DE2026828A1

DE2026828A1 - Optical transmitter or amplifier with gaseous selectively fluorescent medium

Info

Publication number: DE2026828A1
Application number: DE19702026828
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: BREUER ELEKTRONIK GmbH
Current assignee: BREUER ELEKTRONIK GmbH
Priority date: 1970-06-02
Filing date: 1970-06-02
Publication date: 1971-12-16

Description

Optischer Sender oder Verstärker mit gasförmigem selektiv fluoreszentem Medium Die Erfindung bezieht sich auf einen optischen Sender oder Verstärker für kohärente monochromatische Strahlung mit einem rohrförmigen Entladegefäß aus Isoliermaterial, in welchem sich das gasförmige selektiv fluoreszente Medium befindet, das mittels Gasentladung angeregt wird. Optical transmitter or amplifier with gaseous selectively fluorescent Medium The invention relates to an optical transmitter or amplifier for coherent monochromatic radiation with a tubular discharge vessel made of insulating material, in which the gaseous selectively fluorescent medium is located, which by means of Gas discharge is excited.

Es sind bereits optische Sender der eingangs erwähnten Art bekannt, bei denen die Gasentladung angeregt wird durch äußere, mit Hochfrequenzspannung beaufschlagte Elektroden, oder durch interne, mit Gleichstrom gespeiste Elektroden, und bei denen die Rohrenden mit unter dem Brewsterwinkel gegen die optische Achse geneigten Glas oder Quarzplatten, den sogenannten Brewsterfenstern, verschlossen wird, während der optische Resonator aus zwei außerhalb des Entladegefäßes angebrachten, mechanisch fein justierbaren, für die angeregte Wellenlänge hoch reflektierenden, z.B. dielektrischen Spiegeln besteht. Diese Anordnung besitzt folgende Nachteile: An die optische Qualität der Brewsterfenster werden hohe Anforderungen gestellt. (Keine Absorption, keine Schlieren, Oberflächengüte/iO) Aufgrund der dennoch stets vorhandenen Lichtverluste in den Brewsterfenstern durch Streuung und Restreflexion kann man die Länge der wirksamen Entladestrecke nicht bis zum theoretisch minimal möglichen Wert verkleinern.Optical transmitters of the type mentioned are already known, in which the gas discharge is stimulated by external, high-frequency voltage applied electrodes, or internal electrodes fed with direct current, and in which the pipe ends with at the Brewster angle to the optical axis inclined glass or quartz plates, the so-called Brewster windows, closed while the optical resonator is made up of two outside the discharge vessel, mechanically finely adjustable, highly reflective for the excited wavelength, e.g. dielectric mirrors. This arrangement has the following disadvantages: High demands are placed on the optical quality of the Brewster windows. (No absorption, no streaks, surface quality / OK) Due to the nonetheless always existing light losses in the Brewster windows due to scattering and residual reflection the length of the effective unloading path cannot be reduced to the theoretically minimum reduce possible value.

Die Außenflächen der Brewsterfenster und die empfindlichen Spiegelschichten sind störenden äußeren Einflüssen wie Staubteilchen, Luftfeuchtigkeit usw. ausgesetzt.The outer surfaces of the Brewster windows and the sensitive mirror layers are exposed to disruptive external influences such as dust particles, humidity, etc.

Weil Entladungsrohr und Resonatorspiegel keine geschlossene Einheit bilden, müssen sie in einer geeigneten justierbaren Halterung montiert werden, was bei den zu stellenden hohen Ansprüchen an Erschütterungsfreiheit und mechanischer Stabilität einen großen Aufwand erfordert. Außerdem wird durch die Brewsterfenster dem emittierten Licht eine bestimmte Polarisationsrichtung aufgezwungen, was für manche Anwendungsgebiete unerwünscht ist.Because the discharge tube and resonator mirror are not a closed unit they must be mounted in a suitable adjustable bracket, what with the high demands to be placed on vibration-free and mechanical Stability requires a lot of effort. Also, through the Brewster window A certain polarization direction is imposed on the emitted light, what for some areas of application is undesirable.

Es sind auch optische Sender und Verstärker bekannt, bei denen sich die Resonatorspiegel im Innern des Entladegefäßes befinden.There are also known optical transmitters and amplifiers in which the resonator mirrors are located inside the discharge vessel.

Die Spiegel sind einzeln in von außen justierbaren Halterungen gelagert und durch elastische Federbalgen vacuumdicht mit dem Entladegefäß verbunden. Die Spiegeljustierungen sind hier genau so aufwendig wie bei dem zuerst beschriebenen Sender. Außerdem treten aber noch zusätzlich Vacuumschwierigkeiten auf, die sich vor allem bei abgeschmolzenen Rohren störend bemerkbar machen.The mirrors are stored individually in brackets that can be adjusted from the outside and vacuum-tight connected to the discharge vessel by elastic bellows. the Mirror adjustments are just as complex here as with the one described first Channel. In addition, there are also vacuum problems that arise especially noticeable in the case of melted pipes.

Es ist auch ein optischer Sender bekannt, bei dem das Hüllgefäß aus einem zylindrischen Block aus Isoliermaterial mit einem verhältnismäßig engen axialen Entladekanal besteht, dessen Länge höchstens 10 - 20 cm beträgt, dessen reflektierende stirnseitige Anschlußflächen mittels geschliffener Paßflächen unmittelbar auf seinen Stirnflächen aufliegen und vacuumdicht mit ihm verbunden sind. Diese Anordnung umgeht die Nachteile der beiden zuerst beschriebenen Ausführungen. Die stirnseitigen Paßflächen müssen hier jedoch so genau geschliffen werden, daß die Resonatorspiegel nach dem Aufsprengen optisch genau justiert sind.An optical transmitter is also known in which the envelope vessel is made from a cylindrical block of insulating material with a relatively narrow axial Discharge channel exists, the length of which is no more than 10-20 cm, its reflective end-face connection surfaces by means of ground mating surfaces directly on his Place the end faces and are connected to it in a vacuum-tight manner. This arrangement bypasses the disadvantages of the two versions described first. The frontal mating surfaces must be ground so precisely here, however, that the resonator mirror after Open are optically precisely adjusted.

Dies bedeutet einen sehr hohen fertigungstechnischen Aufwand.This means a very high manufacturing effort.

Es ist schon schwer, eine Fläche mit der erforderlichen Genauigkeit senkrecht zur Achse des Entladerohres zu schleifen. Besondere Schwierigkeiten ergeben sich zusätzlich dadurch, daß die beiden Stirnflächen bis auf wenige Bogensekunden parallel stehen müssen. Falls im Resonator zwei Konkavspiegel verwendet werden sollen, müssen die Stirnflächen sogar sphärisch geschliffen werden.It's hard to get a surface with the accuracy you need grind perpendicular to the axis of the discharge tube. Particular difficulties arise in addition, that the two end faces except for a few arc seconds must be parallel. If two concave mirrors are to be used in the resonator, the end faces even have to be ground spherically.

Es sind weiterhin optische Sender oder Verstärker bekannt, bei denen die Resonatorspiegel justiert auf das Entladungsrohr aufgekittet, gelötet oder geschweißt sind. Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß bei der Herstellung des Senders dieser relativ lange,z.B. bis zum Aushärten des Klebers, die teure Justiervorrichtung blockiert und die Herstellung somit verteuert wird.There are also known optical transmitters or amplifiers in which the resonator mirror adjusted on the discharge tube cemented, soldered or welded are. This method has the disadvantage that in the manufacture of the transmitter this relatively long, e.g. until the glue hardens, blocking the expensive adjustment device and the production is therefore more expensive.

Die Erfindung bezweckt eine einfachere und billigere Herstellungsart-für optische Sender oder Verstärker mit an den Stirnflächen befestigten Innenspiegeln sowie diesen Sender.The invention aims at a simpler and cheaper way of manufacturing optical transmitters or amplifiers with interior mirrors attached to the end faces as well as this transmitter.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zur Herstellung ein Hilfsspiegel benutzt wird, welcher z.B. aus Quarzglas, Stahl oder anderen hoohschmelzbaren Materialien besteht und den gleichen Krümmungsradius besitzt wie der endgültig benutzte, dem Rohr gegenüber justierbar und der gehaltert ist. Das Rohr selbst ist axial verschiebbar angebracht, sodaß es von einiger Entfernung direkt an den Hilfsspiegel geschoben werden kann.The object is achieved according to the invention in that for the production an auxiliary mirror is used, which e.g. made of quartz glass, steel or other high fusible Materials and has the same radius of curvature as the one ultimately used, the pipe opposite adjustable and which is supported. The tube itself can be moved axially attached so that it is pushed directly to the auxiliary mirror from a distance can be.

Zur Bearbeitung der Endflächen des Rohres werden nun diese so weit erhitzt, bis das Material weich wird, dann wird das Rohr auf den Hilfsspiegel gepresst. Die Rohrenden nehmen dann durch den Preßvorgang die Krümmung des Hilfsspiegels an. Entsprechend kann mit der zweiten Seite verfahren werden. Nach Erkalten des Rohres braucht der eigentliche Spiegel nur noch auf das Rohrende gelegt werden und von außen verkittet, verlötet oder durch ähnliche Verfahren vacuumdicht am Rohr fixiert werden. Das Verfahren kann auch dahingehend abgewandelt werden, daß Hilfsspiegel und eigentlicher Spiegel identisch sind.For machining the end faces of the pipe, these are now so far heated until the material softens, then the tube is pressed onto the auxiliary mirror. The pipe ends then take on the curvature of the auxiliary mirror due to the pressing process. The same can be done with the second side. After the pipe has cooled down the actual mirror only needs to be placed on the end of the pipe and off externally cemented, soldered or fixed vacuum-tight on the pipe by a similar process will. The method can also be modified to the effect that auxiliary mirrors and the actual mirror are identical.

Das Rohr selbst muß nicht homogen aus dem gleichen Material bestehen, sondern es können auch rohrförmige Abstandsstücke aus piezoelektrischen oder magnetostriktiven Material eingearbeitet sein, welche eine Änderung des Spiegelabstandes von außen durch ein elektrisches Signal ermöglichen.The pipe itself does not have to consist of the same material homogeneously, but it can also be tubular spacers made of piezoelectric or magnetostrictive Material should be incorporated, which changes the mirror distance from the outside through an electrical signal.

Das Entladungsrohr kann sowohl zum Betrieb mit Hochfrequenzspannung als auch zum Betrieb mit einer Gleichstromspannung ausgelegt werden.The discharge tube can be operated with high frequency voltage as well as for operation with a direct current voltage.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile sind unter anderem eine leichtere billigere Herstellungsweise. Weiter liegen die Spiegel sehr dicht am Rohr an, sodaß im Vacuumsystem keine unnötig großen Flächen aus Klebstoff entstehen, die durch Abgasung dea Vacuum verschlechtern können. Außerdem ist die Gefahr einer Dejustierung des Resonators bei höheren Temperaturen nicht gegeben. Es ist somit auch ein sicherer Betrieb des optischen Senders oder Verstärkers gewährleistet.The advantages that can be achieved with the invention include one lighter cheaper manufacturing method. The mirrors are also very close to the pipe so that there are no unnecessarily large areas of adhesive in the vacuum system, which can deteriorate the vacuum through exhaust gas. Besides, the danger is one There is no misalignment of the resonator at higher temperatures. So it is safe operation of the optical transmitter or amplifier is also guaranteed.

Ein Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden beschrieben.An embodiment is shown in the drawing and will described below.

Es ist die Justiervorrichtung mit eingespannten Hilfsspiegel und Entladungsrohr dargestellt.It is the adjustment device with clamped auxiliary mirror and discharge tube shown.

(1) ist das Entladungsrohr, welches in zwei Prismenführungen (2) eingespannt und somit axial verschiebbar ist.(1) is the discharge tube, which is clamped in two prism guides (2) and is thus axially displaceable.

(3) ist der Kathodentank.(3) is the cathode tank.

(4) ist der Anodentank des Entladegefäßes.(4) is the anode tank of the discharge vessel.

(5) sind drehbare Mikrobrenner,mit denen die Endfläche des Rohres erhitzt werden kann.(5) are rotatable micro-torches that use the end face of the tube can be heated.

(6) stellt den Hilfsspiegel auf einer justierbaren Halterung (7) dar.(6) represents the auxiliary mirror on an adjustable bracket (7).

Beim Herstllungsvorgang wird nach dem Erhitzen des Rohrendes das Rohr auf den Hilfsspiegel abgesenkt und nimmt somit dessen Krümmung an.During the manufacturing process, after the end of the pipe has been heated, the pipe becomes lowered onto the auxiliary mirror and thus assumes its curvature.

Claims

1.) Method of manufacturing an optical transmitter or amplifier for coherent monochromatic radiation characterized in that an essential The manufacturing step consists in that during the manufacturing process of the discharge tube an auxiliary mirror is used, which e.g. made of quartz glass, steel or other high-fusible Materials and has the same radius of curvature as the one ultimately used, and which is adjustable against the pipe. The tube itself can be moved axially attached so that it is pushed directly to the auxiliary mirror from a distance can be.

For machining the end faces of the pipe, these are now so far heated until the material softens. Then the tube is pressed onto the auxiliary mirror. The pipe ends then take on the curvature of the auxiliary mirror due to the pressing process. The same can be done with the second side. After the pipe has cooled down the actual mirror only needs to be placed on the end of the pipe and off externally cemented, soldered or fixed vacuum-tight on the pipe by a similar process will.

2.) Optical transmitter or amplifier according to claim 1, characterized in that that the auxiliary mirror and the mirror used later can be identical.

3.) Optical transmitter or amplifier, characterized in that the Resonator mirrors are placed on adjusted, pressed pipe ends and passed through from the outside Putty, solder or similar are fixed vacuum-tight on the pipe.

4.) Optical transmitter or amplifier according to claim 3, characterized in that that the discharge tube does not have to consist of the same material throughout, but that tubular spacers made of piezoelectric, magnetostrictive or similar-acting materials can be inserted that a change in the mirror distance from the outside due to an electrical signal enable.

5.) Optical transmitter or amplifier according to claim 3, characterized in that that a direct current discharge through internal electrodes, which are attached to the side Additional containers are located, can be maintained, or that a high-frequency discharge can be maintained by external or internal electrodes.