DE1944076C3 - Optical transmitter (laser) - Google Patents

Optical transmitter (laser)

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DE1944076C3 DE19691944076 DE1944076A DE1944076C3 DE 1944076 C3 DE1944076 C3 DE 1944076C3 DE 19691944076 DE19691944076 DE 19691944076 DE 1944076 A DE1944076 A DE 1944076A DE 1944076 C3 DE1944076 C3 DE 1944076C3
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Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen optischen Sender (Laser). Hierunter sollen in diesem Zusammenhang auch solche Laser verstanden werden, deren Ausgangsstrahlung im infraroten oder ultravioletten Spektralbereich, also nicht unmittelbar im Bereich der sichtbaren Strahlung liegt.The invention relates to an optical transmitter (laser). In this context also those lasers are understood whose output radiation is in the infrared or ultraviolet Spectral range, i.e. not directly in the range of visible radiation.

Laser haben auf Grund der durch sie erzeugten kohärenten Strahlung eine Vielfalt von Anwendungsmöglichkeiten gefunden. Besonders in der Meßtechnik hat ihre Verwendung zu Verfahren mit großer Meßgenauigkeit geführt. Besondere Bedeutung hat hier das Gebiet der Entfernungsmessung erlangt, wo der Einsatz von Lasern eine beträchtliche Erhöhung der Genauigkeit gegenüber herkömmlichen Meßverfahren gebracht hat. Laserentfernungsmesser weisenLasers have found a variety of uses because of the coherent radiation they generate. Especially in measurement technology their use has led to methods with great measurement accuracy. Has special meaning here the field of distance measurement has been achieved, where the use of lasers has increased considerably the accuracy compared to conventional measuring methods. Laser rangefinder show

gegenüber einschlägigen Mikrowellengeräten einen relativ hohen technischen Aufwand auf, der sich unter anderem auch durch relativ große Abmessungen der Anordnung ausdrückt. Hinzu kommt die relativ geringe Lebensdauer der für die Inversion des stimulierbaren Mediums erforderlichen Anregungslichtquelle. Gerade dieser letztgenannte Sachverhalt führt in der Praxis zu außerordentlichen konstruktiven Schwierigkeiten, weil sich daraus zwingend die Forderung ergibi, die Anregungslichtquelle auch für den Nichtfachmann leicht austauschbar in der Gesamtanordnung unterzubringen. Im allgemeinen wird dabei nicht ohne eine besondere Justiereinrichtung ausgekommen. compared to relevant microwave devices on a relatively high technical effort, which is under expresses other things also through the relatively large dimensions of the arrangement. Then there is the relative short service life of the excitation light source required for inversion of the stimulable medium. It is precisely this last-mentioned fact that leads to extraordinary constructive developments in practice Difficulties, because the requirement arises from this, the excitation light source also for the To accommodate non-experts easily interchangeable in the overall arrangement. In general it will could not do without a special adjustment device.

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Durch die USA.-Patentschrift 3 327 243 ist bereits ein optischer Sender mit einer Grundplatte bekannt, auf der die den optischen Resonator begrenzenden Resonatorspiegel sich abstützen und zwischen denen als einheitliches Bauteil der von ebenen Stirnflächen abgeschlossene zylindrische Anregungsspiegel angeordnet ist, der das stabförmige stimulierbare Medium und die ebenfalls stabförmige Anregungslichtquelle in Parallelanordnung und jeweils auswechselbar enthält. Weiterhin ist durch die französische Patentschrift 1 577 392 eine ähnliche Laseranordnung bekannt, bei der zur Erzeugung von Riesenimpulsen der eine der beiden Resonatorspiegel als Drehprisma ausgeführt ist. Anordnungen dieser Art ermöglichen, wenn im Gegensatz zum Gegenstand der genannten USA.-Patentschrift davon abgesehen wird, den Laser als Ringlaser auszuführen, eine relativ kompakte Anordnung. Die kompakte Anordnung ihrerseits stellt praktisch ein weiteres Hindernis für eine leichte Wartung dar. Insbesondere lassen sich auch hier die relativ stark verschleißenden Bauteile nur mit erheblichem Zeit- und Justieraufwand austauschen.An optical transmitter with a base plate is already known from the USA patent specification 3 327 243, on which the resonator mirror delimiting the optical resonator are supported and between them The cylindrical excitation mirror, which is closed off by flat end faces, is arranged as a uniform component which is the rod-shaped stimulable medium and the likewise rod-shaped excitation light source contains in parallel arrangement and each interchangeable. Furthermore, by the French patent specification 1 577 392 a similar laser arrangement is known for generating giant pulses one of the two resonator mirrors is designed as a rotating prism. Allow arrangements of this kind, if, contrary to the subject of the above-mentioned US patent specification, the laser is not used designed as a ring laser, a relatively compact arrangement. The compact arrangement for its part represents practically another obstacle to easy maintenance. In particular, the relative Replacing heavily wearing components only takes a considerable amount of time and adjustment.

Der Erfindung Hegt die Aufgabe zugrunde, für einen optischen Sender der einleitend beschriebenen Art eine weitere konstruktive Lösung anzugeben, die bei einfachstem Aufbau nicht nur minimale Abmessungen ermöglicht, sondern darüber hinaus auch einen schnellen Austausch von Bauteilen geringer Lebensdauer gestattet, ohne daß hierzu besondere Justiereinrichtungen zur Anwendung gelangen müssen. The invention is based on the object for an optical transmitter of the type described in the introduction to specify a further structural solution that with the simplest construction not only allows minimal dimensions, but also allows quick replacement of components with a short service life without the need for any special Adjustment devices must be used.

Ausgehend von einem optischen Sender (Laser) der zuletzt genannten Art, wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Grundplatte mit den Resonatorspiegeln eine erste Baugruppe bilden und daß der Anregungsspiegel zusammen mit dem stimulierbaren Medium und mit der Anregungslichtquelle innerhalb eines Gehäuses als eine zweite Baugruppe auf der ersten Baugruppe leicht austauschbar angeordnet ist.Starting from an optical transmitter (laser) of the last-mentioned type, this task is carried out in accordance with the invention achieved in that the base plate with the resonator mirrors form a first assembly and that the excitation mirror together with the stimulable medium and with the excitation light source within a housing as a second Assembly is arranged on the first assembly easily replaceable.

Der Erfindung liegt die wesentliche Erkenntnis zugrunde, daß sich bei Zusammensetzung des optischen Senders aus zwei leicht voneinander lösbaren Baugruppen der genannten Art insofern ein außerordentlich schneller und einfacher Austausch der einem hohen Verschleiß unterliegenden Bauteile ermöglicht wird, daß an Stelle der Anregungslichtquelle oder des Anregungsspiegels oder beiden gemeinsam gleich die ganze, aus stimulierbarem Medium, Anregungslichtquelle und Anregungsspiegel bestehende Baueinheit gegen eine andere ausgetauscht wird. Wie einschlägige Untersuchungen gezeigt haben, bedarf im allgemeinen auch der Anregungsspiegel einer Erneuerung, wenn ein Austausch der Anregungslichtquelle erforderlich wird. Das den Anregungsspiegel, die Anregungslichtquelle und das stimulierbare Medium umfassende Gehäuse läßt sich mit sehr einfachen Mitteln herstellen, stellt also ein billiges Bauteil dar, das bei Zerstörung der Anregungslichtquelle zweckmäßig zusammen mit dem Anregungsspiegel als Wegwerfeinheit angesehen wird. Mit anderen Worten läßt sich die aus dem stimulierbaren Medium, der Anregungslichtquelle und dem Anregungsspiegel bestehende Baugruppe so gestalten, daß es sich nach Ablauf der Lebensdauer der Anregungslichtquelle lediglich noch lohnt, das stabförmige stimulierbare Medium, das beispielsweise ein Rubinkristall ist, auszubauen und alle übrigen Teile dieser Baugruppe wegzuwerfen. Das stabförmige stimuüerbare Medium wird im Zuge des Erwerbs einer Ausiauschbaugruppe an den Hersteller zurückgegeben. Da die vom Hersteller zu liefernden Austauschbaugruppen hinsichtlich ihrer Abmessungen und optischen Eigenschaften miteinander übereinstimmen, ist ein aus zwei Baugruppen der genannten Art zusammengefügter optischer Sender mit wenigen Handgriffen wieder betriebsbereit, wenn die Anregungslicht-The invention is based on the essential knowledge that when the optical transmitter is assembled from two easily detachable assemblies of the type mentioned, an extremely quick and easy exchange of the one high Components subject to wear are made possible that instead of the excitation light source or of the excitation mirror or both together, the whole assembly consisting of the stimulable medium, the excitation light source and the excitation mirror is exchanged for another. As relevant studies have shown, im generally also the excitation mirror of a renewal when an exchange of the excitation light source is required. That the excitation mirror, the excitation light source and the stimulable medium comprehensive housing can be produced with very simple means, so it is an inexpensive component represents that, if the excitation light source is destroyed, it is expedient together with the excitation mirror is viewed as a disposable unit. In other words, the stimulable medium the excitation light source and the excitation mirror existing assembly so that it After the service life of the excitation light source has expired, the rod-shaped stimulable one is only worthwhile Medium, which is a ruby crystal, for example, and all other parts of it Throw away the assembly. The rod-shaped stimulable medium becomes in the course of the purchase of an exchange assembly returned to the manufacturer. As the replacement modules to be supplied by the manufacturer coincide with one another in terms of their dimensions and optical properties an optical transmitter assembled from two assemblies of the type mentioned in a few simple steps ready for operation again when the excitation light

•-O quelle ausfällt. Hierzu ist es ja dann lediglich erforderlich, die eine Baugruppe von der Grundplatte der anderen Baugruppe, auf der sie zwischen den Spiegeln lösbar in vorgegebener Lage angeordnet ist, durch eine Austauschbaugruppe zu ersetzen.• -O source fails. For this it is then only necessary, the one assembly from the base plate of the other assembly on which it sits between the mirrors is detachably arranged in a predetermined position to be replaced by an exchange assembly.

Die den optischen Resonator bildenden beiden Spiegel ergeben dann in vorteilhafter Weise eine hinsichtlich ihrer Justierung unkritische Anordnung, wenn der eine Spiegel des optischen Resonators ein 90'-Prisma und der andere Spiegel ein ebener Spie-The two mirrors forming the optical resonator then advantageously result in one with respect to their adjustment uncritical arrangement if one of the mirrors of the optical resonator 90 'prism and the other mirror a plane mirror

ao gel ist und dabei im vereinigten Zustand der beiden Baugruppen das 90J-Prisma so auf der Grundplatte angeordnet ist, daß seine Dachkante parallel zur Achse der thermischen Krümmung des stabförmigen stimulierbaren Mediums verläuft. Das den einenao gel and in the combined state of the two assemblies the 90 J prism is arranged on the base plate that its roof edge runs parallel to the axis of thermal curvature of the rod-shaped stimulable medium. The one

is Spiegel bildende 90 -Prisma gewährleistet nämlich bei der angegebenen speziellen Anordnung, daß unabhängig von thermischen Krümmungen des stimulierbaren Mediums ein auf das 90°-Prisma auftreffender Strahl stets zu sich selbst parallel reflektiert wird. Ein 90G-Prisma als Spiegel hat auch darüber hinaus den Vorteil, daß es im Gegensatz zu gewöhnlichen Spiegeln, bei denen auf einen Träger eine Spiegelschicht ausgedampft oder aufgestäubt ist, energetisch wesentlich höheren Belastungen ausgesetzt werden kann.The 90 ° prism which forms a mirror ensures, with the specified special arrangement, that regardless of thermal curvatures of the stimulable medium, a beam striking the 90 ° prism is always reflected parallel to itself. A 90 G prism as a mirror also has the advantage that, in contrast to conventional mirrors, in which a mirror layer is evaporated or sputtered onto a carrier, it can be exposed to significantly higher energetic loads.

Bei impulsförmiger Betriebsart des optischen Senders, bei dem hohe Impulsenergien zur Auslösung kommen, ist es zweckmäßig, den ebenen Spiegel des Resonators als teildurchlässigen Mehrplattenreso-With the pulsed mode of operation of the optical transmitter, where high pulse energies are used for triggering it is advisable to use the plane mirror of the resonator as a partially transparent multi-plate resonator

nanzreflektor auszubilden, weil ein solcher aus zwei und mehr hintereinander angeordneten Glasplatten bestehender Reflektor ebenfalls energetisch wesentlich höher belastet werden kann als eine auf einen Träger aufgedampfte Spiegelschicht. Darüber hinausForm nanzreflektor, because such a one from two or more glass plates arranged one behind the other an existing reflector can also be energetically significantly higher than one on one Carrier vapor-deposited mirror layer. Furthermore

wird die Bandbreite der emittierten Strahlung in wünschenswerter Weise beträchtlich verkleinert.the bandwidth of the emitted radiation is desirably reduced considerably.

Für den Betrieb des optischen Senders als Riesenimpulslaser ist es sinnvoll, den hierzu erforderlichen Güteschalter als 90°-Drehprisma auszuführen. UmFor the operation of the optical transmitter as a giant pulse laser, it makes sense to use the required Q-switch designed as a 90 ° rotating prism. Around

möglichst steile Impulsflanken der Ausgangsimpulse zu erreichen, ist die Drehachse des 90°-Prismas auf der von der Dachkante und der Winkelhalbierenden seines 90°-Dachwinkels gebildeten Ebene senkrecht stehend angeordnet.To achieve the steepest possible pulse edges of the output pulses, the axis of rotation of the 90 ° prism is on perpendicular to the plane formed by the roof edge and the bisector of its 90 ° roof angle arranged standing.

Um minimale Reflexionen der stimulierten Strahlung an deh Stirnflächen des stimulierbaren Mediums zu erhalten und darüber hinaus eine linear polarisierte Strahlung zu erzeugen, ist es zweckmäßig, die Stirnflächen des stimulierbaren Mediums unter dem Brewsterwinkel gegen die Stabachse geneigt auszubilden und demzufolge die beiden Spiegel auf der Grundplatte im Sinne eines in seiner optischen Achse versetzten ebenen Resonator gegenüber der Stabachse des stimulierbaren Mediums in entgegengesetzten Richtungen verschoben anzuordnen. Die durch die Neigung der Stirnflächen bedingte Schrägführung der kohärenten Strahlung hinsichtlich der Stabachse des stimulierbaren Mediums gibt darüberTo minimize reflections of the stimulated radiation on the end faces of the stimulable medium to obtain and, moreover, to generate linearly polarized radiation, it is useful to use the Form end faces of the stimulable medium at the Brewster's angle inclined to the rod axis and consequently the two mirrors on the base plate in the sense of one in its optical axis offset planar resonator in relation to the rod axis of the stimulable medium in opposite directions To arrange directions shifted. The inclination caused by the inclination of the end faces of the coherent radiation with respect to the rod axis of the stimulable medium gives about it

hinaus den Vorteil, die Strahlführung über die Lage F i g. 2 ein Blockschaltbild zur Durchführung derIn addition, the advantage of the beam guidance via the position F i g. 2 is a block diagram for implementing the

der geneigten Stirnflächen bei räumlich gedrängter Synchronisation zwischen der Drehbewegung desthe inclined end faces with spatially compressed synchronization between the rotary movement of the

Gesaratanordnung so festzulegen, daß die stimulierte Drehspiegels und des Betriebs der Anregungsltcht-Set the device arrangement so that the stimulated rotating mirror and the operation of the excitation light

Strahlung ungehindert an den Elektroden der Anrc- quelle,Radiation unhindered at the electrodes of the source,

gungslichtquelle bzw. anderen Teilen der Gesamtan- 5 F i g. 3 die Schaltung nach F i g. 2 erläuterndesupply light source or other parts of the overall 5 F i g. 3 shows the circuit according to FIG. 2 explanatory

Ordnung vorbeigeführt wird. Zeitdiagramme.Order is passed. Timing diagrams.

Für einen räumlich gedrängten Aufbau der aus Der optische Sender nach F i g. 1 besteht aus zwei Anregungslichtquelle, stimulierbarem Medium und Baugruppen mit Modulcharakter, von denen die er-Anregungsspiegel bestehenden zweiten Baugruppe ist ste Baugruppe aus der Grundplatte 12 und zwei den es sinnvoll, den Anregungsspiegel als Hohlzylinder 10 optischen Resonator begrenzenden Spiegeln 8,3 bemit metallisch verspiegelter Innenfläche auszuführen. steht, von denen der eine auf der linken Seite ein in Der Hohlzylinderspiegel umfaßt dabei in seiner Er- einer Halterung angebrachter Mehrplattenresonanzstreckung das stabförmige stimulierbare Medium und reflektor 8 und der andere auf der rechten Seite ein die stabförmige Anregungslichtquelle in zueinander von einem Motor U über eine Achse 10 angetriebeparalleler Anordnung. 15 ncs 90 -Prismas 9 ist. Das 90°-Prisma9 und derFor a spatially compact structure of the from The optical transmitter according to FIG. 1 consists of two Excitation light source, stimulable medium and assemblies with modular character, of which the er excitation mirror existing second assembly is ste assembly from the base plate 12 and two the it makes sense to mitigate the excitation mirror as a hollow cylinder 10 optical resonator delimiting mirrors 8.3 metallic mirrored inner surface. stands, one of which on the left is an in The hollow cylinder mirror includes multi-plate resonance stretching attached to a holder the rod-shaped stimulable medium and reflector 8 and the other on the right the rod-shaped excitation light source is driven in parallel to one another by a motor U via an axis 10 Arrangement. 15 ncs 90 prism 9 is. The 90 ° prism9 and the

Bei einer ersten bevorzugten Ausführungsform Mehrplattenresonanzreflektor8 sind fest in vorgegeweist der hohlzylinderförmige Anregungsspiegel bener Lage auf der Grundplatte 12 angeordnet. Geeinen elliptischen Querschnitt auf, dessen große gebenenfalls kann die Halterung eines der beiden Halbachse unwesentlich größer als dei äußere Spiegel oo^r auch beider Spiegel zu einer einfachen Durchmesser der Anregungslichtquelle bzw. des sti- ao Justiereinrichtung erweitert sein, was in F i g. 1 nicht mulieibaren Mediums ist. angegeben ist. Die zweite Baugruppe besteht ausIn a first preferred embodiment, multi-plate resonance reflectors 8 are fixed in advance the hollow cylindrical excitation mirror bener position on the base plate 12 is arranged. Common elliptical cross-section, the large of which can optionally be the bracket of one of the two Semi-axis insignificantly larger than the outer mirror or both mirrors to a single one The diameter of the excitation light source or of the stator adjusting device can be expanded, which is shown in FIG. 1 not Mulieibaren medium is. is specified. The second assembly consists of

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform einem kastenförmigen Gehäuse 7, das den hohlzy-In a further preferred embodiment, a box-shaped housing 7, which the hollow cylinder

besteht der hohlzylinderförmiee Anregungsspiegel linderförmigen Anregungsspiegel 1 umschließt undconsists of the hollow-cylindrical excitation mirror encloses linder-shaped excitation mirror 1 and

aus einem Kreiszylinder und ist bezüglich der Anre- damit auch die in seiner Erstreckunj parallel zuein-from a circular cylinder and is, with regard to the excitation, also parallel to one another in its extension.

gungslichtquelle und des stimuherbaren Mediums als »5 ander innerhalb des Anregungsspiegels angeordnetenexcitation light source and the stimulable medium as »5 other arranged within the excitation mirror

exfokales Kreiszylindersystem dimensionier l. Teile nämlich die stabförmige Anregungslicht-Exfocal circular cylinder system dimensioned. Namely, divide the rod-shaped excitation light

Um eine möglichst gleichmäßige Inversion des sti- queue 3 und das stabförmige stimulierbare Me-In order to achieve as uniform an inversion of the stiqueue 3 and the rod-shaped stimulable meter

mulierbaren Mediums über seinen ganzen Quer- dium 2. Das stimulierbare Medium 2 ragt mit seinenmulable medium over its entire transverse medium 2. The stimulable medium 2 protrudes with its

schnitt zu erzielen, wird die Mantelfläche des stab- Enden auf beiden Seiten aus dem Gehäuse 7 heraus,To achieve a cut, the outer surface of the rod ends on both sides out of the housing 7,

förmigen stimulierbaren Mediums aufgerauht. 30 Die zueinander parallelen Stirnflächen des stimulier-shaped stimulable medium roughened. 30 The parallel end faces of the stimulating

Zweckmäßig ist das stabförmige «timulierbare Me- baren Mediums 2 sind unter dem BrewsterwmkH ge-The rod-shaped «timulatable measurable medium 2 are expedient under the BrewsterwmkH.

dium ein Kristall aus neodymdotieuem Yttrium-Alu- gen die Stabachse geneigt. In gleicher Weise ragt diedium a crystal made of neodymium yttrium alumi- nium, the rod axis inclined. In the same way, the

minium-Granat (YAG : Nd3 4). Die ai* dem stimu- Anregungslichtquelle mit ihren Enden auf einanderminium garnet (YAG: Nd 3 4 ). The ai * dem stimu- excitation light source with their ends on one another

lierbaren Medium, der Anregur^shchtquelle und gegenüberliegenden Seiten aus dem Gehäuse 7 her-lable medium, the excitation source and opposite sides from the housing 7

dcr* Anregungsspiege! bestehende zweite Baugruppe 35 aus, die über Anschlußkappen 13 und Stromzufü·-.-dcr * excitation mirror! existing second assembly 35, which has connection caps 13 and power supply · -.-

ist vorteilhafterwcise so gestaltet, da° Jcr das stimu- rungsleitungen 14 mit der Stromversorgungsein rich-is advantageously designed in such a way that the stimulation lines 14 are connected to the power supply unit.

lierbare Medium und die Anregungslichtquelle auf- tung in Verbindung steht. Das Gehäuse? kann imlable medium and the excitation light source is connected. The case? can in

nehmende hohlzylinderförmige Anregungsspiegel einfachsten Fall ein aus Kunststoff gefertigtes Ge-taking hollow cylindrical excitation mirror in the simplest case a device made of plastic

von einem vorzugsweise aus Kunststoff gefertigten häuse, beispielsweise ein im Spritzverfall ren herge-from a housing preferably made of plastic, for example an injection-molded housing

Gehäuse umschlossen ist. 40 stclltcs Gehäuse, sein. Der hohlzylinderförmige An-Housing is enclosed. 40 stclltcs housing, be. The hollow cylinder-shaped an

Bei Ausführungsformen, bei denen von einem be- regungsspiegel 1, der in Fig. 1 nur angedeutet ist,In embodiments in which a motion mirror 1, which is only indicated in FIG. 1,

sonderen Kühlkreislauf abgeseh π werden kann, ist kann entweder aus einer metallischen SpiegelscliichtA special cooling circuit can either be made of a metallic mirror

es vorteilhaft, den holzylindriscnen Anregungsspiegel bestehen, dem die Innenwandung des Gehäuses 7 alsit is advantageous to consist of the wood-cylindrical excitation mirror, which the inner wall of the housing 7 as

unmittelbar aus der verspiegelten Innenwandung Träger dient, oder aber ein metallischer Zylinder mitdirectly from the mirrored inner wall carrier is used, or a metallic cylinder with

eines metallischen Gehäuses oder pines Gehäuses aus 45 verspiegelter Innenfläche sein.a metallic case or a pines case made of 45 mirrored inner surface.

Kunststoff zu bilden. Wie F i g. 1 erkennen läßt, ist das Gehäuse 7 mitForm plastic. Like F i g. 1 reveals, the housing 7 is with

Bei Betrieb des optischen Senders als Riesenim- den von ihm umfaßten Teilen zwischen den beiden pulslaser ist es im Hinblick auf einen optimalen Wir- Spiegeln auf der Grundplatte 12 befestigt. Im Hinkungsgrad der Anordnung sinnvoll, die Anregungs- blick auf die eine Austauscheinheit darstellende lichtquelle impulsförmig zu betreiben und die Im- 50 zweite Baugruppe ist diese Befestigung leicht lösbar pulsfolge mit der Drehbewegung des 90r -Prismas ausgeführt. Beispielsweise kann sie, wie das in F i g. 1 zeitlich derart zu synchronisieren, daß der Zeitpunkt angedeutet ist, hinsichtlich ihrer Lage auf der Grundmaximaler Güte des Resonators mit dem Zeitpunkt platte 12 durch zwei bodenseitige Nippel 15 in ihrei maximaler Inversion des stimulierbaren Mediums Lage zu den beiden Spiegeln fixiert sein. Sind diese möglichst zusammenfällt. 55 beiden Nippel 15 zusammen mit den Eingriffen irWhen the optical transmitter is operated as a giant part comprised by it between the two pulsed lasers, it is fastened to the base plate 12 with a view to optimally mirroring it. In the limp of the arrangement, it makes sense to operate the stimulation view of the light source, which is an exchange unit, in a pulse-shaped manner, and the Im- 50 second subassembly, this fastening is easily detachable, pulsed with the rotary movement of the 90 r prism. For example, as shown in FIG. 1 to synchronize in time in such a way that the point in time is indicated, be fixed in terms of their position on the basic maximum quality of the resonator with the point in time plate 12 through two bottom nipples 15 in their maximum inversion of the stimulable medium position to the two mirrors. Are these coincide as much as possible. 55 two nipples 15 together with the interventions ir

Mitunter ist es erwünscht, bei relativ kleiner Im- der Grundplatte 12 nach Art eines Druckknopfver pulsfolgefrequenz eine relativ hohe Flankensteilheit Schlusses ausgeführt, so kommt die zweite Baugruppt der Impulse zu erzielen. Dies läßt sich bei der vorste- für ihre Befestigung auf der Grundplatte 1.2 ohne behend angegebenen Betriebsweise dadurch ermögli- sondere Befestigungsmittel, wie beispielsweisf chen, daß die Drehzahl des 90°-Prismas so bemes- 60 Schrauben, aus. Die unter dem Brewsterwinkel ge sen wird, daß sie ein ganzzahliges Vielfaches der Im- neigten Stirnflächen des stimulierbaren Mediums 2 pulsfolgefrequenz der Anregungslichtquelle beträgt. das beispielsweise ein Kristall aus Yttrium-AlumiSometimes it is desirable, with a relatively small diameter, to use the base plate 12 in the manner of a push-button connection Pulse repetition frequency executed a relatively high edge steepness in the end, then comes the second assembly to achieve the momentum. This can be done without agility in the case of the front for fastening it on the base plate 1.2 specified mode of operation thereby enables special fastening means, such as for example make sure that the speed of the 90 ° prism is 60 screws. The ge under the Brewster angle It is sen that it is an integral multiple of the inclined end faces of the stimulable medium 2 pulse repetition frequency of the excitation light source is. for example a crystal made of yttrium-aluminum

An Hand eines in der Zeichnung dargestellten niunvGranat ist, sind so ausgerichtet, daß sie senkOn the basis of a niunvGranat shown in the drawing, are aligned so that they sink

Ausfühmngsbeispiels soll die Erfindung im folgen- recht auf der Grundfläche des Gehäuses 7 und damiAusfühmngsbeispiels the invention is intended in the following right on the base of the housing 7 and thus

den noch näher erläutert werden. In der Zeichnung 65 auch senkrecht auf der Grundplatte 12 stehen. Dewhich will be explained in more detail. In the drawing 65 also stand vertically on the base plate 12. De

bedeutet durch die Brewsterflächen gegebenen Strahlablenmeans jet variables given by the Brewster surfaces

Fig. 1 die schematische Darstellung eines opü- kung aus der Richtung der Stabachse des stimulier1 shows the schematic representation of an optic from the direction of the rod axis of the stimulator

sehen Senders nach der Erfindung, baren Mediums ist durch entsprechend hierzu versee transmitter according to the invention, cash medium is through according to this ver

setzte Anordnung des Mehrplattcnresonanzreflektors 8 auf der einen Seite und des 90c-Prismas9 auf der anderen Seite Rechnung getragen. Der Mehrplattenrcsonanzreflcktor 8 ist leildurchlässig, so daß ein bei der richtigen Winkelstellung des 90°-Prismas 9 auf Grund der Inversion des stimulierbaren Mediums ausgelöster Lichtimpuls durch den Mehrplattenresonanzreflektor 8 hindurch abgestrahlt wird.set arrangement of the multi-plate resonance reflector 8 on one side and the 90 c prism 9 on the other side. The multi-plate resonance reflector 8 is partially permeable, so that a light pulse triggered by the inversion of the stimulable medium when the 90 ° prism 9 is correctly angular is emitted through the multi-plate resonance reflector 8.

Die Dachkante des 90°-Prismas 9 ist in dessen Grundstellung parallel zur Achse der thermischen Krümmung des stabförmigen stimulierbaren Mediums 2 ausgerichtet. Ferner ist die Achse 10, um die sich das 90"-Prisma 9, angetrieben über den Motor 11, dreht, so angeordnet, daß sie auf der von der Dachkantc und der Winkelhalbierenden des Dachwinkels des 90°-Prismas gebildeten Ebene senkrecht steht.The roof edge of the 90 ° prism 9 is in its Basic position parallel to the axis of thermal curvature of the rod-shaped stimulable medium 2 aligned. Furthermore, the axis 10 around which the 90 "prism 9 is driven is driven by the motor 11, rotates, arranged so that it is on the line of the roof edge and the bisector of the roof angle of the 90 ° prism formed plane is perpendicular.

Der optische Sender, wie er in F i g. 1 angegeben ist, stellt einen Riesenimpulslaser dar, wie er gerade für Meßzwecke /ur Anwendung gelangen kann. Die erfindungsgemäße Gestaltung ermöglicht minimale Abmessungen, so daß eine besondere Strahlablenkung nicht erforderlich ist, sondern für eine Ausrichtung des erzeugten impulsförmigen Laserstrahls zweckmäßig die gesamte Laseranordnung über ihre Grundplatte 12 bewegt wird.The optical transmitter as shown in FIG. 1, represents a giant pulse laser as it is now can be used for measuring purposes. the Design according to the invention enables minimal dimensions, so that a special beam deflection is not required, but for an alignment of the generated pulse-shaped laser beam the entire laser arrangement is expediently moved over its base plate 12.

Jm allgemeinen wird bei Verwendung eines solchen Riesenimpulslasers für Meßzwecke nur eine geringe Impulsfolgefrequenz benötigt. Im Interesse exakter Meßergebnisse ist es jedoch erforderlich, daß dabei die Impulsflanken nicht zu flach verlaufen. Um diese Forderung erfüllen zu können, ist es unter Berücksichtigung >.:iner möglichst großen Lebensdauer der Anregungslichtquelle 3 im Betrieb außerordentlich vorteilhaft, einerseits die Anregungslichtquelle impulsförmig zu betreiben und andererseits bei gewährleisteter Synchronisation zwischen der Drehbewegung des 90 -Prismas 9 und der Impulsfolgefrequenz der AnregungilichiqueHe die Drehzahl des 90 Prismas 9 um ein ganzzahliges Vielfaches höher zu wählen als die Impulsfolgefrequenz der Anregungslichtquelle. In general, when such a giant pulse laser is used for measurement purposes, only a small one Pulse repetition rate required. In the interests of accurate measurement results, however, it is necessary that the pulse edges are not too flat. In order to be able to meet this requirement, it is under consideration > .: in the longest possible service life the excitation light source 3 is extremely advantageous during operation, on the one hand the excitation light source to operate in a pulsed manner and, on the other hand, with guaranteed synchronization between the rotary movement of the 90 -prism 9 and the pulse repetition frequency of the excitation ilichiqueHe the speed of the 90 prism 9 to be selected an integral multiple higher than the pulse repetition frequency of the excitation light source.

Eine ausreichend hohe Flankensteilheit der impuKförmigen stimulierten Strahlung ist, wie die Praxis zeigt, gewährlciMet, wenn der das 90°-Prisma antreibende Motor Il einige tausend Umdrehungen, beispielsweise 3600 U/min macht. Bei kontinuierlichem Anregen des stimulierbaren Mediums 2 würde diese Drehzahl zu einer Impulsfolgefrequenz von 60 Hz führen. Diese Frequenz ist aber für Meßzwecke unnötig hoch. Zur Erniedrigung dieser Frequenz wird das stimulierbare Medium 2 durch die Anregungslichtquelle 3 impulsförmig mil einer gewünschten Impulstolgefrequenz angeregt. Eine entsprechende Anordnung hierfür, die zugleich die Synchronisation zwischen der Drehbewegung des 90°- Prismas 9 und der Impuisfolgefrequenz der Anregungslichtquelle 3 gewährleistet, ist im Blockschaltbild in F i g. 2 dargestellt. F i g. 2 stellt eine Steuerkette für die Anregungslichtquelle 3 dar. Hierzu ist am Motor 11 ein die Drehbewegung seiner Antriebswelle abtastender Fühler 16 vorgesehen, der seineA sufficiently high edge steepness of the impuKförmigen stimulated radiation is, as practice shows, gewäh r lciMet when the 90 ° prism motor driving Il makes min several thousand revolutions, for example 3600 U /. With continuous excitation of the stimulable medium 2, this speed would lead to a pulse repetition frequency of 60 Hz. However, this frequency is unnecessarily high for measurement purposes. To lower this frequency, the stimulable medium 2 is excited by the excitation light source 3 in the form of a pulse with a desired pulse sequence frequency. A corresponding arrangement for this, which at the same time ensures the synchronization between the rotary movement of the 90 ° prism 9 and the pulse repetition frequency of the excitation light source 3, is shown in the block diagram in FIG. 2 shown. F i g. 2 shows a control chain for the excitation light source 3. For this purpose, a sensor 16 is provided on the motor 11 which scans the rotational movement of its drive shaft

ίο Information an einen Meßwertumformer 17 abgibt. Der Meßwertumformer 17 wandelt die Meßinformation des Fühlers 16 in elektrische Impulse um, die einem Zähler 18 zugeführt werden. Ein Zählereingangsimpuls entspricht dabei einer Umdrehung der Antriebswelle des Motors 11. Der Zähler stellt dann das gewünschte Teilerverhältnis zwischen der Drehzahl des Motors 11 und der Impulsfolgefrequnez der Anregungslichtquelle dadurch her, daß er lediglich bei jedem «-ten eingangsseitigen Impuls einen Impulsίο sends information to a transducer 17. The transducer 17 converts the measurement information from the sensor 16 into electrical pulses that a counter 18 are supplied. A counter input pulse corresponds to one revolution of the Drive shaft of the motor 11. The counter then sets the desired division ratio between the speed of the motor 11 and the pulse repetition frequency of the excitation light source by the fact that it is only with every «-th input-side impulse one impulse

ao an eine Verzögerungseinrichtung 19 abgibt, deren Ausgang mit dem Steuereingang der Stromversorgungseinrichtung 20 für die Anregungslichtquelle 3 verbunden ist. Mit jedem am Steuereingang dei Stromversorgungseinrichtung 20 ankommenden Im-ao to a delay device 19, the output of which is connected to the control input of the power supply device 20 for the excitation light source 3 is connected. With everyone at the control entrance dei Power supply device 20 incoming im-

»5 puls wird die Anregungslichtquelle 3 gezündet und gibt einen Lichtblitz 21 an das stimulierbare Medium 2 ab.»5 pulse the excitation light source 3 is ignited and emits a flash of light 21 to the stimulable medium 2.

Zum besseren Verständnis der Wirkungsweise dieser Steuerkette sind in F i g. 3 über der Zeit t in zeitlieher Zuordnung einmal die Güte Q des optischen Resonators, das Ausgangssignal A des Meßwertumformers 17 und die Intensität/ der von der Anre gungslichtquelle abgegebenen impulsformigen Strahlung angegeben. Die Güte Q des optischen Reson;i tors steigt praktisch abrupt von vernachlässigbarcr Werten auf den optimalen Wert an, sobald die Drehstellung des 90°-Prismas 9 seiner Resonanzstelluni entspricht, um danach genauso abrupt wiederum aul vernachlässigbare Werte abzufallen. Das AusgangeFor a better understanding of the mode of operation of this control chain, FIG. 3 over the time t in temporal assignment once the quality Q of the optical resonator, the output signal A of the transducer 17 and the intensity / of the pulsed radiation emitted by the excitation light source. The quality Q of the optical resonator increases practically abruptly from negligible values to the optimal value as soon as the rotational position of the 90 ° prism 9 corresponds to its resonance position, and then drops just as abruptly again to negligible values. The exit

signal A des Meßwertumformers 17 ist gegenüber dei Resonar.zstellung des 90°-Prismas9 zeitlich verschoben. In der Verzögerungseinrichtung 19 wire dieses Signal, soweit es vom Zähler 18 ausgangssei tig weitergegeben wird, um gerade die Zeit verzögertSignal A of the transducer 17 is shifted in time compared to the resonance position of the 90 ° prism9. In the delay device 19 wire this signal, insofar as it is passed on from the counter 18 ausgangssei tig, delayed by just the time

daß ein die Verzögerungseinrichtung 19 durchlaufen der Impuls die Anregungslichtquelle in einem Zeit punkt zündet, der einen Intensitätsverlauf ihrer abgegebenen Strahlung im Bereich zwischen zwei aufein anderfolgenden Werten optimaler Güte des optischerthat the delay device 19 pass through the pulse of the excitation light source in one time point that ignites an intensity profile of its emitted radiation in the range between two other values of optimal quality of the optical

Resonators gewährleistet. Auf diese Weise wird die nachfolgende Emission der stimulierten Strahlung immer erst dann ausgelöst, wenn die Inversion des sti mulierbaren Mediums ihren Maximalwert erreicht hatResonators guaranteed. In this way, the subsequent emission of the stimulated radiation always triggered only when the inversion of the stimulable medium has reached its maximum value

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

409 620/33409 620/33

λ r\ γ 7 λ r \ γ 7

Claims (14)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Optischer Sender (Laser) mit einer Grundplatte, auf der die den optischen Resonator begrenzenden Resonatorspiegel sich abstützen, zwischen denen als einheitliches Bauteil der von ebenen Stirnflächen abgeschlossene zylindrische Anregungsspiegel angeordnet ist, der das stabförmige stimulierbare Medium und die ebenfalls stabförmige Anregungslichtquelle in Parallelanordnung und jeweils auswechselbar enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundplatte (12) mit den Resonatorspiegeln (8, 9) eine erste Baugruppe bilden und daß der Anregungsspiegel (I) zusammen mit dem stimulierbaren Medium (2) und mit der Anregungsiichtquelle (3) innerhalb eines Gehäuses (7) als eine zweite Baugruppe auf der ersten Baugruppe leicht austauschbar angeordnet ist.1. Optical transmitter (laser) with a base plate on which the delimiting the optical resonator Resonator mirrors are supported, between which as a unitary component of planes End faces closed cylindrical excitation mirror is arranged, which is the rod-shaped stimulable medium and the rod-shaped excitation light source in parallel arrangement and each replaceable, characterized in that the base plate (12) with the resonator mirrors (8, 9) form a first assembly and that the excitation mirror (I) together with the stimulable Medium (2) and with the excitation light source (3) Easily exchangeable within a housing (7) as a second assembly on the first assembly is arranged. 2. Optischer Sender nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der eine der Resonatorspiegel ein 90°-Prisma (9) und der andere Spiegel ein ebener Spiegel ist, und daß im vereinigten Zustand der beiden Baugruppen das 90°-Prisma so auf der Grundplatte (12) angeordnet ist, daß in seiner Grundstellung seine Dachkante parallel zur Achse der thermischen Krümmung des stabförmigen stimulierbaren Mediums (2) verläuft.2. Optical transmitter according to claim 1, characterized in that one of the resonator mirrors a 90 ° prism (9) and the other mirror is a plane mirror, and that in the united state of the two assemblies, the 90 ° prism is arranged on the base plate (12) that in its basic position its roof edge parallel to the axis of thermal curvature of the rod-shaped stimulable medium (2) runs. 3. Optischer Sender nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der ebene Spiegel des Resonators ein teildurchlässiger Mehrplattenresonanzreflektor (8) ist.3. Optical transmitter according to claim 2, characterized in that the plane mirror of the resonator is a partially transparent multi-plate resonance reflector (8). 4. Optischer Sender nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das 90 -Prisma (9) um eine Achse (10) drehbar ausgeführt ist, die hierbei auf der von der Dach'ante und der Winkelhalbierenden des Ή) -Dachwinkels gebildeten Ebene senkrecht steht.4. Optical transmitter according to claim 2, characterized in that the 90 prism (9) around a Axis (10) is designed to be rotatable, in this case on the line of the roof edge and the bisector of the Ή) roof angle plane is perpendicular. 5. Optischer Sender nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnflächen des stabförmigen stimulierbaren Mediums (2) zueinander parallel und unter dem Brewsterwinkel gegen die Stabachse geneigt angeordnet sind und hierbei die beiden Resonatorspiegel (8, 9) auf der Grundplatte (12) im Sinne eines in seiner optischen Achse versetzten ebenen Resonators gegenüber der Stabachse des stimulierbaren Mediums in entgegengesetzten Richtungen verschoben angeordnet sind.5. Optical transmitter according to one of the preceding claims, characterized in that the end faces of the rod-shaped stimulable medium (2) parallel to each other and below the Brewster angle arranged inclined to the rod axis are and here the two resonator mirrors (8, 9) on the base plate (12) in the sense a flat resonator offset in its optical axis opposite the rod axis of the stimulable Medium are arranged shifted in opposite directions. 6. Optischer Sender nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Anregungsspiegel (1) der zweiten Baugruppe als Hohlzylinder mit metallisch verspiegelter Innenfläche, vorzugsweise mit einer goldbeschichteten Innenfläche, ausgeführt ist, der in seiner Erstreckung das stabförmige stimulierbare Medium (2) und die stabförmige Anregungslichtquelle in zueinander paralleler Anordnung umschließt.6. Optical transmitter according to one of the preceding claims, characterized in that the excitation mirror (1) of the second assembly as a hollow cylinder with a metallically mirrored inner surface, is preferably carried out with a gold-coated inner surface, which extends in its extension the rod-shaped stimulable medium (2) and the rod-shaped excitation light source in encloses parallel arrangement. 7. Optischer Sender nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der hohlzylinderförmige Anregungsspiegel (!) elliptischen Querschnitt hat, dessen große Halbachse unwesentlich größer ist als der äußere Durchmesser der Anregungslichtquelle (3) bzw. des stimulierbaren Mediums (2).7. Optical transmitter according to claim 6, characterized in that the hollow cylindrical excitation mirror (!) has an elliptical cross-section, the major semi-axis of which is insignificantly larger than the outer diameter of the excitation light source (3) or the stimulable medium (2). 8. Optischer Sender nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der hohlzylinderförmige Anregungsspiegel (1) als Kreiszylinder ausgeführt8. Optical transmitter according to claim 6, characterized in that the hollow cylindrical excitation mirror (1) designed as a circular cylinder 35 und bezüglich der Anregungslichtquelle (3) und des stimulierbaren Mediums (2) als exfokales Kreiszylindersystem dimensioniert ist. 35 and is dimensioned as an exfocal circular cylinder system with respect to the excitation light source (3) and the stimulable medium (2). 9. Optischer Sender nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mantelfläche des stabförmigen stimulierbaren Mediums (2) aufgerauht ist.9. Optical transmitter according to one of the preceding claims, characterized in that the outer surface of the rod-shaped stimulable medium (2) is roughened. 10. Optischer Sender nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das stabförmige stimulierbare Medium (2) ein Kristall aus neodymdotiertem Yttrium-Aluminium-Granat (YAG: Nd3 + ) ist.10. Optical transmitter according to one of the preceding claims, characterized in that the rod-shaped stimulable medium (2) is a crystal made of neodymium-doped yttrium-aluminum-garnet (YAG: Nd 3 + ). 11. Optischer Sender nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der hohlzylinderförmige Anregungsspiegel (I) von einem vorzugsweise aus Kunststoff gefertigten Gehäuse (7) umschlossen ist.11. Optical transmitter according to one of the preceding Claims, characterized in that the hollow cylindrical excitation mirror (I) is enclosed by a housing (7) preferably made of plastic. \2. Optischer Sender nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der hohlzylinderförmige Anregungsspiegel (1) von der verspiegelten Innen wandung eines metaJ-lischen Gehäuses (7) oder eines Gehäuses aus Kunststoff gebildet ist. \ 2. Optical transmitter according to one of Claims 1 to 10, characterized in that the hollow cylindrical excitation mirror (1) is formed by the mirrored inner wall of a metallic housing (7) or a housing made of plastic. 13. Optischer Sender nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Anregungslichtquelle (3) impulsförmig betrieben und mit der Drehbewegung des 90"-Prismas (9) zeitlich derart -,ynchronisiert ist, daß der Zeitpunkt maximaler Güte des Resonators mit dem Zeitpunkt maximaler Inversion des stimulierbaren Mediums (2) möglichst zusammenfällt.13. Optical transmitter according to claim 4, characterized characterized in that the excitation light source (3) operated in pulses and with the Rotational movement of the 90 "prism (9) is chronologically synchronized in such a way that the point in time is maximal Quality of the resonator with the time of maximum inversion of the stimulable medium (2) coincides as much as possible. 14. Optischer Sender nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahl des 90°-Prismas (9) ein ganzzahliges Vielfaches der Impulsfolgefrequenz der Anregungslichtquelle (3) beträgt.14. Optical transmitter according to claim 13, characterized characterized in that the speed of the 90 ° prism (9) is an integral multiple of Pulse repetition frequency of the excitation light source (3) is.
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