DE1564439A1 - Vorrichtung zum Erzeugen stimulierter Infrarotemission,Iraser - Google Patents

Description

PHN 1082

Or. Herbert Sefc«1t . Ya/DvB Patentanwalt

femfer: is ν philips' Gloeilampenfobriekee 1564439

Akt· Λα PHN- 1082

Anmeldung vorm 5· Sept. 1966

Vorrichtung au« Erzeugen stimulierter Infrarotemifieion, Iraeer.

Die Hrfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung

zu« Erzeugen stiaulierter Infrarotenission, einen Iraser, mittels _iO einer Gasentladung, wobei Kittel zum Auskoppeln infraroter strahlen cn vorhanden sind»

"^ . Beim kurzwelligen Infrarot in der Crö3senordnung

J₀ von 1 JU| bereitet die Anwendung von aus einer Anzahl dielektri-•eher Schichten bestehenden Reflektoren keine Schwierigkeiten. Si·»· S«fl«kior«n dienen dann zugleich als Awakopplungsaittel·

B«i grötieren VelltültAgen» *.B* von 10 μ und Wher

·* 2 - PHH 1002

ergibt eich der Nachteil, dusu die Dicke dieser Reflektorm zu ■ ■ gross wird, wodurch u.a. din Hrrstellun_f; .-sehr tiohwer wird. Auch ist die Wärmeentwicklung bei 'jröaneron Lein tunken so stark, dans diese in Kombination mit don für daa langwellig*»'Infrarot verwendeten molekularen flaoen leicht Beschädigung dieaer ochichtor herbeiführen kann.

Kb ißt auch bekannt, einen Iraat;r mit Sdelmutallspiegeln mit einen Loch von nahezu 1 mm Durchmesser au veruehen, hinter den eine für Infrarot durchlässige i'lattt·, a.3. aus öilizium_t den vakuumdichte*) Vc-ruchluss sintert. Diom» Anordnung weist jedoch den Nachteil auf, dass nur ein geringer Teil di^vr Wellenfront in aktiven I'edium dem Loch .Jnergie liefern kann, oo dass auf diese Weise nur eine geringe Jnortjiemen^u ausgekoppelt werden kann.

Dio Erfindung hat den Zweck, uine Auskopplung zu

sohaffen, alt der über einen tjröaseren Abschnitt dee aktiven Mediusia ausgekoppelt warden kann.

In einer Vorrichtung zum Erzeugen stimulierter Infitö-' roteaission, einem Iraaer, mittels einer Gasentladung, wobei Mittel sue Auskoppeln von Infrarotstrahlung vorhanden sind, besteht nach dor Erfindung das Auekopplungsmittel aus einem Prisma aus einem für Infrarot durchlässigen Material ait hohoa Brechungsindex, auf das die Bündel sehr schiefem Einfall reflektiert werden.

Die tTrfindung benutzt die Tatsache, dass obgleich der Reflexionskoeffizient bei senkrechten Einfall niedrig ist, dieser Koeffizient bei schiefem Einfall einen Verhältnisseseig hohen Wert orreichen kann, der »um Aufrechterhalten der Schwindunge» bei* einen Iraeer genügt bei den die Verstärkung pro Längeneinheit meint hoch 1st. Sie von den beiden Reflektoren herrührenden Bündel, die ■it einer sehr geringen Abschwächung durchgelassen warden, fluchten

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_ί . BAD ORlGiNAL,

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dann nicht miteinftndfiri aber dies "braucht durchaus keinen IJachteil mitsichjzu .bringen, ^ie Spiegel können.» wie. üblich, flach oder gekrümmt sein und .aus Kotall bcfitehen* . ·

, >;_f -/rfinc -weitere Verbesserung des Iraserc kann nach der

Xrfimdunt; erzieltwardcm, wenn, der Scheitelwinkel des .Prismas gleich; Q gewählt und das Priama durch eine planparallele Platte aus einem für infraiot-dttrchlJieaigen Material n:i,t hohem Brechungoindex gebiJdet. wird,. a«f die die■:/Bündel zwischen den beiden Reflektoren reflektiert werden,, wo.iiei der .Einfallswinkel im Zusammenhang .rcit. der Starke der Platte, und der.IraaerwellGnlHniie derart gewählt ist, . dftsa fluchtend zu den au/' die Platte auffallenden Bündeln Infrarotenergie augfieötrahlitvitd., ν _;i ; ... „ . .. .

¹ ■ . ·· Pießer,^^ Ve.rbosGerung lia^t die allßemein bekannte

i3rach«inuru;> ;Zl|ßi!unde,._:sdaai3 ,bei HoflexiGr. eineü an sich parallelen Bündels auf .^diQ'."Vor4ei·-·>^nd die Ilinturf lache einer, planparallelen Platte bei schief ein Einfall Interferenz zwischen der.'.an den beiden EJa-eljen-reflqktierten Wellenfronton auftreten kann_t wobei in Athangigfceit vrm der Starke, der. Platt«, dem Brechun<jsindex, d«r Wellen-IHnge-und dem Hinfallswinkel die Reflexion dann.zwischen ü und nehe-55U-IOO^ variieren kann, auch ,wenn der t^eXlexionckoeffizient dea.Katerials aelber bei senkrechteii ßinfall niGdriger ist. .Dur-cij ,die ..'instollung des !Cinfallswinkela-lägst, 3-ich eine derartiije liuflexion. erhalten, dass die irasqrKirkung;aufpechterhalten wird, während der ^E^aui; die pianparatlleIe Z:latte auffallenden l^ner^ie mit

ausgestrahlt wird* Durch eine richtige EinB$ell_:ü^g.in."5rer.einigun(> jsi",t. qincr, ,bestiBmten lieflexion kann eine Strahlungsdichte .qr?,i9l;t werden. "... ..,·,· ■

^;.sind .die.Spiegel vorzußaweise

**¹ UiHi iß iibiiijßii..-ist .die Anwend-an.-.-VQn ridelcietall für diese

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Spiegel verhältnismässig einfach.

Die gegenseitige Anordnung der Auskopplung, der beiden "Spiegel und der Errtlaxtungsstrecke kann dabei derartig sein, dass sowohl die Lichtetrecke zwischen den beiden Spiegeln als auch die Entladungsstrecke eine geknickte Form aufweisen und nahezu zusammenfallen, oder düse die beiden Schenkel eine gesonderte Entladungss-trecko haben. Ee iot aber auch inBglich, drei Röhren zu einem Dreieck mit stumpfem Winkel zu vereinigen, in dem dünn die Lichtstrecke verläuft und bei dem dann die Entladung entweder der geknickten Bahn längs der beiden Sci.enkel des Dreiecks oder der Basis des Dreiecke oder be'iden Bahnen folgt.

Ale Material—für die planparallele Platte öder dae^ Prisma eignen eich z.B. Germanium und reines Siliziun.

Die ßrfindung wird nachstehend an Hand beillegender Zeichnung näher erläutert, in dert

Fig. 1 eine Vorrichtung nach der l'rfindung darstellt, in der die beiden Teile des Kntladungsraumes und der Lichts trecke, einen stumpfen Winkel miteinander oinachlieeeen, und

F*ig. 2 eine Vorrichtung zeigt, bei der drei Röhren zu einem stumpfwinkligen Dreieck vereinigt sind.

In Fig. 1 bf'Bteht eine Vorrichtung aus zwei Glasröhren 1 und 2f ait einem Durchmesser von y cm und einer Länge von 1 Β, die alt Hilfe τοπ Bälgen 3 und 4 an einem geknickten Mittelteil 5 befestigt sind* Sie beiden Röhren 1 und 2 tragen an ihren Enden fl#ch geschliffene Glasplatten 6 und 7 mit einer spiegelnden Goldschicht β bzw. 9 mit einer Stärke von 20ja .

: Der geknickte Mittelteil wird durch ein Prisma 10 aus Germanium alt einem Scheitelwinkel von 20° verschlossen. Sie Röhren 1 und 2 besltten seitliche Schnauzen 11 und 12, in denen offene

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Buchs en 13 und 14 ala .Jntladungaelektroden angeordnet aind. • Die Röhre 1 ist mit Kohlonnäuro mit oinem Druck von 1

Torr, Stickstoff mit einem Druck von 2 Torr und Waaserdampf mit einen Druck von 0,5 Torr gefüllt* Dia Kntladung wird mit einer Spannung von nahezu 10 kV bei einer otromatärko..von 25 raA gespeist. Nach der richtigen Einstellung der beiden Spiegel θ und 9 gegenüber dem Prisma 10 kann bei Wellenlängen in der Nahe von 10,6 « eine Iraaerwirkung orhalten werden. Der Einfallswinkel auf dem Prisma 10 beträgt dann nahezu75 zur Normalen der Oberfläche, 'wobei dann ein Teil der Energie in der mit Pfeil-en 15 und 16 angedeuteten Richtung heraustritt. Dabei kann eine Snesgie von nahezu 1 W in den beiden Bündeln zusammen erhalten werden. Der 3rechungsindex von Germanium für die betreffende Wellenlange betragt 4 und die Reflexion bei senkrechtem üinfall ist nur 36 ?£. Bei einem Einfallswinkel von ?5° zur Noriaalen ist dor HeflKxionakoQffizient jedoch 77 '»· Obgleich die beiden üchenkel die gleiche Lange haben, ist es sehr gut möglich aie in echr verschiedenen Längen auszuführen.

In Fig. 2 ist die planparallele German iumplatte 17 in Scheitelpunkt zweier einen stumpfen Winkel miteinander einschlieaaender Röhren 21 und 22 angebracht, deren andere Knden mittels einer Röhre 2J miteinander verbunden sind. An der letzteren RShren sind mit BSlgen 24 und 25 wieder Spiegel 26 und 27 mit Goldschichten 2Θ und 29 befestigt. Entladungselektrode!! 30 und 32 befinden sich wieder in seitlichen Schnauzen der langen Röhre 23, in denen sich die Entladung vollzieht. Die Lichtstrecke hat somit in diesem Falle die Pora eine» etucpfwinkligen. Breiecka, während die i aich in der Baals dieses Dreiecks Tollzieht.

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Claims (5)

1. - 6 - FUN T082

   PATiNTAHiFRUECIIEi

   ;Ί Λ Vorrichtung zum Erzeugen Htinulierter Infrarotemission,

   Iraser, mittels einer Gasentladung, wobei Mittel zur Auskopplung von Infrarotstrahlung vorhanden sind, dadurch gekennzeichnet, daes das Auskopplungsmittel aua einem ^risma auo einea für Infrarot durchlässigen Material mit hohem Brechungsindex besteht, nuf welche Platte die Bündel zwischen dan Reflektoren des Irasers 3ehr schief einfallen.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeiehriet, dass das Prisiaa einen Scheitelwinkel 0 hat und durch eine plan_r parallele Platte gebildet wird, wUhrend der Sinfalsswinkel im Zusammenhang mit der Stärke der Platte und der Irmserwellenlänge derart gewählt ist, dnsa fluchtend zu den auf die Platte auffallenden Bündeln Infrarotenergie ausgestrahlt wird.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch T, dadurch gekennzeichnet, dass dio Anordnung der beiden Spiegel» der Auskopplung und der Entladungastrecke derartig iat, dass die Lichtstrecke und die Kntladunjpstrecke eine geknickte Form aufweiaen und nahezu zusammenfallen.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daes drei Röhren zu einem atunpfwinkligen Druieck vereinigt sind, wobei die Auskopplung sich am Scheitelwinkel vollzieht und wobei der Lichtweg diesem etunpfwinkligen Dreieck folgt, während die Entladung sich, entweder länge der beiden Schenkel dee Dreiecks oder längs deee&n Basis vollzieht. .... ΐ
5. 5. : Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3·ϊ" dadurchι ge- '-^; kennieichnet, dass-die Auakopplungenittel aus Gerajäniui5 ^r Siliziura bestehen.

   9098 St/ 14 93 _H