DE1234340C2

DE1234340C2 - Anordnung zur verbesserung der monochromasie eines optischen senders oder verstaerkers fuer kohaerente elektromagnetische strahlung

Info

Publication number: DE1234340C2
Application number: DE1964R0037796
Authority: DE
Inventors: Hermann Wayland; Tang Chung Liang Boston; Mass. Statz (V.StA.)
Original assignee: Raytheon Co
Current assignee: Raytheon Co
Priority date: 1963-05-01
Filing date: 1964-04-28
Publication date: 1977-04-14
Also published as: FR1396034A; NL6404685A; GB1055656A; US3456210A; SE322298B; DE1234340B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Verbesserung der Monochromasie eines optischen Senders oder Verstärkers für kohärente elektromagnetische Strahlung durch Resonanzauslösung überbesetzt angeregter Quantenzustände mit optischen Mitteln, um die aus dem stimulierbaren Medium austretende stimulierte Strahlung wieder durch das Medium hindurchzuleiten, und mit zusätzlichen optischen Mitteln zum Auskoppeln eines Ausgangssignals. Aufgabe der Erfindung ist die Erzeugung und Verstärkung monochromatischer Strahlung sowie die Schaffung verbesserter Mittel und Vorrichtungen zur Erzeugung regelmäßiger Ausgangsimpulse mit dem Ziel eines in nur einer Schwingung arbeitenden optischen Senders oder Verstärkers.

Optische Sender enthalten üblicherweise das stimulierbare Medium innerhalb eines optischen Resonators, ⁶S der an seinen Stirnflächen von zwei Spiegeln zur Erzeugung stehender Wellen begrenzt wird, wobei dem stimulierbaren Medium aus einer Lichtquelle hoher y^tqueJte hej9iiaBniende; Anregonssenergie in das meist stabförmige stimuEerbare Medium, Wenn das stimuEerbare Medium auf diese Weise durch einen kräftigen Anregungsstrahl inkohärenten weißen Lichtes überbesetzt angeregt wotden ist, wird von diesem Medium eine kohärente Strahlung einer bestimmten Resonanz-Wellenlänge ausgesandt ίο Optische Sender oder Verstärker mit einem stimulierbaren Medium im festen Aggregatzustand haben eine Vielzahl individueller monochromatischer Schwingungsforme^dieiäunstabil nebeneinander bestehen und ' zuia ständigen Auftreten unregelmäßiger Energiespit-

zen in der Ausgangsstrahlung führen. Die bekannten optischen Resonatoren für stehende Wellen erzeugen im Ausgang eine Vielzahl von Frequenzen und Schwingungsformen, weil sich bei der Länge des Resonators eine Vielzahl von Schwingungen in Reso nanz befindet deren Frequenzen um einen Betrag

voneinander getrennt sind, der dem Verhältnis von

Lichtgeschwindigkeit zu der zweifachen Länge des Kristalls gleich ist Für viele Verwendungszwecke ist es jedoch

wünschenswert daß das Ausgangssignal des optischen Senders monochromatisch ist und keine wahllos auftretenden Impulsspitzen (random spiking) aufweist Durch die Erfindung wird eine Vorrichtung geschaffen, mit deren Hilfe das Arbeiten eines optischen Senders mit einem stimulierbaren Medium im festen Aggregatzustand in nur einer einzigen Schwingung erzielt wird

Nach der Erfindung wird dies dadurch erreicht daß die optischen Mittel zum wiederholten Hindurchleiten der stimulierten Strahlung durch das stimulierbare Medium so ausgebildet sind, daß sie nur die in einer bestimmten Richtur e austretende stimulierte Strahlung aus dem Stimulierbai en Medium wieder in der gleichen Richtung durch das stimulierbare Medium hindurchleiten und dadurch in dem stimuiierbaren Medium eine fortlaufende Welle erzeugen. Das Hindurchlaufen der fortlaufenden Welle durch das Festkörpermedium und die Ausschaltung jeglicher stehender Wellen in diesem Körper verhindert das Auftreten einer Vielzahl von Schwingungen und gewährleistet ein stetiges Arbeiten in einer einzigen Schwingung und mit geregelter Amplitude.

Gegenstand des älteren deutschen Patentes 12 85 073 ist eine Anordnung zur inneren Modulation der Strahlung eines quantenmechanischen Senders, bei der innerhalb des Resonators mindestens zwei im Gegentakt modulierbare Modulationsglieder wirksam sind, die zugleich die Auskopplung bewirken können oder die mit mindestens einem Auskoppelglied zusammenwirken und die so betrieben werden, daß bezüglich der Wechselkomponente gegensinnig modulierte Anteile der im Resonator befindlichen Strahlungsenergie voneinander getrennt ausgekoppelt werden, wobei die Summe der Intensitäten der Wechselkomponenten der ausgekoppelten Anteile stets einen konstanten Betrag annimmt und die Güte des Resonators praktisch konstant bleibt. Bei einer Ausführungsform dieser Anordnung sind zwei oder mehr die im Resonator verlaufende Strahlung umlenkende Einrichtungen vorgesehen, durch die ein in sich geschlossener Umlauf der Strahlung im Resonator bewirkt wird, und es ist im Strahlengang der in der Anordnung umlaufenden Strahlung eine nichtreziproke Richtungsieitung vorgesehen, die diese Strahlung nur in einer bestimmten

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^hnidie epnsAen Mittel zurRSdtnihrang der Strahlung z« dem stiimuierbarvin Medium aus 33wä traperfönnigen Umkakprismen aus s

town optischen Ventil. Dieses optische Ventil kann vorteilhaft aus einem den Faraday-Effekt geigenden Körper (Faraday-Rotator), aus einer diesen Körper rnngebeaden Magnetspule, aus einem optissh: aktiven rjifed zur Drehung der Polarisationsebene und aus ^eoi eisten Polarisator am einen Ende des Faraday-Soators und einem zweiten Polarisator am anderen Ende des Faraday-Rotators bestehen. Um Reflexionen «nd damit verbundene Verluste zu vermeiden, ist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß die senkrecht zur liehtfortpflairamgsrichtung stehenden, das stimulierbare Medium begrenzenden Stirnflächen zur Herabsetzung ihrer Reflexion optibdi vergütet sind.

Weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch die folgende Beschreibung besser verständlich, in der die Erfindung an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher beschrieben und erläutert wird. Es zeigt

Fig 1 ein Spektrum der Strahlung der Längsschwingungen ir einem optischen Sender mit einem optischen Resonator für stehende Wellen.

Fig 2a das stabförmige stimuüerbare Medium eines optischen Senders, in dessen optischem Resonator stehende Wellen auftreten,

Fig.2b die Feldverteilung einer ersten, unstabilen Längsschwingung im Stab nach F i g. 2a,

Fig.2c die räumliche Verteilung der umgekehrten Besetzungsdichte für den Fall daß nur eine Schwingung nach F ig. 2a abgestrahlt wird,

F i g. 2d die Feldverteilung einer zweiten unstabilen Längsschwingung im Stab nach F i g. 2a,

Fig 3 die schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels nach der Erfindung, bei dem unerwünschte Schwingungen unterdrückt und nur eine einzige Schwingung erzeugt werden,

Fig.4a das Ausgangssignal der Vorrichtung nach F i g 3 bei einer Anregungsenergie von 620 Joule,

Fig.4b das Ausgangssignal der Vorrichtung nach F i g 3 mit einer A nregungsenergie von 625 Joule und _4S

Fig.4c das Ausgangssignal der Vorrichtung nach Fi g. 3 bei einer Anregungsenergie von 630 Joule.

Es wurde versucht, die beobachteten mehrlinigen Spektren von optischen Sendern mit stehenden Wellen in ihrem optischen Resonator durch eine langsame räumliche Querrelaxation zu erklären. Bei dem üblichen optischen Sender mit einem Rubinstab als stimulierbarem Medium, der durch Verspiegelung seiner Stirnflächen zu einem optischen Resonator gemacht wird, werden im Ausgangssignal viele Haupt- oder Axialschwingungen beobachtet, deren Frequenzabstand dem Verhältnis von Lichtgeschwindigkeit zu der zweifachen der Länge des Kristalls gleich ist Zusätzlich zu diesen Hauptschwingungen existieren im einzelnen noch nicht erfaßte nichtaxiale Schwingungen, die in der Frequenz nur in der Größenordnung von Megahertz voneinander abweichen und deren Anwesenheit nur durch die Tatsache offenbar wird, daß die Aufspreizung des Strahls über die erwarteten Grenzen der Beugung erheblich hinausgeht *5

Das Spektrum des Ausgangssignals eines üblichen optischen Senders ist in Fig. 1 dargestellt. In dieser Fieur sind einige der Schwingungen des optischen Resonators schematisch dargestellt Wenn die Anregungsenergie angehoben wirdj überschreitet die Schwingung mittlerer Frequenz «odie Sebwinggrenzen ateeKte. Wäre die spektrale Querrelaxation unendlich schnell, so würde die linie ganz schmal erhalten bleiben, denn die Verstärkung dieser Schwingung Wäre unend- ^!Bch groß;-während alle anderen SchwiESungen nur eine «ndüche geringere Verstärkung aurweisen wurden und infolgedessen nicht zur Schwingung führen würden. Da jedoch in den meisten Kristallen eine linienverbreitfirung unter dem Einfluß von Gitterschwingungen stattfindet, kamt die Energie innerhalb der linie in einer Zeit übertragen weiden, die der Periode einer 'Gitterschwingung gleich ist Es wird deshalb angenommen, daß das beobachtete Ausgangssignal auf eine langsame räumliche Querrelaxation zurückzuführen ist und incht auf eine langsame spektrale Querretexation.

Die vorstehend erwähnten Vorgänge werden weiter in Verbindung mit F i g. 2 erläutert F i g. 2a zeigt das stabförmige Medium eines optischen Senders, der an beiden Enden verspiegelt ist, so daß dieser Stab zugleich einen optischen Resonator bildet Wird nun angenommen, daß eine axiale Schwingung den Schwellenwert erreicht daan entsteht in dem Stab nach F i g. 2a eine Welle einer bestimmten Wellenlänge, wie sie beispielsweise in Fig.2b dargestellt ist Die so erzeugte stehende Welle hat Knotenebenen, die um je eine halbe Wellenlänge voneinander entfernt sind und parallel zu

den reflektierenden Oberflächen ausgerichtet sind. Die von dieser stehenden Welle stimulierte Emission ist in den Knotenebenen gleich Null und hat ein Maximum zwischen diesen Ebenen. Wenn angenommen wird, daß keine Anregung räumlich diffundieren kann, tritt eine Umkehrung der Energieverteilung der überbesetzt angeregten Quantenzustände auf. die ein Maximum an Überbesetzung in den Knotenebenen und Minima infolge Verbrauchs zv. .sehen diesen Ebenen aufweist wie es F i g. 2c zeigt Diese Verteilung der Energiebesetzung ist für eine Aufrechterhaltung der zuerst gezeichneten Schwingung in F i g. 2b ungünstig, weil an den Stellen, an denen das elektrische Feld des Modus ein Maximum aufweist die umgekehrte Besetzung verbraucht ist und ein Minimum hat oder doch zumindest wesentlich reduziert ist Wenn daher eine zweite axiale Schwingung, die in dem optischen Resonator eine halbe Wellenlänge mehr aufweist als die erste Schwingung, nun den Schwellenwert erreicht, wird ihre Amplitude anwachsen und diese Schwingung zu überwiegen beginnen. Bei der Betrachtung beider Schwingungen ist ersichtlich, dab bei der Linie U. bei der die zweite Schwingung (F i g. 2d) ein Maximum hat, das elektrische Feld der ersten Schwingung ein Minimum aufweist und die noch nicht verbrauchte Quantenenergie wiederum ein Maximum hat. Da also das Maximum des elektrischen Feldes der zweiten Schwingung dort auftritt wo sich ein Maximum in der Dichte der überbesetzt angeregten Quantenzustände befindet, wird diese Schwingung eine höhere Verstärkung aufweisen al? die erste Schwingung, die bereits angefacht ist und infolgedessen ebenfalls mit vergleichbarer Amplitude zu schwingen beginnen. Dies beruht selbstverständlich auf der Annahme, daß die beiden Frequenzen der ersten und der zweiten Schwingung genügend dicht beieinander liegen, da sonst die Abhängigkeit von der Lage der Frequenz in der Leitung ebenfalls von Wichtigkeit wäre. Die gleiche Situation ergibt sich ebenfalls für eine dritte, vierte, fünfte usw. Schwingung. Es ist zu beachten, daß die vorstehenden Ausführun-

gen sich ausschließlich auf Längsschwingungen beziehen. Es wird so ersichtlich, daß es zur Verhütung einer Vielzahl von Schwingungen erforderlich ist, innerhalb des optischen Resonators stehende Wellen zu vermeiden.

In F i g. 3 ist ein optischer Laufwellensender dargestellt, in dem das Auftreten stehender Wellen verhindert und eine Verstärkung nur einer einzigen Frequenz erzielt wird. Die Anordnung nach F i g. 3 umfaßt ein festes stimulierbares Medium, das resonanzfrei gemacht und mit einem geschlossenen optischen Weg oder einer Rückkopplungsschleife versehen ist, die ein optisches Ventil enthält und durch die eine in dem Glied erzeugte Welle hindurchgeleitet und zu dem stimulierten Medium zurückgeführt wird. Das stimulierbare Medium, beispielsweise ein Rubinstab, wird von einer Anregungsquelle hoher Intensität, beispielsweise einer Entladungsblitzlampe, innerhalb eines reflektierenden Hohlraums gespeist

Im Gegensatz zu den üblichen optischen Resonatoren trägt bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Rubinstab 21 nach F i g. 3 an Stelle des reflektierenden Materials an jedem Ende einen Antireflexbelag 20.

Unter der Voraussetzung, daß eine erste Längsschwingung monochromatischer Strahlungsenergie in dem stimulierbaren Medium 21 zu schwingen beginnt, wird diese Schwingung vom Stab in beiden Richtungen emittiert Es ist ersichtlich, daß die Energie, die in Form von Licht von einem Ende des Stabes emittiert wird, beispielsweise von dem Ende 21a, längs der gestrichelten Linie in Richtung des Pfeiles 22 nach Durchdringen des Antireflexbelages 20 am Ende 21 a des Stabes 21 in das Quarzprisma 23 eindringt Dieses Umlenkprisma 23 hat vorzugsweise eine Vorderfläche 19, die mit einem ähnlichen Antireflexbelag 24 versehen ist wie der Stab 21. Das Prisma 23 ist in solcher Weise geschnitten, daß das einfallende Licht an der Fläche 38 im rechten Winkel total reflektiert wird, dann das Prisma 23 in seiner ganzen Länge durchläuft, bis es auf die zweite reflektierende Fläche 18 des Prismas auftrifft, die senkrecht zur Fläche 38 verläuft, daß das Licht in rechtem Winkel eine Totalreflexion erleidet und aus dem Prisma 23 durch die Vorderfläche 19 senkrecht austritt dann ein optisches Ventil 29 durchläuft und zu einem zweiten, dem Umlenkprisma 23 spiegelbildlich ähnlichen Quarzprisma 25 gelangt Das Umlenkprisma 25 weist ebenfalls einen Antireflexbelag 26 auf der Vorderfläche 17 auf und ist in solcher Weise geschnitten, daß das einfallende Licht auf die reflektierenden Flächen 15 und 16 auftrifft und das Prisma 25 in gleicher Weise durchläuft wie das Prisma 23 und dann von diesem Prisma zurück in das stimulierbare Medium 21 einfällt Diese Strahlung gelangt in das stimulierbare Medium 21 an dem mit 216 bezeichneten Ende, durchläuft die ganze Länge des Mediumstabes 21 als {ortlaufende WeBe und tritt am anderen Ende 21a des Stabes wieder aus, um erneut den gerade beschriebenen Weg zu durchlauf ea

Es versteht sich, daß jedesmal, wenn die fortlaufende Welle das Medium 21 durchläuft, sie die umgekehrte Besetzungsverteilung abbaut und einen Ampfitnden- bzw. Intensitätsgewinn erzieh und zugleich das Entstehen anderer Längsschwingungen verhindert Das licht, das gleichzeitig in der dem Pfeil 22 entgegengesetzten Richtung 27 emittiert wird, wird von dem optischen Ventil 29 vollständig unterdrückt so daß nur das vom Ende 21a in Richtung des Pfeiles 22 austretende Licht den vorstehend beschriebenen optischen Weg vollständig durchläuft und den Stab 21 am Ende 21 ύ als fortlaufende Welle wieder betreten kann. Da es sich bei der den Stab 21 durchdringenden Welle um eine fortlaufende Welle handelt und da die Möglichkeit von

S Interferenzen und eines Auftretens stehender Wellen ausgeschlossen ist, wird der in Form einer umgekehrten Besetzungsverteilung vorliegende Energievorrat über das gesamte Stabvolumen stetig aufgebraucht so daß in der umgekehrten Besetzung keine wesentliche räumli- ehe Gleichgewichtsstörung auftreten kann. Da eine wesentliche Störung in der umgekehrten Besetzung vermieden ist, ist auch dem Entstehen und dem Aufrechterhalten einer zweiten Resonanzschwingung vorgebeugt

¹S Bei einer nach der Erfindung hergestellten und benutzten Vorrichtung bestand das stimulierbare Medium aus einem Rubinstab, bei dem die reflektierenden Flächen an beiden Enden entfernt und durch Antireflexbeläge ersetzt worden sind. Solche Antire-

*° flexbeläge werden vorzugsweise im Vakuum aufgedampft und können beispielsweise einfache Schichten aus Magnesiumfhiorid umfassen, die in einer Stärke von 0,2 um, was einem Viertel der Wellenlänge der Strahlung von etwa 0,8 μίτι entspricht, aufgetragen

²J werden. Die Antireflexbeläge haben vorzugsweise Brechungsindizes, die geringer sind als der Brechungsindex des Rubinstabes, wodurch sie die Reflexion der Nutzstrahlung innerhalb des Rubinkörpers vermindern. Die benutzten Umlenkprismen bestanden aus Quarz und hatten eine Trapezform deren Basis eine Länge von etwa 15 cm hatte. Auch diese Fläche war mit solch einem Antireflexbelag versehen. Die Höhe und Breite der benutzten Prismen betrug etwa 23 cm und die Winkel « hatten einen Wert von 45°. Durch die Größe dieses Winkels wird eine Totalreflexion erzielt so daß das gesamte Licht das senkrecht zu der belegten Basisfläche in das Umlenkprisma eindringt, reflektiert und rechtwinklig in die Längsrichtung des Prismas umgelenkt wird. Das Licht gelangt dann zu der zweiten

4» total reflektierenden Fläche und wird dort in die gewünschte Richtung umgelenkt in der es dann das Prisma verläßt Das optische Ventil 29 besteht aus einem Polarisator 30, der beispielsweise aus einem Stück handelsüblichen polarisierenden Kunststoffes (Polaroid) bestehen kann, einem in seiner Gesamtheit mit 31 bezeichneten Faraday-Rotator, einem zweiten Polarisator 32 und einem in seiner Gesamtheit mit 33 bezeichneten optischen Rotator. Es wurde festgestellt daß bei einem Abstand der belegten Frontseiten der Prismen 23 und 25 von etwa 20 cm der Faraday-Rotator 31 mit Magnetspule 35 vorzugsweise einen Körper 34 aus Bkioxydglas von etwa 10cm Länge aufweisen soOte, der bei optischen Frequenzen eine Faraday-Rotation von 0,1 Mmute/GauB cm ergibt Bei diesen Bedingungen sollte die Spule 35 vorzugsweise geeignet sein, eine Feldstärke von etwa 4000 Gauß im Körper 34 zn erzeugen, so daß das den Rotator durchlaufende licht am 45° gedreht wird. Der Rotator 33 besteht beispielsweise ans einem wohlbekannten üblichen

te Quarzrotator, der in der Technik der Optik aflgemeni gebraucht wird und der vorzugsweise auf eine solche Länge gescin wird, daß das entfallende polarisierte licht um 45° gedreht wird, wenn das optische Ventil 2? durch Einschalten des Magnetfeldes der Spule 35 ir

Betrieb gesetzt wird. Alles Licht das in Richtung des Pfenes 27 in das pc Ventil 29 gelangt, wird vor diesem gänzlich gedämpft, so daß nur das Licht, das ir Richtung des Pfeiles 22 verläuft den beschriebener

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optischen Weg schließen und in den Stab 21 wieder eindringen kann, um darin eine fortlaufende Welle zu erzeugen. Dies setzt voraus, daß der Polarisator 30 vertikal orientiert ist, während der Polarisator 32 um 45° gegenüber dem Polarisator 30 verdreht ist.

Eine geeignete Anordnung zur Auskopplung eines bestimmten Prozentsatzes der in dem oben beschriebenen optischen Sender erzeugten Energie kann aus einem rechtwinkligen Prisma 36 bestehen, das aus dem gleichen Material wie das Prisma 23 hergestellt und auch unter einem Winkel von 45° geschnitten ist, so daß es die Ecke des Prismas 23 zu einem Viereck ergänzt. Wenn der Abstand 37 zwischen der Fläche 38 des Prismas 23 und der Fläche 39 des Prismas 36 in der Größenordnung von einer Wellenlänge des vom optischen Sender mit seinem Medium 21 emittierenden Lichtes liegt, dann wird ein bestimmter Prozentsatz der Energie, die den beschriebenen Rückkopplungsweg durchläuft, längs der strichpunktierten Linie 40 aus der Vorrichtung ausgekoppelt und kann einer Verwendung zugeführt werden. Wenn der Abstand 37 auf Null reduziert wird, so daß die Fläche 39 des Prismas 36 in direktem Kontakt mit der Fläche 38 des Prismas 23 steht, kann der gesamte Ausgang des Stabes 21 nutzbar

Signal zeigt einen vollständig stetig gedämpften Ausgangsimpuls, wie es die Theorie für eine einzige Schwingung vorhersagt.

Wird die Anregungsenergie gesteigert, dann wird die Form des Ausgangssignals weniger regelmäßig, wie es die Fig.4b und 4c zeigen. Diese geringen Unregelmäßigkeiten, die bei höheren Anregungsleistungen beobachtet werden, können auf die Anwesenheit nicht axialer Schwingungsformen nicht im stimulierbaren Medium unterdrückt werden können, sondern nur durch Linsen und Blenden, die in den Lichtweg eingeschaltet werden.

Da die Amplitude der Strahlung, wie es insbesondere Fig.4a zeigt, vor dem Abklingen einen konstanten Wert aufweist, kann insofern mit dieser Anordnung ein Dauerstrichbetrieb erzielt werden, als eine gleichförmige Amplitude der Ausgangsstrahlung aufrechterhalten ist.

Es versteht sich, daß zusätzlich zu der Anordnung nach Fig. 3 in den dargestellten Lichtweg ein Fabry-Perot-Interferometer eingeschaltet werden kann, um weiterhin das Entstehen unerwünschter Schwingungen zu verhindern. Eine solche Maßnahme ist besonders bei hohen Anregungsleistungen zu empfehlen. Die

gemacht werden, denn diese Maßnahme reduziert die 25 Vorrichtung nach F i g. 3 ist jedoch nicht dazu geeignet Rpfw,™ ,n ^r ns„h» *q .,„„ -;„„ : „_„.,:_u__ _nj_chtaxiale Schwingungen zu unterdrücken, und es wird

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Reflexion an der Fläche 39 von einer im wesentlichen totalen Reflexion zu einer praktisch vernachlässigbar kleinen Reflexion.

Die experimentellen Ergebnisse, die mit einer Vorrichtung, wie sie an Hand Fig.3 beschrieben worden ist, erzielt worden sind, sind in den F i g. 4a, 4b und 4c dargestellt.

Fig.4a zeigt das Ausgangssignal der Vorrichtung nach Fig. 3 bei einer Anregungsenergie von 620 Joule, F i g. 4b den Ausgang der Vorrichtung nach F i g. 3, wenn eine Anregungsenergie von 625 Joule aufgewendet wird, und Fig.4c das Ausgangssignal der Vorrichtung nach Fig.3 bei einer Anregungsenergie von 630 Joule.

Wenn das optische Ventil durch Abschalten des Magnetfeldes der Spule unwirksam gemacht wird, wird das bekannte zufällige Impulsspitzen aufweisende Ausgangssignal eines optischen Senders mit einem Rubin als stimulierbarem Medium erhalten, wenn jedoch das optische Ventil durch Anschalten des Magnetfeldes in Betrieb gesetzt wird, so daß eine Verdrehung der Ebene des polarisierten Lichtes um 45° in dem Bleioxyd enthaltenden Teil 34 erzielt wird, dann wird eine bedeutende Änderung im Ausgangssignal des optischen Senders beobachtet

Beispielsweise ist in F i g. 4a das Ausgangssignal eines optischen Senders dargestellt, der sich nahe dem Schwellenwert der Eigenschwingung befindet Dieses

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50 dann nötig sein, Linsen und Blenden einzuschalten.

Weiterhin können anstatt der Prismen 23 und 25, die in der Vorrichtung nach F i g. 3 vorhanden sind. Spiegel dazu verwendet werden, das Licht so umzulenken, daß eine laufende Welle durch den Rubinstab 21 hindurchgeschickt wird. Es wurde gefunden, daß die Vorrichtung in der beschriebenen Weise sogar dann arbeitsfähig ist wenn die Polarisatoren 32 und 30 aus dem optischen Ventil entfernt werden. Weiterhin versteht es sich, daß eine aus Glasröhren bestehende Lichtleitung dazu benutzt werden kann, das Licht längs des gewünschter; optischen Weges zu führen. Offensichtlich ist weiterhin daß an Stelle der Magnetspule 35 alle geeigneter Vorrichtungen zur Drehung des Lichtes um einer gewünschten Winkel verwendet werden können.

Obwohl vorstehend ein optischer Sender mit einen-Rubinstab als stimulierbares Medium als bevorzugte; Ausführungsbeispiel beschrieben worden ist versteht e< sich, daß die vorliegende Erfindung auch bei optischer Sendern anwendbar ist, die bekannte feste stimulierbar« Medien benutzen, und daß die Erfindung darüber hinaui auch bei Benutzung gasförmiger Medien anwendbar ist Es wird weiterhin als offensichtlich betrachtet, dal andere Mittel zur optischen Aaskopplung der Ans gangsstrahlung and Führung der Strahlung in einen geschlossenen optischen Weg benutzt werden können.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen 709615/38

Claims

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eipe zugeführt wird. Ein von ;er Raum spiegelt die von der

'»Λ Anordnung zur Y«ri9ssseOTig4er tpasie eines optischen Senders oderAfersJätteis Sk fcobärente elektromagnetische Steahhmg doreh Resonaozaudösuag überbesetzt angeregter Qiiantenzustände mit optischen Mitteln, um die aus dem stimulierbaren Medium austretende stimulierte Strahlung weder dorch das Medium hindurchzuleiten, und mit zusätzlichen optischen Mitteln zum Auskoppeln*, eines Ausgangssignals, dadurch ge k eno?^cen4l,:daöiiei«ptisch|n Mittel ^3, 25, 29) zum wiederholten Hindurchleiten der stimuliertes Strahlung durch das stiratfierbare Medium (21) so ausgebildet sind, dag sie nur die in einer bestimmten Richtung austretende stimulierte Strahlung (22) aus dem sümulierbaren Medium (2f) wieder in der gleichen Richtung (22) durch das stimulierbare Medium (21) hindurchleiten und dadurch in dem stimulierbaren Medium eine fortlaufende Welle erzeugen.
2. Optischer Sender nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die optischen Mittel zur Rückführung der stimulierten Strahlung (22) zu dem stimulierbaren Medium (21) außer aus zwei trapezförmigen Umlenkprismen (23, 25) aus einem optischen Ventil (29) bestehen.
3. Optischer Sender nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Ventil (29) aus einem den Faraday-Effekt zeigenden Körper (34; Faraday-Rotator), aus einer diesen Körper umgebenden Magnetspule (35), aus einem optisch aktiven Glied (33) zur Drehung der Polarisationsebene und aus einem ersten Polarisator (30) am einen Ende des Faraday-Rotators und einem zweiten Polarisator (32) am anderen Ende des Faraday Rotators (31) besteht
4. Optischer Sender nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet daß die senkrecht zur Lichtfortpflanzungsrichtung (22) stehenden, das stimulierbare Medium (21) begrenzenden Stirnflächen (21 a und 216) zur Herabsetzung ihrer Reflexion optisch vergütet sind.