DE1514580C3

DE1514580C3 - Optical excitation device of an optical transmitter for coherent radiation

Info

Publication number: DE1514580C3
Application number: DE19651514580
Authority: DE
Inventors: Josef Dipl.-Ing. Bachel; Karl Dipl.-Ing. Ludwig
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1965-09-22
Filing date: 1965-09-22
Publication date: 1975-08-14
Also published as: DE1514580B2; DE1514580A1

Description

Die Erfindung betrifft eine optische Anregungseinrichtung zur Aufnahme der Anregungslichtquelle und des stimulierbaren Mediums eines optischen Senders für kohärente Strahlung (Laser) mit einem Anregungshohlspiegel aus rotationselliptischen Hohlspiegel-Teilschalen, mit Halterungen zur Befestigung der Anregungslichtquelle und des stimulierbaren Mediums, die beide längs der Rotationsachse des Hohlspiegels jeweils im Bereich zwischen einem Brennpunkt und dem benachbarten Hohlspiegelscheitel angeordnet sind, und mit jeweils einem die Anregungslichtquelle sowie das stimulierbare Medium konzentrisch umgebenden Kühlmittelkanal. The invention relates to an optical excitation device for receiving the excitation light source and the stimulable medium of an optical transmitter for coherent radiation (laser) with an excitation concave mirror made of rotational elliptical concave mirror partial shells, with brackets for fastening the excitation light source and the stimulable medium, the both along the axis of rotation of the concave mirror in the area between a focal point and the adjacent concave mirror vertices are arranged, and with one each of the excitation light source and the stimulable medium concentrically surrounding coolant channel.

Eine derartige Anregungseinrichtung ist aus den »Siemens Entwicklungsberichten«, Bd. 27, Folge 3 (1964), S. 281 bis 286, bekannt. Zur Wärmeabfuhr ist sie mit Kühlrippen versehen, die insbesondere bei hoherSuch an excitation device is from the "Siemens development reports", vol. 27, episode 3 (1964), pp. 281 to 286. To dissipate heat, it is provided with cooling fins, especially when the temperature is high

Außentemperatur nicht genügend Wärme abführen.Outside temperature does not dissipate enough heat.

Aus der Zeitschrift »British Communications and Electronics«, April 1962, S. 288 und 291, ist weiter eine elliptischzylindrische Anregungseinrichtung bekannt, für die zwar eine Wasserkühlung vorgesehen list, bei der jedoch die Mittel zur. Leitung des Wassers nicht angegeben sind. 'From the magazine "British Communications and Electronics", April 1962, pp. 288 and 291, there is another one elliptical-cylindrical excitation device known, for which a water cooling is provided, in who, however, has the means to. Line of water are not specified. '

Aus der DT-AS 1 170 071 ist schließlich noch eine optische Anregungsreinrichtung mit elliptisch-zylindrischem Hohlspiegel bekannt, bei der ein Gasstrom zur Kühlung der Anregungslichtquelle den Hohlspiegel über Kanäle durchquert, die jedoch so kurz sind, daß der sie durchfließende Gasstrom zur Kühlung des Hohlspiegels selbst kaum beiträgt.Finally, from DT-AS 1 170 071 there is an optical excitation device with an elliptical-cylindrical one Known concave mirror, in which a gas flow for cooling the excitation light source the concave mirror crossed through channels, which are so short that the gas flow flowing through them to cool the Concave mirror itself hardly contributes.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, für einen rotationselliptischen Hohlspiegel eine geeignetere Vorrichtung zur Abführung der Wärme zu realisieren.The object on which the invention is based is, for a rotationally elliptical concave mirror to realize a more suitable device for dissipating the heat.

Ausgehend von einer optischen Anregungseinrichtung der einleitend geschilderten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Hohlspiegel aus zwei äquatorial geteilten Hälften besteht, von denen eine jede zu ihrer eigenen Kühlung von wenigstens einem Kühlmittelkanal durchzogen ist, der jeweils konzentrisch zur Rotationsachse verläuft und dem je ein Anschluß zugeordnet ist, deren einer einen Zufluß und deren anderer einen Abfluß bildet.This task is based on an optical excitation device of the type described in the introduction solved according to the invention in that the concave mirror consists of two equatorially divided halves, of each of which is traversed by at least one coolant channel for its own cooling, each runs concentrically to the axis of rotation and each is assigned a connection, one of which is an inflow and the other forms a drain.

Die Kühlmittelkanäle können durch Aussparungen in den Halbschalen, in einem die Halbschalen umgebenden Gehäuse oder in Halbschalen und Gehäuse ausgebildet sein.The coolant channels can through recesses in the half-shells, in a surrounding the half-shells Housing or in half-shells and housing.

In der Zeitschrift »Microwaves«, April 1965, S. 29 bis 33, wurde zwar bereits eine aus zwei äquatorial geteilten Hälften bestehende optische Anregungseinrichtung angedeutet, jedoch beruht dieses Merkmal auf der vorliegenden Anmeldung.In the magazine "Microwaves", April 1965, pp. 29 bis 33, was already an optical excitation device consisting of two equatorially divided halves indicated, but this feature is based on the present application.

Für die praktische Ausführung des Erfindungsgegenstandes ist es vorteilhaft, wenn erstens diese Kühlmittelkanäle durch wenigstens einen parallel zur Rotationsachse verlaufenden Verbindungskanal miteinander verbunden sind und wenn zweitens der Verbindungsanschluß des Verbindungskanals der einen Halbschale mit dem Verbindungsanschluß der anderen Halbschale spiegelbildlich zueinander versetzt angeordnet sind.For the practical implementation of the subject matter of the invention, it is advantageous if, firstly, these coolant channels by at least one connecting channel running parallel to the axis of rotation are connected and if, secondly, the connection terminal of the connecting channel of the one half-shell with the connection terminal of the other half-shell are arranged offset to one another in mirror image.

Vorteilhaft ist es, wenn die Eingangs- und Ausgangsanschlüsse der Kühlmittelkanäle an einen Kühlmittelkreislauf angeschlossen sind. .It is advantageous if the inlet and outlet connections of the coolant channels are connected to a coolant circuit are connected. .

Vorteilhaft ist es weiter, wenn die Kühlmittelkanäle des Hohlspiegels, der Anregungslichtquelle und des stimulierbaren Mediums an einen gemeinsamen Kühlmittelkreislauf angeschlossen sind. Als Kühlmittel kann Wasser vorgesehen sein.It is also advantageous if the coolant channels of the concave mirror, the excitation light source and the stimulable Medium are connected to a common coolant circuit. Can be used as a coolant Water may be provided.

An Hand eines Ausführungsbeispiels wird die Erfindung nachstehend näher erläutert.The invention is explained in more detail below using an exemplary embodiment.

Die Figur zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die optische Anregungseinrichtung besteht im wesentlichen aus zwei rotationselliptischen Halbschalen 1 und 2, einem Rubinstab 3 und einer Anregungslichtquelle 4. Die Halbschale 1 enthält einen rotations- symmetrischen Kühlkanal 5 und die Halbschale 2 enthält einen rotationssymmetrischen Kühlkanal 6. Die beiden Kühlkanäle 5 und 6 sind durch einen Verbindungskanal 7 verbunden. Das Kühlsystem 5, 6, 7 hat einen Eingang 8 und einen Ausgang 9. Für den Rubinstab 3 ist ein getrenntes Kühlsystem 10 vorgesehen. Auch die Anregungslichtquelle 4 hat ein eigenes Kühlsystem 11. Weiterhin ist ein Anregungslichtfilter 12 vorgesehen, durch welches ebenfalls ein KühlstromThe figure shows an embodiment of the invention. The optical excitation device consists of essentially of two rotationally elliptical half-shells 1 and 2, a ruby rod 3 and an excitation light source 4. The half-shell 1 contains a rotationally symmetrical cooling channel 5 and the half-shell 2 contains a rotationally symmetrical cooling channel 6. The the two cooling channels 5 and 6 are connected by a connecting channel 7. The cooling system 5, 6, 7 has an input 8 and an output 9. A separate cooling system 10 is provided for the ruby rod 3. The excitation light source 4 also has its own cooling system 11. There is also an excitation light filter 12 provided, through which also a cooling flow

fließt Der Rubinstab 3 ist an einer Seite mit einer Spiegelschicht 13 an der anderen Stirnseite mit einer teildurctilässigen Spiegelschicht 14 versehen. Der Rubinstab 3 ist durch ein Rohr 15 gehalten, durch das die kohärente Strahlung fs nach außen abgestrahlt werden kann.The ruby rod 3 is provided on one side with a mirror layer 13, on the other end with a partially permeable mirror layer 14. The ruby rod 3 is held by a tube 15 through which the coherent radiation fs can be emitted to the outside.

Die Wirkungsweise der Anordnung ist folgende. Die Anregungslichtquelle 4 gibt Lichtenergie der Frequenz fp ab, die in den Rubinstab 3 eindringt und Chromionen bis zur Inversion anregt. Diese fallen nach kurzer Zeit unter Aussendung von allen möglichen inkohärenten Wellen in ihren Ruhestand zurück. Einige Wellen jedoch, die längs der geometrischen Achse des Kristalls laufen, treffen auf die reflektierenden Endflächen 13 und 14 und laufen wieder zurück. Sie lösen auf dem Rückweg in den angeregten Ionen, die sie durchqueren, weitere Wellen derselben Frequenz und auch Phase aus, so daß ein sich verstärkender Wellenzug entsteht, der von den Spiegeln teils durchgelassen, teils zurückgeworfen wird und sich bei laufender Zuführung von Anregungsenergie weiter verstärkt. Es entsteht eine stehende Welle, die teilweise durch den Spiegel 14 und das Rohr 15 als kohärente Strahlung nach außen.dringt. Die in der Anordnung verbleibende Wärme heizt den Hohlspiegel 1, 2 auf. Wird jetzt vom Eingang 8 aus durch die Kanäle 5, 7 und 6 bis zum Ausgang 9 Kühlwasser geleitet, so wird die unerwünschte Wärme nach außen abgeleitet. Die Kühlwasserleitungen 10, 11 und 12 können mit der erfindungsgemäßen Kühlleitung beliebig parallel oder in Reihe geschaltet werden.The mode of operation of the arrangement is as follows. The excitation light source 4 emits light energy of the frequency fp , which penetrates the ruby rod 3 and excites chromium ions to the point of inversion. After a short time, they will fall back into their retirement, sending out all sorts of incoherent waves. However, some waves that travel along the geometrical axis of the crystal hit the reflective end surfaces 13 and 14 and run back again. On the way back, they trigger further waves of the same frequency and phase in the excited ions that pass through them, so that an intensifying wave train arises, which is partly allowed through, partly reflected back by the mirrors and which is further intensified as the supply of excitation energy continues . A standing wave is created, which partially penetrates through the mirror 14 and the tube 15 as coherent radiation to the outside. The heat remaining in the arrangement heats the concave mirror 1, 2. If cooling water is now passed from inlet 8 through channels 5, 7 and 6 to outlet 9, the unwanted heat is dissipated to the outside. The cooling water lines 10, 11 and 12 can be connected in parallel or in series with the cooling line according to the invention.

Bei anderen Ausführungsformen des Hohlspiegels 1, 2 sind mehrere Kühlkanäle pro Halbschale vorgesehen. Diese Kanäle können auch andere Querschnitte aufweisen als die in der Figur dargestellten.In other embodiments of the concave mirror 1, 2, several cooling channels are provided per half-shell. These channels can also have other cross-sections than those shown in the figure.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Optical excitation device for receiving the excitation light source and the stimulable Medium of an optical transmitter for coherent radiation (laser) with a concave excitation mirror made of rotational elliptical concave mirror part-shells, with brackets for fastening the excitation light source and the stimulable medium, both of which along the axis of rotation of the concave mirror in the area between a focal point and the adjacent concave mirror vertex are arranged, and with each one the excitation light source and the coolant channel concentrically surrounding the stimulable medium, characterized in that that the concave mirror consists of two equatorially divided halves (1, 2), of which each has at least one coolant channel (5, 6) through it for its own cooling, which runs concentrically to the axis of rotation and each is assigned a connection, whose one forms an inflow (8) and the other forms an outflow (9).

2. Optical excitation device according to claim 1, characterized in that firstly these coolant channels (5, 6) through at least one connecting channel running parallel to the axis of rotation (7) are connected to each other and that, secondly, the connection port of the connecting channel (7) the one half-shell (1) with the connection connection of the other half-shell (2) in a mirror image are arranged offset to one another.

3. Optical excitation device according to claim 1 or 2, characterized in that the input connections (8) and the output connections (9) of the coolant channels (5, 6, 7) to a coolant circuit are connected.

4. Optical excitation device according to claim 3, characterized in that the coolant channels (5, 6, 7, 10, 11) of the concave mirror (1, 2) of the excitation light source (4) and the stimulable medium (3) are connected to a common coolant circuit.

5. Optical excitation device according to claim 1 to 4, characterized in that the coolant Water is provided.