DE1499422A1 - Anordnung zum Aufzeichnen von Informationen mittels Laserstrahlen - Google Patents

Description

Seit Bekanntwerden der sogenannten Molekularverstärker ist für diese eine Vielzahl von Anwendungsmöglichkeiten erschlossen worden. Insbesondere haben solche Molekularverstärker, deren Emission im Bereich des sichtbaren Lichtes liegt (optische Molekularverstärker), auf vielen Gebieten Bedeutung erlangt. Solche optische Molekularverstärker, auch "Laser" genannt, werden unter der Einwirkung von Pumpenergie zu einer Emission in Form eines kohärenten Lichtstrahls angeregt. Bei geeigneter Bemessung der Anordnung ist das angeregte Licht nahezu monochromatisch. Damit ergibt sich die Möglichkeit, durch optische Mittel äußerst kleine, scharf begrenzte Brennflecke mit Energiedichten, in der Größenordnung Megawatt/cm2 zu erzeugen. Damit lassen sich Laser zur Materialbearbeitung heranziehen. Wie praktische Versuche zeigen, lassen sich beispielsweise mit Rubinlasern Löcher in Metallfolien oder, bei größerer Impulsenergie, sogar in massive Bleche brennen.

Die Fähigkeit von Laserstrahlen, Materialien zu erhitzen, zu verdampfen oder zu verbrennen, gibt weiterhin die Möglichkeit, solche Strahlen zum Aufzeichnen von Informationen auf einen Aufzeichnungsträger zu verwenden. Hierzu sind Vorschläge in der Zeitschrift "IBM Technical Disclosure Bulletin", Vol, Nr. 2, Juli 1963, Seite 14 und Vol. 7, Nr. 3, Aug. 1964, Seiten 224 und 225 gemacht worden. Bei diesen Vorschlägen gelangt der parallel aus dem Laser austretende Lichtstrahl unmittelbar als Schreibstrahl zur Anwendung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Anwendungsbereich von Laserstrahlen zur Aufzeichnung von Informationen gerade im Hinblick auf Datenausgabegeräte bei datenverarbeitenden Maschinen zu erweitern. Bei datenverarbeitenden Maschinen besteht bekanntlich zwischen der Arbeitsgeschwindigkeit der Rechner und der Geschwindigkeit, mit welcher die Daten ausgegeben werden können, eine große Diskrepans, so dass die effektive Rechnergeschwindigkeit in starkem Maße durch die Arbeitsgeschwindigkeit der Datenausgabegeräte beeinträchtigt wird. Die spezielle technische Problemstellung besteht also darin, unter Anwendung einer Aufzeichnung von Informationen, und zwar von digitalen Informationen, mittels Laserstrahlen eine Lösung anzugeben, die eine Anpassung der Aufzeichnungsgeschwindigkeit für die auszugebenden Daten an die Arbeitsgeschwindigkeit des Rechners herbeiführt.

Ausgehend von einer Anordnung zum Aufzeichnen von Informationen unter Verwendung eines aus einem absorbierenden Stoff bestehenden oder einen absorbierenden Stoff in homogener Verteilung aufweisenden Aufzeichnungsträgers und einer Laseranordnung, deren in Abhängigkeit der aufzuzeichnenden Informationen gesteuerten Strahlen auf den Aufzeichnungsträger einwirken, wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch gelöst, dass die Laseranordnung für eine Fokussierung der Laserstrahlen in der Ebene des Aufzeichnungsträgers in der Größenordnung eines kleinen Vielfachen der Wellenlänge des Laserlichts und für eine Strahlenergie bemessen ist, die auf dem Aufzeichnungsträger, bei vorgegebener möglichst kurz gewählter Markierzeit, Markierungen in annähernd der gleichen Größe der Fokussierpunkte der Laserstrahlen hinterlassen, dass ferner die aufzuzeichnenden Informationen den Laserstrahlen in digitaler Form aufgeprägt sind und dass der Zeitraum eines Bits der digitalen Informationen groß, vorzugsweise sehr groß gegen die Markierzeit gewählt ist.

Die erfindungsgemäße Lösung gestattet es, die Datenausgabe synchron mit dem Anfall der Daten während der Rechenoperation oder doch zumindest mit einer vergleichbaren Geschwindigkeit durchzuführen. Zweckmäßigerweise geschieht die Aufzeichnung auf einem fortlaufenden Aufzeichnungsträger in der Art eines Lochstreifens. Da die Markierzeit klein gegen den Zeitraum eines Bits gewählt ist, kann der streifenförmige Aufzeichnungsträger relativ zu dem Laser-Brennfleck während der Aufzeichnung kontinuierlich bewegt werden. Wie der Erfindung zugrunde liegende Untersuchungen ergeben haben, ergibt sich auch bei einer Pulsfolgefrequenz von 1 kHz immer noch ein Impuls-Pause-Verhältnis in der Größenordnung von 1:100.

Für den Erfindungsgegenstand ist der Energiebedarf des Lasers pro Markierung von Bedeutung. Er wird stark von der Absorptionsfähigkeit und Dicke des Aufzeichnungsmaterials abhängen. Weißes Papier erscheint wegen seiner geringen Lichtabsorption wenig geeignet. In Verbindung mit der Strahlung von Rubinlasern beispielsweise hat sich normales Blaupapier, wie es für Durchschriften Verwendung findet, als recht brauchbar erwiesen. Ein noch zweckmäßigerer Aufzeichnungsträger besteht indessen aus einem durchsichtigen Träger und aus einer das Laserlicht absorbierenden Schicht, beispielsweise einer metallischen Absorptionsschicht, bei der bereits eine Dicke von etwa 10-5 cm für Undurchsichtigkeit genügt. Die absorbierende

Schicht kann auch, um vor Zerstörungen geschützt zu sein, zwischen zwei durchsichtigen Trägern eingeschlossen sein.

Die Laseremission kann so bemessen werden, dass nur die Absorptionsschicht zerstört wird, das Trägermaterial jedoch bestehen bleibt. Hierfür hat sich beispielsweise Hostophan-Folie mit einem blau-eloxierten Aluminiumbelag von 600
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Dicke als geeignet erwiesen. In einem Fall betrug die Energie für eine einzelne Markierung, bei der die Hostophanschicht zwar angeschmolzen, jedoch nicht zerstört, die Eloxalschicht jedoch verdampft war, weniger als 1 Milliwattsekunde. Bei Verwendung anderer Absorptionsschichten kann die Energie pro Markierung unter Umständen noch geringer ausfallen. Da der Hauptanteil der Energie zum verdampfen und für das Aufheizen benötigt wird, sind Substanzen mit niedriger Verdampfungswärme und niedrigem Siedepunkt zu bevorzugen. Als solche sind auch organische Farbstoffe geeignet. Die Wärmeleitung ist bei den erfindungsgemäß zur Verwendung kommenden Impulsen, deren Dauer ja allenfalls in der Größenordnung von Millisekunden liegt, vernachlässigbar. Das Ausbrennen von Löchern stellt indessen nicht die einzige Lösung dar. Ebenso kann nämlich durch den Laserstrahl eine photochemische oder thermochemische Reaktion ausgelöst werden. Wegen der hohen spezifischen Energie kommen hierfür auch relativ unempfindliche Prozesse in Betracht, die billiger arbeiten als die üblichen photographischen Verfahren. Dabei genügt es, einen Farbumschlag zu erzeugen, da der Lesevorgang mit einfachen Mitteln spektral selektiv vorgenommen werden kann.

Die praktisch erzielbare Markierungsgröße lässt sich aus folgender Betrachtung gewinnen:

Der Laser liefert von Natur aus kohärentes Licht in Form verschiedener räumlicher Moden, die aus den Reflexionsgegebenheiten im Innern des Laserkristalls resultieren. Zur Erzielung eines möglichst kleinen, runden Brennflecks sind reine Schwingungsmoden erforderlich. Diese Moden treten entweder bereits in Form nahezu ebener Wellen auf oder können durch optische Abbildung stets in eine beugungsbegrenzte ebene Welle ungeformt werden.

Eine ebene Welle mit dem Beugungswinkel ( liefert in der Brennebene einer Linse der Brennweite f einen Brennkreis vom Durchmesser D:

D = ( ( 2 f.

Der Beugungswinkel einer begrenzten ebenen Welle mit der Wellenlänge und vom Querschnitt (d/2)2 ( ( ist näherungsweise:

Damit ergibt sich für den Brennkreis:

Im günstigsten Fall wird der Durchmesser d des Strahls gleich dem der abbildenden Linse sein. d/f ist das Öffnungsverhältnis der Linse, das normalerweise höchstens von der Größenordnung 1 ist. Der kleinste erzielbare

Lochdurchmesser beträgt also rund 2(. Bei mäßigen Anforderungen an die Optik wird man d/f gleich 1:3 wählen, was zu Lochdurchmessern von etwa 6( führt.

Damit ist es ohne weiteres möglich, wie auch die Praxis zeigt, einen Markierungsdurchmesser von rund 5µ und einen Markierungsabstand von rund 10 µ zu verwirklichen. Legt man einen solchen Markierungsabstand zugrunde, so ist für eine Pulsfolgefrequenz von 1 kHz eine Vorschubgeschwindigkeit von 1 cm/sec erforderlich.

Bei Verwendung eines Lochstreifencodes, bei dem zur Bildung jedes Zeichens fünf parallel abzudruckende Markierungsstellen zur Verfügung stehen, beträgt die Spurbreite somit 45 µ. Aufgrund dieser minimalen Abmessungen erscheint es zweckmäßig, auf einen streifenförmigen Aufzeichnungsträger mehrere Spuren parallel, in einer Zickzackanordnung oder in Form diagonaler Streifen aufzubringen. Die dazu nötige Brennpunktverschiebung kann bei den geringen dafür erforderlichen Geschwindigkeiten mechanisch-optisch, etwa durch kontinuierlich bewegte Spiegel, Prismen oder dergleichen erfolgen, oder es können auch mehrere Laser vorgesehen werden.

Zum Lesen der erfindungsgemäß ausgegebenen Informationen können die gebräuchlichen optischen Verfahren verwendet werden. Dabei kann zur Führung der Ablesemittel mit einem zusätzlichen Laser eine Führungsspur geschrieben werden, die sich in Markierungsgröße und/oder Markierungsabstand von den Informationsspuren unterscheidet, oder es kann eine von vornherein auf dem Aufzeichnungsträger vorhandene, beispielsweise farbige, Spur zur Führung sowohl des Schreib-, wie auch des Lesesystems verwendet werden.

Da, wie bereits ausgeführt, zur Erzielung eines möglichst kleinen, runden Brennflecks annähernd reine Schwingungsmoden notwendig sind, müssen besondere modenselektive Maßnahmen getroffen werden. In einfacher Weise ist eine Modenselektion in ebenen Lasern des Fabry-Ferot-Typs möglich, mit dem von vornherein nahezu ebene Wellen erhalten werden, und zwar durch Anwendung äußerer Spiegel, d.h. solcher, die nicht unmittelbar auf die Endfläche des Laserkristalls aufgebracht sind. Der ebene Lasertyp ist auch deshalb vorteilhaft, weil in ihm das ganze Kristallvolumen zur Emission beitragen kann. Auch bei Anwendung anderer modenselektiver Mittel müssen äußere Spiegel verwendet werden, z.B. bei Verwendung eines konzentrischen Resonators mit Modenblende. Die genaue Lage des Laserkristalls zu den Spiegeln ist dabei nicht kritisch.

Grundsätzlich ist es möglich, durch diesen Laserimpuls nicht nur eine Binärinformation auszugeben, indem nämlich auch mehrere eng nebeneinanderliegende Markierungen innerhalb jeder Informationsstelle erzeugt werden, deren Zahl identisch ist mit der Zahl der transversalen Nullstellen des betreffenden Modes. So kann beispielsweise durch Verwendung dreier Moden eine quaternäre Information ausgegeben werden. Dabei erscheint an der entsprechenden Informationsstelle entweder gar kein Brennfleck oder aber - je nach den ausgewählten Mode, ein Muster aus einem, zwei oder drei bzw. vier Brennflecken. Eine solche Modensteuerung setzt jedoch eine extrem gute optische Qualität des Lasermaterials voraus. Beim gegenwärtigen Stand der Technik dürfte indessen eine Anordnung, wie sie in Fig. 1 angedeutet ist, mit je einem Laser für jede parallel abzudruckende Markierungsstelle am vorteilhaftesten sein. In dieser Figur bedeuten 1 fünf nebeneinander angeordnete Laser, 2 einem bandförmigen Aufzeichnungsträger, der Aufzeichnungen in Form eines Fünfer-Lochstreifencodes empfängt, 3 ein Umlenkprisma und 4 einen Satz von Sammellinsen, durch welche die durch das Prisma 3 zueinander abgebogenen Laserstrahlen auf winzige Brennflecke auf dem Aufzeichnungsträger 2 konzentriert werden. Die Linsen 4 können in der Art von Mikroskop-Objektiven ausgebildet und auf der dem Aufzeichnungsträger zugekehrten Seite plan sein.

Die weiteren Figuren stellen dar:

Fig. 2 ein Diagramm, das die von zwei verschiedenen Lasern abgestrahlte Energie in Abhängigkeit vom Energiebedarf dieser Laser angibt, Fig. 3 eine Schaltung, wie sie für den Betrieb einer Pumplichtquelle geeignet ist, Fig. 4 eine optische Pumpanordnung für einen einzelnen Laser, Fig. 5 eine kompakte Kombination von fünf Anordnungen nach Fig. 4, Fig. 6 eine Kombination von fünf Laseranordnungen mit gemeinsamen Resonator, aber individuellen Güteschaltmitteln.

Für die praktische Anwendung des erfindungsgemäßen Laserdrucks ist eine Betrachtung der erforderlichen Pumpenergie interessant. In Fig. 2 ist schematisch die Ausgangsenergie zweier verschiedener Laser-Typen als Funktion der Pumpenergie im Pulsbetrieb aufgezeichnet.

Man unterscheidet bei Lasermaterialien sogenannten 3-Niveau-Materialien und 4-Niveau-Materialien. Bei den ersteren werden Moleküle durch den Pumpvorgang von einem Ausgangsniveau auf ein höheres Energieniveau gebracht, von dem sie von selbst und ohne Aussendung sichtbarer Strahlung auf ein niedrigeres, zwischen dem Ausgangsniveau und dem zunächst eingenommenen hohen Energieniveau liegendes Zwischenniveau übertreten. Von diesem letzteren kehren Moleküle unter Emission sichtbaren Lichtes zu dem Ausgangsniveau zurück. Alle diese Vorgänge vollziehen sich unter Gleichgewichtsbedingungen, d.h. sie treten ebenso auch in umgekehrter Richtung auf. So treten beispielsweise auch Moleküle von dem Ausgangsniveau zu dem Zwischenniveau über, wobei sie in gleichem Maße Strahlung absorbieren, wie sie beim Übertritt in umgekehrter Richtung aussenden würden. Voraussetzung für nach außen hin in Erscheinung tretende Strahlung ist somit, dass die Zahl der pro Zeiteinheit von dem Zwischenniveau zu dem Ausgangsniveau übertretenden Moleküle die Zahl der Moleküle überwiegt, die gleichzeitig von dem Ausgangsniveau zu dem Zwischenniveau übertreten. Dafür wiederum ist aber Voraussetzung, dass die Zahl der augenblicklich auf dem Zwischenniveau vorhandenen Moleküle diejenige auf dem Ausgangsniveau überwiegt. Diese Bedingung spiegelt sich in einer Schwellenenergie wieder, welche aufgewendet werden muss, um das Zwischenniveau in dem Maße mit Molekülen anzureichern, dass eine Ausstrahlung nach außen hin stattfinden kann.

Bei den erwähnten 4-Niveau-Materialien tritt nun noch ein weiteres Zwischenniveau auf, welches eine Zwischenstellung zwischen dem Ausgangsniveau und dem beim 3-Niveau-Laser als Zwischenniveau bezeichneten Niveau einnimmt. Die Emission wird in diesem Falle durch den Übertritt von dem ersten zum zweiten Zwischenniveau verursacht. Wenn das zweite Zwischenniveau von Natur aus zunächst schwach besetzt ist und wenn auf das zweite Zwischenniveau übergetretene Moleküle sogleich zum Ausgangsniveau zurückkehren, wie es bei typischen 4-Niveau-Lasermaterialien der Fall ist, erscheint es verständlich, dass bei solchen - gegenüber 3-Niveau-Materialien - nur eine sehr geringe Schwellenergie erforderlich ist. Diese Charakteristiken sind gut aus Fig. 2 ersichtlich, in welcher die Emissionsenergie bei gleichen Pumpbedingungen für einen 4-Niveau-Laser - CaWO4 : Nd3+ - und einen 3-Niveau-Laser - Rubin - über der Pumpenergie aufgetragen ist. Der Rubinlaser ist ein typischer Hochleistungslaser. Wegen seiner hohen Schwellenergie arbeitet er erst bei höheren Emissionsenergien wirtschaftlich. Bei dem erfindungsgemäßen Verwendungszweck, bei dem nur verhältnismäßig kleine Laserenergien erforderlich sind, sind indessen 4-Niveau-Materialien vorzuziehen, und zwar zum einen aus Wirtschaftlichkeitsgründen, zum anderen aber auch, da wegen des geringeren Schwellenwertes die Dosierung der Pumpenergie zur Erreichung eines bestimmten Emissionsenergiebetrags weniger kritisch ist.

Grundsätzlich ist es möglich, den Laser kontinuierlich zu pumpen und seine Ausgangsleistung, beispielsweise durch einen Güteschalter, d.h. einen Laser-Resonator mit steuerbarer Güte, zu steuern. Diese Betriebsweise ist jedoch erst von einer untersten Repetitionsfrequenz an sinnvoll, die durch die Fluoressenzzeit des Lasers gegeben ist. Diese beträgt für Rubin beispielsweise etwa 3 Millisekunden. Der kontinuierliche Betrieb bringt mithin bei Rubin erst bei Betriebsfrequenzen über etwa 300 Hz eine Erhöhung des Wirkungsgrades. Bei Kalziumwolframat beträgt die Fluoressenzzeit zwar 0,13 Millisekunden, so dass erst ab etwa 8000 Hz ein kontinuierliches Pumpen diskutabel ist. Für das Anwendungsgebiet der Erfindung erscheint demnach ein gepulster 4-Niveau-Laser beim gegenwärtigen Stand der Technik am günstigsten.

Als Materialien kommen hierfür das bereits erwähnte, mit Neodyn dotierte Kalzium-Wolframat - CaWO4 : Nd3+ -, ferner Neodyn-Glas sowie mit Neodyn dotierter Yttrium-Aluminium-Granat in Frage. Unter vergleichbaren Pumpbedingungen weist Neodynglas eine Schwellenergie von 5 Msec, Kalzium-Wolframat eine solche von 1 Msec und Yttrium-Aluminium-Granat eine solche von 0,2 Msec auf.

Eine noch niedrigere Schwellenergie besitzt mit Dysprosium dotiertes Kalzium-Fluorid - CaF2 : Dy2+ -. Dieses Material erfordert jedoch sehr tiefe Temperaturen, so dass es für den vorgesehenen Verwendungszweck wenig geeignet erscheint.

Laser aus Neodynglas können besonders einfach mit hoher optischer Qualität hergestellt werden. Wenn sie auch zunächst wegen ihres relativ hohen Schwellenwertes weniger geeignet erscheinen, so können sie doch - in Verbindung mit einer selektiven Lichtquelle - von der später noch die Rede sein wird - rentabel sein.

Bei einer Energie von 1 nMsec in 10 µsec muss der Laser eine momentane Leistung von 100 W liefern. Solche Spitzenwerte sind auch schon mit gepulsten Hochdruck-Gas-Lasern erreicht worden. Beim augenblicklichen Stand der Technik erscheint die Verwendung eines optisch gepumpten Festkörperlasers jedoch am einfachsten und günstigsten. Es ist aber durchaus denkbar, dass späterhin im Rahmen der Erfindung weitere Lasertypen, beispielsweise auch die neuerdings an Bedeutung gewinnenden, elektrisch gepumpten Halbleiter-Laser, Verwendung finden.

Als Vorteil eines Gaslasers spielt in erster Linie die leichter zu erzielende Modeneinheit eine Rolle, während der Leistungsbedarf mit dem zukünftig für Festkörperlaser zu erwartenden etwa vergleichbar sein wird.

Für die erfindungsgemäße Anordnung mit optisch gepumpten Festkörperlasern haben sich Xenon-Bogenlampen, wie z.B. die Lampen
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1000 W/1 und
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6000 W/1 der Firma Osram, als brauchbar erwiesen. Allerdings wären bei diesen Lampen stärkere Elektrodendurchführungen angebracht, da es bei gepulsten Lasern mit kurzer Fluoreszenzzeit erwünscht ist, mit sehr kurzen Pumpimpulsen und daher mit hohen Spitzenströmen arbeiten zu können.

Besonders geeignet ist eine Lichtquelle mit massiven Elektrodendurchführungen, etwa mit einer Glas-Quarz-Übergangsverschmelzung, wie sie die meisten handelsüblichen Blitzlampen aufweisen, oder mit einer Metall-Glas-Verlötung. Weiterhin soll die Lampe nach Art gängiger Röntgenröhren mit großflächiger Oxydelektroden ausgerüstet sein, die widerstandsfähig gegen Verdampfung und Zerstäubung in den Impulsspitzen sind, gegebenenfalls mit wassergekühlten Hohlelektroden. Eine einfache, intensive Elektrodenkühlung ist bei Lampen mit Flüssigkeitselektroden, wie Quecksilber-Hochdruck-Bogenlampen, möglich. Auch solche kommen bei der erfindungsgemäßen Anordnung als Pumplichtquelle in Betracht.

Zum Betrieb solcher Lampen eignet sich eine Schaltung nach Fig. 3: Einem regelbaren Transformator 5 ist ein Gleichrichter 6 und, über einen Widerstand 7, eine Impulsschaltung aus einem Kondensator 8 und einer Induktivität 9 nachgeschaltet, welche ihre Energie über ein Thyratron 10 an die Lampe 11 abgibt. Die Steuerelektrode des Thyratrons 10 ist mit einem Zündimpulsgenerator 12 verbunden. Der Zündimpulsgenerator 12 liefert gleichzeitig Signale entweder - wie in der Figur - an einen Hochfrequenzgenerator 13, an den eine um die Lampe 11 gelegte Zündwendel 14 angeschlossen ist, oder aber über die Primärwicklung der in diesem Fall zu einem Transformator ergänzten Induktivität 9 in der Zuleitung der Lampe 11.

Die Zündung erfolgt durch den Zündimpulsgenerator 12 entweder in regelmäßigen Zeitinterwallen, wobei die Informationsausgabe durch einen sogenannten Güteschalter ("quality switch") im Strahlengang des Lasers gesteuert wird, oder die Informationsausgabe wird durch den Impulsgenerator 12 selbst gesteuert, der in diesem Fall Zündimpulse nur nach Maßgabe etwa durch einen angeschlossenen Rechner liefert.

Das wirksame Frequenzband, in dem Pumpenergie vom Laser absorbiert wird, ist im allgemeinen sehr schmal gegenüber dem von einer Xenonlampe oder einer Quecksilberbogenlampe gelieferten Spektrum. Mit einem selektiven Strahler ist es daher möglich, den Pumpenenergiebedarf drastisch zu senken. So ist das wichtigste Pumpfrequenzband beispielsweise von Kalziumwolframat nur 200 breit und erstreckt sich etwa von 5800 bis 6000

Die intensiven Natrium-D-Linien liegen mitten in diesem Bereich, nämlich bei 5890 und bei 5896

Eine gepulste Natriumdampflampe erscheint daher als geeignete Lichtquelle für diesen Lasertyp. Weiterhin übertrifft aber auch der über das Spektrum integrierte Lichtwirkungsgrad von Natriumdampflampen den von Xenonlampen.

Voraussetzung für die Erzielung eines niedrigen Schwellwertes ist weiterhin, dass die Lichtenergie der Pumplichtquelle möglichst vollständig dem Laser-Kristall zugeführt wird. Eine hierfür geeignete Anordnung besitzt beispielsweise einen rotationsellipsoidischen Hohlspiegel, bei dem sowohl die Lichtquelle als auch der Laserkristall auf einer durch die beiden Brennpunkte des Spiegels bestimmten Geraden angeordnet sind. Eine solche Anordnung erscheint jedoch für den erfindungsgemäßen Verwendungszweck zu aufwendig. Zum anderen gestattet sie auch nicht eine sehr gedrängte Anordnung, wie sie für die erfindungsgemäße Verwendung erwünscht ist.

Indessen hat sich gezeigt, dass sich praktisch der gleiche Schwellwert in einer Anordnung nach Fig. 4 erreichen lässt. Diese besitzt einen Kreiszylinderspiegel 15, dessen Durchmesser etwa doppelt so groß ist wie der des davon eingeschlossenen, zylindrischen Laserkristalls 16. Der Laserkristall 16 tangiert den Kreiszylinderspiegel 15, zumindest annähernd, längs einer Mantellinie. Seine beiden Enden sind in Halterungen 17 gefaßt. Die Lichtquelle 11 ist parallel zu dem Laserkristall 16 angeordnet. Sie hat vorteilhafterweise einen etwas kleineren Durchmesser als dieser. Zwischen beiden befindet sich, sofern die

Lichtquelle nicht spektral angepasst ist, ein Spektralfilter 18, das Licht, welches für den Pumpvorgang unwirksam ist, möglichst weitgehend von dem Laserkristall abhält, um diesen nicht unnötig zu erwärmen. Der Kreiszylinderspiegel 15 stellt einen Hohlraum in einem metallischen Block 19 dar, der mit zwei Anschlüssen 20 und 21 zur Durchleitung eines Kühlmittels durch den Kreiszylinderspiegel 15 versehen ist, so dass Spiegel 15, Laser 16, Lichtquelle 11 und Filter 18 von einem gemeinsamen Kühlmittelstrom bespült werden.

Um einen Fünfer-Lochstreifen-Code auszudrucken, wird erfindungsgemäß insbesondere eine Reihe von Lasern parallel betrieben. In Fig. 5 ist gezeigt, wie eine entsprechende Anordnung raumsparend und kompakt im wesentlichen aus fünf Elementen der Fig. 4 aufgebaut sein kann. Die Bezeichnungen entsprechen demgemäß denen der Fig. 4.

Fig. 6 zeigt in schematischer Form eine Anordnung aus fünf Lasern, deren Pumpanordnung beispielsweise nach Fig. 5 aufgebaut sein kann. Die Resonatoren werden hierbei aus zwei, jeweils allen fünf Lasern gemeinsamen Ebenen, äußeren Spiegeln 22 und 23 gebildet. Der Spiegel 23 auf der Emissionsseite, d.h. rechts in der Figur, ist in der üblichen Weise teildurchlässig. Zwischen den Spiegeln 22 und 23 ist außer der Pumpenordnung 24, die, wie gesagt, beispielsweise in einer Anordnung nach Fig. 5 bestehen kann, ein gemeinsames Modenfilter 25 sowie - in diesem Fall - für jeden Laser ein gesonderter Güteschalter 26 angeordnet, beispielsweise in Form einer Kerrzelle, durch welche unter dem Einfluß einer angelegten elektrischen Spannung u die Polarisationsebene der aus dem Laserkristall ausgetretenen ebenen Welle so gedreht wird, dass der Laserprozeß, der ja bekanntlich in einer stufenweisen Verstärkung von zwischen den äußeren Spiegeln 22 und 23 hin- und herreflektierten ebenen Wellen besteht, unterbunden wird. Auf diese Weise ist einerseits bei kontinuierlich gepumpten Lasern die Erzeugung kurzer Riesenimpulse möglich, zum anderen kann, wie bereits ausgeführt, auch die Informationsausgabe so gesteuert werden.

Wie bereits aus den Ausführungen hervorgeht, gestattet die Erfindung mancherlei Abwandlungen oder Erweiterungen, ohne dass deshalb das Prinzip der Erfindung verlassen würde. Hier wurden lediglich Ausführungsbeispiele beschrieben, die beim gegenwärtigen Stand der Technik für die Durchführung des Erfindungsgedankens geeignet erscheinen. Insbesondere die rasch voranschreitende Lasertechnik kann jedoch selbstverständlich abgewandelte Lösungsformen nahe legen, die hier noch nicht berücksichtigt werden konnten.

Claims (21)

1. Anordnung zum Aufzeichnen von Informationen unter Verwendung eines aus einem absorbierenden Stoff bestehenden oder einen absorbierenden Stoff in homogener Verteilung aufweisenden Aufzeichnungsträgers und einer Laseranordnung, deren in Abhängigkeit der aufzuzeichnenden Informationen gesteuerten Strahlen auf den Aufzeichnungsträger einwirken, dadurch gekennzeichnet, dass die Laseranordnung für eine Fokussierung der Laserstrahlen in der Ebene des Aufzeichnungsträgers (2) in der Größenordnung eines kleinen Vielfachen der Wellenlänge des Laserlichts und für eine Strahlenergie bemessen ist, die auf dem Aufzeichnungsträger (2), bei vorgegebener möglichst kurz gewählter Markierzeit, Markierungen in annähernd der gleichen Größe der Fokussierpunkte der Laserstrahlen hinterlassen, dass ferner die aufzuzeichnenden Informationen den Laserstrahlen in digitaler Form aufgeprägt sind und dass der Zeitraum eines Bits der digitalen Informationen groß, vorzugsweise sehr groß, gegen die Markierzeit gewählt ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der gegenseitige Abstand der ein Codemuster darstellenden Markierungen etwa gleich dem Durchmesser der Markierpunkte gewählt ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufzeichnungsträger (2) bahnenförmig ausgebildet und über eine Antriebsvorrichtung relativ zu den Laserstrahlen in einer vorgegebenen Richtung bewegt ist.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Markierungen im Aufzeichnungsträger (2) im Sinne der Erzeugung eines Lochstreifencodes als Löcher ausgeführt sind.

5. Anordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Laserstrahlen senkrecht zur Bewegungsrichtung des Aufzeichnungsträgers (2) periodisch ausgelenkt sind.

6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die periodische senkrechte Auslenkung der Laserstrahlen zur Bewegungsrichtung des Aufzeichnungsträgers (2) für die Erzeugung paralleler diagonaler Aufzeichnungsspuren bemessen ist.

7. Anordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, gekennzeichnet durch ihre Ausführung für die zueinander parallele gleichzeitige Aufzeichnung mehrerer Aufzeichnungsspuren auf den Aufzeichnungsträger.

8. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Laseranordnung von einem sogenannten aktiven Vier-Niveau-Material Gebrauch macht.

9. Anordnung nach Anspruch 8, mit einer Laseranordnung, bei der die Pumplichtquelle (11) spektral an die Pumpfrequenz des aktiven Materials (16) angepasst ist, dadurch gekennzeichnet, dass als Pumplichtquelle (11) eine Natrium-Mitteldruck-Lampe und als aktives Material ein mit Neodym dotierter Kalzium-Wolframat-Kristall vorgesehen ist.

10. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Laseranordnung impulsförmig betrieben und dem Laserstrahl die aufzuzeichnende Information über die Steuerung der Pumplichtquelle aufgeprägt ist, dadurch gekennzeichnet, dass in der Zuleitung der eine Blitz-Entladungslampe darstellenden Pumplichtquelle (11) ein Thyratron (10) angeordnet ist, dessen Steuerspannung ein Zündimpuls-Generator (12) erzeugt und dass die Pumplichtquelle gegebenenfalls mit einer der Einleitung ihrer Zündung dienenden von einem Hochfrequenzgenerator (13) gespeisten Zündwendel (14) versehen ist.

11. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumplichtquelle (11) in Reihe mit einer Induktivität (9) über einen als Ladespeicher verwendeten Kondensator (8) gespeist ist.

12. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Pumpanordnung (24), bestehend aus einem Kreiszylinderspiegel (15), einem den Kreiszylinderspiegel (15) auf seiner Innenseite längs einer Linie, zumindest nahezu, berührenden zylindrischen Laserkristall (16), dessen Durchmesser etwa halb so groß ist wie derjenige des Kreiszylinderspiegels (15), und einer im wesentlichen zylindrischen Pumplichtquelle (11), deren Mittellinie zusammen mit derjenigen des Lagerkristalls (16) in einer Ebene verläuft, der auch die Mittellinie des Kreiszylinderspiegels (15) angehört.

13. Anordnung nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch ein zwischen Laserkristall (16) und Lichtquelle (11) angeordnetes Spektralfilter (18), das solche Lichtfrequenzen, die nicht der Pumpfrequenz des verwendeten Lasers entsprechen, möglichst weitgehend von dem Laser abhält.

14. Anordnung nach Anspruch 12 oder 13, gekennzeichnet durch Mittel (20, 21), um einen Kühlmittelstrom an der Lichtquelle (11), dem Laserkristall (16) und -gegebenenfalls - dem Spektralfilter (18) vorbei durch den Kreiszylinderspiegel (15) zu führen.

15. Anordnung, bestehend aus einer kompakten Zusammenfassung einzelner Laseranordnungen nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass alle Laseranordnungen in einer Reihe angeordnet sind, gemeinsame äußere Spiegel (22, 23) sowie - gegebenenfalls - ein gemeinsames Spektralfilter (18), ein gemeinsames Modenfilter (25) und Mittel zur Führung eines gemeinsamen Kühlmittelstromes besitzen.

16. Anordnung nach einem der Ansprüche 8 bis 15, gekennzeichnet durch Mittel zur Führung eines einzigen Laserbrennflecks über mehrere parallel zum Abdruck kommenden Codemarkierungsstellen.

17. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufzeichnungsträger (2) aus zwei die Laserstrahlung nur wenig absorbierenden Schichten mit einer dazwischen eingeschlossenen Schicht aus einem absorbierenden Stoff besteht.

18. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Metall als absorbierenden Stoff.

19. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, gekennzeichnet durch einen Farbstoff als absorbierenden Stoff.

20. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, gekennzeichnet durch einen eine thermochemische Reaktion zulassenden absorbierenden Stoff.

21. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, gekennzeichnet durch einen eine photochemische Reaktion zulassenden absorbierenden Stoff.