DE1293931B

DE1293931B - Optical transmitter or amplifier

Info

Publication number: DE1293931B
Application number: DET20871A
Authority: DE
Inventors: Gould Gordon
Original assignee: Control Data Corp
Current assignee: Control Data Corp
Priority date: 1961-09-30
Filing date: 1961-09-30
Publication date: 1969-04-30

Description

Die Erfindung betrifft einen optischen Sender oder Verstärker, dessen monochromatische Strahlung von einem stimulierbaren optischen Medium beliebigen Aggregatzustandes ausgeht, dessen Atome, Ionen oder Molekühle mittels einer geeigneten Anregungs-Energiequelle zu einer inversen Besetzungsverteilung auf metastabile Energiezustände angeregt sind, wobei zumindest ein Teil der monochromatischen Strahlung in einem optischen Resonator reflektiert wird, um bei wiederholtem Durchlaufen dieses optischen Resonators Strahlungsphotonen beträchtlicher Dichte auszulösen.The invention relates to an optical transmitter or amplifier, the monochromatic radiation from any stimulable optical medium State of aggregation, its atoms, ions or molecules by means of a suitable Excitation energy source for an inverse population distribution on metastable energy states are excited, with at least part of the monochromatic radiation in one optical resonator is reflected to when repeatedly passing through this optical Resonator to trigger radiation photons of considerable density.

Bekannt ist ein optischer Sender oder Verstärker, bei dem sich in einem rohrförmigen Gebilde, das mit ebenen, parallel zueinander angeordneten Spiegeln abgeschlossen ist, ein anregbares Medium eingeschlossen ist. Anregungsenergie wird diesem Medium von einer um das rohrförmige Gefäß angeordneten Lichtquelle, etwa einer Natriumlampe, zugeführt. Hierdurch werden die Atome, Ionen oder Moleküle des Mediums über eine inverse Besetzungsverteilung auf metastabile Energiezustände angeregt, und es entsteht eine monochromatische Strahlung. Diese kann über eine um den optischen Sender oder Verstärker gelegte Wicklung moduliert werden, durch die ein magnetisches Feld parallel zur Längsachse des Gefäßes erzeugt wird.An optical transmitter or amplifier is known in which in a tubular structure with flat mirrors arranged parallel to one another is complete, a stimulable medium is included. Excitation energy is this medium from a light source arranged around the tubular vessel, for example a sodium lamp. This causes the atoms, ions or molecules of the Medium excited by an inverse population distribution to metastable energy states, and a monochromatic radiation is created. This can be done via an around the optical Transmitter or amplifier placed winding are modulated by a magnetic Field is generated parallel to the longitudinal axis of the vessel.

Die Erfindung bezweckt eine Verbesserung des bekannten optischen Senders oder Verstärkers und bringt insbesondere eine einfachere und wirkungsvollere Steuerung derartiger Vorrichtungen, wodurch es gelingt, sogenannte Riesenimpulse zu erzeugen.The invention aims to improve the known optical transmitter or amplifier and brings in particular a simpler and more effective control such devices, whereby it is possible to generate so-called giant pulses.

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Aufbau der Photonendichte für eine begrenzte Zeit durch eine Vorrichtung unterdrückt wird, die innerhalb des optischen Resonators angeordnet ist, während der das stimulierbare optische Medium durch die Anregungs-Energiequelle zu einer Umkehrung der Besetzungsverteilung angeregt wird, worauf die Vorrichtung durch einen Impuls derart gesteuert wird, daß der optische Resonator plötzlich die Auslösung der vollen Photonendichte gestattet.The invention is characterized in that the structure of the photon density is suppressed for a limited time by a device within the optical resonator is arranged, during which the stimulable optical medium stimulated by the excitation energy source to a reversal of the population distribution is, whereupon the device is controlled by a pulse so that the optical Resonator suddenly allowed the release of the full photon density.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung weist die Steuervorrichtung in dem optischen Resonator Vorrichtungen zur Frequenzauswahl der kohärenten Strahlung auf.According to a development of the invention, the control device in the optical resonator devices for frequency selection of the coherent radiation on.

Von besonderem Vorteil ist es, durch die Steuervorrichtung den Polarisationszustand der Strahlung innerhalb des optischen Resonators zu beeinflussen.It is particularly advantageous to use the control device to determine the polarization state to influence the radiation within the optical resonator.

Die Steuervorrichtung löst eine große Photonendichte in Form eines ausreichend rasch anwachsenden Lichtimpulses aus, der vorteilhaft dazu verwendet werden kann, einen weiteren optischen Sender oder Verstärker anzuregen mit dem Ziel einer schärferen Ausbildung oder Vergrößerung dieses aus dem ersten optischen Resonator austretenden Lichtimpulses mittels weiterer Verstärkung.The control device releases a large photon density in the form of a sufficiently rapidly growing light pulse, which is advantageously used for this purpose can be to stimulate another optical transmitter or amplifier with the aim a sharper training or enlargement of this from the first optical resonator outgoing light pulse by means of further amplification.

Vorzugsweise ist die Steuervorrichtung eine Kerrzelle.The control device is preferably a Kerr cell.

Von besonderer Bedeutung für die Erfindung und auch unabhängig von dieser ist, daß die übertragungsflächen des optischen Resonators zur Strahlrichtung unter dem Brewsterschen Winkel geneigt sind. Das gleiche gilt für das Merkmal, daß zumindest ein Reflektor als prismatischer Winkelreflektor ausgebildet ist.Of particular importance for the invention and also independent of this is that the transmission surfaces of the optical resonator to the beam direction are inclined at Brewster's angle. The same goes for the feature that at least one reflector is designed as a prismatic corner reflector.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung besitzt der prismatische Winkelreflektor eine Ein- und Austrittsfläche, die unter dem Brewsterschen Winkel zur Richtung des in den Winkelreflektor eintretenden Lichtes angeordnet ist.According to a further development of the invention, the prismatic corner reflector has an entry and exit surface which is at the Brewster's angle to the direction of the is arranged in the corner reflector entering light.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun an Hand der Zeichnungen näher erläutert, wobei einige allgemeine Erläuterungen über die Funktion optischer Sender oder Verstärker, insbesondere mit innerer Entladung, vorangestellt seien. Im folgenden wird der optische Sender oder Verstärker auch mit »Lichtverstärker« bezeichnet. Es zeigt F i g. I ein Grotrian-Diagramm des Energieniveaus von Natrium zur Erläuterung der Funktion eines optischen Senders oder Verstärkers, F i g. 2 einen Querschnitt in teilweise schematischer Darstellung durch einen nicht resonierenden Lichtverstärker, der durch eine elektrische Entladung in dem Verstärkerhohlraum angeregt wird, F i g. 3 eine teilweise schematische Darstellung eines Resonanzlichtverstärkers, der durch inkohärente Lichtstrahlung angeregt wird und ein dreieckiges Prisma mit reflektierenden Oberflächen aufweist, F i g. 4 eine zum Teil schematische Darstellung eines Querschnitts durch ein alternatives optisches System für den Lichtverstärker nach F i g. 3, bei dem z. B. nur in der Papierebene polarisiertes Licht erzeugt wird.Embodiments of the invention will now be made with reference to the drawings explained in more detail, with some general explanations about the function optical Transmitter or amplifier, in particular with internal discharge, should be placed in front. In the following, the optical transmitter or amplifier is also referred to as "light amplifier" designated. It shows F i g. I a Grotrian diagram of the energy level of sodium to explain the function of an optical transmitter or amplifier, FIG. 2 a cross section in a partially schematic representation through a non-resonant Light amplifier created by an electrical discharge in the amplifier cavity is excited, F i g. 3 shows a partially schematic representation of a resonance light amplifier, which is excited by incoherent light radiation and a triangular prism with having reflective surfaces, F i g. 4 shows a partially schematic representation a cross section through an alternative optical system for the light amplifier according to FIG. 3, where z. B. only generates polarized light in the plane of the paper will.

F i g. 5 eine zum Teil schematische Darstellung eines Querschnitts durch einen Resonanzlichtverstärker der durch eine Entladung innerhalb des Resonanzhohlraums angeregt wird und der Vorrichtungen zur Frequenzauswahl der kohärenten Strahlung besitzt, F i g. 6 eine zum Teil schematische Darstellung eines Schnitts durch ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines Resonanzlichtverstärkers, bei dem der Lichtweg durch eine Kerrzelle verläuft, durch die die Verluste in dem System schnell geändert werden können, um einen kurzen Lichtimpuls zu erzeugen, und F i g. 7 eine zum Teil schematische Darstellung eines Systems zur Erzeugung kurzer Lichtimpulse, das einen gepulsten Resonanzlichtverstärker der in F i g. 6 dargestellten Art enthält.F i g. 5 shows a partially schematic representation of a cross section by a resonance light amplifier or by a discharge within the resonance cavity is excited and the devices for frequency selection of the coherent radiation owns, F i g. 6 shows a partially schematic representation of a section through a particularly preferred embodiment of a resonance light amplifier in which the light path runs through a Kerr cell, through which the losses in the system can be changed quickly to produce a short pulse of light, and F i G. 7 shows a partially schematic representation of a system for generating short light pulses, the one pulsed resonance light amplifier in FIG. 6 contains the type shown.

Nicht resonierender Lichtverstärker mit innerer Entladung F i g. 2 zeigt einen nicht resonierenden Lichtverstärker, bei -dem das gasförmige Medium im Hohlraum direkt durch Zuführung elektrischer Energie, vorzugsweise Hochfrequenzenergie, und nicht durch eine Lichtquelle angeregt wird.Non-resonant light amplifier with internal discharge F i g. 2 shows a non-resonating light amplifier, in which the gaseous medium in the cavity directly by supplying electrical energy, preferably high-frequency energy, and is not excited by a light source.

Eine etwas komplexere Arbeitsweise weist bestimmte Vorteile gegenüber der relativ einfachen Anregung durch Resonanzstrahlung auf. Bei dieser Arbeitsweise wird eine Verbesserung der Intensität durch Zusammenstöße der zweiten Art verwendet.A slightly more complex way of working has certain advantages over it the relatively simple excitation by resonance radiation. In this way of working an improvement in intensity through collisions of the second type is used.

Es wurden umfangreiche Studien durchgeführt, um das Phänomen der Sekundärfluoreszenz zu erforschen. Atome einer Art, die auf einem bestimmten Elektronenzustand angeregt sind,, können bei Zusammenstößen mit Atomen einer zweiten Art ihre Anregungsenergie übertragen. Es wurde experimentell und theoretisch nachgewiesen, daß der übertragungsvorgang am wahrscheinlichsten ist, wenn zwei Bedingungen erfüllt sind: a) Je kleiner die Energiedifferenz zwischen den Zuständen der beiden Atomarten ist, die von Interesse sind, desto größer ist der Wirkungsquerschnitt für einen Austausch bei Zusammenstößen.Extensive studies have been carried out on the phenomenon of secondary fluorescence to explore. Atoms of a kind that are excited to a certain electron state are ,, can use their excitation energy when they collide with atoms of a second kind transfer. It has been proven experimentally and theoretically that the transfer process is most likely when two conditions are met: a) The smaller the energy difference between the states of the two types of atoms, which are of interest, the larger the cross-section for an exchange in collisions.

b) Das totale elektrische Drehmoment der beiden Atome bleibt dasselbe vor und nach dem Zusammenstoß (Teilauswahlregel von W i g n e r).b) The total electrical torque of the two atoms remains the same before and after the collision (partial selection rule from W i g n e r).

In Verbindung mit der Regel a) muß die Energiedifferenz in oder aus kinetischer Energie der Atome umgewandelt werden. Wenn die Energiedifferenz kleiner als die thermische Energie (G K .@ 0,3 eV) und wenn die Regel b) erfüllt ist, kann der Querschnitt mehr als das Hundertfache des Querschnitts gemäß der kinetischen Theorie betragen. Insbesondere wurden Zusammenstöße der zweiten Art zwischen metastabilen Hg (63Po)-Atomen und Natriumatomen in einem gemischten Gas beobachtet. Aus dem Diagramm in F i g. 1 geht hervor, daß das Hg (63Po)-Niveau zwischen dem Na (7 S)- und dem Na (6 P)-Niveau liegt und sich von beiden um G 0,045 eV unterscheidet. Es wurde beobachtet, daß die sichtbare Na (7 S -@ 3 P)-4751-A-Linie unter gewissen Bedingungen so intensiv wie die Na(3P 3 S)-5893-A-Linie wurde, was zeigt, daß die Hauptmenge der Energie auf das Na (7 S)-Niveau übertragen wurde. Die Intensitätsverbesserung beträgt etwa das Zwanzigfache. Es kann angenommen werden, daß übergänge von dem 6P1/2 -Niveau in gleicher Weise begünstigt werden.In connection with rule a) the energy difference must be in or out kinetic energy of the atoms are converted. When the energy difference is smaller than the thermal energy (G K. @ 0.3 eV) and when rule b) is met, can the cross-section more than a hundred times the cross-section according to the kinetic Theory. In particular, collisions of the second type were metastable between Hg (63Po) atoms and sodium atoms observed in a mixed gas. From the diagram in Fig. 1 shows that the Hg (63Po) level is between the Na (7 S) - and the Na (6 P) level and differs from both by G 0.045 eV. It was observed that the visible Na (7 S - @ 3 P) -4751-A line under certain conditions as intense as the Na (3P 3 S) -5893-A line became, indicating that the bulk the energy was transferred to the Na (7 S) level. The intensity improvement is about twenty times. It can be assumed that transitions from the 6P1 / 2 level are favored in the same way.

Aus der vorangegangenen Erläuterung ist ersichtlich, daß bei Verwendung von Zusammenstößen der zweiten Art mit einer anderen Atomart der Wirkungsgrad des Vorgangs, durch den eine stärkere Besetzung eines höheren Energieniveaus durch optisches Anregen erzeugt wird, beträchtlich erhöht werden kann und zu einem Anwachsen des Wirkungsgrades der Arbeitsweise der lichtverstärkenden Einrichtung führt.From the preceding explanation it can be seen that when using of collisions of the second type with another type of atom, the efficiency of the Process by which a stronger occupation of a higher energy level by optical Excitation is generated, can be increased considerably and lead to an increase in the Effectiveness of the operation of the light-amplifying device leads.

Gemäß F i g. 2 ist ein Hohlraum 31 mit einer öffnung 32 zum Durchtritt des austretenden Lichts in den Außenraum des Hohlraums vorgesehen. Ein Stab 34 aus transparentem Material oder ein Fenster kann verwandt werden, um das Licht aus der Einrichtung weiterzuleiten.According to FIG. 2, a cavity 31 with an opening 32 for the passage of the emerging light into the outer space of the cavity is provided. A rod 34 of transparent material or a window can be used to transmit the light from the device.

Der Innenraum 36 des Hohlraums ist vorzugsweise mit einem gasförmigen Medium ausgefüllt, z. B. mit einer Mischung aus Quecksilber- und Natriumdampf, wie bereits oben erwähnt wurde. Die Wand 37 des Gefäßes 31 ist mit einer reflektierenden Oberfläche 40 versehen, die z. B. aus Magnesiumoxyd besteht. Ein Vorratsbehälter 38 ist über eine Leitung 39 mit dem Hohlraum 36 des Gefäßes 31 verbunden, um eine gasförmige Atmosphäre der gewünschten Zusammensetzung und des gewünschten Drucks in dem Hohlraum 36 zu ergeben. Für den Vorratsbehälter 38 ist eine Heizeinrichtung 41 vorgesehen, die von einem Temperaturregler 42 gesteuert wird, wodurch ein Steuern des Dampfdrucks in dem Hohlraum ermöglicht wird. übermäßige Druckschwankungen in dem Hohlraum 31 und eine Kondensation in dem Hohlraum 36 wird verhindert, indem der Hohlraum 36 auf einer durch den Ofen 43 gesteuerten Temperatur gehalten wird.The interior 36 of the cavity is preferably filled with a gaseous medium, e.g. B. with a mixture of mercury and sodium vapor, as mentioned above. The wall 37 of the vessel 31 is provided with a reflective surface 40 which, for. B. consists of magnesium oxide. A storage container 38 is connected to the cavity 36 of the vessel 31 via a line 39 in order to produce a gaseous atmosphere of the desired composition and the desired pressure in the cavity 36. A heating device 41, which is controlled by a temperature controller 42 , is provided for the storage container 38, as a result of which it is possible to control the steam pressure in the cavity. excessive pressure fluctuations in cavity 31 and condensation in cavity 36 are prevented by maintaining cavity 36 at a temperature controlled by furnace 43.

Um die Atome in dem Hohlraum 36 anzuregen, wird Energie über eine Spule 44 zugeführt, die den Hohlraum umgibt und mit hochfrequenter Anregungsenergie gespeist wird, z. B. mit einer Frequenz von etwa 100 Megahertz.In order to excite the atoms in the cavity 36, energy is supplied via a coil 44 which surrounds the cavity and is supplied with high frequency excitation energy, e.g. B. at a frequency of about 100 megahertz.

Wenn die Entladung innerhalb des Hohlraums erfolgt, um die Atome anzuregen, wird praktisch alle in den Hohlraum eingeführte Energie in dem Arbeitsmedium absorbiert und ein großer Teil in nutzbare Arbeitsleistung umgewandelt. Wenn eine innere Entladung zur Anregung der Atome verwendet wird, kann eine große Anregungsenergie in den Hohlraum eingekoppelt werden. Resonanzlichtverstärker Beim Resonanzlichtverstärker ist im Gegensatz zu dem oben beschriebenen Lichtverstärker gemäß F i g. 2 die Resonanzfrequenz der Einrichtung stark von den Abmessungen des Hohlraums abhängig.When the discharge occurs inside the cavity to excite the atoms, practically all energy introduced into the cavity is absorbed in the working medium and a large part converted into usable work output. When an internal discharge is used to excite the atoms, a large excitation energy can enter the cavity are coupled. Resonance light amplifier The resonance light amplifier is im In contrast to the above-described light amplifier according to FIG. 2 the resonance frequency of the device strongly depends on the dimensions of the cavity.

F i g. 3 zeigt ein längliches Gefäß 51, das an den Enden durch Endteile 52 und 53 abgeschlossen ist. Wie bei der nicht resonierenden Einrichtung ist ein Vorratsbehälter 54 vorgesehen, um dem Innenraum des Hohlraums eine gasförmige Atmosphäre (in diesem Beispiel Natrium) zuzuführen. Eine Heizeinrichtung 55, die als Heizspule dargestellt ist, wird von einem Temperaturregler 56 geregelt, um eine Regelung des Drucks in dem Hohlraum 51 zu gewährleisten.F i g. Figure 3 shows an elongated vessel 51 terminated at the ends by end portions 52 and 53 is complete. As with the non-resonant device is a Reservoir 54 is provided to give the interior of the cavity a gaseous atmosphere (in this example sodium). A heater 55, which acts as a heating coil is shown, is controlled by a temperature controller 56 to regulate the To ensure pressure in the cavity 51.

Wie im Falle des Lichtverstärkers gemäß F i g. 2 kann ein Ofen 57 vorgesehen werden, der einen Teil der Einrichtung einschließt und diesen auf einer Temperatur hält, die höher als die des Vorratsbehälters 54 ist, wodurch eine Kondensation in dem Hohlraum 58 vermieden und eine bessere Regelung des Drucks einer Gasatmosphäre ermöglicht wird.As in the case of the light amplifier according to FIG. 2, an oven 57 be provided that includes part of the facility and this on a Maintains temperature that is higher than that of the reservoir 54, causing condensation avoided in the cavity 58 and better control of the pressure of a gas atmosphere is made possible.

Die Anregung des Mediums in dem Hohlraum 58 erfolgt mit Hilfe einer hohlzylindrischen Gasentladungslampe 59, die das Gefäß 51 umgibt. Die Gasentladungslampe 59 ist vorzugsweise eine Natriumdampflampe, die mit einem geeigneten Gas oder einer Kombination von Gasen, wie Natrium oder Argon, gefüllt ist.The medium in the cavity 58 is excited with the aid of a hollow cylindrical gas discharge lamp 59 which surrounds the vessel 51. The gas discharge lamp 59 is preferably a sodium vapor lamp which is filled with a suitable gas or a combination of gases such as sodium or argon.

Die Außenwand 61 der Lampe 59 kann mit einer reflektierenden Oberfläche, z. B. aus Magnesiumoxyd, versehen sein, um Licht zurückzuhalten, während die Innenwand 62 der Lampe 59 und die Wand des Hohlraums 58 vorzugsweise für die gewünschten Spektralkomponenten des von der Lampe erzeugten Lichts gut durchlässig ist.The outer wall 61 of the lamp 59 can be provided with a reflective surface, z. B. made of magnesium oxide, to hold back light, while the inner wall 62 of the lamp 59 and the wall of the cavity 58 preferably for the desired spectral components of the light generated by the lamp is well transmissive.

Die Wand 62 kann aus einem Material bestehen, das erwünschtenfalls als optisches Filter dient, wodurch gewisse unerwünschte Komponenten des Lichts der Lampe 59 ausgeschieden werden können. Die Lampe 59 kann ebenfalls mit einem Vorratsbehälter 63, einer Heizeinrichtung 64 und einem Temperaturregler 65 in ähnlicher Weise wie das Gefäß 51 versehen sein, so daß der Druck in der Entladungslampe unabhängig mit Hilfe des Temperaturreglers 65 geregelt werden kann. Es ist zu erkennen, daß der Ofen 57 auch den Innenraum der Entladungslampe 59 auf einer höheren Temperatur hält, als der Temperatur des Vorratsbehälters 63 entspricht.The wall 62 can be made of a material which, if desired, serves as an optical filter, whereby certain undesirable components of the light from the lamp 59 can be eliminated. The lamp 59 can also be provided with a storage container 63, a heating device 64 and a temperature regulator 65 in a manner similar to that of the vessel 51, so that the pressure in the discharge lamp can be regulated independently with the aid of the temperature regulator 65. It can be seen that the furnace 57 also keeps the interior of the discharge lamp 59 at a higher temperature than the temperature of the storage container 63 corresponds.

Die Lampe 59 ist mit Elektroden 66 versehen, die von einer Energiequelle 67 über Leitungen 68 gespeist werden. Die Art der elektrischen Anregung der Lampe 59 kann so gewählt werden, daß die besten Ergebnisse bei einer speziellen Verwendung erzielt werden. Zum Beispiel kann eine Anregung durch Gleichstrom, Wechselstrom oder Hochfrequenz erfolgen.The lamp 59 is provided with electrodes 66 from an energy source 67 are fed via lines 68. The type of electrical excitation of the lamp 59 can be chosen to give best results for a particular use be achieved. For example, a suggestion can come through Direct current, Alternating current or high frequency.

Es wurde bereits darauf hingewiesen, daß es wünschenswert ist, eine Einrichtung vorzusehen, um die Lichtenergie in dem Hohlraum zu begrenzen und zurückzuhalten, damit eine Anzahl von Emissionen von Lichtenergie angeregt werden und die Intensität des Lichts erhöht, wodurch sich eine Verstärkung in etwa analoger Weise wie bei einer Elektronenvervielfacherröhre auf Grund des Lawineneffekts ergibt.It has already been pointed out that it is desirable to have a To provide means to limit and retain the light energy in the cavity, so that a number of emissions of light energy are excited and the intensity of light is increased, resulting in a gain in a roughly analogous manner to that of an electron multiplier tube due to the avalanche effect.

Die Einrichtung gemäß F i g. 3 unterscheidet sich von dem oben beschriebenen nicht resonierenden Lichtverstärker in F i g. 2 darin, daß die Reflektoren spiegelnd und nicht diffus reflektieren wie im Falle des nicht resonierenden Hohlraums.The device according to FIG. 3 differs from the one described above non-resonating light amplifier in FIG. 2 in that the reflectors are specular and do not reflect diffusely as in the case of the non-resonating cavity.

Die Reflektoren in dem Gefäß 51 enthalten Prismen 69 und 71. In dem Hohlraum 58 können Spiegel als Reflektoren verwendet werden, aber in vielen Fällen sind Prismen den Spiegeln infolge der hohen Anforderungen, die an ihre gute ebene und parallele Ausbildung gestellt werden müssen, vorzuziehen.The reflectors in the vessel 51 contain prisms 69 and 71. In the In cavity 58, mirrors can be used as reflectors, but in many cases prisms are mirrors due to the high demands placed on their good plane and parallel training must be provided to be preferable.

Deshalb ist die Verwendung von Prismen ein Merkmal der Erfindung von großer praktischer Bedeutung. Die Querschnitte der Prismen 69 und 71 sind gemäß der Figur rechtwinklige Dreiecke. Die Flächen 73 des Prismas 71 verlaufen wie die Flächen 72 des Prismas 69 (eine der Flächen 72 ist wegen der Lage des Prismas 69 nicht sichtbar) rechtwinklig zueinander. Derartige 90°-Prismen können mit sehr großer Genauigkeit geschliffen werden. Wenn die Prismen derartig geschliffen sind, werden Lichtstrahlen, die in die Flächen 75 oder 74 des Prismas 71 bzw. 69 eintreten, bekanntlich fast genau in der Richtung zurückgeworfen, aus der sie herkamen. Die Reflexion erfolgt innerhalb eines beträchtlichen Bereichs der Einfallswinkel der Diagonalfläche (z. B. 75 des Prismas 71). Darüber hinaus ist die effektive Weglänge der Strahlen, die durch die Diagonalfläche , 75 hindurchtreten, praktisch dieselbe entlang der Oberfläche der Diagonalfläche, obwohl der Winkel, unter dem Strahlen auf die Diagonalfläche 75 auftreffen, nicht genau 90° beträgt. Die Prismen 69 und 71 sind vorzugsweise so angeordnet, daß ihre , parallelen Kanten gegeneinander einen Winkel von 90° bilden. Dies bedeutet, daß in F i g. 3 die Kanten des Prismas 69 vertikal verlaufen, während die Kanten des Prismas 71 horizontal verlaufen.Therefore, the use of prisms is a feature of the invention of great practical importance. The cross sections of the prisms 69 and 71 are right triangles according to the figure. The surfaces 73 of the prism 71 run like the surfaces 72 of the prism 69 (one of the surfaces 72 is not visible because of the position of the prism 69 ) at right angles to one another. Such 90 ° prisms can be ground with great accuracy. When the prisms are ground in this way, light rays which enter the surfaces 75 or 74 of the prism 71 or 69 are, as is known, reflected almost exactly in the direction from which they came. The reflection occurs within a considerable range of the angles of incidence of the diagonal surface (e.g. 75 of the prism 71). In addition, the effective path length of the rays passing through the diagonal surface 15, 75 is practically the same along the surface of the diagonal surface, although the angle at which rays strike the diagonal surface 75 is not exactly 90 °. The prisms 69 and 71 are preferably arranged so that their parallel edges form an angle of 90 ° with respect to one another. This means that in FIG. 3 the edges of the prism 69 run vertically, while the edges of the prism 71 run horizontally.

Wenn deshalb die Diagonalfläche 75 nahezu senkrecht zu der Richtung der einfallenden Lichtstrahlen verläuft, kann das Prisma 71 um mehrere Grad um eine horizontale Achse gedreht werden, die sich senkrecht zur Zeichenebene erstreckt, ohne daß eine bemerkenswerte Änderung der Richtung der Reflexion erfolgt. Entsprechend kann das Prisma 69 um mehrere Grad um eine vertikale Achse gedreht werden, ohne daß eine bemerkenswerte Änderung der Richtung der reflektierten Strahlen erfolgt. Folglich ist die Lage der beiden Prismen 69 und 71 nicht kritisch im Hinblick auf eine Rotation um jede der zueinander orthogonalen Achsen, die parallel zu den brechenden Kanten der Prismen verlaufen. Deshalb können die Prismen 69 und 71, wenn sie innerhalb der erforderlichen Toleranzgrenzen für die ebene Ausbildung und die Winkellage der verschiedenen Oberflächen geschliffen sind, in dem Hohlraum 58 ohne besonders kritische Anforderungen hinsichtlich der Parallelität der Stirnflächen 74 und 75 eingesetzt werden.Therefore, if the diagonal surface 75 is nearly perpendicular to the direction of the incident light rays, the prism 71 can be rotated several degrees about a horizontal axis extending perpendicular to the plane of the drawing without any noticeable change in the direction of reflection. Accordingly, the prism 69 can be rotated several degrees about a vertical axis without any appreciable change in the direction of the reflected rays. Consequently, the position of the two prisms 69 and 71 is not critical with regard to rotation about each of the mutually orthogonal axes which run parallel to the refracting edges of the prisms. Therefore, the prisms 69 and 71, if they are ground within the required tolerance limits for the planar design and the angular position of the various surfaces, can be used in the cavity 58 without particularly critical requirements with regard to the parallelism of the end faces 74 and 75 .

Es gibt verschiedene alternative Möglichkeiten, um den kritischen Charakter der Winkellage der Reflektoren zu vermindern. Zum Beispiel kann das Prisma 71 durch einen Winkelreflektor mit drei zueinander senkrechten ebenen Oberflächen (der ebenfalls ein Prisma sein kann) und das Prisma 69 durch einen Planspiegel ersetzt werden. Der Spiegel kann ein mehrschichtiger Reflektor mit geringem Verlust sein, der nur Licht der gewünschten Wellenlänge selektiv reflektiert.There are several alternative ways to get around the critical To reduce the character of the angular position of the reflectors. For example, the prism can 71 by a corner reflector with three mutually perpendicular flat surfaces (which can also be a prism) and the prism 69 is replaced by a plane mirror will. The mirror can be a multilayer reflector with low loss, which selectively reflects only light of the desired wavelength.

Es ist wahrscheinlich, daß eine Grenze des Wirkungsgrades des Systems die Toleranzen sind, mit denen ebene optische Oberflächen hergestellt werden können. Es mag aus praktischen Gründen unmöglich sein, eine Oberfläche mit engeren Toleranzgrenzen hinsichtlich der ebenen Ausbildung als mit etwa einem Fünfzigstel einer Wellenlänge herzustellen. Dies begrenzt natürlich den Wirkungsgrad von Resonanzlichtverstärkern mit Prismen und ebenso von Resonanzlichtverstärkern mit ebenen Spiegeln. Im Falle der Spiegel wäre es jedoch außerdem notwendig, die Spiegel in betreffenden Enden des Hohlraums, beispielsweise in einer Ausführungsform, die 30 cm voneinander getrennt sind, parallel anzuordnen und zu halten, und zwar mit einer Toleranz von etwa einer fünfzigstel Wellenlänge. Dies kann wahrscheinlich erreicht werden, obwohl dazu selbstverständlich eine > ganz außerordentliche Präzision und eine kostspielige Arbeitsweise erforderlich wären. Darüber hinaus wäre die fertige Einrichtung sehr empfindlich gegen Störungen und Vibrationen aller Arten, einschließlich physikalischer Beschleunigungen, Temperaturänderungen usw.It is likely that there is a limit to the efficiency of the system are the tolerances with which flat optical surfaces can be made. For practical reasons it may be impossible to find a surface with tighter tolerance limits with regard to the planar formation than with about one fiftieth of a wavelength to manufacture. This of course limits the efficiency of resonance light amplifiers with prisms and also with resonance light amplifiers with flat mirrors. In the event of However, the mirror would also require the mirror in respective ends of the cavity, for example in one embodiment, separated by 30 cm are to be arranged and held in parallel, with a tolerance of about one fiftieth wavelength. This can likely be achieved, although this goes without saying a> very extraordinary precision and an expensive way of working are required would be. In addition, the finished device would be very sensitive to interference and vibrations of all kinds, including physical accelerations, temperature changes etc.

Die Prismen 69 und 71 sind vorzugsweise mit lichtreflektierenden überzögen auf ihren Stirnflächen 74 und 75 versehen, da an diesen Flächen reflektiertes Licht normalerweise verlorengeht, da es außer Phase oder etwas falsch gerichtet ist und sich nicht zu der hauptsächlichen stehenden Welle in dem Hohlraum kohärent addiert.The prisms 69 and 71 are preferably covered with light-reflecting coatings provided on their end faces 74 and 75, since light is reflected on these surfaces usually lost as it is out of phase or something wrongly directed and does not coherently add to the major standing wave in the cavity.

Die Flächen 73 des Prismas 71 reflektieren normalerweise praktisch hundertprozentig. Ein Ausgang aus dem Hohlraum (oder im Falle der Arbeitsweise als Verstärker auch ein Eingang) kann durch eine oder beide der Flächen 72 des Prismas 69 vorgesehen sein. Die Fläche 72 kann teilweise durchlässig gemacht werden, indem auf oder nahe der Fläche ein Material aufgebracht wird, das einen Brechungsindex aufweist, der sich nicht von dem Brechungsindex des Prismas ausreichend unterscheidet, um eine Totalreflexion auf der Innenseite zu ergeben. Damit kann ein gewünschter Teil des auf eine oder beide Flächen 72 auftreffenden Lichts zu der Außenseite des Hohlraums hindurchgelassen werden. Wenn die Einrichtung dagegen als Verstärker verwendet werden soll, wodurch ein Eingang erforderlich wird, kann derselbe Weg oder ein ähnlicher Weg als Eingang für den Lichtverstärker verwendet werden.The surfaces 73 of the prism 71 normally reflect practically one hundred percent. An exit from the cavity (or in the case of operating as a Amplifier also has an input) may pass through one or both of the faces 72 of the prism 69 may be provided. The surface 72 can be made partially pervious by a material is applied on or near the surface which has a refractive index which does not differ sufficiently from the refractive index of the prism, to give total reflection on the inside. This can be a desired Part of the light incident on one or both surfaces 72 to the outside of the Be passed through the cavity. On the other hand, if the device is used as an amplifier where an input is required may be the same route or a similar one Way to be used as an input for the light amplifier.

Verstärker mit Polarisationswinkelprismen Eine andere Ausführungsform eines Resonanzlichtverstärkers ist in F i g. 4 dargestellt. Er besitzt ein Hohlraumgefäß 81, das mit einem Arbeitsmedium 82 der bereits beschriebenen Art gefüllt ist. In dem Gefäß 81 ist ein Prisma 83 vorgesehen. Dieses Prisma besteht aus zwei Teilen 83 a und 83 b. Der Teil 83 a des Prismas 83 ist ein dreieckförmiges 90°-Prisma, dessen Dreiecksflächen in F i g. 4 nicht sichtbar sind. Eine reflektierende Fläche 84 des Prismas 83 ist in F i g. 4 dargestellt.Amplifier with polarization angle prisms Another embodiment of a resonance light amplifier is shown in FIG. 4 shown. It has a cavity vessel 81 which is filled with a working medium 82 of the type already described. A prism 83 is provided in the vessel 81. This prism consists of two parts 83 a and 83 b. The part 83 a of the prism 83 is a triangular 90 ° prism, the triangular surfaces in FIG. 4 are not visible. A reflective surface 84 of prism 83 is shown in FIG. 4 shown.

Die andere reflektierende Fläche liegt auf der hinteren Seite des Prismas und ist nicht sichtbar. Die eine Kante der Stirnfläche 85 a des Prismas 83 ist ebenfalls in F i g. 4 dargestellt.The other reflective surface is on the back of the Prism and is not visible. One edge of the end face 85 a of the prism 83 is also shown in FIG. 4 shown.

In der Praxis kann es wünschenswert sein, das Prisma 83 aus einem massiven Stück aus transparentem Material herzustellen, in welchem Falle keine Fläche 85a, die in der Figur dargestellt ist, vorhanden wäre. Die Gesamtwirkung wäre jedoch dieselbe.In practice it may be desirable to manufacture the prism 83 from a solid piece of transparent material, in which case there would be no face 85a shown in the figure. However, the overall effect would be the same.

Ein zweiter Teil 83 b des Prismas 83 ist ebenfalls als dreieckförmiges Prisma ausgebildet. In diesem Fall ist eine Dreieckfläche in F i g. 4 sichtbar. Obwohl der Teil 83 b des Prismas 83 als rechtwinkliges dreieckiges Prisma in F i g. 4 dargestellt ist, ist es nicht erforderlich, daß die rechtwinklige Ecke des Prismas genau ausgebildet ist, da dieser Winkel tatsächlich kein rechter Winkel sein muß.A second part 83 b of the prism 83 is also triangular Prism formed. In this case, a triangular area in FIG. 4 visible. Although the part 83 b of the prism 83 as a right-angled triangular prism in F i G. 4, it is not necessary that the right-angled corner of the Prism is formed precisely because this angle is actually not a right angle have to be.

Die Stirnfläche 85 b des Prismas 83 ist in einem Winkel zu der Längsachse des Hohlraums 82 angeordnet, welcher Winkel angenähert gleich dem Polarisationswinkel (nach dem Gesetz von B r e w s t e r) des Prismas 83 ist. Der Polarisationswinkel ist derjenige Winkel, bei dem eine parallel zur Einfallsebene polarisierte Welle vollständig durchgelassen wird (ohne Reflexion) und eine rechtwinklig zu der Einfallsebene polarisierte Welle praktisch total reflektiert wird.The end face 85 b of the prism 83 is arranged at an angle to the longitudinal axis of the cavity 82, which angle is approximately equal to the polarization angle (according to B rewster's law) of the prism 83. The polarization angle is that angle at which a wave polarized parallel to the plane of incidence is completely transmitted (without reflection) and a wave polarized at right angles to the plane of incidence is practically totally reflected.

Das Prisma 83 ist vorzugsweise so ausgebildet, daß auf die Fläche 85 b unter dem Polarisationswinkel (angedeutet durch den Winkel O,, in F i g. 4) auf die Fläche 85 b einfallende Strahlen so gebrochen werden, daß sie etwa senkrecht zu der Fläche 85 des Prismas 83a verlaufen (oder falls die Teile 83a und 83 b aus einem einheitlichen Stück transparenten Materials bestehen, zu der Ebene, die diese Teile trennt).The prism 83 is preferably designed so that the surface 85 b under the angle of polarization (indicated by the angle O ,, g in F i. 4) on the face 85 b incident rays are refracted such that it approximately perpendicular to the surface 85 of the prism 83a (or if the parts 83a and 83b consist of a single piece of transparent material, to the plane which separates these parts).

Ein zweites Prisma 86 befindet sich am anderen Ende des Hohlraums 82. Das Prisma 86 ist ein rechtwinkliges dreieckförmiges Prisma, das so angeordnet ist, daß eine dreieckige Fläche in F i g. 4 sichtbar ist. Die Kanten der drei Prismenflächen 86 sind in F i g. 4 sichtbar. Es sind diejenigen der reflektierenden Flächen 87a und 87b und der Stirnfläche 88.A second prism 86 is located at the other end of the cavity 82. The prism 86 is a right-angled triangular-shaped prism which is arranged so that a triangular surface in FIG. 4 is visible. The edges of the three prism faces 86 are shown in FIG. 4 visible. They are those of the reflective surfaces 87a and 87b and the end surface 88.

Die Stirnfläche 88 ist ebenfalls unter einem Winkel zu der Längsachse des Hohlraums 82 angeordnet, der gleich dem Polarisationswinkel für das Material ist, aus dem das Prisma 86 hergestellt ist. Dieser Winkel ist durch Q, angedeutet.The end face 88 is also at an angle to the longitudinal axis of the cavity 82, which is equal to the angle of polarization for the material from which the prism 86 is made. This angle is indicated by Q i.

Das Prisma 86 ist vorzugsweise so geschnitten, daß auf die Fläche 88 mit dem Polarisationswinkel auffallende Lichtstrahlen so gebrochen werden, daß sie auf die reflektierenden Flächen 87a und 87b mit einem Winkel von etwa 45° auftreffen.The prism 86 is preferably cut in such a way that light rays incident on the surface 88 with the polarization angle are refracted in such a way that they impinge on the reflective surfaces 87a and 87b at an angle of approximately 45 °.

Auf Grund des Einfallswinkels der Strahlen auf die Flächen 85 b und 88 des Prismas 83 bzw. 86 in F i g. 4 dient das optische System in F i g. 4 nicht nur dazu, einen geschlossenen Weg für Lichtstrahlen zu ergeben, sondern auch um das Licht zurückzuwerfen, das eine andere als eine bestimmte Polarisation aufweist. Gleichzeitig wird das Problem einer Teilreflexion des Lichts von der Stirnfläche des Prismas praktisch durch die Orientierung dieser Flächen ausgeschaltet. Ein Fenster 89 ist in dem Hohlraumgefäß 81 vorgesehen, um Licht durchzulassen, das von der Stirnfläche 88 des Prismas 86 reflektiert wird. Aus der obigen Erklärung geht hervor, daß normalerweise keine Reflexion von im Hohlraum erzeugtem Licht von der Fläche 88 erfolgt, da sich ein geschlossener Weg (und Verstärkung) nur für Licht bestimmter Polarisation ergibt und dieses Licht vollständig durch die Fläche 88 hindurchgelassen wird. Um jedoch einen Ausgang aus dem Hohlraum 82 vorzusehen, kann die Fläche 88 beispielsweise durch den Zusatz eines überzugs teilweise reflektierend gemacht werden. Ein Ausgang kann auch dadurch vorgesehen werden, daß das Prisma 86 mit einem Winkel eingesetzt wird, der sich etwas von dem Polarisationswinkel unterscheidet und dadurch eine geringe Reflexion des polarisierten Lichts verursacht, das im Hohlraum 82 erzeugt wird. In einigen Fällen kann es erwünscht sein, das Reflexionsvermögen der Fläche 88 zu steuern, wodurch neben anderen Effekten das Ausgangssignal des Hohlraums 82 gesteuert würde. Dies kann durch eine drehbare Befestigung des Prismas 86 erreicht werden, so daß der Einfallwinkel der Strahlen mit der Stirnfläche 88 dlrrh Drehen des Prismas 86 um eine Achse senkrecht zur Zeichenebene gesteuert werden kann.Due to the angle of incidence of the rays on the surfaces 85 b and 88 of the prism 83 or 86 in FIG. 4, the optical system in FIG. 4 is used. 4 not only to give a closed path for rays of light, but also to reflect the light that has a polarization other than a certain one. At the same time, there is the problem of partial reflection of the light from the end face of the prism is practically eliminated by the orientation of these surfaces. A window 89 is provided in the cavity vessel 81 to allow light to pass through from the end face 88 of the prism 86 is reflected. From the above explanation it can be seen that normally there is no reflection of light generated in the cavity from the surface 88, since a closed path (and gain) results only for light of a certain polarization and that light is transmitted completely through surface 88. To however For example, surface 88 may provide an exit from cavity 82 can be made partially reflective by adding a coating. An exit can also be provided by inserting the prism 86 at an angle which differs somewhat from the polarization angle and thereby a causes little reflection of the polarized light generated in cavity 82 will. In some cases it may be desirable to increase the reflectivity of the surface 88 which, among other effects, controls the output of the cavity 82 would be controlled. This can be achieved by a rotatable mounting of the prism 86 so that the angle of incidence of the rays with the face 88 dlrrh rotating of the prism 86 can be controlled about an axis perpendicular to the plane of the drawing.

Aus der vorangegangenen Erläuterung geht hervor, daß F i g. 4 ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines optischen Systems darstellt, das in der lichtverstärkenden Einrichtung gemäß F i g. 3 oder anderen Resonanzlichtverstärkern verwendet werden kann und das den Vorteil einer praktischen Ausschaltung ungewünschter Reflexion von der Stirnfläche des Prismas ergibt und gleichzeitig ein polarisiertes Ausgangssignal liefert, das durch eine Filterwirkung innerhalb des Hohlraums 82 erhalten wird. Eine derartige Filterwirkung innerhalb des geschlossenen Wegs innerhalb des Hohlraums wird einer Filterung des Ausgangssignals des Lichtverstärkers auf Grund der Tatsache vorgezogen, daß der etwa 50°/oige Leistungsverlust, der sich durch eine Polarisation außerhalb ergibt, praktisch vermieden wird. Das optische System gemäß F i g. 4 ermöglicht ferner, das Reflexionsvermögen der Fläche 88 ständig zu steuern und damit das Ausgangssignal des Lichtverstärkers.From the foregoing explanation it can be seen that F i g. 4 a Preferred embodiment of an optical system in the light-amplifying Device according to F i g. 3 or other resonance light amplifiers can be used can and that the advantage of a practical elimination of unwanted reflection from the end face of the prism results in and at the same time a polarized output signal which is obtained by a filtering action within the cavity 82. Such a filtering action within the closed path within the cavity is a filtering of the output signal of the light amplifier due to the fact preferred that the approximately 50% power loss caused by polarization outside results, is practically avoided. The optical system according to FIG. 4 allows also to constantly control the reflectivity of surface 88 and hence the output signal of the light amplifier.

Neben der vorteilhaften Verwendbarkeit in Resonanzlichtverstärkern kann das optische System gemäß F i g. 4 vorteilhaft für andere Anwendungszwecke verwendet werden, wenn ein Lichtresonator wie z. B. bei einem Fabry-Perot-Interferorneter benutzt wird. Resonanzlichtverstärker mit innerer Entladung Das Verfahren zur Anregung der Atome innerhalb des Hohlraums kann auf Resonanzlichtverstärker angewandt werden, wie in F i ,g. 5 dargestellt ist. Ein längliches Hohlraumgefäß 121 ist vorgesehen, das verschlossene Enden 122 und 123 aufweist. Zweckmäßigerweise ist zumindest eines der Enden, wie beispielsweise 1.23, lichtdurchlässig für Licht der Frequenz, für die der Verstärker entworfen ist. Im Falle des Hohlraums 124 müssen die Seitenwände nicht durchsichtig sein wie bei den oben beschriebenen Hohlräumen, weil hier nicht die Notwendigkeit besteht, Lichtenergie durch die Wände durchzuführen, da andere Einrichtungen zur Anregung verwendet werden. Der Innenraum 124 des Hohlraumgefäßes 121 ist mit einer gasförmigen Atmosphäre gefüllt, die von einem Vorratsbehälter 125 zugeführt werden kann, der über eine von einem Temperaturregler 127 geregelten Heizspule geheizt wird. Wie bereits im Zusammenhang mit anderen Ausführungsbeispielen der Einrichtung beschrieben wurde, gewährleistet das Zusammenwirken aller Teile 125,127 zusammen mit dem Ofen 130 mit regelbarer Temperatur, der den Hohlraum 121 umgibt, daß der Druck des Mediums in dem Hohlraum auf einem geeigneten Wert gehalten wird.In addition to the advantageous use in resonance light amplifiers, the optical system according to FIG. 4 can be used advantageously for other applications when a light resonator such. B. is used in a Fabry-Perot Interferorneter. Resonant Light Amplifier with Internal Discharge The method of exciting the atoms within the cavity can be applied to resonant light amplifiers as in Fig. 1, g. 5 is shown. An elongated lumen vessel 121 is provided which has closed ends 122 and 123. Appropriately, at least one of the ends, such as 1.23, is transparent to light of the frequency for which the amplifier is designed. In the case of the cavity 124, the side walls do not have to be transparent, as in the case of the cavities described above, because here there is no need to pass light energy through the walls, since other means of excitation are used. The interior 124 of the cavity vessel 121 is filled with a gaseous atmosphere which can be supplied from a storage container 125 which is heated by a heating coil regulated by a temperature controller 127. As already described in connection with other embodiments of the device, the cooperation of all parts 125, 127 together with the temperature controllable furnace 130, which surrounds the cavity 121, ensures that the pressure of the medium in the cavity is kept at a suitable value.

Vorzugsweise ist der Innenraum 124 mit einer gasförmigen Atmosphäre gefüllt, die eine Mischung aus Natrium und Quecksilber enthält, oder mit einer anderen Mischung von Elementen, mit deren Hilfe der Wirkungsgrad der Anregung der beeinflußten Atome auf ein gewünschtes Energieniveau mit Hilfe von Zusammenstößen der zweiten Art begünstigt wird. Die allgemeine Theorie, nach der eine vorteilhafte Besetzungsverteilung der Energieniveaus eines Elements durch Zusammenstöße der zweiten Art mit einem anderen Element erzeugt werden kann, wurde bereits erwähnt und soll hier nicht wiederholt werden. Das optische System der Einrichtung in F i g. 5 ist ähnlich dem bereits beschriebenen, indem es zwei Prismen 131 und 134 mit rechtwinklig zueinander verlaufenden Kathetenflächen 132 bzw. 135 sowie parallele Stirnflächen 133 und 136 besitzt, wobei die brechenden Kanten zueinander stehen. Wie bereits erwähnt wurde, sind die Stirnflächen 133 und 136 vorzugsweise mit einem Überzug zur Verminderung der Reflexion überzogen, so daß praktisch die gesamte Reflexion durch innere Reflexion von den Flächen 132 und 135 erfolgt.Preferably, the interior 124 is with a gaseous atmosphere filled with a mixture of sodium and mercury, or with another Mixture of elements with the help of which the efficiency of the excitation is influenced Atoms to a desired energy level with the help of collisions of the second Kind is favored. The general theory that an advantageous cast distribution of the energy levels of an element by collisions of the second kind with one other element has already been mentioned and should not be repeated here will. The optical system of the device in FIG. 5 is similar to that already described by having two prisms 131 and 134 with each other at right angles Cathetus surfaces 132 and 135 and parallel end surfaces 133 and 136, where the breaking edges are facing each other. As mentioned earlier, the end faces are 133 and 136 preferably covered with a coating to reduce reflection, so that practically all of the reflection is due to internal reflection from surfaces 132 and 135 takes place.

Mindestens eine der Flächen 135 kann mit einem Überzug eines Mediums versehen sein, das einen Brechungsindex zwischen dem des Prismas 134 und der Atmosphäre besitzt, in der es angeordnet ist, wodurch eine Totalreflexion an der Fläche 135 vermieden und ein Durchtritt des im Hohlraum 121 erzeugten Lichts durch das Prisma 134 ermöglicht wird. Es ist nun zu erkennen, daß durch das Prisma 134 hindurchtretendes Licht in verschiedene Bündel durch Reflexion und Brechung aufgeteilt werden kann. In einigen Fällen kann dies wünschenswert sein. Falls es jedoch erwünscht ist, praktisch das gesamte Ausgangsbündel in eine Richtung zu führen, können zusätzliche Prismen vorgesehen werden, um die verschiedenen Ausgangsbündel durch Reflexion oder Brechung zu vereinigen und praktisch in die gleiche Richtung zu führen.At least one of the surfaces 135 can be coated with a medium be provided that has a refractive index between that of the prism 134 and the atmosphere in which it is arranged, whereby a total internal reflection at the surface 135 avoided and a passage of the light generated in the cavity 121 through the prism 134 is made possible. It can now be seen that penetrating through the prism 134 Light can be split into different bundles by reflection and refraction. In some cases this can be desirable. However, if so desired, convenient Additional prisms can be used to guide the entire output bundle in one direction be provided to the different output beams by reflection or refraction to unite and lead practically in the same direction.

Ein optisches Filter 137 kann in den Lichtweg zwischen den Prismen 131 und 134 gebracht werden, um Licht einer anderen Frequenz als der für die Arbeitsweise des Lichtverstärkers ausgewählten auszuscheiden. Insbesondere, wenn ein derartiger Verstärker als Oszillator betrieben wird, kann ein atomarer Übergang höherer Wahrscheinlichkeit als derjenige vorliegen, der die gewünschte Lichtfrequenz erzeugt. Ein derartiger Übergang würde eine Schwingung bei niedrigerer Eingangsleistung als der für die gewünschte Schwingung erforderlichen erzeugen. Derartige parasitische Schwingungen müssen unterdrückt werden. Im allgemeinen treten, mit Ausnahme von Übergängen, Schwingungen in verschiedenen Schwingungsformen gleichzeitig nicht auf und wären in jedem Fall unerwünscht. Folglich kann es wünsehenswert sein, ein optisches Filter, wie beispielsweise 137, in dem Hohlraum 124 anzubringen, wodurch mit Ausnahme der gewünschten Frequenz des Lichts die Verstärkung für alle Frequenzen unter den Punkt vermindert wird, der für die Aufrechterhaltung einer Schwingung erforderlich ist.An optical filter 137 can be placed in the light path between the prisms 131 and 134 are brought to light of a different frequency than that used to operate of the light amplifier selected to be eliminated. Especially when such a Amplifier operated as an oscillator can make an atomic transition more likely than that which produces the desired frequency of light. One of those The transition would be an oscillation at lower input power than that for the generate desired vibration required. Such parasitic vibrations must be suppressed. In general, with the exception of transitions, vibrations occur in different waveforms at the same time and would be in any case undesirable. Thus, it may be desirable to use an optical filter such as 137, to be mounted in the cavity 124, thereby except for the desired frequency of the light the gain for all frequencies is reduced below the point, which is necessary to maintain a vibration.

Eine andere und verschiedenartige V. ng für ein Filter (wie das Filter 137 im Gefäß 121, das in F i g. 5 dargestellt ist) erfolgt zum Zwecke der Herstellung polarisierten Lichts am Ausgang des Lichtverstärkers. Offensichtlich ist die Einführung eines Polarisationsfilters in den geschlossenen Weg in der lichtverstärkenden Einrichtung mit dem Auftreten von Verlusten für Licht mit Ausnahme derjenigen Polarität verbunden, für die das Filter durchlässig ist. Diese Verluste verhindern weitgehend die Verstärkung anderen Lichts als des der gewünschten Polarität, und in einem Oszillator wird die Erzeugung sich selbst aufrechterhaltender Schwingungen mit Ausnahme von Licht der gewünschten Polarität verhindert.Another and different vein for a filter (like the filter 137 in the vessel 121, which is shown in FIG. 5) takes place for the purpose of manufacture polarized light at the output of the light amplifier. Obvious is the introduction a polarization filter in the closed path in the light amplifying device associated with the occurrence of losses for light other than the polarity to which the filter is permeable. These losses largely prevent amplification light other than that of the desired polarity, and in an oscillator the Generation of self-sustaining vibrations with the exception of light the desired polarity.

Es ist zu erkennen, daß in der Einrichtung in F i g. 5 keine getrennte Gasentladungslampe vorgesehen ist, um eine Lichtanregung des Mediums in dem Hohlraum zu verursachen. Statt dessen wird eine Entladung direkt in dem Gefäß 121 mit Hilfe von Elektroden 127 erzeugt, die mit einer Energiequelle 128 über Leitungen 129 verbunden sind.It can be seen that in the device in FIG. 5 no separate Gas discharge lamp is provided in order to excite light of the medium in the cavity to cause. Instead, a discharge is made directly in the vessel 121 with the aid generated by electrodes 127, which are connected to an energy source 128 via lines 129 are.

Elektroden 127 in F i g. 5 sind innerhalb des Gefäßes 121 angeordnet und können gespeist werden, um entweder eine Gleichstrom- oder Niederfrequenzentladung zu ergeben. Es ist jedoch nicht notwendig, daß die Elektroden in dem Hohlraum angeordnet sind, um eine Entladung in dem Hohlraum zu erzeugen. Zum Beispiel können Elektroden außerhalb des Hohlraums verwendet werden, die durch Aluminiumfolien od. dgl. gebildet sind, um eine hochfrequente elektrische Entladung in dem Hohlraum 121 zu bewirken.Electrodes 127 in FIG. 5 are arranged within the vessel 121 and can be fed to either a direct current or low frequency discharge to surrender. However, it is not necessary for the electrodes to be arranged in the cavity to create a discharge in the cavity. For example electrodes Be used outside the cavity, which od by aluminum foils. The like. Formed to cause a high frequency electrical discharge in the cavity 121.

Die hier beschriebenen optischen Sender oder Verstärker können für Übertragungssysteme, für die Frequenz- oder Zeitmessung sowie für Interferometer verwendet werden. Andere Anwendungsmöglichkeiten, von denen es eine Vielzahl gibt, sind beispielsweise im Zusammenhang mit Fernsehprojektionen, Präzisionsmessungen von Längen und Geschwindigkeiten, Bestrahlungen, Steuersystemen, Photographie mit hoher Geschwindigkeit, Heizeinrichtungen usw. Optischer Sender oder Verstärker zur Erzeugung kurzer, kräftiger Impulse Bei einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel eines optischen Senders oder Verstärkers sollen kurze Lichtimpulse erzeugt werden. Derartige Impulse besitzen im allgemeinen die Eigenschaften der Ausgangssignale der zuvor beschriebenen Resonanzlichtverstärker, nämlich schmale Frequenzbandbreite; nahezu in einer Ebene liegende Wellenformen usw. Zusätzlich wird die Energie der kurzen Impulse in einer sehr kurzen Zeit konzentriert. Diese Zeitspanne kann kürzer als 10-8 Sekunden sein. Die Länge des Impulses kann natürlich länger sein und kann gesteuert werden, genau wie die Gestalt des Impulses bis zu einem gewissen Ausmaß, was im folgenden noch näher erläutert werden soll. Die Intensität des Impulses ist beträchtlich höher als die Lichtintensität, die mit vergleichbaren Einrichtungen bei stetiger Arbeitsweise erreichbar ist. Es können entweder Lichtverstärker verwendet werden, die resonieren oder nicht resonieren, bei denen ein Impulsbetrieb einfach dadurch erfolgt, daß die Quelle der Anregungsenergie gepulst wird, wie z. B. die Anregrm - durch Licht oder eine elektrische Entladung.The optical transmitters or amplifiers described here can be used for Transmission systems for frequency or time measurement and for interferometers be used. Other possible uses, of which there are many, are, for example, in connection with television projections, precision measurements of lengths and speeds, irradiations, control systems, photography with high speed, heating devices, etc. Optical transmitter or amplifier for Generation of short, powerful pulses In a particularly preferred embodiment an optical transmitter or amplifier should generate short light pulses. Such pulses generally have the properties of the output signals the previously described resonance light amplifier, namely narrow frequency bandwidth; waveforms lying almost in one plane, etc. In addition, the energy of the short pulses concentrated in a very short time. This time span can be shorter than 10-8 seconds. The length of the pulse can of course be and can be longer can be controlled, just like the shape of the impulse to some extent, which is to be explained in more detail below. The intensity of the pulse is considerably higher than the light intensity obtained with comparable facilities at steady working method is achievable. Either light amplifiers can be used that resonate or not resonate, where a pulse operation is easy takes place in that the source of the excitation energy is pulsed, such as. B. the Stimulus - by light or an electrical discharge.

des Impulsbetriebs wird jedoch nicht der ganze Vorteil des Impulsbetriebs erreicht. Es wird vorgezogen, daß das Arbeitsmedium des Lichtverstärkers ständig aktiviert wird, so daß unter geeigneten Bedingungen eine sich aufrechterhaltende Schwingung erzeugt wird. Unter sich aufrechterhaltenden Schwingungen ist zu verstehen, daß eine erneute Erzeugung stattfinden kann, durch die eine sich selbst aufrechterhaltende Schwingung erzeugt werden könnte, wenn auch nur für eine sehr kurze Zeitspanne.however, pulsing does not get the full benefit of pulsing achieved. It is preferred that the working medium of the light amplifier be constant is activated, so that under suitable conditions a sustaining Vibration is generated. Sustained vibrations are understood to mean that a regeneration can take place through the one that is self-sustaining Vibration could be generated, if only for a very short period of time.

Das in einem derartigen Zustand befindliche Arbeitsmedium enthält einen wesentlichen Energiebetrag auf Grund der Anwesenheit von Atomen, Ionen oder Molekülen in höhere . Energiezuständen, die in einen niedrigeren Energiezustand unter Aussendung einer elektromagnetischen Strahlung entsprechender Frequenz übergehen können. Dies° gespeicherte Energie kann in einer kruzen Zeitspanne freigegeben werden und ist viel größer als der verhältnismäßig kleine Energiebetrag, der dem Arbeitsmedium durch die anregende Energiequelle während einer gleich kurzen Zeitspanne zugeführt werden könnte (wie bei der normalen kontinuierlichen Arbeitsweise).Contains the working medium in such a state a substantial amount of energy due to the presence of atoms, or ions Molecules in higher. Energy states that result in a lower energy state pass over with the emission of electromagnetic radiation of the corresponding frequency can. This stored energy can be released in a short period of time and is much larger than the relatively small amount of energy that the working medium supplied by the stimulating energy source for an equally short period of time could be (as in normal continuous operation).

Verschiedene Mechanismen können verwendet werden, um einen Resonanzlichtverstärker zur Erzielung eines derartigen Impulsbetriebs zu steuern.Various mechanisms can be used to create a resonance light amplifier to achieve such pulsed operation.

Ein derartiger Weg zur Erzielung eines Impulsbetriebs besteht darin, die wirksame Anzahl von überschüssig angeregten Atomen mit Hilfe des Zeeman- oder Stark-Effekts zu ändern. Dies kann durch Erzeugung einer plötzlichen Änderung des magnetischen bzw. elektrischen Feldes bewirkt werden.One such way of achieving pulsed operation is to the effective number of excessively excited atoms using the Zeeman or Stark effect to change. This can be done by generating a sudden change in the magnetic or electric field are effected.

Ein Impulsbetrieb kann ebenso durch plötzliche Änderung der Resonanzfrequenz des Arbeitsmediums durch den Zeeman- oder Stark-Effekt erreicht werden (beispielsweise durch Änderung des magnetischen oder elektrischen Feldes in dem Hohlraum).Impulse operation can also be achieved by a sudden change in the resonance frequency of the working medium can be achieved by the Zeeman or Stark effect (for example by changing the magnetic or electric field in the cavity).

Ein Impulsbetrieb kann auch durch die Verwendung eines Verschlußmechanismus erreicht werden, vorzugsweise durch eine elektronische Anordnung, wie eine Keazelle, um das Licht in dem geschlossenen Weg des Resonanzlichtverstärkers wirkungsvoll zu dämpfen, so daß die Verluste groß genug sind, um eine sich selbst aufrechterhaltende Schwingung für gewisse Zustände des Verschlusses zu verhindern.Impulse operation can also be achieved through the use of a locking mechanism can be achieved, preferably by an electronic arrangement such as a Kea cell, around the light in the closed path of the resonance light amplifier effectively attenuate so that the losses are great enough to be self-sustaining To prevent oscillation for certain states of the closure.

Es ist bemerkenswert, daß dieselben oben aufgeführten Effekte zur Herbeiführung eines Impulsbetriebs verwendet werden können, um schnell die Verstärkung eines Lichtverstärkers zu ändern, der als Verstärker verwendet wird. In dem nichtlinearen Bereich des Betriebs würden Harmonische der Modulationsfrequenz erzeugt.It is noteworthy that the same effects listed above apply to Pulse operation can be used to quickly gain amplification of a light amplifier used as an amplifier. In the non-linear During the range of operation, harmonics of the modulation frequency would be generated.

Geeignete Einrichtungen zum Pulsen eines Lichtverstärkers, um kurze Impulse mit Hilfe des Zeeman-Effekts herzustellen, können vorgesehen werden, indem ein Resonanzlichtverstärker zwischen zwei Helmholz-Spulen gebracht wird. Ein magnetisches Feld kann dann durch den Resonanzlichtverstärker erzeugt werden, der so gesteuert werden kann, daß er in einer Zeit von etwa 10-$ Sekunden auf Null reduziert werden kann. Natürlich können auch magnetische Felder mit sich schnell ändernder Feldstärke durch andere Einrichtungen, wie Mikrowellenleiter oder Hohlraumresonatoren, erzeugt werden.Suitable devices for pulsing a light amplifier to short Making pulses using the Zeeman effect can be provided by a resonance light amplifier is placed between two Helmholz coils. A magnetic one Field can then be generated by the resonance light amplifier that is so controlled can be that it can be reduced to zero in a time of about 10- $ seconds can. Of course, magnetic fields with rapidly changing field strengths can also be used generated by other devices such as microwave conductors or cavity resonators will.

Der Zeeman- oder Stark-Effekt kann benutzt werden, um kurze Impulse in anderer Weise zu erzeugen, indem das Umkippen der Resonanzfrequenz des Arbeitsmediums ausgenutzt wird, was durch Änderung des magnetischen oder des elektrischen Feldes verursacht werden kann.The Zeeman or Stark effect can be used to create short pulses generated in another way by overturning the resonance frequency of the working medium is exploited, what by changing the magnetic or the electric field can be caused.

Eine andere und besonders einfache und wirkungsvolle Einrichtung zum Erzeugen kurzer Impulse in einem Resonanzlichtverstärker ist in der F i g. 6 dargestellt. F i g. 6 zeigt einen Resonanzlichtverstärker, der ein Hüllgefäß 401 aufweist, dessen Innenraum 402 mit einem geeigneten der obenerwähnten Arbeitsmedien gefüllt ist. In F i g. 6 sind zur Vereinfachung der Darstellung die Anregungseinrichtung und der Vorratsbehälter weggelassen. In der Hülle 401 ist ein Prisma 403 vorgesehen, das ähnlich zu dem in F i g. 4 gezeigten Ausführungsbeispiel ausgebildet und dort beschrieben ist. Ein Fenster 404 befindet sich am gegenüberliegenden Ende der Hülle 401. Ein anderes ähnliches reflektierendes Prisma 405 ist vorge@2hen und in der Einrichtung in F i g. 6 außerhalb des Hüllgefäßes 401 dargestellt. Die reflektierenden Prismen 403 und 405 können wahlweise entweder beide in dem Hüllgefäß oder beide außerhalb des Hüllgefäßes vorgesehen sein.Another and particularly simple and effective device for generating short pulses in a resonance light amplifier is shown in FIG. 6 shown. F i g. 6 shows a resonance light amplifier which has an envelope vessel 401, the interior 402 of which is filled with a suitable one of the above-mentioned working media. In Fig. 6, the excitation device and the storage container are omitted to simplify the illustration. A prism 403 is provided in the sheath 401 , which is similar to that in FIG. 4 is formed and described there. A window 404 is at the opposite end of the envelope 401. Another similar reflective prism 405 is provided and included in the device in FIG. 6 shown outside of the envelope vessel 401. The reflective prisms 403 and 405 can optionally be provided either both in the envelope vessel or both outside the envelope vessel.

Wie im Zusammenhang mit F i g. 4 eingehend erläutert wurde, sind die Prismen 465 und 403 so angeordnet, daß durch die Pfeile 408 gekennzeichnete auffallende Lichtstrahlen auf betreffende der Flächen 406 und 407 unter oder nahe dem Polarisationswinkel des Prismas und seiner Umgebung auffallen. Bei dieser Anordnung wird Licht einer bestimmten Polarität durchgelassen und innen im Prisma reflektiert, während Licht einer anderen Polarität teilweise außen an der betreffenden der Flächen 406 und 407 reflektiert wird. Damit ergibt sich nur für das Licht einer besonderen Polarität ein geschlossener Weg mit niedrigen Verlusten.As in connection with Fig. 4 was explained in detail, are the Prisms 465 and 403 arranged so that indicated by the arrows 408 conspicuous Rays of light on respective ones of the surfaces 406 and 407 at or near the polarization angle of the prism and its surroundings. With this arrangement, light becomes one certain polarity is transmitted and reflected inside the prism, while light of a different polarity partially on the outside of the relevant one of surfaces 406 and 407 is reflected. This only results in a special polarity for light a closed path with low losses.

Die Einrichtung gemäß F i g. 6 unterscheidet sich in ihrer Wirkungsweise von der Einrichtung gemäß F i g. 4 darin, daß eine Kerrzelle 411 in dem geschlossenen Lichtweg angeordnet ist, so daß alles Licht, das entlang dem geschlossenen Weg verläuft, durch die Kerrzelle 411 hindurchtritt.The device according to FIG. 6 differs in its mode of action of the device according to FIG. 4 in that a Kerr cell 411 in the closed Light path is arranged so that all light that passes along the closed path, passes through the Kerr cell 411.

Die Kerrzelle wird von einem Impulsgenerator und einem Zeitgeber 412 elektrisch gespeist. Die Kerrzelle steuert also die Impulse des austretenden Lichts, und folglich sind der Impulsgenerator und Zeitgeber so ausgebildet, daß Impulse geeigneter Dauer erzeugt werden und zu der gewünschten Zeit auftreten, so daß sich Lichtimpulse entsprechend der bei einem speziellen Verwendungszweck gewünschten Eigenschaft ergeben.The Kerr cell is powered by a pulse generator and timer 412 electrically powered. The Kerr cell controls the impulses of the emerging light, and consequently the pulse generator and timer are arranged to generate pulses suitable duration and occur at the desired time so that Light pulses corresponding to those required for a specific application Property.

Die Konstruktion einer Kerrzelle ist gut bekannt und soll deshalb nicht im einzelnen erläutert werden. Es sei lediglich erwähnt, daß eine Ausführungsform einer Kerrzelle aus einer Anzahl leitender Platten (vorzugsweise um 45° gegen die Zeichenebene in F i g. 6 geneigt) besteht, die über Leiter 413 mit einer elektrischen Spannungsquelle, wie dem Impulsgenerator und Zeitgeber 412, verbunden sind. Die Abstände zwischen den leitenden Platten 414 sind durch ein dielektrisches (gewöhnlich flüssiges) Material ausgefüllt, so daß eine Aufladung der Platten 414, um ein elektrisches Feld in dem Dielektrikum zu erzeugen, auf Grund des bekannten Kerr-Effekts eine Änderung der Polarisation einer eben polarisierten Welle verursacht, die durch die Kerrzelle hindurchtritt.The construction of a Kerr cell is well known and should therefore not be explained in detail. It should only be mentioned that one embodiment a Kerr cell made up of a number of conductive plates (preferably at 45 ° to the Drawing plane in FIG. 6 inclined), which is connected via conductor 413 to an electrical Voltage source, such as the pulse generator and timer 412, are connected. the distances between the conductive plates 414 are through a dielectric (usually liquid) material filled so that a charge of the plates 414, to create an electric field in the dielectric, due to the known Kerr effect causes a change in the polarization of a plane polarized wave, which passes through the Kerr cell.

Prismen 415 sind an den Enden der Kerrzelle 411 vorgesehen, so daß die durch die Pfeile 408 gekennzeichneten Lichtstrahlen in die Keazelle unter einem Winkel eintreten, der praktisch gleich dem Polarisationswinkel der Außen- und Innenflächen des Prismas 415 ist. Dadurch wird eine Reflexion von den Flächen des Prismas 415 herabgesetzt und so der Lichtverlust auf Grund der Einführung der Kerrzelle in das System vermindert.Prisms 415 are provided at the ends of the Kerr cell 411 so that the light rays indicated by the arrows 408 enter the Kea cell at an angle practically equal to the polarization angle of the outer and inner surfaces of the prism 415. This reduces reflection from the surfaces of the prism 415 and thus reduces the loss of light due to the introduction of the Kerr cell into the system.

Da ein nahezu urigedämpfter geschlossener Weg für Licht einer besonderen Polarität gemäß F i g. 6 gegeben ist und da Licht einer anderen Polarität teilweise aus dem geschlossenen Weg reflektiert wird, verursacht die Erregung der Kerrzelle, um eine Änderung der Polarisation des hindurchtretenden Lichts zu bewirken, einen beträchtlichen Verlust von Lichtenergie entlang dem geschlossenen Weg auf Grund von Reflexion von den Oberflächen 406 und 407 der Prismen 403 und 405. Die Polarisation kann von der Kerrzelle in verschiedener Weise geändert werden. Es kann eine Änderung zu einer zirkularen Polarisation oder eine Änderung zu einem neuen Polarisationswinkel erfolgen, der um 90° gegenüber dem ursprünglichen gedreht ist, oder eine sonstige Änderung erfolgen. Jede Änderung der Polarisation ergibt eine Dämpfung der Lichtstrahlen. Die maximale Dämpfung ergibt sich bei einer Änderung des ebenen Polarisationswinkels um 90°.As an almost quaint, closed path for light is a special one Polarity according to FIG. 6 is given and there is partially light of a different polarity is reflected from the closed path causes the excitation of the Kerr cell, to cause a change in the polarization of the light passing through, one due to significant loss of light energy along the closed path of reflection from surfaces 406 and 407 of prisms 403 and 405. The polarization can be changed by the Kerr cell in various ways. It can be a change to a circular polarization or a change to a new polarization angle take place, which is rotated by 90 ° compared to the original, or another Change made. Any change in polarization results in an attenuation of the light rays. The maximum attenuation results from a change in the plane polarization angle by 90 °.

Wenn die Kerrzelle 411 erregt wird, verhindern deshalb Energieverluste des Resonanzlichtverstärkers den Aufbau einer Schwingung, obwohl eine überschüssige Besetzung in einem höheren Energiezustand besteht, von dem eine sich selbst aufrechterhaltende angeregte Emission auf Grund von Übergängen von einem niedrigeren Energiezustand auftreten würde, wenn die Bedingungen der Energieerhaltung in dem System nahe einem Maximum lägen. Wenn also die Kerrzelle unter diesen Bedingungen plötzlich abgeschaltet wird, um die Verlustrate der Energie zu vermindern, wird die durch die höhere Besetzung des oberen Energiezustands gegebene Energie schnell durch regenerative angeregte Emission verbraucht, wodurch ein Lichtimpuls in dem Resonanzlichtverstärker erzeugt wird.When the Kerr cell 411 is energized, therefore, prevent energy loss of the resonance light amplifier the build-up of an oscillation, although an excess Occupation exists in a higher energy state, one of which is self-sustaining stimulated emission due to transitions from a lower energy state would occur if the conditions of energy conservation in the system were close to one Maximum. So if the Kerr cell suddenly switched off under these conditions is to decrease the rate of loss of energy, which is due to the higher cast The energy given to the upper energy state is quickly stimulated by regenerative Emission consumed, whereby a light pulse is generated in the resonance light amplifier will.

Wie im Falle der Einrichtung gemäß F i g. 4 kann ein Ausgangssignal von dem Lichtverstärker gemäß F i g. 6 erhalten werden, indem die Oberfläche 407 ; des Prismas 405 teilweise reflektierend gemacht wird. Dies kann durch Aufbringen eines teilweise reflektierenden Überzugs oder wahlweise durch Drehen des Prismas 405 um eine Achse senkrecht zu der Zeichenebene erreicht werden, so daß die durch die Pfeile 408 gekennzeichneten Strahlen nicht genau unter dem Polarisationswinkel auffallen, sondern um einen etwas davon verschiedenen Winkel, was zu einer teilweisen Reflexion von der Oberfläche 407 des Prismas 405 und zur Erzeugung von durch Pfeile 409 gekennzeichneten Strahlen am Ausgang führt.As in the case of the device according to FIG. 4, an output signal from the light amplifier according to FIG. 6 can be obtained by the surface 407; of the prism 405 is made partially reflective. This can be achieved by applying a partially reflective coating or, alternatively, by rotating the prism 405 about an axis perpendicular to the plane of the drawing, so that the rays indicated by the arrows 408 are not incident exactly at the angle of polarization, but at a slightly different angle, which leads to a partial reflection from the surface 407 of the prism 405 and to the generation of rays indicated by arrows 409 at the exit.

Die in F i g. 6 gezeigte und oben beschriebene Einrichturig ist besonders deshalb vorteilhaft, weil die Kerrzelle in so kurzen Zeitspannen wie 10-s Sekunden betrieben werden kann.The in F i g. 6 shown and described above Einrichturig is special advantageous because the Kerr cell can be operated in as short periods of time as 10 seconds can be operated.

Es ist übrigens zu beachten, daß die Einrichtung gemäß F i g. 6 durch Ersetzen des Impulsgenerators 412 durch eine geeignete Modulationsschaltung zur Verwendung als sehr guter Modulator für einen Resonanzlichtverstärker geeignet ist, der entweder als Oszillator oder als Verstärker verwendet werden kann. Deshalb kann die Einrichtung gemäß F i g. 6 in etwas abgewandelter Form als Oszillator in einem Sender eines Übertragungssystems verwendet werden. Nicht reflektierender und nicht resonierender Lichtverstärker In den obigen Ausführungen wurden gepulste Lichtverstärker beschrieben, bei denen ein geschlossener Lichtweg durch Reflektoren gegeben war und der Verstärker in grundsätzlich derselben Weise betrieben wurde, mit der Ausnahme, daß ein kurzzeitiger Impulsbetrieb z. B. mit der Kerrzelle gemäß F i g. 6 verursacht wurde.Incidentally, it should be noted that the device shown in FIG. 6, by replacing the pulse generator 412 with a suitable modulation circuit, is suitable for use as a very good modulator for a resonance light amplifier which can be used either as an oscillator or as an amplifier. Therefore, the device according to FIG. 6 can be used in a slightly modified form as an oscillator in a transmitter of a transmission system. Non-reflective and non-resonant light amplifier In the above, pulsed light amplifiers were described in which a closed light path was given by reflectors and the amplifier was operated in basically the same way, with the exception that a brief pulse operation z. B. with the Kerr cell according to FIG. 6 was caused.

Bei der vorher beschriebenen Arbeitsweise von lichtverstärkenden Einrichtungen addierte sich die angeregte Emission kohärent zu der induzierenden Strahlung. Mit Ausnahme der Brechungseffekte wird ein durch einen aktivierenden Lichtverstärker laufender Wellenzug linear verstärkt, solange die Dichte der angeregten Atome (oder Ionen oder Moleküle) praktisch urigeändert bleibt, und vorausgesetzt, daß der Übergang nicht »leistungsverbreitert« ist. Bei einem Betrieb außerhalb der obigen Grenzen treten verschiedene Effekte auf (z. B. nichtlineare Verstärkung). Eine diese Effekte ausnutzende Einrichtung ergibt Möglichkeiten, die über diejenigen der bereits beschriebenen lichtverstärkenden Einrichtungen hinausgehen.In the previously described mode of operation of light amplifying devices the excited emission added coherently to the inducing radiation. With The exception to the refraction effects is an activating light amplifier The current wave train is amplified linearly as long as the density of the excited atoms (or Ions or molecules) remains practically unchanged, and provided that the transition is not "broadened". When operating outside of the above limits various effects occur (e.g. non-linear amplification). One of those effects Exploiting facility results in possibilities beyond those already described light-amplifying devices go beyond.

Eine Einrichtung zum Erzeugen von Lichtimpulsen durch Ausnutzung der Lichtverstärkung in einem Lichtverstärker mit nicht reflektierenden Wänden ist in F i g. 7 gezeigt. Ein gepulster Resonanzlichtverstärker ist schematisch durch den Block 421 angedeutet. Dieser Verstärker kann gemäß oben beschriebenen Grundsätzen ausgeführt sein, z. B. entsprechend F i g. 6 und gemäß der im Zusammenhang damit gegebenen Beschreibung.A device for generating light pulses by utilizing the Light amplification in a light amplifier with non-reflective walls is in F i g. 7 shown. A pulsed resonance light amplifier is shown schematically by the Block 421 indicated. This amplifier can according to the principles described above be executed, e.g. B. corresponding to F i g. 6 and according to the related thereto given description.

Der gepulste Resonanzlichtverstärker 421 wird durch einen Impulsgenerator und eine Zeitgeberschaltung 422 gesteuert, wie im Zusammenhang mit F i g. 6 bereits erläutert wurde.The pulsed resonance light amplifier 421 is powered by a pulse generator and a timer circuit 422 controlled as described in connection with FIG. 6 already was explained.

Das Ausgangssignal des gepulsten Resonanzlichtverstärkers 421 besteht aus Lichtimpulsen, die durch Pfeile 423 angedeutet sind. Diese Lichtimpulse werden in einer gewünschten Richtung weitergeleitet, z. B. durch die Linse 424.The output of the pulsed resonance light amplifier 421 exists from light pulses, which are indicated by arrows 423. These light pulses are forwarded in a desired direction, e.g. Through lens 424.

Um den Verstärkungseffekt eines nicht refektierenden, nicht resonierenden Lichtverstärkers nach der Erfindung weitgehend auszunutzen, kann es erwünscht sein, für den nicht reflektierenden Verstärker Lichtimpulse mit einer Anstiegszeit vorzusehen, die so kurz wie möglich ist. Sonst würde ein Teil der in dem nicht reflektierenden Verstärker gespeicherten Energie für eine Verstärkung der Vorderflanke des Eingangsimpulses mit niedriger Intensität aufgewandt werden.To the amplification effect of a non-reflective, non-resonant To use light amplifier according to the invention to a large extent, it may be desirable provide light pulses with a rise time for the non-reflective amplifier, which is as short as possible. Otherwise it would be part of the non-reflective Stored energy amplifier for amplifying the leading edge of the input pulse can be used with low intensity.

Deshalb ist in F i g. 7 eine Verschlußanordnung mit sehr hoher Verschlußgeschwindigkeit dargestellt, um einen Ausgangsimpuls mit sehr kurzer Anstiegszeit zu erhalten. Während die Anstiegszeit des gepulsten Resonanzlichtverstärkers 421 etwa 10-s Sekunden betragen kann, kann der. Verschluß 425 so ausgebildet sein, daß sich für das Ausgangssignal eine Anstiegszeit von größenordnungsmäßig 10-11 Sekunden ergibt.Therefore, in FIG. Figure 7 shows a shutter arrangement with a very high shutter speed in order to obtain an output pulse with a very short rise time. While the rise time of the pulsed resonance light amplifier 421 may be about 10-s seconds, the. Shutter 425 can be designed so that the output signal has a rise time of the order of 10-11 seconds.

Der Verschluß 425 enthält einen Spiegel 426, der sehr schnell um eine Achse 427 gedreht wird. Ein undurchsichtiges Glied 428 ist vorgesehen, das einen schmalen Spalt 430 aufweist. Bei der in F i g. 13 gezeigten Lage des Spiegels 426 werden die Strahlen 423 des gepulsten Resonanzlichtverstärkers 421 auf den Spalt 430 fokussiert und treten deshalb durch das undurchsichtige Glied 423 hindurch: Wenn der Spiegel 426 rotiert, werden die Strahlen von dem Verstärker 421 über das -undurchsichtige Glied 428 geführt und treten periodisch während sehr kurzer Zeitspannen durch den Spalt 430 hindurch.The shutter 425 contains a mirror 426 which is rotated very quickly about an axis 427. An opaque member 428 is provided which has a narrow gap 430 . In the case of the in FIG. Position of the mirror 426 shown 13, the beams of the pulsed resonant optical amplifier focused 423 421 to the gap 430 and therefore pass through the opaque member 423 therethrough: When the mirror rotates 426, the radiation from the amplifier 421 are passed over the -undurchsichtige member 428 and pass through gap 430 periodically for very short periods of time.

Die Breite des Spalts 430 wird vorzugsweise gleich der Breite der Fraunhoferschen Linienverteilung des Lichtbündels an dem -betreffenden Punkt gewählt. Die Breite der Fraunhoferschen Linienverteilung wird größer, wenn der Abstand des undurchsichtigen Glieds 428 von dem Spiegel 426 erhöht wird. Dieser Abstand kann in irgendeiner zweckmäßigen Größe gewählt werden, und erwünschtenfalls kann der Weg der Lichtstrahlen 423 durch Verwendung von Spiegeln od. dgl. umgelenkt werden, um eine handliche Größe der Verschlußeinrichtung zu ermöglichen. Wenn z. B. das undurchsichtige Glied in einem Abstand von 10 Metern vorgesehen wird, beträgt die Breite der Fraunhoferschen Linienverteilung etwa 1ho Millimeter. Die Herstellung eines Spalts dieser Breite in dem undurchsichtigen Material 428 bereitet keine Schwierigkeiten.The width of the gap 430 is preferably chosen to be equal to the width of the Fraunhofer line distribution of the light beam at the point in question. The width of the Fraunhofer line distribution increases as the distance of the opaque member 428 from the mirror 426 is increased. This distance can be selected in any suitable size and, if desired, the path of the light beams 423 can be deflected by using mirrors or the like, in order to enable the closure device to be of a manageable size. If z. B. the opaque link is provided at a distance of 10 meters, the width of the Fraunhofer line distribution is about 1ho millimeters. Creating a gap of this width in the opaque material 428 is not difficult.

Der Spiegel 426 wird vorzugsweise mit sehr hohen Umdrehungszahlen, gedreht, damit sich hinter dem Verschluß 425 ein Impuls mit einer sehr kurzen Anstiegszeit ergibt. Wenn die Geschwindigkeit auf 101; Radiant pro Stunde erhöht werden kann, kann ein Impuls von etwa 10-11 Sekunden erhalten werden. Bekannte Verfahren zur Erzielung hoher Rotationsgeschwindigkeiten können für die Konstruktion des schnell rotierenden Spiegels 426 ausgenutzt werden. Zum Beispiel kann der Spiegel ein kleiner metallischer Zylinder mit ebenen Schliffen sein und in einer evakuierten Hülle vorgesehen und mit einer praktisch reibungslosen Lagerung versehen sein. Erwünschtenfalls kann eine magnetische Lagerung verwendet werden. Der Spiegel kann durch ein rotierendes Magnetfeld in eine hohe Rotationsgeschwindigkeit versetzt werden.The mirror 426 is preferably rotated at very high speeds so that a pulse with a very short rise time results behind the shutter 425. When the speed is 101; Radians per hour can be increased, a pulse of about 10-11 seconds can be obtained. Known methods of achieving high rotational speeds can be used in the construction of the rapidly rotating mirror 426 . For example, the mirror can be a small metallic cylinder with flat cuts and provided in an evacuated envelope and provided with a practically frictionless bearing. Magnetic storage can be used if desired. The mirror can be set at a high speed of rotation by a rotating magnetic field.

Es ist ersichtlich, daß die unter Bezug auf F i g. 7 beschriebene spezielle Verschlußeinrichtung ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel darstellt, mit der eine sehr kurze Anstiegszeit für die Ausgangsimpulse des Verschlusses erreicht werden kann. Die Arbeitsweise des nicht resonierenden, nicht reflektierenden Lichtverstärkers gemäß F i g. 7 ist nicht auf die Verwendung mit Verschlüssen mit derartig hohen Verschlußgeschwindigkeiten beschränkt. In vielen Fällen kann ein langsamerer und verhältnismäßig einfacherer Verschluß wie eine Kerrzelle verwendet werden, um einen Lichtimpuls für den nicht reflektierenden Verstärker zu liefern. Obwahl ein Resonanzlichtverstärker eine zweckmäßige Lichtquelle zum Pulsen des nichtlinearen Lichtverstärkerrohres darstellt, kann ferner irgendeine andere Lichtquelle mit geeigneter Frequenz verwendet werden, wenn eine Steuerung zur Abgabe von Lichtimpulsen geeignet kurzer Dauer erfolgt.It can be seen that the processes referred to in FIG. 7 described special locking device represents a preferred embodiment, with which achieves a very short rise time for the output pulses of the shutter can be. How the non-resonating, non-reflective light amplifier works according to FIG. 7 is not intended to be used with closures of such height Shutter speeds limited. In many cases, a slower and relatively simpler closure such as a Kerr cell can be used to close a To deliver light pulse for the non-reflective amplifier. Or choose a resonance light amplifier a suitable light source for pulsing the non-linear light amplifier tube any other light source having a suitable frequency may also be used when a control for the emission of light pulses is carried out with a suitably short duration.

Das Licht vom Verschluß 425 wird beispielsweise durch eine Linse 429 auf ein nicht reflektierendes Verstärkerrohr 431 gerichtet. Das Verstärkerrohr 431 besitzt ein Hüllgefäß 432 mit einem Eingangsfenster 433 und einem Ausgangsfenster 434. Der Innenraum 435 des nicht reflektierenden Lichtverstärkerrohres ist mit einem geeigneten Arbeitsmedium gefüllt. Bei Verwendung in Verbindung mit einem gepulsten Resonanzlichtverstärker 421 ist das Arbeitsmedium des nicht reflektierenden Lichtverstärkers 431 normalerweise dasselbe wie bei dem gepulsten Resonanzlichtverstärker 421. In jedem Fall wird für das Verstärkerrohr 431 ein Arbeitsmedium verwendet, das von dem durch das Eingangsfenster 433 zugeführten anregenden Licht angeregt wird.The light from shutter 425 is directed onto a non-reflective amplifier tube 431 through a lens 429, for example. The amplifier tube 431 has an envelope 432 with an inlet window 433 and an outlet window 434. The interior 435 of the non-reflective light amplifier tube is filled with a suitable working medium. When used in conjunction with a pulsed resonant optical amplifier 421, the working medium of the non-reflective light amplifier 431 is normally the same as the pulsed resonant optical amplifier 421. In either case, a working medium is used for the enhancer tube 431, which is excited by the supplied through the entrance window 433 exciting light .

Das Ausgangssignal des nicht reflektierenden Lichtverstärkerrohres 431 tritt durch das Ausgangsfenster 434 aus.The output signal of the non-reflective light amplifier tube 431 exits through the output window 434 .

Der nicht resonierende, nicht reflektierende Lichtverstärker gemäß F i g. 7 arbeitet in folgender Weise: Die Arbeitsweise des gepulsten Resonanzlichtverstärkers 421 und des Verschlusses 415 wurde bereits erläutert. Es ist zu beachten, daß der Verschluß 425 mit dem Impuls des gepulsten Resonanzlichtverstärkers 421 synchronisiert sein sollte, so daß der offene Zustand des Verschlusses 425 so nahe wie möglich der maximalen Intensität des Lichtimpulses von dem gepulsten Resonanzlichtverstärker 421 auftritt. Dies wird durch den Impulsgenerator und Zeitgeber 422 bewirkt.The non-resonating, non-reflective light amplifier according to FIG. 7 works in the following way: The mode of operation of the pulsed resonance light amplifier 421 and of the shutter 415 has already been explained. It should be noted that the shutter should be synchronized 425 with the pulse of the pulsed light resonance amplifier 421 so that the open state of the shutter 425 of the maximum intensity of the light pulse occurs as close as possible from the resonance pulsed light amplifier 421st This is accomplished by the pulse generator and timer 422 .

Lichtimpulse von dem Verschluß 425 treten durch die Linse 429 hindurch, wo sie gesammelt werden. Die fokussierten Lichtimpulse treten in den nicht reflektierenden Lichtverstärker 431 durch das Eingangsfenster 433 ein. In F i g. 7 ist die Anregungseinrichtung für den nicht reflektierenden Lichtverstärker 431 der Einfachheit halber weggelassen. Es ist zu beachten, daß das Arbeitsmedium in dem Innenraum 435 des Verstärkerrohres 431 so angeregt wird, daß sich eine überschüssige Besetzung von Atomen, Ionen oder Molekülen in einem oberen von zwei Energiezuständen ergibt, die um die Frequenz des anregenden Lichts von dem gepulsten Resonanzlichtverstärker 421 auseinander liegen. Die Aktivierungsenergie des Arbeitsmediums des Lichtverstärkerrollres 431 kann von durch die Wand 432 zugeführter Lichtenergie durch eine innere Entladung oder durch irgendeine andere oben beschriebene Einrichtung erfolgen.Pulses of light from shutter 425 pass through lens 429 where they are collected. The focused light pulses enter the non-reflective light amplifier 431 through the entrance window 433 . In Fig. 7, the excitation device for the non-reflective light amplifier 431 is omitted for the sake of simplicity. It should be noted that the working medium in the interior 435 of the amplifier tube 431 is excited in such a way that there is an excess occupation of atoms, ions or molecules in an upper of two energy states, which is around the frequency of the exciting light from the pulsed resonance light amplifier 421 to be apart. The activation energy of the working medium of the light amplifier roller 431 can take place from light energy supplied through the wall 432 by an internal discharge or by any other means described above.

Es ist zu beachten, daß reflektierende Einrichtungen nicht in dem Lichtverstärkerrohr 431 vorhanden sind, wie dies bei bisher beschriebenen Lichtverstärkern der Fall war. Folglich werden in dem Lichtverstärkerrohr 431 emittierte Photoneu normalerweise nicht reflektiert, um den Innenraum 435 des Lichtverstärkerrohres 431 erneut zu durchsetzen. Deshalb durchsetzt ein emittiertes Photon gewöhnlich weniger als die Länge der Lichtverst*irkerröl:!-e, bevor es in den Außenraum gelangt oder absorbiert wird.It should be noted that reflective devices are not provided in the light amplifier tube 431, as was the case with light amplifiers previously described. As a result, photons emitted in the light amplifier tube 431 are normally not reflected to penetrate the interior space 435 of the light amplifier tube 431 again. Therefore, an emitted photon usually penetrates less than the length of the light amplifiers:! - e before it reaches the outside space or is absorbed.

Es besteht also eine geringe Chance für eine regenerative Wirkung in dem Lichtversti-irkerrohr, und eine beträchtliche überschüssige Besetzung des oberen der beiden Energiezustände der Atome (oder Ionen oder Moleküle) kann erreicht und ohne spontaue regenerative Oszillation in dem Lichtverstärkerrohr aufrechterhalten werden.So there is little chance of a regenerative effect in the light amplifier tube, and a considerable excess of the upper of the two energy states of atoms (or ions or molecules) can be reached and without spontaneous regenerative oscillation in the light amplifier tube be maintained.

Wenn dieser Zustand in dem Lichtverstärkerrohr 431 vorliegt, ist es als Verstärker geeignet. Ein derartiger nicht reflektierender, nicht resonierender Lichtverstärker kann Licht mit einer Frequenzbandbreite verstärken, die kleiner als die entsprechende Übergangsbreite der Atome, Ionen oder Moleküle des Arbeitsmediums, aber größer als die Resonanzbreite eines Resonanzlichtverstärkers ist. Auch Wellenzüge mit nicht planaren Wellenfronten können kohärent verstärkt werden. Zum Beispiel kann eine divergierende Kugelwelle ohne Änderung ihrer Gestalt verstärkt werden. Eine derartige Welle könnte nicht von einem Resonanzlichtverstärker mit ebenen spiegelnden Reflektoren aufgenommen werden. Natürlich kann ein Resonanzlichtverstärker mit Reflektoren versehen werden, die eine andere als eine ebene Gestalt zum Verstärken nicht planarer Wellen besitzen. Jedoch wird der vielseitigere nicht reflektierende, nicht resonierende Verstärker zu diesem Zweck vorgezogen.If this condition exists in the light amplifier tube 431, it is suitable as an amplifier. Such a non-reflective, non-resonant one Light amplifier can amplify light with a frequency bandwidth that is smaller as the corresponding transition width of the atoms, ions or molecules of the working medium, but is larger than the resonance width of a resonance light amplifier. Also wave trains with non-planar wavefronts can be amplified coherently. For example a diverging spherical wave can be amplified without changing its shape. Such a wave could not be produced by a resonance light amplifier with planar specular Reflectors are included. Of course, a resonance light amplifier with reflectors can be used that have a shape other than a planar shape for reinforcing non-planar Own waves. However, the more versatile one becomes non-reflective, non-resonant Amplifier preferred for this purpose.

Obwohl das Lichtverstärkerrohr 431 im wesentlichen als Linearverstärker für Eingangssignale von Licht niedriger Intensität arbeiten würde, ist es von größerem Interesse, die Arbeitsweise der Einrichtung für Eingangsimpulse relativ großer Intensität zu betrachten. Unter verhältnismäßig großer Intensität ist zu verstehen, daß die Impulsintensität ausreicht, um praktisch den höheren Energiezustand an einem gegebenen Punkt zu beseitigen, bevor der gesamte Impulswellenzug diesen Punkt in dem Lichtverstärkerrohr passiert. Unter diesen Bedingungen ist ersichtlich, daß der erste Teil des eintretenden Wellenzuges des Lichts in beträchtlichem Ausmaß verstärkt wird, während der Endteil des Wellenzugs nicht oder nur geringfügig verstärkt wird.Although the light amplifier tube 431 would function essentially as a linear amplifier for input signals of low intensity light, it is of more interest to consider the operation of the device for input pulses of relatively high intensity. By relatively high intensity it is meant that the pulse intensity is sufficient to virtually eliminate the higher energy state at a given point before the entire pulse wave train passes that point in the light amplifier tube. Under these conditions it can be seen that the first part of the incoming wave train of light is amplified to a considerable extent, while the end portion of the wave train is not or only slightly amplified.

Wenn die Impulse durch den Lichtverstärker 431 hindurchtreten, ist dieser Effekt sehr kumulativ. Wenn nämlich die Intensität des führenden Teils des Wellenzugs aufgebaut wird, tendiert dieser dazu, den oberen Energiezustand in dem Volumen, durch das dieser hindurchtritt, vollständiger und schneller zu entleeren, so daß sich ein exponentielles Anwachsen der Intensität des führenden Teils des Impulses zusammen mit einer im allgemeinen entsprechenden Verkürzung des Impulses auf Grund des Mangels von Verstärkung des hinteren Teils des Impulswellenzugs ergibt.When the pulses pass through the light amplifier 431, is this effect is very cumulative. Namely, if the intensity of the leading part of the Wave train is built up, this tends to the upper energy state in the The volume through which it passes can be emptied more completely and more quickly, so that there is an exponential increase in the intensity of the leading part of the Momentum together with a generally corresponding shortening of the momentum due to the lack of amplification of the rear part of the pulse wave train.

Die Einrichtung gemäß F i g. 7 könnte für sich auf ; dem Gebiet der Photographie mit hoher Geschwindigkeit vorteilhaft verwertet werden. Die mit einer in F i g. 7 gezeigten Einrichtung erreichbare Impulslänge kann so kurz wie etwa 10-12 Sekunden sein. Die Fähigkeit eines Impulses dieser Kürze, »Stopp«-Wirkungen auszuüben, ist daraus ersichtlich, daß. ein sich mit Lichtgeschwindigkeit bewegendes °Objekt durch einen derartigen kurzen Lichtimpuls innerhalb eines Millimeters angehalten werden könnte.The device according to FIG. 7 could stand up for itself; the area of High-speed photography can be used advantageously. The one with a in Fig. 7 achievable pulse length can be as short as about Be 10-12 seconds. The ability of an impulse of this brevity, "stop" effects exercise, it can be seen that. one moving at the speed of light ° Object stopped within one millimeter by such a short pulse of light could be.

Obwohl der Gesamtbetrag der Lichtenergie etwas kleiner als bei üblichen Lichtquellen für die Photographie sein kann, wäre dies keine schwerwiegende Beschränkung, insbesondere auf dem Gebiet der Mikrophotographie, wo nur ein kleiner Bereich beleuchtet werden muß. Die Tatsache, daß am Ausgang des nichtlinearen 1_ichtverstärkers nahezu ebene Wellen vorliegen, ermöglicht, daß das Ausgangssignal auf eine so kleine Fläche fokussiert werden kann, wie dies für mikrophotographische Zwecke erwünscht ist.Although the total amount of light energy is slightly smaller than usual Can be light sources for photography, this would not be a serious limitation, particularly in the field of photomicrography where only a small area is illuminated must become. The fact that at the output of the non-linear 1_light amplifier almost The presence of plane waves enables the output signal to cover such a small area can be focused as desired for photomicrography purposes.

Claims

Claims: 1. Optical transmitter or amplifier whose monochromatic radiation emanates from a stimulable, optical medium of any aggregate state, whose atoms, ions or molecules are excited by means of a suitable excitation energy source to an inverse population distribution to metastable energy states, with at least some of the monochromatic Radiation is reflected in an optical resonator in order to trigger radiation photons of considerable density when repeatedly passing through this optical resonator, characterized in that the build-up of the photon density is suppressed for a limited time by a device (411, 412) which is arranged inside the optical resonator is, during which the stimulable optical medium is excited by the excitation energy source to reverse the population distribution, whereupon the device (411, 412) is controlled by a pulse in such a way that the optical resonator suddenly the Triggering of the full photon density permitted.

2. Optical transmitter or amplifier according to claim 1, characterized in that the control device (411, 412) in the optical resonator (406, 407) has devices (137) for selecting the frequency of the coherent radiation.

3. Optical transmitter or amplifier according to claim 1 or 2, characterized in that the control device (411, 412) in the optical resonator (406, 407) limits or prevents the repeated passage of the optical resonator on a selected geometric radiation section.

4. Optical transmitter or amplifier according to one of claims 1 to 3, characterized in that the control device (411, 412) influences the polarization state of the radiation within the optical resonator (406, 407) .

5. Optical transmitter or amplifier according to one of the Claims 1 to 4, characterized in that the control device (411, 412) the triggering of a large density of photons in the form of a sufficiently rapidly growing one Light pulse causes that can be used to another optical transmitter or to stimulate amplifiers with the aim of sharper training or enlargement this emerging from the first optical resonator light pulse by means of further Reinforcement.

6. Optical transmitter or amplifier according to one of claims 1 to 5, characterized in that the control device (411, 412) is a Kerr cell.

7. Optical transmitter or amplifier according to claim 1 or 2, characterized in that the transmission surfaces (404, 406, 407, transmission surfaces of 415) of the optical resonator (406, 407) are inclined to the beam direction at the Brewster angle. ß.

Optical transmitter or amplifier according to one of Claims 1 to 7, characterized in that only the radiation emitted in a special direction or parallel to this direction from several reflectors (403, 405) arranged at a distance from one another within the optical resonator (406, 407) is reflected and that at least one reflector is designed as a prismatic corner reflector (403) .

9. Optical transmitter or amplifier according to claim 8, characterized in that the prismatic corner reflector (403) has an entry and exit surface (406) which is arranged at the Brewster's angle to the direction of the light entering the corner reflector (403).