-
Die Erfindung bezieht sich auf einen optischen Verstärker oder Sender
(Laser) für innere Steuerung bzw. Modulation der Amplitude seiner stimulierten Strahlung
mit einem optischen Resonator, der mehrere axiale Eigenschwingungen der stimulierten
Strahlung zuläßt.
-
Im weiteren werden an Stelle »optischer Sender oder Verstärker (Laser)«,
»optischer Resonator« und »Steuerung bzw. Modulation« zur Abkürzung die Begriffe
»Sender«, »Resonator« bzw. »Modulation« verwendet.
-
Sender für innere Modulation mit einem Festkörper als stimulierbarem
Medium sind bereits bekanntgeworden. Im allgemeinen handelt es sich dabei um Anordnungen,
bei denen die in dem Medium durch stimulierte Emission erzeugte, kohärente; elektromagnetische
Strahlung durch Modulationsmittel, z. B. durch modulierbar doppelbrechende Kristalle,
in an sich bereits bekannter Weise moduliert wird. Bei der Modulation befindet sich
das Modulationsmittel in dem Resonator des Senders. Als in dem Resonator befindlich
gelten auch an dem Ende des Resonators vorgesehene, die Strahlung im Resonator steuernde
Anordnungen, z. B. die Spiegel bei den Ausführungsbeispielen der Figuren.
-
Die Erfindung der vorliegenden Anmeldung betrifft eine neue, ganz
andere Lösung für eine innere Modulation eines Senders, die erfindungsgemäß dadurch
gekennzeichnet ist, daß ein stimulierbares Medium mit quantenmechanischen Anregungsmöglichkeiten
stimulierter Übergänge zwischen je zwei Energiestufen vorliegt, von denen der eine
Übergang einer gewünschten stimulierten Nutzstrahlung und der andere einer im Betrieb
des optischen Verstärkers oder Senders zusätzlich erzeugten Strahlung entspricht
und bei dem die im optischen Resonator auftretende Intensität der zusätzlichen Strahlung
die Umbesetzung beeinflußt, von der die Intensität der Nutzstrahlung abhängt und
daß ein im optischen Resonator wirksames Steuer- bzw. Modulationsmittel vorgesehen
ist, das so bemessen ist, daß es die Intensität der zusätzlichen Strahlung zu steuern
vermag.
-
Die physikalischen Grundlagen der Erfindung sollen der Einfachheit
halber zunächst in dem speziellen Beispiel eines Helium-Neon-Senders erläutert werden.
-
In einem Helium-Neon-Sender, der zur Erzeugung oder Verstärkung von
Strahlung der Wellenlänge 0,63 pm, einer sichtbaren Strahlung, als Nutzstrahlung
vorgesehen ist, kann zusätzlich, sich ebenfalls durch stimulierte Emission verstärkend,
Ultrarot-Strahlung der Wellenlänge 3,39 [tm auftreten. Diese beiden Strahlungen
entsprechen Übergängen, die beide von dem gleichen oberen Energieniveau ausgehen.
Die Intensität der im Neongas erzeugten und verstärkten Ultrarot-Strahlung beeinflußt
die Umbesetzung der Energieniveaus des zu stimulierenden Überganges der sichtbaren
Strahlung. Die Intensität der Strahlung einer durch stimulierte Emission erzeugten
und verstärkten Linie hängt aber bekanntlich von der Höhe der Umbesetzung von Anfangslind
Endniveau ihres Überganges ab.
-
In der F i g. 1 ist ein Ausschnitt des Termschemas des Neons dargestellt.
101 ist der Übergang. vom Energieniveau 3 S2, bezeichnet mit 102, zum Energieniveau
2P4, bezeichnet mit 103, der die sichtbare Strahlung liefert. Der Übergang
104 vom Niveau 102 zum Niveau 105 ist der Übergang, der die zusätzliche Strahlung
erzeugt. 106 ist ein 1S-Zustand.
-
Das Auftreten einer zusätzlich zur Nutzstrahlung durch stimulierte
Emission verstärkten Strahlung wurde bisher als sehr störend empfunden und nach
Möglichkeit unterdrückt. Die Erfindung dagegen bedient sich gerade des Auftretens
dieser zusätzlichen Strahlung, um eine Modulation der gewünschten Nutzstrahlung
durchzuführen, hier der Strahlung der Wellenlänge 0,63 j,m, und zwar durch Steuerung
der Intensität der zusätzlich auftretenden Strahlung, hier derjenigen der Wellenlänge
3,39 im.
-
Die erfindungsgemäße Steuerung der Intensität einer Linie durch die
Modulation der Intensität einer anderen in dem Medium zusätzlich erzeugten stimulierten
Linie durch Beeinflussung der Umbesetzung, von der die Intensität der Strahlung
der zu modulierenden Linie, d. h. der Nutzstrahlung, abhängt; ist nicht auf das
Beispiel Neon im Helium-Neon-Sender beschränkt. Als erfindungsgemäß zu verwendende
Medien kommen allgemein alle Stoffe in Frage, die zur Erzeugung kohärenter, elektromagnetischerStrahlung
nach dem Prinzip der stimulierten Emission verwendbar sind, und bei denen die Beeinflussung
der Umbesetzung des gewünschten, die Nutzstrahlung liefernden Überganges durch einen
weiteren Übergang, dessen Strahlung zusätzlich in dem Resonator durch stimulierte
Emission verstärkt werden kann, möglich ist. Diese Beeinflussung tritt nicht nur
dann ein, wenn der Übergang der Nutzstrahlung und der der zusätzlich auftretenden
Strahlung, wie bei dem speziellen Beispiel Neon, vom gleichen Anfangsniveau ausgehen,
sondern auch, wenn die Endniveaus oder auch das Anfangsniveau des einen Überganges
mit dem Endniveau des anderen Überganges oder umgekehrt übereinstimmen. Dabei sind
aber zwei nicht gleiche Niveaus noch als übereinstimmend zu bewerten, wenn sie zwar
nicht genau gleich sind, aber eine hohe Übergangswahrscheinlichkeit untereinander
besitzen, d. h. in ihrer Besetzung, z. B. durch Energieaustausch mit dem Gitter
des Mediums, einen Ausgleich erfahren, der wesentlich intensiver ist als die Besetzungsänderung
eines der beiden Niveaus durch die Übergänge, die die Strahlung erzeugen. Diese
Art der Übereinstimmung von zwei einzelnen Niveaus findet man vorzugsweise bei energetisch
eng benachbarten, nur um Energiebeträge von etwa kT unterschiedlichen Niveaus.
-
Unter einem Niveau ist jeweils die Gesamtheit der Terme zu verstehen,
die als Ausgangs- bzw. als Endzustand eines Überganges in Frage kommen.
-
Als Mittel zur Modulation der Intensität der in der Resonatoranordnung
durch stimulierte Emission verstärkten zusätzlichen Strahlung kann z. B: wenigstens
ein Interferenz-Spiegel verwendet werden, der für die zusätzliche Strahlung ein
modulierbar frequenzabhängiges Reflexionsvermögen besitzt und an Stelle eines der
Spiegel des Resonators angeordnet ist. Beispiel eines derartigen Interferenz-Spiegels
ist ein Fabry-Perrot-Interferometer, bestehend aus zwei im Abstand voneinander angeordneten,
teildurchlässigen Reflexionsflächen, deren optischer Abstand modulierbar veränderlich
ist und zwischen denen sich z. B. ein Medium mit modulierbarem Brechungsindex befindet.
Einzelheiten für den Aufbau .eines derartigen Interferenz-Spiegels ergeben sich
aus den noch folgenden Ausführungsbeispielen, bei denen die optische Weglänge im
Resonator abgestimmt wird.
Zur Steuerung zwischen Maximum und Minimum
des Reflexionsvermögens reicht eine optische Weg-Längenänderung von einem Viertel
der Wellenlänge der zusätzlichen Strahlung aus.
-
Unter Oszillation von Strahlung ist die Ausbildung eines Strahlungsfeldes
stehender Wellen im Resonator zu verstehen.
-
Bei einem Sender mit einer Resonatoranordnung, die einander benachbarte
Eigenwerte besitzt, deren Abstände voneinander im Bereich der Frequenz der zusätzlichen
Linie größer als die Halbwertbreite dieser Linie sind, läßt sich die erfindungsgemäße
Modulation besonders vorteilhaft durchführen, wenn man als Mittel zur Modulation
der Intensität der in der Resonatoranordnung auftretenden Strahlung der zusätzlichen
Linie gemäß der weiteren Ausbildung der Erfindung Mittel zur Verschiebung der Lage
der Eigenfrequenzen der Resonatoranordnung im Bereich der Linie der zusätzlichen
Strahlung verwendet. Diese bevorzugte, spezielle Art der Modulation der Intensität
der zusätzlichen Strahlung sowie spezielle Beispiele solcher Mittel werden noch
im folgenden an Hand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben.
-
Diese spezielle Ausführungsform der Erfindung beruht auf der beim
Helium-Neon-Sender gemachten Feststellung, daß die Strahlung der Wellenlänge 0,63
R,m besonders hohe Intensität hat, wenn der Resonator so ausgebildet ist, daß die
Intensität der auftretenden Ultrarot-Strahlung möglichst klein gehalten wird, insbesondere,
wenn er so abgestimmt ist, daß die Frequenz der Ultrarot-Strahlung gerade zwischen
die Eigenfrequenzen des Resonators fällt, so daß keine Oszillation der Ultrarot-Strahlung
im Resonator auftritt. Untersuchungen hatten ergeben, daß die Linienbreite der Ultrarot-Strahlung
so schmal ist, daß es nach den folgenden Ausführungen ohne weiteres möglich ist,
Werte für die optische Länge des Resonators des Senders anzugeben, bei denen die
Eigenfrequenzen des Resonators in der Größenordnung der Frequenz der Ultrarot-Strahlung
außerhalb oder doch zumindest -im wesentlichen außerhalb der Linie der Ultrarot-Strahlung
liegen. Was darunter zu verstehen ist, läßt sich klarer an Hand der F i g. 2 erklären.
-
In der F i g. 2 stellt 1 die Intensitätsverteilung der Ultrarot-Strahlung,
aufgetragen über einem als Abszisse 2 dargestellten Frequenzbereich in der Umgebung
dieser Linie dar. Die Striche 3, 4, 5 und 6 deuten eine Anzahl benachbarter Eigenfrequenzen
; des Resonators in einer möglichen Verteilung an. Der Abstand dieser Eigenfrequenzen
voneinander ist, wie bekannt, durch die gesamte optische Weglänge in dem Resonator
gegeben. Je größer die optische Weglänge im Resonator ist, um so kleiner wird der
Ab- ; stand der Eigenfrequenzen voneinander. Wie aus dem bisher Gesagten zu ersehen,
darf der Resonator daher keine allzu große optische Weglänge haben, wenn man - wie
erfindungsgemäß vorgesehen -erreichen will, daß der Resonator so abgestimmt werden
kann, daß die Linie der Ultrarot-Strahlung zumindest mit dem Frequenzbereich, in
dem ihre Intensitätsverteilung hohe Werte aufweist, nicht zwangläufig mit Werten
der Eigenfrequenzen des Resonators zusammenfällt. Hier die Länge des Reso- t nators
-erfindungsgemäß zu beschränken, empfiehlt sich im übrigen auch mit Rücksicht auf
die Erreichung hoher Grenzfrequenzen der inneren Modulation, obwohl dem die bekannte
Tatsache gegenübersteht, daß die Verstärkung bei verringerter Länge abnimmt und
vielfach sogar zur Oszillation unzureichend wird.
-
Die Eigenfrequenzen des Resonators ergeben sich folgendermaßen: In
einem Resonator, in dem die Strahlung umläuft oder hin und her läuft, können sich
bekanntlich nur für Strahlung ganz bestimmter Frequenzen stehende Wellen in dem
Resonator ausbilden. Diese Frequenzen sind die erwähnten Eigenfrequenzen.
-
Die wie oben angegebene, spezielle Abstimmung des Resonators hat auf
die Ausbildung der stehenden Wellen der gewünschten sichtbaren Strahlung des Helium-Neon-Senders
keinen nennenswerten Einfluß, da der Wellenlängenunterschied der ultraroten und
der sichtbaren Strahlen - bei etwa gleicher relativer Linienbreite - vorteilhafterweise
groß ist, so daß stets mehrere axiale Eigenschwingungen der sichtbaren Strahlung,
wie oben gefordert, auftreten. Derartige stehende Wellen treten im übrigen bekanntlich
auch bei dem Interferenzspiegel auf. Aus dem bisher Erläuterten erkennt man überdies,
daß es nicht unbedingt notwendig ist, daß die Eigenfrequenzen des Resonators streng
außerhalb des Frequenzbereiches der ultraroten Linie liegen, sondern es genügt,
wie dies aus der F i g. 2 hervorgeht, wenn die Eigenfrequenzen wenigstens im äußeren
Bereich der Flanken der Ultrarot-Linie liegen, so daß höchstens eine nur schwache
Oszillation der Ultrarot-Strahlung, d. h. nur geringe Verstärkung ihrer Intensität
pro Umlauf auftreten kann.
-
Diese spezielle erfindungsgemäße Modulation wird nun, wie im folgenden
beschrieben, durchgeführt. Durch eine Veränderung der optischen Weglänge des Resonators
können die Eigenfrequenzen des Resonators in ihrer Lage 3, 4, 5 und 6 in der F i
g. 2, bezogen auf die Frequenzlage der Ultrarot-Strahlung, so verschoben werden,
däß sie in die gestrichelt dargestellten Eigenfrequenzen 7, 8, 9, 10 oder 8, 9,
10 und 11 übergehen, je nachdem, ob die Weglänge im Resonator verkleinert oder vergrößert
wird. Für die in der F i g. 2 angegebene Verschiebung ist eine Änderung der optischen
Weglänge für einen Umlauf der Ultrarot-Strahlung von nur einer halben Wellenlänge
der Ultrarot-Strahlung notwendig. Für den Fall, daß es sich um einen Resonator handelt,
in dem die Strahlung mit auf gleichem Wege zwischen zwei Reflektoren, wie z. B.
bei den Ausführungsbeispielen der F i g. 3 bis 7, hin und her läuft, beträgt die
für die obige Verschiebung der Eigenfrequenzen erforderliche Änderung des als optischer
Weg wirksamen Abstandes zwischen den Reflektoren, wie leicht einzusehen, sogar nur
ein Viertel der Wellenlänge der zusätzlichen Strahlung.
-
Ist der Resonator des Senders jedoch so lang, daß die Abstände der
Eigenfrequenzen für die Abstimmung zu klein werden, empfiehlt sich die Verwendung
des oben beschriebenen Interferenz-Spiegels Die in der F i g. 2 angegebene Verschiebung
entspricht bereits einer vollständigen Modulation der gewünschten Strahlung 0,63
#tm vom Maximalwert, bei dem die Ultrarot-Oszillation entsprechend der Lage 3, 4,
5 und 6 der Eigenfrequenzen unterdrückt wird, bis zum Minimalwert entsprechend der
Lage 7, 8, 9, 10 oder der Lage 8, 9, 10, 11, bei der die gewünschte Strahlung durch
die Ultrarot-Oszillation maximal geschwächt wird.
Das an Hand des
speziellen Beispiels des Helium-Neon-Senders beschriebene Modulationsverfahrenmit
Mitteln zur modulierbaren Veränderung der optischen Weglänge des Resonators läßt
sich auch bei Sendern mit anderen stimulierbaren Medien, z. B. auch bei als Festkörper-»Masern«,
bekannten Anordnungen mit der gleichen Wirkung anwenden. Voraussetzung dafür ist,
daß in dem Resonator die Oszillation einer weiteren Strahlung je nach Abstimmung
des Resonators auftreten oder unterdrückt werden kann, wodurch die Umbesetzung der
Niveaus, die zu dem stimulierten übergang der gewünschten Strahlung gehören, wie
oben beschrieben, beeinflußt werden können. Wie aus der bisherigen Beschreibung
zu ersehen ist, muß im allgemeinen die Strahlung der zusätzlichen Oszillation um
ein Mehrfaches langwelliger sein als die Nutzstrahlung.
-
Der Resonator muß zur Durchführung der Modulation durch Veränderung
der Abstimmung des Resonators mit Reflexionsanordnungen versehen sein, die für die
Strahlung von zwei verschiedenen Linien mit verschiedenen Frequenzen reflektierend
wirken. Bei dem obengenannten Helium-Neon-Sender verwendet man zweckmäßigerweise
Interferenzspiegel als Reflexionsanordnungen, und damit die Ausbildung von Oszillationen
der zusätzlichen Ultrarot-Strahlung nicht generell unterbunden wird, werden im Strahlengang
im Resonator nur Quarzplatten an Stelle von z. B. Glasplatten als Verschlüsse 23,
24 des Gefäßes 21 für das Gasgemisch verwendet.
-
Der besondere Vorteil dieses Verfahrens der Modulation durch Abstimmung
der optischen Weglänge des Resonators bzw. des Interferenz-Spiegels ist der, daß
bereits mit sehr geringen Änderungen der optischen Weglänge im Resonator eine große
Intensitätsänderung der gewünschten Strahlung erzielt werden kann. Dieser Vorteil
fällt besonders stark ins Gewicht, wenn man mit hohen Frequenzen modulieren will.
Bekanntlich macht es Schwierigkeiten, große Änderungen der optischen Weglänge, z.
B. durch mechanische Auslenkungen eines der Spiegel des Resonators, zu erreichen
(F i g. 6 und 7). Bekanntlich nimmt z. B. bei einem mechanischen Schwinger bei gleicher
Leistung die Amplitude der Auslenkung mit der Frequenz der mechanischen Schwingung
ab.
-
Weitere Einzelheiten spezieller Ausbildungen der erfindungsgemäßen
Anordnung gehen aus den im folgenden beschriebenen, besonders bevorzugten Ausführungsbeispielen
hervor.
-
In der F i g. 3 ist 21 ein Gefäß, in dem das besagte stimulierbare
Medium, z. B. ein Helium-Neon-Gasgemisch, enthalten ist. Im Falle eines stimulierten
Festkörpermaterials ist 21 der Körper selbst. Für den Fall, daß das Medium nicht
wie z. B. bei dem Helium Neon Gemisch durch eine in ihm erzeugte Gasentladung angeregt
werden kann, wird die zur Umbesetzung der Terme nötige Energie, wie bekannt, mittels
einer dafür vorgesehenen Gasentladungslampe 22 zugeführt. Zweckmäßigerweise wer-
i den dann 21 und 22 in einem der übersichtlichkeit halber nicht dargestellten Reflektor
mit elliptischem Querschnitt, wie bekannt, angeordnet. 21 besitzt für die Nutzstrahlung
und für die zusätzliche Strahlung durchlässige Endflächen 22, 24. 23 und
24 werden zweckmäßigerweise, insbesondere in dem Falle, in dem linear polarisierte
Nutzstrahlung erzeugt werden soll, im Brewster-Winkel für die Strahlung angeordnet.
Wie bekannt, hat die Anordnung der optischen Grenzflächen im Brewster-Winkel den
Vorteil, daß die Reflexionsverluste an diesen Grenzflächen für linear polarisierte
Strahlung einer bestimmten Polarisationsrichtung vernachlässigbar klein sind. 25
und 26 sind Anordnungen, die für beide Strahlungen reflektierend wirken.
-
In den Strahlengang 27 der im Resonator verlaufenden Strahlungen wird
erfindungsgemäß das Mittel 28 zur Variation der Länge des optischen Weges im Resonator,
hier zur Variation der optischen Weglänge zwischen 25 und 26, angeordnet. Dieses
Mittel 28 kann bei der gleichen erfindungsgemäßen Wirkung auf den Sender verschieden
ausgeführt sein. 28 kann beispielsweise ein Gefäß sein, wie dies aus dem Ausführungsbeispiel
der F i g. 4 näher hervorgeht, das ein für die Strahlung durchlässiges Gas enthält,
dessen Druck verändert wird. Bekanntlich ist die optische Weglänge in einem Gas
abhängig von dessen Dichte. Für das Mittel 28 eignet sich z. B. auch eine
Küvette, die mit einer Flüssigkeit gefüllt ist, die einen elektrisch oder magnetisch
modulierbaren Brechungsindex hat, z. B. Nitrobenzol oder Schwefelkohlenstoff. Als
Mittel 28 kann des weiteren auch ein fester Körper mit elektrisch oder magnetisch
modulierbarem Brechungsindex, z. B. Kupfer(I)-chlorid oder Kaliumdihydrogenphosphat
(KDP), verwendet werden. Es ist häufig zweckmäßig, die von der Strahlung durchsetzten
Endflächen 29,30 im Brewster-Winkel anzuordnen, da auf diese Weise, wie oben
erwähnt, die Reflexionsverluste im Resonator bei linear polarisierter Strahlung
besonders klein gehalten werden können. Die Verluste im Resonator klein zu halten,
ist insbesondere bei Sendern mit gasförmigem Medium wichtig, da diese relativ geringe
Verstärkung haben. 271 ist die aus dem Sender moduliert austretende Nutzstrahlung.
-
In F i g. 4 ist 281 ein Gefäß, das zur Aufnahme eines Gases mit den
wie oben beschriebenen Eigenschaften dient. Mittels der Pumpe 301 wird das zur Variation
der optischen Weglänge dienende Gas durch die Gaszuführungsleitung 302 und 303 aus
dem Vorratsgefäß 304 in 281 herein- oder herausgepumpt, je nach gewünschter
Druckveränderung des Gases in 281. 305 ist die Quelle der elektrischen Modulationsspannung,
die durch die Zuführungsleitungen 306 und 307 der Pumpe
301 zur Steuerung derselben zugeführt wird. Anstatt ein zusätzliches Mittel
wie 28 mit einer Gasfüllung modulierbarer Dichte, wie in F i g. 4, vorzusehen, kann
bei einem Sender mit gasförmigem Medium zur Variation der optischen Weglänge im
Resonator der Gasdruck des Gases selbst, d. h. der Druck in dem Gefäß 21, modulierbar
verändert werden. Die Teile 301 bis 307 sind dann zusammen mit 21 die erfindungsgemäßen
Mittel zur Variation der optischen Weglänge, die sinngemäß anzuordnen sind.
-
Die F i g. 5 stellt eine Ausführungsform dar, bei der das Mittel 28
durch eine mit einer wie oben bezeichneten Flüssigkeit, z. B. Nitrobenzol, gefüllte
Küvette 283 realisiert wird. Die Küvette 283 wird beispielsweise auf den Flächen,
durch die die Strahlung 27 hindurchtritt, mit den für diesen Fall für die Strahlung
durchlässigen Elektroden 331, 332 versehen. 333 ist die Quelle der elektrischen
Modulationsspannung, die mit den Zuführungsleitungen 334 und 335 den Elektroden
zugeführt wird. Das bei diesem Beispiel in longitudinaler Richtung auf die
Flüssigkeit
einwirkende elektrische Feld verursacht eine von der Amplitude der elektrischen
Feldstärke abhängige Änderung des Brechungsindizes. Man kann das elektrische Feld
auch in zur Strahlung 27 transversaler Richtung vorsehen.
-
Bei einer weiteren speziellen Ausführungsform des Beispiels der F
i g. 5 ist 283 ein Kupfer(I)-chlorid-oder KDP-Kristall. Je nach Orientierung des
Kristalls kann das der Modulation dienende Feld longitudinal oder transversal, bezogen
auf die Richtung der durch den Kristall hindurchtretenden Strahlung, an diesen angelegt
werden. In unserem speziellen Ausführungsbeispiel ist das elektrische Feld in longitudinaler
Richtung parallel zur kristallographischen Z-Achse in dem Kristall angelegt. Um
eine Modulation der Strahlung 27 durch das angelegte Feld zu bewirken, wird der
Kristall, z. B. bei KDP, so ausgerichtet, daß eine der Winkelhalbierenden zwischen
der kristallographischen X- und Y-Achse in der Polarisationsebene von 27 liegt.
-
In vielen Fällen ist das Einschalten eines zusätzlichen Bauteils 28
in dem Resonator eines Senders, insbesondere eines Senders mit gasförmigem Medium
nicht erwünscht, da durch die zusätzlich auftretenden Verluste, Reflexionsverluste
an optischen Grenzflächen und Absorptionsverluste im Innern des Bauteils, der Resonator
zu stark gedämpft wird. Eine dementsprechend besonders zweckmäßige Ausführung der
erfindungsgemäßen Anordnung stellt die F i g. 6 dar, bei der die Variation der optischen
Weglänge im Resonator durch Veränderung des Abstandes der Reflexionsflächen durchgeführt
wird. 251 und 261 sind Reflexionsflächen, die in ihren Eigenschaften im wesentlichen
25 und 26 entsprechen, d. h. für die Strahlung beider Frequenzen gut reflektierend
sind. Die zur erfindungsgemäßen Modulation erford,erliche Abstandsveränderung zwischen
251 und 261 wird in dem speziellen Ausführungsbeispiel der F i g. 6 durch Längenveränderung
eines piezoelektrischen Körpers 47 erzeugt, der sich zwischen 251 und einer festen
Wand 48 befindet und mit diesen beiden Teilen fest verbunden ist. Als Stoffe für
den piezoelektrischen Körper eignen sich vorzugsweise solche mit hohem elektromechanischem
Kopplungsfaktor, z. B. Bariumtitanat oder Bleizirkonattitanat. Dieser piezoelektrische
Körper wird mit Elektroden versehen, um in ihm ein elektrisches Feld zu erzeugen.
Zweckmäßigerweise werden die Elektroden auf den Flächen, die 49 und 50 angibt, angeordnet,
so daß das elektrische Feld in Bewegungsrichtung im Körper 47 ausgerichtet ist.
Unter Umständen kann die metallische Reflexionsfläche 251 und die feste Wand 48
unmittelbar, sofern die beiden genügend hohe Leitfähigkeit haben, als Elektrode,
wie in unserem Beispiel, verwendet werden. Mittels der Zuführungsleitungen 51, 52
wird die elektrische Spannung der Quelle des Modulationssignals 53 an die Elektroden
angelegt. Entsprechend der in 47 wirkenden elektrischen Feldstärke erfährt der Körper
Längenveränderungen, die sich auf den Resonator als Änderungen i der optischen Weglänge
der in ihm verlaufenden Strahlung auswirken. Wie schon oben erwähnt, ist bei diesem
Ausführungsbeispiel, bei dem die Strahlung, wie 27 andeutet, auf dem gleichen Weg
im Resonator hin und her verläuft, für eine voll- t ständige Durchmodulation des
Senders eine Längenveränderung des piezoelektrischen Körpers von höchstens einem
Viertel der Wellenlänge der Ultrarot-Strahlung, d. h. von weniger als 1 f,m notwendig.
-
Bei nur geringer Modulationsbandbreite empfiehlt es sich, den piezoelektrischen
Körper -- wie bekannt - als Resonanzschwinger auszubilden und anzuordnen. In diesem
Fall wird er am günstigsten in dem Knoten seiner Fundamentalschwingung gehaltert.
F i g. 7 stellt ein entsprechendes Ausführungsbeispiel dar, bei dem als Mittel zur
Variation der Länge des optischen Weges ein wie oben beschriebener Schwinger 65
verwendet wird. Der Schwinger 65 ist auf der einen Seite mit dem Reflektor 251 versehen.
65 wird wie angegeben durch die Halterungen 66, 67 in seiner Lage befestigt. Bei
diesem Aus-; führungsbeispiel empfiehlt es sich, die Elektroden anders als in F
i g. 6 anzuordnen. Als Elektroden werden die Flächen 68, 69 von 65 metallisiert,
an denen 66 und 67 befestigt sind. Zur Vermeidung eines Kurzschlusses durch 251
ist der Reflektor isoliert auf dem Körper aufzubringen. 311 und 321 sind Zuführungsleitungen
zwischen den Elektroden und 53. Die übrigen, nicht speziell aufgeführten Teile entsprechen
denen der F i g. 6. An Stelle eines piezoelektrischen Körpers können auch ein magnetostriktiver
oder andere elektromechanische oder magnetomechanische Wandler, häufiger auch als
»transducer« bezeichnet, verwendet werden, sofern sie bei gegebenerModulations-Signalleistung
genügend große Auslenkungen bei den gewünschten Frequenzen ermöglichen.