DE1810979C - Optischer Sender - Google Patents

Description

vermieden werden. Für den optimalen Wirkungsgrad lautet die Formel:

Ν_ον_Λ

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Hierbei bezeichnen Vm das Volumen des Mediums (Rubin), V das Gesamtvolumen des Anregungsbereichs, einschließlich Rubin und Anregungslampe, N₀ die Chromdotierung (Chromionen cm"³), τ die Lebensdauer des angeregten Chromniveaus gegenüber spontaner Emission. Die Anregungslampe strahlt Q Photonen/sec der mittleren Frequenz ν α aus, wobei va etwa der Frequenz der Absorptionsbänder des Mediums entspricht. Das Verhältnis von Q ■ h · va zu der für den Betrieb der Lampe notwendigen Leistung ist mit ij bezeichnet (A = Plancksches Wirkungsquantum).

Der kohärente Sender strahlt auf der Frequenz vm, die kleiner ist als va- ^ao

Bei der Herleitung der Formel für den Wirkungsgrad wurde vorausgesetzt, daß das von der Anregungslampe emittierte Licht zum weitaus größten Teil in dem stimulierbaren Medium absorbiert wird. Aus der unter dieser Prämisse entstandenen Formel ist ersichtlich, daß der Wirkungsgrad um so größer wird, je kleiner die Dotierung N₀ des Mediums gewählt wird.

Eine quantitative Abschätzung zeigt, daß bei geringen Lichtverlusten durch hohe Reflexion an den Gehäusewänden noch eine Dotierung um 0,01%, entsprechend etwa 3 · 10¹⁴ Chromionen cm-³ die annähernd vollständige Absorption des Lichtes der Anregungslampe im Rubin gewählleistet.

Der optische Sender nach der Erfindung soll nun an Hand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert werden. Die Figuren zeigen:

F i g. 1 eine Stirnansicht der F i g. 2 von unten,
Fig. 2 einen Schnitt nach Linie U-II von Fig. I, F i g. 3 einen Schnitt nach Linie LlI-IH von F 1 g. 2

F i g. 4 die zweite Stirnansicht (F i g. 2 v. ob.).

Mit 1 ist das Gehäuse bezeichnet. Das stimulierbare Medium 2 ist in die Zonen la bis Zd aufgeteilt. Mit 3 und 5 sind die brechenden Kanten der Porro-Pnsmen bezeichnet, die gegeneinander um 90° gedreht sind. Der Anregungsbereich 4 umgibt, zusammen mit der Anregungslampe, das Medium konzentrisch. Das m der Zeichnung untere Ende des Mediums trägt eine teilverspiegelte Stirnfläche 6. Die Innenwand des Gehäuses ist mit einem das Licht des gesamten Wellenlängenbereichs der Absorptionsbänder des Mediums nahezu vollständig reflektierenden Belag versehen. Zwischen dem Medium 2 und der Anregungslampe ist Raum für ein etwa erforderliches Kühlmittel.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

1 2 nicht wirtschaftlich möglich. Zweitens kann man Patentansprüche: Endprismen in der angegebenen Art nicht mit dem übrigen Mediumkörper schleifen (einstückig). Es

1. Optischer Sender für kohärente Strahlung aus bleibt also nur die ebenfalls angegebene Methode, die einem stimulierbaren Medium in festem Aggregat- 5 Prismen auf die planparallel geschliffenen Zylinderzustand, dessen Stirnflächen durch Prismen derart Stirnflächen aufzubringen. Bei oer Vielzahl der Prismen abgeschlossen sind, daß mit parallel zur optischen und deren Anordnung auf beiden Zylinderstirnseuen Achse des optischen Resonators verlaufenden erweist sich diese Methode in Anbetracht der erfordcr-Teilbereichen des stimulierbaren Mediums eine liehen optischen Präzision als sehr aufwendig. Hintereinanderschaltung des optischen Wegs des io Die Erfindung bezweckt, das stimulierbare Medien kohärenten Lichtes bewirkt ist, wobei das stimu- so zu gestalten, daß diese technischen Schwierigkeiten lierbare Medium parallel zur Anregungslampe an- vermieden werden.

geordnet ist, mit der zusammen es in fester optischer Hierzu wird nach einem ersten Merkmal der ErKopplung von einem enganliegenden Reflektor findung das Medium als einheitlicher Block von rechtumgeben ist, dadurch gekennzeichnet, 15 eckigem Querschnitt gestaltet, der in Teilbereiche von daß das stimulierbare Medium (2) als einheitlicher ebenfalls rechteckigem Querschnitt aufgegliedert ist. BJock von rechteckigem Querschnitt voriiegt, der Damit wird es zunächst ermöglicht, nach einem in Teilbereiche (2a bis Id) von ebenfalls recht- weiteren Merkmal der Erfindung das Medium an eckigem Querschnitt aufgegliedert ist. seinem einen Ende voll durch ein Porro-Prisma ab-

2. Optischer Sender nach Anspruch 1, dadurch 20 zuschließen, dessen brechende Kante parallel zu einer gekennzeichnet, daß das stimulierbare Medium an Stirnfläche des Mediums verläuft. Das andere Ende seinem einen Ende voll durch ein Porro-Prisma wird mit seiner halben Querschnittsfläche durch ein abgeschlossen ist, dessen brechende Kante (3) mit seiner brechenden Kante gegenüber dem ersten parallel zu einer Stirnfläche (6) des Mediums ver- Prisma um 90° gedrehten Porro-Prisma abgeschlossen läuft, während das andere Ende mit seiner halben as und die verbleibende Stirnfläche als teilverspiegelte Querschnittsfläche durch ein mit seiner bre- Ebene senkrecht zur optischen Achse ausgebildet, chenden Kante (5) gegenüber dem ersten Prisma Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist um 90° gedrehtes Porro-Prisma abgeschlossen ist vorgesehen, daß mindestens ein Endteil des Mediums und die verbleibende Stirnfläche (6) als teilver- aus dem Anregungsbereich herausragt.

spiegelte Ebene senkrecht zur optischen Achse 30 Ein ferneres Merkmal der Erfindung besteht darin, verläuft. daß das Medium aus Rubin besteht und das oder die

3. Optischer Sender nach den Ansprüchen 1 herausragenden Endteile vorteilhafterweise undotiert und 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens bleiben.

ein Endteil des stimulierbaren Mediums aus dem Die Dotierung soll nach einem letzten Merkmal der

Anregungsbereich (4) herausragt. 35 Erfindung um 0,01 °/₀ liegen.

4. Optischer Sender nach Anspruch 3, dadurch Das in dieser Weise aufgebaute stimulierbare gekennzeichnet, daß das stimulierbare Medium Medium hat folgende Vorteile:

aus Rubin besteht und das bzw. die herausragenden Der einheitliche Block von rechteckigem Querschnitt

Endteile undotiert bleiben. ist mit bekannten Mitteln wirtschaftlich herstellbar

5. Optischer Sender nach Anspruch 4, dadurch 40 und ebenfalls leicht in Teilbereiche von rechteckigem gekennzeichnet, daß die Cr³+-Dotierung des Rubins Querschnitt aufteilbar.

um 0,01 % 'iegt. Hierzu trägt der rechteckige Querschnitt wesentlich

bei. Er erleichtert erheblich das optisch exakte Aufbringen der Endprismen. An einem Ende kann das

45 Prisma, hier in Form eines Porro-Prismas, unmittelbar

mit dem Körper des Mediums einstückig angeschliffen werden. An dem anderen Ende läßt sich die teilverspiegelte Stirnfläche ebenfalls anschleifen und das

Die Erfindung betrifft einen optischen, Sender für , mit seiner brechenden Kante gegenüber dem ersten kohärente Strahlung aus einem stimulierbaren Medium 50 Prisma um 90° gedrehte Porro-Prisma in optisch im festen Aggregatzustand, dessen Stirnflächen durch exakter Lage aufbringen, z. B. ansprengen. Prismen derart abgeschlossen sind, daß mit parallel Die Maßnahme, mindestens ein Endteil des Mediums

zur optischen Achse des optischen Resonators ver- aus dem Anregungsbereich herausragen zu lassen, laufenden Teilbereichen des stimulierbaren Mediums vereinfacht die Konstruktion der einzelnen Teile des eine Hintereinanderschaltung des optischen Wegs des 55 Senders.

kohärenten Lichts bewirkt ist, wobei das stimulierbare Sofern als Werkstoff für das stimulierbare Medium

Medium parallel zur Anregungslampe angeordnet ist, Rubin benutzt wird, ergibt sich eine Verbesserung der mit der zusammen es in fester optischer Kopplung Lichtausbeute, wenn das bzw. die herausragenden von einem enganliegenden Reflektor umgeben ist. Endteile undotiert bleiben.

Ein Sender mit einem in dieser Weise aufgebauten 60 Der Aufbau des Senders entspricht dem Lichtkasten- und arbeitenden stimulierbaren Medium ist bereits prinzip, d. h. das Licht der Anregungslampe wird auf durch' die USA.-Patentschrift 3 383 621 bekanntge- das stimulierbare Medium nicht projiziert, sondern worden. Bei diesem Sender besteht das Medium aus erfüllt den Anregungsbereich gleichmäßig. Der Wireinem Rubin-Hohlzylinder nut angeschliffenen oder kungsgrad einer solchen Anordnung ergibt sich aus aufgesetzten prismatischen l.ndflächcn. Diese Bauart 65 der folgenden Formel für ein stimulierbares Medium hat folgende Nachteile: aus Rubin. Da es dabei nur auf das Prinzip ankommt,

hrstcns ist die Herstellung des stimulierbaren ist diese Formel auf einen stationären Betrieb des Mediums in Form eines Hohlzylinders aus Rubin Senders bezogen, wodurch Differentialgleichungen