DE1300180B - Optical transmitter or amplifier - Google Patents
Optical transmitter or amplifierInfo
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- DE1300180B DE1300180B DE1961T0035656 DET0035656A DE1300180B DE 1300180 B DE1300180 B DE 1300180B DE 1961T0035656 DE1961T0035656 DE 1961T0035656 DE T0035656 A DET0035656 A DE T0035656A DE 1300180 B DE1300180 B DE 1300180B
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Description
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Die Erfindung betrifft einen optischen Sender oder Querschnitts eines Resonanzlichtverstärkers, der durch Verstärker, dessen monochromatische Strahlung von eine Entladung in dem Resonanzhohlraum angeregt einem gasförmigen, stimulierbaren Medium ausgeht, wird,The invention relates to an optical transmitter or cross section of a resonance light amplifier, which by Amplifier whose monochromatic radiation is excited by a discharge in the resonance cavity emanates from a gaseous, stimulable medium,
dessen Atome, Ionen oder Moleküle durch Stöße F i g. 6 ein Diagramm der Energieniveaus desits atoms, ions or molecules by collisions F i g. 6 is a diagram of the energy levels of the
mit anderen Teilchen auf die höhere Stufe zweier 5 Iodmoleküls, das zur Erläuterung eines Ausführungspaarweise zusammengehöriger stimulierbarer Energie- beispiels der Erfindung dient, bei dem Koinzidenz von zustände angeregt werden, die bezüglich ihrer Energie Spektrallinien beim Anregen eines Arbeitsmediums in um einen der Lichtfrequenz entsprechenden Betrag einem Lichtverstärker ausgenutzt wird, differieren, so daß die genannten Atome, Ionen oder F i g. 7 ein Diagramm einiger Energieniveaus vonwith other particles to the higher level of two 5 iodine molecule, which is used to explain an embodiment pair associated stimulable energy example of the invention is used at the coincidence of states are excited, which with regard to their energy spectral lines when exciting a working medium in a light amplifier is used by an amount corresponding to the light frequency, differ so that the atoms, ions or F i g. 7 is a diagram of some energy levels of
Moleküle Lichtphotonen infolge stimulierter Emission io Zink, das zur Beschreibung eines Ausführungsbeiwährend des Übergangs von der höheren auf die spiels der Erfindung dient und bei dem eine innere tiefere Stufe der zwei Energiezustände aussenden. Bei Entladung zur Anregung des Arbeitsmediums erfolgt, den bekannten optischen Sendern oder Verstärkern „. , . , ,. ,Molecules of light photons as a result of stimulated emission io zinc, which is used to describe an execution during the transition from the higher to the game of the invention serves and in which an inner one send out lower level of the two energy states. When discharging to excite the working medium takes place, the well-known optical transmitters or amplifiers ". ,. ,,. ,
war die Ausgangsleistung dadurch begrenzt, daß aus- Nichtresonierender Lichtverstarkerthe output power was limited by the fact that a non-resonating light amplifier
schließlich Stöße zwischen Atomen, Ionen oder Mole- i5 mit mnerer EntladungFinally, collisions between atoms, ions, or molecular i 5 with discharge mnerer
külen eines gasförmigen stimulierbaren Mediums und F i g. 2 zeigt einen nichtresonierenden Lichtveranderen Teilchen zur Anregung der Atome, Ionen stärker, in dem das gasförmige Medium im Hohlraum oder Molekülen auf die höhere Stufe zweier paarweise direkt durch Zuführung hochfrequenter Energie und zusammengehöriger stimulierbarer Energiezustände nicht durch eine Lichtquelle angeregt wird (niederderselben verwendet wurden. Gleichzeitig mit der- ao frequente Energie oder eine Gleichstromentladung artigen Stößen fand eine gewisse Entleerung der könnten erwünschtenfalls stattdessen verwandtwerden), niedrigeren Energiestufe dieser Atome, Ionen oder Eine etwas kompliziertere Arbeitsweise weist beMoleküle infolge spontaner Emission statt. Diese stimmte Vorteile gegenüber der relativ einfachen Anspontane Emission jedoch bewirkte die Entleerung regung durch Resonanzstrahlung auf, die oben beder unteren Energiestufe dieser Atome, Ionen oder 25 schrieben wurde. Bei dieser Arbeitsweise wird eine Moleküle zu langsam, als daß ein beachtlicher Über- Verbesserung der Intensität durch Zusammenstöße schuß an Atomen, Ionen oder Molekülen auf der der zweiten Art verwendet,« um die Intensität einer höheren Energiestufe verglichen mit der Anzahl der- speziellen Spektrallinie einer Lampe zu erhöhen, selben auf der niedrigeren Energiestufe zustande ge- Es wurden umfangreiche Studien durchgeführt, umcooling a gaseous stimulable medium and FIG. Figure 2 shows a non-resonating light modifier Particles to excite atoms, ions stronger, in the gaseous medium in the cavity or molecules to the higher level of two pairs directly by supplying high-frequency energy and related stimulable energy states is not stimulated by a light source (lower same were used. Simultaneously with the ao frequency energy or a direct current discharge like bumps found a certain emptying which could be used instead if desired), lower energy level of these atoms, ions or beMolecules as a result of spontaneous emission. This agreed advantages over the relatively simple spontaneous Emission, however, caused the emptying to be excited by resonance radiation, which was mentioned above lower energy level of these atoms, ions or 25 was written. In this way of working, a Molecules too slow for a considerable over-improvement of the intensity by collisions Shot of atoms, ions, or molecules on the second type used to "determine the intensity of a." higher energy level compared to the number of the special spectral line of a lamp, The same is done at the lower energy level. Extensive studies have been carried out to determine
kommen wäre. 30 das Phänomen der Sekundärfluoreszenz zu erforschen.would come. 30 to explore the phenomenon of secondary fluorescence.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, daß die Atome einer Art, die auf einem bestimmten Elek-Geschwindigkeit des Entleerens der niedrigeren Energie- tronenzustand angeregt sind, könner bei Zusammenstufe dieser Atome, Ionen oder Moleküle erhöht wird. stoßen mit Atomen einer zweiten Art ihre Angegungs-The object of the present invention is that the atoms of a kind, which at a certain Elek-speed the emptying of the lower energetic trons are stimulated, can at level together of these atoms, ions or molecules is increased. collide with atoms of a second kind
Erfindungsgemäß gelingt dies dadurch, daß Mittel energie übertragen. Es wurde experimentell und theovorgesehen sind, die andere Stöße (einer zweiten Art) 35 retisch nachgewiesen, daß der Übertragungsvorgang erzeugen, um die genannten Atome, Ionen oder Mole- am wahrscheinlichsten ist, wenn zwei Bedingungen küle auf der niedrigeren Stufe der beiden Energie- erfüllt sind:According to the invention, this is achieved in that means transmit energy. It was designed experimentally and theoretically are, the other shocks (of a second type) 35 retically proven that the transfer process generate to the named atoms, ions or moles- is most likely when two conditions küle on the lower level of the two energies are fulfilled:
zustände schneller zu entleeren, und daß die Kombi- (a) je deiner die Energiedifferenz zwischen den Zunation der ersten Stöße und der anderen Stöße derart ständen der beiden Atomarten ist, die vonstates to empty more quickly, and that the combination ( a ) j e of your is the energy difference between the ionization of the first collisions and the other collisions of such a state of the two types of atoms that of
sind, daß eine relativ höhere Besetzung der genannten 40 Interesse sind, desto größer ist der Wirkungsquer-Atome, Ionen oder Moleküle des gasförmigen stimu- schnitt für einen Austausch bei Zusammen-are that a relatively higher population of the 40 mentioned are of interest, the greater the cross-acting atoms, ions or molecules of the gaseous stimulus for an exchange when
lierbaren Mediums m der höheren Stufe der beiden stoßenAble medium m the higher level of the two encounter
Zustände erzeugt wird (b) Das totale elektronische Drehmoment der beidenStates is generated (b) The total electronic torque of the two
Auf diese Weise wird eine beachtliche Verbesserung Atome Weibt dassdbe vor und nach dem Zu_In this way a considerable improvement is atoms Weibt dassdbe before and after to _
des Überschusses an Atomen Ionen oder Molekülen 45 sammenstoß (Teilauswahlregel von W i g η e r). m dem höheren Zustand verglichen mit denjenigen inthe excess atoms ions or molecules 45 sa mmenstoß (part selection rule of W ig η s). m the higher state compared to those in
dem niedrigen Energiezustand erreicht, so daß auch In Verbindung mit der Regel (a) muß die Energie-reached the low energy state, so that also in connection with rule (a) the energy
die Ausgangsleistung des optischen Senders oder Ver- differenz in oder aus kinetischer Energie der Atome stärkers beachtlich gesteigert wird. umgewandelt werden, Wenn die Energiedifferenzthe output power of the optical transmitter or the difference in or from the kinetic energy of the atoms is increased considerably. be converted when the energy difference
An Hand der Zeichnung sollen die Erfindung sowie 50 kleiner als die thermische Energie (<K ^s 0,03 eV) deren Merkmale und besonderen Vorteile näher er- und wenn die Regel (b) erfüllt ist, kann der Querschnitt läutert werden. Es zeigt mehr als das Hundertfache des Querschnitts gemäßWith reference to the drawing, the invention and 50 less than the thermal energy (<K ^ s 0.03 eV) should elucidate its features and special advantages and if rule (b) is met, the cross section can be refined. It shows more than a hundred times the cross section according to
F i g. 1 ein Grotrian-Diagramm der Energieniveaus der kinetischen Theorie betragen. Insbesondere wurden von Natrium, daß zur Erläuterung der lichtverstär- Zusammenstöße der zweiten Art zwischen metakenden Einrichtung gemäß der Erfindung dient, 55 stabilem Hg (63P0)-Atomen und Natriumatomen inF i g. 1 is a Grotrian diagram of the energy levels of kinetic theory. In particular, 55 stable Hg (6 3 P 0 ) atoms and sodium atoms in were of sodium, which serves to explain the light-intensifying collisions of the second type between metakende devices according to the invention
F i g. 2 einen Querschnitt in teilweise schematischer einem gemischten Gas beobachtet. Aus dem Diagramm Darstellung durch einen nichtresonierenden Licht- in Fig. 1 geht hervor, daß das Hg(63P0)-Niveau Verstärker, der durch eine elektrische Entladung in zwischen dem Na (7S)- und dem Na(6P)-Niveau liegt dem Verstärkerhohlraum angeregt wird, und sich von beiden um < 0,045 eV unterscheidet.F i g. Figure 2 shows a cross section in partially schematic view of a mixed gas. From the diagram represented by a non-resonating light in Fig. 1 it can be seen that the Hg (6 3 P 0 ) level is amplified by an electrical discharge in between the Na (7S) and the Na (6P) level located in the amplifier cavity, and differs from both by <0.045 eV.
F i g. 3 eine teilweise schematische Darstellung eines 60 Es wurde beobachtet, daß die sichtbare Na (7S -> 3P)-Resonanzlichtverstärkers, der durch inkohärente Licht- 4751-Ä-Linie unter gewissen Bedingungen so intensiv strahlung angeregt wird und ein dreieckiges Prisma wie die Na (3P -> 3S)-5983-Ä-Linie wurde, was zeigt, mit reflektierenden Oberflächen aufweist, daß die Hauptmenge der Energie auf das Na (7S)-F i g. 3 is a partially schematic representation of a 60. It was observed that the visible Na (7S -> 3P) resonance light amplifier, which is so intense under certain conditions due to incoherent light 4751 λ line radiation is excited and a triangular prism like the Na (3P -> 3S) -5983-Ä-Line became, which shows, with reflective surfaces, that the main amount of the energy is due to the Na (7S) -
F i g. 4 eine zum Teil schematische Darstellung eines Niveau übertragen wurde. Die Intensitätsverbesse-Querschnitts durch ein wahlweise optisches System 65 rung beträgt etwa das Zwanzigfache. Es kann angefür die Einrichtung in F i g. 3, in der z. B. nur in der nommen werden, daß Übergänge von dem 6 Ρΐ/.,-Niveau Papierebene polarisiertes Licht erzeugt wird, in gleicher Weise begünstigt werden.F i g. 4 a partially schematic representation of a level has been transferred. The intensity improvement cross-section by an optional optical system 65 tion is about twenty times. It can be requested the facility in FIG. 3, in the z. B. only in the assumption that transitions from the 6 Ρΐ /., Level Paper plane polarized light is generated, are favored in the same way.
F i g. 5 eine zum Teil schematische Darstellung eines Die genaue Mischung von Hg in Na-Amalgam, umF i g. Figure 5 is a partially schematic representation of the exact mixture of Hg in Na amalgam in order to
den notwendigen Druck von Na(~10"4Torr) und Hg(~ 1,0 Torr) bei Arbeitstemperatur zu erhalten, kann aus Veröffentlichungen entnommen werden oder angenähert aus dem Gesetz von R a ο u 11 berechnet werden.Obtaining the necessary pressures of Na (~ 10 " 4 Torr) and Hg (~ 1.0 Torr) at working temperature can be taken from publications or approximately calculated from the law of R a ο u 11.
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 BesetzungFrom the preceding explanation it can be seen that when using collisions the second kind with a different kind of atom the efficiency of the process by which a stronger occupation
und 3000mal so intensiv wie der schwache, durch spontane Emission erzeugte Untergrund ist, dem diese überlagert wird.and 3000 times as intense as the weak background created by spontaneous emission that it is is superimposed.
Darüber hinaus weist der nichtresonierende Lichtverstärker trotz der kurzzeitigen Frequenzschwankungen eine langzeitige mittlere Frequenz auf, die sehr konstant ist. Deshalb kann durch Mitteln der Frequenz über eine begrenzte Zeitspanne ein LichtIn addition, the non-resonating light amplifier exhibits short-term frequency fluctuations has a long-term average frequency that is very constant. Therefore, by means of the Frequency a light for a limited period of time
absorbiert und ein großer Teil in nutzbare Arbeitsleistung umgewandelt. Wenn eine innere Entladung zur Anregung der Atome verwendet wird, kann ein großer Betrag »pumpender« Leistung in den Hohlraum 5 eingekoppelt werden.absorbed and converted to a large extent into usable work output. When an internal discharge is used to excite the atoms, a large amount of "pumping" power can enter the cavity 5 are coupled.
Die Nützlichkeit nichtresonierender Lichtverstärker ist etwas durch den hohen Geräuschpegel beschränkt, der sich beim Ausgangssignal ergibt. Zufällige Schwankungen der Frequenz oder Phase des Signals werdenThe usefulness of non-resonant light amplifiers is somewhat limited by the high noise level, which results from the output signal. There will be random fluctuations in the frequency or phase of the signal
eines höheren Energieniveaus durch optisches Pumpen io durch spontane Übergänge erzeugt. Insbesondere ist erzeugt wird, beträchtlich erhöht werden kann und zu die Nützlichkeit der nichtresonierenden Einrichtung einem Anwachsen des Wirkungsgrads der Arbeits- als Verstärker (im Gegensatz zu einem Oszillator) durch weise der lichtverstärkenden Einrichtung führt. diesen Untergrund zufälliger spontaner Emissionena higher energy level generated by optical pumping io through spontaneous transitions. In particular is generated can be considerably increased and the usefulness of the non-resonant device an increase in the efficiency of the working as an amplifier (as opposed to an oscillator) wise the light-amplifying device leads. this background of random spontaneous emissions
Gemäß F i g. 2 ist ein Hohlraum 31 mit einer beschränkt, was den Grund für eine Geräuschband-Öffhung
32 zum Durchtritt des austretenden Lichtes 15 breite von angenähert 1000 Megahertz (die Dopplerin
den Außenraum des Hohlraums vorgesehen. Ein breite der Spektrallinie) ergibt. Die angenähert äqui-Stab
34 aus transparentem Material kann verwendet valente Geräuschtemperatur des nichtresonierenden
werden, um das Licht aus der Einrichtung weiterzulei- Lichtverstärkers beträgt im Zentrum des sichtbaren
ten. Wahlweise können auch Fenster verwendet werden. Spektrums 30 0000K. Andererseits liefert der nicht-Der
Innenraum 36 des Hohlraumes ist vorzugsweise *° resonierende Lichtverstärker, wenn er als Oszillator
mit einem gasförmigen Medium ausgefüllt, z. B. mit arbeitet, eine optische Linie, die bis zu 50mal schmaler
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 35
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 30 frequenznormal mit einem Ausmaß von Genauigkeit
eine Heizeinrichtung 41 vorgesehen, die von einem erhalten werden, das vergleichbar mit dem irgend-Temperaturregler
42 gesteuert wird, wodurch ein eines bekannten Frequenznormals ist. Ein derartiges
Steuern des Dampfdrucks in dem Hohlraum ermög- Normal ist nicht nur vorteilhaft für Zeitmessungen,
licht wird. Übermäßige Druckschwankungen in dem sondern auch für Entfernungsmessungen durch interHohlraum
31 und eine Kondensation in dem Hohl- 35 ferometrische Verfahren verwendbar, was später im
raum 36 wird verhindert, indem der Hohlraum 36 auf Zusammenhang mit für diesen Verwendungszweck
einer durch den Ofen 43 gesteuerten Temperatur gehalten wird.According to FIG. 2 is a cavity 31 with a restricted, which gives the reason for a sound band opening 32 for the passage of the exiting light 15 width of approximately 1000 megahertz (the Doppler provided in the outer space of the cavity. A width of the spectral line). The approximately equi-rod 34 made of transparent material can be used to pass the light from the device on to the valente noise temperature of the non-resonant device. The light amplifier is in the center of the visible. Spectrum 30,000 0 K. On the other hand, the interior 36 of the cavity is preferably * ° resonating light amplifier when it is filled as an oscillator with a gaseous medium, e.g. B. works with, an optical line that is up to 50 times narrower to a mixture of mercury and sodium vapor,
as mentioned above. The wall 37 of the
Vessel 31 is provided with a reflective surface 40
provided, the z. B. consists of magnesium oxide. A 35
Reservoir 38 is via a line 39 with the
Cavity 36 of the vessel 31 connected to give a gaseous atmosphere of the desired composition and the desired pressure in the cavity 36. For the reservoir 38, a heater 41 is provided to a degree of accuracy in a frequency normal manner which is obtained from one controlled similarly to the any temperature controller 42, which is one of a known frequency normal. Such a control of the vapor pressure in the cavity enables normal is not only advantageous for time measurements, light is. Excessive pressure fluctuations in the but also for distance measurements through the internal cavity 31 and a condensation in the cavity 35 ferometric method, which is later prevented in the cavity 36 by keeping the cavity 36 connected to a temperature controlled by the furnace 43 for this purpose .
Um die Atome in dem Hohlraum 36 anzuregen, wird Energie über eine Spule 44 zugeführt, die den 40 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 the 40 Surrounds cavity and is fed with high-frequency excitation energy, e.g. B. with a frequency of about 100 megahertz.
In der Einrichtung nach F i g. 2 erfolgt also eine
Anregung der Atome im Hohlraum 36 durch eine 45 messungen des Hohlraums abhängig ist, in dem die
durch Hochfrequenzenergie bewirkte Entladung und Schwingung erzeugt wird.In the facility according to FIG. 2 follows a
Excitation of the atoms in cavity 36 is dependent on 45 measurements of the cavity in which the discharge and oscillation caused by high-frequency energy are generated.
nicht durch eine Lichtanregung. Eine wahlweise Ausführungsform des Lichtver-not by light excitation. An optional embodiment of the lighting
Natürlich kann die Entladung in dem Hohlraum 36 stärkers soll im folgenden beschrieben werden, wobei auch auf andere Weise erfolgen, z. B. durch eine die Resonanzfrequenz der Einrichtung stark von den Gleichstrom- oder Niederfrequenzentladung zwischen 50 Abmessungen des Hohlraums abhängt. Der Reso-Elektroden in dem Hohlraum oder durch kapazitive nanzlichtverstärker unterscheidet sich auch in anderen Einkopplung hochfrequenter elektrischer Energie in wichtigen Merkmalen, doch wird die Resonanzeigenden Hohlraum, an Stelle der in F i g. 2 dargestellten schaft der Einrichtung als ein zweckmäßiger Weg für induktiven Kopplung. dessen Unterscheidung von dem vorher beschriebenenOf course, the discharge in cavity 36 can be further described below, wherein can also be done in other ways, e.g. B. by a the resonance frequency of the device strongly from the DC or low frequency discharge depends between 50 dimensions of the cavity. The reso electrodes in the cavity or by capacitive nanzlichteamplifier differs also in others Coupling of high-frequency electrical energy in important features, but becomes the resonance indicator Cavity, instead of the one shown in FIG. 2 illustrated shaft of the device as a convenient way for inductive coupling. its differentiation from the one previously described
Der Vorteil der Erzeugung einer Entladung inner- 55 nichtresonierenden Lichtverstärker verwendet,
halb des Hohlraums an Stelle der Abhängigkeit von F i g. 3 zeigt einen länglichen Hohlraum 51, der anThe advantage of generating a discharge within- 55 non-resonating light amplifier used
half of the cavity instead of the dependence on F i g. 3 shows an elongated cavity 51 which indicates
der Absorption von Energie von einer Lichtquelle ist den Enden durch Endteile 52 und 53 abgeschlossen ist. ohne weiteres verständlich, wenn man berücksichtigt, Wie bei der nichtresonierenden Einrichtung ist ein daß nur etwa 20 % oder weniger der Lichtenergie, die Vorratsbehälter 54 vorgesehen, um dem Innenraum in den Hohlraum geführt wird, zur Erzeugung nütz- 60 des Hohlraums eine gasförmige Atmosphäre zuzulicher Pumpwirkung absorbiert wird. Darüber hinaus führen. Eine Heizeinrichtung 55, die als Heizspulethe absorption of energy from a light source is terminated by end pieces 52 and 53. readily understandable when one takes into account, as with the non-resonant device is a that only about 20% or less of the light energy, the reservoir 54 provided to the interior is passed into the cavity, for generating useful 60 zuzulicher the cavity a gaseous atmosphere Pump action is absorbed. In addition, lead. A heater 55, which acts as a heating coil
geeigneten Einrichtungen näher erläutert werden soll.suitable facilities should be explained in more detail.
ResonanzlichtverstärkerResonance light amplifier
Der oben beschriebene Lichtverstärker gemäß F i g. 2 wurde als nichtresonierender Lichtverstärker bezeichnet, weil die Frequenz des Lichtes am Ausgang, obwohl sie verhältnismäßig konstant ist, nicht in irgendeinem wesentlichen Ausmaß von den AbThe above-described light amplifier according to FIG. 2 was used as a non-resonating light amplifier because the frequency of the light at the exit, although it is relatively constant, is not in to any substantial extent from the Ab
kann nur ein begrenzter Betrag von »pumpendem« Licht durch eine kleine Öffnung eingeführt werden. Wenn die Öffnung größer gemacht wird, wird der Verlust von Licht aus dem Hohlraum beträchtlich. Wenn die Entladung innerhalb des Hohlraums erfolgt, um die Atome anzuregen, wird praktisch alle in den Hohlraum eingeführte Energie in dem Arbeitsmediumonly a limited amount of "pumping" light can be introduced through a small opening. As the opening is made larger, the loss of light from the cavity becomes considerable. If the discharge takes place inside the cavity to excite the atoms, practically all of them will be in the Energy introduced into the cavity in the working medium
dargestellt ist, wird von einem Temperaturregler 56 geregelt, um eine Regelung des Drucks in dem Hohlraum 51 zu gewährleisten.is controlled by a temperature controller 56 to regulate the pressure in the cavity 51 to ensure.
65 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 Vorratsbe-65 As in the case of the light amplifier according to FIG. 2, a furnace 57 can be provided, which is a part the device and keeps it at a temperature higher than that of the stock
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hälters 54 ist, wodurch eine Kondensation in dem Anforderungen, die an ihre gute ebene und parallele
Hohlraum 58 vermieden und eine bessere Regelung Ausbildung gestellt werden müssen, vorzuziehen,
des Drucks einer Gasatmosphäre ermöglicht wird. Dashalb ist die Verwendung von Prismen von großerholder 54 is, whereby a condensation in the requirements that must be avoided on its good flat and parallel cavity 58 and a better regulation training are preferred,
the pressure of a gas atmosphere is made possible. That is why the use of prisms is great
Aus der vorangegangenen Erklärung geht hervor, praktischer Bedeutung. Die Querschnitte der Prismen daß der Innenraum 58 des Hohlraumgefäßes 51 nach 5 69 und 71 sind gemäß der Figur rechtwinklige Dreidiesem Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einem ecke. Die Flächen 73 des Prismas 71 verlaufen wie die gasförmigen Medium gefüllt wird, dessen Druck mit Flächen 72 des Prismas 69 (eine der Flächen 72 ist Hilfe des Temperaturreglers 56 geregelt werden kann. wegen der Lage des Prismas 69 nicht sichtbar) recht-Das gasförmige Medium in dem Hohlraum 58 in winklig zueinander. Derartige 90°-Prismen können F i g. 3 ist in diesem Beispiel Natrium, obwohl auch io mit sehr großer Genauigkeit geschliffen werden. Wenn andere Medien verwendet werden können, wie bereits die Prismen derartig geschliffen sind, werden Lichterklärt wurde. strahlen, die in die Flächen 75 oder 74 des Prismas 71 Die Anregung des Mediums in dem Hohlraum 58 bzw. 69 eintreten, bekanntlich fast genau in der erfolgt mit Hilfe einer hohlzylindrischen Gasent- Richtung zurückgeworfen, aus der sie herkamen. Die ladungslampe 59, die das Hohlraumgefäß 51 umgibt. 15 Reflexion erfolgt innerhalb eines beträchtlichen Be-Die Gasentladungslampe 59 ist vorzugsweise eine reichs der Einfallswinkel der Diagonalfläche (z. B. 75 Natriumdampflampe, die mit einem geeigneten Gas des Prismas 71). Darüber hinaus ist die effektive Wegoder einer Kombination von Gasen, wie Natrium oder länge der Strahlen, die durch die Diagonalfläche 75 Argon, gefüllt ist. hindurchtreten, praktisch dieselbe entlang der Ober-Die Außenwand 61 der Lampe 59 kann mit einer ao fläche der Diagonalfläche, obwohl der Winkel, unter reflektierenden Oberfläche, z. B. aus Magnesiumoxyd dem Strahlen auf die Diagonalfläche 75 auftreffen, versehen sein, um Licht zurückzuhalten, während die nicht genau 90° beträgt. Die Prismen 69 und 71 sind Innenwand 62 der Lampe 59 vorzugsweise für die vorzugsweise so angeordnet, daß ihre parallelen gewünschten Spektralkomponenten des von der Lampe Kanten gegeneinander einen Winkel von 90° bilden, erzeugten Lichtes gut durchlässig ist. 25 Dies bedeutet, daß in F i g. 3 die Kanten des Prismas 69 Die Wand des Hohlraums 58 ist vorzugsweise eben- vertikal verlaufen, während die Kanten des Prismas 71 falls für dieses Licht gut durchlässig. Natürlich kann horizontal verlaufen.From the previous explanation it can be seen of practical importance. The cross sections of the prisms that the interior 58 of the cavity vessel 51 according to 5, 69 and 71 are right-angled threes according to the figure Embodiment of the invention with a corner. The surfaces 73 of the prism 71 run like that gaseous medium is filled, the pressure of which with surfaces 72 of the prism 69 (one of the surfaces 72 is Using the temperature controller 56 can be regulated. not visible because of the position of the prism 69) right-that gaseous medium in the cavity 58 at an angle to each other. Such 90 ° prisms can F i g. 3 is sodium in this example, although io can also be ground with great precision. if other media can be used, as the prisms are already ground in this way, light has been explained. radiate into the surfaces 75 or 74 of the prism 71 The excitation of the medium occurs in the cavity 58 or 69, as is well known, almost exactly in the takes place with the help of a hollow cylindrical gas thrown back direction from which they came. the Charge lamp 59 which surrounds the cavity vessel 51. 15 Reflection takes place within a considerable scope Gas discharge lamp 59 is preferably one of the angles of incidence of the diagonal surface (e.g. 75 Sodium vapor lamp using a suitable gas of the prism 71). In addition, the effective way is or a combination of gases, such as sodium, or the length of the rays passing through the diagonal surface 75 Argon, is filled. pass through, practically the same along the upper The outer wall 61 of the lamp 59 can with an ao surface of the diagonal surface, although the angle, below reflective surface, e.g. B. from magnesium oxide the blasting impinge on the diagonal surface 75, be provided to hold back light while it is not exactly 90 °. The prisms 69 and 71 are Inner wall 62 of the lamp 59 preferably for the preferably arranged so that their parallel desired spectral components of the edges of the lamp form an angle of 90 ° to each other, generated light is well transmissive. 25 This means that in FIG. 3 the edges of the prism 69 The wall of the cavity 58 is preferably flat-vertical, while the edges of the prism 71 if well permeable to this light. Of course, it can run horizontally.
gewünschtenfalls eine einzige Wand zwischen dem Wenn deshalb die Diagonalfläche 75 nahezu senk-if desired, a single wall between the
Innenraum 60 der Lampe 59 und dem Innenraum 58 recht zu der Richtung der einfallenden Lichtstrahlen des Gefäßes 51 vorgesehen werden, indem diese beiden 30 verläuft, kann das Prisma 71 um mehrere Grad um Teile der Einrichtung als zusammenhängendes Gefäß eine horizontale Achse gedreht werden, die sich ausgebildet werden. Die Wand 62 kann aus einem senkrecht zur Zeichenebene erstreckt, ohne daß eine Material bestehen, das erwünschtenfalls als optisches bemerkenswerte Änderung der Richtung der Reflexion Filter dient, wodurch gewisse unerwünschte Kompo- erfolgt. Entsprechend kann das Prisma 69 um mehrere nenten des Lichtes der Lampe 59 ausgeschieden werden 35 Grad um eine vertikale Achse gedreht werden, ohne können. Die Lampe 59 kann ebenfalls mit einem Vor- daß eine bemerkenswerte Änderung der Richtung der ratsbehälter 63, einer Heizeinrichtung 64 und einem reflektierten Strahlen erfolgt. Folglich ist die Lage der Temperaturregler 65 in ähnlicher Weise wie das beiden Prismen 69 und 71 nicht kritisch im Hinblick Hohlraumgefäß 51 versehen sein, so daß der Druck in auf eine Rotation um jede der zueinander orthogoder Entladungslampe unabhängig mit Hilfe des Tempe- 40 nalen Achsen, die parallel zu den brechenden Kanten raturreglers 65 geregelt werden kann. Es ist zu erken- der Prismen verlaufen. Deshalb können die Prismen 69 nen, daß der Ofen 57 auch den Innenraum der Ent- und 71, wenn sie innerhalb der erforderlichen Toleranzladungslampe 59 auf einer höheren Temperatur hält, grenzen für die ebene Ausbildung und die Winkellage als der Temperatur des Vorratsbehälters 63 entspricht. der verschiedenen Oberflächen geschliffen sind, in dem Die Lampe 59 ist mit Elektroden 66 versehen, die 45 Hohlraum 58 ohne besonders kritische Anforderungen von einer Energiequelle 67 über Leitungen 68 gespeist hinsichtlich der Parallelität der Stirnflächen 74 und 75 werden. Die Art der elektrischen Anregung der Lampe eingesetzt werden.Interior 60 of lamp 59 and interior 58 right to the direction of the incident light rays of the vessel 51 by running these two 30, the prism 71 can be several degrees around Parts of the device as a coherent vessel are rotated along a horizontal axis, which is be formed. The wall 62 can extend from a perpendicular to the plane of the drawing without a Material consist, if desired, as an optically noticeable change in the direction of the reflection Filter is used, whereby certain undesirable compo takes place. Correspondingly, the prism 69 can increase by several nenten of the light of the lamp 59 excreted can be rotated 35 degrees around a vertical axis without can. The lamp 59 can also with a benefit that a noticeable change in the direction of the storage tank 63, a heater 64 and a reflected radiation takes place. Hence the situation is the Temperature controller 65 in a manner similar to that of the two prisms 69 and 71 is not critical in terms of respect Void vessel 51 may be provided so that the pressure in on a rotation about each of the mutually orthogoder Discharge lamp independently with the help of the temperature- 40 nal axes which are parallel to the refracting edges raturreglers 65 can be regulated. The prisms can be seen. Therefore the prisms 69 nen that the furnace 57 also the interior of the discharge and 71, if they are within the required tolerance charge lamp 59 holds at a higher temperature, limits for the level training and the angular position than corresponds to the temperature of the storage container 63. the different surfaces are sanded, in which The lamp 59 is provided with electrodes 66, the 45 cavity 58 without particularly critical requirements fed by an energy source 67 via lines 68 with regard to the parallelism of the end faces 74 and 75 will. The type of electrical excitation the lamp will be used for.
59 kann so gewählt werden, daß die besten Ergebnisse Es gibt verschiedene alternative Möglichkeiten, um59 Can Be Chosen To Get The Best Results There are several alternative ways to get around
bei einer speziellen Verwendung erzielt werden. Zum den kritischen Charakter der Winkellage der Reflek-Beispiel kann eine Anregung durch Gleichstrom, 50 toren zu vermindern. Zum Beispiel kann das Prisma 71can be achieved in a specific use. For the critical character of the angular position of the Reflek example can reduce excitation by direct current, 50 gates. For example, the prism 71
Wechselstrom oder Hochfrequenz erfolgen. durch einen Winkelreflektor mit drei zueinander senk-Alternating current or high frequency. through a corner reflector with three mutually perpendicular
Es wurde bereits darauf hingewiesen, daß es wün- rechten ebenen Oberflächen (der ebenfalls ein Prisma sehenswert ist, eine Einrichtung vorzusehen, um die sein kann) und das Prisma 69 durch einen Planspiegel Lichtenergie in dem Hohlraum zu begrenzen und ersetzt werden. Der Spiegel kann ein mehrschichtigerIt has already been pointed out that there are right flat surfaces (which also have a prism It is worth seeing to provide a device around which can be) and the prism 69 through a plane mirror Limit light energy in the cavity and be replaced. The mirror can be multilayered
zurückzuhalten, damit eine Anzahl von Emissionen von 55 Reflektor mit geringem Verlust sein, der nur Licht der Lichtenergie angeregt werden und die Intensität des gewünschten Wellenlänge selektive reflektiert.withhold so as to be a number of emissions of 55 reflector with little loss, the only light of the Light energy is excited and the intensity of the desired wavelength is selectively reflected.
Lichtes erhöht wird, wodurch sich eine Verstärkung Es ist wahrscheinlich, daß eine Grenze des Wirkungs-Light is increased, whereby an amplification It is probable that a limit of the effect
in etwa analoger Weise wie bei einer Elektronenverviel- grads des Systems die Toleranzen sind, mit denenin a roughly analogous way as with an electron multiplication of the system the tolerances are with which
facherröhre auf Grund des Lawineneffekts ergibt. ebene optische Oberflächen hergestellt werden können.subject tube due to the avalanche effect. flat optical surfaces can be produced.
Die Einrichtung gemäß F i g. 3 unterscheidet sich 60 Es mag aus praktischen Gründen unmöglich sein, eineThe device according to FIG. 3 differs from 60 Practically speaking, it may not be possible to find a
von dem oben beschriebenen nichtresonierenden Licht- Oberfläche mit engeren Toleranzgrenzen hinsichtlich verstärker in F i g. 2 darin, daß die Reflektoren der ebenen Ausbildung als mit etwa einem Fünfzigste!from the above-described non-resonating light surface with narrower tolerance limits with regard to amplifier in FIG. 2 in that the reflectors of the flat training as with about a fiftieth!
spiegelnd und nicht diffus reflektieren wie im Falle einer Wellenlänge herzustellen. Dies begrenzt natürlichreflecting specularly and not diffusely as in the case of a wavelength. This of course limits
des nichtresonierenden Hohlraums. den Wirkungsgrad von Resonanzlichtverstärkern mitof the non-resonant cavity. the efficiency of resonance light amplifiers
Die Reflektoren in dem Hohlraumgefäß 51 enthalten 65 Prismen und ebenso von Resonanzlichtverstärkern mitThe reflectors in the cavity vessel 51 contain 65 prisms and also resonance light amplifiers
Prismen 69 und 71. In dem Hohlraum 58 können ebenen Spiegeln. Im Falle der Spiegel wäre es jedochPrisms 69 and 71. In the cavity 58 can be plane mirrors. In the case of mirrors, however, it would be
Spiegel als Reflektoren verwendet werden, aber in vielen außerdem notwendig, die Spiegel in betreffendenMirrors are used as reflectors, but in many also necessary, the mirrors in concerned
Fällen sind Prismen den Spiegeln infolge der hohen Enden des Hohlraums, die beispielsweise in einerCases are prisms to the mirrors due to the high ends of the cavity, for example in a
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Ausführungsform 30 cm voneinander getrennt sind, jenige Winkel, bei dem eine parallel zur Einfallsebene parallel anzuordnen und zu halten, und zwar mit einer polarisierte Welle vollständig durchgelassen wird (ohneEmbodiment 30 cm separated from each other, those angles at which one is parallel to the plane of incidence to be arranged and held parallel, and that with a polarized wave being completely transmitted (without
Toleranz von etwa einer Fünf zigstel wellenlänge. Dies Reflexion) und eine rechtwinklig zu der EinfallsebeneTolerance of about a fiftieth of a wavelength. This reflection) and one perpendicular to the plane of incidence
kann wahrscheinlich erreicht werden, obwohl dazu polarisierte Welle praktisch total reflektiert wird,can probably be achieved, although polarized wave is practically totally reflected,
selbstverständlich eine ganz außerordentliche Präzision 5 Das Prisma 83 ist vorzugsweise so ausgebildet, daßof course a very extraordinary precision 5 The prism 83 is preferably designed so that
und eine kostspielige Arbeitsweise erforderlich wären. auf die Fläche 85b unter dem Polarisationswinkeland an expensive operation would be required. on the surface 85b at the angle of polarization
Darüber hinaus wäre die fertige Einrichtung sehr (angedeutet durch den Winkel Θ β in F i g. 4) auf dieIn addition, the finished device would be very (indicated by the angle Θ β in FIG. 4) on the
empfindlich gegen Störungen und Vibrationen aller Fläche 85b einfallende Strahlen so gebrochen werden,sensitive to disturbances and vibrations of all surface 85b incident rays are refracted so that
Arten, einschließlich physikalischer Beschleunigungen, daß sie etwa senkrecht zu der Fläche 85 des Prismas 83 aTypes, including physical accelerations, that they are approximately perpendicular to the surface 85 of the prism 83 a
Temperaturänderungen usw. io verlaufen (oder, falls die Teile 83 α und 83 b aus einemTemperature changes etc. io run (or, if the parts 83 α and 83 b from a
Die Prismen 69 und 71 sind vorzugsweise mit licht- einheitlichen Stück transparenten Materials bestehen,The prisms 69 and 71 are preferably made of light-uniform pieces of transparent material,
reflektierenden Überzügen auf ihren Stirnflächen 74 zu der Ebene, die diese Teile trennt),reflective coatings on their faces 74 to the plane separating these parts),
und 75 versehen, da an diesen Flächen reflektiertes Ein zweites Prisma 86 befindet sich am anderenA second prism 86 is located on the other
Licht normalerweise verlorengeht, da es außer Phase Ende des Hohlraums 82. Das Prisma 86 ist ein recht-Light is normally lost as it is out of phase at the end of the cavity 82. The prism 86 is a right-
oder etwas falsch gerichtet ist und sich nicht zu der 15 winkliges dreieckförmiges Prisma, das so angeordnetor something is misdirected and not related to the 15 angled triangular prism that is so arranged
hauptsächlichen stehenden Welle in dem Hohlraum ist, daß eine dreieckige Fläche in F i g. 4 sichtbar ist.main standing wave in the cavity is that a triangular area in FIG. 4 is visible.
kohärent addiert. Die Kanten der drei Prismenflächen 86 sind in F i g. 4coherently added. The edges of the three prism faces 86 are shown in FIG. 4th
Die Flächen 73 des Prismas 71 reflektieren normaler- sichtbar. Es sind diejenigen der reflektierenden FlächenThe surfaces 73 of the prism 71 reflect normally visible. They are those of the reflective surfaces
weise praktisch hundertprozentig. Ein Ausgang aus 87 0 und 81b und der Stirnfläche 88.wise practically one hundred percent. An output from 87 0 and 81b and the end face 88.
dem Hohlraum (oder im Falle der Arbeitsweise als 20 Die Stirnfläche 88 ist ebenfalls unter einem Winkelthe cavity (or in the case of operating as 20 The face 88 is also at an angle
Verstärker auch ein Eingang) kann durch eine oder zu der Längsachse des Hohlraums 82 angeordnet, derAmplifier also an input) can be arranged through or to the longitudinal axis of the cavity 82, the
beide der Flächen 72 des Prismas 69 vorgesehen sein. gleich dem Polarisationswinkel für das Material ist,both of the surfaces 72 of the prism 69 may be provided. equals the polarization angle for the material,
Die Fläche 72 kann teilweise durchlässig gemacht aus dem das Prisma 86 hergestellt ist. Dieser WinkelThe surface 72 can be made partially transparent from which the prism 86 is made. That angle
werden, indem auf oder nahe der Fläche ein Material ist durch Θ β angedeutet.by placing a material on or near the surface indicated by Θ β.
aufgebracht wird, das einen Brechungsindex aufweist, 25 Das Prisma 86 ist vorzugsweise so geschnitten, daß der sich nicht von dem Brechungsindex des Prismas auf die Fläche 88 mit dem Polarisationswinkel aufausreichend unterscheidet, um eine Totalreflexion auf fallende Lichtstrahlen so gebrochen werden, daß sie der Innenseite zu ergeben. Damit kann ein gewünschter auf die reflektierenden Flächen 87« und 87b mit einem Teil des auf eine oder beide Flächen 72 auftreffenden Winkel von etwa 45° auftreffen. Lichtes zu der Außenseite des Hohlraumes hindurch- 30 Auf Grund des Einfallswinkels der Strahlen auf die gelassen werden. Wenn die Einrichtung dagegen als Flächen 85 b und 88 des Prismas 83 bzw. 86 in F i g. 4 Verstärker verwendet werden soll, wodurch ein Ein- dient das optische System in F i g. 4 nicht nur dazu, gang erforderlich wird, kann derselbe Weg oder ein einen geschlossenen Weg für Lichtstrahlen zu ergeben, ähnlicher Weg als Eingang für den Lichtverstärker sondern auch um das Licht zurückzuwerfen, das eine verwendet werden. 35 andere als eine bestimmte Polarisation aufweist.is applied which has an index of refraction, 25 The prism 86 is preferably cut so that it does not differ from the index of refraction of the prism on the surface 88 with the angle of polarization sufficiently to be refracted total reflection on incident light rays so that they are the inside to surrender. A desired one can thus impinge on the reflective surfaces 87 ″ and 87 b with a part of the angle of approximately 45 ° that strikes one or both surfaces 72. Light to the outside of the cavity due to the angle of incidence of the rays on which it is admitted. If the device, however, as surfaces 85 b and 88 of the prism 83 and 86 in F i g. 4 amplifier is to be used, whereby an input serves the optical system in FIG. 4 not only to make the passage necessary, the same path or a closed path can be used for light rays, similar path as an input for the light amplifier but also to reflect the light that is used. 35 has other than a certain polarization.
Gleichzeitig wird das Problem einer Teilreflexion desAt the same time, the problem of partial reflection of the
Verstärker mit Polarisationswinkelprismen Lichtes von der stirnfläche des Prismas praktisch durchAmplifier with polarization angle prisms Light practically passes through from the face of the prism
Eine andere Ausführungsform eines Resonanzlicht- die Orientierung dieser Flächen ausgeschaltet. Verstärkers ist in Fig. 4 dargestellt. Er besitzt einen Ein Fenster89 ist in dem Hohlraumgefäß81 vor-Another embodiment of a resonance light - the orientation of these surfaces is switched off. Amplifier is shown in FIG. It has a window89 in the cavity vessel81
Hohlraumgefäß 81, das mit einem Arbeitsmedium 82 40 gesehen, um Licht durchzulassen, das von der Stirnder bereits beschriebenen Art gefüllt ist. In dem Gefäß fläche 88 des Prismas 86 reflektiert wird. Aus der obigen 81 ist ein Prisma 83 vorgesehen. Dieses Prisma besteht Erklärung geht hervor, daß normalerweise keine aus zwei Teilen 83 a und 83 b. Reflexion von im Hohlraum erzeugtem Licht von derLumen vessel 81 which is seen with a working medium 82 40 in order to allow light to pass through, which is filled of the type already described. In the vessel surface 88 of the prism 86 is reflected. From the above 81, a prism 83 is provided. This prism consists of explanation, it can be seen that normally no two parts 83 a and 83 b. Reflection of light generated in the cavity from the
Der Teil 83 a des Prismas 83 ist ein dreieckförmiges Fläche 88 erfolgt, da sich ein geschlossener Weg 90°-Prisma, dessen Dreiecksflächen in F i g. 4 nicht 45 (und Verstärkung) nur für Licht bestimmter Polarisichtbar sind. Eine reflektierende Fläche 84 des Pris- sation ergibt und dieses Licht vollständig durch die mas 83 ist in F i g. 4 dargestellt. Die andere reflek- Fläche 88 hindurchgelassen wird. Um jedoch einen tierende Fläche liegt auf der hinteren Seite des Prismas Ausgang aus dem Hohlraum 82 vorzusehen, kann die und ist nicht sichtbar. Die eine Kante der Stirnfläche Fläche 88 beispielsweise durch den Zusatz eines Über-85« des Prismas 83 ist ebenfalls in F i g. 4 dargestellt. 50 zugs teilweise reflektierend gemacht werden. EinThe part 83 a of the prism 83 is a triangular surface 88 takes place because there is a closed path 90 ° prism, the triangular surfaces of which in FIG. 4 not 45 (and amplification) only visible for light of certain polaris are. A reflective surface 84 of the prism results and this light completely through the mas 83 is shown in FIG. 4 shown. The other reflective surface 88 is allowed through. However, to one The animal face lies on the rear side of the prism to provide exit from the cavity 82, the and is not visible. One edge of the end face surface 88, for example, by adding an over 85 « of prism 83 is also shown in FIG. 4 shown. 50 trains can be made partially reflective. A
In der Praxis kann es wünschenswert sein, das Ausgang kann auch dadurch vorgesehen werden, daß Prisma 83 aus einem massiven Stück aus transpa- das Prisma 86 mit einem Winkel eingesetzt wird, der rentem Material herzustellen, in weichern Falle keine sich etwas von dem Polarisationswinkel unterscheidet Fläche 85cr, die in der Figur dargestellt ist, vorhanden und dadurch eine geringe Reflexion des polarisierten wäre. Die Gesamtwirkung wäre jedoch dieselbe. 55 Lichtes verursacht, das im Hohlraum 82 erzeugt wird.In practice it may be desirable, the output can also be provided in that Prism 83 from a solid piece of transparent the prism 86 is used with an angle that produce rentem material, in a soft case none differs slightly from the polarization angle Area 85cr, which is shown in the figure, and thereby a low reflection of the polarized were. However, the overall effect would be the same. 55 caused light that is generated in the cavity 82.
Ein zweiter Teil 83 b des Prismas 83 ist ebenfalls als In einigen Fällen kann es erwünscht sein, das Redreieckförmiges Prisma ausgebildet. In diesem Fall flexionsvermögen der Fläche 88 zu steuern, wodurch ist eine Dreiecksfläche in F i g. 4 sichtbar. Obwohl der neben anderen Effekten das Ausgangssignal des Hohl-Teil 83b des Prismas 83 als rechtwinkliges dreieckiges raums 82 gesteuert würde. Dies kann durch eine drehprisma in F i g. 4 dargestellt ist, ist es nicht erforder- 60 bare Befestigung des Prismas 86 erreicht werden, so lieh, daß die rechtwinklige Ecke des Prismas genau aus- daß der Einfallswinkel der Strahlen mit der Stirngebildet ist, da dieser Winkel tatsächlich kein rechter fläche 88 durch Drehen des Prismas 86 um eine Achse Winkel sein muß. senkrecht zur Zeichenebene gesteuert werden kann.A second part 83 b of the prism 83 is also designed as In some cases it may be desirable to form the red triangle-shaped prism. In this case, the flexibility of the surface 88 is to be controlled, which is a triangular surface in FIG. 4 visible. Although the output of the hollow part 83b of the prism 83 would be controlled as a right-angled triangular space 82, among other effects. This can be done by a rotating prism in FIG. 4, it is not necessary to secure the prism 86 in such a way that the right-angled corner of the prism is exactly formed so that the angle of incidence of the rays is formed with the forehead, since this angle is actually not a right surface 88 by turning of the prism 86 must be an angle about an axis. can be controlled perpendicular to the plane of the drawing.
Die Stirnfläche 85b des Prismas 83 ist in einem Aus der vorangegangenen Erläuterung geht hervor,The end face 85b of the prism 83 is in a
Winkel zu der Längsachse des Hohlraums 82 ange- 65 daß F i g. 4 ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines ordnet, welcher Winkel angenähert gleich dem Polari- optischen Systems dargestellt, das in der lichtversationswinkel (nach dem Gesetz von Brewster) stärkenden Einrichtung gemäß F i g. 3 oder anderen des Prismas 83 ist. Der Polarisationswinkel ist der- Resonanzlichtverstärkern verwandt werden kann undAngle to the longitudinal axis of the cavity 82 assumes that F i g. Figure 4 shows a preferred embodiment of one arranges which angle approximately equals the polar optical system shown in the light versation angle (according to Brewster's law) restorative device according to FIG. 3 or other of prism 83 is. The polarization angle is the resonance light amplifier can be used and
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das den Vorteil einer praktischen Ausschaltung unge- Mindestens eine der Flächen 135 kann mit einem wünschter Reflexion von der Stirnfläche des Prismas Überzug eines Mediums versehen sein, das einen ergibt und gleichzeitig ein polarisiertes Ausgangs- Brechungsindex zwischen dem des Prismas 134 und signal liefert, das durch eine Filterwirkung innerhalb der Atmosphäre besitzt, in der es angeordnet ist, wodes Hohlraums 82 erhalten wird. Eine derartige Filter- 5 durch eine Totalreflexion an der Fläche 135 vermieden wirkung innerhalb des geschlossenen Wegs innerhalb und ein Durchtritt des im Hohlraum 121 erzeugten des Hohlraums wird einer Filtrierung des Ausgangs- Lichtes durch das Prisma 134 ermöglicht wird. Es ist signals des Lichtverstärkers auf Grund der Tatsache nun zu erkennen, daß durch das Prisma 134 hindurchvorgezogen, daß der etwa 50°/0ige Leistungsverlust, tretendes Licht in verschiedene Bündel durch Reder sich durch eine Polarisation außerhalb ergibt, io flexion und Brechung aufgeteilt werden kann. In praktisch vermieden wird. Das optische System gemäß einigen Fällen kann dies wünschenswert sein. Falls es F i g. 4 ermöglicht ferner, das Reflexionsvermögen jedoch erwünscht ist, praktisch das gesamte Ausgangsder Fläche 88 ständig zu steuern und damit das Aus- bündel in eine Richtung zu führen, können zusätzliche gangssignal des Lichtverstärkers. Prismen vorgesehen werden, um die verschiedenen Neben der vorteilhaften Verwendbarkeit in Reso- 15 Ausgangsbündel durch Reflexion oder Brechung zu nanzlichtverstärkern kann das optische System gemäß vereinigen und praktisch in die gleiche Richtung zu F i g. 4 vorteilhaft für andere Anwendungszwecke führen.At least one of the surfaces 135 can be provided with a desired reflection from the end face of the prism coating of a medium which gives one and at the same time provides a polarized output refractive index between that of the prism 134 and the signal passing through has a filtering effect within the atmosphere in which it is placed, whereupon cavity 82 is obtained. Such a filter effect avoided by a total reflection on the surface 135 within the closed path within and a passage of the cavity created in the cavity 121 is made possible for the output light to be filtered through the prism 134. The signal of the light amplifier can now be seen on the basis of the fact that the prism 134 has passed through the fact that the approximately 50 ° / 0 power loss, emerging light through Reder results from a polarization outside, io flexion and refraction are divided can. In practically avoided. The optical system in some cases may be desirable. If there is F i g. 4 also makes it possible, although the reflectivity is desired, to constantly control practically the entire output of the surface 88 and thus to guide the beam in one direction. Prisms can be provided in order to amplify the various. In addition to the advantageous usability in reso- 15 output bundles by reflection or refraction, the optical system can combine according to and practically in the same direction as shown in FIG. 4 lead advantageously for other purposes.
verwendet werden, wenn ein Lichtresonator wie z. B. Ein optisches Filter 137 kann in den Lichtwegbe used when a light resonator such. B. An optical filter 137 can be in the light path
bei einem Fabry-Perot-Interferometer benutzt wird. zwischen den Prismen 131 und 134 gebracht werden,is used in a Fabry-Perot interferometer. are brought between the prisms 131 and 134,
20 um Licht einer anderen Frequenz als der für die20 µm light of a different frequency than that for that
Resonanzlichtverstärker mit innerer Entladung Arbeitsweise des Lichtverstärkers ausgewählten aus-Das Verfahren zur Anregung der Atome innerhalb zuscheiden. Insbesondere, wenn ein derartiger Verdes Hohlraums kann auf Resonanzlichtverstärker stärker als Oszillator betrieben wird, kann ein atomarer angewandt werden, wie in F i g. 5 dargestellt ist. Ein Übergang höherer Wahrscheinlichkeit als derjenige längliches Hohlraumgefäß 121 ist vorgesehen, das 25 vorliegen, der die gewünschte Lichtfrequenz erzeugt, verschlossene Enden 122 und 123 aufweist. Zweck- Ein derartiger Übergang würde eine Schwingung bei mäßigerweise ist zumindest eines der Enden, wie bei- niedrigerer Eingangsleistung als der für die gewünschte spielsweise 123, lichtdurchlässig für Licht der Frequenz, Schwingung erforderlichen erzeugen. Derartige parafür die der Verstärker entworfen ist. Im Falle des sitische Schwingungen müssen unterdrückt werden. Hohlraums 124 müssen die Seitenwände nicht durch- 30 Im allgemeinen treten, mit Ausnahme von Übersichtig sein wie bei den oben beschriebenen Hohl- gangen, Schwingungen in verschiedenen Schwingungsräumen, weil hier nicht die Notwendigkeit besteht, formen gleichzeitig nicht auf und wären in jedem Lichtenergie durch die Wände durchzuführen, da Fall unerwünscht. Folglich kann es wünschenswert andere Einrichtungen zur Anregung verwandt werden. sein, ein optisches Filter, wie beispielsweise 137, in Der Innenraum 124 des Hohlraumgefäßes 121 ist 35 dem Hohlraum 124 anzubringen, wodurch mit Ausmit einer gasförmigen Atmosphäre gefüllt, die von nähme der gewünschten Frequenz des Lichtes die Vereinem Vorratsbehälter 125 zugeführt werden kann, der Stärkung für alle Frequenzen unter den Punkt verüber eine von einem Temperaturregler 127 geregelten mindert wird, der für die Aufrechterhaltung einer Heizspule geheizt wird. Wie bereits im Zusammenhang Schwingung erforderlich ist.Resonance light amplifier with internal discharge mode of operation of the light amplifier selected from-The Process to excite the atoms within to separate. Especially if such a Verdes Cavity can be operated more strongly than an oscillator on resonance light amplifiers, an atomic one can be applied as shown in FIG. 5 is shown. A transition more likely than that elongated cavity vessel 121 is provided, which is present 25, which generates the desired light frequency, has closed ends 122 and 123. Purpose- Such a transition would cause an oscillation moderately, at least one of the ends is, as with- lower input power than that for the desired one for example 123, translucent to light of the frequency, generate oscillation required. Such parafor which the amplifier is designed. In the case of the sitic vibrations must be suppressed. The side walls need not pass through cavity 124, with the exception of Clear be like in the cavities described above, vibrations in different vibration spaces, because here there is no need to form at the same time and would not be in everyone Carry out light energy through the walls, since fall is undesirable. Consequently, it can be desirable other facilities may be used for suggestion. be an optical filter such as 137, in The interior 124 of the cavity vessel 121 is to be attached to the cavity 124, whereby with Ausmit filled with a gaseous atmosphere, which would take off the desired frequency of light Reservoir 125 can be supplied, strengthening for all frequencies below the point over one controlled by a temperature controller 127 is reduced, which is responsible for maintaining a Heating coil is heated. As is already required in connection with vibration.
mit anderen Ausführungsbeispielen der Einrichtung 40 Eine andere und verschiedenartige Verwendung für beschrieben wurde, gewährleistet das Zusammenwir- ein Filter (wie das Filter 137 im Gefäß 121, das in ken aller Teile 125, 127 zusammen mit dem Ofen 130 F i g. 5 dargestellt ist) erfolgt zum Zwecke der Hermit regelbarer Temperatur, der den Hohlraum 121 um- stellung polarisierten Lichtes am Ausgang des Lichtgibt, daß der Druck des stimulierbaren Mediums in dem Verstärkers. Offensichtlich ist die Einführung eines Hohlraum auf einem geeigneten Wert gehalten wird. 45 Polarisationsfilters in den geschlossenen Weg in der Vorzugsweise ist der Innenraum 124 mit einer gas- lichtverstärkenden Einrichtung mit dem Auftreten förmigen Atmosphäre gefüllt, die eine Mischung aus von Verlusten für Licht mit Ausnahme derjenigen Natrium und Quecksilber enthält oder mit einer Polarität verbunden, für die das Filter durchlässig ist. anderen Mischung von Elementen, mit deren Hilfe der Diese Verluste verhindern weitgehend die Verstärkung Wirkungsgrad der Anregung der beeinflußten Atome 50 anderen Lichtes als des der gewünschten Polarität, auf ein gewünschtes Energieniveau mit Hilfe von und in einem Oszillator wird die Erzeugung sich selbst Zusammenstößen der zweiten Art begünstigt wird. Die aufrechterhaltender Schwingungen mit Ausnahme von allgemeine Theorie, nach der eine vorteilhafte Be- Licht der gewünschten Polarität verhindert. Setzungsverteilung der Energieniveaus eines Elements Es ist zu erkennen, daß in der Einrichtung in F i g. 5 durch Zusammenstöße der zweiten Art mit einem 55 keine getrennte Gasentladungslampe vorgesehen ist, anderen Element erzeugt werden kann, wurde bereits um eine Lichtanregung des Mediums in dem Hohlerwähnt und soll hier nicht wiederholt werden. Das raum zu verursachen. Statt dessen wird eine Entoptische System der Einrichtung in F i g. 5 ist ähnlich ladung direkt in dem Gefäß 121 mit Hilfe von Elekdem bereits beschriebenen, indem es zwei Prismen 131 troden 127 erzeugt, die mit einer Energiequelle 123 und 134 mit rechtwinklig zueinander verlaufenden 60 über Leitungen 129 verbunden sind. Kathetenflächen 132 bzw. 135 sowie potentielle Stirn- Elektroden 127 in F i g. 5 sind innerhalb des Geflächen 133 und 136 besitzt, wobei die brechenden fäßes 121 angeordnet und können gespeist werden, Kanten zueinander senkrecht stehen. Wie bereits um entweder eine Gleichstrom- oder Niederfrequenzerwähnt wurde, sind die Stirnflächen 133 und 136 vor- entladung zu ergeben. Es ist jedoch nicht notwendig, zugsweise mit einem Überzug zur Verminderung der 65 daß die Elektroden in dem Hohlraum angeordnet sind, Reflexion überzogen, so daß praktisch die gesamte um eine Entladung in dem Hohlraum zu erzeugen. Reflexion durch innere Reflexion von den Flächen 132 Zum Beispiel können Elektroden außerhalb des Hohl- und 135 erfolgt. raums verwendet werden, die durch Alununrumfolienwith other embodiments of the device 40. Another and diverse use for a filter (such as the filter 137 in the vessel 121, which is shown in FIG ken all parts 125, 127 together with the furnace 130 F i g. 5 is shown) is made for the purpose of Hermit adjustable temperature, which gives the cavity 121 rearrangement of polarized light at the output of the light, that the pressure of the stimulable medium in the amplifier. Obviously, the introduction of a Cavity is kept at a suitable value. 45 polarizing filter in the closed path in the Preferably, the interior 124 is provided with a gas-light amplifying device with the occurrence shaped atmosphere filled with a mixture of losses for light except for those Contains sodium and mercury or is associated with a polarity to which the filter is permeable. other mixture of elements with the help of which these losses largely prevent the gain Efficiency of the stimulation of the affected atoms 50 light other than that of the desired polarity, to a desired energy level with the help of and in an oscillator, the generation becomes itself Clashes of the second kind are favored. The sustaining vibrations with the exception of general theory according to which an advantageous loading prevents light of the desired polarity. Settlement distribution of the energy levels of an element It can be seen that in the device in FIG. 5 no separate gas discharge lamp is provided due to collisions of the second type with a 55, other element can be generated, has already been mentioned about a light excitation of the medium in the hollow and will not be repeated here. That space to create. Instead it becomes an entoptic The system of the establishment in FIG. 5 is similarly charged directly in the vessel 121 with the help of Elekdem already described by generating two prisms 131 trode 127 which are connected to an energy source 123 and 134 are connected to 60 extending at right angles to one another via lines 129. Cathet surfaces 132 and 135 as well as potential forehead electrodes 127 in FIG. 5 are within the area 133 and 136, where the breaking vessel 121 is arranged and can be fed Edges are perpendicular to each other. As has already been mentioned for either a direct current or a low frequency, the end faces 133 and 136 are to result in pre-discharge. However, it is not necessary preferably with a coating to reduce the 65 that the electrodes are arranged in the cavity, Reflection coated so that practically all of it to create a discharge in the cavity. Reflection by internal reflection from the surfaces 132 For example, electrodes outside the hollow and 135 takes place. space can be used, which is made possible by aluminum foil
1111
od. dgl. gebildet sind, um eine hochfrequente elektrische Entladung in dem Hohlraum 121 zu bewirken.Od. The like. Are formed in order to cause a high-frequency electrical discharge in the cavity 121.
Andere durch eine Entladung anregbare atomare EnergieniveausOther atomic energy levels that can be excited by a discharge
Zusätzlich zu der Anregung der Na (6 P und 7S)-Niveaus durch Zusammenstöße der zweiten Art mit metastabilem Hg(63P0) in einer Entladung in dem Lichtverstärkerrohr ist eine Reihe von metastabilen Niveaus, die geeignet sind, Niveaus der nahezu gleichen Energie in anderen Atomen durch Zusammenstöße der zweiten Art anzuregen, in Tabelle I aufgeführt. Diese Niveaus sind langlebig, weil die elektrischen Dipolauswahlregeln einen Übergang über diesen schnellen Strahlungsprozeß zu einem niedrigeren Niveau verbieten. Metastabile Energiezustände sind nur für Atome angegeben, die normalerweise ein einatomiges Gas bilden — die sich mithin nicht zu Molekülen verbinden —·, obwohl andere gegebenenfalls auch verwendet werden könnten. Tabelle I ist nicht vollständig, enthält aber die Zustände, die am wahrscheinlichsten von praktischem Interesse sind. Die Erdalkalien Zink und Cadmium können nicht leicht verdampft werden.In addition to the excitation of the Na (6 P and 7S) levels by collisions of the second type with metastable Hg (6 3 P 0 ) in a discharge in the light amplifier tube, there are a number of metastable levels that are likely to be levels of nearly the same energy stimulated in other atoms by collisions of the second kind, listed in Table I. These levels are long-lived because the electrical dipole selection rules forbid a transition via this rapid radiation process to a lower level. Metastable energy states are only given for atoms that normally form a monatomic gas - which therefore do not combine to form molecules - although others could also be used if necessary. Table I is not exhaustive, but contains the states that are most likely of practical interest. The alkaline earths zinc and cadmium cannot easily be vaporized.
Elementelement
Sn Sn
Pb Pb
Be5Mg, Ca,Sr,(Ba).Be 5 Mg, Ca, Sr, (Ba).
Zn Zn
Cd CD
Hg Ed
He Hey
Ne No
A A.
Kr Kr
Xe Xe
Rn Marg
Tl Tl
Es hat den Anschein, daß mindestens in einigen Fällen eine reine He-Entladung zur Verwendung in einem Lichtverstärker nach der Erfindung wünschenswert ist. Ein ähnlicher Zustand hinsichtlich eingefangener Photonen besteht für den Übergang Na(7S-»-3P).It appears that at least in some cases a pure He discharge is suitable for use in a light amplifier according to the invention is desirable. A similar condition in terms of captured Photons exist for the transition Na (7S - »- 3P).
Andere Fälle der Anregung durch Zusammenstöße der zweiten ArtOther cases of stimulation by collisions of the second kind
Zusätzlich zu der wahlweisen Anregung von Na(7S oder 6P) durch Zusammenstöße mit metastabilemIn addition to the optional excitation of Na (7S or 6P) through collisions with metastable
Orund-above
Orund
Hg(63P0-Atomen in einer Entladung sind in Tabelle II andere atomare Metalle angegeben, die durch Zusammenstoß mit metastabilen Atomen angeregt werden können. In jedem Fall fallen höhere Niveaus des Arbeitselements in die Nähe metastabiler Niveaus eines möglichen Trägergases. In einigen Fällen wurde eine derartige Sekundärfluoreszenz schon von Experimentatoren beobachtet. Hinsichtlich der Verständlichkeit der Tabelle II wird auf Tabelle I verwiesen. Hg (6 3 P 0 atoms in a discharge are given in Table II other atomic metals that can be excited by colliding with metastable atoms. In any case, higher levels of the working element will fall near metastable levels of a possible carrier gas. In some cases such secondary fluorescence has already been observed by experimenters.
Tabelle II Einige Zusammenstöße der zweiten ArtTable II Some clashes of the second kind
I6'P 1 -
I.
Claims (9)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1961T0035656 DE1300180B (en) | 1961-09-30 | 1961-09-30 | Optical transmitter or amplifier |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1961T0035656 DE1300180B (en) | 1961-09-30 | 1961-09-30 | Optical transmitter or amplifier |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1300180B true DE1300180B (en) | 1969-07-31 |
Family
ID=7559336
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE1961T0035656 Pending DE1300180B (en) | 1961-09-30 | 1961-09-30 | Optical transmitter or amplifier |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE1300180B (en) |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2929922A (en) * | 1958-07-30 | 1960-03-22 | Bell Telephone Labor Inc | Masers and maser communications system |
-
1961
- 1961-09-30 DE DE1961T0035656 patent/DE1300180B/en active Pending
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2929922A (en) * | 1958-07-30 | 1960-03-22 | Bell Telephone Labor Inc | Masers and maser communications system |
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