DE1934141C - Stimulierbares Festkorpermedium fur optische Sender oder Verstarker (Laser) und Verfahren zu seiner Her stellung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein stimulierbares Festkörpermedium für optische Sender oder Verstärker (Laser) aus durchsichtigem Glas oder organischem Kunststoff mit einem Brechungsindex, der in der optischen Achse am größten ist und radial zu seiner Oberfläche hin abnimmt, wobei mindestens eine Aktivatorionenart wenigstens in einem axialen Bereich des Körpers gleichmäßig verteilt ist.

Ein stimulierbares Festkörpermedium der vorstehenden Art ist z. B. durch die französische Patentschrift 1 344 970 bekanntgeworden.

Hierbei wird als stimulierbares Festkörpermedium eine bestimmte Glasfaser verwendet, die eine Dotierung enthält und von einer Hülle aus gewöhnlichem Glas umgeben ist, welche einen kleineren Brechun?^cindex aufweist als die Glasfaser. Die Schwingungseigenschaften eines solchen ummantelten Festkörpermediums sind von C. C. Yo u ng in der Zeitschrift »Applied Physics Letters«, Bd. 2, Nr. 8 vom 15.4. 1963, S. 151, 152, näher untersucht worden.

Mit solchen ummantelten Festkörpermedien können bereits störende Schwingungen, bei denen nicht achsenparalleles Licht unter Totalreflexion am Umfang umläuft, im gewissen Umfange vermieden werden. In der deutschen Offenlegungsschrift 1439 415, offengelegt am 28. November 1968, wird vorgeschlagen, daß die Radien für den Kern mit dem stimulierbaren Medium und für den Mantel aus gewöhnlichem Glas in einem bestimmten Verhältnis zueinander stehen und der Mantel eine genügende Stärke besitzt.

Da jedoch die Anregungsenergie für den Kern

durch den Mantel hindurchgestrahlt werden muß,

treten vor allem durch Brechungen an den Grenzflächen zwischen dem Mantel und dem Kern beachtliche Energieverluste auf. Diese Energieverluste lassen sich nicht dadurch vermeiden, daß der Unterschied der Brechungsindices von Mantel und Kern möglichst klein gewählt werden, weil hierdurch der Anteil an den störenden Schwingungen zunimmt.

Weiterhin weisen ummantelte Festkörpermedien bei Lichtwellenübertragungen mehrfache Totalreflexion an den Grenzflächen auf, so daß die Mehrzahl der emittierten Lichtstrahlen Unterschiede in den optischen Weglängen aufweisen. Hierdurch entstehen Unterschiede in der Phasengeschwindigkeit der Lichtbündel am Ausgangsende des stimulierbaren Festkorpermediums. Danach kann der Fall eintreten, d.iii eine monochromatische Laserschwingung, auch wenn sie entstanden ist, auf Grund des Phasenunterschiedes nicht aufrechterhalten werden, kann. Ummantelte stimulierbare Festkörpermedien sind daher als Verstärker wenig geeignet, eine Lichtimpulskette hoher Geschwindigkeit zu verstärken oder ein optisches Bild einwandfrei zu übertragen, das auf die Eingangsendfläche des stimulierbaren Festkörpermediums fällt. Außerdem sind kleine Vorsprünge und Einbuchtungen an den Grenzflächen zwischen dem dotierten Glaskern und dem angrenzenden Glasmantel unvermeidlich, wodurch beim Hindurchtreten der Lichtstrahlen Streuungen auftreten, die zu unerwünschten Schwingungen im Verstärker führen.

bare Medium mit ^^S ior.enart m e.n Bad mit ^ ens e_n

austauschbaren ¹^ ¹^ ¹^ J^ ™™_aucht bleibt, bei einer bestimm ^ Ternpera ur e me la

wöbe, die zweite lonenart teilweis, üil art ersetzt.

Sümulierbare ^rperm d,n ^^ ^ dung die mit einem tran.pd _{d art}

umgeben sind la.sens ^cf ^^rtell^^ftJ™ _stimulier.

herstellen, daß der Manie körper mit Q,

schweißte Korper

wird. ,, . _d nachfolgenden

Die ^findung «.rd an Hand der . ^

Beschreibung mehr im einzelnen

erläutert. cchförmiaen zvlin-

In einem faserartigen oder s £™rraigen.

dcUchen^Lichtleiter der einen torar^JJ^* *η mdexgradienten aufwest daß de ^ ^Bre«_{fend zur} *o der Längsachse am gr^oC.,ⁿ .^^^,™ _{uf einer} Oberftache hm abfalk, wnrd ^nUch ^tbunde

^?^ Wert. Das ^_{t dabei ura} die

™^l ^ _d Oszillator Unterschied

besteht die

ge bracht der ^ hindurchtretende

*₅ Achse ^des ^^Ι Ist ein solcher Li aktiviert, so kann er ^als ^^ verwendet werden ohne: daß

in der /^hasen.g^{eschw n}^^ke

³"» B3S

StraLluneseigenschaft» eines stimulierbaren Festkärpermediums seine Homogenuät von en.scta- n7t;Lun_B i«, es, ein s_timu,ierb„es f estkorpermedium der eingangs genannlen An anzugeben, bei dem die Schwierigkeilen mit ummanlelten Festk^rpermedien und solchen mil ungleichtorm.ge,

des genannttn Br«d,»»gsmdg»nri^ _User.

l hinduroh.i,,, indem es «n, »ne

"»Ssachse «*«φ „„ s E M i U e r in .The Nach der Mi'"" *,''",*"",, %_ά 44 Nr. 9, Nc-Bell Sys em Techn.cal O^ Ba.«. ^

gelöst daß mindestens zwei austauschbare Ionenarten hin abnimmt, ausgedruckt

eine 'sich kreuzende Dotierungsdichte aufweisen,

wobei die Konzentration der einen lonenart von der

optischen Achse radial zur Oberfläche des faser-

oder stabförmigen Körpers und die Konzentration

der anderen lonenart von der Oberflache radial zur _n = _Bo 1--x^! mit(fl>U), \ 2

wobu ₀

Festkörper

in der Achse und α eine

:s:rt5Ss

erfindungsgemäß derart weiter ausgebildet sein, daß der innere zylindrische stimulierbare Körperteil wie der äußere Mantelkörperteil wenigstens zwei gemeinsame lonenarten mit sich kreuzender Dotierung _x = I=- tan 0 · sin l/d Z.

zylindrischen Licht f ^ben, so pflanzen, sich aUe

3£Sä

entnommen werden. Ein bevorzugtes Verfahren zur

5 6

Die Erfindung wird anschließend in solchen Fällen wie Neodym-, Ytterbium-, Erbium-, Samarium- und mehr im einzelnen beschrieben, in denen der Lichtleiter Holiumionen handeln, die in der Form eines Glasaus Glas besteht. Stabes nach der Erfindung verwendet werden.

Das Verfahren zur Herstellung solcher Lichtleiter Die Beziehung zwischen der Konzentration des nach der Erfindung beruht auf der chemischen S aktivierenden Oxydes in dem Glasstab und den AnSubstitution von ersten Kationen innerhalb eines Glas- regungs-Energieschwellenwert zur Schwingungsanrestabes durch zweite Kationen zur Bildung sogenannter gung wird im folgenden beschrieben, modifizierter Oxyde. Die Substitution erfolgt dadurch, Ein Glasstab aus einem SiO₁ — K₂O — BaO-Glas daß der Glasstab in Kontakt mit einem Salzbad ge- oder aus einem SiO₁ — K₁O — PbO-Glas mit dreibracht wird, das die zweiten Kationen enthält, deren io wertigem Neodymion Nd^f* hat einen Anregungs-Verhältnis der Elektronenpolarisierbarkeit zur dritten Energieschwcllenwert, der von dem Anteil an Nd₂O₃ Potenz der Ionenradius sich von dem der ersten im Glasstab in Gewichtsprozent abhängt. In F i g. i Kationen unterscheidet. Das heißt, der Glasstab wird sind in einem Diagramm die Gewichtsprozente an in das Salzbad getaucht und auf eine solche Tcmpc- Nd₄O₃ auf der Abszisse und der Anrcgungs-Encrgicratur gebracht, daß die ersten und zweiten Kationen 15 Schwellenwert auf der Ordinate im relativen Maßstab innerhalb des Glasstabes diffundieren können. So aufgetragen. Dabei ist der Anregungs-Energieschwclwie die zweiten Kationen in den Glasstab hinein- lenwert über der Änderung in den Gewichtsprozenten diffundieren, treten die ersten Kationen, die sich in an Nd₂O³ aufgetragen, die zwischen 0,5 bis 8 Gewichtsdem Glasstab befanden, aus dem Glasstab heraus. Die prozent liegen. Die Kurve 1 zeigt eine Darstellung der ersten Kationen, die sich in dem Glasstab befinden, ao Charakteristik für das stimulierbare Festkörperwerden durch die zweiten in dem Salzbad enthaltenen medium aus einem SiO, - K₁O — BaO-Glas, und Kationen substituiert oder ausgetauscht. Die Konzen- die Kurve 2 zeigt eine Darstellung der Charakteristik tration der zweiten Kationen innerhalb des Glas- für ein SiO₂ — K₁O — PbO-Glas. Aus den Kurven Stabes, die in den Glasstab hineindiffundiert sind, ist ist ersichtlich, daß der Anregungs-Energieschwellenan seiner Oberfläche am größten und nimmt zur Achse 25 wert abhängig ist von dem Gewichtsprozentsatz an hin ab. Die Konzentration der ersten Kationen weist akt" 'ierendem Oxyd Nd₁O, und daß der Anrcgungseinen Gradienten auf, der genau entgegengesetzt zu Energieschwellenwert beim SiO₁ — K₁O - PbO-Glas dem der Konzentration der zweiten Kationen ist. Ist im allgemeinen niedriger ist als beim SiO₂ — K₂O das Verhältnis der Elektronenpolarisierbarkeit zur BaO-Glas.

dritten Potenz des Ionenradius der zweiten Kationen 30 Die Erfindung wird anschließend mehr im einzelnen kleiner als das entsprechende Verhältnis der ersten an Hand von einigen Ausführungsbeispieicn beKationen, weist der Glasstab nach der Ionensubsti- schrieben: tution einen solchen Brechungsgradienten auf, daß der Beispiel 1 Brechungsindex an der Oberfläche am geringsten ist

und zur Achse hin zunimmt. In der Nähe der Achse ist 35 Ein stabförmiger Glasstab mit einem Durchmesser der Brechungsindex gleich dem des Glasstabes, bevor von 0.2 mm enthält 20 Gewichtsprozent TI₁O₃, 12 Geer einer Ionensubstitution unterworfen wurde. Ist wichtsprozent Na₁O, 15 Gewichtsprozent PbO, 3 Geandererseits das oben bezeichnete Verhältnis der wichtsprozent Nd₁O₃, 2 Gewichtsprozent UO₁ und Elektronenpolarisierbarkeit zur dritten Potenz des 48 Gewichtsprozent SiO₁. Der Glasstab wird eine vor-Ionenradius der zweiten Kationen größer als das der 40 bestimmte Zeit lang in ein Kaliumnilratbad getaucht, ersten Kationen, ist der Brechungsindex des Glas- das auf eine Temperatur erhitzt ist, welche die Diffustabes nach der Behandlung in dem Salzbad an der sion von Kationen aus dem Salz in den Glasstab beOberfläche hoch und nimmt zur Achse hin ab. Bei günstigt. Nach dem Substitutionsvorgang wird der geeigneter Wahl der Zusammensetzung des Glas- Glasstab abgewaschen und getrocknet. Der Brechungsstabes und des Salzbades erhält man den gewünschten 45 index des Glasstabes beträgt 1,60 in seiner Achse und Brechungsindexgradienten über dem Querschnitt des 1,57 an seiner Oberfläche. Der Gradient ergibt sich

Glasstabes. aus der Gleichung η = tu (l — \ axA, wobei χ der

Em Glasstab nach der Erfindung wird auf folgende ⁶ ^V 2 ^Λ I' ^wul/cl Weise hergestellt. Ein dünner faserartiger Glasstab radiale Abstand von der Achse und a — 326 cm"¹ ist. mit einer Dicke von 0,2 mm im Durchmesser enthält 50 Der Glasstab wird in ein zylindrisches Stück von 20 Gewichtsprozent Tl₁O₃, 12 Gewichtsprozent Na₁O, 10 cm Länge geschnitten. Der Brechungsindexgradieni 15 Gewichtsprozent PbO und 48 Gewichtsprozent in dem Glasstab ist zurückzuführen auf die Substi-SiO₁ sowie 5 Gewichtsprozent Nd₁O, als aktivierendes tution von in dem Glasstab befindlichen Thallium-Oxyd. Der Glasstab wird längere Zeit in ein Kalium- und Natriumionen durch Kaliumionen aus dem Salznitratbad getaucht, das auf einer konstanten Tempe- 55 bad.

ralur gehalten wird, die hoch genug ist, daß die vor- F i g. 2 zeigt schematisch einen Längsschnitt durcfi

genannte Diffusion stattfinden kann. Anschließend das ernndungsgemäß hergestellte Festkörpennedium

wird der Glasstab abgewaschen und getrocknet. Der Der Glasstab 3 enthält Neodymionen (Nd*+), die mit A

Brechungsindex η des Glasstabes beträgt 1,59 in seiner bezeichnet sind, ab aktivierendes Oxyd für den Laser Achse und 1,56 an der Oberfläche. Der Gradient ist 60 effekt und Uranionen (U*+), die mit 5 bezeichnet sind

. . . . .· ^t · «. /1⁰^ jeweils übet den Querschnitt gleichmäßig verteilt

besummt durch die Gleichung η = π, (l - ₂ χ*), ^, _GlaJBtab ^ ^ J* wksJer Laser

wobei χ den radialen Abstand von der Achse darstellt oszillator und optischer Verstärker mit hoher Leistung

und a = 378 cm-* ist erprobt

Die Zusammensetzung des Glasstabes kann der- 65 Beispiel2 jenigen bekannter stimulierbarer Festkörpermedien

entsprechen. Insbesondere kann es sich um Silikatglas, Ein rohrförmiger Glasstab von 0,2 mm L>cke bzw

Boratglas oder Phosphatglas mit aktivierenden Ionen, Außendurchmesser und 0,1 S mm Innendurchmesse

7 8

wird mit einem stabförmigen Glaskörper, der einen gestellt ist. Hierbei enthält die Einrichtung 11 zur Durchmesser von 0,15 mm aufweist, zu einer Einheit Übertragung von Lichtwellen einen Laseroszillator zur verschweißt. Vor dem Verschweißen besteht das Glas- Erzeugung von Trägerlichtwellen und Vorrichtungen rohr aus 20 Gewichtsprozent Tl₂O₃, 12 Gewichtspro- zur Modulation einer Ausgangsträgerwelle mit einem zent Na₂O, 20 Gewichtsprozent PbO und 48 Gewichts- 5 zu übertragenden Signal. Der Lichtwellenübertra-Prozent SiO_a, während der Kernteil 20 Gewichtspro- gungsweg 12, 13 besteht aus einem transparenten zent TI₂O₃, 12 Gewichtsprozent Na₂O, 16 Gewichts- Lichtleiter, dessen Brechungsindex über dem Querprozent PbO, 4 Gewichtsprozent Nd₈O₃ und 48 Ge- schnitt den vorgenannten Brechungsir.dexgradienten wichlsprozent SiO₂ enthält. Diese Verteilung bleibt aufweist. Ein Abschnitt des Übertragungsweges 12, 13 auch beim Zusammenschweißen unverändert erhalten, io enthält aktivierende Oxyde in einem erfindungsausgenommen an der verschweißten Grenzfläche gemäßen Stabmaterial. Die Lichtlcitcrabschnittc 13, zwischen dem Rohr und dem Kcrntcil. ähnlich dem Abschnitt 12, enthalten keine solchen

Dir stabförmige Glaskörper wird anschließend einer Oxyde. In dem Strahlungsempfänger 14 werden die

Ioncnsubstilution in einem Kaliumnitratbad unter- Lichtwellen demoduliert. Eine Anrcgungslichtquclle 15

worfen. Daraufhin wird der Glaskörper gewaschen, 15 dient zur Durchslrahlung des lascraktiven Lichtleitcr-

getrocknet und in eine Länge von 10 cm geschnitten. abschnittcs 12, um eine Inversion in dem Abschnitt

Das erhaltene Festkörpctmcdium hat einen Brechungs- einzuleiten.

index, der in der Achse am größten ist und zur Ober- Die modulierten Lichtstrahlen, ciic von der Übcrflächc hin abnimmt. F i g. 3 zeigt schematisch den tragungscinrichtung 11 ausgesendet werden, sind einem crfindungsgemäßen Glasstab im Längsschnitt. Mit 6 ao Sperrbereich ausgesetzt, während sie durch den Lichtist der äußere Glaskörper und mit 8 der Kernteil be- leilerabschnitt 13 hindurchtreten. Wenn die Intensität zeichnet. Die mit 7 gekennzeichneten (Nd^3t)-lonen der übertragenden Lichtstrahlen am Eingang des sind gleichmäßig über den Querschnitt des Kernteiles Empfängers 14 niedriger ist als zulässig, wird die verteilt. Qualität der Übertragung stark verschlechtert. Um

In diesem Laserstab sind die mit 7 bezeichneten as diesen Verlust an Intensität bei der übertragung zu

Neodymionen (Nd³') nur in einem axialen Bereich vermeiden, wird der Lichtwellenverstärker zwischen

des verschweißten Glasstabes gleichförmig verteilt, in der übertragungseinrichtung 11 und dem Empfängerl4

dem die Laserschwingung erzeugt und ausgebreitet angeordnet. In dem veranschaulichten optischen

wird. Die kohärenten Lichtstrahlen, die den Stab System wird der Ubertragungsvcrlust in 13 durch den

durchlaufen, werden wirkungsvoll entlang dem axialen 3° optischen Verstärker 12 ausgeglichen, der aus dem

Bereich konzentriert, in dem die Ncodymionen verteilt Lasermedium !2 besteht, da« von der Anregungs-

sind. lichtquelle 14 invertiert wird. Es ist dem Techniker auf

Das Verfahren zur Herstellung eines stimulier- dem betreffenden technischen Gebiet ohne weiteres

baren Festkörpermediums nach der Erfindung ist klar, daß die Anzahl der Lasermedien 12 davon ab-

im Zusammenhang mit transparentem, faserförmigem 35 hängig ist, welcher Abstand zwischen der übcr-

Glasmaterial beschrieben worden. Wesentlich dabeiist, tragungseinrichtung 11 und dem Empfänger 14 be-

daß laseraktives Material in einem transparenten, steht und welche Verluste die Lichtleilabschnittc 13

fascrartigen Material eingelagert ist, wobei ein aufweisen.

Brechungsindex erhalten werden kann, der in der Es folgt aus der Beschreibung zu Fig. j, daß der Achse des Festkörpermediums am größten ist und zu 4° Lichtleiter eine unbegrenzte Länge aufweisen kann, seiner Oberfläche abfällt. Es ist klar, daß das innere um ein optisches Übertragungssystem für hochmultilascraktive Material und/oder das äußere Material plexe optische Impulse zu erhalten, statt aus Glas aus einem ähnlichen transparenten Der quadratische Gradient des Brechungsindex der Kunststoffmaterial bestehen kann, das sich ent- Lichtleitabschnitte 13 entspricht in seiner Wirkung sprechend behandeln läßt, um den gewünschten 45 einer Reihe von Linsen mit einer extrem kleinen Brechungsindexgradienten zu erhalten. Dabei sind Aberration. Es folgt hieraus, daß ein optisches Bild, Verfahren zur Einlagerung von laseraktiven Materi- das auf der einen Endfläche des Lichtleiters 13 proalien in faserartige Kunststoffe dem Fachmann auf jiziert wird, ohne wesentliche Verzerrung durch ihn dem betreffenden technischen Gebiet bekannt, so ilaß hindurch übertragen werden kann. In solch einem derartige Verfahren hier nicht beschrieben zu werden s» Falle dient der laseraktive Abschnitt 12 als ein hochbrauchen. . wirksamer Bildverstärker für solche optischen Bilder.

Das stimulierbare Festkörpermedium nach der Er· die von Laserlichtstrahlen herrühren, welche vor

findung wird weiter in Verbindung mit seiner An- wirksamen Ionen gleich denjenigen im Abschnitt Ii

regungslichtquelle beschrieben. erzeugt sind und eine Wellenlänge aufweisen, die dei

F i g. 4 zeigt schematisch die Kombination einer 55 wirksamen Ionen eigentümlich ist. Die Kombinatioi

gradlinigen Anregungslichtquelle mit dem erfindungs- von einem verstärkenden Lichtleiter 12 mit geeignet»

gemäßen Festkörpermedium in der Form einer Wendel. optischen Systemen ergeben daher Bildverstärker ode

Mit einer solchen Anordnung wird stets alles Bildübertragungssysteme, die für eine große Ent

Anregungslicht auf das stimulierbare Festkörper- fernung geeignet sind. Nach F i g. 5 kann der vei

medium gerichtet. Der Wirkungsgrad ist dabei sehr 60 stärkende Lichtleiter 12 mit aktivierenden Oxyde

hoch. auch innerhalb des Lichtleitabschnittes 13 über ein

Um das gewendelte Festkörpermedium 9 kann ein bestimmte Strecke lang angeordnet sein, wie es voi

zylindrischer Reflektor angeordnet werden, um den stehend erfindungsgemäß aufgezeigt ist. Das Übei

Wirkungsgrad noch weiter zu erhöhen. tragungssystem nach F i g. 5 läßt sich daher leicht ve

Das stimulierbare Festkörpermedium nach der Er- 65 wirklichen, wenn man v->n den Merkmalen der vo

findung läßt sich als optischer Verstärker verwenden. liegenden Erfindung ausgeht. Die Erfindung ist 1

der als Übertrager in einem optischen Übertragungs- keiner Weise auf die aufgezeigten Beispiele und d

system vorgesehen ist, wie in F i g. 5 schematisch dar- dort angegebenen Zusammensetzungen beschränkt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen ³^^<s33/a

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Stimulierbares Festkörpermedium für optische Sender oder Verstärker (Laser) aus durchsichtigc-m Glas oder organischem Kunststoff mit einem Brechungsindex, der in der optischen Achse z.m größten ist und radial zu seiner Oberfläche hin abnimmt, wobei mindestens eine Aktivatorionenart wenigstens in einem axialen Bereich des Körpers gleichmäßig verteilt ist, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei austauschbare Ionenarten eine sich kreuzende Do tierungsdichte aufweisen, wobei die Konzentration der einen lonenart von der optischen Achse radial zur Oberfläche des faser- oder stabförmige Körpers und die Konzentration der anderen lonenart von der Oberfläche radial zur optischen A ' ^s annimmt.

_. Festk^rpermedium nach Anspruch 1, in der Form eines wenigstens eine Aktivatorionenart aufweisenden, faser- oder stabförmigen Körpers, der von einem durchsichtigen Festkörpermaterial ummantelt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der innere zylindrische stimuiierbare Körperteil wie der äußere Mantelkörperteil wenigstens zwei gemeinsame Ionenarten mit sich kreuzender Dotierungsdichte aufweisen.

3. Festkörpermedium nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die gegeneinander austauschbaren Ionenarten voneinander unterschiedliche Verhältnisse der Elektronenpolarisierbarkeit zur dritten Potenz des Ionenradius aufweisen.

4. Festkörpermedium aus einem mit Neodym aktivierten Glas nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Gewichtsprozentsatz an aktivierendem Nd₂O₃ abhängige Laser-Energieschwelle bei einem SiO₂-K₂O- PbO-Glas niedriger ist als bei einem SiO₂-K₂O-BaO-Glas.

5. Festkörpermedium mit Nd-Ionen als Aktivatorionen nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch 20 Gewichtsprozent Tl₂O₃, 12 Gewichts- _φ prozent Na₂O, 15 Gewichtsprozent PbO, 3 Ge- ' Wichtsprozent Nd₂O₃, 2 Gewichtsprozent UO₂ und 48 Gewichtsprozent SiO₂, wobei die Konzentrationen der TI⁺- und Nationen als die einen austauschbaren Ionenarten radial von der optischen Achse zur Oberfläche abnehmen und die Konzentration von KMonen als die andere lonenart radial von der Oberfläche zur Achse abnimmt.

6. Festkörpermedium mit Nd-Ionen als Aktivatorionen nach Ansprucn 4, gekennzeichnet durch einen Mantelkörper aus 20 Gewichtsprozent Tl₂Oa, 12 Gewichtsprozent Na₂O, 20 Gewichtsprozent PbO und 48 Gewichtsprozent SiO₂, in dem sich der stimulierbare Körper aus 20 Gewichtsprozent Tl_a0₃, 12 Gewichtsprozent Na₂O, 16 Gewichtsprozent PbO, 4 Gewichtsprozent Nd₂O₃ und 48 Gewichtsprozent SiO₃ befindet, wobei die Konzentrationen der Tl⁺- und Na⁺- Ionen als die einen austauschbaren Ionenarten in beiden Körpern radial von der optischen Achse zur Oberfläche abnehmen und die Konzentration von KMonen als die andere lonenart in beiden Körpern radial von der Oberfläche zur Achse abnimmt.

7. Festkörpermedium nach den Ansprüchen 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine wendeiförmige Gestalt (9), entlang deren Achse eine stabförmige Anregungslichtquelle (10) angeordnet ist.

8. Festkörpermedium nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß es in einem optischen Nachverstärker (12) zwischen einem optischen Sende- und Empfangsgerät (11, 14) eines Übertragungssystems angeordnet ist, wobei sich zwischen dem Sendegerät (11) und dem Nachverstärker (12) einerseits und/oder dem Nachverstärker (12) und dem Empfangsgerät (14) andererseits Lichtleiter (13) befinden, die über ihrem Querschnitt einen quadratischen Brechungsindexgradienten aufweisen.

9. Verfahren zur Herstellung eines stimulierbaren Festkörpermediums nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das stimulierbare Medium mit mindestens einer austauschbaren lonenart in ein Bad mit mindestens einer zweiten austauschbaren Ionenart eine bestimmte Zeit lang bei einer bestimmten Temperatur eingetaucht bleibt, wobei die zweite lonenart teilweise die erste Ionenurt ersetzt.

10. Verfahren zur Herstellung eines stimulierbaren Festkörpermediums nach den Ansprüchen 2, 6 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantelkörper (6) mit dem stimulierbaren Körper (8) verschweißt wird und daß der verschweißte Körper (6, 8) einem Ionenaustausch unterworfen wird.