DE1923565C3 - Optischer Sender (Laser) für kohärente Lichtimpulse kurzer Dauer und steiler Vorderflanke - Google Patents

Description

tÄtigt wird, das kurz vor der Einspeisung eine Funkenstrecke enthält und das durch einen Anpassungswider-•land abgeschlossen ist.

Beim erfindungsgemäßen optischen Sender werden die aus dem optischen Resonator austretenden Lichtjinpulse durch den nachgeschalteten elektrooptischen Verschluß gewissermaßen »abgeschnitten«. Auf diese Weise können aus vom optischen Resonator abgeebenen Lichtimpulsen von z. B. 30 ns über den elektrooptischen Verschluß Lichtimpulse von nur einigen 10~'ns gewonnen werden.

Demgegenüber war bisher lediglich noch ein optischer Sender bekannt (vgl. Applied Physics Letters, Bd 12 Nr. 9, vom 1. 5,1968, S. 297 bis 300), dessen stiniulierbares Medium ständig kohärentes Licht emittiert, das durch einen einzelnen elektrooptischen Verschluß in Lichtimpulse unterteilt wird. Dieser bekannte optische Sender weist jedoch keinerlei zeitliche Korrelation zwischen den vom stimulierbaren Medium abgegebenen Lichtimpulsen einerseits und den OfT-muneszeiten des elektrooptischen Verschlusses in der Bahn des kohärenten Lichts andererseits auf, so daß damit keine steilen Vorderflanken der Lichtimpulse eSgt werden können.

Ferner ist für sich bereits bekanntgeworden (vgl. Elektronik Bd. 12, Nr. 3, März 1963, S. 85 bis 88) die Verwendung von Kabeln für im Nanosekundengebiet arbeitende Impulsgeneratoren.

Die Erfindung wird dadurch vorteilhaft weiter-Gebildet daß die ß-Schaltung innerhalb des optischen Resonators durch eine dem zusätzlichen optischen Verschluß gleichartige Pockelszelle betätigt wird und daß beide Pockelszellen nacheinander aus derselben Koaxialleitung gespeist sind oder daß die ^-Schaltung innerhalb des optischen Resonators durch ein Drehbetätigt wird und daß die Auslösevorrichtung F i g. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel des optischen Senders gemäß der Erfindung,

F ig,2a bis 2c Skizzen zur Erläuterung des optisehen Senders,
F i g. 3 a bis 3 c den Verlauf der erhaltenen ucnt-

impulse, _t .

F i g, 4 ein zweites Ausführungsbeispiel gemali der

Erfindung, . . .

F i g. 5 eine Abwandlung des Ausführungsbeispiels zur Erzielung eines noch steileren Anstiegs der Vorderflanke der Lichtimpulse und

F i g 6 den optischen Sender mit einer Kette sich anschließender Nachverstärkerstufen.

In F i g. I ist ein Stab 1 aus stimulierbarem Medium abgebildet, der von einer koaxialen Entladungs-Blitzlampe 2 umgeben ist und sich in einem optischen Resonator befindet, der durch zwei Spiegel 3 und 4 begrenzt ist, von denen der Spiegel 4 teildurch lassig ist. Eine Pockelszelle 5 und ein Polarisator 6 befanden sich ebenfalls im Resonator auf beiden Seiten des Stabes 1. .

Die Pockelszelle 5 wird durd einen Kristall aus Kaliummonophosphat (abgekürzt KDP) oder Ammoniummonophosphat (abgekürzt ADP) gebildet, der as sich zwischen zwei Ringelektroden 7 und» so Defindet, daß seine kristallographische Achse Oz parallel zu den Kraftlinien des elektrischen Feldes veriauit, das durch die Ringelektroden 7 und 8 erzeugt wird. Die Pockelzelle 5 selbst ist so orientiert, dall au. Achse O: parallel zur Ausbreitur.gsncntung des ucnis verläuft, das von dem Stab 1 emittiert wird Bekann lieh hat die Einwirkung eines elektrischen Feldes am einen derartigen Kristall zur Folge, daß gemalJ dem Pockels-Effekt eine doppelbrechung ^eJ°^ ™enn die Achsen Ox und Oy (F ig. 2a) mit_ der Achse u. ein cartesisches Achsensystem bilden, äußert sich der

siahf eiÄns^ ££ Steuerung der nach_geschalteten Po,

gjjg

Die Benuuung _einer Pockelszelle bzw. eines Dreh-Prismas zur O-Schaltung ist für sich nicht mehr neu ill TFFF Snectrum Bd 4 Nr 3 März 1967 S 116). %1 ΐΙ^™*ηη\^Α^ΜΖ Lösung cinis weiteren Problems benutzt werden. Es sind bereits SSe Sender mit einer Kette sich anschließender Nachverstärkerstufen bekannt (vgl. zum Beispiel Journal of Applied Physics, Bd. 37, Nr. 5, April 1966, ⁸SfSiSSAnordnung hat zwei Nachteile, die , lang den Achsen Ox und Oy' ist eine Funktion der Größe des elektrischen Feldes in Rötung Oz. Der Polarisator 6 ist so angeordnet, daß die Achsen

Ox und Oy parallel bzw. ^"^^Zn ebene der Lichtwelle verlaufen, die er durchlassen kann

Jede Lichtwelle kann in zwei Wellen unterteil werden, die parallel zu den AchserOMuri Oy P^ risiert sind, was auch fur einen getnggerten optischen ^Äschenden

geregten Niveaus der Atome bzw. Moleküle des üpgü

55 den Richtungen Ox und Oy ^nSSe Lic'hS

emittiert, der durch den Polarisator 6 parallel zur Achse Ox polarisiert ist.

Dieser Lichtimpuls wird anschließend durch eine äußere Pockelszelle 9 mit drei Platten empfangen, die aus zwei Einkristallen 10 und 11 aus KDP oder ADP besteht, die Seite an Seite angeordnet, durch eine mittlere Ringelektrode 12 getrennt und durch zwei Seitenelektroden 13 und 14 begrenzt sind, die ebenfalls Ringelektroden und elektrisch versorgt sind. Die beiden Einkristalle 10 und 11 liegen mit ihren kristallographischen Hauptachsen Oz_x und Oz₂ (Fig. 2 b) parallel zu den Feldlinien des elektrischen Feldes E, das durch die Elektroden erzeugt werden kann. Die Pockelszelle 9 selbst ist so orientiert, daß die Einkristalle 10 und 11 nacheinander von dem kohärenten Lichtimpuls mit einer Ausbreitungsrichtung parallel zu den Achsen Oz_x und Oz₁ durchlaufen werden. Unter diesen Bedingungen führt die Einwirkung eines elektrischen Feldes auf jeden Einkristall durch den Pockels-Effekt zu einer Doppelbrechung, die sich nach einer gegenläufigen Drehung im Auftreten der beiden Achsen Ox\ und Oy\ im Einkristall 10 und Ox"_t und oy_t im Einkristall 11 äußert, wie aus F i g. 2 c ersichtlich ist

Die Mittelelektrode 12 ist in den Mittelleiter eines Koaxialkabels 15 von beispielsweise 15 0hm zwischengeschaltet, während die beiden Seitenelektroden 13 und 14 in dessen Außenleiter zwischengeschaltet sind.

Ein Polarisator 16, dessen Polarisationsebene zu der des Polarisators 6 gekreuzt ist, empfängt das durch die Pockelszelle 9 durchgelassene Licht. Der Polarisator 16 und die Pockelszelle 9 bilden zusammen mit dem Polarisator 6 einen elektrooptischen Verschluß, der bei genauer Synchronisation seines öffnungszeitpunkts mit dem Durchlauf des kohärenten Lichtimpulses nur den Durchlaß eines Teils des Lichtimpulses ermöglicht. Wenn der Lichtimpuls, der parallel zur Achse Ox polarisiert ist, auf die Pockelszelle 9 trifft, liegt überhaupt keine Spannung an. Die Einkristalle 10 und 11 haben daher keine induzierten Achsen, und das Licht durchläuft sie ohne Änderung seiner Polarisation. Der Lichtimpuls wird jedoch nicht durch den Polarisator 16 durchgelassen, da dessen Polarisationsebene senkrecht zu der des auf ihn fallenden Lichts liegt. Aber sobald der kohärente Lichtimpuls mit seiner maximalen Intensität eintrifft, wird an den Einkristallen sehr schnell (0,5 ns) eine solche Spar η u ng V_t angelegt, daß die Differenz der optischen Weglängen beim Durchlaufen der Pockelszelle zwischen den beiden polarisierten Licht-Wellen entlang Ox" and Oy' gleich A/2, d. h. λ/4 für das Durchlaufen jedes Einkristalls wird. Infolgedessen führt das Durchlaufen der Pockelszelle 9 zu einer Drehung um π/2 der Polarisationsebene der Lichtwelle, die ursprünglich parallel zur Achse Ox polarisiert war. Die Lichtwelle ist jetzt parallel zur Achse Oy polarisiert und kann daher den Polarisator 16 durchlaufen.

In Fig. 3a ist der Verlauf des kohärenten Lichtimpulses gezeigt, der die Pockelszelle 9 durchläuft. Der Lichtimpuls, der durch die Pockelszelle 9 »abgeschnitten« und durch den Polarisator 16 durchgelassen wird, ist schematisch in F i g. 3 abgebildet. Es ist ersichtlich, daß er eine sehr steile Vorderflanke hat, während seine Hinterflanke die gleiche wie beim einfallenden Lichtimpuls ist Wenn ein sehr kurzer Lichtimpuls erhalten werden soll, genügt es, die an der Pockelszelle 9 angelegte Spannung V₁ möglichst schnell zu Null zu machen. Der Lichtimpuls hat dann den ir F i g. 3 c abgebildeten Verlauf.

Die Pockelszelle 5 hat einen einzigen Kristall, und die Pockelszelle 9 hat zwei Kristalle, wobei die an dei Pockelszelle 5 angelegte Spannung V_x und die an dei Pockelszelle 9 angelegte Spannung V_t den gleichen Wert V haben müssen. Das erlaubt daher bei Einsetzen der beiden Pockelszellen 5 und 9 in die gleiche Koaxialleitung 15 die Verwendung ein und desselbem

ίο elektrischen Impulses für die Steuerung des öffnens der Pockelszelle 5 kurz vor dem öffnen und Schließen der äußeren Pockelszelle 9. Eine derartige Anordnung erlaubt die sehr genaue Bildung eines Zeitintervalls Δ t zwischen dem Zeitpunkt Z₁, in dem die Spannung V₁, die an der Pockelszelle 5 angelegt ist, auf Null gebracht wird, und dem Zeitpunkt /₂, an dem die Spannung K₂ an der äußeren Pockelszelle 9 angelegt wird. Dieses Intervall muß im wesentlichen gleich der Zeit der Bildung des Lichtimpulses sein, d. h. der Zei* zwischen dem Zeitpunkt, in dem der Resonator geöffnet wird, und dem Zeitpunkt, in dem die Intensität; des emittierten Lichtimpulscs maximal ist.

Zweckmäßigerweise wird zuerst zwischen den Elektroden der Pockelszelle 5 eine Gleichspannung V anas geiegt. Zur Zeit t_x wird an die Elektroden 7 und 8 ein elekfrischer Impuls mit der Spannungsamplitude V und mit zn dem Vorzeichen der Gleichspannung entgegengesetzten Vor/eichen angelegt, der durch Entladung eines Kondensators 17 in der Koaxialleitung 15 erhalten wird. Dieser Spannungsimpuls hebt das auf die Pockelszelle 5 einwirkende elektrische Feld auf. Der Kondensator 17, der über einen Widerstand 18 auf die gewünschte Spannung aufgeladen wird, befindet sich in Reihe mit einer koaxialen Funkenstrecke 19, die seine Entladung steuert. Um nicht den Verlauf der Vorderflanke des Lichtimpulses zu beeinflussen, ist die Elektrode 7 an den Mittelleiter eines von fünf 50 Ohm-Kabeln angeschlossen, die parallel geschaltet einen Teil der Koaxialleitung von 10 Ohm

♦o bilden. Nach Durchlaufen einer gegebenen Länge des Koaxialkabels, die das Intervall U bestimmt, wird erneut der elektrische Impuls zum Zeitpunkt t_t an der äußeren Pockelszelle 9 angelegt.

Eine zweite, selbstzündende Funkenstrecke 20 hat zwischen ihren Elektroden einen Abstand, der viel kleiner als der erste Abstand ist, und befindet sich kurz vor der äußeren Pockelszelle 9. Sie erlau' t eine Verkürzung der Vorderflanke des Lichtimpulses, ist jedoch nicht immer nötig.

Wenn ein Lichtimpuls mit steiler Vorderflanke erhalten werden soll, der den in Fig. 3b abgebildeten Verlauf hat, muß die Koaxialleitung 15 durch einen Anpassungswiderstand 21 abgeschlossen sein. Wenn ein Lichtimpuls mit steiler Vorder- und Rückflanke erhalten werden soll, der den Verlauf von Fig. 3c hat, muß die Koaxialleitung 15 an ihren Enden an Stelle des Anpassungswiderstandes 21 einen Kurzschlußhaben. In letzterem Fall wird der Steuerimpuls unter Änderung des Vorzeichens reflektiert und hebt daher die Spannung an der äußeren Pockelszelle 9 auf.

Die Größe des Lichtimpulses wird daher durch den

Abstand bestimmt, der den elektrischen Kurzschluß 21 von der äußeren Pockelszelle 9 trennt

F i g. 4 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel gemäß

der Erfindung, nämlich einen optischen Sender, der durch ein Drehprisma 22 ausgelöst wird. Der optische Resonator, der auf der einen Seite durch das Drehprisma 22 und auf der anderen Seite durch den teil-

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durchlässigen Spiegel 4 begrenzt ist, enthält nur den die gleich den beiden vorhergehenden ist, bevor er

Stab 1 umgeben von seiner Anregungseinrichtung 2. schließlich durch einen Polarisator 36 läuft, der zu

Ein Teil des emittierten kohärenten Lichtimpulses dem Polarisator 32 gekreuzt ist. Die Synchronisation

wird durch einen Strahlteiler 23 zu einer Funken- des Lichtimpulses und des elektrischen Impulses, der

•trecke 24 geleitet, um deren Zündung durch Brenn- S nacheinander an den drei Pockelszellen angelegt wird,

fleckbil^ng auf einer ihrer beiden Elektroden steuern wird dadurch erhalten, daß bei diesem Ausf ührungs-

zu können. Die Funkenstrecke 24 befindet sich in beispiel die Durchlaufzeiten von einer Pockelszelle

Reihe mit einem Kondensator 25, der auf eine ge- zur anderen, des Lichtimpulses und des elektrischen

wünschte Spannung über einen Widerstand 26 auf- Impulses, der sich im Mittelleiter des Koaxialkabels 15

geladen wird. Der Kondensator 25 kann durch eine io ausbreitet, genau gleich groß gemacht sind,

offene Leitung ersetzt werden. Um eine gute Repro- Wenn ein Lichtimpuls, wie in F i g. 3 c abgebildet,

duzierbarkeit der Messungen zu erhalten, ist es vor· erhalten werden soll, muß wie oben angegeben, der

teilhaft, bei diesem Ausführungsbeispiel die Funken- Anpassungswiderstand 21 der Koaxialleitung 15 durch

strecke 24 im Innern eines Druckgefäßes 27 zu iso- einen Kurzschluß ersetzt werden,

tieren, in der ein Fenster 28 vorgesehen ist. Der andere 15 F i g. 6 zeigt einen optischen Sender gemäß der

Teil des Lichtimpulses läuft wie oben beschrieben Erfindung mit einer Kette sich anschließender Nach-

durch den ersten Polarisator 6 und danach durch die verstärkerstufen.

aus zwei Kristallen zwischen drei Elektroden be- Das Licht, das durch den optischen Sender erzeugt

stehende äußere Pockelszelle 9, die in die Koaxial- wird, der aus dem Stab 1, der Entladungsblitzlampe 2

leitung 15 zwischengeschaltet ist, die ihrerseits durch ao zur Anregung, dem teildurchlässigen Spiegel 4 und

den Anpassungswiderstand 21 oder den Kurzschluß dem Drehprisma 22 besteht, wird in eine optische

abgeschlossen ist, bevor er auf den zweiten PoIa- Verstärkerkette eingespeist, die aus einer Reihen-

risator 16 trifft, dessen Polarisationsebene zu der des schaltung von Nachverstärkerstufen in Form von

Polarisators 6 gekreuzt ist. Der äußeren Pockels- Stäben 37 bis 39 aus stimulierbaren Medien und zu-

zelle 9 ist vorteilhaft die zweite koaxiale, selbstzün- as gehörigen Anregungseinrichtungen 40 bis 42 besteht,

dende Funkenstrecke 20 vorgeschaltet. Die Durchmesser dieser verschiedenen Stäbe nehmen

Bei diesem Ausführungsbeispiel läuft der elektrische gemäß einer geometrischen Folge zu, wobei der Entladungsimpuls des Kondensators 25, der durch Quotient ungefähr gleich 2 ist. Afokale optische Ein-Zünden der Funkenstrecke 24 ausgelöst wird, zur richtungen 43, 44 und 45, die Anordnungen von zwei Pockelszelle 9, deren öffnen er zn einem gegebenen 30 Linsen darstellen, wobei die eine konvex und die Zeitpunkt des Durchlaufs des Lichtimpulses vor- andere konkav ist, und die zwischen den Nachvernimmt, nachdem er eine genau bestimmte Länge des stärkerstufen der Kette angeordnet sind, haben die Koaxialkabels 15 durchlaufen hai. Aufgabe, den von einem Stab ausgehenden Lichtstrahl

Beim zweiten Ausführungsbeispiel gemäß der Er- in seinen Abmessungen an die Abmessungen des

findung wird die Emission des Lichtimpulses durch 35 nächsten Stabes anzupassen.

das Drehprisma 22 ausgelöst, es ist aber ersichtlich. Die zur Erzeugung eines Lichtimpulses steiler Vordaß die Verwendung des Licht impulses selbst zur derflanke verwendeten Einrichtungen sind genau die Steuerung des öffnens des elektrooptischen Ver- gleichen wie für den in F i g. 4 abgebildeten optischlusses bzw. der äußeren Pockelszelle 9 mit zwei sehen Sender. Sie tragen daher die gleichen Bezugs-Kristallen zwischen drei Elektroden gleichfalls vor- 40 zeichen, aber die Pockelszelle 9 mit zwei Kristallen genommen werden kann, wenn, wie für das erste zwischen drei Elektroden ist zwischen zwei Nach-Ausführungsbeispiel beschrieben, die Auslösung des verstärkerstufen der Kette eingesetzt, z. B. zwischen Lichtimpulses aus dem stimulierbaren Medium durch den Stäben 38 und 39.
eine Pockelszelle vorgenommen wird. Wenn also durch Wahl der Länge des Koaxial-

Ausführungsbeispiele wie die eben beschriebenen 45 kabeis 15 der Zeitpunkt des öffnens des elektro-

erlauben die Erzeugung von Lichtimpulsen mit einer optischen Verschlusses mit dem Zeitpunkt genau

stellen Vorderflanke großer Höhe mit einem Ver- synchronisiert wird, zu dem der vom optischen Sender

hältnis R — /„«,(/, der Größenordnung von IQ⁵, abgegebene und dann durch die beiden ersten Nach-

wobei /max die maximale Intensität und /₀ die Inten- verstärkerstufen verstärkte Lichtimpuls die außen

sität kurz vor dem Einsetzen des Lichtimpulses ist. 50 Pockelszelle 9 mit maximaler Intensität erreicht, wire

Aber dieses Verhältnis kann durch erneutes Ab- in den Stab 39 ein Lichtimpuls mit sehr steiler Vorder

schneiden des erhaltenen Lichtimpulses weiter erhöht flanke eingespeist.

werden: Die Überhöhung wird im wesentlichen gleich Der elektrooptische Verschluß ist nur geöffnet

Rⁿ, wenn η Anordnungen »Pockelszelle-Polarisator« wenn jeweils ein Lichtimpuls zu ihm gelangt, so dal

verwendet werden, falls die Synchronisation der Licht- 55 infolge der Verwendung des erfindungsgemäßen Ver

und elektrischen Impulse genau vorgenommen wird. Schlusses spontane Streustrahlung oder Fluoreszenz

F i g. 5 zeigt das für diesen Zweck vorgesehene strahlung aus den letzten Nachverstärkerstufen de

Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung. Der Licht- Kette nicht die ersten Nachverstärkerstufen erreiche

impuls mit steiler Vorderflanke, der durch den Polari- kann. Diese Streustrahlung wird nämlich in den Nacl sator 16 durchgelassen wird, wird um 90° durch ein 60 verstärkerstufen der Kette verstärkt, so daß, wen

Umkehrprisma 29 auf ein zwtsites Umkehrprisma 30 der elektrooptische Verschluß nicht verwendet würdi

umgelenkt, das ihn auf eine zweite Pockelszelle 31 er die ersten Nachverstärkerstufen mit einer beträch'

aus zwei Kristallen zwischen drei Elektroden wirft, liehen Energie erreichen würde,

die durch das gleiche Koaxialkabel 15 versorgt wird Dieser unerwünschte Effekt wird noch durch ds und auf die ein Polarisator 32 folgt, der zum Polari- 65 Vorhandensein der afokalen Einrichtungen (vgl. obei

sator 16 gekreuzt ist. Der Lichtimpuls wird danach gefördert. Diese Einrichtungen dienen dazu, de

durch Umkehrprismen 33 und 34 umgelenkt und Durchmesser des von einem Stab abgegebenen Haup

durchläuft anschließend eine dritte Pockelszelle 35, Strahls bis auf den des folgenden Stabs zu vergrößer

9 10

Obwohl diese Einrichtungen afokal sind, haben sie des Lichtimpulses zu öffnen. Diese Schwierigkeit kanr

trotzdem einen gewissen Vergrößerungsfaktor, der sehr einfach gelöst werden, indem die Kette durch

z. B. etwa 2 betragen kann (vgl. oben). Die von den ein Ablenksystem wie Prismen gekrümmt wird, da<

letzten Niichverstärkerstufen der Kette abgegebene eine Verringerung des Abstandes zwischen der Funken

Streustrahlung, die den umgekehrten Weg wie die 5 strecke und der Pockelszelle erlaubt.

Strahlung des Hauptstrahls durchläuft, durchsetzt Im Ausführungsbeispiel von F i g. 6 wird zwar eir

also auch dte afokalen Einrichtungen, wobei sich ihr einziger elektrooptischer Verschluß verwendet, ei

Durchmesser um den Vergrößerungsfaktor G bei können jedoch auch mehr Verschlüsse vorgeseher

jedem Durchlaufen einer afokaten Einrichtung ver- werden. Ebenso können mehrere Koaxialleitunger

§ ringert. Es handelt sich daher tatsächlich um eine io die gleiche Steuerspannung empfangen, um einer

Konzentration der Energie (jedoch nicht um eine ersten elektrooptischen Verschluß zu versorgen, dei

Fokussierung), oder anders ausgedrückt, um eine zwischen dem optischen !Sender und der ersten Nach·

Erhöhung der Energiedichte der Streustrahlung. verstärkerkette der Kette angeordnet ist, wonach eir

Ernndungsgemäß wird also die Überstrahlung in oder mehrere Verschlüsse zwischen den verschiedenen

_:: der Kette beträchtlich geschwächt. Außerdem wird 15 Nachverstärkerstufen der Kette angeordnet sein

) aus dem gleichen Grund eine vollständige Reflexion können. Gleichfalls können die Koaxiaileitunger

- zum optischen Sender dies durch eine Stirnfläche verschiedene elektrooptische Verschlüsse versorgen,

reflektierten Lichts am Ende der Kette der Nach- die sich in verschiedenen Ketten befinden, wobei ir

■ verstärkerstufe verhindert. letztere vorzugsweise Lichtimpulse eingespeist werden,

. Es ist ersichtlich, daß,, falls sich die Kette der ao die vom gleichen optischen Sender stammen.

; optischen Nachverstärkerstufen auf einer Geraden Obwohl der optische Sender mit Nachverstärker-

: befindet, wie es für dasi Ausführungsbeispiel von stufen oben mit einer Auslösung des Lichtimpulse!

F i g. 6 der Fall ist, der durch das Licht zwischen durch ein Prisma erläutert wurde, ist ersichtlich, daC

dem optischen Sender und dem elektrooptischen wie beim ersten Ausführungsbeispiel dafür auch ein

Verschluß durchlaufene Weg viel kürzer als der durch as elektrooptischer Verschluß verwendet werden kann,

den elektrischen Steuerimpuls im Koaxialkabel durch- Ferner kann das in F i g. 5 beschriebene Ausführungs-

laufene Weg ist. In diesem Fall ist es praktisch un- beispiel mit einer Kette aus Nachverstärkerstufen

möglich, den Verschluß im Zeitpunkt des Durchgangs versehen sein.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

1. 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ko-

   Patentansprüche· axialleitung (15) mx Festlegung der Offnungsdauer

   ' der äußeren Pockelszelle (9) in einem gegebenen

   Ί. Optischer Sender (Laser) far kohärente Licht- Abstand von der Pockelszelle (9) mit einem Kurzimpulse kurzer Pauer und steiler Vorderflanke, 5 scWuß(21) abgeschlossen ist und daß der deren bei welchem ein elektrooptischer Verschluß Ober öffnen hervorrufende elektnnche Impuls unter eine Verzögerungsleitung mit der Auslösevorrich- Änderung des Vorzeichens reflektiert wird und tung des Lichtimpulses aus dem stimulierbaren deren Schließen nach einer Zeit entsprechend Medium gekoppelt ist, dadurch gekenn- seinem Hm- und Herlauf zwischen der Pockelsz e i c h η β t, daß der elektrooptische Verschluß (9) io zelle (9) und dem Kwrzschluß bewirkt,
   als zusätzlicher optischer Verschluß außerhalb des 7. Optischer Sender nach einem der vorheroptischen Resonators (3, 4 bzw. 22, 4) angeordnet gehenden Ansprüche mit einer Kette sich anschlieist und über ein Koaxialkabel (15) betätigt wird, Bender Nachverstärkerstufen, dadurch gekenndas kurz vor der Einspeisung eine Funkenstrecke zeichnet, daß der äußere elektrooptische Ver-(20) enthält und das durch einen Anpassungs- 15 s ;hluß (9) zwischen zwei Nach verstärkerstuf en (38, widerstand (21) abgeschlossen ist. 39) angeordnet ist.
2. 2. Optischer Sender nach Anspruch 1, dadurch
   gekennzeichnet, daß die ß-Schaltung innerhalb

   des optischen Resonators (3, 4) durch eine dem

   zusätzlichen optischen Verschluß (9) gleichartige ao
   Pockelszelle (5) betätigt wird und daß beide Pockelszellen (5, 9) nacheinander aus derselben Koaxialleitung (15) gespeist sind. Die Erfindung betrifft einen optischen Sender (Laser)
3. 3. Optischer Sender nach Anspruch 1, dadurch für kohärente Lichtimpulse kurzer Dauer und steiler gekennzeichnet, daß die ß-Schaltung innerhalb des as Vorderflanke, bei welchem ein elektrooptischer Veroptischen Resonators (22, 4) durch ein Dreh- schluß über eine Verzögerungsleitung mit der Auslöseprisma (22) betätigt wird und daß die Auslösevor- vorrichtung des Lichtim^ulses aus dem stimulierbaren richtung einen Strahlteiler (23) in der optischen Medium gekoppelt ist.

   Achse aufweist, dessen einer Teilstrahl eine Fun- Es ist bereits ein optischer Laser der eingangs ge-

   kenstrecke (24) der Koaxialleitung (15) zur Steue- 30 nannten Art bekannt (vgl. Journal of Applied Physics,

   rung der nachgeschalteten Pockelszelle (9) zündet. Bd. 38, Nr. 6, Mai 1967, S. 2693 bis 2695). Dabei ist
4. 4. Optischer Sender nach Ansprich 2 oder 3, der elektrooptische Verschluß eine Kerr-Zelle, die am dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Pockels- Ausgang des optischen Resonators vor einem teilzelle(9) aus zwei den Pockelseffe».! zeigenden durchlässigen Spiegel liegt. Der optische Resonator Einkristallen (10, 11) aufgebaut ist, die Seite an 35 hat zum ß-Schalten eine Zelle mit einer Farbstofflösung Seite angeordnet, durch eine in den Mittelleiter der an seinem anderen, lichtundurchlässigen Spiegel. Das Koaxialleitung (15) zwischengeschaltete Mittelelek- aus dem stimulierbaren Medium in Form eines Stabs trode (12) getrennt und durch zwei in den Außen- austretende Licht durchsetzt auf sejaem Weg zur leiter der Koaxialleitungzwischengeschaltete Seiten- Kerr-Zelle einen Glan-Prisma-Polarisator, von dem elektroden (13, 14) eingefaßt sind, wobei die EIek- 40 Streulicht auf eine erste Gasentladungsstrecke eines troden den Durchtritt der Lichtimpulse erlauben, Marx-Bank-Impulsgebers gelangt, in dem der ersten die Kristalle mit ihrer kristallogrnphischen Haupt- Gasentladungsstrecke weitere Gasentladungsstrecken achse parallel zu den elektrischen Feldlinien aus- mit ÄC-Kombinationen nachgeschaltet sind, die gerichtet sind, die durch die Elektroden erzeugt nacheinander zünden. Die letzte Gasentladungsstrecke werden können, und nacheinander durch die 45 ist mit der Kerr-Zelle verbunden, so daß die Kerr-Lichtimpulse durchlaufen werden, und daß außer- Zelle betätigt und damit als elektrooptischer Verdem zwei Polarisatoren (6, 16), deren Polarisa- schluß geöffnet wird, nachdem auch die letzte Gasenttionsebenen gekreuzt sind, zu beiden Seiten der ladungsstrecke gezündet hat.

   Pockelszelle derart angeordnet sind, daß der Diese bekannte Vorrichtung hat verschiedene Nachäußere elektrooptische Verschluß (9) durch An- 50 teile. Abgesehen von dem großen Aufwand für die legen einer Spannungan seiner Mittelelektrode (12) Verzögerungseinrichtung in Form des Marx-Bankgeöffnet werden kann, wobei die Spannung einen Impulsgebers besteht ein großer Mangel darin, daß foK'hen Wert hat, daß der Unterschied der opti- die Kerr-Zelle die Lichterzeugung des optischen Senschen Weglänge beim Durchlaufen der Pockels- ders stören und sogar völlig unterbrechen kann, zelle (9) von zwei Lichtwellen der Wellenlänge ^, 55 Außerdem ist es schwierig, steile Vorderflanken der die parallel zu den induzierten Achsen polarisiert Lichtimpulse zu erzielen, da die nutzbaren Lichtsind, gleich A'2 ist. impulse unmittelbar vom Polarisator abgestrahlt
5. 5. Optischer Sender nach Anspruch 4, dadurch werden.

   gekennzeichnet, daß der äußere elektrooptische Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen verhält-

   Verschluß (9) aus mehreren elektrooptischen Pok- 60 nismäßig einfach aufgebauten optischen Sender der

   kelszellen (31, 35) besteht, die hintereinander an eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem der

   dieselbe Koaxialleitung (15) angeschaltet sind, elektrooptische Verschluß die Lichtschwingungserzeu-

   wobei Umkehrprismen (29, 30, 33, 34) die Bahn gung nicht stört und trotzdem Lichtimpulse äußerst

   der Lichtimpulse derart festlegen, daß die Durch- steiler Vorderflanke erhalten werden können,

   laufzeiten der Lichtimpulse von einer Pockelszelle 65 Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge-

   zur nächsten genau denjenigen der elektrischen löst, daß der elektrooptische Verschluß als zusätzlicher

   Steuerimpulse gleich ist. optischer Verschluß außerhalb des optischen Reso-
6. 6. Optischer Sender nach einem der Ansprüche 2, nators angeordnet ist und über ein Koaxialkabel be-