DE1439469C3 - Optical transmitter for coherent radiation - Google Patents
Optical transmitter for coherent radiationInfo
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Description
: ren, bei dem in einfacher Weise eine Verstimmung des optischen Resonators durch Verbiegung des stimulierbaren Mediums unter der Einwirkung des Anregungslichtes ohne Verminderung der Anregungsenergiezufuhr oder aufwendigere Kühlung vermieden wird.: ren, in which a detuning of the optical resonator by bending the stimulable Medium under the action of the excitation light without reducing the excitation energy supply or more complex cooling is avoided.
Diese Aufgabe wird bei einem optischen Sender der einleitend geschilderten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen der Anregungslichtquelle und dem stimulierbaren Medium optische Mittel eingefügt sind, die den Lichtstrom der Anregungslichtquelle derart in bezug über die Querschnittsebene des stimulierbaren Mediums verteilen, daß die unterschiedlichen Absorptionswerte gerade ausgeglichen sind.This object is achieved according to the invention in an optical transmitter of the type described in the introduction solved that inserted between the excitation light source and the stimulable medium optical means are that the luminous flux of the excitation light source in relation to the cross-sectional plane of the stimulable medium distribute that the different absorption values just balanced are.
Zwar ist die Verwendung optischer Filter in optischen Sendern beispielsweise aus der deutschen Auslegeschrift 1162 480 bekannt, jedoch dienen diese Filter der spektralen Beschneidung des Frequenzbandes der Anregungslichtquelle. .The use of optical filters in optical transmitters is, for example, from the German Auslegeschrift 1162 480 known, but these filters are used for the spectral clipping of the frequency band the excitation light source. .
Bei der Laservorrichtung nach dem deutschen Gebrauchsmuster 1 879 666 dient eine Umkleidungs-(f: schicht des stimulierbaren Mediums dagegen als Fo-In the case of the laser device according to the German utility model 1 879 666, a casing (f: layer of the stimulable medium, on the other hand, as a fo-
kussierungsmittel für die Anregungsenergie.
ι Die Kompensation der Schwankungen des Ab-Kussierungsmittel for the excitation energy.
ι Compensation for fluctuations in the
; sorptionswertes ist für die verschiedensten Querschnitte des stimulierbaren Mediums möglich, auch wenn nur ein Teil des stimulierbaren Mediums zur Anregungslichtabsorption und Verstärkung, dient, j wie beim Gegenstand nach der französischen Patentschrift 1 347 886.; Sorption value is possible for the most varied of cross-sections of the stimulable medium, too if only part of the stimulable medium is used for excitation light absorption and amplification, j as in the case of the object according to French patent specification 1 347 886.
Vorteilhaft ist es, wenn als optisches Mittel wenigstens ein optisches Filter vorgesehen ist, das über seine Oberfläche eine unterschiedliche Durchlässig- ! keit aufweist.It is advantageous if at least one optical filter is provided as the optical means, which over its surface a different permeable! has the ability.
Vorteilhaft ist es dabei, wenn als optisches Filter ein Glaskolben der Anregungslichtquelle oder wenn j als optisches Mittel ein das Licht brechender Körper ί ungleichförmiger Dicke mit der Wirkung einer Linse vorgesehen ist.It is advantageous if a glass bulb of the excitation light source or if the optical filter j as optical means a light-refracting body ί of non-uniform thickness with the effect of a lens is provided.
Die Anregungeinrichtung ist vorzugsweise mit einem Hohlspiegel, insbesondere in Form eines Paraboloids, eines Rotationsellipsoids oder eines elliptischen Zylinders ausgerüstet. Das stimulierbare Medium und/oder die Anregungslichtquelle können fokai oder exfokal angeordnet sein.The excitation device is preferably provided with a concave mirror, in particular in the form of a paraboloid, an ellipsoid of revolution or an elliptical cylinder. The stimulable medium and / or the excitation light source can be arranged focally or exfocally.
An Hand von Ausführungsbeispielen wird die Erfindung nachstehend näher erläutert.The invention is based on exemplary embodiments explained in more detail below.
F i g. 2 zeigt eine dem stabförmigen stimulierbaren Medium angepaßte Anregungsverteilung im Querschnitt. F i g. 2 shows an excitation distribution adapted to the rod-shaped stimulable medium in cross section.
Die F i g. 3 und 4 zeigen Ausführungsbeispiele von optischen Sendern oder Verstärkern, in denen die Zuordnung des Anregungslichtes 2 und des stimulierbaren Mediums 1 in der in der F i g. 2 dargestellten Weise vorgenommen ist.The F i g. 3 and 4 show exemplary embodiments of optical transmitters or amplifiers in which the Assignment of the excitation light 2 and the stimulable medium 1 in the FIG. 2 shown Way is made.
Die F i g. 2 zeigt den Querschnitt eines Stabes 1 aus stimulierbarem Medium und die mit den Pfeilen! dargestellten Anregungslichtstrahlen. Das Anregungslicht 2 weist an zwei gegenüberliegenden Seiten des stimulierbaren Mediums 1, nämlich oben und unten in der Zeichenebene eine Verdichtung in der Richtung auf, die der Kristallrichtung geringster Absorption entspricht. Der Pfeil 3 stellt die Kristallachse des stimulierbaren Mediums dar.The F i g. 2 shows the cross section of a rod 1 made of stimulable medium and the one with the arrows! shown excitation light rays. The excitation light 2 points on two opposite sides of the stimulable medium 1, namely a compression in the top and bottom in the plane of the drawing Direction which corresponds to the crystal direction of the lowest absorption. The arrow 3 represents the crystal axis of the stimulable medium.
Die F i g. 3 zeigt einen optischen Sender, dessen Anregungseinrichtung einen rotationselliptischen Hohlspiegel 4 mit den Brennpunkten 5 und 6 enthält.The F i g. 3 shows an optical transmitter whose excitation device is an elliptical of revolution Concave mirror 4 with the focal points 5 and 6 contains.
Exfokal sind auf der Rotationsachse 11 das stimulierbare Medium 1 und die Anregungslichtquelle 7 angeordnet. Das stimulierbare Medium 1 ist an seiner Stirnfläche 8 völlig reflektierend und an seiner Stirnfläche 9 teildurchlässig verspiegelt. Die teildurchlässige Stirnfläche 9 ragt durch eine Öffnung im Hohlspiegel nach außen.The stimulable medium 1 and the excitation light source 7 are exfocal on the axis of rotation 11 arranged. The stimulable medium 1 is completely reflective on its end face 8 and on its end face 9 partially reflective. The partially transparent end face 9 protrudes through an opening in the concave mirror outward.
Die Anregungslichtquelle 7 wird über die Elektroden 10 mit Strom versorgt und ist von einem gläsernen Hohlzylinder 12 konzentrisch umgeben. Die Durchlässigkeit des Hohlzylinders 12 ist längs des Umfanges so unterschiedlich, daß das von der Anregungslichtquelle rotationssymmetrisch ausgehende Licht so auf das stimulierbare Medium 1 fällt, daß die Intensitätsverteilung in Umfangsrichtung senkrecht zur Resonatorachse 11 derart ist, daß die Schwankungen des Absorptionswertes des stimulierbaren Mediums längs seines Umfangs kompensiert werden. Die Verdichtung in einer bestimmten Ebene kann vorteilhaft dadurch erreicht werden, daß das Rohr linsenförmig ungleiche Dicke aufweist.The excitation light source 7 is supplied with power via the electrodes 10 and is made of glass Surrounding hollow cylinder 12 concentrically. The permeability of the hollow cylinder 12 is along the Circumference so different that the starting from the excitation light source is rotationally symmetrical Light falls on the stimulable medium 1 in such a way that the intensity distribution is perpendicular in the circumferential direction to the resonator axis 11 is such that the fluctuations in the absorption value of the stimulable Medium to be compensated along its circumference. The compression in a certain plane can advantageously be achieved in that the tube has a lens-shaped unequal thickness.
Die Wirkungsweise der Anordnung ist folgende: Das von der Anregungslichtquelle 7 ausgehende Licht trifft nach Durchgang durch den Hohlzylinder 12 nach einer oder auch mehreren Reflexionen am Hohlspiegel 4 auf das stimulierbare Medium 1. Werden die Aktivator-Ionen des stimulierbaren Mediums 1 mittels dieser zugeführten Anregungsenergie zur Inversion angeregt, so fallen sie nach kurzer Zeit unter Aussendung von allen möglichen inkohärenten Wellen in ihren Ruhezustand zurück. Eine Wellen jedoch, die längs der Rotationsachse 11 verlaufen, treffen auf die Verspiegelungen 8 und 9 und laufen wieder zurück. Sie lösen auf dem Rückweg in den angeregten Atomen, die sie durchqueren, weitere Wellen derselben Frequenz und auch Phase aus, so daß ein sich verstärkender Wellenzug entsteht, der von der teildurchlässig verspiegelten Stirnwand 9 teils durchgelassen, teils zurückgeworfen wird und sich bei laufender Zuführung von Anregungsenergie weiter verstärkt. Es entsteht eine stehende Welle, die bei ausreichender Anregungsleistung durch die teildurchlässige Stirnwand 9 Energie nach außen abgibt. Das Filter 12 ist längs seines Umfanges so unterschiedlich durchlässig, daß das von der Anregungslichtquelle 7 ausgehende Licht nach der Reflexion am Hohlspiegel 4 mit einer solchen Intensitätsverteilung auf das bezüglich seiner Kristallachse definiert orientierte stimulierbare Medium 1 fällt, wie es in der F i g. 2 dargestellt ist. Dadurch wird einer Verbiegung des stimulierbaren Mediums durch ungleichmäßige Beleuchtung und Erwärmung und damit Veränderung der Resonatorgeometrie mit ihren unerwünschten Folgen vorgebeugt.The mode of operation of the arrangement is as follows: The one emanating from the excitation light source 7 After passing through the hollow cylinder 12 after one or more reflections, light hits the Concave mirror 4 on the stimulable medium 1. Become the activator ions of the stimulable medium 1 stimulated to inversion by means of this supplied excitation energy, they fall after a short time returning to their resting state, emitting all sorts of incoherent waves. One wave, however, which run along the axis of rotation 11, meet the mirror coatings 8 and 9 and run again back. On the way back, they release further waves in the excited atoms that pass through them the same frequency and phase, so that an amplifying wave train arises from the partially permeable mirrored end wall 9 is partly allowed through, partly thrown back and is moving The supply of excitation energy is further intensified. A standing wave is created, which when sufficient Excitation power through the partially permeable end wall 9 emits energy to the outside. The filter 12 is so differently permeable along its circumference that that of the excitation light source 7 outgoing light after the reflection on the concave mirror 4 with such an intensity distribution on the With respect to its crystal axis defined oriented stimulable medium 1 falls, as shown in FIG. 2 shown is. This causes the stimulable medium to bend due to uneven lighting and heating and thus changing the resonator geometry with its undesirable Consequences prevented.
Die F i g. 4 zeigt einen optischen Sender, dessen Anregungseinrichtung aus einem aufgeschnitten dargestellten elliptisch zylindrischen Hohlspiegel 13 mit den Stirnwänden 14 und 15, dem stimulierbaren Medium 1, das längs der Brennlinie 16 angeordnet ist, und der Anregungslichtquelle 7 besteht, die sich längs der Brennlinie 17 befindet. Das stimulierbare Medium 1 ist an seiner Stirnfläche 8 völlig reflektierend und an seiner Stirnfläche 9, die sich in einer Öffnung der Stirnwand 15 befindet, teildurchlässig verspiegelt. Die Anregungslichtquelle 7 wird über die Elektroden 10 mit Strom versorgt. Zwischen dem stimulierbaren Medium 1 und der Anregungslichtquelle 7 befindet sich eine ebene Filterscheibe 18, dieThe F i g. 4 shows an optical transmitter, the excitation device of which is shown in cutaway form elliptically cylindrical concave mirror 13 with the end walls 14 and 15, the stimulable medium 1, which is arranged along the focal line 16, and the excitation light source 7, which is located along the focal line 17. The stimulable medium 1 is completely reflective on its end face 8 and on its end face 9, which is located in an opening in the end wall 15, partially permeable mirrored. The excitation light source 7 is supplied with current via the electrodes 10. Between the stimulable Medium 1 and the excitation light source 7 is a flat filter disk 18, which
längs ihrer Breite in Richtung der Kante 19 unterschiedlich durchlässig ist.is differently permeable along its width in the direction of the edge 19.
Die Wirkungsweise dieses optischen Senders entspricht der des in der F i g. 3 dargestellten. Das von der Anregungslichtquelle 7 ausgehende Licht durchdringt hier nach oder vor der Reflexion am elliptisch zylindrischen Hohlspiegel 13 das Filter 18 und fällt, infolge der unterschiedlich gewählten Durchlässigkeit des Filters 18 mit einer solchen Intensitätsverteilung auf das bezüglich seiner Kristallachse definiert orientierte stimulierbare Medium 1, wie es in der F i g. 2 dargestellt ist. Bei dieser Anordnung wird ebenfalls einer Verbiegung des stimulierbaren Mediums infolge ungleichmäßiger Anregung und einer Veränderung der Resonatorgeometrie mit ihren unerwünschten Folgen vorgebeugt. An Stelle des Filters kann auch hier vorteilhaft eine linsenähnliche Scheibe ungleicher Dicke verwendet werden.The mode of operation of this optical transmitter corresponds to that in FIG. 3 shown. That from The light emanating from the excitation light source 7 penetrates here after or before the reflection at the elliptical cylindrical concave mirror 13 the filter 18 and falls, due to the different selected permeability of the filter 18 with such an intensity distribution on that which is oriented in a defined manner with respect to its crystal axis stimulable medium 1, as shown in FIG. 2 is shown. In this arrangement, too a bending of the stimulable medium as a result of uneven excitation and a change the resonator geometry with its undesirable consequences is prevented. Instead of the filter can Here, too, a lens-like disk of unequal thickness can advantageously be used.
In den F i g. 3 und 4 werden der Übersichtlichkeit halber die an sich bekannten Befestigungsbauteile für die Anregungslichtquelle, das Filter und das stimulierbare Medium nicht dargestellt.In the F i g. 3 and 4, for the sake of clarity, the per se known fastening components for the excitation light source, the filter and the stimulable medium are not shown.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
Claims (4)
Applications Claiming Priority (1)
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Family Applications (1)
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Families Citing this family (3)
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-
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- 1964-11-12 DE DE19641439469 patent/DE1439469C3/en not_active Expired
Also Published As
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Legal Events
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C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
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