DE1589078A1 - Optischer Sender oder Verstaerker mit gasfoermigem selektiv fluoreszentem Medium - Google Patents

Description

ABSCHRI FT

Wolf Dieter Weiß Theo Hänaoh

6901 Altenbaoh 69 Heidelberg;

Birkenweg 23 Bunaenstr. 1o ^

Optischer Sender oder Verstärker mit gasförmigem selektiv fluoreszentem Medium.

Sie Erfindung bezieht sioh auf einen optischen Sender oder jo Verstärker für kohärente monochromatische Strahlung mit einem rohrförmigen Entladegefäß aus Isoliermaterial, in welchem sich das gasförmige selektiv fluoreszente Medium befindet, das mittels Gasentladung angeregt wird.

Es sind bereits optische Sender der eingangs erwähnten Art bekannt, bei denen die Gasentladung angeregt wird durch äußere, mit Hoohfrequenzspannung beaufschlagte Elektroden oder durch interne, mit Gleichstrom gespeiste Elektroden, und bei denen die Rohrenden mit unter dem Brewsterwinkel gegen die optische Aohse geneigten Glas oder Quarzplatten, den sogenannten Brewsterfenstern, verschlossen sind, während der optische Resonator aus zwei außerhalb des Entladegefäßes angebrachten, meohanisoh feinjustierbaren, für die angeregte In Wellenläng· hoch reflektierende* z.B. dielektrischen Spiegeln besteht. Diese Anordnung besitzt folgende Nachteile1

An die optische Qualität der Brewsterfenater werden hohe Anforderungen ^ gestellt. (Keine Absorption, keine Schlieren, Oberflächengüte //10.) Auf Grund der dennoch stets vorhandenen Lichtverluste in den Brewgterfenstern durch Streuung und Restreflexion kann man die Länge der wirksaaen Entladestrecke nicht bis zu« theoretisoh minimal möglichen Wert verkleinern.

Die Außenflächen der Brewsterfenater und die empfindlichen Spiegelschichten sind störenden äußeren Einflüssen wie Staubteilchen, Luftfeuchtigkeit usw. ausgesetzt.

Weil Entladungsrohr und Resonatorspiegel keine geschlossene Einheit bilden, müssen eie in einer geeigneten justierbaren Halterung montiert werden, was bei den zu stellenden hohen Ansprüchen an Erschütterungsfreiheit und mechanischer Stabilität einen großen Aufwand erfordert. Außerdem wird durch die Brewsterfenster dem emittierten Lioht eine bestimmte Polarisationsrichtung aufgezwungen« was für manche Anwendungsgebiete unerwünscht ist.

Es sind auch optische Sender und Verstärker bekannt, bei denen sich die Resonatorspiegel im Innern des Entladegefäßes befinden. Die Spiegel sind einzeln in von außen justierbaren Halterungen gelagert und durch elastische Federbalgen vakuumdicht mit dem Entladegefäß verbunden. Die Spiegeljustierungen sind hier genau so aufwendig wie bei dem zuerst beschriebenen Sender. Außerdem treten aber noch zusätzliche Vakuumschwierigkeiten auf, die aioh vor allem bei abgesohmolzenen Rohren störend bemerkbar machen.

Es 1st auch ein optischer Sender bekannt, bei dem das Hüllgefäß aus einem zylindrischen Block aus Isoliermaterial mit einem verhältnismäßig engen axialen Entladekanal besteht, dessen Länge höchstens 10....2ocm beträgt, dessen reflektierende stirnseitige Anschlußflächen mittels geschliffener Faßfläohen unmittelbar auf seinen Stirnflächen aufliegen und vakuumdicht mit ihm verbunden sind. Diese Anordnung umgeht die Nachteile der beiden zuerst beschriebenen Ausführungen. Die stirnseitigen Faßflächen müssen hier jedooh so genau geschliffen werden, daß die Resonatorspiegel naoh dem Aufsprengen optisch genau justiert sind. Dies bedeutet einen sehr hohen fertigungstechnischen Aufwand. Es ist schon schwer, eine Fläche mit der erforderlichen Genauigkeit ■enkreoht zur Achse de* Entladerohre· zu schleifen. Besondere Schwierigkeiten ergeben sioh zusätzlich dadurch, daß die beiden Stirnfläohen bis auf wenige Bogenaekunden parallel stehen müssen.

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Falls im Resonator zwei Konkavspiegel verwendet werden sollen, müssen die Stirnflächen sogar sphärieoh geschliffen werden.

Sie Erfindung bezweckt eine wesentlich einfachere und billigere Herstellungsart für optische Sender oder Verstärker mit an den Stirnflächen befestigten Innenspiegeln·

Sie Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, daß die Befestigung der Resonatorspiegel auf unbearbeitete (gegebenenfalls mattgeschliffene) Stirnflächen des Entladerohres erfolgt; und daß zur Zwischen-führung von haltefesten und vakuumdichtenden Materialien zwischen den Resonatorspiegeln und den Stirnflächen des Entlade rohres ein relativ geringer Zwischenraum belassen ist; und daß zur Justierung der Resonatorspiegel und sur Einstellung des Zwischen räumes und xur Durchführung der haltefesten und vakuumdichten Verbindung, Kittels Kitt, Lot oder einer Schweißnaht (die z.B. mit fLaser^COp.ausgeführt wird), Vorrichtungen die horizontale, vertikale und geschwenkte Einstellungen ermöglichen, vorgesehen sind·

Nach diesem Herstellungsvorgang kann das betriebsfertige Rohr anschließend aus der Halterung genommen werden· Eine unter Umständen erforderliche oder erwünschte Feinetjuetierung des Resonators kann durch elastische Deformation des Sntladegefäßes vorgenommen werden·

Ser Abstand der Resonatorspiegel kann gegebenenfalls durch an geeigneter Stelle zwischen den Spiegeln in das System eingefügte Abstandsstücke, die Rohrform besitzen können aus piezoelektrischen oder magnetostriktiv«» Material duroh ein von außen zugeführtes elektrisches Signal geändert werden, wodurch z.B. eine Frequenzänderung des Resonators möglich ist«

TJm ein sicheres Haften des Kittes oder Lotes auf der Spiegelober fläche zu ermöglichen, ist es gegebenfalle angebracht, Spiegel zu verwenden, die nur im optisch wirksamen Zentrum belegt sind und die duroh Aufdampfen im Vakuum unter Vorsohalten geeigneter Loohblenden hergestellt werden·

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Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung erläutert, in der ein optischer Sender oder Verstärker gemäß der Erfindung mit hemisphärisohem Resonator im Querschnitt dargestellt ist·

In dem Ausführungsbeispiel ist 1 ein Rohr aus Duranglas mit 59 cm Länge und einem inneren Durchmesser der Entladestrecke von 2,3mm. 2 ist ein mit dielektrischen Schichten belegter Planspiegel mit 98 io Reflexion, 3 ein sphärischer mit dielektrischen Schichten belegter Hohlspiegel mit Krümmungsradius 40 cm und 99»8 $ Reflexion. Die Spiegel sind durch eine ca« ο,2 mm Epoxy-Harzschicht 4,3 justiert auf die mattgeschliffenen Stirnflächen des Rohres vakuumdicht aufgeklebt. Seitenbehälter 6,7 enthalten eine Aluminiumkathode 8 und eine Wolframanode 9· Das Entladerohr wird über einen Vorwiderstand 10 von einer Gleichstromquelle 11 gespeist. Die Gasfüllung besteht aus 0,2 Torr Ne und 1,8 Torr He, Der Entladestrom beträgt 1OmA bei einer Brennspannung von 1500 Volt.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen darin, daß im Gegensatz zu den bisher bekannten Anordnungen keine präzise Bearbeitung des Entladegefäßes erforderlich ist und dadurch die Herstellung erheblich verbilligt wird. Weiterhin braucht das Entladegefäß nicht wie bisher aus einem massiven Block mit dünnem Entladungskanal zu bestehen, sondern es kann auch ein relativ dünnwandiges Rohr ver wendet werden, so daß man sich bei der Anregung der Gasentladung nicht auf Gleichstromentladungen beschränken muß, sondern z.B. auch Hoohfrequenzanregung benutzen kann. So hergestellte optische Sender oder Verstärker eignen sich besonders für den praktischen Einsatz unter ungeschultem Personal, weil die schwierig herzustellende Spiegel- $uatiervngJ verloren gehen kann, und das Gerät daher so einfach zu bedienen ist, wie eine herkömmlich· Lichtquelle.

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Claims (2)

Patentansprüche

1. Optischer Sender oder Verstärker für kohärente monochromatische Strahlung mit einem rohrförmigen Entladegefäß aus Isoliermaterial, in welchem sich das gasförmige fluores -zente Medium befindet, das mittels Gasentladung angeregt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigung der Resonatorspiegel auf unbearbeitete (gegebenenfalls mattgesohliffene) Stirnflächen des Entladerohres erfolgt] und daß zur Zwisohenführung von haltefesten und vakuumdichtenden Materialien zwischen den Resonatorspiegeln und den Stirnflächen des Entladerohres ein relativ geringer Zwischen-raum belassen ist; und daß zur Justierung der Resonatorspiegel und zur Einstellung des Zwischenraumes und zur Durchführung der haltefesten und vakuumdiohten Verbindung, mittels Kitt, Lot oder einer Schweißnaht (die z.B. mitfiaserWi-i ausgeführt wird), Vorrichtungen, die horizontale, vertikale und geschwenkte Einstellungen ermöglichen, vorgesehen sind·

2. Optischer Sender oder Verstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß, zur sioheren Halljung mit relativ breiter Anlagefläche des Kittes oder Lotes, Resonatorspiegel, die nur im optisch wirksamen Zentrum belegt sind und durch Aufdampfen im Vakuum unter Vorsohalten geeigneter Loohblenden hergestellt werden, angeordnet sind·

3· Optisoher Sender oder Verstärker nach Anspruch 1 und 2, da -duroh gekennzeichnet, daß eine Änderung des Spiegelabstandes duroh an geeigneter Stelle in das System eingefügte rohrförmig· Abstandsstücke aus piezoelektrischem, magnetostriktivem oder ähnlichem Material mit Hilfe eines von außen zugeführten elektrischen Signals ermöglicht wird.

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