DE1564573C - Schaltung für optische Sender oder Verstärker (Laser) - Google Patents

Description

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Wirkungsgrad stark nachlassen. So steigt erfahrungs- bzw. 22 und über die Anregungslichtquelle 3 entgemäß die Temperatur eines Rubinverstärkers wäh- laden. Die Thyristoren 17, 18 und 19 werden über rend eines Pumpimpulses um höchstens 4° C. Bei ihre Zündelektroden von einer Steuereinrichtung 23 einer schnellen Impulsfolge, in der die verwendete gezündet.

Kühlung praktisch unwirksam ist, würde nach zehn 5 Die Wirkungsweise der Einrichtung ist folgende. Impulsen eine Steigerung von 40° C erreicht werden, Wird der Schalter 14 geschlossen, so lädt die Gleichweiche die Verstärkerfunktion noch zuläßt. Spannungsquelle 7 den Kondensator 8 über den Wi-

Für die praktische Ausführung des Erfindungs- derstand 11 auf. Nach beendeter Aufladung wird der

gegenstandes ist es vorteilhaft, wenn zur An- oder Schalter 14 wieder geöffnet. Jetzt wird der Schalter

Abschaltung der Speicherkondensatoren elektronische io 15 geschlossen und der Kondensator 9 aufgeladen.

Schalter, insbesondere Thyristoren vorgesehen sind. Nach beendetem Entladevorgang wird der Schalter

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfin- . 15 wieder geöffnet und der Schalter 16 zur Aufladung dung ist als Anregungslichtquelle für den optischen des Kondensators 10 geschlossen. Nach vollendetem Sender bzw. Verstärker eine Blitzentladungslampe Ladevorgang wird der· Schalter 16 wieder geöffnet, mit Gas-oder Quecksilberdampffüllung, vorzugsweise 15 Jetzt ist die Kondensatorbatterie 8, 9, 10 aufgeladen, mit einer Wasser- oder Luftkühlung für Entladungs- Bei einer praktischen Ausführung des Erfindungsgefäße und Elektroden, vorgesehen. gegenstandes ist es zweckmäßig, die Schalter 14, 15

Die Wirtschaftlichkeit des Netzgerätes für die An- Und 16 durch elektronische Schalter zu ersetzen, die

regungslichtquelle wird dadurch erzielt, daß in den ebenfalls durch die Steuereinrichtung 23 geschaltet

Pausen zwischen den Impulsserien mit einem auf die 20 werden. Wird jetzt der Steuereinrichtung 23 ein Start-

langzeitliche mittlere Leistung dimensionierten Netz- befehl gegeben, so gelangt ein Spannungsimpuls an

gerät mehrere Kondensatorbatterien aufgeladen wer- die Zündelektrode des Thyristors 17 und zündet die-

' den,'die in den Impulsserien hintereinander über die sen. Der Thyristor 17 wird leitend, und der Konden-

Blitzentladungslampe entladen werden. sätor 8 entlädt sich über den Begrenzungswiderstand

Vorteilhaft ist als stimulierbares Medium des opti- 25 20 und die Anregungslichtquelle 3. Ist der Konden-

schen Senders bzw. Verstärkers Rubin, vorzugsweise sator 8 so weit entladen, daß den Thyristor 17

ummantelter Rubin, vorzugsweise mit Wasser-, Stick- der erforderliche Haltestrom nicht mehr durchfließt;

stoff- oder sonstiger forcierter Kühlung, oder uin von so verlöscht er. Nach dem ersten Anregungslichtblitz

der Betriebstemperatur unabhängiges Material, wie sendet die Steuereinrichtung 23 einen Impuls an die

CaWO₄: Nd³⁺, YAGiNd³⁺ oder Neodymglas, vor- 30 Zündelektrode des Thyristors 18, und der Kondensa-

gesehen. tor 9 entlädt sich über die Anregungslichtquelle 3 und

Vorteilhaft ist die Verwendung der Einrichtung erzeugt einen zweiten Lichtblitz. Nun veranlaßt die zur Sichtbarmachung schnell ablaufender Vorgänge Steuereinrichtung 23 die Zündung des Thyristors 19 nach dem Stroboskopverfahren oder zur Bearbeitung und damit die Entladung des Kondensators 10 über von Werkstücken in der Weise, daß die Steuervor- 35 die Blitzlampe 3, was zum dritten Lichtblitz der Anrichtung mit dem ablaufenden Vorgang oder dem Be- regungslichtquelle innerhalb kurzer Zeit führt. Bei arbeitungsvorgang synchronisiert ist. jedem Lichtblitz wird Licht der Frequenz fp nach

An Hand eines Ausführungsbeispiels wird die Er- einer oder mehreren Reflexionen am Hohlspiegel 1

findung nachstehend näher erläutert. Es zeigt durch den Rubinstab 2 gesandt. Dabei werden Chrom-

. F i g. 1 einen optischen Sender nach der Erfindung, 40 atome bis zur Inversion angeregt. Diese Atome fal-

Fi g. 2 eine Anwendung des optischen Senders len nach kurzer Zeit unter Aussendung der verschie-

nach F i g. 1 in einem Radarsystem, densten inkohärenten Wellen in ihren Ruhezustand

Fig. 3 eine Anwendung des optischen Senders zurück. Die Wellen jedoch, die längs der Achse des

nach Fig. 1 zur holographischen Aufnahme eines Rubinstabes 2 laufen, treffen auf die reflektierenden

Objektes, 45 Stirnflächen 4 und 5 und laufen wieder zurück. Sie

Fig. 4 eine Anwendung des optischen Senders lösen auf dem Rückweg in den angeregten Atomen,

nach F i g. 1 zur Bearbeitung von Materialien. die sie durchqueren, weitere Wellen derselben Fre-

Die Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Schaltung quenz und auch Phase aus, so daß ein sich verstärzur Erzeugung einer Serie schnell aufeinanderfolgen- kender Wellenzug entsteht, der von dem Spiegel 5 der Impulse. Zur Vereinfachung der Zeichnung um- 50 teils durchgelassen, teils zurückgeworfen wird. Zwifaßt die Serie lediglich drei Impulse. Der optische sehen den Spiegeln 4 und 5 entsteht eine stehende Sender enthält einen rotationselliptischen Anregungs- Welle der Signalfrequenz, die den Resonator teilweise spiegel 1, einen Rubinstab 2 und eine Anregungslicht- durch den teildurchlässigen Spiegel 5 nach außen verquelle 3. Der Rubinstab 2 ist an seiner Stirnseite 4 läßt. Entsprechend dem Programm der Steuereinrichvöllig und an seiner Stirnseite -5 teildurchlässig ver- 55 tung wird eine bestimmte Impulsfolge abgegeben,
spiegelt. Der Rubinstab 2 und die Anregungslicht- Die F i g. 2 zeigt ein Beispiel für die Anwendungsquelle 3 sind längs der Rotationsachse des ElHp- möglichkeit der erfindungsgemäßen Einrichtung in soids 1 jeweils zwischen einem Brennpunkt und dem einem optischen Radarsystem. Die Anordnung bebenachbarten Hohlspiegelscheitel angeordnet. Der steht aus der erfindungsgemäßen Einrichtung 24 als Rubinstab 2 und die Anregungslichtquelle 3 befinden 60 optischem Sender, einem optischen Empfänger 25, sich in einem optisch durchlässigen Kühlkanal 6, der einem teildurchlässigen Spiegel 26 und einem Fahrvon einem Kühlmittel durchflossen wird. Der Strom- zeug 27 als Meßobjekt.

Versorgung dient die Gleichspannungsquelle 7, die die Die Wirkungsweise der Anordnung ist folgende. Energie zur Aufladung der Kondensatoren 8, 9 und Die erfindungsgemäße Einrichtung 24 sendet eine 10 über die Widerstünde 11, 12 und 13 bei geschlos- 65 Folge von Impulsen der Frequenz/5 durch den teilsenen Schaltern 14, 15 und 16 liefert. Die Kondensa- durchlässigen Spiegel 26 in Richtung des sich fort-

toren 8, 9 und 10 werden über die Thyristoren 17, bewegenden Fahrzeugs 27, Ein kleiner Teil der Si-18 bzw. 19 und die Begrenzungswiderstände 20, 21 gnalstrahlung fs wird durch den Spiegel 26 reflektiert

und gelangt zum Eingang des optischen Empfängers 25. Die auf das Fahrzeug 27 auftreffenden Impulse werden reflektiert und gelangen als Strahlung fs' ebenfalls auf den Eingang des optischen Empfängers 25. Dieser vergleicht die Laufzeit der Strahlung fs und fs' jedes Impulses und ermittelt aus diesen Werten die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 27.

Die Fig. 3 zeigt die Anwendung der erfindungsgemäßen Einrichtung in der Holographie. Die Anordnung besteht aus einer erfindungsgemäßen Einrichtung 24, einem Spiegel 28, einem photographischen Film 29 mit Auf- und Abspulvorrichtung 30 sowie einem Insekt 31 als Beobachtungsobjekt.

Die Anordnung bezweckt eine räumliche Filmaufnahme der Flugbewegungen des Insekts in Zeitlupe.

Die Wirkungsweise der Anordnung ist folgende. Die erfindungsgemäße Einrichtung sendet eine monochromatische Signalstrahlung fs aus, die sowohl den Spiegel 28 als auch das Photoobjekt 31 beleuchtet. Am' Spiegel 28 wird die Signalstrahlung reflektiei': und gelangt als ebene Welle auf den photoempfindlichen Film 29. Die Signalstrahlung fs, die das Insekt 31 trifft, wird ebenfalls reflektiert, und zwar in Form von Kugelwellen, die von jedem beleuchteten Punkt ausgehen. Die vom Spiegel 28 und die vom Photoobjekt 31 ausgehende Strahlung bildet eine Interferenz und erzeugt auf dem photoempfindlichen Film 29 ein Interferenzbild. Die Steuereinrichtung zur Auslösung der Impulse fs und die Transportvorrichtung 30 des Films 29 sind so synchronisiert, daß bei jedem Lichtimpuls ein unbelichtetes Filmstück an die Aufnahmestellung transportiert wird.

Die F i g. 4 zeigt ein Anwendungsbeispiel für den

ίο Einsatz der erfindungsgemäßen Einrichtung in der Materialbearbeitung. Die Darstellung enthält die Impulserzeugungseinrichtung 24 und ein Blech 32, das längs des Pfeiles 33 verschiebbar angeordnet ist. Das Blech 32 soll längs einer parallel zur Pfeilrichtung 33 verlaufenden Geraden in gleichmäßigen Abständen Bohrungen erhalten. Der zeitliche Abstand der Impulse fs wird nun mit der Vorschubgeschwindigkeit des Werkstückes 32 längs des Pfeiles derart in Einklang gebracht, daß sich der geforderte Bohrungsab-

ao stand ergibt. Nach dem Bohren von fünf Bohrungen 34 verstreicht ein gegenüber dem Bohrvorgang längerer Zeitraum, bis das nächste Werkstück 32' in der Bearbeitungsposition ist, während der die Kondensatorbatterie der Einrichtung 24 aufgeladen wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

1 2 bei solche Anordnungen, die das Licht der Anregungs-Patentansprüche: lichtquelle möglichst vollständig auf das stimulierbare Medium übertragen.

1. Schaltung für optische Sender oder Verstär- Bei einer bekannten Anordnung, bei der ein ellipker (Laser) für. kohärente Impulsstrahlung, deren 5 tisch-zylindrischer Hohlspiegel Verwendung findet, Anregungslichtquelle aus einem Speicherkonden- ist die Anregungslichtquelle in Erstreckung der einen sator gespeist wird und deren optischer Resonator Brennlinie und das stimulierbare Medium in Erstrekein stimulierbares Medium enthält, auf das die kung der anderen Brennlinie dieses Hohlspiegels an-Anregungsenergie mittels eines Spiegelsystems ab- geordnet. Weiterhin sind Beleuchtungseinrichtungen gebildet wird und das gegebenenfalls zusammen io bekannt, bei denen der Hohlspiegel als Rotationsmit der Entladungslampe gekühlt wird, wobei eine ellipsoid ausgebildet ist, längs dessen Rotationsachse Auskoppelvorrichtung und gegebenenfalls auch auf einander gegenüberliegenden Seiten die Aneine Einkoppelvorrichtung für das Signallicht vor- regungslichtquelle und das stimulierbare Medium sich gesehen ist, dadurch gekennzeichnet, erstrecken, und zwar entweder im Bereich der Brenndaß zur Auslösung einer Pulskette die Anregungs- 15 punkte oder aber exfokal hiervon.

lichtquelle (3) über Schalter (14 bis 16) mit meh- Bei der Anwendung von Impulsen eines optischen reren, über eine Ladeeinrichtung (7) aufladbaren Senders, beispielsweise in optischen Radarsystemen, getrennten Speicherkondensatoren (8 bis 10) ver- zum Schweißen, zur intensiven Beleuchtung für photobunden ist und daß eine Steuervorrichtung (23) graphische Zwecke, wie Holographie, oder für Intervorgesehen ist, die die einzelnen Speicherkonden- 20 ferometrie,' tritt oft das Problem auf, Serien von beisatoren in vorgegebener Weise zeitlich nacheinan- spielsweise zehn schnell aufeinanderfolgenden Impulder an die Anregungslichtquelle' zur jeweiligen sen zu erzeugen, zwischen denen lange Pausen liegen. Entladung anschaltet. Beispielsweise sollen zehn Impulse zur photographi-

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- sehen Zeitauflösung einmaliger Vorgänge, die mit zeichnet, daß zur An- oder Abschaltung der Spei- 25 Interferometern oder Schlierenmethod.en beobachtet cherkondensatoren (8 bis 10) elektronische Schal- werden, in Abständen von je 20 msec erzeugt werden ter (17 bis 19), insbesondere Thyristoren, vorge- oder es sollen an einem Werkstück schnell zehn sehen sind. Schweißpunkte nacheinander gebildet werden, worauf

3. Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch zum Herantransport des nächsten Werkstückes ein gekennzeichnet, daß bei Verwendung zur Sicht- 30 längerer Zeitraum erforderlich ist.

barmachung schnell ablaufender Vorgänge nach Es könnte daran gedacht werden so viele optische

dem Stroboskopverfahren oder zur Bearbeitung Sender nacheinander zu betätigen, wie Impulse ver-

von Werkstücken die Steuervorrichtung mit dem langt werden. Dies erfordert jedoch einen erheblichen

ablaufenden Vorgang oder dem Arbeitsablauf . Aufwand. Eine andere Möglichkeit wäre der Einsatz

synchronisiert ist. 35 eines optischen Senders, der die Impulsfolge quasikontinuierlich liefern kann. Dies erfordert jedoch im Verhältnis zur abgegebenen Leistung überdimensio-

nierte Kühlung und ein überdimensioniertes Netzgerät.

.40 Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgäbe be-

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltung für steht darin, eine Einrichtung zur Erzeugung von Im-

optische Sender oder Verstärker (Laser) für kohärente pulsserien zu realisieren, die gegenüber den genann-

Impulsstrahlung. ten Möglichkeiten einen wesentlich geringeren Auf-

Bei Lasern muß das innerhalb eines optischen Re- wand erfordert.

sonators angeordnete stimulierbare Medium von einer 45 Ausgehend von einer Schaltung für optische Sen-Lichtquelle angeregt werden. Dabei ist es üblich, die der oder Verstärker (Laser) für kohärente Impuls-Anregungsenergie mittels eines Spiegelsystems auf das strahlung, deren Anregungslichtquelle aus einem Speistimulierbare Medium abzubilden und das stimulier- cherkondensator gespeist wird, und deren optischer bare Medium gegebenenfalls zusammen mit der Licht- Resonator ein .stimulierbares Medium enthält, auf quelle zu kühlen. 50 das die Anregungsenergie mittels eines Spiegelsystems Zur Erzeugung kohärenter Impulsstrahlung muß abgebildet wird, und das gegebenenfalls zusammen auch die Anregungslichtquelle pulsförmig betrieben mit der Entladungslampe gekühlt wird, wobei eine werden, wenn nicht von einem innerhalb des opti- Auskoppelvorrichtung und gegebenenfalls auch eine sehen Resonators angeordneten Güteschalter Ge- Einkoppelvorrichtung für das Signallicht vorgesehen brauch gemacht wird. In diesem Falle eignen sich als 55 ist, wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch Anregungslichtquellen Blitzentladungslampen, die in gelöst, daß zur Auslösung einer Pulskette die Anbekannter Weise aus einem Speicherkondensator ge- regungslichtquelle über Schalter.mit mehreren, über speist werden. Der Speicherkondensator wird dabei · eine Ladeeinrichtung aufladbaren getrennten Speiwährend seiner Aufladephase über einen Schalter an cherkondensatoren ,verbunden ist und daß eine ein Ladegerät angeschlossen. Seine Entladung über 60 Steuervorrichtung vorgesehen ist, die die einzelnen die Blitzentladungslampe wird durch einen deren Ent- Speicherkondensatoren in vorgegebener Weise zeitladungsstrecke ionisierenden Zündinipuls herbeige- lieh nacheinander an die Anregungslichtquelle zur jeführt. Die Auslösung eines Zündinipulses erfolgt da- weiligen Entladung anschaltet.

bei unter Zuhilfenahme einer Steuereinrichtung, die Der Erfindung liegt die aus umfangreichen Experi-

gegebenenfalls elektronische Schalter verwendet. 65 menten gewonnene Erkenntnis zugrunde, daß es mög-

Die Abbildung der Anregungsenergie mittels eines lieh ist, Blitzentladungslampen und stimulierbare Me-

Spiegelsystems auf das stimulierbare Medium kann dien kurzzeitig bezüglich der mittleren Leistung stark

auf verschiedene Weise erfolgen. Bevorzugt sind hier- zu überlasten, ohne daß die Lebensdauer und der