DE2307140A1

DE2307140A1 - IMAGE AMPLIFIER USING A LASER RADIATOR

Info

Publication number: DE2307140A1
Application number: DE19732307140
Authority: DE
Inventors: Die Anmelder Ind
Original assignee: Chimenti Robert Jl Brooklyn; RABINOWITZ PAUL LONG ISLAND
Current assignee: Chimenti Robert Jl Brooklyn; RABINOWITZ PAUL LONG ISLAND
Priority date: 1973-02-14
Filing date: 1973-02-14
Publication date: 1974-08-22

Description

Robert J.L. Chimenti 2265 Ocean Parkway Brooklyn, New York, V.St.A. Robert J.L. Chimenti 2265 Ocean Parkway Brooklyn, New York, V.St.A.

und Paul Rabinowitz 10 Foxwood Road, Old Bethpage liong Island, New York, V. St.A. and Paul Rabinowitz 10 Foxwood Road, Old Bethpage Liong Island, New York, V. St.A.

Bildverstärker unter Verwendung eines Laserstrahlers Die Erfindung bezieht sich auf Bildverstärker und im besonderen auf solche, in denen hochverstärkende Lasermaterialien eingesetzt werden, um die Bildverstärkung zu bewirken. Image intensifier using a laser emitter The invention refers to image intensifiers and in particular to those where high-gain Laser materials are used to effect the image intensification.

Ein Anwendungsbereich der Bildverstärker liegt auf dem Gebiet der Mikroskopieprojektion. Eines der Probleme bei der herkömmlichen Mikroskopieprojektion unter starker Vergrößerung liegt darin, daß die Gefahr besteht, wenn der zu untersuchende Gegenstand mit einer Intensität beleuchtet wird, -die ausreicht, um ein zur Projektion geeignetes helles Bild zu schaffen, den Gegenstand durch die Energie des aufhellenden Lichtes zu beschädigen oder zu zerstören. Eine Lösung dieses Problems liegt darin, daß man die Intensität des den Gegenstand beleuchtenden Lichtes vermindert und einen Bildverstärker zwischen dem zu untersuchenden Gegenstand und der Projektionsoptik des Nikroskopes anordnet. Wenn als Bildverstärker ein Lasermaterial verwendet wird, tritt ein weiteres Problem auf, daß man nämlich die Wellenlänge des beleuchtenden Lichtes der aktiven Wellenlänge des Lasermaterials anpaßt, wie auch das Problem, einen entsprechenden Kontrast und ein hinreichendes Auflösungsvermögen über ein ausreichend großes Gesichtsfeld zu erzeugen, damit man ein verstärktes Bild erhält, das auch wirklich brauchbar ist, Nach der Erfindung soll dementsprechend ein verbesserter Bildverstärker unter Verwendung hochverstärkender Lasermaterialien geschaffen werden.One area of application of the image intensifier is in the field of Microscopy projection. One of the problems with traditional microscopy projection under high magnification is that there is a risk when the to be examined Object is illuminated with an intensity sufficient to allow projection suitable bright image to create the object through the energy of the brightening Damage or destroy light. One solution to this problem lies in this, that one reduces the intensity of the light illuminating the object and one Image intensifier between the object to be examined and the projection optics of the Nikroscope. If a laser material is used as an image intensifier, Another problem arises that the wavelength of the illuminating Light to match the active wavelength of the laser material, as well as the problem a corresponding contrast and a sufficient resolution over a to generate a sufficiently large field of view so that an intensified image is obtained, that is really useful, According to the invention, an improved one should accordingly Image intensifiers can be created using high-gain laser materials.

Weiterhin soll erfindungsgemäß ein Bildverstärker geschaffen werden, dessen Beuchtquelle der Wellenlänge des Bildverstärkungsmaterials angepaßt ist0 Dabei soll der Bildverstärker ein verhältnismäßig großes Auflösungsvermögen über ein relativ großes Gesichtsfeld besitzen.Furthermore, an image intensifier is to be created according to the invention, whose source of illumination is matched to the wavelength of the image intensification material0 The image intensifier should have a relatively high resolution have a relatively large field of view.

Schließlich soll die Vorrichtung ein verstärktes Bild erzeugen, das ein Kontrastverhältnis besitzt, das zumindest in etwa dem unverstärkten Kontrastverhältnis entspricht0 Nach der Erfindung wurde nun ein Laserstrahler und ein Bildverstärker mit einem hochverstärkenden Lasermaterial geschaffen, das so ausgebildet ist, daß es die Ubertragung von Strahlung in einer vielfältigen Weise gestattet. Das Lasermaterial wird bis zur Superstrahlung gepumpt, während das ausgeschickte, teilweise kohärente Licht verwendet wird, um den durch ein entsprechendes optisches System zu betrachtenden Gegenstand zu beleuchten. Das gleiche optische System dient dazu, die von dem Gegenstand reflektierten Lichtstrahlen bzw. das Streulicht aufzusammeln und das reflektierte Licht durch das Lasermaterial zurückzuführen, um ein Bild herzustellen, und zwar vorzugsweise an der gegenüberliegenden Seite des Tasermaterialkörpers. Das sich ergebende Bild ist stark vergrößert, je nach der Verstärkung des Lasermaterials, wobei wegen der gleichfr>rmigen optischen Charakteristika des Lasermaterials die Bildqualität erhalten bleibt. Wenn dies wünsch e-nswert erscheint, kann man auch ein zusätzliches Linsensystem vorsehen, um das vergrößerte Bild zu projizieren.Finally, the device should produce an enhanced image that has a contrast ratio which is at least approximately the same as the unenhanced contrast ratio According to the invention, there is now a laser emitter and an image intensifier created with a high-gain laser material which is designed so that it allows the transmission of radiation in a variety of ways. The laser material is pumped up to the super-radiation, while the sent out, partially coherent Light is used in order to be viewed through an appropriate optical system Illuminate object. The same optical system serves that of the object to collect reflected light rays or the scattered light and the reflected Returning light through the laser material to create an image, namely preferably on the opposite side of the taser material body. That I The resulting image is greatly enlarged, depending on the amplification of the laser material, because of the uniform optical characteristics of the laser material the image quality is maintained. If this seems desirable, you can also provide an additional lens system to project the enlarged image.

Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Gerätes liegt darin, daß durch geringfügige Veränderungen des optischen Systems das Gerät zur direkten Betrachtung oder zur Projektion des vergrößerten Bildes eingestellt werden kann. Darüber hinaus kann das verstärkte Bild durch ein entsprechendes Linsensystem in seiner GröBe stark vermindert werden, wodurch das sehr intensive verkleinerte Bild verwendet werden kann, um eine Vielzahl von Materialien, wie beispielsweise Halbleiterschaltungen,direkt zu ätzen.An advantage of the device according to the invention is that by minor Changes to the optical system allow the device to be viewed directly or for Projection of the enlarged image can be adjusted. In addition, can the magnified image is greatly enhanced by a corresponding lens system can be decreased, thereby using the very intense reduced image can to a variety of materials, such as semiconductor circuits, directly to etch.

Ein weiterer Vorteil des vorliegenden Laserstrahlers und Bildverstärkers gegenüber anderen Proåektionssystemen liegt darin, daß die Helligkeit des projizierten Bildes mehrere tausendmal größer sein kann als die Helligkeit bei einem mit Licht beleuchteten Gegenstand. Auf diese Weise können lebende oder andere empfindliche Objekte ohne Zerstörung in einem Projektionsmikroskopbetrachtet werden.Another advantage of the present laser emitter and image intensifier compared to other projection systems lies in the fact that the brightness of the projected Image can be several thousand times greater than the brightness of one with light illuminated object. In this way, living or other sensitive ones can be Objects can be viewed in a projection microscope without destruction.

Weiter bietet das erfindungsgemäße Gerät den Vorteil , daß, wenn das Lasermaterial in einer pulsierenden Weise aktiviert wird und die zu betrachtenden mikroskopischen Ereignisse periodisch auftreten, die Laserimpulse mit dem zu betrachtenden Ereignis synchronisiert werden können, so daß ein Stroboskop entsteht. Weiterhin kann, da das Lasermaterial so aktiviert werden kann, daß Impulse von der Zeitdauer von nur einigen Nanosekunden erzeugt werden, ein hohes zeitliches Auflösungsvermögen von verhältnismäßig schnellen, nichtperiodischen Ereignissen erreicht werden, und zwar mit einer Intensität, die ausreicht, um das Ereignis auf einem photographischen Film aufzuzeichnen.Furthermore, the device according to the invention offers the advantage that when the Laser material is activated in a pulsating manner and is to be viewed microscopic events occur periodically, the laser pulses with the one to be viewed Event can be synchronized so that a stroboscope is created. Farther can, since the laser material can be activated so that pulses of the duration can be generated by only a few nanoseconds, a high temporal resolution can be achieved by relatively rapid, non-periodic events, and with an intensity sufficient to make the event on a photographic one Record movie.

Die Erfindung soll im folgenden beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei zeigt im einzelnen: Fig. 1 eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform des Laserstrahlers und des Biblverstärkers gemäß der Erfindung, Fig. 2 eine schematische Darstellung einer anderen Ausfuhrungsform des haserstrahlers und des Bildverstärkers, Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Ätzvorrichtung unter Verwendung des Las erstr ahlers und Bildverstärkers nach der Erfindung, Fig. 4 eine schematische Darstellung eines holographischen Mikroskopes, in welchem der Laserstrahler und Bildverstärker Verwendung findet, und Fig. 5 eine schematische Darstellung eines Interferenz-Mikroskopes unter Verwendung des erfindungsgemäßen Laserstrahlers und Bildverstärkers.The invention is described below by way of example with reference to FIG the accompanying drawings are explained in more detail. It shows in detail: Fig. 1 shows a schematic representation of a preferred embodiment of the laser emitter and the bibl amplifier according to the invention, FIG. 2 is a schematic representation another embodiment of the rabbit beam and the image intensifier, FIG. 3 a schematic representation of an etching device using the laser erstr ahlers and image intensifier according to the invention, Fig. 4 is a schematic representation a holographic microscope, in which the laser emitter and image intensifier Is used, and FIG. 5 shows a schematic representation of an interference microscope using the laser emitter and image intensifier according to the invention.

In Fig. 1 ist eine bevorzugte Ausführungsform des Laserstrahlers und Bildverstärkers gemäß der vorliegenden Erfindung in einer schematischen Darstellung gezeigt. Die Verstärkung wird durch einen aus Lasermaterial bestehenden Körper 1 bewirkt, das vorzugsweise hohe Verstärkungseigenschaften, gleichförmige optische Eigenschaften sowie eine hohe Fresnel-Zahl besitzt.In Fig. 1 is a preferred embodiment of the laser emitter and Image intensifier according to the present invention in a schematic representation shown. The reinforcement is provided by a body 1 made of laser material causes the preferably high gain properties, uniform optical Properties and a high Fresnel number.

Das Lasermaterial 1 kann beispielsweise ein hochverstärkendes, gasförmiges Lasermaterial sein, das sich in einem Glasrohr oder einem anderen Behälter befindet. So kann beispielsweise der aus Lasermaterial bestehende Körper 1 aus einem mit Kupferdampf gefüllten Rohr bestehen und je nach der Konzentration der Eupferatome und der Intensität, mit welcher sie gepumpt werden, eine Verstärkung von bis zu 400 db pro Meter besitzen. Andere gasförmige Lasermaterialien, die sich für die Verwendung in der erfindungsgemäßen Vorrichtung eignen, sind beispielsweise Bleidampf mit einer Verstärkung von etwa 600 db/m, Stickstoff mit einer Verstärkung von etwa80 dbjm sowie Neon und andere hochverstärkende gasförmige Lasermaterialien, die dem Sachverständigen auf diesem Gebiet bekannt sind. Wenn man ein Lasermaterial wie beispielsweise Stickstoff verwendet, der im ultravioletten Bereich des Spektrums emittiert wird, ist es natürlich erforderlich, einen fluoreszierenden Proåektionsschirm oder eine andere entsprechende Technik einzusetzen, um das verstärkte Bild für das menschliche Auge sichtbar zu machen.The laser material 1 can, for example, be a highly amplifying, gaseous one Laser material in a glass tube or other container. For example, the body 1 made of laser material can be made of a copper vapor filled tube and depending on the concentration of the Eupfer atoms and the intensity, with which they are pumped, have a gain of up to 400 db per meter. Other gaseous laser materials that are suitable for use in the invention Suitable device are, for example, lead vapor with a gain of about 600 db / m, nitrogen with a gain of about 80 dbjm as well as neon and others high-gain gaseous laser materials that the expert on this Area are known. When using a laser material such as nitrogen, which is emitted in the ultraviolet region of the spectrum, it is of course necessary to a fluorescent projection screen or other appropriate technique to make the enhanced image visible to the human eye.

Andererseits kann natürlich auch irgendein hochverstärkendes flüssiges Lasermaterial in dem Laserstrahler und Bildverstärker der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Beispielsweise kann das in Fig. 1 gezeigte Lasermaterial 1 eine organische Farblösung wie Rhodamin 6G, Rhodamin B oder Fluoreszin-Farbe sein.On the other hand, any highly reinforcing liquid can of course also be used Laser material in the laser emitter and image intensifier of the present invention be used. For example, the laser material 1 shown in FIG. 1 can be a organic paint solution such as rhodamine 6G, rhodamine B or fluorescein paint.

Derartige flüssige Lasermaterialien können Verstärkungsfaktoren von 50 db/m zeigen, wenn sie durch einen anderen Laser gepumpt werden.Such liquid laser materials can have gain factors of Show 50 db / m when pumped by another laser.

Die Vorteile von gasförmigen und flüssigen Lasermaterialien zum Zwecke der Verwendung innerhalb der vorliegenden Erfindung liegen darin, daß sie im wesentlichen gleichmäßige optische Eigenschaften und im wesentlichen gleichmäßige Verstärkungskoeffizienten über ih-ren gesamten Querschnitt besitzen. Diese Eigenschaften gewährleisten die Herstellung eines vergrößerten Bildes, das frei von optischen Verzerrungen ist und eine im wesentlichen gleichförmige Verstärkung über seine gesamte Fläche aufweist. Demgegenüber haben die festen Lasermaterialien, die gegenwärtig bekannt sind, wie beispielsweise Rubin, Yttrium-Aluminium-Granat und andere,keine gleichmäßigen optischen Eigenschaften und gleichmäßige Verstärkungskoeffizienten über ihren gesamten Querschnitt. Es ist jedoch herauszustellen, daß die vorliegende Erfindung prinzipiell jedoch nicht auf die Verwendung von gasförmigen und flüssigen-Lasermaterialien beschränkt ist. Es können im Rahmen der Erfindung auch feste Lasermaterialien verwendet werden, vorausgesetzt, daß eine Gleichförmigkeit der optischen Eigenschaften und Verstärkungskoeffizienten erreicht werden kann.The advantages of gaseous and liquid laser materials for the purpose of use within the present invention are that they essentially uniform optical properties and essentially uniform gain coefficients have over their entire cross-section. These properties ensure the Producing an enlarged image free from optical distortion and has a substantially uniform reinforcement over its entire area. In contrast, the solid laser materials currently known have such as for example ruby, yttrium-aluminum-garnet and others, no uniform optical Properties and uniform coefficients of reinforcement over its entire cross-section. However, it should be pointed out that the present invention is in principle, however not limited to the use of gaseous and liquid laser materials is. Solid laser materials can also be used within the scope of the invention, provided that there is uniformity in optical properties and gain coefficients can be reached.

Ein weiterer Vorteil gewisser gasförmiger Materialien bei ihrer erfindungsgemäßen Verwendung liegt darin, daß sie mit Hilfe von elektrischen Entladungen innerhalb des Lasermaterials selbst leicht gepumpt werden können. Darüber hinaus können gasförmige Lasermaterin1ien im allgemeinen in einer pülsierenden Weise aktiviert werden, so daß sie sich im besonderen für die Anwendung im Bereich der stroboskopischen Mikroskopie und der Hochgeschwindigkeitsphotographie bei der Aufzeichnung nichtperiodischer, mikroskopischer Bewegungen eignen.Another advantage of certain gaseous materials in their invention Use is that they are with the help of electrical discharges within of the laser material itself can be easily pumped. It can also be gaseous Laser materials are generally activated in a purging manner, so that they are particularly suitable for use in the field of stroboscopic microscopy and high speed photography when recording non-periodic, microscopic movements.

Wie die Fig. 1 zeigt, ist eine Pumpquelle 2 vorgesehen, um das Lasermaterial 1 zu pumpen und dadurch die erforderliche Besetzungsumkehr für die Lichtverstärkung durch simulierte Strahlungsemission zu erreichen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besitzt die Pumpquelle 2 eine Vorrichtung zur Erzeugung einer elektrischen Entladung innerhalb des gasförmigen Lasermaterials 1. Es können natürlich auch anders geartete Pumpquellen Verwendung finden. So kann beispielsweise die Pumpquelle 2 aus einer kontinuierlichen oder pulsierenden optischen Pumpquelle bestehen.As FIG. 1 shows, a pump source 2 is provided for the laser material 1 to pump and thereby the necessary inversion of the population for the light amplification to be achieved by simulated radiation emission. In a preferred embodiment the invention, the pump source 2 has a device for generating an electrical Discharge within the gaseous laser material 1. It can of course also be different find type of pump sources use. For example, the pump source 2 consist of a continuous or pulsating optical pump source.

In jedem Fall muß die Pumpquelle imstande sein, eine ausreichend intensive Erregung auf den Körper des Lasermaterials 1 zu übertragen, um eine Uberstrahlungslaseremission zu bewirken.In either case, the pump source must be capable of a sufficiently intense one To transmit excitation to the body of the laser material 1 to produce a blooming laser emission to effect.

Vberstrahlungsemission tritt ein, wenn die Gesamtverstärkung des Lasermaterialkörpers 1, die durch die Art und die Eonzentration des Lasermaterials selbst und die Intensität des Pumpens bestimmt wird, ausreichend hoch ist, daß eine wesentliche Lichtverstärkung eintrittS während eines einzigen Durchlaufes durch den Lasermaterialkörper 1. Mit anderen Worten, die tberstrahlungsemissionen zeigen teilweise die Richtungs- und kohärenten Eigenschaften des Laserlichtes. Im besonderen sind die tfl>erstrahlungsemissionen durch die Tatsache gekennzeichnet, daß sie aus beiden Enden des Laserverstärkungsrohres in einem recht intensiven Kegel austreten, dessen Winkel durch das Schlankheitsverhältnis des Rohres bestimmt wird.Radiation emission occurs when the overall gain of the body of laser material 1 caused by the type and concentration of the laser material itself and the intensity of pumping is determined to be sufficiently high that there is substantial light gain entryS during a single pass through the body of laser material 1. With In other words, some of the glare emissions show the directional and coherent properties of laser light. In particular, the tfl> radiation emissions characterized by the fact that it consists of both ends of the laser gain tube emerge in a rather intense cone, the angle of which is determined by the aspect ratio of the pipe is determined.

Wie die Sigo 1 zeigt, treten die tberstrahlungsemissionen aus dem Ende 3 des Lasermaterialkörpers 1 in Form eines Kegels aus, der durch die Strahlen 5 und 6 dargestellt ist. Der Streuungswinkel e des Kegels wird bestimmt durch das Verhältnis D/D des Lasermaterialkörpers 1. Im besonderen wird der Streuungswinkel 0 durch die Beziehung a " 2 sie 1 D bestimmt. Dem Sachverständigen leuchtet ein, daß auch Uberstrahlungsemissionen aus dem Ende 4 des Lasermaterialkörpers 1 austreten, die jedoch in Fig. 1 nicht im besonderen dargestellt sind.As the Sigo 1 shows, the radiation emissions come from the End 3 of the laser material body 1 in the form of a cone, which is caused by the rays 5 and 6 is shown. The angle of spread e of the cone is determined by the Ratio D / D of the laser material body 1. Specifically, the scattering angle becomes 0 determined by the relationship a "2 it 1 D. The expert makes sense, that over-radiation emissions also emerge from the end 4 of the laser material body 1, which, however, are not shown in particular in FIG.

In dem Strahlengang der Vberstrahlungsemissionen ist eine Linse 7 angeordnet, die zu deren Fokussierung auf das zu beleuchtende Objekt dient, das in Fig. 1 durch einen Pfeil 8 dargestellt istt Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besitzt die Linse einen so großen Durchmesser und ist so angeordnet, daß sie den gesamten Strahlungskegel der tberstrahlungsemissionen,der durch die Strahlen 5 und 6 eingeschlossen ist, unterbricht, so daß die gesamte aus dem Ende 3 des Lasermaterials 1 austretende Superstrahlung zur Beleuchtung des Ob-Objektes 8 verwendet wird. Die Linse 7 sammelt auch das von dem Objekt 8 reflektierte Licht sowie das Streulicht und führt dieses durch den Lasermaterialkörper 1 zurück und erzeugt ein Bild, das in Fig. 1 durch den Pfeil 9 dargestellt ist. Vorzugsweise wird das Bild 9 an der Endfläche 4 des Lasermaterialkörpers 1 oder in deren Nähe erzeugt und nimmt den gesamten euerschnitt des Endes 4 ein, um das Volumen des Lasermaterialkörpers 1 möglichst wirtschaftlich auszunutzen. Diese Bedingung wird erreicht, wenn die Beziehung p = dl/D gilt, wobei p die Entfernung zwischen der Linse 7 und dem Ende 4 des Lasermaterialkörpers 1 und d der Durchmesser der Linse 7 ist. Ein optimales Auflösungsvermögen sowie die höchste Intensität werden erreicht, wenn die einzelnen Teile des Systems so angeordnet sind, daß die in Fig. 1 dargestellten symmetrischen Bedingungen der Beleuchtung und Verstärkung gegeben sind.A lens 7 is located in the beam path of the radiation emissions arranged, which is used to focus on the object to be illuminated, the is shown in Fig. 1 by an arrow 8 according to a preferred embodiment According to the invention, the lens has such a large diameter and is arranged that they cover the entire cone of radiation emitted by the Rays 5 and 6 included, interrupts so that the entire out of the end 3 of the laser material 1 exiting super radiation to illuminate the Ob object 8 is used. The lens 7 also collects the light reflected from the object 8 as well as the scattered light and leads this back through the laser material body 1 and generates an image which is shown in FIG. 1 by the arrow 9. Preferably the image 9 is on the end face 4 of the laser material body 1 or in its vicinity generates and occupies the entire cross section of the end 4 to the volume of the laser material body 1 to be used as economically as possible. This condition is achieved when the The relationship p = dl / D holds, where p is the distance between the lens 7 and the end 4 of the laser material body 1 and d is the diameter of the lens 7. An optimal one Resolving power and the highest intensity are achieved when the individual Parts of the system are arranged so that the symmetrical shown in FIG Conditions of lighting and amplification are given.

Das Gesichtsfeld und das Auflösungsvermögen des Laserstrahlers und Bildverstärkers gemäß Fig. 1 stehen in Beziehung zur 2esnel-Zahl N des Verstärkungsrohres 1 und der numerischen Öffnung NA der Beleuchtungssammellinse 7. Im einzelnen wird das Auflösungsvermögen R des Systems durch die Beziehung R312 NA wiedergegeben, wobei h die wirksame Wellenlänge des Verstärkungsrohres 1 ist. Die Fresnel-Zahl N des Verstårkungsrohres 1 wird bestimmt durch die Beziehung N = D² 4L# .The field of view and the resolution of the laser emitter and Image intensifiers according to FIG. 1 are related to the 2esnel number N of the intensifying tube 1 and the numerical aperture NA of the illumination condensing lens 7. In detail, the resolving power R of the system is represented by the relationship R312 NA, where h is the effective wavelength of the reinforcement tube 1. The Fresnel number N of the reinforcement pipe 1 is determined by the relationship N = D² 4L #.

Für das Gesichtsfeld FV gilt die Beziehung Dementsprechend gilt, wenn 4NA «1, FV D² = 4N.The relationship applies to the field of view FV Accordingly, if 4NA «1, FV D² = 4N.

R L# Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die. R L # In a preferred embodiment of the invention, the.

Fresnel-Zahl N verhältnismäßig groß. So liegt beispielsweise bei einer typischen Ausführungsform der Erfindung die Fresnel-Zahl des Verstärkungsrohres 1 im allgemeinen im Bereich von 20 oder höher. Die Fresnel-Zahl steht in Beziehung zu der Zahl des räumlichen Vielfachen, um welches die Röhre 1 verstärken kann, und die Zahl des verstärkten Vielfachen ist ein Maß für die Zahl der Auflösungselemente, die das System aufzulösen vermag. Beispielsweise zeigt eine Fresnel-Zalil von 20 etwa eine vierhundertfache Ubertragung an, woraus sich wiederum ergibt, daß das Bild aus etwa 400 Auflösungselementen besteht.Fresnel number N relatively large. For example, with one typical embodiment of the invention, the Fresnel number of the reinforcement tube 1 generally in the range of 20 or higher. The Fresnel number is related to the number of the spatial multiple by which the tube 1 can amplify, and the number of the amplified multiple is a measure of the number of resolution elements, which the system can resolve. For example, a Fresnel Zalil shows from 20 about four hundred times the transmission, which in turn shows that the image consists of about 400 resolution elements.

Da das Schlankheitsverhältnis D/D des Verstärkungsrohres 1 ein Faktor ist, der die Fresnel-Zahl bestimmt, leuchtet ein, daß das Schlankheitsverhältnis möglichst groß sein sollte, um ein verstärktes Bild mit einer großen Zahl von Auflösungselementen zu erzeugen. Im besonderen liegt das Schlankheitsverhältnis D/D eines typischen Verstärkungsrohres, wie es in dem Laserstrahler und Bildverstärker gemäß der Erfindung verwendet wird, im Bereich von 1:200 oder höher.Since the aspect ratio D / D of the reinforcement pipe 1 is a factor which determines the Fresnel number, it is evident that the aspect ratio should be as large as possible in order to obtain an intensified image with a large number of resolution elements to create. In particular, the aspect ratio D / D is a typical one Reinforcement tube as in the laser emitter and image intensifier according to the invention used in the range of 1: 200 or higher.

Wenn die Verstärkung des Lasermaterialkörpers 1 groß ist, ist der Kontrast zwischen zwei AuYlösungselementen des Bildes 9 den Reflektionswerten der entsprechenden Auflösungselemente des Objektes 8 proportional. Im einzelnen wird der Kontrast s durch die folgende Formel bestimmt: wobei T1 und r2 die Reflektionswerte zweier Auflösungselemente des Objektes 8 und die Verstärkung des Lasermediums in db/m darstellen. Daraus ergibt sich, daß der Kontrast a auch dann aufrechterhalten wird, wenn das Verstärkungsrohr 1 bis zur Sättigung getrieben wird, solange die Gesamtverstärkung #L des Rohres 1 wesentlich größer als die Einheit ist. Dabei hängt natürlich die von diffus reflektierenden Objekten gesammelte reflektierte Energie von der numerischen Öffnung der Linse 7 wie auch von der relativen Reflektivität der diffus reflektierenden Oberflächen ab.If the gain of the laser material body 1 is high, the contrast between two resolution elements of the image 9 is proportional to the reflection values of the corresponding resolution elements of the object 8. In detail, the contrast s is determined by the following formula: where T1 and r2 represent the reflection values of two resolution elements of the object 8 and the amplification of the laser medium in db / m. As a result, the contrast a is maintained even if the reinforcement tube 1 is driven to saturation as long as the total gain #L of the tube 1 is substantially greater than the unit. Of course, the reflected energy collected by diffuse reflecting objects depends on the numerical aperture of the lens 7 as well as on the relative reflectivity of the diffuse reflecting surfaces.

Wie die Bigo 10 zeigt, kann ein Spiegel 10 hinter dem Objekt angeordnet werden, wenn man das Gerät als "Hell-Feld"-Gerät betreiben will. Hell-Feld-Betrieb ist dann erstrebenswert, wenn durchscheinende oder durchleuchtende Gegenstände betrachtet werden sollen. Auf der anderen Seite, wenn "Dunkel-Fela"-Betrieb gewünscht wird, wird der Spiegel 10 lediglich entfernt und/oder ersetzt durch einen nichtreflektierenden Hintergrund.As the Bigo 10 shows, a mirror 10 can be arranged behind the object if you want to operate the device as a "bright field" device. Bright field operation is desirable when looking at translucent or translucent objects should be. On the other hand, if "Dunkel-Fela" operation is desired, the mirror 10 is merely removed and / or replaced by a non-reflective one Background.

Während man bevorzugt, daß die Verstärkung bei einem einfachen Durchgang durch den Las ermaterialkörp er 1 relativ hoch ist, sind die minimalen Verstärkungserfordernisse für den Zweck der vorliegenden Erfindung verhältnismäßig gering. Beispielsweise soll, damit das verstärkte Bild 9 gegenüber der einmaligen Uberstrahlungsbeleuchtung, die aus dem Ende 4 des Verstärkungsrohres 1 heraustritt, hinreichend sichtbar und klar ist, die Intensität des verstärkten Bildes 9 mindestens etwa die zweifache Intensität der Vberstrahlungsemission besitzen. Das bedeutet, daß die gesamte einfache Verstärkung des Systems etwa 3 db sein soll, um verschiedene Verluste, wie beispielsweise die Reflektionsverluste, an den verschiedenen Zwischenflächen und die Verluste, die daherrühren, daß die meisten Objekte 8 nur einen geringen Teil des Beleuchtungslichtes durch die Linse 7 und das Verstärkungsrohr 1 zurückwerfen, wettzumachen. In der Praxis ist es jedoch verhältnismäßig leicht, einfache Verstärkungen von 20 db oder mehr zu erreichen, wenn stark verstärkende Materialien wie Kupferdampf Verwendung finden. In einem solchen Fall ist die Intensität des verstärkten Bildes 9 100mal so groß wie die einer einfachen Uberstrahlungsemission aus dem Ende 4 des Verstärkunsgsrohrs 1.While it is preferred to have the reinforcement in a single pass due to the laser material body 1 being relatively high, the minimum gain requirements are relatively small for the purpose of the present invention. For example should, so that the intensified image 9 compared to the one-time overexposure lighting, which emerges from the end 4 of the reinforcement tube 1, sufficiently visible and it is clear that the intensity of the enhanced image 9 is at least about two times Have the intensity of the radiation emission. That means the whole simple The gain of the system should be about 3 db to avoid various losses, such as the reflection losses at the various interfaces and the losses, which result from the fact that most objects 8 only have a small part of the illuminating light throw back through the lens 7 and the reinforcement tube 1 to make up for it. In the In practice, however, it is relatively easy to achieve simple gains of 20 db or more achievable when using highly reinforcing materials such as copper vapor Find. In such a case, the intensity of the enhanced image 9 is 100 times so as large as that of a simple glare emission from the End 4 of the reinforcement tube 1.

Die Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung einer anderen Ausführungsform des Laserstrahlers und Bildverstärkers nach der Erfindung. Dieses Gerät besitzt einen Lasermaterialkörper 21 und eine Pumpquelle 22 wie die Ausführungsform gemäß Fig. 1. Bei dem Gerät gemäß Fig. 2 ist jedoch ein einstellbares Linsensystem in Form der Linsen 26 und 27 vorgesehen, um die oberstrahllmgsemissionen auf das Objekt 28 zu fokussieren und das reflektierte Licht oder das Streulicht von dem Objekt 28 zu sammeln und durch das Verstärkungsrohr zurückzufiibrens wobei das verstärkte Bild 29 am anderen Ende 24 des Verstärkungsrohrs 21 erzeugt wird. Das verstellbare Linsensystem 26, 27 stellt einen einfachen Weg dar, um das Auflösungsvermögen, die Verstärkung und das Gesichtsfeld zu optimieren, wie dies im Zusammenhang mit Fig. 1 beschrieben worden ist.Fig. 2 shows a schematic representation of another embodiment of the laser emitter and image intensifier according to the invention. This device has a laser material body 21 and a pump source 22 like the embodiment according to FIG 1. In the device according to FIG. 2, however, an adjustable lens system is shown in FIG The shape of the lenses 26 and 27 is provided in order to reduce the emission on the object 28 to focus and the reflected light or the scattered light from the object 28 to collect and return through the reinforcement tube, the reinforced Image 29 is generated at the other end 24 of the reinforcement tube 21. The adjustable Lens system 26, 27 is a simple way to get the resolving power that Gain and optimize the field of view, as shown in connection with Fig. 1 has been described.

Das Gerät gemäß Fig. 2 besitzt auch eine Projektionslinse 25.The device according to FIG. 2 also has a projection lens 25.

Die Projektionslinse 25 kann natürlich auch durch ein verstellbares System mehreBrDinsen, wie beispielsweise das System 26,27, ersetzt werden. Die Projektionslinse 25 wird einfach verwendet, um das verstärkte Bild 29 zu projizieren, wodurch das projizierte Bild 20 erzeugt wird.The projection lens 25 can of course also be adjusted by an adjustable System of several BrD lenses, such as the system 26,27, can be replaced. The projection lens 25 is simply used to project the enhanced image 29, which makes the projected image 20 is generated.

In Abhängigkeit von der Anordnung und der Brennweite der Projektionslinse 25 kann das projizierte Bild 20 entweder sehr groß oder auch sehr klein sein. Wenn beispielsweise die Projektionslinse 25 relativ nahe am verstärkten Bild 29 in Bezug auf ihre Brennweite angeordnet wird, entsteht das projizierte Bild 20 in einer verhältnismäßig großen Entfernung von der Linse 25 und ist verhältnismäßig groß. Eine derartige Anordnung eignet sich für die Projektionsmikroskopie. Andererseits, wenn die Linse 25 in Bezug auf ihre Brennweite verhältnismäßig weit von dem verstärkten Bild 29 angeordnet wird, verringert sich die Größe des projizierten Bildes 20 entsprechend. Wenn die Größe des projizierten Bildes 20 in ausreichendem Maße verringert ists steigert sich seine Intensität hinreichend, um verschiedene Materialien zu verdampfen, und zwar in einem Muster, das der Form des Bildes entspricht. Dementsprechend kann sich eine derartige Anordnung beispielsweise für die Herstellung von Halbleiter-Mikroschaltungen eignen.Depending on the arrangement and the focal length of the projection lens 25, the projected image 20 can be either very large or also very small. if for example the projection lens 25 relatively close to the intensified image 29 in relation is arranged on its focal length, the projected image 20 is created in a relatively great distance from the lens 25 and is relatively great. Such an arrangement is suitable for projection microscopy. On the other hand, when the lens 25 is relatively far from the magnified in terms of its focal length Image 29 is arranged, the size of the projected image 20 is reduced accordingly. When the size of the projected image 20 is sufficiently reduced its intensity increases enough to vaporize different materials, in a pattern that corresponds to the shape of the image. Accordingly, can Such an arrangement is suitable, for example, for the production of semiconductor microcircuits suitable.

In Fig. 3 ist in schematischer Darstellung eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gerätes dargestellt. Dieses Gerät ist für die Erzeugung intensiv verstärkter Bilder zum Zwecke der Ätzung eines Materialblockes 30, der in der Bildebene angeordnet ist, bestimmt. Der hochverstärkende Lasermaterialkörper y sowie die Pumpquelle 32 entsprechen denen, die im Zusammenhang mit den Figuren 1 und 2 beschrieben wurden. Ein ebener Spiegel 35 wird im Anschluß an das Ende 33 des Verstärkungsrohres 31 angeordnet. Das Objekt 38 befindet sich vor dem Spiegel 35. Wenn beispielsweise das Gerät gemäß Fig. 3 für die Herstellung von Halbleiter-Nikroschaltungen verwendet wird, kann das Objekt 38 aus einem Blatt mit matten und durchscheinenden Stellen bestehen, die dem Netzwerk entsprechen, wie es der jeweilige Xtzvorgang bei der Herstellung einer Mikroschaltung vorschreibt.In Fig. 3 is a further embodiment in a schematic representation of the device according to the invention shown. This device is intensive for generating enhanced images for the purpose of etching a block of material 30 in the image plane is arranged, determined. The high-gain laser material body y and the pump source 32 correspond to those described in connection with FIGS. 1 and 2. A plane mirror 35 is attached to the end 33 of the reinforcement tube 31 arranged. The object 38 is located in front of the mirror 35. If, for example the apparatus according to FIG. 3 is used for the manufacture of semiconductor microcircuits the object 38 can consist of a sheet with matt and translucent areas exist that correspond to the network, as the respective Xtz process in the Manufacture of a microcircuit prescribes.

Die Vberstrahlungsbeleuchtung, die aus dem Ende 33 des Verstärkungsrohres 31 austritt, wird von dem Spiegel 35 durch die durchscheinenden Stellen des Objektes 34 reflektiert und auf den Block 30 über die Linse 37 geworfen. Die Größe und Intensität des Bildes 39 kann über die Lageveränderung der Linse 37 und des Blockes 30 im Verhältnis zum Objekt 38 eingestellt werden. Ein verstellbares Linsensystem kann die Projektionslinse 37 ersetzen, um die Optimierung des Auflösungsvermögens und der Intensität zu erleichtern, wie oben im Zusammenhang mit den Figuren 1 und 2 beschrieben wurde. Wie im Fall des Gerätes gemäß den Figuren 1 und 2 hängt das Gesichtsfeld und das Auflösungsvermögen des Strahlers und Bildverstärkers gemäß Fig. 3 von der Fresnel-Zahl des Verstärkungsrohres 31 uns der numerischen tSfnung der Linse 37 ab.The glare emanating from the end 33 of the reinforcement tube 31 exits, is from the mirror 35 through the translucent Positions of the object 34 are reflected and thrown onto the block 30 via the lens 37. The size and intensity of the image 39 can be determined by changing the position of the lens 37 and of the block 30 in relation to the object 38 can be adjusted. An adjustable one Lens system can replace the projection lens 37 in order to optimize the resolving power and to facilitate the intensity, as above in connection with Figures 1 and 2 has been described. As in the case of the device according to Figures 1 and 2, it depends Field of view and the resolution of the radiator and image intensifier according to 3 shows the Fresnel number of the reinforcement tube 31 and the numerical opening the lens 37.

Die Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung eines holographischen Mikroskops unter Verwendung des Laserstrahlers und Bildverstärkers gemäß der vorliegenden Erfindung. Das in Fig.4 gezeigte Gerät besitzt einen hochverstarkenden-Lasermaterialkörper 41 und eine Pumpquelle 42 wie die in den Figuren 1 bis 3 beschriebenen Geräte. Die Uberstrahlungsbeleuchtung , die aus dem Ende 43 des Verstärkungsrohres 41 heraustritt, wird mit Hilfe eines Strahlspalters 44 in zwei Strahlen aufespalten, wobei der Spalter 44 beispielsweise aus einem teilweise reflektierenden Spiegel bestehen kann. Einer der Strahlen wird mit Hilfe der Linse 46 auf das Objekt 45 fokussiert, wobei die Linse 46 auch zur Sammlung des von dem Objekt 45 reflektierten Lichtes und des Streulichtes dient.und dieses durch den Strahlspalter 44 und das Verstärkungsrohr 41 zurückführt, um in dem Volumen 47 am gegenüberliegenden Ende 48 des Verstärkerrohrs 41 ein Bild zu erzeugen. Der andere Strahl wird mit Hilfe des Strahlspalters 44 auf einen konvexen sphärischen Reflektor 49 geworfen, der einen ausreichend kleinen Krrmmungsradius aufweist, daß nur das Licht, das auf ein einziges Auflösungselement, wie es in Fig. 4 durch den keinen Punkt 50 angezeigt ist, fällt, über den Strahspalter 44 durch das Lasermaterial 41 reflektiert wird und einen räumlich kohärenten verstärkten Bezugsstrahl liefert. Um diese Auswahlfunktion zu erreichen, muß der maximale Radius r des sphärischen Reflektors 49 die folgende Formel erfüllen: 2 r < 2#p² D² wobei P die Entfernung zwischen der Endfläche 48 des Verstärkerrohres 41 und der Oberfläche des irischen Reflektors49 darist stellt und P2ir. Der verstärkte Bezugsstrshl interferiert mit.4 shows a schematic representation of a holographic Microscope using the laser emitter and image intensifier according to the present invention Invention. The device shown in Figure 4 has a high-amplification laser material body 41 and a pump source 42 like the devices described in FIGS. the Glare lighting emerging from the end 43 of the reinforcement tube 41, is split into two beams with the aid of a beam splitter 44, the splitter 44 can for example consist of a partially reflective mirror. One of the rays is focused on the object 45 with the aid of the lens 46, the Lens 46 also for collecting the light reflected from the object 45 and the scattered light serves. and this returns through the beam splitter 44 and the reinforcement tube 41, around in the volume 47 at the opposite end 48 of the intensifier tube 41 an image to create. The other beam becomes convex with the aid of beam splitter 44 spherical reflector 49 thrown, the one sufficiently small Has a radius of curvature that only the light incident on a single resolution element, as indicated in Fig. 4 by the no point 50 falls over the beam splitter 44 is reflected by the laser material 41 and amplifies a spatially coherent one Reference ray supplies. To achieve this selection function, the maximum radius must be r of the spherical reflector 49 satisfy the following formula: 2 r <2 # p² D² where P is the distance between the end face 48 of the intensifier tube 41 and the surface of the Irish reflector49 and P2ir. The amplified reference beam interferes with.

dem verstärkten Bild des Objektes 45 im Bereich 47 und erzeugt eine holographische Aufzeichnung auf dem photographischen Film 53 Die Rekonstruktion des Objektes kann auf die übliche Weise erreicht werden.the enhanced image of the object 45 in the area 47 and generates a holographic recording on photographic film 53 The reconstruction of the property can be reached in the usual way.

Im Gegensatz zu anderen holographischen Systemen ist sowohl das vom Objekt stammende Sirailicht als auch der Bezugsstrahl kohärent verstärkt. Daraus folgt, daß die Beleuchtung des Objekts so schwach sein kann, daß sie empfindliche Proben nicht zerstört oder verändert, während jedoch nach der Verstärkung die Intensität ausreicht, um das Hologramm aufzuzeichnen. Wenn man das Hologramm durch ein Okular betrachtet, kann man ein mikroskopisches Objekt in drei Dimensionen untersuchen, wobei die große numerische Öffnung des Strahlers und die große Feldtiefe des Hologramms miteinander kombiniert sind.In contrast to other holographic systems, both the Sirai light originating from the object as well as the reference beam are coherently reinforced. From it It follows that the illumination of the object can be so weak that it is sensitive Samples not destroyed or changed, however, while after amplification the intensity sufficient to record the hologram. If you look at the hologram through an eyepiece viewed, one can examine a microscopic object in three dimensions, where the large numerical aperture of the radiator and the large depth of field of the hologram are combined with each other.

Darüber hinaus ist es möglich, infolge der hohen Intensitätsspitze pro Impuls (~30 b. 100 kW), der hohen Impulsaufeinanderfolge ( 3 kHz) -und der geringen Impulsdauer ( 2 b. 20 Nanosekunden) mikroskopische Filme herzustellen. Wenn beispielsweise die Filmgeschwindigkeit 16 Bilder pro Sekunde beträgt, würde sich eine seitliche Verschiebung von 3 3 10-7 x Filmgröße ergeben. Für. 100 mm Film entspricht dies einer Bewegung über die Filmauflösungselemente für einen Film von 104 Linien pro mm Auflösungsvermögen. Es ergibt sich daher keine Unschärfe. Es Bewegung können mikroskopiscine mit einer Geschwindigkeit von bis zu 4 ) s 4 = 500 cm/Sek. betrachtet werden.In addition, it is possible due to the high intensity peak per pulse (~ 30 to 100 kW), the high pulse sequence (3 kHz) and the low Pulse duration (2 to 20 nanoseconds) to produce microscopic films. For example, if If the film speed is 16 frames per second, it would turn out to be a lateral Shift of 3 3 10-7 x film size result. For. 100 mm film corresponds to this a motion across the movie resolution elements for a movie of 104 lines per mm resolving power. There is therefore no blurring. It can move microscopic scine with a speed of up to 4) s 4 = 500 cm / sec. considered will.

20 Nanosek. 20 nanosec.

Gewisse mikroskopische Objekte, die keine ausreichenden Reflektionsunterschiede haben, die beobachtet werden können, bewirken Phasenverschiebungen in der Lichtstrahlungs die durch sie hindurchgeht oder die von ihnen reflektiert wird. Diese Phasenverschiebungen können sichtbar gemacht werden, indem sie in Intensitätsunterschiede in der Form von Interferenzstreifen umgesetzt werden.Certain microscopic objects that do not have sufficient reflection differences which can be observed cause phase shifts in the light radiation that passes through them or that is reflected by them. These phase shifts can be made visible by looking at differences in intensity in the shape be implemented by interference fringes.

In Fig. 5 ist ein Interferenzmikroskop unter Verwendung des Laserstrahlers und Bildverstärkers gemäß der Erfindung dargestellt. Die Überstrahlungsbeleuchtung, die aus dem Ende 63 des hochverstärkenden lasermaterialkörpers 61 heraustritt, wird durch den Strahlspalter 64, der beispielsweise aus einem teilweise reflektierenden Spiegel bestehen kann, in zwei Strahlen aufgespalten. Ein Strahl wird mittels der Linse 65 auf das Objekt 66, das von einem planen Spiegel 67 getragen wird, fokussiert. Die Linse 65 dient auch dazu, das von dem Objekt 66 und dem Spiegel 67 reflektierte Licht oder das Streulicht zu sammeln und durch den Lasermaterinlkorper 61 zurückzuwerfen, um ein Bild 68 in der Nähe des Endes 69 des Verstärkerrohrs 61 zu erzeugen.In Fig. 5 is an interference microscope using the laser emitter and image intensifier according to the invention. The over-exposure lighting, which emerges from the end 63 of the high-gain laser material body 61 is by the beam splitter 64, for example from a partially reflective Mirror can exist split into two rays. A beam is created by means of the Lens 65 on the object 66, which is carried by a plane mirror 67, focused. The lens 65 also serves to capture that of the object 66 and the mirror 67 reflected light or the scattered light and collect through the laser material body 61 to throw back an image 68 near the end 69 of the intensifier tube 61 to create.

Der andere Strahl wird mit Hilfe der Linse 71 auf einen Planspiegel 72, der auf einer eine Feineinstellung der Lage des Spiegels 73 ermöglichenden Vorrichtung 73 montiert ist, fokussiert. Bei einer bevorzugten Ausführungsform des in Fig. 5 dargestellten Gerätes besteht die Vorrichtung 73 aus einem piezoelektrischen, keramischen Material. Die Linse 71 dient außerdem dazu, das von dem Spiegel 72 reflektierte Licht zu sammeln und über den Strahlspalter 64 durch das Verstärkerrohr 61 zurückzuwerfen, um ein Bild in der Nähe des Endes 69 des Rohres 61 zu erzeugen. Mittels des piezoelektrischen, keramischen NateriäLs 73 werden daraufhin die Bahnlängen der beiden Strahlen aufeinander abgestimmt.The other beam is with the help of the lens 71 on a plane mirror 72, which is based on a device that allows fine adjustment of the position of the mirror 73 73 is mounted. In a preferred embodiment of the FIG The device 73 shown consists of a piezoelectric, ceramic Material. The lens 71 also serves to reduce the amount reflected from the mirror 72 To collect light and throw it back via the beam splitter 64 through the amplifier tube 61, to produce an image near the end 69 of the tube 61. By means of the piezoelectric, Ceramic materials 73, the lengths of the paths of the two beams are then one on top of the other Voted.

Wenn die Linsen 65 und 71 gut aufeinander abgestimmt und die Bahnlängen ausgeglichen sind, sind die bei 69 beobachteten Randkonturen gerade. Wenn die Linsen nicht aufeinander abgestimmt sind, sind die Randkonturen kreisförmig. In jedem Fall treten die durch das Objekt 66 verursachten Phasenverschiebungen als Abweichungen der Randkonturen auf. Winkelverstellungen der Spiegel 67 und 72 können zur Änderung der Frequenz der Interferenzrandkonturen benutzt werden. Wie bei den Geräten, die im Zusammenhang mit den Figuren 1 bis 4 beschrieben wurden, gestattet das Interferenzmikroskop gemäß Figo 5 eine kräftige Projektion bei einer schwachen Beleuchtung des Objektes 66.If the lenses 65 and 71 are well matched and the path lengths are balanced, the edge contours observed at 69 are straight. When the lenses are not coordinated, the edge contours are circular. In any case the phase shifts caused by the object 66 appear as deviations the edge contours. Angular adjustments of the mirrors 67 and 72 can be used to change the frequency of the interference edge contours can be used. As with the devices that have been described in connection with Figures 1 to 4, allows the interference microscope according to FIG. 5 a strong projection with a weak illumination of the object 66.

Obwohl die der Erfindung zugrundeliegenden Prinzipien anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles mit verschiedenen Veränderungen beschrieben worden sind leuchtet dem Fachmann nanatürlich ein, daß noch weitere Modifikationen und Veränderungen an der beschriebenen Ausführungsform möglich sind ohne damit den Rahmen der Erfindung zu verlassens Beispielsweise kann der Laserstrahler und Bildverstärker gemäß der Erfindung so verandert werden, daß er Farbbilder erzeugt.Although the principles underlying the invention based on a Preferred embodiment has been described with various changes are of course obvious to the person skilled in the art that further modifications and Changes to the described embodiment are possible without changing the framework For example, the laser emitter and image intensifier can be modified according to the invention so that it produces color images.

Dies kann dadurch erreicht WerienS daß man ein zweites Verstärkerrohr mit dem ersten Verstärkerrohr optisch in Reihe schaltet und in einem sich von dem ersten Vers'tärkerrohr unterscheidenden Wellenlängenbereich arbeitet. Debeyird im allgemeinen das zweite Verstärkerrohr ein anderes Lasermaterial tragen als das erste Rohr, obwohl dieses nicht unbedingt erforderlich ist.This can be achieved by adding a second amplifier tube optically connected in series with the first amplifier tube and in one of the first amplifier tube different wavelength range works. Debeyird in generally the second amplifier tube carry a different laser material than the first Pipe, although this is not absolutely necessary.

Einige Lasermaterialien9 wie z.B. Bleidampf, zeigen nämlich zwei Spektralübergänge mit einer ausreichenden Verstärkung für die Verwendung in dem erfindungsgemäßen Gerät. Wenn zwei Verstärkerrohre in Reihe geschaltet werden9 müssen sie nicht elektronsch synchronisiert seine da die Trägheit des menschlichen Auges den gewünschten Erfolg zeigt, wenn die Wiederholungen 16 Hertz übersteigen.Some laser materials9 such as lead vapor show two spectral transitions with sufficient gain for use in the invention Device. If two amplifier tubes are connected in series9 they do not have to be electronically Its because the sluggishness of the human eye synchronizes the desired success shows when the repetitions exceed 16 Hertz.

Weiterhin können, obwohl die Prinzipien der Erfindung an Ausführungsformen beschrieben worden sind, bei welchen ein einziges Laserverstärkungsrohr sowohl zur Beleuchtung des Objekts als auch zur Verstärkung des Bildes verwendet wird9 verschiedene Laserverstärkungsrohre eingesetzt werden, um einerseits die Beleuchtung und andererseits die Verstärkung zu bewirken. Wahlweise kann auch die Beleuchtung durch eine andere Lichtquelle als einen Laserstrahl beyirkt werden.Furthermore, although the principles of the invention can be applied to embodiments have been described in which a single laser gain tube for both Illumination of the object as well as enhancement of the image is used9 different Laser amplification tubes are used to provide on the one hand the lighting and on the other hand to effect the reinforcement. Optionally, the lighting can also be provided by another Light source can be acted as a laser beam.

Claims

(?,) Laser emitter and image intensifier, characterized by a high-gain Laser material (1) for generating light emission, a device (2) for pumping of the laser material (1) through to the generation of the super-radiation light emission the laser material (1), a lens (7) for focusing the laser material (1) emitted light (5, 6) on an object to be illuminated (8) and for return of the reflected light through the laser material (i) and generation of an image (9) of the illuminated object (8) with intensification of the image (9) through the passage of the reflected light from the illuminated object (8) through the laser material (1).

2.- laser emitter and image intensifier according to claim 1, characterized in that that the total gain in one pass through the device is at least 3 db.

3. Laser emitter and image intensifier according to claim 1, characterized in that that on the side of the object (8) facing away from the laser material (1) a reflector (10) is arranged.

4. Laser emitter and image intensifier according to claim 1, characterized in that that between one end (3) of the laser material body (21) and the to be illuminated Object (28) a lens system (26, 27) is arranged, by means of which essentially all of the super-radiation 'light emission from the end of the lasant material (21) can be focused on the object (28) to be illuminated.

5. Laser emitter and image intensifier according to claim 4, characterized in that that by means of the lens system (26, 27) an image (29) of the illuminated object (28) in the area of the opposite end (24) of the laser material body (21) which extends over substantially the entire cross section of the laser material.

6. Laser emitter and image intensifier according to claim 5, characterized in that that on the object (28) opposite side of the laser material (21) a Lens (25) is arranged, by means of which the generated by the lens system (26, 27) Image (29) is projectable.

7. Laser emitter and image intensifier according to claim 1, characterized in that that the ratio of the diameter of the laser material (1, 21) to the length of the laser material (1, 21) is greater than 1: 200.

8. Laser emitter and image intensifier according to claim 1, characterized in that that the Fresnel number of the laser material is greater than 20.

9. Laser emitter and image intensifier according to claim 1, characterized in that that the ends (3, 4) of the laser material (1) are essentially transparent and not are reflective.

10. Laser emitter and image intensifier according to claim 1 for use in holography, characterized by one on one side of the laser material (41) arranged splitting arrangement (44) for splitting the from the laser material (41) emitted light beam in two beams, whereby to focus the first A lens (46) is provided on the object (45) to be illuminated, by means of which the light reflected from the illuminated object (45) through the Laser material (41) is recyclable, a selection device (49) in the path of the second ray for selecting a spatially coherent reference ray and for Return of the reference beam through the laser material (41), the second beam interferes with the image produced by the lens (46), as well as a photographic one Recording device (53) following the area (47) in which the image generated by the lens (46) for recording the magnified image and the amplified reference beam generated interference pattern.

11. Laser emitter and image intensifier according to claim 10, characterized in that that the selection device consists of a convex reflector (49) whose radius of curvature is sufficiently small to reflect a single beam through the laser material (41) and generate a spatially coherent, amplified reference beam.

12. Laser emitter and image intensifier according to claim 19 characterized by a splitting device (64) on one side (63) of the laser material (61) for splitting the beam emitted by the laser material into a first and a second beam, a plane mirror (67) behind the object to be illuminated (66), a lens (65) for focusing the first light beam on the one to be illuminated Object (66) and the mirror (67) and for returning the reflected light from the object (66) and the mirror (67) through the laser material (61) as well as for generation of an image (68) on the other side (69) of the laser material (61) a second Plane mirror (72) 9 a second lens (71) for focusing the second light beam on the second mirror (72) and for returning the reflected light from the second mirror (72) through the laser material (71) to generate an image, which lies essentially in the same plane as that produced by the lens (65) Image (68) and an arrangement (73) for setting the position of the second plane mirror (72), by means of which the paths of the two beams meet one another are adaptable.

13. Laser emitter and image intensifier according to claim 1, characterized in that that the reflected light can be amplified coherently by the laser material (1), while at the opposite end of the laser material (1) an arrangement for Folussing the amplified light in an image plane and generating one enlarged image of the illuminated object is provided.

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