DE1230143B - Optischer Sender oder Verstaerker mit durch Mehrfachquantenuebergang ausgeloester selektiv fluoreszenter Strahlung - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

HOIs

Deutsche Kl.: 21g-53/00

Nummer: 1230143

Aktenzeichen: J 28329 VIII c/21 g

Anmeldetag: 12. Juni 1965

Auslegetag: 8. Dezember 1966

Die Erfindung betrifft einen optischen Sender oder Verstärker mit mindestens einem stimulierbaren Medium, das in einem optischen Resonator eingeschlossen ist und mit zwei Ionengruppen dotiert ist, derart, daß in der .4-Ionengruppe bei Anregung durch stimulierte Strahlung der 5-Ionengruppe ein Mehrfachquantenübergang ausgelöst wird.

Der kohärente Lichtausgang optischer Sender in Form von äußerst scharfen Impulsen großer Amplituden wird allgemein als Riesenimpuls bezeichnet, weil die Spitzenleistung eines solchen Impulses weit oberhalb der normalerweise erzeugten Ausgangsimpulse eines optischen Senders liegt. Während die normalen Ausgangsimpulse eines optischen Senders eine Dauer von mehreren 100 Nanosekunden aufweisen, besitzt ein solcher Riesenimpuls eine Dauer von einigen 10 Nanosekunden. Zur Erzeugung solcher Riesenimpulse sind bereits mehrere Anordnungen beschrieben worden.

Bei einer dieser Anordnungen liegt ein elektrooptischer Verschluß zwischen einer total reflektierenden Spiegelfläche des optischen Resonators und dem stimulierbaren Medium des optischen Senders. Die Erzeugung eines Riesenimpulses wird bei geschlossener Verschlußeinrichtung — niedrigem Q-Wert des optischen Resonators — eingeleitet, indem die Anregungslichtquelle des optischen Senders im voraus gezündet wird. Ist der für die Stimulation erforderliche Grad der Besetzungsumkehr, der Schwellenwert, in hohem Maße überschritten — dies ist möglich, weil die Rückkopplungsschleife infolge der geschlossenen Verschlußeinrichtung geöffnet ist — dann wird die Verschlußeinrichtung geöffnet, und infolge des nun vollen ß-Werts des optischen Resonators setzt die Auslösung der aufgestauten Energie mit hoher Geschwindigkeit ein. Die im stimulierbaren Medium gewissermaßen gespeicherte Energie wird so praktisch augenblicklich frei, · so daß ein Hochleistungs-Einschwingvorgang auftritt, der eine Ausgangsstrahlung in Form eines kohärenten Rieesenimpulses ergibt.

An anderer Stelle sind Verfahren beschrieben worden, bei denen Kerr-Zellen für die ß-Schaltung des optischen Resonators zur Erzeugung von Riesenimpulsen angewendet werden. Andere beschriebene Q-Schaltverfahren beruhen auf der gleichen Wirkung und begünstigen ebenfalls die Erzeugung von Riesenimpulsen.

Ein gänlich anderes Verfahren zur Erzeugung von Riesenimpulsen ist in der Veröffentlichung IBM Journal of Research and Development, Bd. 8, Heft 2, April 1964, S. 177 bis 181, in dem Aufsatz von

Optischer Sender oder Verstärker mit durch
Mehrfachquantenübergang ausgelöster selektiv
fluoreszenter Strahlung

Anmelder:

International Business Machines Corporation,
Armonk,N.Y. (V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. H. E. Böhmer, Patentanwalt,

Böblingen, Sindelfinger Str. 49

Als Erfinder benannt:

Richard Lawrence Garwin,

Scarsdale, Westchester, N. Y. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 26. Juni 1964 (378 372)

P. P. S 0 r 0 k i η und N. Braslau unter dem Titel »Some Theoretical Aspects of a Stimulated Double Quantum Emission Types« beschrieben worden. In dieser Veröffentlichung ist ein optischer Sender beschrieben worden, der den Effekt der stimulierten Doppelquantenemission ausnützt. Diese Anordnung besteht aus einem stimulierbaren, kristallinen Medium in einem optischen Resonator mit Fabry-Perot-Interferometeranordnung, das mit zwei stimulierbaren Ionengruppen A und B dotiert ist. Die A- und 5-Ionen

dieser Anordnung stehen insofern in Beziehung zueinander, als die Frequenz der durch die A-lon&n erzeugten stimulierten Strahlung gerade halb so groß wie die Frequenz der spontanen Strahlung eines .B-Ions ist, wobei die Besetzungsumkehr der 5-Ionen durch die Wirkung derselben Anregungslichtquelle erfolgt, die auch auf die .4-Ionen einwirkt. Es läßt sich demnach folgende Beziehung aufstellen

Vb = 2 vjL

Hierin ist vb die Frequenz der 5-Ionen, ν a die Frequenz der .4-Ionen.

Damit keine stimulierte Strahlung bei der Frequenz vb auftritt, wird der ß-Wert des optischen Resonators für die Frequenz vb entsprechend niedrig gewählt. Dies wird erreicht durch starke Absorptionswirkung im stimulierbaren Medium im Bereich der Frequenz vb, insbesondere aber durch eine derartige

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Wahl der .B-Ionengruppe, daß die Frequenz ν β einem stimulierte Strahlung bei mindestens zwei Frequenzen

Übergang entspricht, der in einem Einzelquanten- und einen Zweiphotonen-Übergang ausgelöst bei

übergang in hohem Grade verboten ist. Frequenzen, deren Summe dem charakteristischen

Der optische Sender oder Verstärker nach dieser Frequenzabstand zwischen angelegtem Zustand und Anordnung wird durch eine Blitzlampe angeregt, die 5 einem niedrigen Energiezustand entspricht,
sowohl die A- als auch die 5-Ionen in den Zustand der Im einfachsten Falle wird ein stimulierbares Medium Besetzungsumkehr bringt, wobei der optische Reso- verwendet, das aus Kalziumfluorid besteht und zur nator einen hohen g-Wert für die Frequenz va auf- Bereitstellung der beiden Ionengruppen mit zweiweist. Es bauen sich so stehende Wellen bei dieser wertigem Thulium und Dysprosium dotiert ist. Frequenz auf, und es ergibt sich eine charakteristische io Werden in vorteilhafter Weise zwei stimulierbare Ausgangsstrahlung für ein stimulierbares Medium Medien verwendet, dann besteht das erste Medium, mit vier Energiezuständen. Relativ große Photonen- das die y4-Ionengruppe bereitstellt, aus mit dreidichten werden auf diese Weise in unregelmäßigen wertigem Holmium dotiertem Silikatglas und das zeitlichen Abständen bei Wellenlängen erzeugt, deren zweite Medium, das die iMonengruppe bereitstellt, zugeordnete Frequenzen in der Nähe der Frequenz ν a 15 aus mit zweiwertigem Thulium dotierten Kalziumder Fluoreszenz des Λ-Ions liegen. Es tritt dabei aber fluorid. Bei einer vorteilhaften Weiterbildung des keine stimulierte Emission auf Grund der Besetzungs- zweiten Ausführungsbeispiels ist zwischen dem ersten umkehr der J5-Ionen auf, weil der relativ niedrige und dem zweiten stimulierbaren Medium eine elektro-Ö-Wert für die Frequenz 2 ν α dies verhindert. Aber optische Schaltvorrichtung zur Beeinflussung der wenn die Photonendichte in einer der durch die so Güte Q des optischen Resonators (ß-Schaltung) an- A-lonen kohärent angeregten Wellentypen groß genug geordnet, die auf die Frequenzen der stimulierten wird, dann reicht schließlich der Wirkungsquerschnitt Strahlung der yi-Ionengruppe abgestimmt ist.
für einen doppelten Quantenübergang aus, bei dem An und für sich ist die Erfindung nicht auf stimulierein B-Ion in den Grundzustand zurückfällt, indem bare Festkörpermedien beschränkt, wenn nur die zwei Photonen der Frequenz va, der Fluoreszenz des 35 Medien so gewählt werden, daß die Wahrscheinlichkeit .(4-Ions, gleichzeitig ausgelöst werden. Da nun aber des Auftretens von mehrfachen Photonenübergängen der Wirkungsquerschnitt für diesen Vorgang fort- groß genug ist. Bei Ausnützung des Effekts von mehr gesetzt anwächst, indem immer mehr Photonen dieser als zwei Photonenübergängen muß dafür Sorge Frequenz ausgelöst werden, entsteht ein.«Lawinen- getragen werden, daß die Wahrscheinlichkeit des Aufeffekt, der eine ausreichende Photonenzahl zur Ab- 30 tretens eines solchen mehrfachen Übergangs groß gäbe eines Riesenimpulses bei der Frequenz ν α bereit- genug gemacht wird. Eine Möglichkeit, den Wirkungsstellt. Der Impuls dauert an,- bis der in Besetzungs- querschnitt in einem System mit solchen mehrfachen umkehr befindliche Überschuß an 5-Ionen weit- Photonenübergängen zu erhöhen, besteht gemäß einer gehend abgebaut ist. vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung darin,

Wie bereits gesagt, läßt sich die Beziehung zwischen 35 daß Photonen in der Form von Riesenimpulsen, wie der Frequenz der A-lonsn und der Frequenz der sie mit der erfindungsgemäßen Anordnung erzielt J5-Ionen hierbei durch die Gleichung v_B = 2va dar- werden, zur Anregung eines solchen optischen Senders stellen, wobei die Ausgangsstrahlung die Frequenz va oder Verstärkers ausgenützt werden,
besitzt. Der optische Resonator weist dabei einen Neben der erhöhten Ausgangsimpulsleistung besteht hohen <2-Wert für die Frequenz ν α auf, indem seine 40 der Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung gegen-Spiegel einen hochreflektierenden Überzug für die über der in der genannten Veröffentlichung beschrie· Strahlung der Frequenz v_A und einen in hohem Grade benen Anordnung darin, daß die Beziehung der durchlässigen Überzug bei der Frequenz vb aufweisen. Frequenzen der beiden Ionengruppen nicht starr Weiterhin ist das dort als stimulierbares Medium festgelegt ist und daß kohärente Lichtstrahlausgangsbenutzte Material mit iMonen dotiert, die einen 45 impulse bei zwei unterschiedlichen Frequenzen bereitdoppelten Photonenübergang mittels der Frequenz 2 ν α gestellt werden,
auslösen. Weitere Teilaufgaben und Vorteile der Erfindung

Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung,

unter Ausnutzung des Mehrfachquantenübergangs die an Hand von Ausführungsbeispielen mit Hilfe

einen optischen Ser.der oder Verstärker zu schaffen, 50 nachstehend aufgeführter Zeichnungen die Erfindung

dessen Ausgangsstrahlung eine höhere Impulsleistung näher erläutert, und sees den Patentansprüchen.Eszeigt

als bisher und kohärentes Licht gleichzeitig bei zwei F i g. 1 eine Prinzipdarstellung des optischen Sen-

unterschiedlichen Frequenzen bereitstellt, wobei der ders oder Verstärkers gemäß der Erfindung,

Aufwand nicht größer als bei bisher beschriebenen Fig. 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel des. op-

Anordnungen ist. 55 tischen Senders oder Verstärkers gemäß der Erfindung,

Erfir.dungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, F i g. 3 einTermschema zur Erläuterung der Wir-

daß die Frequenz vb der stimulierten Strahlung der kungsweise des optischen Senders oder Verstärkers

jB-Ionengruppe, für die der eine Spiegel des optischen gemäß der Erfindung,

Resonators vollkommen durchlässig ist, gleich der F i g. 4 ein Zustandsdiagramm zur Erläuterung des

Summe ist, die aus der Frequenz va\ und einer davon 60 Effekts des doppelten Quantenübergangs,

unterschiedlichen zweiten Frequenz ν a 2 der stimulierten Fig. 5 eine graphische Darstellung, in der die

Strahlung gebildet wird, wobei sich die beiden relative Übergangswahrscheinlichkeit als Funktion

Frequenzen vai und ν^₂ aus dem Mehrfachquanten- von der Frequenz aufgetragen ist,

übergang der ./4-Ionengruppe ergeben, salo ν β = vai Fig. 6 ein Ausführungsbeispiel des optischen Senders

+ Va₂, mit ^iIi Φ ^vA2, wobei außerdem der optische 65 oder Verstärkers gemäß der Erfindung, bei dem eine

Resonator für diese erste und zweite Frequenz TM₁ und . ^-Schaltvorrichtung verwendet wird,

va η reflektierend ausgebildet ist. Mit anderen Worten, F i g. 7 ein charakteristisches Impulsdiagramm für

5 6

F i g. 8 eine graphische Darstellung, bei der die erzielt werden. Damit wird die Aufgabe wesentlich Anzahl der Photonen bei der Frequenz v_Al bzw. νa% erleichtert, eine Anordnung zu schaffen, die eine hohe als Funktion von der Zeit bei der Entwicklung eines Ausgangsenergie des Mehrfachphotonensenders auf-

Riesenimpulses aufgetragen ist, weist.

F i g. 9 eine graphische Darstellung zur Erläuterung 5 Wie weiterhin aus F i g. 1 hervorgeht, ist den Enddes Zusammenwirkens der Photonendichte zur Ent- flächen des stimulierbaren Mediums 1 je eine Filterwicklung eines Riesenimpulses. vorrichtung 3 zugeordnet. Die Filtervorrichtung 3

Wie in F i g. 1 dargestellt, ist ein stimulierbares kann dabei direkt auf der Endfläche aufliegen oder Medium 1 von einer Blitzlampe 2 umgeben, die die in einem Abstand hierzu angeordnet sein, ohne daß Anregungsenergie liefert. Bei diesem stimulierbaren io ihre Arbeitsweise hierdurch beeinträchtigt wird. Die Medium handelt es sich im weitesten Sinne um einen Filtervorrichtung 3 kann in zwei verschiedenen Arten optischen Resonator, der auf die Frequenzen Va₁ und aufgebaut sein, die beide in F i g. 1 dargestellt sind. VAi abgestimmt ist, und der eine Anzahl von η α Ionen An der linken Endfläche des stimulierbaren Mediums 1 pro Kubikzentimeter vom Typ A und eine Anzahl besteht die Filtervorrichtung 3 aus einer reflektierenden von πβ Ionen pro Kubikzentimeter vom Typ B in 15 Schicht 4 mit einem derart breitbandigem Refiexionseinem Grundmedium enthält. Beim stimulierbaren vermögen, daß gleichzeitig Licht bei den Frequenzen Medium 1 könnte es sich demnach um irgendeine Va₁ und va% reflektiert wird. Weiterhin hat die feste, flüssige oder gasförmige Substanz handeln, die Schicht 4 die Eigenschaft, daß sie für Licht bei der Ionen, Atome oder Moleküle mit geringen elektro- Frequenz ν β durchlässig ist. Die Filtervorrichtung 3 rüschen Bandabständen enthalten, so daß eine Licht- 20 vor der rechten Endfläche des stimulierbaren Mediums 1 verstärkung durch stimulierte Emission einer Strah- besteht aus einem absorbierenden Mediums und lung entstehen kann. Ionen, Atome und Moleküle mehreren für Licht der Frequenzen Va₁ und va% vom Typ A lassen sich als Teilchen definieren, die in reflektierenden Schichten 6. Das für Licht der Freemen angeregten Zustand eintreten können, aus dem quenz vb absorbierend wirkende Medium 5 besitzt die Rückkehr in den Grundzustand in einem einzigen 25 demnach einen niedrigen Q-Wert für die Frequenz vb Quantenübergang erfolgt, während Ionen, Atome der 5-Ionen. Die reflektierenden Schichten 6 sind in und Moleküle vom Typ B als solche Teilchen definiert ihren Eigenschaften so gewählt, daß sich ein Maximum werden, die in einen angeregten Zustand eintreten, des Reflexionsvermögens für Licht bei den Frequenzen aus dem die Rückkehr in den Grundzustand in einem V^₁ und ν a_s ergibt. Im allgemeinen kann in an sich vielfachen Quantenübergang stattfindet. Wenn im 30 bekannter Weise die Filtervorrichtung 3 aus dinachfolgenden also /(-Teilchen oder .B-Teilchen er- elektrischen Schichten mit engen oder breiten Durchwähnt werden, können damit Atome, Ionen oder laß- und Sperreigenschaften bestehen, die Schichten Moleküle gemeint sein. können, metallische Reflektoren sein, oder es können

Bekanntlich gehören bestimmte Glassorten mit andere in der Optik bekannte Anordnungen vergeeigneter Dotierung sowie Isolatoren und Halbleiter- 35 wendet werden; wichtig ist hierbei nur, daß im substanzen zu den Substanzen, die eine Lichtstrahlung optischen Resonator für Licht der Frequenzen vai infolge stimulierter Emission abgeben. Wohlgemerkt, und V^₂ jeweils ein hoher Q-Wert wirksam ist.
die Blitzlampe 2 stellt nicht das einzige Mittel dar, um Das stimulierbare, z. B. aus Kalziumfluorid beeine Umkehrung der in stimulierbaren Medien not- stehende Medium 1 in F i g. 1, das zur Bereitstellung wendigen Besetzungsverteilung zu erzielen. Je nach 40 der A- bzw. 5-Ionen mit zweiwertigem Thulium und Beschaffenheit des stimulierbaren Mediums können Dysprosium dotiert ist, ist in folgender Weise wirksam: bei der praktischen Anwendung also andere Mittel E ie Anregungsenergie der Blitzlampe 2 erhöht den als die gezeigten zur Besetzungsumkehrung eingesetzt Energiezustand sowohl der A- als auch der 5-Ionen, werden. Ist das stimulierbare Medium ein Gas, dann so daß sich eine Besetzungsumkehr für diese Ionen könnte sich z. B. eine chemische Reaktion, bei der 45 ergibt. Die A- und .B-Ionen werden also durch die sich Folgeprodukte in angeregten Zuständen ergeben, Anregungsenergie aus ihrem normalen stabilen Grundais am besten geeignet erweisen. Die Besetzungs- zustand jeweils auf ein höheres mehr oder weniger umkehr kann auch auf elektrischem Wege mittels instabiles Energieniveau angehoben, aus dem sie zur einer Entladung in einem gasförmigen Medium oder Rückkehr in ihren normalen stabilen Grundzustand mittels Ladungsträgerinjektion bei Verwendung von 50 tendieren. Wenn zunächst nur die Λ-Ionen betrachtet festen elektrolumineszenten Halbleitersubstanzen er- werden, so wird bei ihrer Rückkehr in den normalen zielt werden. Grundzustand Energie frei, so daß eine stimulierte

Weiter unten wird gezeigt, daß ein stimulierbares Emission mit der Frequenz der Λ-Ionen erfolgt.

Medium 1 bei der Frequenz νA₁ mit einer bestimmten Hierzu ist aber Voraussetzung, daß sich innerhalb des

Photonenzahl angeregt wird, die im Vergleich zur 55 stimulierbaren Mediums 1 infolge der Refiexions-

Anzahl der Ionen pro Kubikzentimeter vom Typ B wirkung der Filtervorrichtung 3 stehende Wellen mit

klein ist, so daß Riesenimpulse gleichzeitig bei Va₁ der Frequenz der .4-Ionen bilden. In diesem Falle

und VAi entsprechend der Beziehung ν β = Va₁ + ν A₂ werden Lichtimpulse, die für optische Sender oder

entstehen. Verstärker charakteristisch sind, mit der Frequenz Va₁

Dadurch, daß im vorliegenden Fall die Bedingung 60 abgestrahlt.

vb — 2 Va nicht eingehalten zu werden braucht, wird Für Licht mit der Frequenz der 5-Ionen allerdings

es ermöglicht, metastabile Werte unter der Wirkung ist die Filtervorrichtung 3 stark durchlässig oder

von vb auszunutzen, wobei vb über 2 ν α hinausgehend, absorbierend. Unter diesen Umständen können sich

sehr viel größer als ν α ist, so daß eine stimulierte keine stehenden Wellen ausbilden, so daß keine

Strahlung hoher Intensität in einem anderen kurz- 65 stimulierte Emission bei der Frequenz ν α der .B-Ionen

welligen Bereich entsteht und damit andere Emissions- eintritt.

linien stimulierter Strahlung anstatt nur eine Ver- Infolge des Vorhandenseins und der simulierten

Stärkung einer einzigen vorgegebenen Frequenz ν α Emission der ^[-Teilchen bilden sich größere Photonen-

dichten. Außerdem ergibt sich eine beträchtliche Anhäufung bei der Frequenz Va₂- Wegen des niedrigen Ö-Wertes des optischen Resonators für Licht bei der Frequenz vb der .B-Ionen findet, wie bereits gesagt, bei dieser Frequenz keine stimulierte Emission statt. Dafür bildet sich ein solcher Zustand aus, daß ab einer genügend groben Photonendichte die Wahrscheinlichkeit für das Auftreten eines Doppelquantenübergangs (Zwei-Photonen-Ubergang) größer wird, indem nämlich das .B-Ion unter Abgabe von zwei Photonen in den Grundzustand zurückfällt. Da sich die Wahrscheinlichkeit des Auftretens eines Doppelquantenübergangs bei Vergrößerung der Photonenanzahl immer mehr erhöht, entsteht durch die sich so jeweils erhöhende Anzahl ausgelöster Photonen ein Lawineneffekt, der schließlich einen Riesenimpuls bei den Frequenzen va\ und v_Ai auslöst, deren Summe gleich Frequenz vb der .B-Ionen ist.

Die F i g. 2 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel für einen optischen Sender oder Verstärker gemäß der Erfindung mit einem stimulierbaren Medium 1, das nur eine einzige Gruppe von Ionen, z. B. 5-Teilchen enthält. Bei dem stimulierbaren Medium 1 kann es sich um eine einkristalline Substanz handeln, die mit Ionen vom B-Typ in geeigneter Weise dotiert ist. Bei Anregung des optischen Senders oder Verstärkers entsteht eine stimulierte Strahlung bei mindestens zwei Frequenzen und ein Zwei-Photonen-Übergang ausgelöst bei Frequenzen, deren Summe dem charakteristischen Frequenzabstand zwischen angeregtem Zustand und einemniedrigenEnergiezustand entspricht.

Zur Anregung dient wie beim ersten Ausführungsbeispiel eine das stimulierbare Medium 1 umgebende Entladungslampe 2 und ein weiterer optischer Sender 7, dessen stimulierbares Medium mit geeigneten A -Ionen dotiert ist. Die Anregungslampe 2 kann beiden stimulierbaren Medien gemeinsam sein. Das zur Anregung dienende stimulierbare Medium 7 besitzt an einem Ende zwei Prismenfiächen 8, deren Anordnung zueinander totale innere Reflexion gewährleistet, während seine andere Abschlußfläche 9 keine zusätzliche Reflexionsschicht aufweist. Die rechte Abschlußfläche des stimulierbaren Mediums 1 ist einer Filtervorrichtung 3 zugewandt. Wie in Fig. 1. kann die Filtervorrichtung 3 sowohl aus einer Schicht mit breitbandigem Reflexionsvermögen bestehen, die für Licht mit den Frequenzen Va₁ und ν^₂ reflektierend und für Licht mit der Frequenz vb durchlässig ist, als auch aus diskreten, jeweils für Licht mit den Frequenzen v_A ι und ν a ₂ reflektierenden Schichten 10,11 mit einem zusätzlichen Absorptionsmedium 5 aufgebaut sein, das Licht mit der Frequenz ν β stark absorbiert. Die Anordnung nach F i g. 2 ähnelt einem bereits an anderer Stelle beschriebenen Ausführungsbeispiel mit der Ausnahme allerdings, daß die Filtervorrichtung 3 für zwei verschiedene Frequenzen des Lichts anstatt nur für eine reflektierend ist. In dieser bereits beschriebenen Anordnung werden stimulierte Photonen mit der Frequenz der Λ-Ionen von einem optischen Sender geliefert, der in an sich bekannter Weise arbeitet. In diesem Falle haben aber die .B-Ionen (Chrom) in dem dort verwendeten Rubinkristall eine Frequenz, die doppelt so groß wie die der Λΐ-Ionen ist. Ein .B-Ion hat hier zunächst einen verbotenen Einzelquantenübergang, während der Abfall aus dem metastabilen Energiezustand in i. oder Zwei-Photonen-Ubergang Übergang stammenden Photonen hat einen Lawineneffekt zur Folge, so daß daher ein Riesenimpuls mit der Auslösefrequenz Va₁ entsteht.

In der Anordnung nach F i g. 2 kann das stimulierbare Medium 1 mit .B-Ionen dotiert sein, die eine andere Ubergangsfrequenz als die doppelte Auslösefrequenz besitzen. Die Frequenz der .B-Ionen kann durch sorgfältige Auswahl des als stimulierbares Medium wirkenden Wirtskristalls, der .B-Ionen und der

ίο reflektierenden Schichten, die für Licht mit den Frequenzen Va₁ und νA₂ einen hohen g-Wert ergeben sollen, bestimmt werden. Anstatt also, wie bei der bereits beschriebenen Anord-iung, Aluminiumoxyd mit Chrom zu dotieren, um die zur Anregung benötigten Ionen, und anstatt ein mit Neodym dotiertes Glas zu verwendsn, um die zur Auslösung erforderlichen Ionen zu erhalten, wird hier eine Anordnung benutzt, bei der das Anregungs-Ion nicht die zweifache Frequenz des Auslösungs-Ions hat. Hierbei wird mit zweiwertigem Thulium dotiertes Kalziumfluorid zur Bereitstellung der anregenden .B-Ionen und mit dreiwertigem Holmium dotiertes Silikatglas als Quelle für die auszulösenden ,4-Ionen benutzt. Für die Differenz zwischen der Anregungsfrequenz Va₁ und der Frequenz vb der .B-Ionen wirkt eine Schicht der Filtervorrichtung 3 reflektierend, während eine andere Schicht bei der Anregungsfrequenz Va₁ reflektierend ist.
Im Betriebszustand erzeugt der optische Sender nach F i g. 2 einen Riesenausgangsimpuls sowohl bei der Anregungsfrequenz Va₁ als auch bei einer von der Anregungsfrequenz unterschiedlichen Frequenz vaz· In der Anordnung nach F i g. 2 hebt die Energie der Anregungslampe 2, die, wie bereits gesagt, aus einer oder mehreren Entladungsblitzlampen bestehen kann, sowohl die Λ-Ionen im optischen Sender 7 als auch die .B-Ionen im stimulierbaren Medium 1 aus dem normalen Grundzustand 12 in den angeregten Zustand 13, so daß sich eine Besetzungsumkehr beider Ionen A und B ergibt (s. F i g. 3). Im optischen Sender 7 fallen dann die .4-Ionen vom angeregten Zustand auf einen metastabilen Zustand 14 (F i g. 3) in einem nichtstrahlenden Übergang zurück. Vom metastabilen Zustand gelangen die .4-Ionen in einem

strahlenden Übergang mit der Frequenz Va₁ in den Endzustand 15, um dann anschließend vom Endzustand 15 in einem ebenfalls nichtstrahlenden Übergang in den Grundzustand 12 zu gelangen. Die JB-Ioner im stimulierbaren Medium 1 werden ebenfalls in der angeregten Zustand gebracht, aber weil hierfür eil Einzelquantenübergang verboten ist, können die Teil chen nicht in derselben Weise wie die ^-Ionen in ihrei natürlichen Grundzustand zurückfallen. In der Zwi schenzeit werden vom optischen Sender 7 beispiels weise Photonen mit der Frequenz ν α dem stimulier baren Medium 1 zugeführt, so daß damit die Wahr scheinlichkeit des Auftretens von Doppelquanten übergängen erhöht wird. Wie bereits ausgeführt, vei hindert die Tatsache, daß die Filtervorrichtung 3 ie entsprechenden Frequenzbereich nichtrenektierem oder absorbierend ist, eine Ausbildung stehende Wellen bei der Frequenz der .B-Ionen. Sind schließlic im stimulierbaren Medium 1 Ionen in ausreichende Anzahl enthalten, so tritt infolge des Phänomens de Doppelquantenemission der erwähnte Lawineneffel ein. Die im stimulierbaren Medium 1 gespeichert Energie wird dann schnell unter strahlenden Übei

9 id

₂ in'Form von gleichzeitig auftretenden mit dem Auslösen der Anregungsenergie der Ent-

Riesenimpulsen umgesetzt. Das Energiediagramm ladungsblitzlampe zusammen und nahezu, d. h. prak-

iiach F i g. 4 zeigt die Beziehung zwischen A-JM₁, tisch gleichzeitig mit dem Einsetzen der stimulierten

Ii · JM₂ und A · vb. Die Tatsache, daß für A-JM₁ und Strahlung, die durch das Vorhandensein der /!-Ionen

h ' VAi, die dargestellten unterschiedlichen Energie- · 5 bedingt ist. Während eines ganzen Zyklus T hält die

tiiveaus zugeordnet sind, ist bezeichnend dafür, daß stimulierte Strahlung entweder als normale Ausgangs-

es für jedes mögliche Energieniveau A · vb je nach der strahlung oder in Form eines Riesenimpulses an. Ein

Anregungsfrequenz entsprechend mehrere mögliche solcher Zyklus endet, wenn der Besetzungsüberschuß

Übergange gibt, die Riesenimpulse mit den Frequenzen der B-Ionen stark reduziert ist. Während des Haupt-

V^₁ und VAi zur Folge haben. to teils des so vorgegebenen Zyklus T werden so normale

Die in F i g. 4 angedeuteten virtuellen Energie- Nadelimpulse relativ niedriger Energie abgegeben,

zustände existieren nur beim Auftreten von An- Zu irgendeinem Zeitpunkt T₁ tritt ein Lichtimpuls

regungsphotonen der Frequenz TM₁. Die Anordnung hoher Energie, der eine sehr kurze Anstiegszeit hat,

verhält sich so, als ob eine tatsächliche Besetzung mit gleichzeitig bei den Frequenzen vai und jm₂ auf und

Ionen wirksam wäre, deren Energienieveaus sich von fs bleibt nur für die Dauer T₂ eines kleinen Teils des

den ursprünglichen Niveaus um h · vai unterschieden, vorgegebenen Zyklus bestehen. Der Impuls hoher

deren Konzentration aber proportional Energie mit der Frequenz jm₂ kann eine höhere oder

niedrigere Amplitude als der mit der Frequenz 1M₁

^{6 -il} haben, und zwar in Abhängigkeit von der jeweiligen

wäre. 2o Frequenz, die wiederum seine Energie bestimmt. Da,

Hierin. ist «& die Anzahl der Ionen pro Kubik- wie oben festgestellt, die Summe der Frequenzen

Zentimeter vom Typ JS; S₁ die Photonendichte bei der vai und ima gleich der Frequenz vb sein muß, ist

Frequenz JM₁ im optischen Resonator. auch die Summe der Energien in den beiden gleich-

Die nachstehend gebrachte Analyse bedient sich zeitigen Impulsen mit den Frequenzen vai und jm₂ nicht dieser virtuellen Energiezustände, aber ihre as gleich der Energie des Ausgangsimpulses mit einer scheinbare Wirksamkeit dürfte zum physikalischen einzigen Frequenz ν β in der erwähnten, bereits beVerständnis der erfindungsgemäßen Anordnung bei- schriebenen Anordnung, tragen. Es ist ,daher möglich, die Ausgangsenergie einer

Während es ohne weiteres möglich ist, die Beziehung stimulierten Ausgangsstrahlung dadurch' -zu ändern,

3p daß deren Frequenz verändert wird, die wiederum

vb = vai + VAi abhängig ist von der B-Ionen-Dotierung, der Anregungsfrequenz und dem Q-Wert des für die stimu-

theoretisch zu bestimmen, muß aber in der Praxis lierte Ausgangsstrahlung wirksamen optischen Reso-

berücksichtigt werden, daß die Wahrscheinlichkeit nators.

des erfindungsgemäß ausgenutzten Zwei-Photonen- 35 Die nachstehende Abhandlung dürfte eine brauch-

Prozesses für JM₁ = JM₂ ein Maximum hat, wohin- bare theoretische Grundlage für die Lehre legen, daß

gegen bei größer werdendem JM₁ oder jm₂ diese Wahr- unter entsprechenden Bedingungen Riesenimpulse ·

scheinlichkeit auf Null absinkt. Die graphische aus einem optischen Sender mit zwei Frequenzen

Darstellung nach F i g. 5 zeigt die relative Übergangs- erlangt werden können, und zwar so, da

Wahrscheinlichkeit für A als Funktion von -^- und *°

damit die Wahrscheinlichkeit für das Auf treten eines * ²

Zwei-Photonen-Prozesses. Es ist ersichtlich, daß

... ω_{Α Λ}, j. , .. (%, , . · ν , In dem schon zitierten Aufsatz von S or 0 kin

^fur -^ = °'⁵ ^ relative Übergangswahrschemhch- _{45 und B r a s}! _{a u sind Berechnuil}g_{en angestellt wordeil)}

keit für Λ ihr Maximum erreicht. welche die mathematische Grundlage für Vorrich-Die Anordnung nach F i g. 6 weist außer einer tungen bilden, die das Phänomen des Zwei-Photonen-Anordnung nach F i g. 2 eine g-Schaltvorrichtung auf, Übergangs ausnutzen, und zwar für den Fall ν β = 2 JM₁. die in diesem Falle durch eine Kerr-Zelle dargestellt Die Gleichungen 1 bis 13 dieses Aufsatzes von ist. Die Anordnung nach F i g. 6 arbeitet grundsätzlich 50 S 0 r 0 k i η und B r a s 1 a u sind den folgenden in der gleichen Weise wie die in Verbindung mit Zeitgleichungen zugrunde gelegt: F i g. 2 beschriebene Anordnung, mit der Ausnahme
allerdings, daß im Strahlengang zwischen dem op- ,

tischen Sender 7 und dem stimulierbaren Medium 1 3ΊΔ.Κ = ^₁-Sm₂-Sx₁-Mb- -^-, (1)

eine Kerr-Zelle 16 angeordnet ist. Bei Betrieb der 55 dt ^fA Kerr-Zelle 16 wird polarisiertes Licht im Ansprechen

auf eine über einen Schalter an die Elektroden 17,18 ^_{SA SA}

zugeführte elektrische Spannung gesperrt oder durch- -■· = D₁-Sa 2 "SU₁ ^-Ws — —> (2)

gelassen. Mit Hilfe dieser Kerr-Zelle gibt der optische ' ^t*^{t A%}

Sender 7 bereits einen Riesenausgangsimpuls ab, so 60

daß dadurch die Anregungsbedingungen zur Er- driB _ , _# ,,·*

zeugung von Riesenimpulsen bei zwei verschiedenen "'j_t ~ *'^SAi' ^SAl '^nB'_ ^'

Frequenzen in äußerst vorteilhafter Weise begünstigt J^·;·';

werden. "ί\'

In der graphischen Darstellung nach F i g. 7 ist die 65 in denen SM₁ und sm₂ die Photonendichte^rder Frequenz Ausgangsenergie in Abhängigkeit von der Zeit auf- Va₁ bzw. jm₂ im optischen Resonator darstellen.· Die getragen, um das zeitliche Auftreten von Riesen- Resonatorausschwingdauer f^ wird für beide Photonenimpulsen darzustellen. Der Zeitpunkt Null fällt hier arten Jm₁ und v_Ai gleichgesetzt, und die Zwei-Photonen-

i I

tr. γ- ·

Kopplungskonstante

ist

wobei die Lösung des unbestimmten Integrals

V¹ ■ TIr²

worin '

c = Lichtgeschwindigkeit in cm/sec,

σ_χ = ein Koeffizient ist, der die Stärke von Zwei-Photonen-Absorptionsprozessen ausdrückt,

V = Volumen in cm³,

Ti_T = Brechungsindex des Mediums.

Das Verhalten des Multiphotonensenders wird der Einfachheit halber in drei Zeitbereichen behandelt: I. Exponentielles Wachstum der Minoritätsphotonendichte, II. Riesenimpuls, während dessen Zeitintervall Sa₁ und J^₂ verschmelzen und hb nach O strebt, III. Ausschwingzeit. Die Bereiche II und III werden a° als erste behandelt, und anschließend werden die Anregungsbedingungen diskutiert.

Bereich II: Entwicklung des Riesenimpulses In diesem Bereich ist S^₁ «a saz = sa, und die »5 Terme mit — sind vernachlässigbar. Daher gilt für die obenstehenden Gleichungen (1) und (2) ds_ ^ dt

zur graphischen Darstellung nach F i g. 8 führt. Aus den in dem genannten Aufsatz von S ο r ο k i η und B r a s 1 a u gegebenen Parametern na = 2 · 10¹⁸ und b_x = 3,6 · 10~²⁵ sec-¹ wird die Zeit

(hn'i(0))- ¹ mit 0,7 · ΙΟ"¹² sec
errechnet, und aus F i g. 8 ist zu entnehmen, daß

3-10"sec-i.

dt

Diese hohen Geschwindigkeiten in der Besetzungsänderung rechtfertigen somit die Vernachlässigung

der Tenne in diesem Wachstumsbereich.

(4)

30

was auf eine maximale logarithmische Wachstumsrate

dt

Bereich III: Ausschwingzeit

Wie schon nachgewiesen, erfolgt das Wachstum der Photonendichte und der Abfall aus dem angeregten Zustand der in Besetzungsumkehr befindlichen Ionen in einer Zeit, die viel kürzer ist als die Ausschwingzeit tA des optischen Resonators. Daher läßt sich der Bereich III einfach durch einen exponentiellen Abfall

hinweist, die die logarithmische Wachstumsrate eines Riesenimpulses eines üblichen optischen Senders bei weitem überschreiten kann. Gleichung (4) würde folgende Lösung ergeben:

-1 1

^o Sa

was zeigt, daß die Gesamtwachstumsrate des Riesenimpulses in der Größenordnung von —τ Sekunden

liegt.
Wird

beschreiben.

Bereich I: Anregungsbedingungen

Verfahren I: Für die Erläuterung der Anregungskriterien ist eine spezielle Behandlung erforderlich. Hierzu wird angenommen, daß der optische Sender mit einer wirksamen Photonendichte mit der Schwellenenergie J^₁(O) der Frequenz Va₁ angeregt wird. Gemäß Gleichung (1) ist die Bedingung für das Wachstum der ν α ,-Dichte:

σ =

T=

n_B(0)
gesetzt und berücksichtigt, daß

t, SAi = SA₂ =

b-i Sa₁ (0) n_B >

oder

J₁

tA

dann ergibt sich für Gleichung (3):

55

> S₀ — --■ .

D₁ TlB tA

dT

= σ²(1-σ),

(30

(5)

Dies stimmt im wesentlichen, abgesehen von einem

trivialen Faktor 2 mit der Gleichung (17) im Aufsatz von S ο r ο k i η und B r a s 1 a u überein. Wenn also Gleichung (7) durchaus erfüllt wird, dann wächst sa% exponentiell mit einer Zeitkonstanten

an, bis 542 im Vergleich zu 5^₁ nicht mehr klein ist.

Anregung darin, den optischen Resonator bis zu einem Niveau Sa₁ (0) anzuregen, indem Gleichung (8) erfüllt rird, und die »u !-Dichte frei zerfallen zu lassen, während die ^,-Dichte anwächst. Es ist somit leicht anzusehen, daß die Bedingung S^₂ *» sai, bevor Ui unter das kritische Niveau gemäß Gleichung (8) ibsinkt, zur Folge hat, daß:

(9)

(wobei vorausgesetzt wird, daß
spontane Emission aus dem [riß +
i b di

die anfängliche, Ja₁ (O)]-System in

die Schwingungsart va₂ über die NuÜpunktenergie im Vakuum stimuliert wird).

dt

SA₁ (Q SAj

S₀ tA

Streng genommen müßte, außer wenn s_At
Gleichung 1 wie folgt geschrieben werden:

1 ist,

dSA

dt

I)-

t_A

Der letzte Term stellt die spontane Emission dar und ist dadurch in der obenstehenden Analyse einbegriffen, daß mit sa% = 1 begonnen wird.

Gleichung (9) wird wie folgt abgeleitet: In der Anregungsphase des Verfahrens I gilt:

und SA₂
tA

ii (0) / t

S₀ \ *A

(9a)

(9b)

und durch Integration:

ι SAiW SA₁VJ)

In- —

was für

= 1 und s_Ax

S₀

(9c) > 1 Glei-

chung (9) ergibt Verfahren I erfordert also, daß die anfängliche Anregungsphotonendichte etwa 30mal so groß ist, wie es für den entarteten Zwei-Photonen-Sender im Aufsatz von S 0 r 0 k ί η und B r a s 1 a u erforderlich ist.

Verfahren II: Eine Alternative zum Verfahren I besteht darin, Anregungsphotonen JU₁ über einen Zeitraum von mehreren Ausschwingzeiten des optisehen Resonators hinweg einzuspeisen. Die Gesamtanzahl von Photonen νΑχ, und die dafür benötigte Einspeisezeit, um den Bereich II zu erreichen, lassen sich somit errechnen: Das Resultat ist, daß die Anzahl ein Minimum' für eine augenblickliche Einspeisung wie im Verfahren I ergibt, und zwar

Es ergibt sich aber auch, daß die erforderliche Gesamtanzahl von Anregungsphotonen nicht wesentlieh erhöht zu werden braucht, wenn nur die Anregungsenergie weit oberhalb des durch Gleichung (8) gegebenen Schwellenwertes liegt. Daher ergibt der Ausdruck 2s_oln S₀ die Anzahl von iu !-Photonen, welche benötigt wird, um eine Photonenanzahl Is₀ im optischen Resonator für die Zeitdauer von /^m S₀ *» 10~⁷ see unter Anwendung der in dem Aufsatz von S 0 r 0 k i η und B r a s 1 a u angegebenen Parameter aufrechterhalten zu können. Normale Nadelimpulse optischer Sender überschreiten in ihrer Dauer 10~⁷ see, so daß der nichtentartete Zwei-Photonen-Sender durch dieselbe Photonenquelle angeregt werden kann, die für den entarteten Fall vorgesehen ist.

Die graphische Darstellung nach F i g. 9 zeigt den Verlauf der verschiedenen Besetzungsdichten als Funktion der Zeit bei Verwendung des Verfahrens I, während die graphische. Darstellung nach F i g. 8 den steilen Bereich des Impulses auf einer Zeitskala zeigt, die etwa um das lOMache gegenüber dem Zeitabschnitt in F i g. 9 gedehnt ist, zu dem die Besetzungsdichten s^i_a und S^₁ gleich sind.

Die graphische Darstellung nach F i g. 9 zeigt die Anregung der Photonendichte sa% und S^₁ in Abhängigkeit von der Zeit. Wie ersichtlich, bleibt die Dichte der fi-Ionen tib konstant, bis die Dichte der Photonen S^₂ und Ju₁ den Schwellenwert S₀ überschreiten. Zu diesem Zeitpunkt zerfällt die Besetzungsdichte der 5-Ionen n₂ nahezu augenblicklich, und die Photonendichte Su₁ und S^₂ steigen nahezu augenblicklich auf den vorherigen Wert der 5-Ionen-Besetzungsdichte an. Außerdem ist zu bemerken, daß der Zeitraum, den die Besetzungsdichte S^₂ braucht, um die Größe der Besetzungsdichte S^₁ zu erreichen, relativ lang ist im Vergleich zu dem Zeitraum, der für den Einsatz des Riesenimpulses erforderlich ist, nachdem S^₁ und S^₂ denselben Wert erreicht haben. Dies zeigt, daß gegenüber den in der genannten Veröffentlichung von S ο r 0 k i η und B r a s 1 a u gezeigten Vorrichtungen etwas mehr Energie nach Verfahren I zum Erzielen von Riesenimpulsen benötigt wird.

Die Wirkungsweise eines nichtentarteten Zwei-Photonen-Senders ist oben analysiert worden, wobei die sehr hohe logarithmische Wachstumsrate des Zwei-Quanten-Senders bestätigt worden ist. Normale ß-geschaltete optische Sender sind in bezug auf diese Wachstumsrate durch die Bedingung eingeschränkt, daß der optische Resonator im Zustand niedrigen ß-Werts gegenüber dem exponentiellen Besetzungsdichtewachstum in den Resonanzschwingungsarten stabil sein muß. Wenn also die optische Resonator-Zeit-Konstante zwischen — und tA umschaltbar ist, erfordert die vorstehende Bedingung, daß die An—

muß. Es hat sich herausgestellt, daß für rosa Rubin die g-geschaltete Anstiegszeitdauer etwa 2 · 10~⁹ see beträgt, damit also um etwa drei Größenordnungen über der oben für den Zwei-Photonen-Sender errechneten Anstiegszeitdauer liegt.

Wie schon erwähnt, läßt sich die Lehre der Erfindung bei festen flüssigen oder gasförmigen, stimulierbaren

schwingzeit ohne Verluste jedenfalls lärige;r als -— sein

t 230

Medien: anwenden. Die Art des Mediums ist unwichtig, sofern nur die Wahrscheinlichkeit des Auftretens von mehrfachen Photoonenübergängen hinreichend groß ist. In diesem Zusammenhang wird darauf hingewiesen, daß auch mehr als zwei Photonenübergänge '5 auftreten können, daß aber der Wirkungsquerschnitt oder .die Wahrscheinlichkeit des Auftretens eines solchen mehrfachen Übergangs gering ist. Eine Möglichkeit, den Wirkungsquerschnitt in einem System mit solchen mehrfachen Photonenübergängen zu erhöhen, besteht darin, Photonen in der Form von Riesenimpulsen aus optischen Sendern gemäß F ί g. 1, 2 und 6 als Anregungsfrequenz zuzuführen. In einer solchen Anordnung kann dann nur einer der Riesenimpulse verwendet werden, um einen optischen Sender anzuregen, der Ionen mit der Möglichkeit eines mehr als zweifachen Photonenübergangs enthält. Am Ausgang ergäben sich dann ein Lichtimpuls, dessen Frequenz der der Anregungsfrequenz entspricht und ein Lichtimpuls mit einer davon unterschiedlichen *> Frequenz. Die Summe der Ausgangsfrequenzen wäre dann gleich der Frequenz des Ions mit der Fähigkeit der Auslösung eines mehr als zweifachen Quantenübergangs. Wenn der optische Sender, der Ionen enthält, die die Fähigkeit des mehr als zweifachen as Photonenübergangs haben, durch die dis beiden Riesenausgangsimpulse eines vorgeschalteten optischen Senders gemäß Fig. 1,2 oder 6 angeregt werden, dann ist es möglich, Ausgangsimpulse mit beiden Anregungsfrequenzen auszulösen und weitere Frequenzen zu erhalten, wobei die Summe dieser Frequenzen wiederum gleich der Frequenz des Ions, das den mehr als zweifachen Photonenübergang auslösen kann, sein muß.

35

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Optischer Sender oder Verstärker mit mindestens einem stimulierbaren Medium, das in einem optischen Resonator eingeschlossen ist und mit zwei lonengruppen dotiert ist, derart, daß in der ^-Ionengruppe bei Anregung durch die stimulierte Strahlung der 5-Ionengruppe ein Mehrfachquantenübergang ausgelöst wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz vb der stimulierten Strahlung der 5-Ionengruppe, für die der eine Spiegel des optischen Resonators vollkommen durchlässig ist, gleich der Summe ist, die aus der Frequenz ^₁ und einer davon unterschiedlichen zweiten Frequenz να _a der stimulierten Strahlung gebildet" wird, wobei sich die beiden Frequenzen Va₁ und va.₂ aus dem Mehrfachquantenübergang der /4-Ionengrüppe ergeben, also

vb = v_Al + Va₂ mit Va_x φ v_Ai,

wobei außerdem der optische Resonator für diese erste Va₁ und zweite jm₂ Frequenz reflektierend ausgebildet ist.

2. Optische Sender oder Verstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das stimuüerbare Medium aus Kaliziümfluorid besteht und zur Bereitstellung der beiden lonengruppen mit zweiwertigem Thulium und Dysprosium dotiert ist.

3. Optischer Sender oder Verstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von zwei stimulierbaren Medien, das erste Medium, das die Λ-Ionengruppe bereitstellt, aus mit dreiwertigem Holmium dotiertem Silikatglas besteht, und das zweite Medium, das die IMonengruppe bereitstellt, aus mit zweiwertigem Thulium dotierten Kalziumfluorid besteht.

4. Optischer Sender oder Verstärker nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in den Strahlengang zwischen dem ersten und dem zweiten stimulierbaren Medium eine elektrooptische Schaltvorrichtung zur Beeinflussung der Güte Q des optischen Resonators (g-Schaltung) angeordnet ist, die auf die Frequenzen va\ und Va₂ der stimulierten Strahlung der /i-Ionengruppe abgestimmt ist.

5. Anordnung nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite stimulierbare Medium zur Besetzungsumkehr der Ionen der iMonengruppe bereits durch die stimulierte Strahlung eines optischen Senders mit Mehrfach- · quantenübergang angeregt wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
IBM Journal of Research and Development, Bd. 8, Nr. 2, April 1964, S. 177 bis 181.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen