DE1927734A1

DE1927734A1 - Vorrichtung zum Messen der Dauer von sehr kurzen Lichtimpulsen,beispielsweise Laser-Impulsen

Info

Publication number: DE1927734A1
Application number: DE19691927734
Authority: DE
Inventors: Maurice Michon
Original assignee: Compagnie Generale dElectricite SA
Current assignee: Alcatel Lucent SAS
Priority date: 1968-05-31
Filing date: 1969-05-30
Publication date: 1969-12-04
Also published as: US3602718A; BE733435A; GB1260901A; NL6908241A

Description

F 3947 .

DIPL.ING. H. LEINWEBER dipl-ing. H. ZIMMERMANN I MUndwn 2, Ros«ntal 7, 2.Aui_a.

Tai.-Adr. Mnpat MBiKhMi T.l.fon (Ιβ11)2β1||9

d.n 30. Mai 1909

Wy/We

COMPAGMIE GENERALE D'ELEGTRIGITE, Paris / Frankreich

Vorrichtung zum Messen der Dauer von sehr kurzen Lichtimpulsen,

beispielsweise Laser-Impulsen

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Messen der Dauer von sehr kurzen Lichtimpulsen, insbesondere der von einem Laser abgestrahlten Lichtimpulse.

Die Erzielung von Lichtimpulsen sehr kurzer Dauer ist insbesondere auf dem Gebiet der Telemetrie notwendig. Derartige Impulse erhält man bekanntlich vor allem durch bestimmte getriggerte Laser. Zu diesem Zweck bringt man in den Resonanzraum des Laserkopfes ein "sättigbares, absorbierendes" Element ein, das das Licht nur dann durchläßt, wenn die darauf auffallende Energie hoch genug ist, und das nur eine sehr kurze Lebensdauer hat, d*h. schnell wieder lichtundurchlässig wird. Die bei derartigen Vorrichtungen üblicherweise erhaltenen Lichtimpulse liegen in der Größenordnung einer Pikosekunde.

Am Ausgang eines eine derartige,im allgemeinen unter der Bezeichnung "DYE"-Vorrichtung^ bekannte Vorrichtung enthaltenden Lasers erhält man einen Impulszug aus Impulsen, die voneinander

PT jeweils einen konstanten Zeitabstand ψ haben, worin L die Länge

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des Laserresonanzraums und c die Lichtgeschwindigkeit sind. Die erhaltene Zeit t ist die Durchgangszeit, die ein Impuls braucht, um im Resonanzraum hin und zurück zu gelangen.

Ist dieser Zeitabstand bekannt, so kann leicht ein Impuls aus dem Impulszug isoliert werden. Es kann beispielsweise am. ' j Ausgang des Resonanzraums ein Lichtverstärker angeordnet werden,^! der ein elektrisches Signal abgibt, das einem der ersten aus \ dem Resonanzraum austretenden Impulse entspricht. Dieses elektri-

sehe Signal kann über eine Verzögerungsleitung ein elektronisches System betätigen, dessen Spannun_fasimpuls eine elektro-optische j Zelle steuert, die innerhalb oder außerhalb des Resonanzraums _;

angeordnet ist, der außerdem einen Polarisator und ein GrLAiI- i Prisma aufweist.

Aniangszeitpunkt sowie Dauer des Spannungsimpulses sind derart berechnet, daß durch das GLAN-Prisma nur ein Lichtimpuls aus dem Impulszug abgelenkt wird. Diese Vorrichtungen sind bekannt und werden vielfach in der Industrie verwendet.

Nach Erhalt eines sehr kurzen Lichtimpulses ist es notwendig, seine Dauer zu messen. Die Dauer der sehr kurzen Lichtimpulse ist mit Hilfe eines Korrelationsverfahrens meßbar. Dafür ist es bekannt, eine Vorrichtung zu verwenden, die einerseits einen Separator aufweist, der den Lichtimpuls in zv/ei gleiche Teile, jedoch der gleichen Dauer unterteilt, und andrerseits zwei Reflektoren, nämlich einen starren und einen beweglichen, parallel zu sich selbst verstellbaren Reflektor. Diese zwei Reflektoren sind in Bezug auf den Separator derart angeordnet, daß die Halbimpulse nach Reflexion auf den Reflektoren am Separatorausgang wieder vereinigt sind.

Eine solche Vorrichtung ist im einzelnen in der Zeitschrift "JO¹JRNAL OF APPLIED PHYSICS", Band 38, lir. 5, vom April

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BAD ORfölMAL

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1%7 "Method for Pulsewidth Measurement of" ultra short Licht Pulses generated Oj phase locked Lasers using nonlinear Optics" von Weber, beschrieben.

Demgemäß ist eine Messung ersielbar, indem die beiden

Impulse unmittelbar auf einem Lichtverstärker aufgenommen werden ι
In diesem Fall arbeitet man nicht mit polarisiertem Licht. Zur-Durchführung einer genauen Messung muß vielmehr der Spiegel jedesmal um einen Betrag verstellt werden, der einem Vielfachen der j Wellenlänge entspricht, damit die gemeinsamen Teile der beiden Lichtimpulse in Phase sind.

Um eine Messung mit der beschriebenen bekannten Vorrichtung durchführen zu können, ist das Arbeiten mit einer Emission aus mehreren Impulsen notwendig, bei der niemals sicher feststeht, daß die Impulse die gleiche Dauer und Intensität haben. Ein anderer Nachteil dieser Vorrichtung ist, daß der bewegliche Spiegel bei jedem Analysenpunkt verstellt werden muß. Im Fall einer unmittelbar aus dem Produkt der beiden Halbimpulse auf. einer lichtempfindlichen Zelle erhaltenen Messung muß der Spiegel unbedingt um ein Vielfaches der Wellenlänge des Lichtimpulse£ verstellt werden, dessen Dauer gemessen werden soll.

Die Erfindung hat eine Vorrichtung zum Ziel, mit der diese Nachteile beseitigt sind und die Dauer von sehr kurzen Lichtimpulsen mit Hilfe des Korrelationsverfahrens auf der Basis eines Ausgangsimpulses ermöglicht ist, der aus zwei Halblichtimpulsen besteht. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich insbesondere dadurch aus* daß sie zwei Leitungen aufweist, die jeweils eine andere optische Verzögerung bewirken, wodurch aus dem ursprünglichen Impuls oder den beiden Halbimpulse^n, die in diese Leitungen eingespeist werden, zwei Reihen Sekundärimpulse der gleichen Länge wie der Ausgangsimpuls entstehen, von denen

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SADORJGfNAL

jeder Impuls aer ersten Reihe in Bezu^ ouf die entsprechenden Impulse der zweiten Heine um einen Betro_c;, versetzt ist, der proportional zur Differenz der von diesen Leitungen erzeugten optischen Verzögerung ist. " " ■·"

Sine derartige Vorrichtung hat _;j)e_t euüber den bekannton 7orrichtun?-en folgende Vorteile: eine Kessun;. ist ausgehend von einem einzigen Impuls und völlig automatisch möglich, ohne daß zum Zeitpunkt der Korrelationsmessung eine mechanische Bewegung notwendig ist, durch die doch nur Fehler eingeführt werden", deren Vierte nicht zu berechnen sind. Wird die ilessung der Impuls £ der beiden Aus.-aivsimpulszüge- unmittelbar auf einem LichtYer*- • stärker vorgenommen, ist-andrerseits nur eine genaue Ausgangs-einstellung"nuti_L-, d.h. die Differenz- zwischen den optischen Wegen" der beiden Leitungen muß proportional zur Hälfte der Wellenlänge des verwendeten Lichtes sein. Man erhält dadurch für jeden Meßpunkt eine bestimmte Einstellung.

Weitere Vorteile, Einzelheiten und Merkmale- der Erfindung erge'ben sich¹ aus der folgenden Beschreibung. Auf -der Zeichnung" ist die Erfindung beispielsweise dargestellt, und zwar zeigen

Fig. 1 ein Schema einer bekannten Vorrichtung,

Fig. 2 eine graphische Darstellung des bekannten Korrelationsverfahrens zur Veranschaulichung der Form und Dauer des Lichtimpulses,

Fig. 3 ein Prinzipschema der Vorrichtung gemäß der Erfindung, und

Fig. 4 bis 8 Schemen von verschiedenen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Fig. 1 zeigt die bekannte Vorrichtung. Sie hat einen Separator 1, z.B. ein halbdurchlässiges Plättchen und zwei re-

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BAD ORIGINAL

floktierorjde Spiegel 2 und j, z.B. Spiegel oaer Prismen nit Totalreflexion, von dencL eier eine ri&il&ktor beweglich ist.

Zwischen den Seu9r:;.tor 1 unü den starren Spitzel 2 ist ein sog. "Viertelwellenlän^enplättchen" eingebracht, das eine Phasenverschiebung A /4 bewirkt (worin A. die Wellenlänge des den Impuls bildenden Lichtes ist), die die Polarisationsebene für einen zweifachen Durchtritt des Lichtes durch das Plättchen um den Wert !* verschwenkt.

Die Vorrichtung gemäß Fig. 1 weist einen Detektor aus einem KDP-(KH₉PCL)-Kristall 4 auf, der ein harmonisches Signal alglbt, dessen Frequenz doppelt so hoch ist wie die des ausge- f sandten Lichtes, una dessen Amplitude proportional zum Produkt ' des elektrischen Feldes der den beiden Lichthalbimpulsen gemein-*

seinen Teile ist. _;

Sin beispielsweise von einem Laser abgestrahlter, grau- j liuig polarisierter Lichtinipuls 3 wird durch das Plättchen 1 in i zwei gleiche Teile geteilt. Ein Halbimpuls 5 wird auf den starren Spiegel 2 gerichtet und ein zweiter Halbimpuls 7 auf den beweglichen Spiegel 3.

jiach Reflexion an den Spiegeln 2 und 3 werden die HaIbinpulse υ una 7 auf der gleichen optischen Bahn 2u:a Ausgang des Plättchens 1 zurück und in den KDP-Kristall 4 eingeleitet. Sind die optischen Bahnen zwischen dem Plättchen 1 und den Spiegeln 2 und 3 gleich, dann kommen die beiden Halbimpulse ο und 7 gleichseitig am KDP-Kristall 4 an. 'Wenn andrerseits der Halbimpuls 6 das Plättchen 9 zweimal durcasetzt hat, hat sich dessen Polarisationsebene um den Wert " gedreht, d.h. hat eine Phasenverschiebung von Λ/2 erfahren.

Die beiden gleichzeitig am KDP-Kristall 4 ankommenden

—b-

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liaicimpulse mit orthogonaler Polarisationsebene oewirken eine harmonische Lichtemission mit doppelter Frequenz, aeren Amplitude proportional zum Produkt μ er elektrischen Feiner der Deiden ; Holbimpulse ist, wozu --iis kristalloeraphische Ach:.e des OP- j

■Kristalls 4 eiitsprechena ausgerichtet v/erden nut-;. LIe Licht- | strahlung am Aus-jsn.; aes Kristalls 4 kann oeisci-lsweise auf einem LichtVerstärker ζ aufgenommen werden.

Durch ^erin^füöiies Verstellen des beweglichen Spiegels | 3 parallel zu sich selbst erhält man eine Versetzung der beiden ; am KDP-Kristall 4 ankommenden Halbimpulse und die Energie der j von diesem Kristall ausgesendten Harmonischen ist einsig und ^: allein eine Funktion des den Halbimpulsen gemeinsamen Teils. Man; ireht schrittweise vor und eruält eine lie ine werte aer Emissions- j amplitude der Harmonischen am Aus^an^: des Krisi&lls, und zwar ! bis man keine Emission der beiuen Harmonischen nehr erhält, d.h. bis der eine Impuls in je:;u._ auf den anderen völlig versetzt ist und sie keinen ^eraeinsainen Teil mehr haben.

r'i_o. Ί zei_L,t eine graphische Darstellung des bekannten KorrelBtionsrne^verfahrens, d.h. die Yerteilun;=; aer beiden HaIbinipulse c ubi 7 für aufeinanderfolgende Positionen des beweglichen 3pie£els. her V/ert 10 der Amplituden der zweifachen Harmonischen entspricht dabei dem Produkt des den lialcimpulsen ^eseiij^aser: Teils.

Man erhält slso die Dauer eines Impulses, indem man die Amplitude der So^elverstellung durch die Licht₅eschv,^rindigkeit dividiert. Durch Extrapolation zwischen den experimentell bestimmten Punkten kann die lüipulsamplitude in verschiedenen Ebene:j festgestellt werden, z.3. auf der halben Kitte.

Gemäß der Erfindung ist nur ein Impuls notwendig, um dessen Breite entweder in Längen- oder in Zeiteinheiten bestimme

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BAD ORIGINAI.

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zu können, ΐ'Ί^, 'j ist ein Prinzipschema eier erfinuun^s^emy^en Vorri-ehtuij; zur korj-tlctioiifcitL-s-uun-: eines Lichtircpulses von sour kurzer-uauer, Zi η "Impuls; :--L':; wiru in zwei Ilalbimpulse 3Oo und ;>07 zerlegt, unc üi.-.-se -in zwei Lg j tunken 3Oo und 309 mit opti-Ecuer Ver;.ü;.erun.· eingespeist. -l-I&n erhall; zwei licatiiapulszü^e 310 und 311, die aus einer Heihe entsprechender Sekutidärimpulse 312 und 312' beatc'aen. Die Impulse äes einen Zu^s gind- inßezu^· auf diejenigen aes anderen Zu^es uir. einen Zeitwert versetzt, der der Different der üurch die Leitungen 30f^: und 309 eingeführten op.t.iscuen /erL;Ö._buiiui._eii entspricht. Die Impulse 31.2 unQ 312.' jenes Yavjs 310 u.r.ö 311, werden vieder vereinet una in e-inen. - ·. detektor 313 eingespeist. . . , - . . ; ,

i'li-. ^L z-ci_v t eine -Ausführungsform,- bei der die Leitungen mit optisc---er Verzögerung sw&i Tiesona-nzräüsie ^0^· und ^09 sind,--die jeweils aus zv.^rei ebenen, parallelen -Spiegeln 41 v, 414' und,. 41-13-,413'- bestehen. Die Spiegel 414 und"·4*1·4' sind halbdurchlBssiu- und die Spiegel 415 und -41-5'--'total, refle-ktierend. ■ ■ - ^;

Diese Vorrichtung arbeitet wie fol^t;" ein Lichtimpuls wird durch ein halbdurchlässiges Plättchen -401' in zwei KaIbimpulse 40b und 407 unterteilt, die zum Resonanzraum 408 bzw. 409 geleitet werden, Vorteilhafterv/eise sind die beiden Resonanzräume ^-eringfü^i^ zur Senkrechten auf die Fortpflanzungsrichtung der Impulse geneigt, so daß letztere in das Innere des Resonanzraums gelangen, ohne von den Außenseiten der Spiegel 414 und reflektiert zu werden. Die Impulse werden auf den Spiegeln 415, 415' reflektiert und in Richtung auf die Spiegel 414,414' gerichtet. Letztere sind halbdurchlässigί ein Teil der Impulsenergie wird von ihnen reflektiert und der andere Teil durchgelassen,, und so fort, wodurch jeder Resonanzraum einen Zug Lichtimpulse 412,412' bzw. 413,413' erzeugt.

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Die liesonanzräume 408 und 409 sind in Bezug auf das halbdurchlässige Plättchen 401 symmetrisch angeordnet, so daß die aus diesen Resonanzräumen austretenden Impulse 412,413 wieder auf ein- und dieselbe optische Bahn gelangen und auf einen su sich bekannten Detektor 416 auftreffen.

Gemäß Fig. 4 sind die Spiegel 414 und 415 unter einem Abstand L - Λ L angeordnet, worin L der Abstand zwischen den Spiegeln 414 und 415 und dem Resonanzraum 408 und AL die Differenz zwischen den Breiten der Resonanzräume 408 und 409 ist.Um die Verstellung messen zu können, die in der einen oder anderen Richtung vorhanden sein kann, kann der Spiegel 414^f des Resonanz raums 409 fest mit einem (nicht dargestellten) Träger verbunden sein, der unter der Wirkung einer Mikrometerschraube verstellbar ist.

Da in diesem Fall die Spiegel 415, 415' symmetrisch in jezug ^auf das Plättchen 401 angeordnet sind, kommen die Impulse 412, 413 gleichzeitig am Detektor 416 an. Die Impulse 412', 413'

sind um eine Dauer von ca. 2 AL versetzt, weil die Schrägest ellung' der Resonanzräume sehr gering ist. Auf der Zeichnung is diese Schrägεteilung übertrieben dargestellt, um die von den Impulsen durchlaufene Bahn sichtbar zu machen.

Sd muß beispielsweise bei einem Impuls einer Dauer einer Pikosekunde auf halber Höhe und zur Aufnahme von fünf Impulsen am Detektor 416 zur Definition der Anstiegszeit des zu messenden Impulses annähernd die Beziehung

4L « 2UQlIL χ 5xlflH_ . 6.10-2mm ο χ <-

gegeben sein.

Der Abstand der Meßpunkte voneinander ist durch die Länge L des Resonanzraums bestimmt, die in der Größenordnung von eini-

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-9-gen Zentimetern liegen kann.

Da die Messung in diesem Fall durch Erzeugung der zweiten Harmonischen in einem KDP-Kristall erfolgt, ist der Lichtimpuls 405 gradlinig polarisiert: zum Erzielen des Korrelationsproduktes zwischen den In.pulsen 412,415 auf oben beschriebene Weise, iüt auf die Bahn der Impulse 407 und 412,412' ein "Viertelwellenlängenplättchen" 417 eingebracht, das für jeden zweifachen Durchgang eines Lichtimpulses die Polarisationsebene des ursprünglichen Lichtimpulses 405 um den Wert ]L· verschwenkt.

Fig. 5 und 6 zeigen andere Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei denen die Messung durch Multiplikation der Impulse der beiden Ausgangsimpulszüge unmittelbar auf einen Lichtverstärker erzielt ist.

Im Fall der Fig. 5 fallen zwei Verzögerungsleitungen zusammen und die Differenz zwischen den optischen Wegen und die Teilung in zwei Halblichtimpulse ist durch die Winkeldifferenzen e&und Ji,+ d«£- erhalten. Diese Vorrichtung hat eine konvergierende Linse 502 zur Aufnahme eines einzigen Impulses 505, dessen Symmetrieachse mit der optischen Achse der Linse 502 zusammenfällt. ·

Der Resonanzraum 508 besteht aus zwei Spiegeln 514 und 51 tier Spiegel 515 ist total reflektierend und hat eine Kupplungsöffnung 503, die auf der optischen Achse der Linse 502 zentriert ist und mit deren Brennpunkt zusammenfällt. Hinter dem halbdurchlässigen Spiegel 514 befindet sich eine konvergierende Linse 504 gleicher optischer Achse wie die Linse 502. Zwischen die Linse 504 und einen lichtempfindlichen Detektor 513 ist ein Schirm 509 und eine konvergierende Linse 510 eingebracht.

Der Schirm 509 hat zwei Öffnungen 511 und 517. Die Lage

dieser Öffnungen istderart bestimmt, daß die Winkel, die !wischer

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der optischen Achse der Linse 504 und den Geraden gebildet sind, die den optischen Mittelpunkt 0 dieser Linse mit den Mittelpunkten der Öffnungen 511 bzw. 517 verbinden, gleich .jCbzw. ©6+ d·£ sind.

Diese Vorrichtung arbeitet wie l"ol t: da der Lichtimpuls fokussiert ijt, dringt er in den Resonaηzr&un 50o ein und erzeugt zwei divergierende Impulse 5Oq und 507. Dös auf die Offnun_&en 511 und 517 fokussierte Licht verläuft längs eines anderen optischen Weges und für jeden aus dem Resonanzraum austretenden Impuls wird der optische Weg wie fol_üt versetzt:

_Ατ τ j. -1 - 1

Cos (oC+ drf) Cosot

worin L die Länge des Resonanzraums i&t.

Die vom Spiegel 514 übertragenen Teile 512 der Impulse werden auf die öffnungen 511 und ^17 fokussiert. Ein hinter der öffnung 511 angeordnetes Prisma 516 gleich die Winkeldifferenz doG aus. Die entsprechenden Impulse jeder Eeihe werden auf ein- und demselben Detektor 513 durch die Linse 510 wieder vereinigt.

Fig. 6 zeigt eine Ausführun_asform, in der der Lichtimpuls auf die optische Achse einer Linse 602 zentriert ist. Die unterschiedlichen optischen Bahnen sind durch einen Resonanzraum 608 gegeben, der in zwei dichte Kammern 604 und 605 unterteilt ist, die mit dem gleichen Gas gefüllt sind, jedoch mit unterschiedlichem Druck, was zwei Materialien mit verschiedenem Brechungsindex entspricht.

Selbstverständlich kann die Art der Gase verändert und jede Kammer mit einem anderen Gas gefüllt sein.

In Fig. 6 sind die Öffnungen 611 und 612 des Schirms 609 in Bezug auf die optische Achse der gesamten Vorrichtung symmetrisch. „11

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BADORfGlNAk

Der Resonansraum uOo kann aus zwei Kammern mit transparentenWannen beet'.hen, von denen die Fläche 615 versilbert ist und somit einen Reflexionskoeffizienten von nahezu 100^ hat, mit- Ausnahme des Bereichs uÜ3_f durch den der Lichtimpuls in das Inn ere des Resonanzraums 608 eindringt.

Fi₆. 7 und b zeilen, daii der Lichtimpuls, dessen Zeit- ■ dauer gemessen werden soll, auf bekannte Weise in zwei Halbimpulse unterteilt ist, die beiae mit senkrechtem Einfallswinkel jaul" die Ein^an^sflachen der Leitungen mit optischerauffallen.

In der /uriuhrungsform nach Fig. 7 fallen die beiden Halb-· impulse 70o und 7ü7 senkrecht auf einen Resonanzraum 7O.j auf, der aus zwei dichten Kammern 705 und 706^! besteht. Diese sind mit Gasen unterschiedlichen Drucks gefüllt, so daß zwei Räume mit unterschiedlichem Brechungsindex entstehen. Die Wände 714 und /15 dieser beiden Kammern haben einen leichten Silberüberzug und bilden zwei Resonanzräume. Die Impulse der beiden von den Re-r sonanzräumen abgestrahlten Impulszüge werden auf einen Lichtverstärker 713 durch eine konvergierende Linse 704 fokussiert, derei optische Achse parallel zur Bahn der beiden auf den gemeinsamen Resonanzraum 708 auffallenden Halbimpulse verläuft.

In der Ausführungsform gemäß Fig. 8 haben die beiden Halbimpulse 806 und 807 beispielsweise parallele Polarisationsebenen, Mit Hilfe eines Halbwellenlängenplättchens 802 kann die Polarisationsebene der Halbimpulse 807 um den Wert _^JL verdreht werden.

Diese beiden Impulse mit senkrechten Polarisationsebenen fallen beispielsweise auf einen optischen Resonanzraum 808 aus einem Doppelbrechungsmaterial mit niedrigem Verlust auf, beispielsweise einem KDP-Kristall, einem Kalkspatkristall CaGO^ oder einem Natriumnitratkristall.' -12-

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, 1-9&Ζ734.

Fa 11s die optischen Achsen des Doppelbrechüngsmaterials ; genau ausgerichtet sind, gelten für die beiden Impulse zwei unterschiedliche ßrechungsindiees und die Impulse pflanzen, sich mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten fort. Die Flächen 814 und 815 des Kristalls können leicht versilbert sein und einen Resonanzraum 808 bilden. Man erhält auf diese Weise die Emission der beiden für die Korrelationsmessung der Dauer des ursprünglichen Impulses notwendigen Impulszüge.

Wenn die Polarisationsebenen der auc dem Resonanzraum austretenden Impulse einen Winkel Έ bilden, wird mittels eines Plättchens 803, vorzugsweise eines "Halbwellenlängenplättchens" zum Erzielen ein- und derselben optischen Bahn außerhalb des Resonanzraums die Polarisationsebene der auf dem Halbimpuls 806 beruhenden Impulse verschwenkt.

Die Impulse der beiden Ausgangszüge, deren Polarisationsebenen dann parallel sind, können durch den Lichtverstärker 813 vervielfacht werden, nachdem sie darauf durch eine Linse 804 fokussiert wurden.

Bei den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen ist entweder eine Messung durch Erzeugung einer Harmonischen oder eine Messung durch direkte Vervielfachung auf einem Lichtverstärker verwendet. ·

In bestimmten Fällen kann die Messung durch Erzeugung einer Harmonischen durch eine Direktanzeige mittels Lichtverstärker ersetzt sein und umgekehrt. Im Fall einer Messung durch ' Lichtverstärker müssen die unterschiedlichen optischen Bahnen, : die durch die zwei Verzögerungsleitungen eingeführt sind, ein Vielfaches der Wellenlänge des verwendeten Lichtessein, um eine Phasenverschiebung der beiden Lichtimpulswellen zu vermeiden, wodurch die Messungen durch vorbeilaufende Interferenzstreifen beeinträchtigt werden könnten, -13-

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Claims

Patentansprüche:

(JN)Vorrichtung zum Messen der Dauer eines sehr kurzen Lichtimpulses mit Hilfe eines Korrelationsverfahrens ausgehend von zwei durch Teilung des zu messenden Impulses erhaltenen "Ha Ib impuls öl¹, dadurch gekennzeichnet, daß in die Bahn des ursprünglichen Impulses oder der beiden "HaIbimpulse" zwei unterschiedliche optische Verzögerungen bewirkende Leitungen eingeschaltet sind zum Erzielen von zwei Hilfsimpulsreihen gleicher Dauer wie der ursprüngliche Impuls an ihrem Ausgang, von denen jeder Impuls einer dieser beiden Reihen in Bezu_b zum entsprechenden Impuls der anderen Reihe um einen Betrag versetzt ist, der proportional zur durch die beiden Leitungen verursachten Differenz der optischen Verzögerungen ist, und daß die Impulse der beiden Reihen anschließend wieder vereinigt und an ein Meßgerät gegeben sind..
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitungen mit optischer Verzögerung Resonanzräume sind, die jeweils aus zwei zueinander parallelen, ebenen Spiegeln bestehen, von denen der eine halbdurchlässig und der andere total reflektierend ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Resonanzräume in Bezug auf die Senkrechte zur Fortpflanzungsrichtung der Impulse geringfügig geneigt sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der halbdurchllässige Spiegel des einen Resonanzraums parallel zu sich selbst verstellbar ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein halbdurchlässiges Plättchen aufweist, das symmetrise)!

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in Bezug auf die beiden Resonanzräume angeordnet ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Viertelwellenlängenplättchen mit zueinander parallelen Flächen aufweist, das zwischen einen der Resonanzräume und das halbdurchlässige Plättchen eingebracht ist und von den am Resonanzraum ankommenden Halbimpulsen sowie den aus dem Resonanzraum austretenden Impulsen durchsetzt ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch _te>enhzeichnet, daß die Leitungen mit optischer Verzögerung auc einem Resonanzraum bestehen, dessen Fläche mit Totalreflexion von eiuer Off- . nung durchsetzt ist, auf die eine erste Linse den ankommender] Impuls fokussiert, daß der halbdurchlässig! Flüche eine zweite Linse gleicher optischer Achse wie die erste nüchreschaltet ist, sowie ein Schirm mit zwei Öffnungen, die unter verschiedenen Abständen von der optischen Achse entfernt liefen, ein der vol der Achse am weitesten entfernt liegenden Öffnung n&ch^eschaltetes Prisma, und eine dritte Linse zwischen dem Schirm und dem lichtempfindlichen Meßgerät, das auf der Achse der drei Linsen angeordnet ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Leitungen mit optischer Verzögerung aus einem Besonanzraum aus zwei aneinander angrenzenden und jeweils mit gasförmigen oder flüssigen Materialien mit unterschiedlichem Brechungsindex gefüllten Kammern mit transparenten Wänden bestehen, von denen die auf der Lichteinfallseite liegende fläche mit Ausnahme eines mittigen Bereichs versilbert ist, der sich ^l beiderseits der Trennwand zwischen den beiden Kammern erstreckt und von dem einfallenden Impuls durchsetzt ist, und daß dem Resonanzraum ein Schirm mit zwei symmetrisch in Bezug auf die Achse: des Resonanzraums angeordneten Öffnungen vorgeschaltet ist, wobei

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dan licMeripiinuliche-Meßgerät und eine ihm zugeordnete Linse.-.. dem Scnirih naciigeschaltet sind.
9. .Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daL die beiden Materialien mit unterschiedlichem- Brechungsindex aus ein- und demselben.Gas, jedoch mit unterschiedlichem Druck, bestehen.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8j dadurch gekennzeichnet, dar· die beiden Katerialien aus verschiedenen Gasen bestehen.
11. Vorrichtung, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daio die beiden Leitungen mit optischer Verzögerung aus zwei aneinander angrenzenden Kammern mit versilberten Wänden bestehen und mit gasförmigen oder flüssigen Materialien mit unterschiedlichem Brechungsindex gefüllt sind, und daß die beiden Halbimpulse jeweils senkrecht auf die Einfallflächen dieser Kammern aufgestrahlt sind, während die aus den Kammern austretenden Impulse auf einen Liclitverstärker durcheine Linse fokussiert sind, deren optische Achse parallel zur Bahn der einfallenden Halbimpulse ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Halbimpulse parallele Polarisationsebenen haben und senkrecht zur Wand eines Resonanzraums aus Doppelbrechungsmaterial aufstrahlbar sind, daß einer der HaTbimpul.se vorab ein Plättchen durchsetzt, das seine Polarisationsebene um 90° dreht, und daß zum Wiederherstellen des Ausgleichs der optischen! Bahnen beider Impulse vor ihrem Fokussieren auf einen Lichtverstärker, ein identisches Plättchen in die Bahn eines der aus dem Besonanzraum austretenden Impulse eingeschaltet ist.

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