DE1439157B2

DE1439157B2 - METHOD AND DEVICE FOR OPERATING A LASER ARRANGEMENT

Info

Publication number: DE1439157B2
Application number: DE19621439157
Authority: DE
Inventors: Karl Dipl.-Phys.Dr. 6000 Frankfurt Gürs
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1962-07-06
Filing date: 1962-07-06
Publication date: 1972-11-30
Also published as: DE1439157A1

Description

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gen, die sich aber außerhalb des optischen Resona- durch in hohem Maße geignet, den Strahl allein tors des Lasers befinden. durch Erzeugen geringer Feldstärken im Steuer-Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein kristall auch zu tasten.genes, which, however, are to a great extent suitable outside of the optical resonance, use the beam alone of the laser. by generating low field strengths in the control object of the present invention is to also probe a crystal.

Verfahren zum Betrieb einer Laseranordnung anzu- Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, die geben, bei der ein Anteil der im optischen Resonator 5 optische Achse des Steuerkristalls so zu legen, daß durch Strahlungsverstärkung in einem anregbaren sie parallel oder senkrecht zu dem Weg liegt, mit Medium erzeugten Laserstrahlung als amplituden- dem der auszusendende Strahl im Steuerkristall vermodulierte Strahlung aus dem Resonator ausgekop- läuft. Dadurch werden z. B. unerwünschte Störpelt wird. effekte im wesentlichen vermieden bzw. sogar ganz Diese Aufgabe wird durch ein wie eingangs be- ίο unterdrückt, wie sie leicht auftreten können, wenn schriebenes Verfahren gelöst, das erfindungsgemäß die optische Achse des Steuerkristalls schräg zum dadurch gekennzeichnet ist, daß an den Steuerkristall Strahlenweg liegt. Desgleichen ist es zweckmäßig, ein Modulationsfeld angelegt wird, durch das die daß auch das im Steuerkristall erzeugte Steuerfeld in der Anordnung verlaufende, verstärkte Laser- parallel oder senkrecht zur optischen Achse des strahlung infolge modulierter Doppelbrechung in 15 Steuerkristalls liegt. Bei KDP oder ADP ist der ihrer Intensität moduliert wird. Steuereffekt sehr günstig, wenn das Feld in RichtungIt has proven particularly advantageous to use the method for operating a laser arrangement give in which a proportion of the optical axis of the control crystal in the optical resonator 5 so that by radiation amplification in a stimulable it lies parallel or perpendicular to the path, with Medium generated laser radiation as an amplitude which modulates the beam to be emitted in the control crystal Radiation is coupled out of the resonator. This z. B. unwanted Störpelt will. Effects essentially avoided or even completely This task is suppressed by an as initially described, as they can easily occur if Written method solved, according to the invention, the optical axis of the control crystal obliquely to is characterized in that the beam path lies on the control crystal. It is also useful a modulation field is applied through which the that also the control field generated in the control crystal in the arrangement running, amplified laser parallel or perpendicular to the optical axis of the Radiation is due to modulated birefringence in 15 control crystal. With KDP or ADP that is its intensity is modulated. Tax effect very favorable when the field is in the direction

Bei sehr hohen Steuerfrequenzen empfiehlt es sich, der optischen Achse anliegt.In the case of very high control frequencies, it is recommended that the optical axis is in contact.

entsprechend einer besonderen Weiterbildung des Das erfindungsgemäße Verfahren zur Modulation erfindungsgemäßen Verfahrens, die optische Länge der Strahlung im Strahlengang eines nach dem Prineines Strahlweges in der Laseranordnung zwischen 20 zip eines Lasers arbeitenden optischen Verstärkers dem Steuerkristal und der (den) Spiegelfläche(n) des ist ebenso wie für Kristallaser auch für Flüssigkeitsoptischen Resonators so groß zu bemessen, daß ein und Gaslaser anwendbar. Für die Steuerung auch bestimmter Wellenzug der Laserstrahlung für den bei diesen Laseranordnungen verwendet man vor-Umlauf vom Steuerkristall bis zu diesem zurück zugsweise linear polarisiertes Licht, das man gemöglichst angenähert das Ein- oder Vielfache, vor- 25 gebenenfalls durch Einschalten einer die Erzeugung zugsweise das Ein- bis Zehnfache, der halben linear polarisierten Lichtes bewirkenden Vorrichtung Periodendauer, bzw. der ganzen Periodendauer des in dem Strahlengang des Lasers, beispielsweise einer modulierenden Wechselfeldes im Steuerkristall be- Brewster-Platte, entstehen läßt. Die Wirkungsweise nötigt. Dadurch wird erreicht, daß ein bestimmter der Brewster-Platte ist die, daß bei einem Einfallsin der Laseranordnung umlaufender Wellenzug auf 30 winkel der beliebig polarisierten Strahlung, der etwa seinem Umlaufweg den Steuerkristall stets in einem dem Brewsterwinkel α mit tga = n₂: n_x entspricht, Zeitpunkt durchtritt, in dem die im Steuerkristall die mit ihrem elektrischen Feldvektor senkrecht zur anliegende Feldstärke jeweils die gleiche Steuer- Einfallsebene schwingende Komponente der in die wirkung auf den Wellenzug hat. Dabei entsteht dann Platte eintretenden Strahlung einige Prozent gegeneine Folge von Laserimpulsen. 35 über der parallel zur Einfallsebene schwingenden Zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Ver- Komponente in ihrer Intensität geschwächt wird, fahrens haben sich insbesondere optisch einachsige Diese Schwächung der einen Kompnente reicht beMaterialien für den Steuerkristall als vorteilhaft er- reits aus, daß sich nur die andere Komponente der wiesen. Als sehr gut geeignet für diesen Zweck sind Strahlung im Laser verstärken kann, der Laser also insbesondere Alkali- bzw. Ammonium-Dihydrogen- 40 linear polarisiertes Licht erzeugt.
Phosphate und -Arsenate, z. B. KDP oder ADP. Im folgenden werden weitere Einzelheiten an Diese Stoffe arbeiten bis zu sehr hohen Frequenzen Hand der Figuren erläutert.According to a special development of the method according to the invention for modulating the method according to the invention, the optical length of the radiation in the beam path of an optical amplifier working according to the principle of a beam path in the laser arrangement between 20 zip of a laser, the control crystal and the mirror surface (s) of the is also As for crystal lasers, also for liquid-optical resonators to be dimensioned so large that one and gas laser can be used. For the control of a certain wave train of the laser radiation for the with these laser arrangements one uses pre-circulation from the control crystal to this back, preferably linearly polarized light, which is approximated as one or multiple, preferably by switching on one of the generation preferably that One to ten times the period of half the linearly polarized light causing device or the entire period of the Brewster plate in the beam path of the laser, for example a modulating alternating field in the control crystal. The mode of action requires. It is thereby achieved that a certain of the Brewster plate is that at an incidence in the laser arrangement circulating wave train at 30 angles of the arbitrarily polarized radiation, which about its orbital path the control crystal always in a Brewster angle α with tga = n ₂ : n _x corresponds to the point in time at which the component oscillating in the control crystal with its electric field vector perpendicular to the applied field strength has the same control plane of incidence, which has an effect on the wave train. This creates radiation entering the plate a few percent against a series of laser pulses. 35 over the oscillating parallel to the plane of incidence grasslands. Radiation in the laser can be very well suited for this purpose, i.e. the laser generates, in particular, alkali metal or ammonium dihydrogen 40 linearly polarized light.
Phosphates and arsenates, e.g. B. KDP or ADP. In the following, further details on these substances working up to very high frequencies are explained hand of the figures.

bei elektrischer Steuerung praktisch trägheitslos und F i g. 1 zeigt eine zur Durchführung eines erfinbieten daher die Möglichkeit, die Laserstrahlung mit dungsgemäßen Verfahrens zu verwendende Laser-Mikrowellen bis in den cm- und mm-Bereich zu 45 anordnung; diewith electrical control practically inertia and F i g. 1 shows a method for performing an invention bid hence the possibility of laser microwaves to be used with the method according to the invention up to 45 cm and mm range; the

modulieren. Fig. 2 und 3 zeigen die Lage von Polarisations-Weitere Einzelheiten zur praktischen Durchfüh- vektoren;modulate. Fig. 2 and 3 show the position of polarization others Details of practical implementation vectors;

rung eines erfindungsgemäßen Verfahrens werden Fig. 4 zeigt die optischen Achsen eines Steuer-tion of a method according to the invention. Fig. 4 shows the optical axes of a control

im folgenden erläutert: kristalle;explained below: crystals;

Insbesondere bei niedrigen Frequenzen kann die 50 F i g. 5 zeigt eine reflexionsarme Ausführung einerIn particular at low frequencies, the 50 F i g. Fig. 5 shows a low anechoic embodiment of a

Vorrichtung zum Erzeugen eines elektrischen Feldes Anordnung zur Durchführung eines erfindungsgemä-Device for generating an electric field, arrangement for carrying out an inventive

im Steuerkristall z. B. darin bestehen, daß auf dem ßen Verfahrens;in the control crystal z. B. consist in the fact that on the ßen procedure;

Steuerkristall ein Elektrodenpaar aufgebracht und Fig. 6 zeigt eine Mikrowellenanordnung für denControl crystal applied a pair of electrodes and Fig. 6 shows a microwave arrangement for the

die steuernde Spannung zwischen die beiden Elek- Steuerkristall.the controlling voltage between the two electrical control crystal.

troden angelegt ist. Bei sehr hohen Frequenzen sind 55 Mit 1 ist ein Laser-Kristall bezeichnet, in dem solche Elektroden jedoch nicht erforderlich; der durch sogenannte induzierte Emission aus einge-Steuerkristall liegt dann lediglich im Mikrowellen- strahltem, sogenanntem Pumplicht stimuliertes Licht feld eines Mikrowellen-Generators. In beiden Fällen mit der für das Material des Kristalls 1 charakteriwird die Doppelbrechung des Steuerkristalls von stischen Frequenz erzeugt wird. Der Verstärkungsder im Steuerkristall erzeugten Feldstärke modifi- 60 effekt des Lasers beruht darauf, daß der Strahl auf ziert, und auf diese Weise wird der im Steuerkristall einem in sich geschlossenen Weg 2 vielmals zwischen verlaufende Strahl moduliert, wodurch auch der von den vorzugsweise verlustfrei reflektierenden Endder erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgesandte flächen 3 hin- und herläuft und sich in der Intensität Strahl in gewünschter Weise geändert wird. Es ist auf schaukelt. Das Anwachsen der Intensität ist einerein besonders charakteristischer Vorteil der Anord- 65 seits durch die Energie der zugeführten Pumpnung, daß relativ sehr geringe Feldstärken im Steuer- leistung, andererseits durch die im Material des kristall ausreichen, die Amplitude des ausgesandten Laserkristalls und die Reflexion an den Stirnflächen Strahls stark zu ändern, und die Anordnung ist da- auftretenden Verluste und die Abgabe der ausge-troden is applied. At very high frequencies there are 55. 1 denotes a laser crystal in which however, such electrodes are not required; the so-called induced emission from turned-control crystal then there is only light that is stimulated in the microwave, so-called pump light field of a microwave generator. In both cases with the characteristic of the material of the crystal 1 the birefringence of the control crystal is generated by static frequency. The reinforcement The field strength modifying effect of the laser generated in the control crystal is based on the fact that the beam is on adorns, and in this way the one in the control crystal is a self-contained path 2 many times between modulated beam, whereby the end of the preferably reflecting without loss The device according to the invention emitted surfaces 3 runs back and forth and varies in intensity Beam is changed in the desired manner. It's on rocks. The increase in intensity is one Particularly characteristic advantage of the arrangement due to the energy of the supplied pumping, that relatively very low field strengths in the control power, on the other hand due to the in the material of the crystal are sufficient, the amplitude of the emitted laser crystal and the reflection at the end faces To change the beam greatly, and the arrangement is there- fore losses and the discharge of the

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koppelten Energie begrenzt. An Stelle des Kristalls ist z. B. in der Nachrichtentechnik auch zur Ampli-coupled energy limited. Instead of the crystal is z. B. in communications engineering also for amplification

kann ebenso auch ein anderes Material, das für tudenmodulation verwendbar,can also be another material that can be used for tude modulation,

nach dem Laserprinzip arbeitende optische Verstär- Mit der erfindungsgemäßen Anordnung lassenoptical amplifiers working according to the laser principle with the arrangement according to the invention

kung geeignet ist, verwendet werden, z. B. eine sich durch Steuerung des Lasers Impulse sehrkung is suitable to be used, e.g. B. one by controlling the laser pulses very much

Flüssigkeit oder ein Gas. 5 hoher Folgefrequenz im Bereich von GHz erzeugen.Liquid or gas. 5 generate high repetition frequency in the range of GHz.

Der Gedanke der Erfindung ist, durch Einbrin- Die optische Länge des Umlaufweges der Strahlung gung eines gesteuerten elektrisch doppelbrechenden in der gesamten Anordnung wird dazu, wie schon Kristalls 4, vorzugsweise aus ADP oder KDP, in den oben erwähnt, so groß gewählt, daß ein bestimmter, Strahlengang zwischen die reflektierenden End- in der Anordnung umlaufender Wellenzug stets die flächen die Intensität der im Laser dauernd erzeugten io gleiche Phase der Steuerspannung am Steuerkristall Laserstrahlung zu modulieren. Diese Steuerung im vorfindet. Beispielsweise wird für die Anordnung Innern des optischen Resonators erfordert gegen- der F i g. 1 dies gerade dann erreicht, wenn das Einüber einer Steuerung außerhalb davon, z. B. im oder Vielfache der Laufzeit eines bestimmten WeI-Strahlengang der ausgekoppelten Strahlung 5 oder 5', lenzuges zwischen dem Steuerkristall und der jewesentlich weniger Steuerleistung. Das vom Laser 15 weiligen Reflexionsfläche gerade gleich dem halben erzeugte und zu steuernde Licht ist vorzugsweise oder dem ganzen Wert der Periodendauer der linar polarisiert. Bei einigen Kristallmaterialien, z. B. Steuerfeldstärke ist, je nachdem, ob die Steuerung bei Rubin und bei Benutzung bestimmter Kristall- des Strahls von der Richtung des Steuerfeldes abrichtungen, entsteht bereits von Natur aus linear hängig ist oder nicht. Auf diese Weise werden Bepolarisiertes Licht im Laser. In anderen Fällen wer- 20 dingungen geschaffen, nach denen nur einzelne den Anordnungen gewählt, die, wie weiter unten diskrete Wellenzüge, überlagert zu Wellenpaketen, noch beschrieben, das Entstehen linear polarisierten in der Anordnung umlaufen können, die über die Lichts im Laser bewirken. Auskopplung Strahlungsimpulse nach außen ab-The idea of the invention is, by introducing the optical length of the circular path of the radiation generation of a controlled electrically birefringent in the entire arrangement will be, as already Crystal 4, preferably made of ADP or KDP, in the above-mentioned, chosen so large that a certain, Beam path between the reflective end in the arrangement circumferential wave train always the areas the intensity of the io same phase of the control voltage continuously generated in the laser on the control crystal To modulate laser radiation. This control is found in the. For example, for the arrangement The inside of the optical resonator, on the other hand, requires FIG. 1 achieves this precisely when the Einüber a controller outside of it, e.g. B. in or multiples of the transit time of a certain WeI beam path the coupled-out radiation 5 or 5 ', lenzuges between the control crystal and the respective less tax payable. The reflecting surface from the laser 15 is just half that generated and controlled light is preferably or the whole value of the period of the linearly polarized. In some crystal materials, e.g. B. Control field strength, depending on whether the controller with ruby and when using certain crystal directions of the beam from the direction of the control field, is already inherently linearly pending or not. In this way they become Bepolarized Light in the laser. In other cases, conditions are created according to which only a few the arrangements chosen, which, like below discrete wave trains, are superimposed to form wave packets, still described, the emergence of linearly polarized in the arrangement that can revolve over the Cause light in the laser. Decoupling of radiation pulses to the outside

Mit dem Steuerkristall 4 kann die Intensität der geben. Auf diese Weise ist die Erzeugung sehr kurzer sich in der Anordnung aufbauenden Blindenergie 25 Lichtimpulse von z. B. 10~⁸ bis 10"¹² see Dauer tech- und davon abhängig die Intensität der ausgekoppel- nisch möglich. Derartig kurze Impulse werden beiten Strahlung5, 5' moduliert werden. Fig. 2 zeigt spielsweise zur Untersuchung von Abklingvorgänbeispielsweise, wie sich die Polarisationsrichtung 6 gen in Halbleitern benötigt. Eine weitere erfindungseiner in den Steuerkristall eintretenden Strahls auf gemäße Verwertung der Aussendung von Lichtimdie Hauptschwingungsrichtungen7 und 8 in dem 30 pulsen ist die Erzeugung eines z.B. für die Nachdoppelbrechenden Kristall aufteilt. Die zu den richtenübertragung verwendbaren, zur Pulsmodula-Hauptschwingungsrichtungen gehörenden Strahlen tion geeigneten Trägers. Durch Steuerung der Amhaben im Steuerkristall eine voneinander unter- plitude und/oder Frequenz der die Doppelbrechung schiedliche Fortpflanzungsgeschwindigkeit und set- erzeugenden Feldstärke kann in der oben als Beizen sich beim Austreten aus dem Kristall zu ellip- 35 spiel angegebenen und in Fig. 1 dargestellten Antisch polarisiertem Licht so zusammen, daß die Ordnung eine Modulation der im Laser erzeugten Komponente 9 des austretenden Strahls in der Po- Strahlung, beispielsweise eine Pulscode-, Pulsamlarisationsrichtung 6 des eintretenden Strahls diesem plituden- oder Pulsphasen-Modulation vorgenomgegenüber mehr oder weniger stark in ihrer Inten- men werden.With the control crystal 4 the intensity of the can give. In this way, the generation of very short reactive energy building up in the arrangement 25 light pulses of z. B. 10 ~ ⁸ to 10 " ¹² seconds duration technically and depending on this the intensity of the decoupling is possible. Such short pulses are modulated by radiation5, 5 ' Another invention of a beam entering the control crystal for proper utilization of the emission of light in the main directions of oscillation7 and 8 in the 30 pulses is the generation of a, for example, split-up for the birefringent crystal Radiation tion suitable carrier Fig. 1 represents Antically polarized light put together so that the order a modulation of the laser-generated component 9 of the exiting beam in the Po radiation, for example a pulse code, pulse amlarization direction 6 of the incoming beam made this amplitude or pulse phase modulation more or less in of their inten- sity.

sität geschwächt ist, wie Fig. 3 zeigt. Das Maß der 40 Bei dem Beispiel der Fig. 1 wird die Auskopp-Schwächung läßt sich, wie vorgesehen, erfindungs- lung eines Teils der Energie des Laserstrahles an gemäß durch ein elektrisches Feld zusätzlich beein- Stelle der häufig angewendeten Art mit wenigstens flüssen. einem schwachdurchlässigen Reflektor 3 durch Re-sity is weakened, as Fig. 3 shows. The measure of 40. In the example of FIG. 1, the coupling-out weakening can, as provided, invention of part of the energy of the laser beam in accordance with an electric field additionally affected by the frequently used type with at least rivers. a weakly permeable reflector 3 by re

Die Richtung der Strahlung, der optischen Achse flexion an der etwas geneigt zur Strahlrichtung 2 und der elektrischen Feldstärke werden dabei zuein- 45 stehenden Oberfläche (10, 22) des Steuerkristalls 4 ander so gewählt, daß sich ein möglichst großer bewirkt. Der Reflexionsgrad beträgt wahlweise Effekt ergibt. Dieser ist abhängig von der Größe der einige Prozent der einfallenden Energie und kann einzelnen Komponenten des Tensors der elektro- durch den Neigungswinkel und den optischen optischen Konstanten. Für das tetragonale KDP und Dichteunterschied an dieser Fläche bestimmt wer-ADP ist beispielsweise, wie in Fig. 4 angedeutet, 5° den. Durch entsprechende Vergütung der Fläche 10 die Richtung des Feldes parallel zur optischen am Steuerkristall kann darüber hinaus die zum EntAchse c und die Strahlung ebenfalls parallel zur stehen des Strahls 5' führende Reflexion vermieoptischen Achse c oder parallel zur Winkelhalbie- den werden, so daß nur noch ein Strahl 5 ausgerenden d zwischen den beiden Achsen α für die koppelt wird.
Wirksamkeit der Steuerung besonders günstig. 55 Ein weiteres, in Fig. 5 dargestelltes und im fol-The direction of the radiation, the optical axis flexion at the slightly inclined to the beam direction 2 and the electrical field strength are chosen so that the surface (10, 22) of the control crystal 4 facing one another is as large as possible. The reflectance is optional effect results. This depends on the size of a few percent of the incident energy and can be individual components of the tensor of the electrical through the angle of inclination and the optical optical constants. For the tetragonal KDP and density difference on this surface, who-ADP is, for example, as indicated in FIG. 4, 5 ° den. By appropriate compensation of the surface 10, the direction of the field parallel to the optical on the control crystal can also be the direction of the axis c and the radiation also parallel to the beam 5 'leading reflection from the optical axis c or parallel to the bisector, so that only a beam 5 emanating d between the two axes α for the coupling.
Effectiveness of the control particularly favorable. 55 Another, shown in Fig. 5 and in the following

Zweckmäßig kann es sein, die relative optische genden erläutertes Beispiel betrifft eine steuerbare Weglänge von ordentlichem und außerordentlichem Verstärkeranordnung, in der der Steuerkristall 11 Strahl im Steuerkristall durch seine Dicke, seine zweckmäßigerweise zur Verminderung von ReOrientierung gegenüber dem Laser-Kristall und/oder flexionsverlusten mit dem Laserkristall 12,12' reeine angelegte elektrische Vorspannung so einzu- 60 flexionsarm, beispielsweise mit einem auf 11 und 12 stellen, daß bei fehlendem elektrischem Wechsel- bzw. 12' abgestimmten Kitt angekittet, verbunden feld bereits eine durch konstante Doppelbrechung ist. Weiterhin ist in diesem Beispiel an Stelle der d. h. Gangunterschied im Steuerkristall erzeugte teil- Reflexion der in F i g. 1 mit 3 bezeichneten Spiegelweise Dämpfung der Laser-Strahlung erreicht wird. flächen Totalreflexion an schräg am Kristin 12,12', Durch diese Maßnahme wird die Steuerung der 65 vorzugsweise unter 90° zueinander angeordneten Strahlung auch von der Richtung des Steuerwechsel- Flächen 13 gemäß dem Vorschlag des älteren deutfeldes abhängig. sehen Patentes 1191041 vorgesehen. Dadurch wer-Die Anordnung mit Steuerkristall im Strahlengang den vorteilhafterweise einem die bei Reflexionen anIt may be useful, the relative optical lowing illustrated example relates to a controllable Path length of ordinary and extraordinary amplifier arrangement in which the control crystal 11 Beam in the control crystal due to its thickness, its expedient to reduce reorientation compared to the laser crystal and / or flexion losses with the laser crystal 12, 12 'pure applied electrical preload so with little flexion, for example with one on 11 and 12 make sure that if there is no electrical interchangeable or 12 'matched putty, cemented, connected field is already one due to constant birefringence. Furthermore, in this example, instead of the d. H. Path difference in the control crystal generated partial reflection of the in FIG. 1 with 3 designated mirror way Attenuation of the laser radiation is achieved. surface total reflection at angled at Kristin 12,12 ', As a result of this measure, the control of the 65 is preferably arranged at 90 ° to one another Radiation also from the direction of the tax change surfaces 13 according to the suggestion of the older deutfeld addicted. see patent 1191041 provided. Thereby who-the Arrangement with a control crystal in the beam path advantageously indicates the one in the case of reflections

Spiegeln gegenüber Totalreflexion auftretenden Verluste praktisch völlig vermieden und zum andern wird, wie in einem weiteren älteren deutschen Patent 1 221 377 beschrieben, in optisch anisotropem Material linear polarisiertes Licht erzeugt. Der Steuerkristall 11 befindet sich im Strahlengang 14 des Laserkristalls. Durch ein elektrisches Steuerfeld kann auch hier, wie beim Beispiel der Fig. 1, entsprechend der Beschreibung der Fig. 2 und 3 die Intensität der im Innern der Laseranordnung umlaufenden, sich durch induzierte Emission verstärkenden Strahlung gesteuert und damit der aus der Anordnung, beispielsweise durch Tunneleffekt, entsprechend dem Vorschlag in den älteren deutschen Patenten 1191 041 und 1 221 377 mit dem Prisma 15 ausgekoppelte Strahl 16 moduliert ausgesandt werden.Mirroring compared to total reflection, losses occurring practically completely avoided and on the other hand is, as described in another earlier German patent 1,221,377, in optically anisotropic Material generates linearly polarized light. The control crystal 11 is located in the beam path 14 of the laser crystal. Here too, as in the example in FIG. 1, an electric control field can be used accordingly the description of FIGS. 2 and 3, the intensity of the circulating inside the laser arrangement, controlled by induced emission amplifying radiation and thus from the Arrangement, for example by tunnel effect, according to the suggestion in the older German Patents 1191 041 and 1 221 377 with the prism 15 decoupled beam 16 emitted modulated will.

Für eine Modulation bei sehr hohen Frequenzen wird auch hier, wie bei der Anordnung nach der Fig. 1, die optische Länge des Strahlenweges auf die Modulationsfrequenz abgestimmt. Die Umlaufzeit eines Wellenzuges im Kristall 12 sowie in 12', d. h. von 11 über 13 zurück zu 11 muß wieder das Ein- oder Vielfache der halben Periodendauer der Steuerspannung betragen.For a modulation at very high frequencies, as with the arrangement according to the Fig. 1, the optical length of the beam path matched the modulation frequency. The cycle time of a wave train in crystal 12 as well as in 12 ', d. H. from 11 through 13 back to 11 must again be a single or multiple of half the period of the Control voltage.

Für sehr hohe Steuerfrequenzen, deren Periodendauer bereits mit der Zeit vergleichbar wird, die der Strahl für das Durchlaufen des Steuerkristalls benötigt, etwa 10~¹⁰ bis 10~¹² see, empfiehlt es sich, die steuernde Mikrowelle mit etwa der Fortpflan-Zungsgeschwindigkeit des optischen Wellenzuges im Steuerkristall nach Art einer Wanderwelle mit diesem mitlaufen zu lassen. Hierdurch wird auf dem Weg im Kristall ein erhöhter Steuereffekt erzielt. Für den Umlauf des oder der Wellenzüge in der Laseranordnung ist gegebenenfalls für Hin- und Rücklauf ein getrennter Weg, wie etwa in Fig. 5 angedeutet, mit mindestens einem Steuerkristall mit Wanderwelle im Strahlenumlauf vorzusehen.For very high control frequencies whose period is already comparable to the time it takes for the beam for passing through the control crystal, about 10 ~ ¹⁰ see to 10 ~ ^12, it is recommended that the controlling microwave with about Fortpflan-wetting speed of the optical wave train to run along with this in the control crystal in the manner of a traveling wave. As a result, an increased control effect is achieved on the way in the crystal. For the circulation of the wave train (s) in the laser arrangement, a separate path, such as indicated in FIG. 5, with at least one control crystal with a traveling wave in the beam circulation may be provided for there and back.

In einer etwas abgeänderten Anordnung läßt man die steuernde Wanderwelle in der Laseranordnung synchron mit dem Wellenzug hin- und herlaufen. Wanderwelle und Wellenzug der Strahlung durchlaufen den Steuerkristall stets zur gleichen Zeit und in gleicher Richtung. Die beispielsweise fortlaufende Wanderwelle wird dabei über einen Zirkulator ein- und ausgekoppelt. Fig. 6 zeigt eine Anordnung dieser Art.In a somewhat modified arrangement, the controlling traveling wave is left in the laser arrangement run back and forth synchronously with the wave train. Traveling wave and wave train of radiation pass through the control crystal always at the same time and in the same direction. For example, the continuous Traveling wave is coupled in and out via a circulator. Fig. 6 shows an arrangement this kind.

17 bezeichnet eine Laseranordnung der Art, wie sie in Fig. 1 und Fig. 5 bereits näher beschrieben worden ist. Am Reflektor 18 werden sowohl die optische Welle des Laserverstärkers als auch die Mikrowelle 19 so reflektiert, daß die Wellenzüge des Lasers phasengleich mit der Mikrowelle hin- und herlaufen. 20 bezeichnet den Steuerkristall, der von der Mikrowelle und der optischen Welle durchlaufen wird. Mit dem Zirkulator 21 wird die Ausbildung stehender Mikrowellen vermieden, so daß zusätzlich zur Tastung des optischen Strahls des Lasers eine weitere, z. B. Amplitudenmodulation der getasteten optischen Strahlung des Lasers möglich ist.17 denotes a laser arrangement of the type already described in more detail in FIGS. 1 and 5 has been. At the reflector 18 both the optical wave of the laser amplifier and the Microwave 19 is reflected in such a way that the wave trains of the laser are in phase with the microwave. and run here. 20 denotes the control crystal through which the microwave and the optical wave pass will. With the circulator 21, the formation of standing microwaves is avoided, so that in addition to scanning the optical beam of the laser another, z. B. amplitude modulation of the sensed optical radiation of the laser is possible.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen 209 549/1281 sheet of drawings 209 549/128

Claims

1 2 nator is decoupled, as well as special from patent claims: design of a device for carrying out a

1. Method for operating a laser arrangement method according to the invention.

In US Pat. No. 2,929,922 is a in addition to the laser arrangement stimulating radiation amplification, in which the from this medium (solid, liquid or gas) arrangement of radiation to be emitted thereby moein Control crystal is double-doped depending on the field, that the radiation-intensifying properties Behavior for the laser radiation shaft of the excitable medium by an in this and when the laser radiation from the medium effective modulated magnetic field control resonator is decoupled, thereby ίο barely influenced.

indicates that the control crystal (4, In Journal of applied Physics, Volume 33, No. 3,

11, 20) a modulation field is applied, through March 1962, pages 828 to 829, and in an older,

that is the reinforced, unpublished German patent application running in the arrangement

Laser radiation (2.14) as a result of modulated Dop- (= German Auslegeschrift 1 293 931) is a

pel refraction is modulated in its intensity. 15 drive described for the operation of a laser arrangement

2. The method according to claim 1, characterized in that the generation of radiation is characterized by jet, that the optical length of a lung gain in the excitable medium is a beam path is switched off in the laser arrangement between and. This switching on and off the control crystal and the mirror surface (s) is done by switching one off and on (3, 13, 18) of the optical resonator as large 20 electrical voltage that is appropriate to a Kerr cell is that a wave train of the laser is placed, whereby the Kerr cell is in the beam path radiation for one revolution from the control crystal of the laser radiation within the optical resonance the gate is located as close as possible to this back.

Single or multiple, preferably one to. In these older laser arrangements, the

Ten times, half the period, or the 25 radiation generation in the resonator as long as completely

The entire period of the modulating alternating signal is suppressed, like an electrical one in the Kerr cell

selfeldes required in the control crystal. Voltage is applied. This is based on one way

3. Device for carrying out a large attenuation of the optical resonator of this Fahrens according to claim 1 or 2, characterized in that laser arrangements that any generation of radiation indicates that one in the beam path (2) of 3 ° is suppressed. Only when the electric Spanim Laser radiation running through the resonator has been removed from the Kerr cell facing surface (22) of the control crystal (4) et- the quality of the optical resonator sufficiently high, which is inclined to the direction of radiation. that a radiation amplification according to the principle

4. Device for performing a stimulated emission test in the stimulable vehicle according to claim 1 or 2, thereby taking place. Only if there is no voltage on the Kerr, that is applied within the optical reso cell, the laser arrangements are according to nators switched an optically transparent plate in these older proposals. First in the Brewster corner is arranged for radiation (2). This operating phase is one of these laser arrangements

5. Device for carrying out a laser radiation can be removed by decoupling, and driving according to claim 1 or 2, characterized thereby by 4 <> although with an amplitude that is independent of that the control crystal (4) with one of the previously applied to the Kerr cell electrical Mirror coating (22) for in the resonator and in the voltage. In particular, Be is control crystal during those running radiation is provided. drive phase, in which an electrical

6. Device for carrying out a tension is present, in the absence of a blasting process according to claim 1 or 2, characterized in that the optical resonator is amplified indicates that within the resonator laser arrangement no laser radiation at all and parallel to the beam path in the control crystal, no modulated radiation can be extracted, Microwave Wandering Radiation Controlling In a prior publication in the Journal of Applied field is provided, which is synchronized with Ge Physics, Volume 33, No. 6, June 1962, pages 2009 to speed of the laser radiation in the control crystal 50 2011 describes a laser arrangement in which runs. switching the radiation amplification on and off

7. The device according to claim 6, characterized in place with a Kerr cell by means of a sector, that a microwave traveling field takes place. This is also the case with this proposal provided in the resonator of the laser arrangement in the optical resonator removable radiation is that with a wave train of laser radiation 55 of the phase in which such radiation at all rotates synchronously. occurs, not modulated as a function of the sector diaphragm.

In the older, not pre-published

ten German patent application (= patent specification

60 1175 792) is a method for directional modulation described by laser radiation. With this one

The invention relates to the method for the method is the amplitude of the modulated directional operation of a laser arrangement in which the optically deflected laser radiation is constant,
see resonator in addition to the radiation Two other prior publications in Physical

Amplification stimulable medium (solid, liquid 65 Review Letters, Volume 6, No. 10 of May 15, 1961, speed or gas) a control crystal with pages 528 to 530 depending on the field, and in Electronics, Volume 35, birefringent behavior for laser radiation No. 22 of June 1, 1962, page 19, concern for and the modulation arrangement provided for the laser radiation from the reso laser radiation