DE1499422C3 - Anordnung zum Aufzeichnen von In formationen mittels Laserstrahlen - Google Patents

Description

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pulsen, deren Dauer ja allenfalls in der Größen- Verfahren verwendet werden. Dabei kann zur Füh-

ordnung von Millisekunden liegt, vernachlässigbar. rung der Ablesemittel mit einem zusätzlichen Laser

Das Ausbrennen von Löchern stellt indessen nicht eine Führungsspiir geschrieben werden, die sich in

die einzige Lösung dar. Ebenso kann nämlich durch Markierungsgröße und/oder Markierungsabstand von

den Laserstrahl eine photochemische oder thermo- 5 den Informationsspuren unterscheidet, oder es kann

chemische Reaktion ausgelöst werden. Wegen der eine von vornherein auf dem Aufzeichnungsträger

hohen spezifischen Energie kommen hierfür auch vorhandene, beispielsweise farbige, Spur zur Führung

relativ unempfindliche Prozesse in Betracht, die des Schreib- wie auch des Lesesystems verwendet

billiger arbeiten als die üblichen photographischen werden.

Verfahren. Dabei genügt es, einen Farbumschlag 10 Da, wie bereits ausgeführt, zur Erzielung eines

zu erzeugen, da der Lesevorgang mit einfachen möglichst kleinen, runden Brennflecks annähernd

Mitteln spektral selektiv vorgenommen werden kann. reine Schwingungsmoden notwendig sind, müssen

Die praktisch erzielbare · Markierungsgröße läßt besonders modenselektive Maßnahmen getroffen

sich aus folgender Betrachtung gewinnen: werden. In einfacher Weise ist eine Modenselektion

Der Laser liefert von Natur aus kohärentes Licht 15 in ebenen Lasern des Fabry-Perot-Typs möglich, in Form verschiedener räumlicher Moden, die aus mit dem von vornherein nahezu ebene Wellen erhalten den Reflexionsgegebenheiten im Innern des Laser- werden, und zwar durch Anwendung äußerer Spiegel, kristalle resultieren. Zur Erzielung eines möglichst d. h. solcher, die nicht unmittelbar auf die Endfläche kleinen, runden Brennflecks sind reine Schwingungs- des Laserkristalls aufgebracht sind. Der ebene Lasermoden erforderlich. Diese Moden treten entweder 20 typ ist auch deshalb vorteilhaft, weil in ihm das bereits in Form nahezu ebener Wellen auf oder ganze Kristallvolumen zur Emission beitragen kann, können durch optische Abbildung stets in eine beu- Auch bei Anwendung anderer modenselektiver Mittel gungsbegrenzte ebene Welle umgeformt werden. müssen äußere Spiegel verwendet werden, z. B. bei

Eine ebene Welle mit dem Beugungswinkel « liefert Verwendung eines konzentrischen Resonators mit

in der Brennebene einer Linse der Brennweite / 25 Modenblende. Die genaue Lage des Laserkristalls

einen Brennkreis vom Durchmesser D: zu den Spiegeln ist dabei nicht kritisch.

β __ . τ f Grundsätzlich ist es möglich, durch einen Later-

i ipuls nicht nur eine Binärinformation auszugeoen,

Der Beugungswinkel einer begrenzten ebenen Welle in em nämlich auch mehrere eng nebeneinandermit der Wellenlänge λ und vom Querschnitt (d/2)² · π 30 liegende Markierungen innerhalb jeder Informationsist näherungsweise: stelle erzeugt werden, deren Zahl identisch ist mit

_ λ der Zahl der transversalen -Nullstellen des betreffenden

'" ~ ." Modes. So kann beispielsweise durch Verwendung

dreier Moden eine quaternäre Information aus-

Damit ergibt sich für den Brennkreis: ₃₅ gegeben werden. Dabei erscheint an der entsprech n-

f den Informationsstelle entweder gar kein Brennfleck-

D-Ik- . oder aber — je nach dem ausgewählten Mode —

ein Muster aus einem, zwei oder drei bzw. vier Brenn-

Im günstigsten Fall wird der Durchmesser d des fleck:n. Ein: solche Modensteuerung setzt jedoch

Strahls gleich dem der abbildenden Linse sein, djf ist 40 eine extrem gute optische Qualität des Lasermaterials

das Öffnungsverhältnis der Linse, das normalerweise voraus. Beim gegenwärtigen Stand der Technik dürfte

höchstens von der Größenordnung 1 ist. Der kleinste indessen eine Anordnung, wie sie in F i g. 1 ange-

erzielbare Lochdurchmesser beträgt also rund 2 λ. deutet ist, mit je einem Laser für jede parallel abzu-

Bei mäßigen Anforderungen an die Optik wird man druckend; Markierungsstelle am vorteilhaftesten sein.

d\J gleich 1: 3 wählen, was zu Lochdurchmessern 45 In dieser Figur bedeutet 1 fünf nebeneinander ange-

\on etwa 6 λ führt. ordnete Laser, 2 einen bandförmigen Aufzeichnungs-

Damit ist es ohne weiteres möglich, wie auch die träger, der Aufzeichnungen in Form eines Fünfer-Praxis zeigt, einen Markierungsdurchmesscr von Lochstreifencodes empfängt, 3 ein Umlenkprisma rund 5μ und einen Markierungsabstand von-rind und 4 einen Satz von Sammellinsen, durch welche 10μ zu verwirklichen. Legt man einen solchen Mar- 50 die durch das Prisma 3 zueinander abgebogenen kierungsabstand zugrunde, so ist für eine Pulsfolge- Laserstrahlen auf winzige Brennflecke auf dem Auffrequenz von IkHz eine Vorschubgeschwindigkeit zeichnungsträger 2 konzentriert werden. Die Linsen 4 von 1 im/sec erforderlich. können in der Art von Mikroskop-Objektiven aus-

Bei Verwendung eines Lochstreifcncodcs, bei dem gebildet und auf der dem Aufzeichnungsträger zu-

zur Bildung jedes Zeichens fünf parallel abzudruckende 55 gekehrten Seite plan sein.

Markierungsstellcn zur Verfügung stehen, beträgt In den weiteren Figuren ist <

die Spurbreite somit 45μ. Auf Grund dieser mini- F i g. 2 ein Diagramm, das die von zwei verschie-

malcn Abmessungen erscheint es zweckmäßig, ai f denen Lasern abgestrahlte Energie in Abhängigkeit

einen streifenförmigen Aufzeichnungsträger mehrere vom Energiebedarf dieser Laser angibt,

Spuren parallel, in einer Zickzackanordnung oder 60 l·' i g. 3 eine Schaltung, wie sie für den Betrieb

in Form diagonaler Streifen aufzubringen. Die dazu einer Pumplichtquellc geeignet ist,

nötige Brennpunktverschiebung kann bei den geringen F i g. 4 eine optische Pumpanordnung für einen

dafür erforderlichen Geschwindigkeiten mechanisch- einzelnen Laser,

optisch, etwa durch kontinuierlich bewegte Spiegel, F i g. 5 eine kompakte Kombination von fünf

Prismen od. dgl. erfolgen, oder es können auch 65 Anordnungen nach F i g. 4,

mehrere Laser vorgesehen werden. F i g. 6 eine Kombination von fünf Lascranordnun-

Ztim Lesen der crlindungsgemäß ausgegebenen gen mit gemeinsamem Resonator, aber individuellen

Informationen können die gebräuchlichen optischen Güteschaltmittcln.

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

Man unterscheidet bei Lasermaterialien sogenannte Drei-Niveau-Materialien und Vier-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 Schwellenergie 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 Vier-Niveau-Materialien tritt nun noch ein weiteres Zwischenniveau auf, welches eine Zwischenstellung zwischen dem Ausgangsniveau und dem beim Drei-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 Vier-Niveau-Lasermaterialien der Fall ist, erscheint es verständlich, daß bei solchen — gegenüber Drei-Niveau-Materialien — nur eine sehr geringe Schwell-' energie erforderlich ist. Diese Charakteristiken sind gut aus F i g. 2 ersichtlich, in welcher die Emissionsenergie bei gleichen Pumpbedingungen für einen Vier-Niveau-Laser — CaWO₄: Nd^:" — und einen Drei-Nivcau-Laser -- Rubin — über der Pumpenergie aufgetragen ist.

Der Rubinlaser ist ein typischer Hochleistungslascr. Wegen seiner hohen Schwellenergie arbeitet er erst hei höheren Emissionsenergien wirtschaftlich. Bei dem erlindungsgemäßen Verwendungszweck, bei dem nur verhältnismäßig kleine Laserenergien erforderlich sind, sind indessen Vicr-Nivcau-Materialicn vorzuziehen, und zwar zum einen aus Wirtschaftlichkeitsgründen, zum anderen aber auch, da wegen des geringeren Schwcllwertes die Dosierung der Pumpenergie zur Hrrcichung eines bestimmten limisstonsenerj.'icbclrags weniger kritisch ist.

Grundsätzlich ist es mögjich, den Laser kontinuierlich zu pumpen und seine Ausgangsleistung, beispielsweise durch einen Güteschalter, d. h. einen Laser-Resonator mit steuerbarer Güte, zu steuern.

S Diese Betriebsweise ist jedoch erst von einer untersten Repititionsfrequenz an sinnvoll, die durch die Fluoreszenzzeit des Lasers gegeben ist. Diese beträgt für Rubin beispielsweise etwa 3 Millisekunden. Der kontinuierliche Betrieb bringt mithin bei Rubin erst bei

ίο Betriebsfrequenzen über etwa 300 Hz eine Erhöhung des Wirkungsgrades. Bei Kalziumwolframat beträgt die Fluoreszenzzeit nur 0,13 Millisekunden, so daß erst ab etwa 8000 Hz ein kontinuierliches Pumpen

. diskutabel ist. Für das Anwendungsgebiet der Erfindung erscheint demnach ein gepulster Vier-Niveau-Laser beim gegenwärtigen Stand der Technik am günstigsten.

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

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

Laser aus Neodymglas können besonders einfach mit hoher optischer Qualität hergestellt werden. Wenn sie auch zunächst wegen ihres relativ hohen Schwellwertes 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 mWsec in ΙΟμβεϋ 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 Modenreinheit 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 XBF 1000 W/l und XBF 6000 W/l 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 massivcn Elektrodendurchführungen, etwa mit einer Glas-Quarz-Übcrgangsverschmelzung, wie sie die meisten handelsüblichen Blitzlampen aufweisen, oder, mit einer Metall-Glas-Vcrlölung. Weiterhin soll die Lampe

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nach Art gängiger Röntgenröhren mit großflächigen Qxydelektroden 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 regalbaren 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 Lamps Il 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 Zeitintervallen, 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 Pumpenergiebedarf drastisch zu senken. So ist das wichtigste Pumpfrequenzband, beispielsweise von Kalzium-Wolframat, nur 200 Ä breit und erstreckt sich etwa von 5800 bis 6000 Ä. Die intensiven Natrium-D-Linien liegen mitten in diesem Bereich, nämlich bei 5890 A und bei 5896 Ä. 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 Laserkristall 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 praktiscli der. gleiche Schwellwert in einer Anordnung nach F i g. 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 U 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

ao 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 F i g. 5 ist gezeigt, wie

»5 eine entsprechende Anordnung raumsparend und kompakt im wesentlichen aus fünf Elementen der F i g. 4 aufgebaut sein kann. Die Bezeichnungen entsprechen demgemäß denen der F i g. 4.

F i g. 6 zeigt in schematischer Form eine Anordnung aus fünf Lasern, deren Pumpanordnung beispielsweise nach F i g. 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 Pumpanordnung 24, die, wie gesagt, beispielsweise in einer Anordnung nach F i g. 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 wücde. Hier wurden lediglich Ausführungsbeispiele beschrieben, die beim gegenwärtigen Stand der Technik für die Durchführung des Erf'indungsgedankens geeignet erscheinen. Insbesondere die rasch voranschreitende Lasertechnik kann jedoch selbstverständlich abgewandelte Lösungsformen nahelegen, die hier noch nicht b;rü"kai-!itigt werden konnten. Die Erfindung wird somit nur durch die Patentansprüche begrenzt.

Hierzu 2 Blatt Zcichnuimen

Claims (22)

Patentansprüche:

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, d adurch 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 der 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-Entladungslämpe darstellenden Pumplichtquelle (11) ein Thyratron (10) angeordnet ist, dessen Steuerspannung ein Zündimpuls-Generator (12) erzeugt.

11. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumplichtquelle mit einer der Einleitung ihrer Zündung dienenden, von einem Hochfrequenzgenerator(13) gespeisten Zündwendel (14) versehen ist.

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

13. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Pumpanordnung, 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 Laserkristalls (16) in einer Ebene verläuft, der auch die Mittellinie des Kreiszylinderspiegels (15) angehört.

14. Anordnung nach Anspruch 13, 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.

15. Anordnung nach Anspruch 13 oder 14, gekennzeichnet durch Mittel (20, 21) zur Führung eines Kühlmittelstromes an den innerhalb des Kreiszylinderspiegels angeordneten Elementen vorbei.

16. Anordnung, bestehend aus einer kompakten Zusammenfassung einzelner Laseranordnungen nach einem der Ansprüche 8 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß alle Laseranordnungen in einer Reihe angeordnet sind und gemeinsame äußere Spiegel besitzen und daß Spektralfilter, Modenfilter und Mittel zur Führung eines Kühlmittelstromes — soweit vorgesehen — für alle Laseranordnungen gemeinsam sind.

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

18. 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.

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

20. Anordnung nach einem der Ansprüche 1

bis 18, gekennzeichnet durch einen Farbstoff als weisenden Aufzeichnungsträgers und einer Laserabsorbierenden Stoff, anordnung, deren in Abhängigkeit der aufzuzeich-

21. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 nenden Informationen gesteuerten Strahlen auf den bis 20, gekennzeichnet durch einen eine thermo- Aufzeichnungsträger einwirken, wird diese Aufgabe chemische Reaktion zulassenden absorbierenden 5 gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Laser-Stoff, anordnung für eine Fokussierung der Laserstrahlen

22. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 in der Ebene des Aufzeichnungsträgers in der Größenbis 20, gekennzeichnet durch einen eine photo- Ordnung eines kleinen Vielfachen der Wellenlänge chemische Reaktion zulassenden absorbierenden des Laserlichts und für eine Strahlenergie bemessen Stoff. ' ¹⁰ ist, die auf dem Aufzeichnungsträger, bei vorgegebener

möglichst kurz gewählter Markierzeit, Markierungen

in annähernd der gleichen Größe der Fokussier-

punkte der Laserstrahlen hinterlassen, daß ferner die aufzuzeichnenden Informationen den Laserstrahlen

Seit Bekanntwerden der sogenannten Molekular- i₅ j_n digitaler Form aufgeprägt sind und daß der Zeitverstärker ist für diese eine Vielzahl von Anwen- raum eines Bits der digitalen Informationen groß, dungsmöglichkeiten erschlossen worden. Insbesondere vorzugsweise sehr groß gegen die Markierzeit gehaben solche Molekularverstärker, deren Emission wählt ist.

im Bereich des sichtbaren Lichtes liegt (optische Die erfindungsgemäße Lösung gestattet es, die

Molekularverstärker), auf vielen Gebieten Bedeutung 20 Datenausgabe synchron mit dem Anfall der Daten

erlangt. Solche optischen Molekularverstärker, auch während der Rechenoperation oder doch zumindest

»Laser« genannt, werden unter der Einwirkung von _mit einer vergleichbaren Geschwindigkeit durchzu-

Pumpenergie zu einer Emission in Form eines ko- führen. Zweckmäßigerweise geschieht die Aufzeich-

härenten Lichtstrahls angeregt. Bei geeigneter Be- _nung auf einem fortlaufenden. Aufzeichnungsträger

messung der Anordnung ist das angeregte Licht 25 in der Art eines Lochstreifens. Da die Markierzeit

nahezu monochromatisch. Damit ergibt sich die klein gegen den Zeitraum eines Bits gewählt ist,

Möglichkeit, durch optische Mittel äußerst kleine, kann der streifenförmige Aufzeichnungsträger relativ

scharf begrenzte Brennflecke mit Energiedichten in _zu dem Laser-Brennfleck während der Aufzeichnung

der Größenordnung Megawatt/cm² zu' erzeugen. kontinuierlich bewegt werden. Wie der Erfindung

Damit lassen " sich Laser zur Materialbearbeitung 30 zugrunde liegende Untersuchungen ergeben haben,

heranziehen. Wie praktische Versuche zeigen, lassen ergibt sich auch bei einer Pulsfolgefrequenz von

sich beispielsweise mit Rubinlasern Löcher in Metall- l kHz immer noch ein Impuls-Pause-Verhältnis in

folien oder, bei größerer Impulsenergie, sogar in der Größenordnung von 1:100.
massive Bleche brennen. Für den Erfindungsgegenstand ist der Energie-

Die Fähigkeit von Laserstrahlen, Materialien zu 35 bedarf des Lasers pro Markierung von Bedeutung,

erhitzen, zu verdampfen oder zu verbrennen, gibt Er wird stark von der Absorptionsfähigkeit und

weiterhin die Möglichkeit, solche Strahlen zum Auf- Dicke des Aufzeichnungsmaterials abhängen. Weißes

zeichnen von Informationen auf einen Aufzeichnungs- Papier erscheint wegen seiner geringen Liehtabsorp-

träger zu verwenden. Hierzu sind Vorschläge in der tion wenig geeignet. In Verbindung mit der Strahlung

Zeitschrift »IBM Technical Disclosure Bulletin«, 40 von Rubinlasefn beispielsweise hat sich normales

Vol. 6, Nr. 2, Juli 1963, S. 14 und Vol. 7, Nr. 3, Blaupapier, wie es für Durchschriften Verwendung

August 1964, S. 224 und 225, gemacht worden. Bei findet, als recht brauchbar erwiesen. Ein noch zweck-

diesen Vorschlägen gelangt der parallel aus dem mäßigerer Aufzeichnungsträger besteht indessen aus

Laser austretende Lichtstrahl unmittelbar als Schreib- einem durchsichtigen Träger und aus einsr das

strahl zur Anwendung. 45 Laserlicht absorbierenden Schicht, beispielsweise einer

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den metallischen Absorptionsschicht, bei der bereits eine

Anwendungsbereich von Laserstrahlen zur Aufzeich- Dicke von etwa 10-^Bcm für Undurchsichtigkeit

nung von Informationen gerade im Hinblick auf genügt. Die absorbierende Schicht kann auch, um

Datenausgabegeräte bei datenverarbeitenden Ma- vor Zerstörungen geschützt zu sein, zwischen zwei

schinen zu erweitern. Bei datenverarbeitenden Ma- 50 durchsichtigen Trägern eingeschlossen seih,
schinen besteht bekanntlich zwischen der Arbeite- Die Laseremission kann so bemessen werden, daß

geschwindigkeit der Rechner und der Geschwindig- nur die Absorptionsschicht zerstört wird, das Träger-

^kf't, mit welcher die Daten ausgegeben werden material jedoch bestehen bleibt. Hierfür hat sich

können, eine große Diskrepanz, so daß die effektive beispielsweise Nostophan-Folie mit einem blau-

Rechnergeschwindigkeit in starkem Maße durch die 55 eloxierten Aluminiumbelag von 600 Ä Dicke als

Arbeitsgeschwindigkeit der Datenausgabegeräte be- geeignet erwiesen. In einem Fall betrug die Energie

einträchtigt wird. Die spezielle technische Problem- für eine einzelne Markierung, bei der die Nostophan-

stellung besteht also darin, unter Anwendung einer schicht zwar angeschmolzen, jedoch nicht, zerstört,

Aufzeichnung von Informationen, und zwar von die Eloxalschicht jedo :h verdampft war, weniger als

digitalen Informationen, mittels Laserstrahlen eine 60 1 Milliwattsekunde. Bei Verwendung anderer Ab-

Lösung anzugeben, die eine Anpassung der Auf- sorptionsschichtsn kann die Energie pro Markierung

Zeichnungsgeschwindigkeit für die auszugebenden . unter Umständen noch geringer ausfallen. Da der

Daten an die Arbeitsgeschwindigkeit des Rechners Hauptanteil der Energie zum Verdampfen und für

herbeiführt. d_as Aufheizen benötigt wird, sind Substanzen mit

Ausgehend von einer Anordnung zum Aufzeichnen 65 niedriger Verdampfungswärme und niedrigem Siedevon Informationen unter Verwendung eines aus punkt zu bevorzugen. Als solche sind auch organische einem absorbierenden Stoff bestehenden oder einen Farbstoffe geeignet. Die Wärmeleitung ist bei den absorbierenden Stoff in homogener Verteilung auf- erfindungsgemäß zur Verwendung kommenden Im-