Beleuchtungseinrichtung für optische Molekularverstärker Zusatz zu
Patent ..... S 99 608 VIIIc/21f (PA 65/2970) Die Erfindung bezieht sich auf eine
Beleuchtungseinrichtung zur Aufnahme der Bumplichtquelleund des aktiven Materials
eines optischen blolekularverstärkers.Lighting device for optical molecular amplifiers addition to
Patent ..... S 99 608 VIIIc / 21f (PA 65/2970) The invention relates to a
Lighting device for receiving the bumplight source and the active material
an optical molecular amplifier.
Bei Molekularveretärkern beruht die Verstärkung der elektromagnetischen
bzrr. lichtelektrischen Leistung auf
der Ausnutzung von Absorptions-
und Emissionsvorgängen @ . in der Materie. Da did innere Energie von Materie .In the case of molecular amplifiers, the amplification is based on the electromagnetic
bzrr. photoelectric power
the utilization of absorption
and emission processes @. in matter. Da did internal energy of matter.
(,Atome, Moleküle) im allgemeinen nur in bestimmten Energieterms vorhanden
ist, erfolgt die Äugabe oder Aufnahme der inneren Energie in der Regel in diskreten
Energiebeträgen, die durch den gegenseitigen Abstand der betreffenden Enerieterms,
die an der Energieaufnahme oder -abgabe beteiligt sind, bestimmt sind. Dabei ist
der Abstand zweier Energieterms Ein und En durch die Beziehung Ein - En = h # fmn
gegeben: Hierin bedeuten h die Planeksche Konstante und fmn die durch die Differenz
der Energieterms bestimmte Frequenz. Nach dieser Beziehung wird bei Absorption der
Teilchen (a.8. Atom) im Energieterm En die .Energie h # fran zugeführt, das dabei
in den energetisch höheren Energieterm En übergeht. Bei Emission sendet das Teilchen,
das sich im Energieterm Ein befindet, die Strahlungsenergie h # fan aus und kehrt
damit in den niedrigeren Energieterm. En zurück. Sind die Phasen und Richtungen
der ausgesandten Strahlungsenergien verschieden, so wird von der sogenanntdr,. "spontanen
Emission gesprochen. Sie ist inkohärent und
für eine Verstärkung
nicht geeignet. Sie. ist die Urbache des Rausehens. Der Verstärkungsmechanismus
beruht vielmehr auf der sogenannten "induzierten Emission''. Sie wird durch folgenden
Vorgang beschrieben. Trifft ein Strahlungsquant h # fnn auf ein angeregtes Teilchen
in Energieterm Ein, so kann dieses unter Aussendung eines Strahlungsquants h # fnn
in-den niedrigeren Energieterm En übergehen. In diesem Falle haben aber diese beiden
Quanten in Gegensatz zur spontanen Emission gleiche Phase und gleiche Richtung.
Die elektromagnetische Strahlung ist kohärent und wegen der Quantenverdopplung verstärkt.(, Atoms, molecules) generally only present in certain energy terms
the internal energy is usually given or received in discrete form
Energy amounts that are determined by the mutual spacing of the relevant energy terms,
that are involved in the absorption or release of energy. It is
the distance between two energy terms Ein and En by the relationship Ein - En = h # fmn
given: Herein, h denotes Planek's constant and fmn denotes that due to the difference
the energy term specific frequency. According to this relationship, when the
Particle (a 8th atom) in the energy term En the .Energie h # fran supplied, the thereby
merges into the energetically higher energy term En. When emitted, the particle sends
which is in the energy term in, the radiant energy h # fan out and turns
thus in the lower energy term. En back. Are the phases and directions
of the emitted radiant energies are different, the so-called dr. "spontaneous
Emission spoken. It is incoherent and
for reinforcement
not suitable. She. is the cause of the appearance. The reinforcement mechanism
Rather, it is based on what is known as `` induced emission. '' It is given by the following
Process described. If a radiation quantum h # fnn hits an excited particle
in energy term Ein, this can be done by emitting a radiation quantum h # fnn
pass into the lower energy term En. In this case, however, these two have
Quanta, in contrast to spontaneous emission, have the same phase and direction.
The electromagnetic radiation is coherent and amplified because of the quantum doubling.
s Wird von einen intermittierenden Betrieb abgesehen,
so wird für eine molekulare Verstärkung ein aktives Material mit wenigstens drei
Energieterms,benötigt. Im thermodynamischen Gleichgewicht ist die Anzahl
der die verschiedenen Energieterms besitzenden Teilchen durch die sogenannte Boltznann-Verteilung
bestimmt. Die Boltznann-Vertcilung stellt eine Exponentialfunktion dar, nach der
die Anzahl der Teilchen den verschiedenen Energeterßs um so kleiner ist, je höher
der betreffende Energieterm ist. Eine sich kontinuierlich vollziehende induzierte
Znission setzt nun voraus, daß die Teilchen _ -eines bestimmten Energieterns ständig
dazu angeregt werden,
in einen niedrigeren Energietern.unter Abgabe von ßtrah=
lungeqüanten h # fmn überzugehen, wobei dann die Fre4uen
fmii die Frequenz der zu verstärkenden Energie ist: Diese.
Anregung läßt.sich dadurch erreichen, daß ein
des thermodynamischen Gleichgewichtes überbesetzter
Energietern Ein oder ein unterbesetzter Energieterm En.
erzi=rungen wird. Beispielsweise kann von der zweiten mög-
lichkeit von einett drei Energieterme aufweisenden Kole-
kularverstärker dadurch Gebrauch gemacht werden, daß ''
das thermodynamische Gleichgericht zwischen dem niedrig-
sten Energieterm Enund dem Energieterm Em+1, der höher
ist als der Energieterm Ein. durch Zuführung einer 1'eoge-
nannten Fumpenergie mit einer 'dem Abstand zwischen der
niedrigsten und den höchsten Energietcrn entsprechenden
Frequenz im gewünschten Sinne gestört wird.
Im optischen Bereich stehen Pumpenergiequellen, deren
Gesamtenergie gleiche Frequenz und gleiche Phase,hat,Y' .
mit ausreichender Leistung nicht' zur Verfügung. Die "
durch die Lichtenergie angeregten.Quantenübergängo ar-
folgen deshalb auch, nicht gleichphasig. Bier kann xdie
Synchronisation der Emission der Teilchen durch 6eh?k-
tion von nach Phase und Frequenz bestimmten angeregten
Lichtwellen und deren Ausnutzung zur Steuerung von
Quantenübergängen im Sinne einer stimulierten Emission
i
herbeigeführt vrerden-. Bei Verwendung eines festen -.aktiven Materials,
beispielsweise des Edelsteins -Rubin, wird zu diesem Zweck von einer Stabförm Gebrauch
gemacht;. deren #. Stirnflächen unter einem :bestimmten Winkel gegen die Stabacbee
angeschliffen und in geeigneter Weise verspiegelt sind.*Die Zuführung der Pumpenergie
erfolgt ihrerseits in einer Beleuchtungseinrichtung, bei. der das Licht der lumplichtquelle
mittels eines Spiegelsysteme möglichst vollständig-auf das aktive Material übertragen
wird.
Es sind Anordnungen bekannt; bei denen ein als Rotations-
ellipsai:a ausgebildeter Hohlspiegel. Verwendung findet,
in dessen Hauptachse auf einer Seite im Brennpunkt .
die Fumplchtquelle und auf der anderen: Seite in Brenn-
punkt das aktive Material angeordnet ist. ,Auch ist
bereits bei. einer solchen Beleuchtungseinrichtung-vor-
geschlagen worden, die Punplehtquelle und das aktive
Material eifokal anzuordnen. Diese Maßnahme.ergibt
nämlich einen besonders hoben Wirkungsgrad des optischen
Molekularverstarkere, sofern die rumplchtquelle und
das aktzvo Material genau in die Hauptachse des rotations-
- - elliptischen. Hohlspiegels ausgerichtet und die Pump-
lehtquelle zur .Abbildung auf das stabf'Qrmige aktive
Material ebenfalls Stabform erhält.
Die-stabform der fumplichtquells bedingt praktisch axiale Anschlüsse,
von denen der'den aktiven Material' gegenüberliegende Anschluß wegen der Anschlußleitung
' eine Unsymmetrie@der Gesamtanordnung mit sich bringt. Außerdem werden hierdurch
beim Austausch der Pumplichtquelle umfangreiche Justierarbeiten erforderlich: Um
diesen Schwierigkeiten Zu begegnen, ist.im Hauptpatent vorgeschlagen worden, die
Pumplichtquelle einseitig zentriert in eine patronenartige Fassung einzulassen und
an der Beleuchtungseinrichtung Mittel zur zentrischen Befestigung der Fassung vorzusehen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Beleuchtungseinrichtung nach dem
Hauptpatent gerade im Hinblick auf eine hohe Stabilität der Tage wie auch,der Intensität
-des damit erzeugten Lichtstrahls optimal zu bemessen. Diese Aufgabe wird gemäß
der Erfindung durch folgende weitere zum Teil bekannte Merkmale gelöst: a) die beiden
Hohlspiegel-Teilschalen gehen auf seiten ihrer Hohlspiegelscheitel in in der Rotationsachse
angeordnete konzentrische flansche über, die die f. mittel zur zentrischen Befestigung
und Halterung der Pumplichtquelle mit ihrer Fassung bzw. des aktiven Materials aufnehmen;
.
b) der.-Kühlmittelkanal besteht aus einen mit seiner
Achse in derBötationeachse des Hohlepiegels angeordy
rieten durchgehenüer,ungeteiltenRohr aus lichtdurch-
' liesge@ .Stöff,- vörxugs@@eise Quarzglas, das auf
beiden Seiten in entsprechend ausgebildeten Öffnungen
der hohlspiegelncrieitelsetigen Flanschenden zentrisch
gehaltert ist-und -den sich an diese Öffnungen unmit-
telbar
eine sich erweiternde Kammer
mit einen in sie einmündenden äußeren Anschlusstutzen
aufweisenden Flänechtcilen; ,
c) das
des
der Kammer
der Flarischteile zum lichten Querschnitt ihrer An--.
ecbluföffnungm ist größer als zwei gewählt;-
d) das Kühlmittel Fließt im Kühlkanal in Richtung vom
aktiven Hs,terial _ zur Pumplichtquelle mit einer-eine?
Blasenbildung vermeidenden Geschwindigkeit;
e_) die beiden Hohlepiegel-Teilschalen sind gegenseitig ' - verspannt und an ihrer
Stirnflächen mit je einer-* Zentrierpassung versehen, über die 'die gegenseitige
i
Anordnung aller wesentlichen Teile der Gesamtanordnung festgelegt ist.
Eine Beleuchtungseinrichtung, bei der der Spiegel .ein.
Rotationsellipsoid ist, in dessen Hauptechse eine etab- .förmige
Pumplichtquelle und ein stabförmiges aktives:
Material eifokal angeordnet sind, schafft an sich,
bereits die. Voraussetzung für eine hohe Iagestabilitfit a
und eine zeitliche'Konstanz der Intensität des erzeugten
Dichtstrahls, «Teil in diesem fall die fumplichtquelle
im Sinne einer gleichmäßigen Ausleuchtung,deo aktiven
Materials vollständig in das aktive Material abgebil-
det wird. Bei der praktischen Ausführung einer ?Olchen
Beleuchtungseinrichtung ergeben sich jedoch inabesöndere
dann erhebliche Schwierigkeiten, Trenn an die Strahl-
stabilität und die zeitliche Konstanz der Strahlnten-
sität hohe Anforderungen gestellt werden müssen. 3)iaa
ist beispielsweise bei der-Anwendung,optischer')ible-
kularverstö,rker. im.Bereich der Medizin dem Fall. Bei
der Durchführung einer Netzhaut-Koagulation werden Strähl-
stärken von 1 mm Durchmesser und weniger benötigt, deren
lokales Einsattgebiet in der gleichen Größenordnung
liegt. Es ist verständlich, daß bei diesen hohen An-
forderungen.bereits geringfügige Erschütterungen der*
Beleuchtungseinrichtung bzw. der Pumplichtquelle oder
des aktiven Materials, wie auch geringfügige Schwankungen;
der Beleuchtungedichte, d.h. eine ungleichmäßige J3e-'
leuchturig des aktiven Materiale, unzulässige Schwankungen
»-
.sowohl der Strahlintensität als auch d.er Strahllage in Gefolge
haben. Wie einschlägige.Untersuchungen- ge-- zeigt habene wirkt sich dabei das unvermeidbare
Kühlsystem besonders störend aus, weil sich die Bewegung des Kühlmittels in unkontrollierbarer
Wise auf die Pumplichtquelle, das aktive Material oder gar auf die Beleuchtungseinrichtung
als Ganzes übertragen kann. Weitere, der Erfindung zugrunde liegende Untersuchungen
haben ergeben, daß sich die besondere@@Passung und Halterung der Pumplichtquelle
nicht nur im Sinne einer gleichmäßigen Beleuchtung des aktiven Materials günstig
auswirkt, sondern darüber hinaus einen konstruktiven Aufbau des die Fumpiichtquelle
und das aktive Material umschließenden Kühlkanals ermöglicht, durch den in Verbindung
mit weiteren konstruktiven Mainahmen der Gesamtanordnung der störende Einfluß des
Kühlsystems auf die- ätrahlstabilität und die Konstanz der Strahlintensität ausreichend
klein gehalten werden kann. An Hand eines in der Zeichnungsdargestellten Ausführungsbeispiels
soll die Erfindung im folgenden-noch näher erläutert werden. _ Die Figur zeigt im
Längsschnitt einen'optischen Molekularvierstärker,
dessen Beleuchtungseinrichtung
nach der. Erfindung ausgebildet ist. Die Beleuchtungseinrichtung a
dreist
einen rotationselliptischen Hohlspiegel auf, der in zwei Hohlspiegel-Teilschalen
1 und 2 unterteilt ist. Die beiden Hohlspiegel-Teilschalen weisen an ihren Stirnflächen
eine Zentrierpassung 3 auf, über die sie einschließlich der mit ihnen fest verbundenen,
noch näher zu erläuternden Teile gegenseitig zentriert sind. Die Hohlspiegel-Teilschalen
1 und 2 sind in ein zylinderförmiges Gehäuse 4 eingeschoben, das auf der rechten
Seite einen Anschlag 5 für die Teilschalen aufweist und von der anderen Seite einen
einschraubbaren Gehä.useabschluß-6 hat, der die Teilschalen gegen den Anschlag 5
verspannt. In der Innenwandung des Gehäuses 4 sind Kühlkanäle darstellende Nuten
7 vorgesehen, in denen ein der Wärmeabfuhr dienendes Kühlmittel, beispielsweise
Wässer, geführt wird. Zur Abdichtung der Kühlkanäle dienen die in der Hohlspiegel-Teilschale
2 und , in der Wandung des Gehäuses 4 angeordneten DichtringL8. Konzentrisch zur
Hauptachse des Hohlspiegels -sind auf sehen der Scheitel der Hohlspiegel Teilschalen
,1 und 2 konzentrische Flansche 9 und 10 angeordnet, die mit den Teilschalen über
Schraubverbindungen 11 starr vier-! Bunden sind. Die Bunplichtquelle 12, die eifokal
zwischen
dem Scheitel der Hohlepiegel-Teilschale 1 und dem
nahen Brennpunkt in der Hautachse des Hohlopiegels .'
angeordnet ist, ist mit ihrem hohlapiegelacneitelacitigen ~
Arischluß in ein Glaerohr 13 eingeklebt, das in der.
eigentlichen Lampenfassung 14 gehaltert ist:- Der andere
Arisrchluß der Piutplichtqüelle 12 ist über zwei zur Stab-
achse der Pumplichtquelle symmetrisch verlaufende Drähte
15 an einer Kontaktring 16 der.Fassung 14 geführt. Der
Kontaktring 16 steht mit dem auf -Bezugspotential lie-
genden Gehäuse 4 über den Flansch 9,und die Hohlapiegel-
Teilachale@1 in leitender Verbindung, während-der andere
Anechluƒ der I'umpliehtquelle 12 an den Kontakt 1'T
der
auf dieser Seite ih eine Kontaktbuchse übergehenden
Fassung 14 angeschlossen ist. Die Fassung 14 ist in
Flansch g zentrisch geführt und mittels der überwurf-
mutter 18 gegen-einen Anschlag des Flansches 9 auf
seiten des Kontaktringe 16 verspannt.
Das beispielsweise aus einem Rubinstab bestehende aktive Material 19 ist entsprechend
der Pumplichtqüelle 12@im Rann der Hohlapiegel-Teilschale 2 in der Hauptachse den
Hohlspiegels zwischen dem Scheitel und dem nahen Brennpunkt angeordnet. 8s ist in
ähnlicher Weine wie die Pumplichtquelle 12 in einer Fassung 20 gehaltert, die am
hinteren Ende des Flansches 10 in einen Justier-
kopf 21 übergeht. Der Justierkopf 21, der mittels einer
Überwurfrutter 22 gegen einen inneren ringförmigen
Anschlag 23 des Flansches 10 verspannt ist, weist auf
seiten der Uberir-urfmutter 22 eine zu einer Kugölfläche `
ausgebildete Stirnseite auf, deren' Mittelpunkt -,itiSchwet-
punkt des Rubinstabs liegt. Auf diese Weide ißt e i
Zusammenhang mit den seitlich im Flansch 10 angeerd-
neten Justierschrauben 24 möglich, das aktive Xaterla.
um seinen Schwerpunkt herum in Sinne einer Soxaueri
Ausrichtung in die Hauptachse des Hohlspiegele zu be-
wegen. Die Überwurfmutter 22 weist eine konzentrische ,
Öffnung 25 auf, die im Zusammenhang mit der Tehrförbig
ausgebildeten Fassung 20 u.a. dem Austritt des erzeugten
Lichtstrahls dient. :`
Die Wirkungsweise der Anordnung ist folgende; Die Iu»@
lichtquelle 12 gibt Lichtenergie ab, die in"das aktive
Material 19, beispielsweise einen Rubinstab,' l.nar-int
und dort Chroratome bis zur Inversion anregt. Diese
fallen nach kurzer Zeit unter Aussendung`van allen
möglichen inkohärenten Wellen in ihren Ruhazuetand iurück.
Einige Wellen jedoch, die: längs der Achte iieri.t@t.a
verlaufe=n, treffen auf die reflektierend ausgebildet en
Endflächen des stabförnigen aktiven Materiale 79 und
laufen wieder zurück. Sie: lösen auf dem Rückweg in den
angeregten Atomen, die sie durchqueren, weitere Wellen ;derselben
Frequenz und auch. Phase aus, so daß ein sich verstärkender Wellenzug entsteht,
der von den reflektierenden Endflächen teils-durchgelassen, teils zurückgeworfen
wird und sch bei laufender Zuführung von Punpenergie weiter verstärkt: Es entsteht
"eine .stehende Welle, die teilweise durch die hintere refl'pktierende Endfläche
und die rohrförmige Passung 20 als Signallicht. nach-außen dringt. Den Kühlkanal
für die Fumplichtquelle 12 und dab aktive Naterial 1 9 bildet ein beide umschließendes
Glasrohr 26, das auf Grund der einseitigen zentrischen Halterung der Purplichtquelle
12 ungeteilt ausgebldat sein kann.. Das Glasrohr 26 ist im Bereich der Scheitel.
des Kohlspiegels in entsprechenden konzentrischen Ausnehmungen der scheitelseitigen
Enden der Plansche 9 und 10 konzentrisch zur Hauptachse des rotationsellipti
sehen Hohls:giegels gehaltert. Die Zufuhr bzw. Abfuhr des Kühlmittels erfolgt über
seitlich an den Plansehen 9 und 10 angebrachte Rohrstutzen 27 und 28, die in eine
nit dem Glaärohr 26 in Verbindung stehende Kaniier 29 bzw* -30 einmünden.
.Die Plußrichtung des Kühlmittels vom aktiven Material 19 zur Fumplichtquelle 1?
ist durch die an den unteren Enden der Rohrstutzen 27 und 28 dargestellten Pfeile
angedeutet.
. Die Zentrierung aller wesentlichen Bauteile der Beleuch-;@
'
tungseinrichtung über 'die Stirnflächen der Hohlspiegel-
Teilschalen sichert im Zusammenhang mit der speziellen
Anordnung und Ausbildung der Pumplichtquelle und des `,
aktiven Materials eine gleichmäßige Ausleuchtung des .
aktiven Naterials in Sinne einer hohen Strahlstabil`tät.
Darüber hinaus wird durch die kompakte Anordnung in
Verbindung mit dem durchgehenden Glasrohr 26 eine- Be-
einträchtigung der Strahletabilität durch das Kühlmittel ,
weitgehend unterbunden. Für diesen letzten Sachverhalt
ist nicht nur die hohe Stabilität des Kühlkanals auf-
Grund des durchgehenden ungeteilten Glasrohres maßgebend.
sondern auch die Tatsache, daß die unvermeidbare Um-
lenkung des Kühlmittels in Zuge des Kühlkanals aus-,
schließlich in Bereich der massiven Teile der Beleuch-
tungseinrichtung erfolgt. Diesem letztgenannten Gesichts-
Punkt kommt allerdinga nur im Zusammenhang mit der
wesentlichen Querschnittsvergrößerung des Kühlkanals Y
im Bereich der durch die Kammern 29 und 30 gegebenen
Umlenkstellen Bedeutung zu. Durch diese Querschnitts-
vergrößerung vrerden nämlich die Umlenkdrüeke und damit
die wirksamen Betregungekrä£te des Kühlmittels in so
kleinen Grenzen gehalten, daß sie praktisch erschütte-7
rungsfrei von der Manne der Beleuchtungseinrichtung .
aufgefangen werden können.'
Wichtig in Sinne der Ingestablität des Strahls ist
tauch die flußrichtung des Kühlmittels- von -aktiven
i@füc.@_. r zur 7umplichtuel le sowie eine ausreichende,
eine DIc cnbwdun g des Kühinittels verhindernde Durch-
Eine 9:lußa:6ci: la u '
xUxdG:är; .L2..@ea.@'duseegen der ganz erheblich höheren
Illen,pe-
sa,Y. «wv@. w A en6j .Ä".@"JdL'ta@4V.@'..d'ye,,`"n@i##A.U.f1'des,
l-.K.i.Pu.p"sf.@rn
i_-..o Makele von schea"n-
'cn'i:ä °.k-N' Cs:'#eaIga. b e -dE, ,r
ruripla1.c#w:u3. abhängig
wäre. Diese f' aber wie auch
.-$3.n:.' °Ft°,. gc .usi em#'htung des aak@iveh 11a,terc ls
Unmi t telbar auf ..e
tabilitä`ü aus. Entsprechendes
gilt Ansichtl ich °r- Blusenbildung des Kühlmittels;
weil dadurch die gleichmäßige Ausleuchtung des aktiven
Nat e rials gestört ivirde die in ihrem Gefolge ebenfalls
Llkg..c°i cä..p.i?@ Ere:ärmuncn des aktiven I£la-4crials
hast.
s is apart from an intermittent operation, as an active material with at least three energy terms needed for a molecular amplification. In thermodynamic equilibrium, the number of particles possessing the various energy terms is determined by the so-called Boltznann distribution. The Boltznann distribution represents an exponential function, according to which the higher the relevant energy term, the smaller the number of particles of the various energy meters. A continuously occurring induced emission presupposes that the particles of a certain energy tern are constantly stimulated to in a lower energy provider, submitting ßtrah =
Lungeqüanten h # fmn to pass, with then the joy
fmii is the frequency of the energy to be amplified: This.
Stimulation can be achieved by a
the thermodynamic equilibrium overstaffed
Energy providers A or an understaffed energy term En.
is created. For example, from the second possible
possibility of a col-
amplifiers can be made use of that ''
the thermodynamic rectification between the low-
energy term En and the energy term Em + 1, which is higher
is one as the energy term. by feeding a 1'eoge-
called pump energy with a 'the distance between the
corresponding to the lowest and highest energy values
Frequency is disturbed in the desired sense.
In the optical area there are pump energy sources whose
Total energy, same frequency and phase, has 'Y'.
with sufficient power not 'available. The "
excited by the light energy.
therefore also follow, not in phase. Beer can xdie
Synchronization of the emission of the particles by 6eh? K-
tion of excited by phase and frequency
Light waves and their use to control
Quantum transitions in the sense of a stimulated emission
i
brought about. When using a solid -.active material, for example the gemstone -Ruby, a rod-shaped use is made for this purpose. whose #. The end faces are ground at a certain angle against the Stabacbee and mirrored in a suitable way. which the light from the lumplight source is transmitted as completely as possible to the active material by means of a mirror system. Arrangements are known; in which a rotational
ellipsai: a trained concave mirror. Is used
in its main axis on one side at the focal point.
the fumplchtquelle and on the other: side in burning
point the active material is arranged. , Too is
already at. such a lighting device
hit, the Punplehtquelle and the active one
To arrange material eifocally. This measure. Gives
namely a particularly high efficiency of the optical
Molecular amplifiers, provided the rumplchtquelle and
the aktzvo material exactly in the main axis of the rotational
- - elliptical. Aligned with the concave mirror and the pump
Source of source for illustration on the rod-shaped active
Material is also given a rod shape.
The rod shape of the fumplichtquells causes practically axial connections, of which the connection opposite the active material brings about an asymmetry of the overall arrangement because of the connection line. In addition, extensive adjustment work is required when replacing the pump light source: In order to counter these difficulties, has been proposed in the main patent to let the pump light source centered on one side in a cartridge-like socket and to provide means for central fastening of the socket on the lighting device. The invention is based on the object of optimally dimensioning a lighting device according to the main patent precisely with regard to a high stability of the days as well as the intensity of the light beam generated therewith. This object is achieved according to the invention by the following further, partly known features: a) the two concave mirror part-shells merge on the side of their concave mirror apexes into concentric flanges arranged in the axis of rotation, which provide the f Record frame or active material; . b) der.-Kühlmittelkanal consists of one with his
Axis in derBötation axis of the hollow mirror angeordy
advised to go through, undivided tube made of translucent
'liesge @ .Stöff, - vörxugs @@ eise quartz glass, the
both sides in appropriately designed openings
of the hollow mirror credit set flange ends centrically
is held-and -those directly to these openings
remotely
an expanding chamber
with an external connection piece opening into it
exhibiting Flänechtcilen; ,
c) that
of
the chamber
the Flarisch parts to the clear cross-section of their an--.
ecbluföffnungm is chosen larger than two; -
d) the coolant flows in the cooling channel in the direction of
active Hs, terial _ to pump light source with one-one?
Bubble avoidance speed;
e_) the two-part shells Hohlepiegel are mutually '- clamped and provided at its end faces with in each case on the one * Zentrierpassung, on the' i mutual arrangement of all essential parts of the overall assembly is fixed. A lighting device in which the mirror .ein.
Is an ellipsoid of revolution, in the main axis of which there is an etab-shaped pump light source and a rod-shaped active one:
Material arranged eifocally creates in itself,
already the. Requirement for a high level of stability a
and a temporal constancy of the intensity of the generated
Dense beam, “part in this case the fumplichtquelle
in terms of uniform illumination, deodorant active
Material completely mapped into the active material
will be. In the practical execution of an? Olchen
However, there are other lighting devices
then considerable difficulties in separating the beam
stability and the temporal constancy of the radiation
high demands have to be made. 3) iaa
is, for example, in the application 'optical') ible-
cellphone in the medical field. at
performing retinal coagulation, Strähl-
Thicknesses of 1 mm in diameter and less are required, whose
local seclusion area in the same order of magnitude
lies. It is understandable that with these high levels of
Already minor shocks of the *
Lighting device or the pump light source or
of the active material, as well as minor fluctuations;
the lighting density, i.e. an uneven J3e- '
luminous of the active material, impermissible fluctuations »-
.both the beam intensity and the beam position in consequence. As relevant studies have shown, the unavoidable cooling system has a particularly disruptive effect, because the movement of the coolant can be transferred in an uncontrollable manner to the pumped light source, the active material or even to the lighting device as a whole. Further investigations on which the invention is based have shown that the special fit and mounting of the pump light source not only has a beneficial effect in terms of uniform illumination of the active material, but also enables a structural design of the cooling channel surrounding the pump light source and the active material , by means of which, in conjunction with other structural main frames of the overall arrangement, the disruptive influence of the cooling system on the jet stability and the constancy of the jet intensity can be kept sufficiently small. The invention is to be explained in more detail below using an exemplary embodiment shown in the drawing. The figure shows, in longitudinal section, an optical molecular four-magnifier, the lighting device of which according to FIG. Invention is formed. The lighting device a dreist has a rotationally elliptical concave mirror which is divided into two concave mirror partial shells 1 and 2. The two concave mirror partial shells have a centering fit 3 on their end faces, by means of which they are mutually centered, including the parts that are firmly connected to them and will be explained in more detail below. The concave mirror part-shells 1 and 2 are pushed into a cylindrical housing 4, which has a stop 5 for the part-shells on the right side and a screw-in housing closure 6 on the other side, which braces the part-shells against the stop 5. In the inner wall of the housing 4, grooves 7 representing cooling channels are provided, in which a coolant serving to dissipate heat, for example water, is guided. The sealing rings L8 arranged in the concave mirror part shell 2 and in the wall of the housing 4 serve to seal the cooling channels. Concentric to the main axis of the concave mirror -are on see the apex of the concave mirror partial shells, 1 and 2 concentric flanges 9 and 10 are arranged, which are rigidly four with the partial shells via screw connections 11! Are bound. The Bunplichtquelle 12, the eifocal between the vertex of the hollow mirror partial shell 1 and the
near focal point in the skin axis of the hollow mirror. '
is arranged is with its hohlapiegelacneitelacitigen ~
Arischluß glued into a glass tube 13, which is in the.
actual lamp holder 14 is supported: - The other
The connection of the Piutplichtqüelle 12 is via two
axis of the pump light source symmetrically running wires
15 guided on a contact ring 16 der.Fnahm 14. Of the
Contact ring 16 is connected to the reference potential
lowering housing 4 over the flange 9, and the hollow mirror
Teilachale @ 1 in conductive connection, while-the other
Anechluƒ the I'umplichtquelle 12 to the contact 1'T of the
on this side ih override a contact socket
Version 14 is connected. Version 14 is in
Flange g guided centrically and by means of the union
nut 18 against a stop of the flange 9
sides of the contact rings 16 clamped.
The active material 19 consisting for example of a ruby rod is arranged according to the pump light source 12 @ in the channel of the hollow mirror part-shell 2 in the main axis of the hollow mirror between the apex and the near focal point. 8s is held in a socket 20 in a manner similar to the pump light source 12, which at the rear end of the flange 10 is in an adjustment head 21 passes over. The adjustment head 21, which by means of a
Union nut 22 against an inner annular
Stop 23 of the flange 10 is braced, has
side of the Uberir nut 22 one to a ball oil surface `
formed face, whose 'center -, itiSchwet-
point of the ruby staff. Egg eats in this pasture
Connection with the laterally grounded in flange 10
Neten adjusting screws 24 possible, the active Xaterla.
around its center of gravity in the sense of a Soxaueri
Alignment to be carried out in the main axis of the concave mirror
because. The union nut 22 has a concentric,
Opening 25 on that in connection with the Tehrförbig
trained version 20 inter alia the exit of the generated
Light beam is used. : `
The mode of operation of the arrangement is as follows; The Iu »@
light source 12 emits light energy in "the active
Material 19, for example a ruby staff, 'l.nar-int
and there excites chromium atoms to the point of inversion. These
after a short period of time they are sent out by all
possible incoherent waves back into their resting state.
However, some waves that: along the eighth iieri.t@ta
run = n, meet the reflective s
End faces of the rod-shaped active material 79 and
run back again. You: solve on the way back to the
excited atoms that cross them, more waves; same frequency and also. Phase off, so that an intensifying wave train arises, which is partly allowed through by the reflecting end surfaces, partly thrown back and amplified further with the continuous supply of pump energy: A standing wave arises, which is partly caused by the rear reflecting end surface and the tubular fitting 20 penetrates to the outside as a signal light. The cooling channel for the fuel light source 12 and the active material 19 is formed by a glass tube 26 which surrounds both of them and which can be undivided due to the one-sided central mounting of the purple light source 12 26 is held in the area of the apex of the Kohlspiegel in corresponding concentric recesses in the apex ends of the planes 9 and 10 concentric to the main axis of the rotational elliptical hollow 27 and 28, which in one nit the glass tube 26 in connection standing Kaniier 29 or * -30 join. .The positive direction of the coolant from the active material 19 to the fuel light source 1? is indicated by the arrows shown at the lower ends of the pipe socket 27 and 28. . The centering of all essential components of the lighting; @ '
device via 'the end faces of the concave mirror
Partial shells secures in connection with the special
Arrangement and design of the pump light source and the `,
active material uniform illumination of the.
active materials in terms of high beam stability.
In addition, the compact arrangement in
Connection with the continuous glass tube 26 a-
impairment of the jet stability due to the coolant,
largely prevented. For this last issue
is not only the high stability of the cooling duct
The reason for the continuous, undivided glass tube is decisive.
but also the fact that the unavoidable
deflection of the coolant in the course of the cooling channel,
finally in the area of the massive parts of the lighting
management facility takes place. This latter facial
However, the point only comes in connection with the
substantial cross-sectional enlargement of the cooling channel Y
in the area given by the chambers 29 and 30
Diversion points to importance. Through this cross-sectional
namely, the deflection pressures and thus
the effective energizing forces of the coolant in such a way
kept small limits so that it practically shook them-7
free from the man in charge of the lighting system.
can be caught. '
It is important in terms of the ingestibility of the beam
Dip the flow direction of the coolant from -active
i @ füc. @ _. r to the 7umplichtuel as well as sufficient,
a penetration preventing the cooling agent from penetrating
A 9: lu ß a: 6ci: la u '
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tabilitä`ü. Corresponding
Applies view- blouse of the coolant;
because it ensures even illumination of the active
Naturalists would be disturbed by those in their wake as well
Llkg..c ° i cä..pi? @ Ere: ärmuncn of the active I £ la-4crials hast.