DE2057791C3 - Verfahren zur optischen Anregung eines optischen Senders (Laser), dessen stimulierbares Farbstoffmedium innerhalb eines optischen Resonators angeordnet ist - Google Patents

Description

³ 4

Zylinderlinse oder eines emzigen Zylinderhohlspiegels förmige Basiselektrode 11 aus Aluminium von zwei

ik optischem Bauteil im Farbstoffmedium als scharfe Meter Länge, zwei getrennte Seitenwände 14 und 16

frennlinie abgebildet wird, die längs der Achse des aus einem Acryl-Harz in der Basiselektrode einander zu-

tpüschen Resonators ausgerichtet ist. gewandt, und eine Aluminiumelektrode 17, die von

Der technische Fortschritt des ernndungsgemäßen 5 den Seitenwänden 14 und 16 getragen wird. Durch den

Verfahrens besteht dann, d*ß. nur die entlang der zwischen den Elektroden 11 und 17 und den Seiten-

irennlinie erzeugte stimulierte Strahlung verstärkt wänden 14 und 16 gebildeten rechteckigen Kanal 19

yird, während an anderen Stellen des Farbstoffes wird mit niedrigem Druck Gas hindurchgeleitet.

.ine Unterdrückung von vorhandener und/oder er- Zur Aussendung des pulsierenden, im Querschnitt

jeugttr Strahlung zustande kommt. Ferner ergibt sich io rechteckigen Laserstrahles B wird an die Elektroden 11

Cine sehr starke Konzentrierung der Anregungsenergie und 17 ein pulsierendes, elektrisches Feld gelegt. Das

entlang der Brennlinie, was eine sehr wirksame Er- durch den Kanal 19 fließende Gas ist vorzugsweise

leugung von hohen Leistungen auch in Farbstoffen Stickstoff, das eine Strahlung bei 3371 A im Ultravio-

erlaubt, welche sonst nur schwer anregbar sind. Die letten zum wirksamen Anregen der meisten stimulier-

trorliegende Erfindung macht es ferner möglich, den 15 baren Medien in der Farbstoffzelle D abgibt. Es kann

inneren Ort der Brennlinie und die Resonatorachse im jedoch auch mit Neon gearbeitet werden, das 5401 A

Hinblick auf die Oberfläche des Farbstoffes einzustel- (grün) liefert und sich zum Anregen gewisser Medien

ten, wobei die Lasereigenschaften des bestimmten eignet, insbesondere solcher Medien, die im Infraroten

Farbstoffes ausgenutzt werden. emittieren. Die folgende Tabelle faßt die wichiigsten

Zur ausführlichen Erläuterung der Erfindung wird 20 Betriebseigenschaften der obigen Anregungslichtauf die Zeichnung Bezug genommen. Darin zeigt quelle P zusammen, wobei Stickstoff als Entladungs-

F i g. 1 eine isometrische Darstellung einer Ausfüh- gas dient.
rungsform,

F i g. 2 einen senkrechten Schnitt längs der Linie Eigenschaften einer Anregungslichtquelle

Π-ΙΙ in F i g. 1 zur Darstellung einer Form einer a₅ ^{mit einem} Stickstoff-Laser

Farbstoffzelle, Ausgangswellenlänge, λ 3371 A

F i g. 3 einen Schnitt längs der Linie III-III in F i g. 2 Bandbreite, Δ λ < lA

mit einem abstimmbaren optischen Resonator, Spitzenausgangsleistung 100 kW

F i g. 4 einen Schnitt ähnlich F i g. 2 mit einer ande- Wirksame Impulsbreite 10 Nano-

ren Ausführungsform der Farbstoffzelle, 30 Sekunden

F i g. 5 einen Schnitt ähnlich F i g. 2 mit einer ande- Energie pro Impulse 0,001 Joule

ren Art der Fokussierung und Abmessungen des Ausgangs-

F i g. 6 einen Schnitt ähnlich F i g. 3 mit einem wei- Strahles 3,2-50 mm²

teren abstimmbaren optischen Resonator. Impulswiederholungsfrequenz 0 bis 100 pro

In F i g. 1 sind die Bauteile der erfindungsgemäßen 35 Sekunde
Vorrichtung schematisch dargestellt. Eine Anregungslichtquelle P emittiert einen im Querschnitt rechtecki- Vor allem die hohe Spitzenleistung, die schnelle gen Strahl B einer kohärenten, kolliminierten Anre- Impulsanstiegszeit und die hohe Wiederholungsrate gungstrahlung in Impulsform. Der im Querschnitt tragen zu den ausgezeichneten Resultaten bei Verwen- rechteckige Strahl B wird in einer Richtung, wie bei 40 dung eines solchen Gerätes als Anregungslichtquelle Bc gezeigt, durch eine Zylinderlinse Ci konvergiert und bei. Die mit dem erfindungsgemäßen Farbstofflaser er.} auf eine Anregungsstrahlungslinie L fokussiert, die zielten hervorragenden Resultate sind in erster linie rechtwinklig zum Strahl B verläuft. Eine Farbstoff- auf die Verwendung des Querfeld-Stickstoffgaslasers Kelle D, die mit stimulierbarem Farbstoff gefüllt ist, als Anregungslichtquelle zurückzuführen.
annähernd so lang wie die Linie L, vird so angeordnet, 45 Die F i g. 2 und 5 zeigen weitere Darstellungen zur daß die Brennlinie L in ihr liegt und die Anregung auf Fokussierung. In F i g. 2 ist gezeigt, wie die parallelen höhere Energieniveaus zustande kommt und die er- Wellen des im Querschnitt rechteckigen Strahles B forderliche Besetzungsumkehr für die auszulösende durch die Zylinderlinse Cl zu der schmalen, auf etwa Strahlung im stimulierbaren Medium eintritt. Ein ein- 3,2 mm Durchmesser gebündelten Brennlinie L des fächer optischer Resonator zur Verstärkung der stimu- 50 Strahles konvergiert werden (F i g. 2). F i g. 5 zeigt lieiten Strahlung im stimulierbaren Medium besteht eine Alternative, bei der die parallelen Wellen des aus einem möglichst 100% reflektierenden, planaren rechteckigen Strahles B durch einen Zylinderspiegel Spiegel Ml und einem teildurchlässigen 98 % reflektie- Cm zur Brennlinie L konvergiert werden. Die Lage der renden planaren Spiegel Ml, beide senkrecht zur Brennlinie L in der Farbstoffzelte D kann zur Anpas- Linie L. Die kohärente Strahlung geht als Ausgangs- 55 sung an das Material in der Farbstoffzelle D variiert strahl S des Farbstofflasers mit einer vom Farbstoff werden. Bei Stoffen, die nur schwierig zur Laserstrah- in der Farbstoffzelle bestimmten Wellenlänge durch lung anzuregen sind, infolge der geringen Quantenausden Spiegel Ml. beute oder infolge der Verluste im angeregten Zustand,

Als Quelle für die Anregungsstrahlung dient vor- ist eine stark konzentrierte Anregungsenergie er- zugsweise ein gepulster Gaslaser P mit elektrischem 60 wünscht. Da viele dieser schwierigen Lasermedien in Querfeld, der entweder mit Stickstoff (N₁) als Entla- der Farbstoffzelle D in den Konzentrationen, die eine dungsgas und mit 3371 A (ultraviolett) oder mit Neon optimale Leistung ergeben, eine kurze Absorptionsais Entladungsgas und einer Emission bei 5401 A länge besitzen, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, bei (grün) gefüllt ist. Eine geeignete Ausführungsform diesen Stoffen die Brennlinie L in die Nähe der Ober- eines derartigen Lasers ist von Leonard und 65 fläche eines solchen Lasermaterials zu legen, so daß Gerry in »Applied Physics Letters«, Bd. 7, Nr. 1, die starke Konzentration der in der Brennlinie L ver-S. 4 bis 6, Juli 1965, beschrieben. fügbaren Anregungsenergie nur durch geringe Ab-

Die Anregungslichtquelle P besitzt eine U-schienen- Sorptionsverluste geschwächt wird. Typische Werte für

den Abstand zwischen der Linie L und der Ober- stoffzelle Dl nach F i g. 2 und 3 betrug die Länge des fläche liegen hierbei in der Größenordnung von mehre- Rohres 20 zur Anpassung an die Breite des Anregungsren hundertstel bis zehntel Millimeter. Bei leicht zur Strahles Betwa50 Millimeter,während dieQuerschnitts-Laserstrahlung anregbaren Stoffen könnte stark kon- abmessungen des Rohres außen etwa 13-13 mm' zentrierte Anregungsenergie zu einer Uberstrahlung 5 betrugen, bei einer Wandstärke von einem Millimeter, führen, wobei der optische Resonator unkontrolliert Die Farbstoffzelle D 2 nach Fi g. 4 ist ein Kreiszylinstrahlt. Bei solchen Stoffen wird die Brennlinie L weiter der 30 aus einer festen Lösung des stimulierbaren Mevon der Oberfläche des Stoffes weg verlegt, wodurch die diums, z. B. Rhodamin 6 G oder Fluoreszein. Das feste Energiekonzentration im stimulierbaren Medium durch Lösungsmittel, vorzugsweise Plastik, wie etwa PoIydas größere Volumen reduziert wird. "> methyl-Methacrylat, soll bei der Wellenlänge der An-Die F i g. 2, 3 und 4 zeigen zwei Ausführungsformen regungsstrahlung nicht absorbieren und die Oberfläche Dl und D 2 der Farbstoffzelle D. Die Ausführungs- des Zylinders 30 sollte optisch glatt sein, damit Streuunform Dl nach den F i g. 2 und 3 ist zur Aufnahme gen sowohl vom Anregungsstrahl als auch vom ausgeeiner flüssigen Lösung eines Lasermediums vorgesehen lösten kohärenten Strahl vermieden werden. Länge und umfaßt einen Behälter für die Flüssigkeit, der von 15 und Volumen des Zylinders 30 der Farbstoffzelle D2 einem langgestreckten Rohr 20 mit quadratischem werden nach den gleichen Kriterien w e bei der Farb-Querschnitt aus optischem Quarz gebildet wird, wobei stoffzelle Dl gewählt.

parallele Flächen 21 und 22 aus optischem Quarz die An Stelle der quadratischen und kreisförmigen

offenen Enden des Rohres 20 verschließen. Die Flä- Zylinder für die Farbstoffzellen Dl und D2 können

chen 21 und 22 bestehen entweder mit dem Rohr 20 aus ao auch andere Formen Verwendung finden. Zu beachten

einem Stück oder sind mit einem geeigneten Klebstoff ist allerdings, daß Formen mit ebenen Oberflächen im

23 angeklebt. Das Lasermedium, beispielsweise ein allgemeinen leichter glatt herzustellen sind, organischer Farbstoff in einem Lösungsmittel, kann Neben flüssigen Lösungen von stimulierbaren Menach Entfernen eines Stopfens 25 durch ein Füllrohr dien, für die die Farbstoffzelle Dl bestimmt ist, und

24 in das verschließbare Rohr 20 eingefüllt werden. »5 festen Lösungen, aus denen die Farbstoffzelle D2 be-Bei Bedarf kann man auch auswechselbare Farbstoff- steht, kann der erfindungsgemäße Farbstofflaser auch zellen mit einer permanenten Füllung mit stimulier- mit stimulierbaren Medien in Dampfform oder in gasbarer Flüssigkeit vorsehen, wobei das Füllrohr entfal- förmiger Lösung arbeiten. Je nach der gewünschten len kann. Bei im Gebrauch verschmutzenden Färb- Konzentration kann ein solcher Dampf in einer Farbstoffen können Einrichtungen zur Zirkulation der 30 stoffzelle ähnlich Dl enthalten sein, gegebenenfalls Farbstofflösungen durch das Rohr 20 vorgesehen wer- unter Hinzufügung eines äußeren Heizgerätes oder mit den. Einlaß- und Auslaßöffnungen für die kontinuierliche

Das Material des Rohres 20 ist so zu wählen, daß Strömung von einer äußeren Quelle durch die Farbes die Anregungsstrahlung nicht absorbiert, wobei stoffzelle. Die optischen Eigenschaften und die Länge für 3371 A Quarz geeignet ist. Das Material des 35 einer Zelle zur Auf nähme von Dampf lassen sich wieder Rohres 20 besitzt zumindest an der vorderen Wand gemäß den Kriterien wählen, wie sie auch für die Farb-2Ow optische Qualität, um Abweichungen der Brenn- Stoffzellen Dl und D 2 gelten.

linie L zu vermeiden. Ebenso dürfen die Stirnflächen 21 Die im Lasermaterial in der Farbstoffzelle D ange-

und 22 bei der Wellenlänge der kohärenten Strahlung regte Strahlung wird in einem optischen Resonator nicht absorbieren und werden zur Vermeidung von 40 verstärkt, dessen Achse parallel zur Brennlinie L und Streuung mit optischer Qualität ausgeführt. Sowohl quer zur Richtung des Anregungsstrahles B liegt. Wie das Rohr 20 als auch die Stirnflächen 21 und 22 be- bereits bei F i g. 1 erwähnt, kann der optische Resonasitzen zur Vermeidung von Verlusten an der Luft- tor zwei ebene Spiegel Ml und Ml aufweisen, wovon Quarz-Grenzfläche einen Antireflexionsbelag. Bei der einer (AfI) zur größtmöglichen Verstärkung möglichst Anpassung der opitschen Eigenschaften von Rohr 20 45 100 %ig reflektiert, während der andere (Af 2) teildurch- und Flächen 21 und 22 an das Flüssigkeitsmedium sind lässig ist (z. B. 98 % reflektiert) und die Ausgangsstrahvorzugsweise die Brechwerte anzupassen. len 5 der ausgelösten kohärenten Strahlung aus dem

Der Klebstoff 23 darf zur Vermeidung von Ver- Gerät treten läßt.

schmutzungen des flüssigen Mediums nicht von dem Gemäß F i g. 3 kann der Spiegel AfI des optischen

für dieses verwendete Lösungsmittel angegriffen wer- 50 Resonators zur Abstimmung der Wellenlänge durch den. einen Gitterreflektor G ersetzt werden. Die Kriterien

Die Größe der Farbstoffzelle Dl wird unter Berück- nach denen die Eigenschaften des Gitters G zu wählen sichtigung zweier Kriterien gewählt: Zur wirksamen sind, hängen im gewissen Maße davon ab, wozu der Verwendung der in der BrennlinieL konzentrierten Ausgangsstrahls benötigt wird. Im allgemeinen ist Anregungsstrahlung ist die Farbstoffzelle vorzugsweise 55 jedoch ein solches Gitter zweckmäßig, das bei den ebenso lang wie die Brennlinie L (vgl. F i g. 3), so interessierenden Wellenlängen gut wirksam ist und das daß keine Anregungsstrahlung verlorengehen kann einen für größte Energie gewählten Winkel der (wie dies bei zu kurzer Zelle der Fall wäre) und so daß Beugungsfurchen sowie hohe Auflösung und Disperdas flüssige Medium die ausgelöste kohärente Strah- sion aufweist, damit ein möglichst monochromatischer lung nicht in nicht angeregten Bereichen (wie dies bei 60 Ausgang erhalten wird. Der Zusammenhang zwischen zu langer Zelle der Fall wäre) selbst absorbiert. Das Anzahl und Abstand der Gitterlinien und dem Winkel Volumen des flüssigen Mediums in der Zelle wird be- der Beugungsfurchen zur Erzielung dieses Resultats ist stimmt durch volumetrische Wirkungen, wie etwa die in der Optik bekannt Die Abstimmung erfolgt, wie Wärmeableitung und die innere Strömung. Einer der ebenfalls bekannt, durch Verändern des Winkels des Vorteile der Erfindung besteht darin, daß die thenni- 65 Gitters so lange, bis man die gewünschte Wellenlänge sehen Probleme verringert werden und daß sich kleine erhält. Ebenso können auch andere die Wellenlängen Volumina mit hoher Frequenz ohne Zirkulation an- aussiebende Bauteile ,beispielsweise ein Littrowprisma, regen lassen. Bei einer Ausführungsfonn der Färb- an Stelle des Spiegels AfI verwendet werden.

Zur weiteren spektralen Einengung kann ein Durchgangsfilter in den optischen Resonator eingesetzt werden. F i g. 6 zeigt die Verwendung eines Fabry-Perot-Interfere.izfilters E im geeigneten Winkel zur Achse des optischen Resonators, durch den die Strahlung mit der gewünschten Frequenz geht. Die schrägen, teilweise reflektierenden Innenflächen des Filters E bilden einen zusätzlichen optischen Resonator, der eine sehr starke spektrale Einengung bewirkt, so daß man bei diesem Gerät im Ausgangsstrahl S Linienbreiten in der Größenordnung von 0,01 Ä erhält.

Wie F i g. 3 zeigt, kann der ebene Spiegel AfI des optischen Resonators durch einen konkaven Spiegel Mcc ersetzt werden, wenn eine größere Stabilität des optischen Resonators erforderlich ist. Wie man aus F i g. 6 erkennt, kann man an Stelle des ebenen Spiegels Ml auch einen konvexen Spiegel Mcx zur Erzielung eines unstabilen optischen Resonators verwenden, wodurch das Unterdrücken unerwünschter Eigenschwingungen erleichtert wird. ao

Der vorstehend beschriebene Farbstofflaser wurde mit den verschiedensten stimulierbaren Medien getestet. Dabei zeigte sich, daß sich sehr hohe Umwandlungswirkungsgrade erzielen lassen. Darüber hinaus sind die extrem kurze Impulsbreite und die hohe Wiederholungsfrequenz, ohne daß eine Farbstoffzirkulation erforderlich ist, zwei wesentliche und wertvolle Merkmale der vorliegenden Ausführungsform. Die Verwendung eines Beugungsgitters an Stelle eines 100 %ig reflektierenden Spiegels am einen Ende des optischen Resonators erlaubte eine Abstimmung der Wellenlänge des Lasers und außerdem die Ausdehnung des wirksamen Wellenlängenbereiches jedes Farbstoffes. Die Abstimmung der kohärenten Strahlung auf ein schmales Band führte bei den Wellenlängen der natürliehen Fluoreszenz zu keiner fühlbaren Wirkungsgradminderung, während eine eindeutige Veränderung des Wirkungsgrades mit der Wellenlänge zu beobachten war. Der Wirkungsgrad oder die Ausbeute ist außerdem eine Funktion der Farbstoff konzentration, von der auch die spektrale Ausgangsverteilung abhängt. Die hohe Impulsrate bei nur geringfügig verringertem Wirkungsgrad und ohne Farbstoffzirkulation ,wie dies bei der Erfindung erreichbar ist, weist darauf hin, daß die Erholung der Farbstoffe schnell erfolgen muß, wenn auf die oben beschriebene Weise angeregt wird.

In der folgenden Tabelle sind die mit einem erfindungsgemäßen Farbstofflaser erzielten typischen Testresultate zusammengestellt. Die Konzentration der verschiedensen Farbstoffe wurde auf die Erzielung eines maximalen Umwandlungsgrades abgestellt, wobei die Konzentration im allgemeinen in der Größenordnung von IO-³ bis IO-⁴ Mol pro Liter lag. Der Umwandlungswirkungsgrad ist das Leistungsverhältnis von Stickstofflaser zu Farbstofflaser. Die untenstehende Tabelle gibt als Funktion der Wellenlänge das Spitzenleistungsverhältnis an, d. h. die Spitzenleistung der Farbstofflaserimpulse dividiert durch die Spitzenleistung der Stickstofflaserimpulse.

Kennwerte eines durch einen gepulsten N₂-Laser
angeregten Farbstofflasers

	Spektral bereich	Spitzenleistungs verhältnis	bei λ =	6000	A	Im-
Farbstoff/ Lösungs mittel			bei λ =	5750	A	puls- breite (Na- no-
	(A)					sekun-
	6200	0,22	bei λ =	4650	Ä	den)
Rhodamin	bis 5650	0,12	bei λ =	4500	A	4
6C/Äthyl-						4
alkohol	4900	0,25
4-Methyl-	bis 4450	0,27				5
curamin						5
7-Diäthyl-			bei λ =	4650	A
amin/			bei λ =	4500	A
Äthylalko
hol	4450	0,13	bei λ =	4000	A
POPOP/	bis 3900	0,18				8
Tetrahy			bei λ =	6000	A	8
drofuran	4450	0,18	bei λ =	5500	A
a-NOPON/	bis 4300					6
Benzol	6000	0,20	bei λ =	5200	A
Fluores	bis 5200	0,03	bei A =	4600	A	4
zein*)/						7
H2O	5300	0,17	bei λ =	4500	A
4-Methyl-	bis 4450	0,18	λ =	4370	A	10
Umbelli-						10
feron/H2O	4500	0,08
Diphenyl-	bis 4350		bei λ =	4050	A	2
Anthra-						5
zen/Zy-
klohexan	4200	0,23	bei λ =	3850	A
Diphenyl-	bis 4000					8
Stilben/
Toluol	3950	0,12
λ-ΝΡΟ/	bis 3900			8
Benzol

*) Kann auch durch 5401-A-Ne-Laser angeregt werden.

Wie aus obiger Tabelle hervorgeht, vereinigt der vorliegende Farbstofflaser ein hohes Spitzenleistungsverhältnis mit kurzer Impulsdauer und hoher Impulsrate, so daß sich eine sehr wertvolle Methode zur Anregung von Strahlung in Farbstoffen ergibt. Man erkennt ferner, daß durch die Verwendung verschiedener Farbstoffe in verschiedenen, austauschbaren Farbstoffzellen der vorliegende Farbstofflaser das Überstreichen eines breiten Spektralbereiches mit hohem Wirkungsgrad ermöglicht, indem man lediglich die Farbstoffzellen austauscht und das Gitter G nachstimmt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

1 J2 Farbstofflaser sind vor allem deshalb wichtig, wei Patentansprüche: sie mit geringen Kosten einen weiten Spektralbereicl: und Abstimmbarkeit ermöglichen. Man kann der

1. Verfahren zur optischen Anregung eines opti- Laser im sichtbaren oder im ultravioletten oder infrasehen Senders (Laser), dessen stimulierbarem Färb- 5 roten Bereich betreiben, indem man lediglich dip Löstoffmedium, das innerhalb eines optischen Reso- sung verändert, die den gewünschten spektrden Ausnators angeordnet ist, die Riesenimpulse eines gang emittiert. Die Matenalkosten sind minimal, jeoptischen Hilfssenders seitlich und senkrecht zur denfalls erheblich geringer als eine Reihe konventio-Resonatorachse über seine gesamte Länge unter neuer Laser zur Emission verschiedener Wellen-Zwischenschaltung von unter anderem eine ZyUn- io längen oder von Frequenzverdopplern und anderen derlinse enthaltenden optischen Mitteln in seinem derartigen Geräten. Die Abstimmung der Ausgangszentralaxialen Bereich zugeführt werden, da- wellenlänge des Farbstofflasers erfolgt entweder durch durch gekennzeichnet, daß der in sei- Verändern der Konzentration der Lösung, durch nem Querschnitt rechteckige kohärente Anregungs- Änderung des Lösungsmittels oder durch Einführen strahl eines an sich bekannten Hochleistungs-Gas- 15 eines die Wellenlänge auswählenden optischen Baulasers ausschließlich mittels einer einzigen Zylinder- teils, wie etwa eines Gitterreflelctors in den optischen linse oder eines einzigen Zylinderhohlspiegels als Resonator, um damit die Emissionswellenlänge zu optischem Bauteil im Farbstoffmedium als scharfe steuern. Die Verwendung eines Gitterreflektors bietet Brennlinie abgebildet wird, die längs der Achse des den zusätzlichen Vorteil einer beträchtlichen spektralen optischen Resonators ausgerichtet ist. ao Einengung ohne wesentliche Energiereduktion. Man

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- kann dadurch Linienbreiten von weniger als 1 Ä erzeichnet, daß die kohärente Anregungsstrahlung zielen, im Gegensatz zu den sonst für die Emission von des mit strömendem stimulierbarem Medium be- Farbstofflasern charakteristischen 50 bis 200 A.
triebenen Hochleistungs-Gaslasers im Ultraviolett Zur Erzielung dieser Werte hat man die üblichen hegt und eine Wellenlänge von 3371 Ä aufweist. 25 Farbstofflaser mit Rubin- oder Glaslasern in g-Schal-

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekenn- tung nvt Frequenzverdopplung und in einigen Fällen zeichnet, daß der Hochleistungs-Gaslaser Impulse auch mit Blitzlichtlampen angeregt. Es wird entweder einer Dauer von ungefähr 10 Nanosekunden und in Längsrichtung angeregt, wobei die Anregungsstraheiner Spitzenleistung von ungefähr 100 kW ab- lung parallel zur optischen Achse des optischen Resogibt. 30 nators und zur stimulierten Strahlung verläuft, oder

quer dazu, in welchem Fall die Anregung im rechten

Winkel zu der erwähnten Achse erfolgt.

Diese Farbstofflaser konnten ihre volle Ausbeute

nicht erreichen, und zwar deshalb, weil erstens eine 35 Reihe brauchbarer Stoffe schwierig anzuregen ist

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur optischen infolge der geringen Quantenausbeute oder infolge der Anregung eines optischen Senders (Laser), dessen hohen Verluste im angeregten Zustand durch Singulettstimulierbarem Farbstoffmedium, das innerhalb eines Triplett-Übergänge oder durch Triplettabsorption, optischen Resonators angeordnet ist, die Riesenim- zweitens infolge des geringen Umwandlungswirkungspulse eines optischen Hilfssenders seitlich und senk- 40 grades, infolge der hohen Koppiungsenergieverluste recht zur Resonatorachse über seine gesamte Länge und infolge der niedrigen Wiederholungsfrequenz bzw. unter Zwischenschaltung von unter anderem eine Repetitionsrate durch die thermischen Einflüsse beim Zylinderlinse enthaltenden optischen Mitteln in seinem Anregen und drittens infolge von Zirkulationsproblezentralaxialen Bereich zugeführt werden. men und -beschränkungen, die durch diese thermischen

Seit einigen Jahren weiß man, daß sich in verschiede- 45 Einwirkungen auftreten.

nen organischen Lösungen eine angeregte Emission be- Zwar ist es durch das eingangs genannte Verf .hren

wirken läßt. Man verwendete zunächst Farbstofflösun- bekannt (vgl. »Optics and Spectroscopy«, Bd. 24, Nr. 6, gen, wie von S or ο kin, IBM-Journal, Bd. 11, Juni 1968, S. 547 bis 548), die Impulse des anregenden S. 130 bis 148, März 1967, berichtet wird. Seither nennt Hilfssenders durch optische Mittel dem zentralaxialen man Geräte, die zur Erzeugung derartiger angeregter 50 Bereich des Resonators zuzuführen. Dieses Verfahren Strahlung verwendet werden, meist »Farbstofflaser«, erscheint jedoch noch nicht ausreichend für den angewenn sich auch die die Strahlung aussendenden Mate- strebten Zweck. Ferner ist es bei einem allerdings Festrialien nicht ohne weiteres als »Farbstoffe« in der engen körperlaser bekannt, das feste Lasermaterial und die Bedeutung des Wortes einordnen lassen. Man hat bei- Anregungslichtquelle innerhalb eines elliptischen, zyspielsweise mit Materialien gearbeitet, die außerhalb 55 lindrischen Reflektors derart anzuordnen, daß die Andes sichtbaren Spektrums Fluoreszenz oder Szintilla- regungslichtquelle nicht auf dem gesamten Lasertion zeigen. Eine Zusammenfassung der Stoffe, die festkörper, sondern auf einem kleineren Bereich man als stimulierbares Medium in Farbstofflasern ver- desselben abgebildet wird (DT-AS 12 89 202).
wendet hat, enthält einmal der oben zitierte Aufsatz Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, das Verfahren

von S ο r ο k i η und die Übersicht von K a g a η in 60 der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubildem von Advanced Technology Publications, Inc., den, daß die stimulierte Strahlung innerhalb des Reso-385 Elliot Street, Newton, Mass. (USA.), publizierten nators in einem günstigen Bereich besonders verstärkt Monatsmagazin »Laser Focus«, S. 26, September 1968. wird, um wirksam hohe Emissionsleistungen erzielen Da sich der Ausdruck »Farbstofflaser« inzwischen zu können.

durchgesetzt hat, wird er auch hier verwendet, jedoch 65 Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, mit der Bedeutung, daß als stimulierbares Lasermedium daß der in seinem Querschnitt rechteckige kohärente auch andere Materialien als Farbstoffe in Frage korn- Anregungsstrahl eines an sich bekannten Hochleimen. stungs-Gaslasers aussschließlich mittels einer einzigen