DE1564779C3 - Nach dem Prinzip der stimulierten Emission arbeitender optischer Sender - Google Patents
Nach dem Prinzip der stimulierten Emission arbeitender optischer SenderInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen nach dem Prinzip der stimulierten Emission arbeitenden optischen
Sender für kohärente Strahlung zur Erzeugung von Impulsen sehr hoher Leistung in einer vorgegebenen
Fortpflanzungsrichtung^(Riesenimpulslaser), bestehend
aus einem stabförmigen stimulierbaren Medium, vorzugsweise Rubin, einer Anregungslichtquelle und einem
die Anregüngslichtquelle auf das stimulierbare Medium abbildenden Spiegelsystem, bei dem das stimulierbare
Medium in einem mit einer Auskoppelvorrichtung versehenen optischen Resonator, insbesondere einem Fabry-Perot-Resonator,
angeordnet ist, der zusätzlich wenigstens einen in seiner Lichtdurchlässigkeit steuerbaren
optischen Schalter enthält.
Optische Sender dieser Art mit Rubin als stimulierbares Medium sind beispielsweise durch die Literaturstelle
»Zeitschrift für Naturforschung«, 1964, Bd. 19a, Nr. 7/8, S. 1019 und 1020, bekannt. Als in seiner
Lichtdurchlässigkeit steuerbarer optischer Schalter wird hierbei eine Farbstoffzelle verwendet. Der eine
vollreflektierende Spiegel des Resonators vom Fabry-Perot-Typ ist durch das eine Ende des Rubinstabs, das
zu einem 90°-Dachkantenprisma geschliffen ist, gebildet; der andere Spiegel wird von einer Planglasplatte
gebildet, deren dem Rubinstab zugewandte Oberfläche mit einer Silberschicht von etwa 3% Durchlässigkeit
bedampft ist
Ferner ist es durch die französische Patentschrift 1 318 620 bekannt, bei einer Laseranordnung mit einem
quaderförmigen stimulierbaren Medium, bei der beide Resonatorspiegel teildurchlässig ausgeführt sein können,
innerhalb des Resonators zwischen einem der beiden Spiegel und dem stimulierbaren Medium einem in
seiner Lichtdurchlässigkeit steuerbaren optischen Schalter vorzusehen, mit dessen Hilfe es möglich ist,
definierte Einzelimpulse zu erzeugen. Der optische Schalter besteht in diesem Fall aus einer elektrisch
steuerbaren Kerrzelle in Verbindung mit einem Polarisator.
Wie die Praxis zeigt, lassen sich mit Hilfe solcher steuerbaren optischen Schalter kurze Impulse sehr hoher
Spitzenleistung erzeugen. Die erzielbaren Impulsspitzenleistungen sind dabei mitunter so groß, daß
Materialzusammenbrüche selbst bei so harten Stoffen wie Rubin auftreten, und zwar besonders an dem Ende
des stabförmigen stimulierbaren Mediums, an dem der Riesenimpuls ausgekoppelt wird. Auch der für die Auskopplung
erforderliche teildurchlässige Spiegel wird dabei sehr leicht beschädigt. Mit anderen Worten sind
bei Riesenimpulslasern der in Rede stehenden Art die abgegebenen Impulsspitzenleistungen wegen der Gefahr
von Materialzusammenbrüchen begrenzt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für einen optischen Sender der einleitend beschriebenen Art eine
Lösung anzugeben, durch die trotz sehr hoher Ausgangsleistung das Risiko von Materialzusammenbrüchen
wesentlich herabgesetzt ist und die Möglichkeit besteht, im praktischen Betrieb die Grenze für die maximal
abgebbare Impulsspitzenleistung zu erhöhen.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung darin gelöst, daß der impulsförmige Ausgangsstrahl sich aus
zwei wenigstens annähernd gleiche Intensitäten aufweisenden impulsförmigen Teilstrahlen zusammensetzt,
die von den an beiden Enden des stimulierbaren Mediums in entgegengesetzter Richtung austretenden
und unabhängig voneinander ausgekoppelten kohärenten Strahlen gewonnen sind, und daß die gleiche Fortpflanzungsrichtung
der den impulsförmigen Ausgangsstrahl bildenden beiden impulsförmigen Teilstrahlen
mittels einer innerhalb oder außerhalb des Resonators vorgesehenen Optik herbeigeführt ist.
Die erfindungsgemäße Lösung kann in vorteilhafter Weise dadurch realisiert werden, daß die Optik von den
beiden ebenen Stirnflächen des stabförmigen stimulierbaren Mediums, die in einem Winkel von etwa 45° zur
Stabachse geneigt sind, gebildet wird, und daß parallel zum stabförmigen stimulierbaren Medium ein teildurchlässiger
Spiegel auf seiten der aus dem stabförmigen stimulierbaren Medium austretenden impulsförmigen
Strahlen angeordnet ist
Bei einer anderen möglichen bevorzugten Formgebung ist die eine Stirnfläche des stabförmigen stimulierbaren
Mediums senkrecht zur Stabachse orientiert und eben ausgebildet, während seine andere, unter einem
Winkel von 45° gegen die Stabachse geneigte Stirnfläche zur Realisierung der Optik eine Teilfläche eines
45°-Konus oder eines 45°-Prismas ist, dessen Grundfläche senkrecht zur Stabachse orientiert ist. Hierbei ist
ein teildurchlässiger Spiegel auf seiten der und parallel zur erstgenannten Stirnfläche des stabförmigen stimulierbaren
Mediums angeordnet.
Dadurch, daß die ausgekoppelten Impulse bei den vorstehend genannten Ausführungsformen gleiche
Fortpflanzungsrichtung besitzen, genügt ein einziger teildurchlässiger Spiegel, um den erforderlichen optischen
Resonator zu verwirklichen.
Bei einem erfindungsgemäßen optischen Sender mit einem Resonator vom Fabry-Perot-Typ sind die beiden
auf einander gegenüberliegenden Seiten des stabförmigen stimulierbaren Mediums angeordneten, zueinander
parallelen Spiegel des Resonators teildurchlässig ausgebildet Hierbei besteht die Optik aus zwei vollreflektierenden
45°-Umlenkspiegeln, vorzugsweise 45°-Prismen.
An Hand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen soll die Erfindung im folgenden noch
näher erläutert werden. In der Zeichnung bedeutet
F i g. 1 ein Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung, F i g. 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung,
F i g. 1 ein Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung, F i g. 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung,
F i g. 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung.
Der Riesenimpulslaser nach der F i g. 1 verwendet einen Resonator vom Fabry-Perot-Typ, bei dem zwischen
den beiden parallel zueinander angeordneten Resonatorspiegeln Ri und RV und senkrecht zu den Resonatorspiegeln
das stabförmige stimulierbare Medium Ai sowie ein in seiner Lichtdurchlässigkeit steuerbarer
optischer Schalter 5 angebracht sind. Außerhalb des Resonators ist auf Seiten des Resonatorspiegels Ri ein
Umlenkspiegel Ui und auf seiten des Resonatorspiegels Al' ein Umlenkspiegel Ui' angebracht. Sie sind,
bezogen auf die Achse des stabförmigen stimulierbaren Mediums, in einem Winkel von 45° geneigt. Die beiden
Resonatorspiegel Ri und Ri' besitzen jeweils die gleiche Durchlässigkeit, so daß auch die beiden bei geöffnetem
Schalter S ausgekoppelten Impulse /1 und Ii' wenigstens annähernd gleiche Intensität haben. Die
Umlenkspiegel Ui und Ui' sind vollreflektierend und haben die Aufgabe, die beiden in entgegengesetzter
Fortpflanzungsrichtung ausgekoppelten Impulse Ii und IV so umzulenken, daß sie nachher, wie der eingezeichnete
Strahlengang andeutet, gleiche Fortpflanzungsrichtung besitzen. Die beiden Umlenkspiegel werden
hierbei sehr hoch belastet. Es ist zweckmäßig, dafür totalreflektierende 45°-Prismen ohne zusätzliche Spiegelschicht
zu verwenden.
Beim Ausführungsbeispiel nach der F i g. 4 weist der Riesenimpulslaser nur einen einzigen teildurchlässigen
Resonatorspiegel R2 parallel zur Achse des stabförmigen stimulierbaren Mediums A2 auf. Zwischen dem
Stab und dem Resonatorspiegel R2 ist der in seiner Lichtdurchlässigkeit steuerbare optische Schalter 5 im
Strahlengang der Impulse /2' angeordnet Das stabförmige stimulierbare Medium Al besitzt an beiden Enden
ebene Stirnflächen, die in einem Winkel von etwa 45° zur Stabachse geneigt sind. Die optische Resonanz
kommt auf folgende Weise zustande: Der längs der Stabachse angeregte Laserstrahl wird an den beiden
Enden des Stabes im Winkel von 90° zur Stabachse umgelenkt. Diese Umlenkung kommt durch eine Totalreflexion
der angeregten Strahlung an den Stabenden zustande. Die auf diese Weise umgelenkten, gleiche
Richtung aufweisenden Strahlen treffen auf den teildurchlässigen Resonatorspiegel R2 auf, über den die
Auskopplung des Impulspaares 12 und 12' erfolgt.
Ebenfalls nur einen einzigen Resonatorspiegel weist die Anordnung nach der F i g. 3 auf. Die eine Stirnfläche
des stabförmigen stimulierbaren Mediums A3 ist senkrecht zur Stabachse orientiert und eben ausgebildet,
während seine andere, unter einem Winkel von 45° gegen die Stabachse geneigte Stirnfläche zur Realisierung
der Optik eine Teilfläche eines 45°-Prismas P ist, dessen Grundfläche senkrecht zur Stabachse orientiert
ist. Auf seiten der erstgenannten Stirnfläche des stabförmigen stimulierbaren Mediums A3 und parallel zu
dieser ist ein teildurchlässiger Resonatorspiegel A3
vorgesehen. Die Laserschwingungen treten zum einen aus der erstgenannten Stirnfläche des stabförmigen stimulierbaren
Mediums aus, zum anderen werden sie am entgegengesetzten Stabende durch das 45°-Prisma
zweimal unter einem Winkel von 90° umgelenkt und treten aus dem oberen Teil der Grundfläche des Prismas
parallel zur Stabachse aus. Die auf diese Weise gewonnenen Strahlen gleicher Fortpflanzungsrichtung
werden durch den teildurchlässigen Resonatorspiegel A3 als Impulspaar /3 und B' ausgekoppelt. In einfacher
Weise kann das Prisma Pan dem einen Stabende auch
aus Glas, vorzugsweise Bleiglas, bestehen, das an dem Rubinstab durch ein geeignetes Bindematerial befestigt
ist.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (4)
1. Nach dem Prinzip der stimulierten Emission arbeitender
optischer Sender für kohärente Strahlung zur Erzeugung von Impulsen sehr hoher Leistung in
einer vorgegebenen Fortpflanzungsrichtung (Riesenimpulslaser), bestehend aus einem stabförmigen
stimulierbaren Medium, vorzugsweise Rubin, einer Anregungslichtquelle und einem die Anregungslichtquelle
auf das stimulierbare Medium abbildenden Spiegelsystem, bei dem das stimulierbare Medium
in einem mit einer Auskoppelvorrichtung versehenen optischen Resonator, insbesondere einem Fabry-Perot-Resonator,
angeordnet ist, der zusätzlich wenigstens einen in seiner Lichtdurchlässigkeit steuerbaren optischen Schalter enthält, dadurch
gekennzeichnet, daß der impulsförmige Ausgangsstrahl sich aus zwei wenigstens annähernd
gleiche Intensitäten aufweisenden impulsförmigen Teilstrahlen zusammensetzt, die von den an beiden
Enden des stimulierbaren Mediums in entgegengesetzter Richtung austretenden und unabhängig voneinander
ausgekoppelten kohärenten Strahlen gewonnen sind, und daß die gleiche Fortpflanzungsrichtung
der den impulsförmigen Ausgangsstrahl bildenden beiden impulsförmigen Teilstrahlen mittels
einer innerhalb oder außerhalb des Resonators vorgesehenen Optik herbeigeführt ist
2. Optischer Sender nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Optik von den beiden ebenen
Stirnflächen' des stabförmigen stimulierbaren Mediums, die in einem Winkel von etwa 45° zur
Stabachse geneigt sind, gebildet wird, und daß parallel zum stabförmigen stimulierbaren Medium ein
teildurchlässiger Spiegel auf Seiten der aus dem stabförmigen stimulierbaren Medium austretenden
impulsförmigen Strahlen angeordnet ist (F i g. 2).
3. Optischer Sender nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Stirnfläche des stabförmigen
stimulierbaren Mediums senkrecht zur Stabachse orientiert und eben ausgebildet ist, während
seine andere, unter einem Winkel von 45° gegen die Stabachse geneigte Stirnfläche zur Realisierung
der Optik eine Teilfläche eines 45°-Konus oder eines 45°-Prismas ist, dessen Grundfläche
senkrecht zur Stabachse orientiert ist, und daß ein teildurchlässiger Spiegel auf Seiten der und parallel
zur erstgenannten Stirnfläche des stabförmigen stimulierbaren Mediums angeordnet ist (F i g. 3).
4. Optischer Sender nach Anspruch 1 mit einem Resonator vom Fabry-Perot-Typ, dadurch gekennzeichnet,
daß die beiden auf einander gegenüberliegenden Seiten des stabförmigen stimulierbaren Mediums
angeordneten, zueinander parallelen Spiegel des Resonators teildurchlässig ausgebildet sind und
daß die Optik aus zwei vollreflektierenden 45°-Umlenkspiegeln, vorzugsweise 45°-Prismen, besteht
(Fig.l).
60
Applications Claiming Priority (1)
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DE3321800A1 (de) * | 1982-07-06 | 1984-01-12 | Hauni-Werke Körber & Co KG, 2050 Hamburg | Vorrichtung zum perforieren von artikeln der tabakverarbeitenden industrie |
-
1966
- 1966-12-14 DE DE1564779A patent/DE1564779C3/de not_active Expired
Also Published As
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Legal Events
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C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) |