DE1489637C - B istabiler optischer Schalter - Google Patents
B istabiler optischer SchalterInfo
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Description
1 2
Die Erfindung betrifft einen bistabilen optischen und Medien aus photochromem Glas, welche in der
Schalter, der mit dem kohärenten Licht optischer Literatur als »ausbleichbare Absorberfilter« bezeich-
Sender im Zusammenhang mit einem strahlungs- net werden, haben jedoch bei Verwendung als
abhängigen optischen Absorberfilter arbeitet. optische Schalter den Nachteil hinsichtlich ihrer
Es sind bereits bistabile optische Schalter bekannt, 5 Speichereigenschaft, daß sie nicht beide möglichen
welche quantenoptische sowie optische Sender mit Zustände so lange beibehalten können, bis sie z. B.
kohärentem Licht benutzen. So beschreibt die USA.- durch eine Steuerstrahlung vom Zustand 1 in den
Patentschrift 3 133 199 eine Lichtverstärkerzelle zur Zustand 2 oder vom Zustand 2 in den Zustand 1
Lichtsteuerung und Lichtverstärkung unter Ver- gebracht werden.
wendung eines dampf- oder gasförmigen Mediums, io Aufgabe der Erfindung ist demgegenüber die
welches von einem magnetischen Feld durchdrungen Schaffung eines optischen Schalters, der in jedem
wird. Ein monochromatisch polarisierter Lichtstrahl seiner beiden Zustände stabil verbleibt, bis der
wirkt derart auf das Medium ein, daß letzteres für andere Zustand durch ein von außen kommendes
diesen Anregestrahl durchsichtig, durch einen ein- Signal gefordert wird, und der dann bis zum erwirkenden monochromatischen, polarisierten Re- 15 neuten Schalten in diesem anderen Zustand verbleibt,
sonanzstrahl jedoch für den Anregestrahl undurch- Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelässig wird, löst, daß das ausbleichbare Absorberfilter und das
Die deutsche Patentschrift 1202 900 beschreibt stimulierbare Medium des optischen Senders im
einen optischen Sender für stimulierte Strahlung. geschlossenen optischen Strahlengang eines optischen
Innerhalb des optischen Resonators und im Weg 20 Resonators für das Medium liegen und daß die das
einer stimulierten Strahlung ist ein Körper aus ausbleichbare Absorberfilter steuernde Strahlung auf
photochromem Glas angeordnet, der die Eigenschaft einem vom Strahlengang des Resonators verschiede-
hat, im Licht des stimulierten Strahls an Trans- nen Weg in das eine Ende des Absorberfilters eintritt,
parenz zu gewinnen, im Licht eines kürzerwelligen an dessen äußerer Mantelfläche mehrmals total
steuernden Strahls jedoch an Transparenz zu ver- 25 reflektiert wird und am anderen Ende wieder aus
Heren. dem Filter austritt.
In ähnlicher Weise wirkt der optische Verstärker Eine bevorzugte konstruktive Ausbildung eines
gemäß der deutschen Patentschrift 1207 007, bei derartigen Schalters besteht darin, daß das stimulierweichem
jedoch im Gegensatz zum vorigen keine bare Medium die Form eines axial langgestreckten
Linsensysteme zur Fokussierung und Defokussierung 30 Kerns besitzt, über welchen das Absorberfilter einen
von Lichtstrahlen, sondern mehrere Körper aus Überzug bildet, und daß der optische Resonator die
photochromem Glas als optische Isolatoren Ver- Form reflektierender, dem Kern und dem Überzug
wendung finden. In der Zeitschrift »Electronics«, gemeinsam zugeordneter Stirnflächen besitzt, von
Bd. 37, Nr. 5 vom 31. Januar 1964, S. 42 und 43, denen die eine gegenüber der Achse des Kerns
wird gleichfalls von photochromem Glas gesprochen, 35 geneigt ist, wobei insbesondere der axial langweiches seine Farbe bei Lichtbestrahlung ändert, gestreckte Kern und der Überzug zylindrisch auswährend
die in den »Applied Physics Letters«, Bd. 4, gebildet sein können.
Nr. 10 vom 15. Mai 1964, S. 175 und 176, aufge- Der erfindungsgemäße Schalter hat gegenüber dem
führten Impulslaser und Lichtverstärker sogenannte Stand der Technik den Vorteil, daß er eine Angefärbte
Gläser als Medien verwenden, die einen 40 wendung für Speichervorrichtungen ermöglicht, da
stark lichtabhängigen Durchlaßkoeffizienten auf- seine beiden Zustände durch Lichtsignale in den
weisen. jeweils anderen Zustand gebracht werden können.
Schließlich wurde auch bereits vorgeschlagen Des weiteren können das stimulierbare Medium, die
(deutsche Auslegeschrift 1 220 055), eine Halbleiter- Lichtausbreitungsbahn und das ausbleichbare- Ab-
diode für optische Schalter mit kohärentem Licht zu 45 sorberfilter zu einer Einheit ausgebildet werden,
verwenden, wobei der Übergangsbereich der Halb- Im übrigen sind der technische Fortschritt und
leiterdiode in einer Richtung für eine Lichtverstär- der erfinderische Inhalt des Erfindungsgegenstan-
kung und in einer zweiten, diese kreuzenden Rieh- des nicht nur in den im folgenden näher er-
tung, für die Erzeugung von stimuliertem kohärentem läuterten Einzelmerkmalen begründet, sondern
Licht ausgebildet ist, damit ein in der ersten Rieh- 50 auch in der Kombination und in Unterkombina-
tung zugeführtes Licht-Eingangssignal ein in der tionen der beim Erfindungsgegenstand Anwendung
anderen Richtung verlaufendes stimuliertes Licht- findenden Merkmale.
Ausgangssignal unterdrückt. Diese Anordnung stellt Im folgenden sind einige Ausführungsformen der
einen Invertor oder Negator für Lichtsignale dar, Erfindung an Hand der Zeichnungen näher erläutert,
wobei kein steuerbares Medium, sondern eine Halb- 55 Es zeigt
leiterdiode aus p- und η-leitendem Material benutzt Fig. 1 eine schematische Darstellung eines bi-
wird, deren Übergangszone zwischen der p- und stabilen optischen Schalters mit den Merkmalen der
η-Schicht vorgenannte Funktion bewirkt. Auf der Erfindung,
Diode vorgesehene Flächenelektroden sind mit einer F i g. 2 einen Längsschnitt durch eine abgewan-
Gleichspannungsquelle verbunden, um einen Strom 60 delte Ausführungsform der Anordnung gemäß
durch die Diode zu erzeugen, welcher stimulierte F i g. 1, in vergrößertem Maßstab, und
Schwingungen entstehen läßt. F i g. 3 eine Stirnansicht der Anordnung gemäß
Alle diese bekannten oder vorgeschlagenen Ein- F i g. 2, welche eine mögliche Abwandlung zur Verrichtungen
zeichnen sich dadurch aus, daß sie besserung der Arbeitsweise der erfindungsgemäßen
optische Anordnungen bzw. Körper aus photo- 65 Anordnung veranschaulicht.
chromem Glas benutzen, wodurch sich zwangsweise Der in F i g. 1 dargestellte optische Schalter weist
Anordnungen ergeben, welche aus mehreren Teilen ein stimulierbares Medium 10 und ein ausbleichbestehen.
Die erwähnten Dampf- bzw. Gasmedien bares Absorberfilter 12 auf. Das stimulierbare Me-
dium 10 kann ein beliebiger bekannter kristalliner oder nicht kristalliner Festkörper sein, der kohärente
Lichtenergie einer bestimmten Wellenlänge auszustrahlen vermag. In Verbindung mit diesem stimulierbaren
Medium 10 wird eine zwecks Vereinfachung der Darstellung nicht eingezeichnete herkömmliche
Quelle für Anregungs-Lichtenergie verwendet, welche eine Umkehrung der Besetzungsverteilung (Inversion)
der Aniegungszustände der Atome des Mediums einzuleiten vermag.
Das ausbleichbare Absorberfilter kann ein Medium mit einem Absorptionskoeffizient sein, der sich
umgekehrt mit der Intensität der einfallenden Lichtenergie der Wellenlänge der selektiven Fluoreszenz
ändert. Bei sehr starker Beeinflussung des stimulierbaren Mediums wird Nutzen aus der Tatsache gezogen,
daß sich der Absorptionskoeffizient bei einer eine vorbestimmte Intensität übersteigenden einfallenden
Steuer-Lichtenegie dem Wert Null annähert. Auf jeden Fall sollte die Intensität der
Steuerenergie zumindest so . hoch sein, daß der Absorptionskoeffizient während der spontanen Lichtemission
des stimulierbaren Mediums 10 im Verhältnis zur axialen Länge des ausbleichbaren Absorberfilters
12 auf einen derart niedrigen Wert reduziert wird, daß die selektive Fluoreszenz einsetzen
kann.
Das stimulierbare Medium 10 und das ausbleichbare Absorberfilter 12 sind so relativ zueinander
angeordnet, daß ihre Längsachsen auf einer gemeinsamen Achse 14 liegen. Bei der dargestellten Ausführungsform
sind zwei den -optischen Resonator begrenzende Spiegel 16 und 18 vorgesehen, welche
die durch einen Strahl 20 angedeutete, vom stimulierbaren Medium 10 abgegebene Lichtenergie durch
dieses Medium und das Absorberfilter 12 hin- und herreflektieren. Zu diesem Zweck kann der Spiegel
16 einen Reflexionskoeffizienten von K)O1Vo und
der Spiegel 18 einen solchen von ciwa 97 % besitzen,
so daß ein Teil der durch einen Strahl 22 angedeuteten hin- und herlaufenden Lichtenergie durch den
Spiegel 18 durchgelassen wird. Dieser Anteil stellt die von der Anordnung abgegebene kohärente Lichtenergie
dar. An den Stirnflächen des stimulierbaren Mediums 10 und des Absorberfiltcrs 12 sind Vorzugsweise
Viertelwellen-Antireflexionsüberziige vorgesehen, um Fresnelsche Reflexion an diesen Flächen
zu vermindern. Aus demselben Grund können die Stirnflächen unter dein Brewstersclien Winkel abgeschrägt
sein.
Zur Erläuterung der Arbeitsweise des optischen Schalters sei angenommen, daß das Absorberfilter 12
nicht einmal teilweise gesättigt wird und daher die gesamte vom stimulierbaren Medium 10 abgegebene
Lichtenergie zu absorbieren vermag. Die Auslösung kohärenter Strahlung kann in diesem Fall weder
eingeleitet noch aufrechterhalten werden, da von der vom stimulierbaren Medium 10 abgegebenen Lichtenergie
so viel durch das AbsorbciTiller 12 aulV
genommen wird, daß die gesamten l.iclilenergie- G<
> Verluste die durch Stimulation des stiiuiiücrbaren
Mediums zur Verfügung stellende l.ichleuergie übersteigen,
linier diesen angenommenen llediiii'.ungen
findet somit keine Emission von l.iclitcncrgie statt.
Wenn jedoch dem ausbleiehbaren Absorherfiller 12 f>5
von einer Lichtquelle 25 aus eine Slcuerstrahlung 26 mit einer der kohärenten Strahlung entsprechenden
oder einer anderen Wellenlänge, auf weiche das Absorberfilter 12 anspricht, und von solcher Intensität
eingespeist wird, daß der Absorptionskoeffizient des Absorberfilters auf einen verhältnismäßig niedrigen
Wert reduziert wird, welcher in Verbindung mit der axialen Länge des Absorberfilters das Einsetzen
der kohärenten Strahlung ermöglicht, dann wird das ausbleichbare Absorberfilter derart durchlässig,
daß die vom stimulierbaren Medium 10 spontan ausgestrahlte Lichtenergie als Strahl 20 von
den Spiegeln 16 und 18 durch das stimulierbare Medium 10 hin und zurück geworfen wird. Hierdurch
wird weitere Auslösung kohärenter Strahlung bev/irkt und demzufolge der Absorptionskoeffizient
des Absorberfilters weiter verringert. Die zwischen den Spiegeln 16 und IS hin- und hergeworfene, erzeugte
kohärente Lichtstrahlung baut· sich rasch auf einen hohen Intensitätswert auf und wird teilweise
durch den Spiegel 18 hindurchgelassen und stellt das vom stimulierbaren Medium abgegebene Licht dar,
welches anzeigt, daß die Stimulation stattfindet. Dieses abgegebene Licht kann zur Aktivierung
anderer Bauteile optischer Rechner oder lediglich zur Anzeige des Vorhandenseins einer gespeicherten
Informationseinheit, wie die Binärzahl »Eins«, verwendet werden.
Der durch das .stimulierbare Medium 10 und das
ausbleichbare Absorberfilter 12 hin- und zurückgeworfene Lichtimpuls hält das Absorberfilter 12
normalerweise in gesättigtem Zustand, so daß die Stimulation selbst nach Unterbrechung der zu ihrer
Einleitung benutzten Absorptions-Stcuerstrahlung 26 von der Lichtquelle 25 weiter anhält. In diesem Fall
kann die einmal auf die beschriebene Weise eingeleitete Stimulation dadurch unterbrochen werden,
daß dem stimulierbaren Medium 10 intensive Löschstrahlung 28 von einer Lichtquelle 27 aufgeprägt
wird. Diese Strahlung 28, die dieselbe Wellenlänge wie die kohärente Strahlung hat, verursacht eine
derart große Entleerung des oberen Energienivcaus von Atomen, daß keine Inversion in den Besetzungen
dieser Niveaus gegenüber den unteren Energieniveaus mehr besteht, so daß die kohärente Strahlung
unter gleichzeitig. / Aufhebung der Sättigung des Absorberfilters 12 unterbrochen bzw. »gelöscht«
wird. Bei Unterbrechung der Löschstrahlung 28 wird die kohärente Strahlung jedoch nicht erneut eingeleitet,
da das ausbleichbare Absorberfilter 12, wie erwähnt, wiederum die spontan vom stimulierbaren
Medium 10 ausgestrahlte Lichlenergie absorbiert. Dies trilft selbst dann zu. wenn die Energie ties in
das stimulierbare Medium 10 eingestrahlten Anregunuslichts
unmittelbar nach Abschaltung der Löschstrahluug 28 einen weiteren luvcrsions/.usland
hervorbringt. Dieser Zustand kann beispielsweise /ur Anzeige dienen, daß im stimulierbaren Medium 10
eine Hinär/.ifl'er .•.»Null« gespeichert ist. Die kohärente
Strahlung kann erst dann wieder er/engt werden, wenn das Ahsorberlilter erneut durch das Aufprägen
der Sättigungs-Steuersiiahliinü 26 zumindest
teilweise gesättigt worden ist.
Ersiehtlieherweise liefert der bistabile optische Schalter gemäß E ig. I nur dann eine forlijcsct/tc
kohärente l.iclilaiisstrahliing, wie sie durch ilen
Strahl 22 angedeutet ist, wenn die Stimulation nach tier Einstellung des ausbleichbaren Absorbei filters
12 auf den Sältigunj;s\vert durch die Steiieistiahlung
26 eingeleitet worden ist, und' die kohärente l.ichtausslrahlung wird beendet und bleibt anschließend
5 6
beendet, wenn das stimulierbare Medium 10 durch eingezeichneten Bahn folgt und einige Male durch
die Löschstrahlung 28 »gelöscht« worden ist. Man das stimulierbare Medium 10' und das Absorberkann
also sagen, daß der bislabile optische Sender filter 12' hindurchläuft. Beim Auftreffen auf die
durch die steuernde Strahlung 26 »eingeschaltet« abgeschrägte Spiegelfläche 18' des optischen Resonawird
und kohärentes Licht ausstrahlt, während er 5 tors tritt der größte Teil dieser Strahlung durch diese
durch die Löschstrahlung 28 »ausgeschaltet« wird, Stirnfläche hindurch und wird nicht in die Anordso
daß keine Ausstrahlung stattfinden kann. · nung zurückreflektiert. I
Die Sättigungs-Steuerstrahlung 26 und die Lösch- Wenn das Absorberfilter 12' genügend, gesättigt
strahlung 28 können vorteilhafterweise durch andere und das stimulierbare Medium 10' mit Hilfe nicht
optische Sender geliefert werden, die kohärentes io dargestellter herkömmlicher Anregungsstrahlung ent- j
Licht solcher Wellenlänge und Intensität erzeugen, sprechend angeregt worden ist, kann eine Stimulation
daß das Absorberfilter 12 gesättigt bzw. das stimulier- stattfinden, wobei das kohärente Licht dann im ,
bare Medium 10 »gelöscht« wird. Da die in Fig. 1 wesentlichen dem Strahlengang 20' gemäß Fig. 2
dargestellte bistabile Anordnung durch Strahlungs- folgt. Der Winkel β ist entsprechend obiger Gleienergie
gesteuert wird, kann siemit verhältnismäßig 15 chung(l) derart gewählt, daß das kohärente Licht in
hoher Frequenz, deren obere Grenze noch nicht allen Richtungen, welche sich im stimulierbaren j
festgestellt ist, vom einen Energiezustand auf den Medium 10' und im Absorberfilter 12' auszubreiten j
anderen umgeschaltet werden. Obgleich ein kontinu- vermögen, von der schrägen Spiegelfläche 18' unter !
ierlicher Betrieb der Vorrichtung wünschenswert ist solchem. Winkel zurückgeworfen wird, daß sie mit
und sich auch bei aus Neodym-Glas bestehenden 20 einem unter dem Winkel der Totalreflexion liegenden.
Medien optischer Sender bei Raumtemperatur als Winkel auf die Mantelfläche 36 zwischen dem Memöglieh
erwiesen hat. kann eine kurze Umschaltzeit diumlO'.und dem Absorberfilter 12' auftrifft. Hier- *
in vorteilhafter Weise eine Vielzahl von Arbeits- durch wird ein beträchtlicher Teil der Lichtenergie
vorgängen ermöglichen, die während eines einzigen an der Zwischenfläche gebrochen und tritt in das
Anregungszyklus" des herkömmlichen pulsierenden 25 Absorberfilter 12' ein. Andererseits ist der Winkel Θ
Betriebs durchgeführt werden sollen. aber so gewählt, daß dieses sich durch das Absorberin
Fig. 2 ist eine aus einem stimulierbaren Me- filter 12' ausbreitende kohärente Licht unter einem
dium und einem ausbleichbaren Absorberfilter be- den Winkel der Totalreflexion übersteigenden Winkel
stehende Anordnung 30 dargestellt, bei welcher die auf die Mantelfläche 38 zwischen dem Absorberfilter
Anordnung gemäß F i g. 1 zu einer einzigen Einheit 30 12' und dem Außenüberzug 32 auftrifft, so daß die
zusammengefaßt wurde. Diejenigen Teile der Anord- gesamte kohärente Strahlung in die· Anordnung
nung 30, welche den betreffenden Bauteilen der An- zurückgeworfen wird. Auf diese Weise gewährleistet
Ordnung gemäß F i g. 1 entsprechen, sind mit den- der Neigungswinkel Θ, daß sich das hin- und herselben
Bezugsziffern wie in Fig. 1, jedoch mit geworfene kohärente Licht sowohl durch das stimuzusätzlichem
Strich versehen. Die Anordnung 30 35 lierbare Medium 10' als auch durch das ausbleichweist
einen zentralen Kern aus einem stimulierbaren bare Absorberfilter 12' hindurch ausbreitet.
Medium 10' von kreisförmigem Querschnitt auf, der Die zum Löschen bzw. Unterbrechen der Stimulavon dem sättigbaren Absorberfilter 12' als Überzug tion dienende Strahlung 28' fällt unter verhältnisvon praktisch ebenfalls zylindrischem Querschnitt mäßig kleinem Winkel in die Stirnfläche des Spiegels umgeben ist. Ein durchsichtiger äußerer Überzug 32 40 16' ein, so daß sie unter einem den Winkel der von ebenfalls vorzugsweise zylindrischem Quer- Totalreflexion übersteigenden Winkel auf die Mantelschnitt, der aus einem Material mit niedrigerem ' fläche 36 auftrifft und somit nicht wesentlich in das Brechungsindex als demjenigen des Absorberfilters Äbsorberfilter 12' eintritt. Nach der hauptsächlich in 12' besteht, bildet zwischen sich und dem Absorber- Längsrichtung des stimulierbaren Mediums 10' in filter 12' eine hochreflektierende Zwischenfläche, 45 diesem erfolgenden Ausbreitung längs der Bahn weiche das kohärente Licht über die Mantelflächen gemäß Fig. 2 tritt die Löschstrahlung am gegenüberdes Absorberfilters 12' nicht austreten läßt. Die eine liegenden Schrägspiegel 18' unter einem anderen Spiegelfläche 16' des optischen Resonators der An- Winkel als das kohärente Licht aus.
Ordnung 30 verläuft senkrecht zur optischen Achse Die Anordnung 30 arbeitet im wesentlichen auf 14' der Anordnung und ist poliert, während die 50 dieselbe Weise wie die Anordnung gemäß Fig. 1. gegenüberliegende Spiegelfläche 18' aus noch zu Das kohärente Licht, dessen Lichtausbreitung im erläuternden Gründen unter einem Winkel zur Achse wesentlichen wie in F i g. 2 durch den Srahlengang 14' verläuft und ebenfalls poliert ist. 20' angedeutet erfogt, kann somit nur dann erzeugt Die Brcchungsindices «,, /?2 bzw /i., des stimulier- werden, wenn das Äbsorberfilter 12' ausreichend gebaren Mediums 10', des Absorberfilters 12' und des 55 sättigt und damit durchlässig ist. Die Sättigung oder Außenüberzugs 32 nehmen nach außen ab, so daß Ausbleichung und somit das Einschalten der Vor-/i, >/!._,>■ n3 ist. Außerdem kann die Spiegelfläche richtung in den Zustand EIN wird durch die steu-18' mit einer senkrecht zur optischen Achse 14' ver- ernde Strahlung 26' bewirkt. Ein durch die Strahlen laufenden Ebene 34 einen Winkel θ bilden, der sich 22' angedeuteter Teil der hin- und hergeworfenen wie folgt berechnet: 60 kohärenten Strahlung 20' tritt durch die Schräg-, /2 Spiegelfläche 18' aus als die vom stimulierbaren I/I ._ "2 ,-' sjni9 <- I/i _ "s2 m Medium abgestrahlte Energie. Das Umschalten der V nt 2 I/ W2 2 ( ' Vorrichtung in ihren Zustand AUS erfolgt mit Hilfe
Medium 10' von kreisförmigem Querschnitt auf, der Die zum Löschen bzw. Unterbrechen der Stimulavon dem sättigbaren Absorberfilter 12' als Überzug tion dienende Strahlung 28' fällt unter verhältnisvon praktisch ebenfalls zylindrischem Querschnitt mäßig kleinem Winkel in die Stirnfläche des Spiegels umgeben ist. Ein durchsichtiger äußerer Überzug 32 40 16' ein, so daß sie unter einem den Winkel der von ebenfalls vorzugsweise zylindrischem Quer- Totalreflexion übersteigenden Winkel auf die Mantelschnitt, der aus einem Material mit niedrigerem ' fläche 36 auftrifft und somit nicht wesentlich in das Brechungsindex als demjenigen des Absorberfilters Äbsorberfilter 12' eintritt. Nach der hauptsächlich in 12' besteht, bildet zwischen sich und dem Absorber- Längsrichtung des stimulierbaren Mediums 10' in filter 12' eine hochreflektierende Zwischenfläche, 45 diesem erfolgenden Ausbreitung längs der Bahn weiche das kohärente Licht über die Mantelflächen gemäß Fig. 2 tritt die Löschstrahlung am gegenüberdes Absorberfilters 12' nicht austreten läßt. Die eine liegenden Schrägspiegel 18' unter einem anderen Spiegelfläche 16' des optischen Resonators der An- Winkel als das kohärente Licht aus.
Ordnung 30 verläuft senkrecht zur optischen Achse Die Anordnung 30 arbeitet im wesentlichen auf 14' der Anordnung und ist poliert, während die 50 dieselbe Weise wie die Anordnung gemäß Fig. 1. gegenüberliegende Spiegelfläche 18' aus noch zu Das kohärente Licht, dessen Lichtausbreitung im erläuternden Gründen unter einem Winkel zur Achse wesentlichen wie in F i g. 2 durch den Srahlengang 14' verläuft und ebenfalls poliert ist. 20' angedeutet erfogt, kann somit nur dann erzeugt Die Brcchungsindices «,, /?2 bzw /i., des stimulier- werden, wenn das Äbsorberfilter 12' ausreichend gebaren Mediums 10', des Absorberfilters 12' und des 55 sättigt und damit durchlässig ist. Die Sättigung oder Außenüberzugs 32 nehmen nach außen ab, so daß Ausbleichung und somit das Einschalten der Vor-/i, >/!._,>■ n3 ist. Außerdem kann die Spiegelfläche richtung in den Zustand EIN wird durch die steu-18' mit einer senkrecht zur optischen Achse 14' ver- ernde Strahlung 26' bewirkt. Ein durch die Strahlen laufenden Ebene 34 einen Winkel θ bilden, der sich 22' angedeuteter Teil der hin- und hergeworfenen wie folgt berechnet: 60 kohärenten Strahlung 20' tritt durch die Schräg-, /2 Spiegelfläche 18' aus als die vom stimulierbaren I/I ._ "2 ,-' sjni9 <- I/i _ "s2 m Medium abgestrahlte Energie. Das Umschalten der V nt 2 I/ W2 2 ( ' Vorrichtung in ihren Zustand AUS erfolgt mit Hilfe
1 der Löschstrahlung 28', welche die Stimulation im
Die Sättigungs-Steuerstrahlung 26' tritt unter ver- 65 Medium 10' auf dieselbe Weise, wie in Verbindung
hältnismäßig großem Einfallwinkel durch die Stirn- mil Fig. 1 erläutert, »löscht« bzw. unterbricht,
scitigc Spiegelfläche 16' in der Anordnung30 ein, so Fig. 3 ist eine Slirnseitenansicht der Anordnung
daß ein Kncrgiestrahl im wesentlichen der in F i g. 2 gemäß F i g. 2, die aufzeigt, auf welche Weise diese
Anordnung abgewandelt und betrieben werden kann,
um zu gewährleisten, daß die Ausbreitung der steuernden Strahlung 26' im wesentlichen auf das
Absorberfilter 12' beschränkt bleibt. Hierdurch wird das gleichzeitige Löschen der kohärenten Strahlung
verhindert, indem gewährleistet wird, daß die Sättigungsstrahlung nicht in das Medium 10' eintritt.
Genauer gesagt, tritt die steuernde Strahlung 26' mit sehr großer numerischer Apertur über die Spiegelfläche
16' in den optischen Resonator ein und geht überwiegend seitlich am Bereich der optischen Achse
14' vorbei, so daß sich nur schräge Strahlen durch das Absorberfilter 12' in dessen Längsrichtung ausbreiten.
Um eine Ausbreitung etwa in das stimulierbare Medium 10' eingetretener Schrägstrahlen der
Sättigungsstrahlung im Medium auszuschalten, ist bei der dargestellten Ausführungsform im Umfang
des kernförmigen Mediums 10' eine Umfangsnut 40 vorgesehen, an welcher etwaige im Medium vorhandene.
Schrägstrahlen in das Absorberfilter 12' zurückgebrochen werden.
Der beschriebene optische Schalter kann durch Verwendung von Lichtenergie entsprechender Wellenlänge
zur Steuerung seiner Arbeitsweise mit außergewöhnlich hoher Frequenz vom einen Zustand
auf den anderen umgeschaltet werden. Zur Beschreibung der verschiedenen Ausführungsformen
der Erfindung wurden vorstehende schematische Darstellungen herangezogen und verschiedene Strahlungsenergien
durch ihnen annähernd entsprechende Strahlen angedeutet, um die Beschreibung der Erfindung
trotz genauer Erläuterung derselben verhältnismäßig einfach zu halten. Es ist somit ersichtlich,
daß die vorstehend dargestellten und beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung weitgehend
abwandelbar sind, ohne daß der Rahmen der Erfindung verlassen wird.
Claims (6)
1. Bistabiler optischer Schalter, der mit dem kohärenten Licht optischer Sender im Zusammenhang
mit einem strahlungsabhängigen optischen Absorberfilter arbeitet, dadurch gekennzeichnet,
daß das ausbleichbare Absorberfilter (12 oder 12') und das stimulierbare Medium (10 oder 10') des optischen Senders im
geschlossenen optischen Strahlengang (20 oder 20') eines optischen Resonators (16, 18 bzw. 16',
18') für das Medium liegen und daß die das ausbleichbare Absorberfilter (12 oder 12') steuernde
Strahlung (26 oder 26') auf einem vom Strahlengang (20 oder 20') des Resonators verschiedenen
Weg in das eine Ende des Absorberfilters eintritt, an dessen äußerer Mantelfläche (38) mehrmals
total reflektiert wird und am anderen Ende wieder aus dem Filter austritt.
2. Bistabiler optischer Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das ausblcichbare
Absorberfiltcr (12 oder 12') mit zunehmender Intensität der das Absorberfiltcr
steuernden Strahlung (26 oder 26') auch für das im selben Wellenlängcnbereich liegende kohärente
Licht durchlässiger wird und daß der Absorptionskoeffizient im ausgebleichten Zustand.
und die Absorbcrfilterlünge im optischen Strahlengang (20 oder 20') so gewählt sind, daß sie
die Aufrechterhaltung des Betriebs des optischen Senders höchstens unwesentlich behindern.
3. Bistabiler optischer Schalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das
stimulierbare Medium (10 oder 10') von einer Löschstrahlung (28 oder 28') im Wellenlängenbereich
kohärenten Lichts durchstrahlt wird, die auf einem anderen sowohl vom geschlossenen
Strahlengang im optischen Resonator (16, 18 bzw. 16', 18') als auch vom Strahlengang zur
Ausbleichung des Filters (26 oder 26') sich unterscheidenden Weg in das eine Ende des stimulierbaren
Mediums (10 oder 10') eintritt, an dessen äußerer Mantelfläche (36) mehrfach total reflektiert
wird und am anderen Ende wieder aus dem stimulierbaren Medium austritt.
4. Bistabiler optischer Schalter nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß
das stimulierbare Medium die Form eines axial langgestreckten Kerns (10') besitzt, über welchem
das Absorberfilter (12') einen Überzug bildet, und daß der optische Resonator die Form reflektierender,
dem Kern und dem Überzug gemeinsam zugeordneter Stirnflächen (16', 18') besitzt,
von denen die eine gegenüber der Achse (14) des Kerns geneigt ist.
5. Bistabiler optischer Schalter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der axial
langgestreckte Kern (10') und der Überzug (12') zylindrisch ausgebildet sind.
6. Bistabiler optischer Schalter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der axial
langgestreckte Kern (10') eine längsverlaufende Umfangsnut (40) aufweist.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
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