig ist, ein selektivfluoreszentes stimulierbares Medium 3, beispielsweise ein Rubin, angeordnet, der seine Energie von einer Anregungsquelle 4 bezieht.

Der stimulierte Lichtstrahl dieses optischen Teilsenders geht mit der Eigenfrequenz /₀ noch innerhalb des optischen Resonators durch ein flüssiges oder gasförmiges Medium 5 hindurch. Dieses Raman-Medium ist zwischen dem teildurchlässigen Spiegel 2 und dem stimulierbaren Festkörpermedium 3 angeordnet.

Bei der in F i g. 1 dargestellten Vorrichtung ist im Lichtstrahl L₁, der durch den ersten Teilsender erzeugt wird, ein weiteres gleichartiges Raman-Medium nachgeschaltet. Dieses Raman-Medium ist sowohl der Einwirkung des Lichtstrahles L₁ als auch der Einwirkung eines Lichtstrahles M₁ ausgesetzt, der

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durch einen zweiten optischen Teilsender 11, 31, 21 erzeugt wird. Dieser zweite optische Sender 11, 31, 21 weist ein selektiv-fluoreszentes stimulierbares Medium 31 auf, das von gleicher Art ist wie das erste Medium 3. Dieses Medium 31 ist zwischen zwei 5 einen zweiten optischen Resonator begrenzenden Spiegeln 11 und 21 angeordnet, von denen derjenige am Strahlungsausgang teildurchlässig ist. Das Medium wird über die Anregungsquelle 41 angeregt, ist selbst nicht dem Licht L₁ des ersten Senders ausgesetzt und sein Lichtstrahl M₁ bildet mit dem Lichtstrahl L₁ einen Winkel α. Dieser Winkel kann klein sein.

Das Raman-Medium 51 gibt den Lichtstrahl als Lichtstrahl L₂ weiter auf ein weiteres nachgeschaltetes gleichartiges Raman-Medium 52. ·

Das Raman-Medium 52 ist der Einwirkung eines Lichtstrahles M₂ ausgesetzt, der von einem stimulierten Festkörpermedium 32 ausgeht, das zwischen den beiden Spiegeln 22 und 32 angeordnet ist.

Die Betriebsweise der Einrichtung ist die folgende: Das erste Medium emittiert einen ersten Lichtstrahl mit der Frequenz /₀, die durch die Eigenschaften des Mediums im Zusammenwirken mit dem optischen Resonator, dem Abstand der Spiegell und 2 bestimmt wird.

Das Raman-Medium 5 verstärkt die Lichtenergie mit einer abweichenden Frequenz f_n die sich von der Frequenz /₀ durch die Beziehung

fr = /n - /l

(D

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ableitet, wobei f_r die Raman-Frequenz ist und J₁ die Eigenfrequenz oder die mechanische Schwingungsfrequenz des flüssigen oder gasförmigen Raman-Mediums 5.

Der Teilsender 3, 5 emittiert einen stimulierten Lichtstrahl, bei welchem der größte Teil der Energie im Bereich der Frequenz f_T liegt neben der Frequenz /₀, die ebenfalls im Ausgang vorhanden ist.

Der auf diese Weise erzeugte stimulierte Lichtstrahl L₁ tritt in das Raman-Medium ein. Auf das Raman-Medium 51 wirkt einerseits der Lichtstrahl L₁ mit der Frequenz /_r und dererseits der Lichtstrahl M₁ mit der Frequenz /₀ ein. Dieses Raman-Medium verstärkt die Lichtenergie mit der Frequenz f_r und strahlt einen neuen stärkeren Lichtstrahl L₂ aus. Danach wiederholt sich der Verstärkungsmechanismus in den folgenden Raman-Medien.

Die Fig. 2 zeigt eine Einrichtung, die sich von der in F i g. 1 dargestellten dadurch unterscheidet, daß a) die Auslöseeinrichtungen (mechanische oder elektro-optische oder magneto-optische) 60, 61, 62, die den verschiedenen optischen Teilsendern zugeordnet sind, mittels einer Programmierungsvorrichtung 400 synchronisiert sind. Diese Pro- grammierungsvorrichtung 400 erlaubt beim Betrieb der verschiedenen optischen Teilsender die Einhaltung einer bestimmten Zeilfolge;
b) die Vorrichtungen 101, 102...1On in die Raman-Medien 51... 5« die Lichtstrahlen M₁... M_n (mit der Frequenz /₀) derart einleiten, daß diese Strahlen mit dem zu verstärkenden Lichtstrahl L_x.. .L_n (von der Frequenz f_r) einen geeigneten auch sehr kleinen Winkel bilden können. Weiterhin erlauben diese Vorrichtungen die Einführung mit einer Polarisierung.

Es werden bekannte Vorrichtungen, wie dielektrische Spiegel, Prismen usw., verwendet, und es wird von der Tatsache Gebrauch gemacht, daß die Frequenzen /₀ und f_r verschieden sind. Wenn beispielsweise das selektiv-fluoreszente stimulierbare Medium ein Rubin ist und das Raman-Medium Nitrobenzol ist, so erhält man

/₀ = 4,32-ΙΟ" Hz,
f_T = 3,92 ■ 10" Hz.

Es ist klar, daß die Flüssigkeiten nicht als optischer Verstärker wirken, sondern als Verstärker des angeregten Raman-Effektes.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Optischer Sender oder Verstärker für kohärentes Lieht, bei dem ein erstes stimulierbares Medium mit einem flüssigen oder gasförmigen Raman-Medium innerhalb eines optischen Resonators derart hintereinandergeschaltet ist, daß neben der Resonanzfrequenz /₀ des ersten stimulierten Mediums die Differenzfrequenz f_r als Differenz zwischen /₀ und der Raman-Molekülfrequenz/jauftritt, dadurch, gekennzeichnet, daß weitere gleichartige Raman-Medien (51, 52) hinter den Strahlenausgang (2) des ersten Teilsenders (1, 3, 5, 2) geschaltet sind, die jedes für sich (51, 52) durch die stimulierte Strahlung eines dem ersten Medium (3) gleichartigen Mediums (31, 32) angeregt werden. .

2. Optischer Sender nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die stimulierbaren Medien (3, 31, 32) Festkörper sind, von denen die nachgeschalteten Teilsender (31, 32) stimulierter Strahlung außerhalb der optischen Achse des Senders liegen.

3. Optischer Sender nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß alle Teilsender (3, 31, 32) stimulierter Strahlungsenergie mit Auslöseeinrichtungen (60, 61, 62) versehen sind, die von einer Programmierungsvorrichtung (400) gesteuert werden.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Electronics, Bd. 36, Nr. 7, 15.2.1963, S. 74 bis 78.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

609 608/311 7. 66 © Bundesdruckerei Berlin