DE1803269C

DE1803269C - Optical transmitter or amplifier with a gaseous stimulable medium

Info

Publication number: DE1803269C
Authority: DE
Inventors: William B Thousand Oaks Clark Peter O Mahbu Calif Bridges (V St A)
Original assignee: Hughes Aircraft Co
Current assignee: Raytheon Co
Publication date: 1971-08-19

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen optischen Sender oder Verstärker für kohärentes Licht mit einem innerhalb eines optischen Resonators angeordneten gasförmigen stimulierbaren Medium, dessen Anregung quer zur optischen Achse erfolgt und das von dem kohärenten Licht auf einem zickzackförmigen Weg durchquert wird.The invention relates to an optical transmitter or amplifier for coherent light with a gaseous stimulable medium arranged within an optical resonator, whose Excitation takes place transversely to the optical axis and that of the coherent light on a zigzag Way is traversed.

Bei dem auf diese Weise ausgebildeten optischen Verstärker befindet sich das gasförmige Medium in einem Entladungsraum, der von zwei konzentrisch zueinander angeordneten Zylindern begrenzt wird und infolgedessen einen kreisringförmigen Querschnitt aufweist. Dieser Entladungsraum ist an sei-• nen Enden durch transparente Fenster verschlossen, , und es befinden sich außerhalb dieser Fenster zwei sphärische Spiegel, die einen nichtkonfokalen optischen Resonator bilden. Der zu verstärkende Lichtstrahl wird in einem Winkel zur optischen Achse in den Resonator eingespeist, so daß er innerhalb des hohlzylindrischen Entladungsraumes umlaufend ao mehrfach an immer anderen Stellen der Spiegel reflektiert wird. Die Anregung des stimulierbaren Mediums erfolgt mit Hilfe eines HF-Feldes, das einerseits an eine in der Achse des inneren der den Entladungsraum begrenzenden Zylinder angeordnete Stabelektrode und andererseits an eine den äußeren dieser Zylinder konzentrisch umgebende Rohrelektrode angelegt ist.In the optical amplifier formed in this way, the gaseous medium is in a discharge space which is delimited by two concentrically arranged cylinders and consequently has an annular cross-section. This discharge space is at its ends closed by transparent windows, and there are two spherical mirrors outside of these windows, a non-confocal optical Form a resonator. The light beam to be amplified is at an angle to the optical axis in fed into the resonator so that it encircles ao within the hollow cylindrical discharge space The mirror is reflected repeatedly in different places. The stimulation of the stimulable medium takes place with the help of an HF field, which on the one hand is in the axis of the interior of the discharge space limiting cylinder arranged rod electrode and on the other hand to one of the outer this cylinder is applied concentrically surrounding the tubular electrode.

Dieser bekannte optische Verstärker hat den Nachteil, daß ein optischer Resonator mit sphärisehen Spiegeln verwendet werden muß, die in der Herstellung teurer sind als Planspiegel, und die Justierung dieser Spiegel außerordentlich schwierig ist, wenn der zu verstärkende Lichtstrahl sich in dem Entliidiingsruum mit kreisringförmigem Querschnitt zickzackförmig hin- und herbewegen soll- ohne die Mantelllächen des Entladungsraumes zu durchstoßen. Weiterhin ist dieser optische Verstärker nicht als optischer Sender betreibbar, weil die von außen bewirkte Ausrichtung des Lichtstrahles in einem Winkel zur optischen Achse fehlt, die die Voraussetzung für das Arbeiten dieses bekannten Verstärkers ist. Ein weiterer Nachteil der bekannten Anordnung liegt darin, daß wegen des kreisringförmigen Querschnittes des Entladungsraumes und der radial gerichteten Anregung des stimulierbaren Mediums in Radialrichtung des Entladungsraumes ein Gradient der Ladungsdichte auftritt, die eine ungleichförmige Anregung des Mediums und damit auch einen Druckgradienten im Entladungsraum zur Folge haben kann, wie er auch schon bei Gleichstromentladungen beobachtet worden ist und der zu einer wesentlichen Verminderung der Ausgangsleistung eines solchen optischen Verstärkers führt. Es ist bekannt, bei Gleichstromentladungen die Teile des Entladungsraumes, die Anode und Kathode enthalten, durch ein zusätzliches Rohr miteinander zu verbinden, das einen zweiten, entladungsfreien Weg zwischen Anode und Kathode bildet, jedoch ist bei einer HF-Anrcgung, wie sie bei dem bekannten optisehen Verstärker Anwendung findet, die Anwendung eines solchen Hilfsrohrcs nicht möglich, weil dieses Rohr notwendig im HF-Feld liegen würde und daher auch innerhalb dieses Rohres eine Anregung vor- !undci wäre, die ihrerseits wieder Störungen ver-Ursachen könnte.This known optical amplifier has the disadvantage that an optical resonator is spherical Mirrors must be used, which are more expensive to manufacture than plane mirrors, and the Adjustment of this mirror is extremely difficult when the light beam to be amplified is in the Entliidiingsruum with a circular cross-section Should move back and forth in a zigzag shape - without piercing the surface of the discharge space. Furthermore, this optical amplifier cannot be operated as an optical transmitter because it is from the outside caused alignment of the light beam at an angle to the optical axis is missing, which is the prerequisite for the working of this known amplifier is. Another disadvantage of the known arrangement is that because of the circular cross-section of the discharge space and the radial directed excitation of the stimulable medium in the radial direction of the discharge space a gradient the charge density occurs, which is a non-uniform excitation of the medium and thus also can result in a pressure gradient in the discharge space, as is the case with direct current discharges has been observed and which leads to a substantial reduction in output power such an optical amplifier leads. It is known that the parts of the To connect the discharge space containing the anode and cathode with one another by means of an additional tube, which forms a second, discharge-free path between anode and cathode, but is at an RF excitation, as seen in the known Amplifier is used, the use of such an auxiliary tube is not possible because of this Tube would necessarily lie in the HF field and therefore there would also be an excitation within this tube. ! undci would, in turn, cause disturbances could.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile des bekannten optischen Verstärkers zu vermeiden, ohne dessen Vorteile preiszugeben, die in der Kombination einer kurzen Entladungsstrecke, die eine nur geringe Entladungsspannung erfordert, mit einem sehr langen Weg des Lichtstrahles besteht, der durch die zickzackförmige Führung des Lichtstrahls erzielt wird. Außerdem soll die erflndungsgemäße Anordnung aber auch noch die Möglichkeit bieten, dem gasförmigen Medium eine Strömung zu erteilen, um durch die Gasentladung erzeugte Verunreinigungen aus dem wirksamen Bereich des optischen Senders oder Verstärkers zu entfernen. The invention is based on the object of avoiding these disadvantages of the known optical amplifier without relinquishing its advantages, which consists in the combination of a short discharge path, which requires only a low discharge voltage, with a very long path of the light beam that passes through the zigzag guide of the light beam is achieved. In addition, the arrangement according to the invention should also offer the possibility of imparting a flow to the gaseous medium in order to remove impurities generated by the gas discharge from the effective area of the optical transmitter or amplifier.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß der Entladungsraum quaderförmig ausgebildet ist und das in dem Entladungsraum enthaltene stimulierbare Medium ständig ausgetauscht wird, indem das Medium wie üblich in Richtung der Entladung geführt und auf der gesamten Länjj;serstreckung des Entladungsraumes im wesentlichen senkrecht zur optischen Achse durch eine Vielzahl von öffnungen zu- bzw. abgeführt wird, die in den Seitenwänden des Entladungsraumes vorhanden sind. This object is achieved according to the invention in that the discharge space is cuboid and the stimulable medium contained in the discharge space is constantly exchanged by guiding the medium as usual in the direction of the discharge and essentially perpendicular to the entire length of the discharge space optical axis is fed or discharged through a plurality of openings which are present in the side walls of the discharge space.

Die Anwendung eines rechteckigen Entladungsraumes gewährleistet, daß der Querschnitt des Raumes in Entladungsrichtung konstant bleibt, so daß im gesamten Eniladungsraum eine im wesentlichen gleichbleibende Ladungsdichte erzielt wird. Dabei ist auch ohne weiteres die Anwendung einer Gleichstromentladung möglich, die einen geringeren Aufwand erfordert als eine HF-Anregung. Weiterhin steht für den Austausch des Gases ein sehr großer Strömungsquerschnitt zur Verfügung, so daß auch bei geringen Strömungsgeschwindigkeiten und gegeringem Druckgefälle ein sehr schneller Austausch des im Entladungsraum enthaltenen Gases und infolgedessen eine einwandfreie Abführung aller erzeugten Verunreinigungen möglich ist. Endlich ist es auch möglich, bei einem quaderförmigen Entladungsraum außer sphärischen oder andersartig gekrümmten Spiegeln auch ebene Spiegel einzusetzen, so daß also auch hinsichtlich der Ausbildung des optischen Resonators keinerlei Beschränkungen mehr vorhanden sind. Infolgedessen ist der optische Sender oder Verstärker nach der Erfindung für alle Anwendungszwecke geeignet und unterliegt weder hinsichtlich der Wahl der Anregungsart noch hinsichtlich der Ausbildung des optischen Resonators irgendwelchen Beschränkungen. The use of a rectangular discharge space ensures that the cross-section of the space remains constant in the discharge direction, so that an essentially constant charge density is achieved. The use of a direct current discharge is also readily possible possible, which requires less effort than RF excitation. Farther a very large flow cross-section is available for the exchange of the gas, so that too A very quick exchange at low flow velocities and a low pressure gradient of the gas contained in the discharge space and, as a result, a proper discharge of all generated Impurities is possible. Finally, it is also possible with a cuboid discharge space other than spherical or otherwise curved Use mirrors also flat mirrors, so that also with regard to the formation of the optical Resonators no longer have any restrictions. As a result, the optical transmitter is or Amplifier according to the invention suitable for all purposes and is not subject to either Choice of the type of excitation nor any restrictions with regard to the design of the optical resonator.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die öffnungen von rohrförmigen Elektroden gebildet, und es sind die Reflektoren des optischen Resonators an zwei isolierenden Stirnwänden des Entladungsraumes angebracht. Diese Ausführungsform der Erfindung zeichnet sich durch einen besonders einfachen Aufbau bei hoher Leistungsfähigkeit aus.In a preferred embodiment of the invention, the openings are made of tubular electrodes formed, and there are the reflectors of the optical resonator on two insulating end walls of the discharge space attached. This embodiment of the invention is characterized by a particularly simple structure with high performance.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbcispiele beschrieben. Es zeigtThe invention is described below with reference to the exemplary embodiments shown in the drawing described. It shows

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines optischen Senders nach der Erfindung,Fig. 1 is a perspective view of an optical transmitter according to the invention,

Fig. 2 einen Schnitt durch eine andere Ausführungsform der Erfindung,2 shows a section through another embodiment of the invention,

Fig. 3 zwei Anordnungen zur Faltung der optischen Bahn, wie sie bei optischen Sendern oder Verstärkern nach der Erfindung Verwendung finden können,3 shows two arrangements for folding the optical path, as is the case with optical transmitters or amplifiers can be used according to the invention,

3 4 ,3 4,

Fig, 4 eine perspektivische Ansicht einer bevor- Füllen kann sogar eine gleichförmige Entladung ohneFig. 4 is a perspective view of a pre- filling can even be a uniform discharge without

zugten AusfUhrungsform der Erfindung, die Verwendung der Stromverteilung dienender Wi-additional embodiment of the invention, the use of the power distribution serving Wi-

Fig, 5 einen Schnitt und ?wei Seitenansichten derstände33 oder 39 erzielt werden, einer AusfUhrungsform nach der Erfindung mit me- Der breite flache Raum für das stimulierbare Metallischen Seitenwänden und S dium eignet sich gut fUr die Verwendung gefalteter,5 shows a section and white side views of the stands 33 or 39 are achieved, an embodiment according to the invention with me- The wide flat space for the stimulable metallic side walls and S medium is well suited for the use of folded,

F i g. 6 eine perspektivische Ansicht einör weite- optischer Pfade, von denen Beispiele in den F i g. 3 aF i g. 6 is a perspective view of wide optical paths, examples of which are shown in FIGS. 3 a

ren AusfUhrungsform der Erfindung, welche noch und 3 b dargestell; sind, Diese Darstellung ist nichtRen embodiment of the invention, which still and 3 b represent; are, this representation is not

höhere Gasströmungsgeschwindigkeiten erlaubt. maßstäblich und dient nur zur Veranschaulichunghigher gas flow rates allowed. to scale and for illustration purposes only

Der in F i g. 1 gezeigte Optische Sender hat eine wenigstens zweier Anordnungen, durch welche rcla- rechteckige Gestalt und besitzt jeweils mit Abstand io Uv lange optische Pfade bei einem relativ kurzen voneinander angeordnete breite SeitenwHnde 11, Resonatoraufbau erreicht werden, Der Resonatorschmale Seitenwände 13 und Stirnwände 15, die aufbau, wie er beispielsweise in den F i g. 1 und 2 sämtlich aus isolierendem Material, beispielsweise dargestellt ist, umfaßt ebene Spiegel 51 und 53 und aus Spiegelglas, bestehen. Auch weist er einen im zusätzlich an den Enden des optischen Pfades sphäwesentlichen vollständig reflektierenden Spiegel 17, 15 rische Spiegel 55 und 57 welche den entgegengesetzder an einer der Stirnwände 15 angebracht ist, und ten Enden der ebenen Spiegel 53 und 51 benachbart einen teilweise durchlässigen Spiegel 19 auf, der an sind (s. Fig. 3a). Die in Fig. 3b dargestellte Ander anderen der Stirnwände 15 angebracht ist. Bei Ordnung ist ähnlich der soeben beschriebenen, jedoch dieser Ausführungsform ist der Aufbau im wesent- weist der optische Resonator, damit auf einen der liehen gasdicht, und es ist darin ein gasförmiges sti- 20 sphärischen Spiegel verzichtet werden kann, zwei mulierbares Medium 21 enthalten, wie beispielsweise ebene Spiegel 61 und 63 und einen einzigen sphäri-Argon, Xenon, Krypton oder eine Gasmischung wie sehen Spiegel 65 auf, von denen der ebene Spiegel 61 z.B. CO₂, N₂ und He. An der Innenseite 23 der aus Gründen, die aus Fi g. 3 b ersichtlich sind, unter schmalen Seitenwände 13 sind entweder metallische einem kleinen Winkel H bezüglich einer parallel zu leitende Platten 25 angeordnet, die im wesentlichen 25 dem anderen ebenen Spiegel 63 verlaufenden Ebene die gesamte innere Wandflache bedecken, oder es angeordnet ist. In den in Fig. 3 dargestellten Ankönnen leitende Metallschichteri aufgetragen oder Ordnungen sind die Rückkopphmgspfade als Linien auf andere Weise mit dieser Wandflache verbunden 67 dargestellt, deren Pfeile die Richtung tier optisein, die als Entladungselektroden wirken. Die Elek- sehen Energie anzeigen. The in F i g. The optical transmitter shown in 1 has at least two arrangements, through which a rectangular shape and each with a spacing of io Uv long optical paths with a relatively short wide side walls 11, resonator structure, are achieved, the resonator narrow side walls 13 and end walls 15, which structure, as for example in the F g i. 1 and 2 are all made of insulating material, shown for example , includes flat mirrors 51 and 53 and made of mirror glass. Also, it has a fully reflective in addition sphäwesentlichen at the ends of the optical path mirror 17, 15 generic mirrors 55 and 57 which is attached to one of the end walls 15 of the entgegengesetzder, and th ends of the plane mirrors 53 and 51 adjacent to a partially transmissive mirror 19 on, which are on (see Fig. 3a). The other one of the end walls 15 shown in Fig. 3b is attached. The order is similar to that just described, but in this embodiment the structure is essentially the optical resonator, so that one of the borrowed is gas-tight, and a gaseous spherical mirror can be dispensed with, contains two mulable medium 21, such as, for example, plane mirrors 61 and 63 and a single spherical argon, xenon, krypton or a gas mixture such as see mirrors 65, of which the plane mirror 61 is, for example, CO ₂ , N ₂ and He. On the inside 23 of the reasons arising from Fi g. 3 b can be seen, under narrow side walls 13, either metallic plates are arranged at a small angle H with respect to a parallel conductive plate 25, which essentially covers the entire inner wall surface of the other plane mirror 63, or it is arranged. In the examples shown in FIG. 3, conductive metal layers can be applied or orders, the feedback paths are shown as lines connected in a different way to this wall surface 67, the arrows of which are the direction optisein the direction that act as discharge electrodes. The electronics show energy.

troden 25 sind durch nicht dargestellte Leitungen 30 Der in F i g. 4 dargestellte isolierende, rechteckige mit einer Spannungsquclle verbunden und dienen zur Aufbau 71, der beispielsweise wieder aus Spiegelglas Erzeugung einer sich über das gasförmige stimulier- besteht, ist im wesentlichen dem Aulbau nach I" i μ. 2 bare Medium 21 erstreckenden Entladung. Die Spie- gleich. Statt flacher Scheibenelektroden verwendet gel 17 und 19 bilden einen optischen Resonator, in diese Ausführungsform eine Vielzahl rohrlormiger dem sich optische Energie entlang von Rückkopp- 35 Elektroden 73, die durch Löcher in schmalen Seilungspfaden zwischen den Spiegeln durch das stimu- tenwänden 75 hindurchgesteckt sind. Diese Ausfühlierbare Medium hin und her ausgebreitet, wenn das rungsform ermöglicht einen Durchfluß des slimulier-Medium in einen Anregungszustand gebracht wird, baren gasförmigen Mediums von einer Quelle eines indem in diesem Medium eine elektrische Entladung solchen Gases, beispielsweise einem Mischtank 77, quer zu den Rückkopplungspfaden aufrechterhalten 40 durch isolierende Rohre 79 und durch nicht dargewird. Wie durch einen Pfeil 27 angedeutet, ergibt stellte öffnungen in den Elektroden 73'. Das Gas sich bei dieser Ausführungsform ein einziger Aus- strömt dann quer zu den Rückkopplungspfaden gangsstrahl kohärenten Lichtes. Jedoch würde ein durch den Aufbau 71, durch öffnungen in den Elekzweiter, nicht gezeigter Lichtstrahl in der entgegen- troden 73 und durch Isolierrohre 81 in eine Gasgesetzten Richtung zum Strahl 27 erzeugt werden, 45 senke, beispielsweise in einen Vakuum-Sammelwenn auch der Spiegel 17 teilweise durchlässig wäre. tank 83. Wie in der vorhergehenden Ausführungs-Trodes 25 are connected by lines 30, not shown, in FIG. 4 illustrated insulating, rectangular connected to a voltage source and are used for structure 71, which is again made of mirror glass, for example The creation of a stimulating itself via the gaseous is essentially based on the structure according to I "i μ. 2 bare medium 21 extending discharge. The same game. Used instead of flat disc electrodes gel 17 and 19 form an optical resonator, in this embodiment a large number of tubular ones the optical energy is transmitted along feedback electrodes 73, which pass through holes in narrow cable paths between the mirrors through which the stimulus walls 75 are inserted. This palpable Medium spread back and forth when the rungsform allows a flow of the slimulier medium is brought into an excited state, bare gaseous medium from a source of a by an electrical discharge of such gas in this medium, for example a mixing tank 77, across the feedback paths maintained 40 by insulating tubes 79 and not shown. As indicated by an arrow 27, there are openings in the electrodes 73 '. The gas In this embodiment, a single outflow then flows across the feedback paths beam of coherent light. However, a through the structure 71, through openings in the electrical second, The light beam (not shown) can be generated in the opposite electrode 73 and through insulating tubes 81 in a gas-opposed direction to the beam 27, 45 sink, for example in a vacuum collector the mirror 17 would also be partially transparent. tank 83. As in the previous embodiment

Die in F i g. 2 dargestellte Ausführungsform ist form können zur Bildung des optischen Resonators der in Fig. 1 dargestellten gleich, abgesehen davon, die in den Fig. 1 und 2 dargestellten Spiegel 17 und daß an den einander gegenüberliegenden Innensei- 19 verwendet weiden, die an den Stirnwänden 85 des ten 23 der schmalen Seitenwände 13 eine Vielzahl 50 Aufbaues 71 angeordnet sind, oder es können Anvon Elektroden 31 und 31' befestigt oder durch Auf- Ordnungen verwendet werden, die den Resonatoren tragen angebracht sind. Sämtliche Elektroden einer nach F i g. 3 ähnlich sind. Auch hier können der der Wände sind über der Stromverteilung dienende Stromverteilung dienende Widerstände 33 und 39 Widerstände 33 und eine Leitung 35 mit einer verwendet werden, um auf der ganzen Länge der Klemme 37 verbunden, die mit einer der Ausgangs- 55 Rückkopplungspfade eine gleichmäßige Entladung klemmen einer nicht dargestellten SpannungsquelJe innerhalb des Aufbaues 71 zu erreichen. Der Mischverbunden werden kann. Die an der gegenüberliegen- tank 77 zeigt drei Gaseingangsrohre 87, 89 und 91 den Seitenwand befestigten Elektroden 31' sind zur Zuleitung von CO., bzw. N., und He. Möchte ebenfalls über der Stromverteilung dienende Wider- man jedoch dem Aufbau 71 lediglich ein einziges stände 39 parallel geschaltet und über eine Leitung ⁶° Gas oder eine Gasmischung aus mehr oder weniger 41 mit einer zweiten Klemme 43 verbunden, die zum Gasen zuleiten, können entsprechende Gaseingangs-Anschluß an die verbleibende Klemme der Span- rohre vorgesehen werden. Um eine gleichmäßige nungsquelle dient. In vielen Fällen können ent- Gasströmung durch den Aufbau 71 zu erreichen, weder die Widerstände 33 oder 39 fortgelassen wer- kann eine nicht dargestellte Vakuumpumpe mit einer den, und es erpibt sich immer noch eine gleichförmige ⁶5 Saugleitunrr, 93 verbunden werden, die in den Va-Entladung zwischen den entsprechenden, einander kuum-Sammeltank 83 mündet,
gegenüberliegenden Elektroden 31 und 3Γ und zwi- In einem nach Fig. 4 aufgebauten optischen Senschen benachbarten Elektroden a, b, c, d. In vielen der mit Querentladung wurde zwischen den anThe in F i g. The embodiment shown in FIG. 2 can be used to form the optical resonator in the same way as that shown in FIG. 1, apart from the fact that the mirrors 17 shown in FIGS A plurality of structures 71 are arranged on the 23 of the narrow side walls 13, or electrodes 31 and 31 'can be attached to or used by means of structures which are attached to the resonators. All electrodes according to FIG. 3 are similar. Here, too, the resistors 33 and 39, which are used to distribute the current, resistors 33 and a line 35 with one can be used to connect the entire length of the terminal 37, which clamps a uniform discharge with one of the output 55 feedback paths a voltage source (not shown) within the structure 71. The mixed can be connected. The electrodes 31 'attached to the side wall on the opposite tank 77 shows three gas inlet pipes 87, 89 and 91 are for the supply of CO., Or N., and He. If, however, resistance is also used for power distribution, only a single stand 39 is connected in parallel to the structure 71 and connected via a ⁶ ° gas line or a gas mixture of more or less 41 to a second terminal 43, which leads to the gas, corresponding gas inlet can be used -Connection to the remaining clamp of the clamping tubes must be provided. Serves to provide a constant source of voltage. In many cases corresponds gas flow can reach by building 71, neither advertising omitted 33 or 39, the resistors a vacuum pump, not shown, can with the, and it still erpibt a uniform ⁶ 5 Saugleitunrr be joined 93 in the Va discharge between the corresponding, each other kuum collecting tank 83 opens,
opposing electrodes 31 and 3Γ and between adjacent electrodes a, b, c, d. In many of the with transverse discharge was between the at

ί 803 26yί 803 26y

gegenüberliegenden Seiten des Hohlraumes angebrachten Elektroden 73 und 73' eine Entladung entfacht. Es wurde festgestellt, daß der Spannungsabfall der Anordnung wesentlich kleiner ist als derjenige bei der üblichen langen, dünnen, rohrförmigen Entladung in optischen Sendern oder Verstärkern, die äquivalente stimulierbare Gasvolumina besitzen. Ebenfalls wurde festgestellt, daß die Gasströmungsgeschwindigkeit gegenüber den bisher erhältlichen durch die Verwendung der Anordnung nach F i g. 4 leicht erhöht werden kann, da das Gas lediglich quer zur optischen Bahn und nicht an ihr entlang zu strömen braucht.Electrodes 73 and 73 'attached to opposite sides of the cavity ignites a discharge. It has been found that the voltage drop of the arrangement is much smaller than that with the usual long, thin, tubular discharge in optical transmitters or amplifiers that have equivalent gas volumes that can be stimulated. It was also found that the gas flow rate compared to the previously available through the use of the arrangement according to FIG. 4th can be easily increased since the gas only transversely to the optical path and not along it needs to flow.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung, die konstruiert und getestet wurde, verwendet metallische breite Seitenwände 101 und isolierende dielektrische schmale Seitenwände 103, wie es F i g. 5 zeigt. Die Verwendung von Metall erleichtert das Kühlen der Wände, das in diesem Fall durch Einbohren von Löchern 105 in die metallischen breiten Scitenwände 101 und Hindurchleiten von Kühlwasser durch diese Löcher erreicht wird. Die dielektrischen schmalen Seitenv,ände 103 sind gebohrt und nehmen die Kathoden- und Anodenelektroden 107 bzw. 107' auf, wogegen die metallischen breiten Seitenwände 101 einfach potentialfrei belassen werden. Es können einzelne rohrförmige Elektroden, wenn es notwendig ist, die Elektroden zum Zwecke der Stromverteilung elektrisch zu trennen, verwendet werden, wie es bei den Anodenelektroden 107' der Fall ist. Wenn eine Strornsteuerung nicht notwendig ist oder an der anderen Elektrode vorgenommen wird, kann auch eine durchgehende Bandelektrode verwendet werden. Wie F i g. 5 zeigt, ist bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel die Kathode 107 eine solche durchgehende Bandelektrode mit daran befestigten Gasleitungen 109. Werden die breiten Seitenwände, wie hier dargestellt, aus Metall gefertigt, kann ein Überzug aus einem dünnen Nichtleiter, wie er beispielsweise durch Eloxieren erreicht wird, auf die Innenfläche der Wand aufgebracht werden, wenn man feststellt, daß die Entladespannung genügend hoch ist, um einen Durchbruch zu den Wänden zu verursachen. Die Fig. 5a und 5c sind lediglich Ansichten der schmalen Seitenwände, um die Unterschiede zwischen mehreren Einzelelektroden und einer durchlaufenden Elektrode deutlich zu machen.Another embodiment of the invention that has been designed and tested uses metallic materials wide sidewalls 101 and insulating dielectric narrow sidewalls 103 as shown in FIG. 5 indicates. The use of metal makes it easier to cool the walls, in this case by drilling of holes 105 in the metallic wide partition walls 101 and passage of cooling water is achieved through these holes. The dielectric narrow side walls 103 are drilled and accommodate the cathode and anode electrodes 107 and 107 ', respectively, while the metallic widths Side walls 101 can simply be left floating. Individual tubular electrodes, used when it is necessary to electrically separate the electrodes for the purpose of power distribution as is the case with the anode electrodes 107 '. If a current control is not necessary or is carried out on the other electrode, a continuous strip electrode can also be used be used. Like F i g. 5 shows, in the exemplary embodiment shown here, is the cathode 107 such a continuous strip electrode with attached gas lines 109. Will the broad ones Side walls, as shown here, made of metal, can be covered with a thin dielectric, as it is achieved, for example, by anodizing, applied to the inner surface of the wall when it is determined that the discharge voltage is high enough to cause a breakdown to cause the walls. 5a and 5c are only views of the narrow side walls, the differences between several individual electrodes and a continuous electrode close.

Die Ausführungsform nach F i g. 6 zeigt einen Aufbau, bei dem zur Erzielung noch höherer Gasströmungsgeschwindigkeiten das Gas sowohl durch die Kathode als auch durch die Anode quer zu den Rückkopplungspfaden eingeleitet und dann durch Löcher 151 in einer der breiten Seitenwändc 153 abgeführt wird, welche teilweise von einer als Sammelleitung dienenden U-förmigen Abdeckung 155 bedeckt ist.The embodiment according to FIG. 6 shows a structure in which to achieve even higher gas flow rates the gas is introduced through both the cathode and the anode across the feedback paths and then through Holes 151 in one of the wide Seitenwändc 153 drained which is partially covered by a U-shaped cover 155 serving as a manifold is.

Aus dem Vorhergehenden ist es offensichtlich, daß der erfindungsgemäßc optische Sender oder Verstärker mit gasförmigem Medium und Querentladung die Verwendung wesentlich niedrigerer Entladungsspannungen, eine verbesserte Anordnung mit gefaltetem optischem Pfad und viel höhere Gasströmungsgeschwindigkeiten als bisher zuläßt.From the foregoing it is evident that the optical transmitter or amplifier according to the invention with gaseous medium and cross discharge the use of significantly lower discharge voltages, an improved folded optical path arrangement and much higher gas flow rates than before.

Bei Ausführung der Erfindung kann jedes stimulierbare Material in Gasform verwendet werden. Wenn auch spezielle Ausführungsformen der Erfindung im einzelnen beschrieben wurden, versteht es sich, daß zahlreiche Abwandlungen gegenüber denAny stimulable material in gaseous form can be used in the practice of the invention. While specific embodiments of the invention have been described in detail, it should be understood that numerous modifications compared to the

ίο dargestellten Ausführungsbeispielen möglich sind, ohne den durch die Ansprüche gesteckten Rahmen der Erfindung zu verlassen.ίο illustrated embodiments are possible, without departing from the scope of the invention defined by the claims.

Claims

Patent claims:

1. Optical transmitter or amplifier for co-

. herent light with a gaseous stimulable one arranged within an optical resonator Medium, the excitation of which occurs transversely to the optical axis and that of the coherent one Light is traversed on a zigzag path, characterized in that that the discharge space (71) is cuboid and that in the discharge space (71) contained stimulable medium constantly

a5 is exchanged by changing the medium as usual in Direction of discharge and guided along the entire length of the discharge space essentially perpendicular to the optical axis through a large number of openings and removed which are present in the side walls (75) of the discharge space.

2. Optical transmitter or amplifier according to claim 1, characterized in that the openings of tubular electrodes (73, 73 ') are formed.

3. Optical transmitter or amplifier according to claim 1 or 2, characterized in that on the outside of at least one side wall (153) has a collecting line (155) placed over it Bores (151) in the side wall in connection with the interior of the rectangular structure stands.

4. Optical transmitter or amplifier according to one of the preceding claims, characterized characterized in that a mixing tank (77) and a collection tank (83) for the gaseous medium are provided and the mixing tank (77) is connected to openings (73 ') in one of the narrow side walls (75) of the cuboid

Discharge space (71) are arranged, whereas the collection tank (83) is connected to openings (73) is arranged in the other of the narrow side walls (75) or a wide side wall are.

5. Optical transmitter or amplifier according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the reflectors (17 and 19) of the optical resonator are connected to two isolating End walls (85) of the discharge space (71)

are brought.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings