DE2062085A1

DE2062085A1 - Einrichtung zur Auswahl eines Licht strahlenbündel innerhalb eines Resonators

Info

Publication number: DE2062085A1
Application number: DE19702062085
Authority: DE
Inventors: Mark Ludmer Yonkers Garwin Richard Lawrence Scarsdale Pole Robert Vladimir Yorktown Heights NY Dakss (V St A )
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1970-02-19
Filing date: 1970-12-17
Publication date: 1971-09-16
Also published as: US3626317A; JPS5336318B1; GB1275024A; DE2062085C3; FR2080606A1; FR2080606B1; DE2062085B2

Description

IBM Deutschland Internationale Büro-Maschinen Gesellschaft mbH

Böblingen, den 8. Oktober 1970 bm-ba

Anmelderin:

International Business Machines Corporation, Armonk, N.Y. 10504

Amtliches Aktenzeichen:

Neuanmeldung

Aktenzeichen der Anmelderin: Docket YO 969 035

Einrichtung zur Auswahl eines Lichtstrahlenbündels innerhalb eines Resonators

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Auswahl eines Lichtstrahlenbündels innerhalb eines Resonators für einen optischen Sender oder Verstärker, mit zwei gegenüberliegenden Spiegeln und einem dazwischenliegenden aktiven Medium, einem selektiv wirkenden, durch ablenkbare Elektronenstrahlen beeinflußten elektrooptischen Material, durch das eine örtliche Auswahl mindestens eines Lichtstrahlenbündels erfolgt.

Ein durch Elektronenstrahlen gesteuerter optischer Sender oder Verstärker stellt eine Lichtquelle dar, deren örtliche Lage durch die Ablenkung eines Elektronenstrahles bestimmt wird« Ein derartiger Verstärker ist in dem Aufsatz "The Electron Beam Scanlaser: Theoretical and Operational Studies" von R. A. Myers und R. V. Pole, IBM Journal of Research and Development, Band 11, Nr. 5, September 1967, Selten 502 bis 510, beschrieben. Hierbei sind zwei dielektrische Spiegel und zwei Linsen in der Weise angeordnet, daß jeder Spiegel die Bildfläche des anderen darstellt. Die Spiegel sind parallel zueinander ausgerichtet und eben. Ein derart ausgebildeter Resonator wird als konjugierter Parallelplat-

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ten-Resonator bezeichnet. Eine große Anzahl von gleichartigen, stimulierten Lichtstrahlen wird erzeugt. Ihre Anzahl ist angenähert durch die Beziehung N = -χ ίγψ) gegeben, wobei 2a die Weite der Öffnung im aktiven Medium, 2b die Weite der Ausgangsöffnung in einem der Spiegel, f die Brennweite der Linsen zu beiden Seiten des aktiven Mediums und λ die Wellenlänge des Lichts bedeuten. Gewöhnlich wird der Gütefaktor oder Q-Wert für alle Strahlen bis auf einen verschlechtert. Der Q-Wert dieses einen Strahls bleibt damit über dem für ein Oszillieren erforderlichen Schwellwert. Dies erfolgt durch eine örtliche Änderung der Doppelbrechung im Hohlraum des Resonators. Durch eine derartige Auswahl eines Strahls oder einer Strahlengruppe kann die Lage des Ausgangspunktes des ausgesendeten Lichtes beliebig verändert werden.

Für die Auswahl des Strahles wird ein elektrooptischer Kristall verwendet. Der hierfür zur Zeit am geeignetsten erscheinende Stoff ist Kaliumdihydrogenphosphat (KII PO.) , im folgenden auch als KDP bezeichnet. Bei dem bekannten optischen Verstärker wird der eine Spiegel durch.einen stark reflektierenden Belag auf einer Seite des KDP-Kristails gebildet. Die einzelnen Strahlen werden auf diesem Belag fokussiert. Um eine gleichmäßige Reflektion zu erhalten, müssen Beschädigungen, z. B. Kratzer oder andere Vertiefungen, auf der Oberfläche des KDP so gering v/ie möglich gehalten werden. Das KDP ist jedoch ein relativ weicher Stoff und bei Feuchtigkeit anfällig für eine Korrosion, so daß Beschädigungen seiner Oberfläche sich nicht vollständig vermeiden lassen. Da auch die Brennpunkte der verschiedenen Lichtstrahlen direkt auf der Oberfläche des Kristalls liegen, kommt es hier zu punktförmigen starken Aufheizungen, die weitere Beschädigungen des Kristalls und des reflektierenden Belags verursachen können.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen durch Elektronenstrahlen gesteuerten optischen Sender oder Verstärker zu schaffen, bei dem Beschädigungen auf der Oberfläche des elektro-

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optischen Kristalls keinen oder nur einen geringfügigen Einfluß auf den emittierten Lichtstrahl besitzen und bei dem die extrem starke punktförmige Atifheizung der Oberflächen des Kristalls und des reflektierenden Belags vermieden wird. Diese Aufgabe wird bei der anfangs genannten Einrichtung zur Auswahl eines Lichtstrahlenbündels innerhalb eines Resonators für einen optischen Sender oder Verstärker erfindungsgemäß dadurch gelöst/ daß im Lichtstrahlengang eine Facettenlinse mit einer Vielzahl von einzelnen Linsen angeordnet ist, wobei jedem der wählbaren Lichtstrahlenbündel eine solche einzelne Linse zugeordnet ist,

Jede einzelne Teillinse der Facettenlinse wirkt als ein Strahlenselektor und wählt dabei jeweils nur eine Strahlenachse aus. Hierdurch erhält man @isa stark kohärentes Licht sowie eine hohe Intensität des emittiert©'· Lichtes. Die Brennpunkte der zu reflektierenden Strahlen !..ν ,linden sich nicht mehr auf der Oberfläche des elektrooptischen Kristalls, so daß hier vorhandene Kratzer den Strahlengang kaum beeinflussen sowie Beschädigungen am Kristall oder am reflektierenden Belag durch starke örtliche Erhitzungen vermieden werden. Weiterhin ist die Lage jedes einzelnen ausgewählten Lichtstrahles sowohl durch die Geometrie der entsprechenden Teillihse als auch die zugeordnete Ablenkung des Elektronenstrahls bestimmt. Auf diese Weise läßt sich die Lage der jeweiligen Emissionspunkte des optischen Verstärkers sehr genau einstellen, auch wenn die Ablenkung des Elektronenstrahls innerhalb gewisser Grenzen schwankt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine SGhematische Darstellung einer bekannten

Einrichtung zur Auswahl eines Strahles eines optischen Senders oder Verstärkers,

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Fig. 2 eine schematische Darstellung einer ersten Aus-

führungsform einer Einrichtung nach der Erfindung und

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer zweiten Aus

führ ungs form einer Einrichtung nach der Erfindung .

Die Einrichtung nach Fig. 1 enthält einen Resonatorteil 10 und einen Strahlenauswahlteil 12, die sich zum Teil überlappen. Der Resonatorteil 10 besitzt ein aktives Medium 22 mit zugeordneten optischen Geräten, die zusammen einen konjugierten Parallelplatten-Resonator ergeben. Im Auswahlteil 12 sind ein ablenkbarer Elektronenstrahl 55, eine KDP-Schicht 34, die polarisierenden Stirnflächen 24 und 26 des aktiven Mediums 22 und eine Platte 28 gezeigt.

Der Resonatorteil 10 enthält weiterhin einen Ausgangsspiegel 14, der in der Brennebene einer Linse 16 liegt. Ein Satz aus Lichtstrahlen 17, 18 und 19 stellt den ausgewählten Strahl 20 dar. Ein Brennpunkt dieses Strahls befindet sich auf dem Spiegel 14. Die Lichtstrahlen 17, 18 und 19 werden parallel durch das aktive Medium 22 und die Platte 28 übertragen und treffen auf eine Linse 30, in deren Brennebene die eine Oberfläche 32 der KDP-Schicht 34 liegt. Diese KDP-Schicht 34 ist Teil einer aus einzelnen Schichten aufgebauten Anordnung 36, die außerdem eine Antireflexschicht 38 auf der der Linse 17 gegenüberliegenden Oberfläche 33 der KDP-Schicht 34, einen stark reflektierenden Belag 39, der an die Oberfläche 32 der KDP-Schicht 34 angrenzt und eine Germaniumschicht 40 auf dem Belag 39 besitzt. Die Germaniumschicht 40 ist elektrisch Über eine Leitung 44 mit Erdpotential 42 verbunden. Sie kann durch irgendeine andere teilweise isolierende Schicht ersetzt werden, bei der der Ladungsabfluß durch die Dicke der Schicht bestimmt ist. Sie kann auch ganz weggelassen werden, wenn die Oberflächenladung der KDP-Schicht 34 auf andere Weise, beispielsweise durch einen Elektronenstrahl mit

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- 5 entsprechender Energie, entfernt wird.

Der Auswählten 12 der in Fig, I gezeigten Einrichtung weist eine Kathodenstrahlröhre 46 mit einer evakuierten Kanuner 48, einer Ablenkspule 50. einer Elektronenquelle 52 und einer Energiezuführungsleitung 54 auf.

Der optische Sender oder Verstärker emittiert Licht in den Riehtungen 17d, 18d und I9d von dem ausgewählten Punkt 21 des Ausgangsspiegels 14 aus. Der Resonatorteil 10 ist in der Lage, eine große Anzahl von Strahlen wie den Strahl 20, aufrechtzuerhalten,- wobei jedoch der Auswahlteil 12 bestimmt, welcher einzelne oder welche Gruppen von Strahlen aus dieser großen Anzahl zu einem bestimmten Zeitpunkt stimuliert wird. Der Resonatorteil muß mehrere Erfordernisse erfüllen. Er muß eine große Anzahl von Strahlen mit verschiedenen Schwingungsachsen mit möglichst gleichem Q-Wert aufrechterhalten. Diese Strahlen müssen räumlich unterscheidbar ,sein, damit eine Auswahl nach räumlichen Gesichtspunkten möglich ist.

Die Spiegeloberflächen 15 und 32 sind in den Brennebenen der Lin sen 16 und 30 angeordnet, so daß die einzelnen Lichtstrahlen auf diesen Oberflächen gesammelt werden. Der Strahl 20 beispielsweise wird im Punkt 21 auf der Oberfläche 15 und im Punkt 23 auf der Oberfläche 32 gesammelt. Der jeweils zugeordnete Hauptstrahl, hier der Strahl 18, trifft senkrecht auf die Spiegel 15 und 39 auf. Die Wirkungsweise des Auswahlteiles 12 wird durch ein durch die Elektronenladungen verursachtes elektrisches Feld in der KDP-Schicht 34 bestimmt, das an der durch den Elektronenstrahl 55 bestimmten Stelle durch den elektrooptischen Effekt eine Doppelbrechung im KDP-Kristall hervorruft. An dieser Stelle tritt auch der Strahl 20 durch die KDP-Schicht, Der Strahl 20 wird durch, die unter dem Brewsterschen Winkel angeordneten Stirnflächen 24 und 26 des aktiven Mediums linear polarisiert. Die Platte 28 weist eine gleichmäßige Doppelbrechung auf, durch die die vom aktiven Medium 22 emittierten, linear polarisierten Strahlen eine

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elliptische Polarisierung erfahren. Die am Belag 39 reflektierten Strahlen gehen wieder durch die Stirnflächen 24 und 26 hindurch und werden dabei infolge ihrer elliptischen Polarisierung gedämpft, wobei der zugehörige Q-Wert des Resonatorteils erniedrigt wird. Der Q-Wert wird somit für das gesamte optische Feld herabgesetzt. Wenn er eine bestimmte untere Grenze erreicht, dann kann der entsprechende Strahl im Resonatorteil nicht aufrechterhalten werden. Die durch die Elektronen verursachte Ladung 56 auf der Germaniumschicht 40 bewirkt jedoch, daß eine Dämpfung und damit eine Erniedrigung des Q-Wertes für den betreffenden Strahl, hier der Strahl 20, nicht eintritt. An der zugeordneten Stelle tritt in der KDP-Schicht 34 eine Doppelbrechung auf, die den elliptischen Polarisierungseffekt der Platte 28, der ebenfalls durch eine Doppelbrechung hervorgerufen wurde, kompensiert. Es wird also nur der über den Elektronenstrahl 55 ausgewählte Strahl im Resonatorteil 10 stimuliert und kann in diesem oszillieren.

Die identischen Linsen 16 und 30 besitzen eine möglichst kleine Brennweite, damit der Verstärkungseffekt mit einem hohen Wirkungsgrad durchgeführt werden kann.

Anstelle der Germaniumschicht, die zur Abführung der aufgestrahlten Elektronen dient, kann auch eine leitende, transparente Schicht, z. B. aus Cadmiumoxyd, auf die Oberfläche 33 der KDP-Schicht 34 aufgebracht werden. Die transparente Schicht wird mit Erdpotential verbunden. Die Elektronen gelangen durch die KDP-Schicht hindurch und werden dann abgeleitet. In den Fign. 2 und 3 gezeigte Teile, die solchen in der Fig. 1 entsprechen, sind mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet, wobei diejenigen in der Fig. 2 zusätzlich mit einem Strich und diejenigen in der Fig. 3 mit zwei Strichen versehen sind.

Die Einrichtung in der Fig. 2 unterscheidet sich von der in der Fig. 1 dadurch, daß die Antireflexschicht 38 von der der Linse 30 gegenüberliegenden Oberfläche 33 der KDP-Schicht entfernt und

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dort statt dessen eine Facettenlinse 100' mit einzelnen Linsen 104' aufgeleimt vurde. Die Antireflexschicht 38· befindet sich hierbei auf den Linsen 104'. Die Leimschicht 102' zwischen der Facettenlinse 100' und der KDP-Schicht 34' besitzt einen geeigneten Brechungsindex. Weiterhin liegt der Brennpunkt 23' des Strahles 20" in der Brennebene der Facettenlinse 100*. Diese Brennebene befindet sich im Resonatorteil 10' außerhalb der Anordnung 36'. Die Lichtstrahlen 17', 18' und 19' des Strahls 20' verlaufen nach dem Passieren der zugeordneten Linse 104' parallel und beleuchten eine Fläche 106' auf dem reflektierenden Belag 39' .

Eine Facettenlinse enthält eine Vielzahl von in einem regelmäßigen Muster angeordneten Einzellinsen mit einer besonderen optischen Eigenschaft, wobei in der Regel die Einzellinsen auf der Oberfläche des Materials mit der gewünschten optischen Eigenschaft eingeprägt werden. Die Linse kann aus Glas, Plastik oder einem anderen Material mit den erforderlichen Brechungseigenschaften bestehen. Die Linsen 104" der Facettenlinse 100* besitzen eine derartige optische Eigenschaft, daß diejenigen Lichtstrahlen, die im Brennpunkt einer Linse 104' zusammentreffen, durch diese Linse in parallele Strahlen 105" umgewandelt werden. Diese treffen rechtwinklig auf den Belag 39* auf und werden von diesem unter dem gleichen Winkel wieder zurückgeworfen. ■

Wie in Fig. 1 kann auch der Resonatorteil 10' in Fig. 2 eine Vielzahl von verschiedenen Strahlen aufrechterhalten, die an verschiedenen Punkten der Oberfläche 15' des Ausgangsspiegeis 14' auftreffen. Wenn ein Strahl im Resonatorteil stimuliert wird, dann ist er in bezug auf seine Natur und seine Lage stabilisiert und schwingt zwischen einem bestimmten Punkt, z. B. 21' auf der Oberfläche 15* und einer bestimmten Fläche, z. B. 106' auf dem reflektierenden Belag 39*. Wie jedoch bereits anhand der Fig. 1 erläutert wurde, wird durch die Platte 28' der Q-Wert für alle Strahlen, die nicht durch den Elektronenstrahl

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55' selektiert werden, soweit herabgesetzt, daß eine Stimulation dieser Strahlen nicht mehr möglich ist.

Um nun einen bestimmten Strahl, der im Brennpunkt einer der Linsen 104' gesammelt wird, z. B. den Strahl 20', zu stimulieren und einen entsprechenden Ausgangslichtstrahl zu erhalten, wird der Elektronenstrahl 55' der Kathodenstrahlröhre 46' auf einen Punkt auf der Halbleiterschicht 40' gelenkt, der gegenüber der Fläche 106' liegt, auf die die parallelen Strahlen 105' des Strahls 20' auftreffen. Das durch die Ladung 56' der Elektronen auf der Halbleiteroberfläche entstandene elektrische Feld in der KDP-Schicht 34' ruft eine örtlich begrenzte Doppelbrechung hervor, die die elliptische Polarisierung der Platte 28' kompensiert. Der einer Doppelbrechung in der KDP-Schicht 34' unterliegende Strahl wird daher im Resonatorteil stimuliert, während alle anderen Strahlen gedämpft werden.

Jeder Strahl, der nicht im Brennpunkt 23' einer Linse 104" gesammelt wird, kann ebenfalls nicht stimuliert werden, da er vom reflektierenden Belag 39' unter einem anderen als dem Einfallswinkel wieder zurückgeworfen wird. Auf diese Weise erfolgt bereits durch die Facettenlinse 100' eine Digitalisierung des optischen Ausgangsfeldes.

Da der Brennpunkt 23' der Linse 30' für den Strahl 20' sich nicht auf der Oberfläche 32' der KDP-Schicht 34' befindet, sondern hier auf die Fläche 106' verteilte parallele Strahlen 105' auftreffen, werden die Aufheizung und der Einfluß von Beschädigungen auf der Oberfläche 32'. stark herabgesetzt. Die parallelen Strahlen 105' verteilen sich auf eine Fläche, die etwa der der zugehörigen Linse 104' entspricht. Gegenüber dieser Fläche kleine Kratzer auf der Oberfläche 32' der KDP-Schicht 34' sind daher nicht von Bedeutung.

Wie bei der Einrichtung nach Fig. 1 kann auch hier die Halbleiterschicht 40' durch eine transparente, leitende Schicht ersetzt

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werden, die zwischen der KDP--Schicht 34' und der Leimschicht 102' angeordnet ist.

In der Ausführungsform""nach "Fig. 3 befindet sich die Facettenlinse 100'· zwischen der KDP-Schicht 34" und dem Elektronenstrahl 55''. Die Facettenlinse 100'* ist durch eine Leimschicht 108^lf befestigt, deren Brechungsindex mit dem der KDP-Schicht 34'' übereinstimmt. Der Leim füllt alle Kratzer und sonstigen Beschädigungen an der Oberfläche 32*' der KDP-Schicht 34'' aus, so daß diese Beschädigungen auf die optischen Eigenschaften der Oberfläche 32'' keinen Einfluß haben. Wie Fig. 3 zeigt, wird der Strahl 20'' durch die Linse 30'· im Brennpunkt 23·' der Linse 104'· innerhalb der KDP-Schicht 34'· gesammelt. Die Linse 104" wirft die Strahlen 105'' wieder zum Brennpunkt 23'' zurück. Die Strahlen 105" durchsetzen ein bestimmtes Gebiet der Oberfläche 32'' der KDP-Schicht 34''. Die Facettenlinse 100" mit den einzelnen Linsen 104"' und dem auf diese aufgebrachten reflektierenden Belag'39'' dienen als Spiegel auf der einen Seite des Resonatorteiles 10''. Der Belag 39^!l und die darüberliegende Halbleiterschicht 40' ' weisen eine Kontur auf, die der der Facettenlinse 100'' entspricht.

Jeder strahl im Resonatorteil 10'', der nicht in einem der Brennpunkte 23'' der Linsen 104'' gesammelt wird, kann nicht oszillieren, da er durch den Belag 39'' unter einem anderen als seinem Einfallsswinkel wieder zurückgeworfen wird. Auch hier wird das optische Ausgangsfeld durch die Facettenlinse 10O¹¹ digitalisiert.

Da der schädliche Einfluß von Kratzern auf der Oberfläche der KDP-Schicht 34¹^dUrCh die Leimschicht 108'' vermieden wird, kann der Brennpunkt 23'' nahe an oder sogar auf die Oberfläche 32·■ der KDP-Schicht 34'' gelegt werden. Wenn hier jedoch die Aufheizung zu stark sein sollte, kann der Brennpunkt 23'' auch an eine andere Stelle verlegt werden.

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Im folgenden wird nochmals eine allgemeine Betrachtung über den Erfindungsgegenstand gegeben. Es ist ein stimulierender Resonator mit einem aktiven Medium zwischen zwei reflektierenden Oberflächen vorgesehen. Die stimulierten Lichtstrahlen können verschieden geneigte Achsen besitzen. Ein linearer Polarisierer und eine optische Verzögerungsplatte sind zur Erzeugung einer bestimmten Polarisation im Resonator angeordnet. Die diese Polarisation erfahrenden Lichtstrahlen werden im Resonator stark gedämpft. Eine Elektronenstrahlröhre befindet sich hinter einer der beiden reflektierenden Oberflächen, wobei vor dieser Oberfläche eine Schicht aus elektrooptischen! Material vorgesehen ist. Durch die von dem Strahl der Elektronenstrahlröhre in der Nähe des elektrooptischen Materials aufgebrachten Ladungen wird in diesem eine örtlich begrenzte Doppelbrechung erzeugt, die den Einfluß der optischen Verzögerungsplatte kompensiert. Dadurch wird durch den Elektronenstrahl eine bestimmte Lichtstrahlenachse ausgewählt. Ein entlang dieser Achse schwingender Lichtstrahl wird im Resonator stimuliert. In der einen Ausführung des optischen Senders oder Verstärkers wird in dem Weg der Lichtstrahlen eine Facettenlinse angeordnet. Diese bewirkt, daß die einzelnen Lichtstrahlen eines ausgewählten Strahls das elektrooptische Material parallel durchsetzen und parallel wieder reflektiert werden. Bei einer weiteren Ausführung befindet sich die Facettenlinse auf der der Elektronenstrahlröhre zugewandten Seite des elektrooptischen Materials, wobei die reflektierten Strahlen durch Brennpunkte der einzelnen Linsen der Facettenlinse innerhalb oder in der Nähe des elektrooptischen Materials gehen. Das bevorzugte elektrooptische Material mit einer genügenden Kristallgröße und ausgezeichneten elektrooptischen Eigenschaften ist Ka-liumdihydrogenphosphat (KH-PO₄J, auch als KDP bezeichnet. Da dieses Material sehr weich und durch Feuchtigkeit angreifbar ist, ist es sehr schwer, ein poliertes Plättchen hieraus mit den erforderlichen Toleranzen, die etwa 1/5 bis 1/10 der optischen Standardwellenlänge, d. h. der Wellenlänge der Natrium D-Linie betragen, ohne Kratzer oder sonstige Vertiefungen herzustellen.

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Diese Beschädigungen wirken sich jedoch nachteilig auf die Gleichförmigkeit des optischen Ausgangsfeldes aus. Durch die Facettenlinse wird vermieden- daß die Brennpunkte der Lichtstrahlen genau auf der Oberfläche des KDP-Kristalls liegen. Bei der einen Ausführungsform ist die Facettenlinse auf die zum Resonator gewandte Seite des KDP-Kristalls geleimt. Die Lichtstrahl durchlaufen einen vor der Facettenlinse liegenden Brennpunkt. Nur diejenigen Strahlen, die auf den Achsen der einzelnen Linsen der Facettenlinse gesammelt werden, werden auf dem gleichen Weg wieder reflektiert. Hierdurch ergibt sich eine Digitalisierung des optischen Ausgangsfeldes. Diese Strahlen laufen parallel durch den KDP-Kristall, wobei sie jeweils über eine Fläche, die etwa der Größe der zugeordneten Linse entspricht, verteilt sind. Ein typischer Wert für einen Linsendurchmesser liegt etwa bei 0,25 mm. Die Größe von Kratzern oder anderen Vertiefungen liegt dagegen bei Werten, die kleiner als 0,02 mm sind, so daß sie in bezug auf die vom Lichtstrahl durchsetzte Fläche vernachlässigbar sind.

Bei der anderen Ausführungsform ist die Facettenlinse auf die zur Elektronenstrahlröhre gewandte Seite des KDP-Kristalls geleimt. Die einzelnen Linsen der Facettenlinse sind mit einem reflektierenden Belag überzogen, so daß sie wie reflektierende kugelförmige Spiegel wirken. Es wird ein Leim verwendet, dessen Brechungsindex dem des KDP-Kristalls entspricht. Die Strahlen besitzen ihre Brennpunkte innerhalb oder außerhalb des KDP-Kristalls.

Wegen der Riehtungsauswahl der einzelnen Linsen der Facettenlinse erhält man einen Strahl mit nur einer Achse. Durch diese Auswahl ist eine hohe elektrische Ladung möglich. Auf diese Weise ist eine hohe Intensität des Lichtes und damit eine hohe Ausgangsleistung erreichbar. Bei dem bekannten optischen Verstärker ohne Facettenlinse konnte die Querschnittsfläche des emittierten Lichtstrahles nur durch Begrenzung der durch den Elektronenstrahl bewirkten elektrischen Ladung ausreichend klein gehalten werden.

Die Feinheit der Rasterung des Ausgangsfeldes hängt von der Größe

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der einzelnen Linsen der Facettenlinse ab. Linsen mit einem Mittenabstand von 0,25 mm an sind erhältlich. Mit einem KDP-Kristall von 5 cm · 5 cm Größe erhält man so ein Ausgangsfeld mit 200 200 möglichen Punkten.

Weitere konstruktive Einzelheiten werden nun anhand der Fig. 1 erläutert, wobei diese sinngemäß auch für die Fign. 2 bzw. 3 gelten. Die Anordnung 36 ist über einen Ring 58 an der Kammer 48 befestigt. Der Ring 58 ist um ein Fenster 60 in der Kammer 48 herumgelegt. Da die Kammer 48 evakuiert ist, wird durch den äußeren Luftdruck die Anordnung 36 fest gegen die Kammer 48 gedruckt. Diese Art der Befestigung zeichnet sich durch ihre besondere Einfachheit aus.

Das aktive Medium 22 kann beispielsweise aus einer Quecksilber-Entladungsröhre mit einer Hohlkathode bestehen. Ein spezielles Ausführungsbeispiel enthält eine röhrenförmige Kathode von 25 mm Durchmesser und 75 bis 200 mm Länge, die sich in einer Glasröhre mit eingeschmolzenen Zuleitungen befindet. Eine Anode aus Tantaldraht ist in Form von Ringen etwa 10 mm von jedem Ende der Kathode angeordnet und mit Wolframzuleitungen versehen. Die Stirnflächen 24 und 26 sind an den Enden der Glasrohre mit einem Epoxydkleber befestigt. Falls erforderlich, können sie durch einen anderen linearen Polarisierer, der mit geringen Verlusten arbeitet, ersetzt werden. Die Energiequelle für das aktive Medium kann durch einen impulsartig arbeitenden Hochspannungsgenerator dargestellt sein, der etwa 200 bis 5000 Impulse In der Sekunde erzeugt. Beispielhafte Werte sind eine Impulsdauer von 0,8 \is, eine Impulsspannung von 2,2 kV und ein Impulsstrom von 30 A. Andere bekannte Ausführungsformen des aktiven Mediums können ebenfalls verwendet werden.

Die typischen Maße für die elektrooptische KDP-Schicht liegen bei etwa 25 mm · 25 mm · 3 mm. Andere Materialien mit einer longitudinalen elektrooptischen Wirkung können anstelle des KDP eingesetzt werden.

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Claims

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PATENTANSPRÜCHE

Einrichtung zur Auswahl eines Lichtstrahlenbündels innerhalb eines Resonators für einen optischen Sender oder Verstärker, mit zwei gegenüberliegenden Spiegeln und einem dazwischenliegenden aktiven Medium, einem selektiv wirkenden, durch ablenkbare Elektronenstrahlen beeinflußten elektrooptischen Material, durch das eine örtliche Auswahl mindestens eines Lichtstrahlenbündels erfolgt, da- ' durch gekennzeichnet, daß im Lichtstrahlengang eine Facettenlinse (10O¹ bzw. 100¹¹J mit einer Vielzahl von einzelnen Linsen (104^s bzw. 104¹¹J angeordnet ist, wobei jedem der wählbaren Lichtstrahlenbündel (20' bzw. 20'¹J eine solche einzelne Linse (104' bzw, 104''J ^zugeordnet ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrooptische Material (34¹J so zwischen der Facettenlinse (100'J und dem einen Spiegel (39¹J angeordnet ist, daß die einzelnen Strahlen (105¹J eines Lichtstrahlenbündels (20¹J parallel durch das elektrooptische Material (34'J verlaufen.
3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Facettenlinse (100'¹J zwischen dem elektrooptischen Material (34'¹J und dem einen Spiegel (39¹¹J angeordnet ist.
4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Facettenlinse (100^!I) mit einem reflektierenden Belag (39'¹J versehen ist.
5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennpunkte (23'¹J der einzelnen Linsen (104¹¹J der. Facettenlinse (100'¹J innerhalb des elektrooptischen Ma-

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terials (34¹¹) liegen.
6. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennpunkte (23'') der einzelnen Linsen (104'') der Facettenlinse (10O¹¹) außerhalb des elektrooptischen Materials (34'') liegen.
7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Facettenlinse (100' bzw. 100'') mit einem Leim (102' bzw. 108''), dessen Brechungsindex dem des elektrooptischen Materials (34* bzv;. 34'') entspricht, an diesem (34' bzv;. 34'') befestigt ist.
8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrooptisch^ Material ein KaIiumdihydrogenphosphat-Kristall (34' bzw. 34'') ist.
9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Resonator (10¹ bzw. 10'')ein konjugierter Parallelplatten-Resonator ist.

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