DE1816606B2

DE1816606B2 - Optische Speichervorrichtung

Info

Publication number: DE1816606B2
Application number: DE1816606A
Authority: DE
Inventors: Michael Albert Berkeley Heights Duguay; Peter Michael Millington Rentzepis
Original assignee: Western Electric Co Inc
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1967-12-27
Filing date: 1968-12-23
Publication date: 1973-11-22
Also published as: DE1816606A1; US3508208A; NL6815606A; FR1587413A; GB1236108A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine optische Speichervorrichtung mit einem Medium, das eine durch einen unteren und einen oberen Energiezustand definierte Energielücke, zusammen mit einem strahlenden Übergang vom oberen zum unteren Energiezustand, aufweist.

Für ein optisches Speichersystem wird vorzugsweise eine bistabile optische Speichervorrichtung vorgesehen, die durch Lichtstrahlen gesteuert werden kann.

Mit dem Aufkommen von modengekoppelten Lasern ergab sich ein besonderes Interesse an einer optischen Speichervorrichtung, die in der Lage ist, auf Impulse mit Impulsabständen in der Größenordnung von einigen Picosekunden und Impulsbreiten eines Bruchteils einer Picosekunde anzusprechen. Dieses Problem und damit die Speicherung großei Informationsmengen auf kleinem Speicherraum soll erfindungsgemäß gelöst werden.

Ausgehend von einer optischen Speichervorrichtung der eingangs genannten Art schlägt die Erfindung zur Lösung dieser Aufgabe vor, daß das Medium eir verfestigtes Zwei-Photonen-Fluoreszenzmedium ist daß in einem Bereich desselben freie Radikale be einem Zwischenenergiezustand zwischen dem oberer und unteren Energiezustand erzeugt werden durct ein Paar Impulse von einer Dauer in der Größen Ordnung einer Picosekunde oder darunter, die in den Bereich koinzidieren und einander überlappen, unc daß ein strahlender Übergang vom oberen zum un teren Energiezustand erzeugt wird durch Erhöhei der Energie der freien Radikale auf das Niveau de oberen Energiezustands.

Dadurch wird eine hohe Bitdichte in einem, eim Speichereinheit bildenden Zwei-Photonen-Fluoreiszenz

medium erreicht, das durch Einfrieren oder Dispersion innerhalb eines Polymeren verfestigt worden ist. Information wird in einen ausgewählten Bereich des Mediums eingeschrieben, wenn Zwei-Picosekunden-Lichtimpiilse in dem ausgewählten Bereich zur Koinzidenz und zur gegenseitigen Überlappung gebracht werden. Die einander überlappenden Lichtempulse erzeugen innerhalb des Mediums durch Zwci-Photonen-Absorption freie organische Radikale, welche die Information bei einem Energieniveau speichern, das zwischen dem fiuoreszenten Niveau und dem Grundzustand liegt. Die freien organischen Radikale speichern die Information beliebig lange. Das Auslesen kann durch Abfragen des Mc jiums mit Hilfe eines zweiten Paares von koinzidenten und einander überlappenden Picosekunden-Lichtimpulsen erfolgen. Wenn das Medium eingefroren ist, kann das Auslesen auch dadurch erfolgen, daß ein kollimiertes, infrarotes Lichtstra'nlbündel in den ausgewählten Bereich gerichtet wird, wodurch bewirkt wird, daß sich dieser Bereich verflüssigt und die ihm zugeordneten Radikale rekombinieren. In jedem der oben angegebenen Fälle ruft ein Abfragestrahlbündel eine Fluoreszenz im abgefragten Bereich hervor; die dabei emittierte Strahlung wird von einem geeigneten Lichtdetektor abgetastet.

Im folgenden ist die Erfindung an Hand der Zeichnung beschrieben; es zeigt

F i g. 1 das Schema eines Ausführungsbeispiels der Erfindung,

F i g. 2 das Schema eines Teils eines Energieniveau-Systems eines im Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 verwendeten Mediums,

F i g. 3 das Schema eines Teils eines anderen Energieniveau-Systems eines im Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 verwendeten Mediums,

F i g. 4 das Schema eines weiteren Ausfiihrungsbeispiels der Erfindung,

F i g. 5 das Schema eines Teils des Energieniveau-Systems eines im Ausführungsbeispbl nach F i g. 4 verwendeten Mediums und

F i g. 6 das Schema eines dritten Ausführungsbeispiels der Erfindung.

In F i g. 1 ist ein dreidimensionales Speichersystem mit einem verfestigten Zwei-Photonen-Flucreszenz-Medium 12 dargestellt, das in eine Vielzahl von Speicherzellen, wie z. B. die mit 18 bezeichnete, unterteilt sein kann. Die Ausgangsstrahlungen eines Signall'chtquellenpaares 14 und 16 werden über Strahlablenkeinrichtungen 15 bzw. 17 in das Medium 12 so gerichtet, daß sie sich in der Speicherzelle 18 schneiden. Die Signallichtquellen sind typischeiweise Laser, die Impulse von Picosekun^en-Dauer auf bekannte Weise erzeugen, beispielsweise mit Hilfe einer Synchronmodulation und einer Q-Schaltung.

Um Speichereigenschaften zu zeigen, ist, wie noch im einzelnen erläutert wird, das Medium 12 verfestigt, d. h., es ist eingefroren (z. B. bei Temperaturen des flüssigen Heliums gehalten), oder es ist in einem Festkörper (z. B. polymerisiert) dispergiert. In beiden Fällen wird Information in eine ausgewählte Speicherzelle (z. B. die Zelle 18) dadurch eingeschrieben, daß ein Picosekunden-Lichtimpulspaar innerhalb der Zelle 18 zur Koinzidenz und Überlappung gebracht wird. Die überlappenden Impulse erzeugen durch Zwei-Pholonen-Absorption froie organische Radikale, die die Information bei einem zwischen dem fluoreszenten Niveau und dem Grundzustand des Mediums 12 liegenden Energieniveau speichern. Verschiedene Auslese-Betriebsarten können jedocr. verwendet werden. Im Falle eines eingefrorenen Mediums kann das Abfragen (das Auslesen) dadurch erfolgen, daTj ein kollimiertes Infrarotlichtstrahlbündel in die Speicherzelle 18 gerichtet wird Im Falle eines entweder polimerisierten oder eingefrorenen Mediums kan·' die Abfragung dadurch erfolgen, daß man ein zweites Picosekunden-Impulspaar (das ebenfalls von den

ίο Quellen 14 und 16 erzeugt werden kann) ⁷-ur Koinzidenz und zur Überlappung innerhalb der Zelle 18 zwingt. In jedem Fall verursachen die Abfragestrahlbündel Fluoreszenz in der Zelle 18. und die dabei emittierte Strahlung wird durch geeignete Lichtdetektoren (nicht dargestellt) abgetastet.

Es wird ein Medium verwendet, das die Absorption zweier Photonen für die Erzeugung je eines Fluoreszenzstrahlungsquantes benötigt. Es ist jedoch zu beachten, daß die Fluoresze · ζ nicht direkt durch die Absorption zweier Photoner, erzeugt wird, sondern es werden freie Radikale in einem Speicherzustand erzeugt, da das Medium verfestigt ist. Diese Radikale können später zur Erzeugung dieser Ausgangsf) "oreszenz angeregt (oder ausgelesen) werden. Dieser Sachverhalt ist in der nachstehenden Beschreibung beachtlich, wenn auf Fluoreszenz Bezug genommen wird.

Allgemein hängt feststellbare Fluoreszenz von zwei Parametern ab, nämlich der Frequenz und der Intensität. Die Frequenz steht (über die Plancksche Konstante) mit der Signalenergie in Beziehung, die zum Anregen von Elektronen über die Energielücke des verwendeten Mediums hinweg erforderlich ist. Andererseits steht die Intensität in Zusammenhang mit der Gesamtzahl der Photonen, die von einem einfallenden Signal geliefert werden. Die Signaliritensität steht daher in Beziehung zur Gesamtzahl der vom Medium absorbierten Photonen, die ihrerseits ein Maß für die erzeugte Intensität der Fluoreszenz ist.

Daher kann ein Signal aus zwei Gründen nicht in der Lage sein, feststellbare Fluoreszenz zu erzeugen, ind zwar entweder deswegen, weil seine Frequenz zu niedrig ist, um Elektronen über die Energielücke hinweg anzuregen, oder deswegen, weil das Signal, trotz eventuell geeigneter Frequenz zu niedrige Intensität hat, um das Medium zur Absorption einer ausreichenden Anzahl Photonen zu veranlassen. Diese beiden Eigenschaften werden bei den Einschreibe- und Auslesefunktionen nach der Erfindung ausgenutzt. Außerdem ist es möglich, daß ein Signal selbst bei der richtigen Frequenz und der geeigneten Intensität eine feststellbare Fluoreszenz immer noch nicht erzeugen kann, weil —· wit erwähnt — das Medium verfestigt ist, so daß die Radikale im Medium nicht frei beweglich sind und folglich nicht rekombinieren körnen. Die letztere Eigenschaft wird bei der Erfindung zur Realisierung der Speicherfunktion ausgenutzt.
Normalerweise würde dann durch richtige Wahl der Frequenzen und Intensitäten eines Picosekunden-Impulspaares feststellbare Fluoreszenzstrahlung in den Bereichen erzeugt werden, in welchen die Signale koinzident sind und einander überlappen (z. B:. in der Zelle 18), wobei ein Photon von jedem der beiden Signale pro Fluoreszenzstrahlungsquant absorbiert wird. Da das Medium 12 verfestigt ist, erzeugen die überlappenden Impulse, die die Einschreibfunktion übernehmen, jedoch überhaupt keine Fluoreszenz,

statt dessen erzeugen sie freie Radikale, die die In- lappen, Information durch freie organische Radikale

formation bei einem in der Energielückc liegenden im Speicherzustand T₁ zwischen S₀ und S₁ gespeichert.

Zwischenenergieniveau speichern. Die Information Dort aber, wo die Signale einander nicht überlappen

wird durch ein zweites Paar koinzidenter und ein- oder nicht koinzident sind, wird keine Information

ander überlappender Picosekunden-Impulse ausge- 5 gespeichert. Die Information, die durch freie Radikale

lesen, die die Radikale auf einen höheren Energie- im Speicherzustand T₁ bei jedem verfestigten Medium

zustand anregen und nachfolgend feststellbare Fluo- gespeichert wird, wird in einer zu der Einschreib-

reszenz erzeugen. methode analogen Weise ausgelesen. Zwei optische

Der atomare Mechanismus, durch welchen die Impulse unterschiedlicher Frequenzen /₃ und /₄ (siehe Schreib-, Lese- und Speicherfunktionen ausgeführt io F i g. 2) und unterschiedlicher Intensitäten werden werden, kann an Hand der F i g. 2 und 3 besser ver- zur Koinzidenz und zur Überlappung in dei abzuständlich gemacht werden. F i g. 2 zeigt schematisch fragenden Speicherzelle gebracht. Die Frequenzen einen Teil des Energieniveausystems eines Zwei- sind so, daß die Gesamtenergie der Impulse /i(/₃ · f_t) Photonen-Fluoreszenz-Mediums, das durch ein Paar im wesentlichen gleich dem Energieabstand von T₁ und Singlet-Zustände S₀ und Sj, die durch eine Energie- 15 S₁ ist. Die beschriebene Anordnung ist jedoch eine lücke Eg getrennt sind, charakterisiert ist. Um Infor- Breitbandvorrichtung, da jeder Energiezustand tatmation in eine ausgewählte Speicherzelle einzu- sächlich eine Gruppe dichtgepackter Zustände von schreiben, werden zwei Impulse unterschiedlicher im wesentlichen gleicher Energie ist. Typischerweise Frequenzen und Intensitäten innerhalb dieser Zelle überdeckt jeder »Zustand« ein mehrere hundert Angzum Überlappen und zur Koinzidenz gebracht. Im ao ström breites Band. Daher ist innerhalb einer Toleranz Ergebnis werden Elektronen innerhalb dieser Zelle von einigen hundert Angström die Summe der von S₀ auf S₁ angeregt; weil aber das Medium ver- Frequenzen nicht kritisch. Das Zwei-Frequenz/Zweifestigt ist, fallen die angeregten Elektronen nicht auf Intensitäts-Schema ist das gleiche wie das vorstehend S₀ unter Erzeugung von Fluoreszenz zurück. Statt für die Schreibfunktion beschriebene. Die koinzidendessen unterliegen sie einem nichtstrahlenden Über- as ten und einander überlappenden Impulse bewirken gang T₁ auf den Speicherzustand T₁ (weil der Übergang eine Anregung der Radikale von T₁ auf S₁ und nachvon S₁ nach T₁ viel wahrscheinlicher als der Übergang folgend ein Zurückfallen der dadurch auf S₁ angevon S₁ nach S₀ ist) und erzeugen freie Radikale in regten Elektronen auf eines der Vibrationsschwindiesem Triplet-Zustand. Die Radikale rekombinieren gungsniveaus von S₀, begieitet von der Fluoreszenziedoch nicht, weii das Medium verfestigt ist. Die 3= strahlung F. Die fluoreszente Ausgangsstrahlung F durch die Radikale gespeicherte Information wird wird durch einen geeigneten optischen Detektor als durch Anregen der Radikale von T₁ auf S₁ ausgelesen, logische »1« abgetastet. Wenn keine feststellbare was nachfolgend die Elektronen veranlaßt, von S₁ auf Fluoreszenz erzeugt wird (d. h., wenn eine unbeeines der Vibrationsschwingungsniveaus von S₀ zurück- deutende Anzahl freier Radikale im Speicherzustand T₁ zufallen und dadurch feststellbare Fluoreszenz F zu 35 waren), wird der Detektor eine logische »0« lesen,
erzeugen. Ein alternativer Auslesemechanismus für beide

Im einzelnen hat der eine der Impulse die optische Typen der verfestigten Medien ist in F i g. 3 darge-Frequenz Sx und die Intensität Z₁, und der andere die stellt. Die durch fieie Radikale im Speicherzustand T₁ optische Frequenz /₂ und die Intensität I₂. Typischer- gespeicherte Information wird durch Anregen der weise ist /_x = 2/₂, wobei /₂ durch einen bekannten 40 freien Radikale von T₁ auf ein Energieniveau T₂ ober-Generator für zweite Harmonische (z. B. einen Ka- halb der Energiebandlücke ausgelesen. Die so auf T₂ liummonophosphatkristall) erzeugt wird. Der Impuls angeregten Elektronen unterliegen einem nichtstrahlenbei /_x wird so bemessen, daß allein durch Absorption den Übergang τ₂ nach S₁ und fallen nachfolgend auf von zwei Photonen aus diesem Impuls keine Elek- eines der Vibrationsschwingungsniveaus von S₀, betronen über die Energielücke hinweg angeregt werden, 45 gleitet durch die Fluoreszenz F, zurück. Wiederum d. h., daß 2AZ₁ < E₉ ist. Andererseits wird der Im- erfolgt das Auslesen unter Verwendung der Zweipuls bei f₂ so ausgelegt, daß die Absorption zweier Frequenz/Zwei-Intensitäts-Methode; zwei optische Photonen aus diesem Impuls allein zwar Elektronen Impulse unterschiedlicher Frequenzen O₅ und /„) und über die Energielücke hinweg anfegt, (d. h., 2hj₂>E_g), unterschiedlicher Intensität werden zur Koinzidenz aber nur in unbedeutender Anzahl. Dies wird durch 50 und innerhalb der abzufragenden Speicherzelle zur Niedrighalten der Intensität erreicht, wobei typischer- Überlappung gebracht Die Frequenzen sind so, daß weise I₂ «a A/100 gilt. Daher regt keiner der Impulse die Energie h(f₅ 4- /_e) im wesentlichen gleich dem eine nennenswerte Anzahl Elektronen von S₀ auf S₁ an, Energiezustand der Zustände T₁ und T₂ ist. Wie er- und folglich erzeugt keiner der Impulse eine nennens- wähnt, ist jedoch die Vorrichtung breitbandig; daher werte Anzahl von Radikalen im Speicherzustand T₁. 55 ist die Summe der Frequenzen innerhalb einer Toleranz Jedoch sind dort, wo die Signale koinzident sind von mehreren hundert Angstrom unkritisch. Es ist zu und sich innerhalb des Mediums überlappen, sowohl beachten, daß die vorstehend erwähnten Auslesedie Bedingung bezüglich Frequenz als auch die Be- mechanismen nicht an ein destruktives Auslesen gedingung bezüglich Intensität erfüllt. Das heißt, die bunden sind. Das heißt, die Information kann in einer Energie der kombinierten Signale ist ausreichend, 60 Speicherzelle beibehalten werden, während gleichzeitig um Elektronen über die Energielücke hinweg anzu- ausgelesen wird. Ein Weg zum Erhalt eines zerregen, weil MJ₁ 4- Z₂) > Eg ist; und die Intensität störungsfreien Auslesens würde der sein, die Intensität der kombinierten Signale erzeugt eine solche Anzahl der Ausleseimpulse so zu steuern, daß nur ein Teil von Radikalen im Speicherzustand T₁, daß bei einer der freien Radikale in der betreffenden Speicherzelle Anregung, gleichgültig ob direkt ctder indirekt, auf 65 angeregt werden, so daß der übrige Teil zu späteren den Zustand S₁ feststellbare Fluoreszenz nachfolgend Zeitpunkten ausgelesen werden kann. Alternativ auftritt. Zusammengefaßt wird also dort, wo die können alle oder nur ein Teil der freien Radikale beiden Signale koinzident sind und einander über- angeregt werden, wobei aber durch Verwendung von

Rückkopplungsmethoden die ausgelesene Information dazu benutzt werden kann, die Information in der Speicherzelle wiederherzustellen.

Das Auslesen aus einem eingefrorenen Medium kann andererseits ohne die Verwendung eines Zwei-Frerpenz/Zwei-Intensitäts-Schemas erfolgen. Beispielsweise (siehe F i g. 4) erzeuge eine kollimierte Infrarotlichtquelle 20 (z. B. ein CO₂-Laser oder eine kollimierte Infrarotlampe) einen Infrarotstrahl 21, der über eine Strahlablenkeinrichtung 26 auf die Speicherzelle 22 eines eingefrorenen Zwei-Photonen-Fluoreszenzmediums 24 gelenkt wird. Das Medium 24 wird durch eine geeignete Kühleinrichtung 25 bekannter Bauart (nur schematisch dargestellt) eingefroren gehalten. Ein Fotodetektor 28 ist hinter dem Medium 24 angeordnet, um das Fehlen oder Vorhandensein eines fiuoreszenten Ausgangssignals von einer jeden Speicherzelle festzustellen. Der Infrarotstrahl bewirkt eine örtliche Erhitzung in der ausgewählten Speicherzelle und damit eine Verflüssigung so des Mediums innerhalb dieser Zelle. Als Folge hiervon können die freien Radikale in der Zelle rekombinieren und unterliegen daher, wie in F i g. 5 dargestellt ist, einem nichtstrahlenden Übergang r_a vom Speicherzustand T₁ auf den Zustand S₁. Die auf S₁ angeregten Elektronen fallen dann nachfolgend auf eines der Vibrationsschwingungsniveaus von S₀ unter F. iission der Fluoreszenzstrahlung F zurück, die dann ihrerseits vom Fotodetektor 28 festgestellt wird.

Das Medium 24 ist in der Figur als eine zweidimensionale Speichereinrichtung dargestellt. Das Medium könnte auch ein dreidimensionaler Speicher (wie in F i g. 1) sein, wobei der Infrarotstrahl 21 aufeinanderfolgend eine ganze Informationsreihe (d. h. alle im Weg des Strahles liegenden Speicherzellen) auslesen würde. Der Detektor 28 sollte in diesem Falle in der Lage sein, die aufeinanderfolgend erzeugte ausgelesene Information (d. h. logische Einsen und logische Nullen) abzutasten und zu unterscheiden.

Die vorstehend beschriebenen Einschreib- und Auslesemethoden verwenden zwei Signalquellen, um das Zwei-Frequenz/Zwei-Intensitäts-Picosekundenimpulspaar zu erzeugen. Es ist jedoch möglich, ein solches

40 Impulspaar durch Verwendung nur einer einzelnen Quelle zu erzeugen, wie dieses in F i g. 6 dargestellt ist. Die Signalquelle 30 (z. B. ein phasenstarrer neodymotierter Glaslaser) erzeugt einen Picosekundenimpuls bei der optischen Frequenz J₁ (beispielsweise 1,6 μ). Der Impuls passiert sodann einen Polarisator 32 und tritt in einen Generator 34 für zweite Harmonische ein (beispielsweise ein Kaliummonophosphatkristall, der den Phasenanpaßwinkel einstellt). Das Ausgangssignal des Generators 34 ist ein Impuls bei /₂ ?« 2Z₁ (z. B. 0,53 μ), zusammen mit einem Impuls bei f_u wobei die Intensität des Impulses bei f_x typischerweise hundertmal größer ist als die Intensität der Impulse bei 2/_x (z. B. ein Gigawatt/cm^a im Vergleich zu 10 Megawatt/cm^a). Das zusammengesetzte Strahlbündel wird dann durch eine frequenzempfindliche, variable Verzögerungseinrichtung 36 hindurchgeschickt, die den einen der Impulse (z. B. den Impuls bei /₂) gegenüber dem anderen verzögert. Beide Impulse werden dann durch eine Strahlablenkungseinrichtung 37 hindurchgeschickt, die den Strahl in eine vorausgewählte Speicherzelle 39 des Mediums 38 schickt. Das zusammengesetzte Strahlbündel passiert das Medium und trifft senkrecht auf einen dielektrischen Spiegel 40 auf, der typischerweise den Impuls bei Z₁ reflektiert, aber den Impuls bei /₂ durchläßt. Durch Einführung einer entsprechend bemessenen Verzögerung wird der Impuls bei f_x nach seiner Reflexion am Spiegel 40 den verzögerten Impuls bei /₂ in der Speicherzelle 39 überlappen und hier mit diesem koinzident sein. Die überlappenden und koinzidenten Impulse erzeugen — wie zuvor — freie Radikale in einem Speicherzustand, der in der Energielücke des Mediums 38 liegt. In ähnlicher Weise kann diese mit nur einer Quelle arbeitende Methode zum Auslesen der gespeicherten Information verwendet werden.

Zwei-Photonen-Fluoreszenzmaterialien

Typische Zwei-Photonen-Fluoreszenzmedien, die entsprechend der Erfindung verwendet werden können, umfassen beispielsweise Anthrazen, Pyren und 3,4-Benzpyren. Diese Verbindungen haben die folgenden Energieniveaus in Angstrom, gemessen vom Grundzustand S₀ aus.

Material

Anthracen ..

Pyren

3,4-Benzypren

2900 bis 3700 Ä

2900 bis 3500 Ä

3300 bis 4100 Ä

oder

2000 bis 3000 Ä ~6940Ä
-5000 Ä
~ 5400 bis
6100 Ä

~3355 A
3300 bis
4100 A

Diese und andere ähnliche Materialisn können hitzen der Mischung. Um andererseits ein Zweipolymerisiert sein, beispielsweise in bekannter Weise Photonen-Material einzufrieren, kann eine 10-¹- bis durch Mischen der festen Form des Materials mit 10-⁴-molare Lösung des Materials in Benzol auf einem Monomer (beispielsweise Paranitrostyrol) und Temperaturen des flüssigen Heliums abgekühlt wermit flüssigem Styrol und durch nachfolgendes Er- 60 den.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Optische Speichervorrichtung mit einem Medium, das eine durch einen unteren und einen oberen Energiezustand definierte Energielücke, zusammen mit einem strahlenden Übergang vom oberen zum unteren Energiezustand, aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Medium ein verfestigtes Zwei-Photonen-Fluo- m reszenzmedium (12) ist, daß in einem Bereich (18) desselben freie Radikale bei einem Zwischenenergiezustand (T₁) zwischen dem oberen und unteren Energiezustand (S₁ bzw. S₀) erzeugt werden durch ein Paar Impulse (Z₁ und f.,) von einer Dauer in der Größenordnung einer Picosekunde oder darunter, die in dem Beieich (18) koinzidievtn und einander überlappen, und daß ein strahlender Übergang (F) vom oberen zum unteren Energiezustand erzeugt wird durch Erhöhen der Energie der freien Radikale auf das Niveau des oberen Energiezustandes (S₁).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster der Impulse eine Frequenz derart hat, daß gleichzeitige Absorption zweier Photonen aus dem Signal durch das Medium ausreichend ist, Elektronen vom unteren in den oberen Energiezustand anzuregen, sowie eine Intensität derart hat, daß diese nicht ausreichend ist, eine nennenswerte Anzahl 'eier Radikale bei dem Zwischenenergiezustr.nd zu erzeugen, und daß ein zweiter der Impulse eine Frequenz derart hat, daß die gleichzeitige Absorption zweier Photonen aus dem Signal durch das medium nicht ausreichend ist, Elektronen vom unteren in den oberen Energiezustand anzuregen, aber eine genügend hohe Frequenz und Intensität derart hat, daß, wenn der erste und zweite Impuls einander gleichzeitig in dem Bereich des Mediums überlappen, eine große Anzahl freier Radikale bei ^o dem Zwischenenergiezustand erzeugt wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulse längs einer colinearen Bahn geführt werden, daß einer der Impulse gegenüber dem anderen verzögert wird und daß ein am anderen Ende des Mediums senkrecht zu der co-linearen Bahn angeordneter Reflektor dazu vorgesehen ist, den anderen Impuls zu reflektieren und ihn mit dem verzögerten Impuls in dem Bereich des Mediums zur Überlappung zu bringen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Medium einen vierten Energiezustand oberhalb des oberen Energiezustandes aufweist, der an letzteren duich einen charakteristischen nichtstrahlenden Übergang gekoppelt ist, daß der eine der Impulse eine Frequenz derart hat, daß gleichzeitige Absorption zweier Photonen aus dem Impuls durch das Medium ausreichend ist, freie Radikale von dem Zwischenenergiezustand auf den vierten Energiezustand anzuregen, sowie eine Intensität derart, daß diese nicht ausreichend ist, eine nennenswerte Anzahl freier Radikale auf den vierten Energiezustand anzuregen, und daß der zweite der Impulse eine Frequenz derart hat, daß die gleichzeitige Absorption zweier Photonen nicht ausreichend ist, freie Radikale vom Zwischenenergiezustand auf den vierten Energiezustand anzuregen, aber eine genügend hohe Frequenz und Intensität derart hat, daß, wenn der erste und zweite Impuls einander gleichzeitig in dem Bereich des Mediums überlappen, eine große Anzahl freier Radikale auf den vierten Energiezustand angeregt wird, wodurch die im vierten Energiezustand befindlichen Elektronen einem nichtstrahlenden Übergang vom vierten Energiezustand in den oberen Energiezustand und nachfolgend einem strahlenden Übergang vom oberen Energiezustand in den unteren Energiezustand unterliegen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß das verfestigte Medium eingefroren ist und daß der strahlende Übergang vom oberen in den unteren Energiezustand erzeugt wird durch Beaufschlagen des Bereiches mit einem kollimierten Infrarotstrahl, um dadurch diesen Bereich zu verflüssigen und eine Rekombination der freien Radikale zu ermöglichen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das verfestigte Medium ein Zwei-Photonen-Fluoreszenzmaterial aufweist, das in einem Polymer dispergiert ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Medium ein Zwei-Photonen-Fluoreszenzmaterial ist, das aus der Anthrazen, Pyren und 3,4 Benzpyien umfassenden Gruppe ausgewählt ist.