DE2646400A1

DE2646400A1 - Laser zur erzeugung von weissem licht

Info

Publication number: DE2646400A1
Application number: DE19762646400
Authority: DE
Inventors: Shing Chung Wang
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1975-10-16
Filing date: 1976-10-14
Publication date: 1977-04-21
Also published as: SE7611264L; FR2328310A1; BE846954A; US4021845A; NL7611435A; NL171852C; CA1065980A; NL171852B; GB1558625A; FR2328310B3; JPS5249795A

Description

Xerox Corporation, Rochester, N.Y./USA Laser zur Erzeugung von weißem Licht

Die Erfindung betrifft ein Laserrohr, das auf eine vorbestimmte, daran angelegte Spannung zur Erzeugung einer Entladung darin anspricht.

Die Verwendung von Lasersystemen zum Aufdrucken von Informationen auf einem Aufzeichnungsmedium ist bereits Stand der
Technik. Im allgemeinen wird der Ausgangsstrahl einer Laserquelle von einem Modulator gesteuert/ beispielsweise mit einem akustischen optischen Modulator, und zwar entsprechend den
Informationen, die auf dem Aufzeichnungsmedium aufgedruckt
werden sollen. Der Laserstrahl tastet das Medium in einer ersten Richtung ab, während dieses Medium bewegt wird, und zwar entweder schrittweise oder kontinuierlich und in einer zweiten Richtung, die senkrecht zur ersten Richtung ist, so daß eine zweidimensionale Abtastung des Mediums erreicht wird. Bei bestimmten Systemen beschreibt der Laserstrahl direkt das Aufzeichnungsmedium, wobei die Informationen dann sofort danach sichtbar sind. Bei anderen Abtastsystemen wird eine latente
elektrostatische Ladung anfangs auf ein photoleitendes Element aufgebracht, und die Ladung wird entsprechend der mit dem Laserstrahl aufzuschreibenden Information beseitigt. Die verblei-

bende Ladung wird danach entwickelt, um ein sichtbares Bild zu erzeugen.

Bei anderen bekannten Systemen wird ein Dokument mit einem Laserstrahl abgetastet und das davon reflektierte Licht in ein elektrisches Signal umgewandelt, das über eine übertragungsleitung an eine entfernt gelegene Stelle übertragen wird, wo eine dauerhafte Kopie des Dokumentes hergestellt wird, wie dies vorstehend beschrieben wurde. Stattdessen kann das elektrische Signal auch an Ort und Stelle verwendet werden, um eine dauerhafte Kopie des abgetasteten Dokumentes herzustellen.

Bei den vorstehend beschriebenen Systemen wird im allgemeinen ein Laser verwendet, der einen Lichtstrahl mit einer einzigen Farbe erzeugt. Beispielsweise wurden häufig Helium-Neon-Laser verwendet, die einen roten Laserstrahl erzeugen, um ein Dokument abzutasten (auszulesen) und die modulierte Information auf ein Aufzeichnungsmedium aufzudrucken (aufzuschreiben). Wenn eine Reproduktion eines abgetasteten farbigen Dokuments erzeugt werden soll, so werden im allgemeinen gemäß dem Stand der Technik wenigstens zwei Laser verwendet, um die drei Primärfarben zu erzeugen, d.h. rot, blau und grün, um das farbige Dokument abzutasten. Bei dem in der US-PS 3 622 690 beschriebenen Abtast- und Reproduktionssystem wird beispielsweise ein Helium-Neon-Gas-Laser verwendet, um rotes Licht zu erzeugen, während ein Argon-Laser verwendet wird, um gleichzeitig blaues und grünes Licht zu erzeugen.

Da die Verwendung von mehr als einem Laser in einem Abtast- und/oder Reproduziersystem und das erforderliche Zusammenwirken und die Steuerung der Laser zusammen die Kosten und die Komplexität des Systems erhöhen, wird es angestrebt, einen einzigen Laser zu verwenden, der in der Lage ist, weißes Licht zu erzeugen, das die Primärfarben enthält. Diesbezüglich ist in einem Artikel von S. C. Wang et al in Applied Physics unter

dem Titel "Hohlkathoden-Transversalentladungs-He-Ne- und He-Cd-Laser" in Band 2, 1973, Seiten 143-150 ein perforierter Hohlkathoden-Helium-Kadmium (He-Cd)-Laser beschrieben, der weißes Licht erzeugt, wenn er sowohl mit Gleichstrom als auch mit Impulsen angeregt wird, wodurch sich weißes gepulstes Licht ergibt. Das in dem erwähnten Artikel beschriebene Hohlkathoden-Laserrohr ergibt eine größere Verstärkung bei einer kleineren Rohrgröße für dieselbe Ausgangsleistung als eine Laservorrichtung mit positiver Säule.

Der Nachteil des in dem erwähnten Artikel beschriebenen Lasers liegt darin, daß weißes Licht nur erzeugt wird, wenn das Laserrohr mit Gleichstrom und mit Impulsen erregt wird. Das Laserlicht-Ausgangssignal liegt also in der Form von Lichtimpulsen vor. Bei vielen Anwendungen, beispielsweise bei den vorstehend erwähnten Abtasttechniken, ist es erforderlich, daß kontinuierliches Laserlicht erzeugt wird. Es besteht daher ein Bedarf nach einem Hohlkathoden-He-Cd-Lasersystem, das bei der Erregung eine kontinuierliche Welle aus weißem Licht erzeugt.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Laser der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, mit dem im wesentlichen weißes Licht erzeugt werden kann. Der Lichtstrahl soll kontinuierlich erzeugt werden, und für den Laser soll ein perforiertes Hohlkathodengebilde benutzt werden. Der Laser soll bei Erregung durch eine Gleichstrom-Stromversorgung kontinuierliches weißes Laserlicht erzeugen. Das von dem Laser erzeugte weiße Licht soll in seine Spektralkomponenten zerlegbar sein und die roten, grünen und blauen Anteile des Spektrums liefern, das von den übergängen der Kadmiumionen erzeugt wird. Der Laser soll besonders geeignet sein zur Verwendung in einem Laser-Abtast- und Reproduziersystem, bei dem ein farbiges Originaldokument von dem Laser abgetastet wird und das davon reflektierte Licht dazu verwendet wird, um das Dokument farbig an Ort und Stelle oder an entfernt gelegener Stelle zu reproduzieren.

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Diese Aufgabe wird durch ein Laserrohr, das auf eine vorbestiinmte, daran angelegte Spannung zur Erzeugung einer Entladung darin anspricht, gelöst, das gemäß der Erfindung gekennzeichnet ist durch eine gasgefüllte Hülle mit einer Längsachse, eine Anodenelektrode, die einen Teil der Hülle bildet, eine Hohlkathode, die innerhalb der Hülle angeordnet ist, wobei die Hohlkathode koaxial bezüglich des die Anodenelektrode bildenden Teils der Hülle angeordnet ist, koaxial ausgerichtete Abschlußelemente, die mit der Hülle eine Anordnung zur Begrenzung eines gasförmigen Mediums darin bilden, eine Einrichtung zur Erzeugung einer Gleichspannung und eine Einrichtung zum Anlegen der Gleichspannung an der Kathode, wodurch eine Entladung zwischen der Kathode und der Anodenelektrode erzeugt wird.

Durch die Erfindung wird also ein perforiertes Hohlkathoden-He-Cd-Lasersystem geschaffen, welches eine kontinuierliche Welle aus weißem Licht erzeugt, wenn es mittels einer Gleichstromquelle erregt wird. Die Übergänge der Kadmiumionen erzeugen die roten, grünen und blauen Teile des Spektrums. Es sind viele praktische Anwendungen des erfindungsgemäßen Lasers möglich, insbesondere die Verwendung in einem Abtastsystem, bei dem ein farbiges Dokument abgetastet und an Ort und Stelle oder an entfernt gelegener Stelle reproduziert wird.

Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren. Von den Figuren zeigen:

Fig. 1 eine Teil-Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Laserrohrs;

Fig. 2 eine Perspektivansicht der perforierten Hohlkathode, die bei dem in Fig. 1 dargestellten Laserrohr verwendet wird, zur Darstellung der Entladungscharakteristik;

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Fig. 3 eine graphische Darstellung der Spannungs-Stromcharakteristik der Helium-Kadmiumentladung bei Verwendung des in Fig. 1 dargestellten Laserrohres;

Fig. 4 die typische Ausgangsleistung des weißen Lichtes in Abhängigkeit von dem Erregungsstrom;

Fig. 5 eine Darstellung der Verwendung des erfindungsgemäßen weißen Lasers bei einem ersten Abtastbetrieb;

Fig. 6 in Verbindung mit Fig. 5 ein System zur übertragung des Informationsinhalts eines farbigen Originaldokumentes zu einem Empfänger an einer entfernt gelegenen Stelle zum Drucken einer Kopie des Originaldokumentes; und

Fig. 7 die Verwendung des erfindungsgemäßen Lasers.

Es wird nun auf Figur 1 Bezug genommen, die eine Teil-Schnittansicht des erfindungsgemäßen Laserrohres wiedergibt. Ein Entladungsrohr 10 enthält eine ein Gas enthaltende Metallhülle 12. Typische Materialien für die Hülle 12 sind rostfreier Stahl, Kupfer und Molybdän, und die Hülle bzw. Anode 12 ist geerdet. Eine Hohlkathode 16, die im einzelnen nachfolgend beschrieben wird, wird von Kathodenstiften 18 und 20 innerhalb der Hülle 12 getragen. Die Kathodenstifte 18 und 20 sind jeweils an Leitungen 22 und 24 angeschlossen. Keramikisolatoren 26 und 28 sind dazu vorgesehen, um die Kathodenstifte von der geerdeten Hülle 12 zu isolieren. Der Teil der Metallhülle 12, welcher konzentrisch bezüglich der Kathode 16 ist, funktioniert als Anode des Rohres, der Anodenabschnitt erstreckt sich jedoch im wesentlichen zwischen den Flanschelementen 36 (Maß a), wie dies in der Zeichnung dargestellt ist.

Axial zu der Hohlkathode 16 ausgerichtet sind zur Bildung der Abschlußelemente des optischen Laserresonators ein vollständig reflektierender plankonkaver Spiegel 30 und ein Ausgangsspiegel

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32 angeordnet, der einen Teil des darauf auftreffenden Laserlichtes hindurchläßt.

Die Enden der Hülle 12 des Entladungsrohres sind mit Metall-Vakuumflanschen 36 verbunden, die ihrerseits mit Metall-Vakuumflanschen 38 verbunden sind. Verlängerungsstücke 40 sind mit Brewster-Fenstern 42 verbunden, wie diesin der Zeichnung dargestellt ist. Die Metall-Vakuumflansche 36 und 38 und die Verlängerungsstücke 40 können rostfreien Stahl enthalten. Es soll betont werden, daß die Erfindung auch bei einem Laser angewendet werden kann, bei dem der optische Resonator als Teil des Entladungsrohres 10 ausgebildet ist. In diesem Fall werden die Brewster-Fenster 42 durch die Spiegel 30 und 32 des optischen Resonators ersetzt. Die Technik zur Verbindung der Fenster bzw. Spiegel mit den Metallflanschen und die Verbindung der Metallflansche an der Entladungshülle 12 aus Metall ist wohlbekannt und wird im einzelnen hier nicht beschrieben. Das aktive Lasermedium, nämlich Kadmium, wird in das Laserrohr 10 in Form von atomarem Dampf durch Verdampfung von Kadmiummetall eingegeben. Das Kadmiummetall 43 wird entweder im Inneren des Rohres 12 oder über einen getrennten Ansatz (Behälter), der an dem Rohr 12 befestigt und in der Zeichnung nicht dargestellt ist, eingebracht. Die Entladung zwischen der Anode 12 und der Kathode 16 bewirkt, daß das im Inneren der Anode 12 angeordnete Kadmiummetall 43 langsam durch die Hitze der Entladung verdampft wird. Eine äußere Wechselstrom- oder Gleichstrom-Stromversorgung (nicht dargestellt) ist erforderlich, um das Kadmiummetall innerhalb eines Behälters zu verdampfen. In beiden Fällen wird der Kadmiumdampf durch Löcher 44 der perforierten Kathode 16 in diese hinein verteilt, wo der Hauptteil der Laseraktivität stattfindet. Die Temperatur des Laserrohres an der Hülle (Anode) wird im allgemeinen durch die Hitze bestimmt, die von der Entladung erzeugt wird. Wenn keine ausreichende Hitze erzeugt wird, so kann eine getrennte Heizung an der Hülle verwendet werden, um die Rohrtemperatur auf die gewünschten Betriebswerte zu er-

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höhen. Die elektrische Entladung wird durch Anlegen einer Gleichspannung aus einer Quelle 60 an Kathodenstiften 18 und 20 über Leitungen 22 bzw. 24 erzeugt. Der typische Potentialbereich erstreckt sich von etwa -300 bis etwa -400 Volt Gleichspannung. Von der Hülle 12 wird ferner das gasförmige Helium umschlossen, welches als Trägergas wirkt. Die Entladung zwischen Anode und Kathode erregt die Heliumatome in einen erhöhten Entropiezustand, von dem aus die Energie auf die verdampften Kadmiumatome übertragen wird. Dadurch wird das Kadmium ionisiert und zu den für Laserwirkung erforderlichen Energieniveaus erregt. Wie im einzelnen noch erläutert wird, ermöglichen es die in der Kathode 16 gebildeten Perforierungslöcher 44, daß die Entladung in die Kathode 16 hineingetragen und von dieser begrenzt wird, so daß das in Figur 2 dargestellte Entladungsmuster gebildet wird. Die Hauptlaserwirkung tritt innerhalb dieses von der Kathode begrenzten Entladungsbereiches auf, wo Heliumionen und Kadmiumatome durch Stoßvorgänge Energie austauschen. Die gleichzeitige Strahlung der roten, grünen und blauen Laserübergänge, die das weiße Licht bilden, wird in Form einer kontinuierlichen Welle (CW) entlang der Achse 48 erzeugt und läuft durch die Brewster-Fenster 34 und zwischen den Spiegeln 32 und 30 des Resonators. Ein Teil dieses weißen Lichtes wird durch den Spiegel 32 hindurch ausgestrahlt und kann mittels eines Prismas 50 in seine Farbkomponenten aufgeteilt werden, wie dies in der Zeichnung dargestellt ist. Anstelle des Prismas 50 können andere optische Dispersionselemente verwendet werden.

Der durch den Spiegel 32 hindurch übertragene weiße Laserstrahl wird mittels des Prismas 50 in die Primärfarben rot, grün und blau aufgeteilt. Das so erzeugte dreifarbige kontinuierliche Laserlicht kann beispielsweise in Abtast- und Reproduktionssystemen verwendet werden, in denen das erzeugte weiße Licht ein farbiges Originaldokument abtastet und das davon reflektierte Licht zum Reproduzieren des Dokumentes an Ort und Stelle oder an einer entfernt gelegenen Stelle verwendet wird.

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Es werden nun die Konstruktionsparameter des in Figur 1 gezeigten. Laserrohres beschrieben. Es soll erwähnt werden, daß die Kombination des aktiven Kadmiumlasermediums und des Heliumgases eine Laserwirkung bei den Wellenlängen 4.416, 5.337, 5.378, 6.355 und 6.360 Angström bewirkt, mit gleichzeitiger Laserwirkung bei den blauen (4.416 A), grünen (5.337 £, 5.378 S) und roten (6.335 £, 6.360 R) sichtbaren Cd+-Übergängen, und zwar unter Verwendung von Breitbandspiegeln. Eine typische Hohlkathode besteht aus einem 50 cm langen und 7,5 mm Innendurchmesser aufweisenden Kovar- oder Molybdänrohr, das im Inneren eines Anodenzylinders bzw. einer Vakuumhülle 12 aus rostfreiem Stahl und mit einem Außendurchmesser von 2,5 cm gehalten wird. Der Kathodenzylinder ist perforiert und kann drei parallele Reihen von Löchern mit 3 mm Durchmesser aufweisen, die um einen Azimuthwinkel von 120 und in axialer Richtung in einem Abstand von 6 mm über die gesamte Länge der Kathode angeordnet sind, wie dies in Figur 2 dargestellt ist. Das Kathodenrohr kann im Inneren des Anodenrohres konzentrisch gelagert werden, und zwar entweder durch flexible Stifte ausgehend von an der Seite angebrachten Vakuumdurchführungen im Anodenrohr an jedem Ende der Kathode, wie dies in Figur 1 dargestellt ist, oder durch konzentrische Keramikmanschetten in der Nähe jedes Endes. Die Gesamtlänge des optischen Hohlraumes bzw. Resonators einschließlich der Endspiegel beträgt etwa 90 cm, wobei die aktive Kathodenlänge etwa 50 cm beträgt.

Im Betrieb ist das Innere des Hohlkathodenrohres wie in Figur 2 gezeigt durch eine starke, gleichförmige, helle Kathodenentladung 60 ausgefüllt, außer in einem schmalen, ringförmigen Kathodenfallbereich 62 (dunkel) um die Innenseite der Kathode 16 herum. Feine Plasmasäulen erstrecken sich durch die Kathodenlöcher hindurch und tragen die Entladung bis zur Anode. In Figur 3 ist die typische Gleichspannungs-Spannungs-Stromcharakteristik der Entladung für einen Heliumdruck von 8,5 Torr und eine Rohrtemperatur von etwa 310°C dargestellt. Die Entladung wird charakterisiert durch eine Haltespannung von etwa 260 Volt. Für Helium-Kadmiumgemische steigt die Haltespannung mit einer Erhöhung des

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Kadmiumdampfdruckes. Der Helium-Kadmium-Laser kann in einem Temperaturbereich von etwa 3OO°C bis etwa 35O°C betrieben werden (entsprechend einem Bereich von etwa 0,045 Torr bis etwa 0,3 Torr Kadmiumdruck), bei einem Heliumdruck im Bereich von etwa 4 Torr bis etwa 18 Torr, bei einer Gleichspannungserregung im Bereich von etwa -300 Volt bis etwa -400 Volt und bei einem entsprechenden Entladestrom im Bereich von etwa 400 Milliampere bis etwa 1.200 Milliampere. Zur Erzeugung von weißem Laserlicht wird das Laserrohr mit gutem Erfolg bei 32O°C, einem Heliumdruck von 8 Torr, einer Gleichspannungserregung von 300 Volt und einem Entladestrom von 800 Milliampere betrieben. Die Laserspiegel 30 und 32 sind hochreflektierende Breitbandspiegel mit einer Transmission von wenigen Zehntelprozent im roten, grünen und blauen Bereich. Es ist zu beachten, daß die Laser-Ausgangsleistung für jede der drei Farben bei einer bestimmten Kathodentemperatur von dem Heliumdruck abhängt. Bei einer bevorzugten Ausfuhrungsform wird der Laser im Bereich von Heliumdruck zwischen 4 und 12 Torr betrieben. Bei höheren Drücken wird es schwierig, ein ausgeglichen« weißes Laserlicht zu erhalten, weil die Ausgangsleistung der roten Laserlinie schwächer wird. Bei niedrigeren Drücken unterhalb 4 Torr neigt die Entladung dazu, daß sie nur schwer aufrecht zu erhalten ist. Die Laserausgangsleistung ist also abhängig von dem Kadmiumdampfdruck, der durch die Temperatur des Laserrohres oder des Behälters bestimmt wird. In Figur 4 ist die typische Ausgangsleistung des Lasers in Abhängigkeit vom Entladungsstrom bei einem Heliumdruck von etwa 8,5 Torr und einer Temperatur der Außenwandung des Laserrohres von etwa 31O⁰C dargestellt.

Die weißen Laserschwingungen sind, wie bereits vorstehend erwähnt wurde, bei verschiedenen Bedingungen für Heliumdruck, Kadmiumdampfdichte (ausgedrückt durch die Temperatur der Außenwandung des Rohres) und für den Strom erhältlich. Die Betriebsbedingungen des Laserrohres können ferner so abgewandelt werden, daß der Dynamikbereich des Laserrohres erweitert wird und

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die Laser-Ausgangsleistung durch geeignete Auslegung des Auskoppelspiegels optimal gemacht wird.

Im allgemeinen müssen bestimmte Bedingungen erfüllt werden, damit weiße Laserschwingungen erhalten werden. Insbesondere erfordert eine weiße Laserschwingung eine wirksame Hohlkathodenentladung, bei der die Glimmentladung im wesentlichen innerhalb des Kathodenbereiches begrenzt ist. Ferner sind eine im wesentlichen gleichförmige Entladung längs der Kathode und ein im wesentlichen gleichförmiges Temperaturprofil längs des Rohres erforderlich, um eine gleichförmige Kadmiumdampfverteilung zu gewährleisten. Ferner soll eine zweckmäßige Erregungsschwelle vorhanden sein, und es muß ein geeigneter optischer Resonator gewählt werden.

Diese Bedingungen werden durch die beschriebene Ausbildung des Laserrohres und durch Betrieb des Rohres innerhalb der erwähnten Bereiche erfüllt.

In Figur 5 ist die Verwendung eines weißen Lasers bei der Abtastung eines Farbdokumentes dargestellt. Insbesondere wird ein Lichtstrahl 72, der von einem weißen Laser 70 (entsprechend dem weißen Laser, der in Figur 1 dargestellt ist) erzeugt wird, als Abtastlichtstrahl verwendet und durch eine Linse 74 auf eine Oberfläche oder Seitenfläche 76 eines sich drehenden Spiegels mit vielen Seitenflächen fokussiert. Der Spiegel 78 ist zwar mit sechs Seitenflächen dargestellt, es kann jedoch eine beliebige Anzahl von Seitenflächen verwendet werden, wobei die Kriterien hierfür zum Teil von der Abtastauflösung, den Kosten usw. abhängen. Der Spiegel 78 ist auf einer Antriebswelle 80 befestigt, die von einem Motor 82 angetrieben wird, wobei der Spiegel 78 in Richtung des Pfeiles 84 gedreht wird. Der Laserlichtstrahl 12 wird durch die Linse 74 fokussiert und gemäß der Darstellung auf die Spiegelseitenfläche gerichtet. Der Laserlichtstrahl wird durch die Seitenfläche 76 auf ein Farbdokument 90 reflektiert,

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welches von einem sich drehenden Element 92 getragen wird, beispielsweise die dargestellte Trommel. Durch eine wohlbekannte Technik wird der Spiegel 78 so angeordnet, daß der Laserstrahl 72 das Dokument 90 in Richtung desPfeiles 94 abtastet (im folgenden als "x"-Richtung bezeichnet) längs einem Element bzw. einer Abtastlinie 96 des Dokumentes 90 vom Ende 98 zum Ende 100, während jede Seitenfläche bei der Drehung des Spiegels 78 den Laserstrahl 72 durchquert. Die Trommel 92 kann von einem Motor 102 über eine Antriebswelle 104 in Richtung des Pfeiles 108 gedreht werden. Der auf dem Dokument 90 fokussierte Laserstrahl bildet einen feinen Abtastpunkt 106, der eine elementare Abtastlinie 96 längs des Dokumentes 90 vom Anfangspunkt 98 aus zum Endpunkt 100 durchquert. Es ist zu erwähnen, daß die Breite der Seitenflächen des Spiegels 18 und die Länge der Trommel 92 so gewählt sind, daß die Durchquerung des Abtastpunktes 106 über das Dokument 90 eine ganzlinige Abtastung des Dokumentes 90 ergibt. Da eine farbige Reproduzierung des Dokumentes 90 beabsichtigt ist, tastet der Laser 70 jedes Dokument wenigstens dreimal ab, entsprechend den drei Primärfarben-Ausgangssignalen des Lasers 70. Es ist zu betonen, daß der weiße Ausgangsstrahl des Lasers 70 direkt zur Abtastung verwendet werden kann, ohne daß der Strahl in seine Primärfarben aufgeteilt wird.

Das von der Oberfläche des Dokumentes 90 reflektierte Licht, dessen Intensität proportional dem Informationsinhalt desselben ist, wird durch ein dichroitisches Filter 110 zu einem Photodetektor 112 übertragen, der als Photomultiplier-Rohr ausgebildet sein kann. Das in Leitung 114 erscheinende Ausgangssignal des Photodetektors 112 ist ein elektrisches Signal, das der Information entspricht, welche auf dem Dokument 90 längs der Abtastlinie 106 ermittelt wurde. Das dichroitische Filter 110 wird so ausgewählt, daß in irgendeiner gewünschten Folge nur eine der drei Primärfarben, die von dem Dokument 90 reflektiert wurde, zu dem Photodetektor 112 übertragen wird.

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Das Äusgangssignal des Photodetektors 112 wird über die Leitung 114 zur Übertragung über Verbindungsleitungen 116 zu einem Empfänger 118 gesendet, der als Drucker, Kopiergerät oder dergleichen ausgebildet sein kann.

Ein typisches Empfängersystem ist in Figur 6 dargestellt und umfaßt einen Laser 120, einen Lichtniodulator 122, der von dem ankommenden Signal in Leitung 124 gesteuert wird, eine Abtasteinrichtung 126, die sich synchron zu dem sich drehenden Abtastspiegel 78 und der Trommel 9 2 bewegt (Figur 5) und einen Drucker 128, der zur Herstellung der endgültigen Kopie dient.

Der Modulator 122 kann im Handel erhältliche akustooptische Modulatoren enthalten, und der Drucker 128 umfaßt ein Abtastsystem, das ähnlich dem unter Bezugnahme auf Figur 5 beschriebenen ist und dazu geeignet ist, mit einem Entwicklungsgerät verwendet zu werden, das in der Lage ist, vielfarbige Kopien eines farbigen Originaldokumentes zu entwickeln. Ein Gerät, das in der Lage ist, eine Farbkopie von einem Farboriginal auf der Grundlage der Xerographietechnik zu entwickeln, ist in der US-PS 3 854 449 beschrieben, deren diesbezügliche Ausführungen unter Bezugnahme darauf in die vorliegende Offenbarung einbezogen werden. Durch Ersetzen der sich bewegenden Lampenanordnung und des Linsensystems durch ein Abtastsystem der in Figur 5 gezeigten Art, Entfernung der Platte und Verwendung der geeigneten Steueranschlußeinrichtung zur Ermöglichung einer Arbeitsweise der Abtasteinrichtung und des Entwicklungsgerates im Takt mit dem zyklischen Arbeitsablauf der Dokument-Abtasteinrichtung, wobei das Abtastlicht bzw. Schreiblicht von dem Signal in Leitung 124 gesteuert wird, kann eine Farbkopie des Originals hergestellt werden. Der Laser 120, der das Laserlicht zum Schreiben erzeugt, kann einen Helium-Kadmium- oder Helium-Neon-Laser umfassen .

Nachdem der Abtastpunkt die Abtastlinie 106 durchquert hat, wird der verbleibende Informationsinhalt des Dokumentes 90 in

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ähnlicher Weise abgetastet (ausgelesen) und über Leitung 114 zum Empfänger 118 übertragen.

Eine andere Ausführungsform ist in vereinfachter Darstellung in Figur 7 gezeigt, wo an den in Figur 5 mit 130 und 132 bezeichneten Punkten verschiedene Elemente ersetzt sind, beispielsweise der Photosensor bzw. -detektor 112. Die von dem Dokument 90 reflektierte Information läuft durch eine Linse 134 auf ein photoleitendes Element 136, beispielsweise eine Trommel mit einer photoleitenden Oberfläche. Die Trommel 136 wird in Richtung des Pfeiles 138 durch einen Antriebsmotor 139 gedreht, ähnlich der Bewegung der Trommel 92, und die Information wird in Zeile 140 von Punkt 142 bis zu Punkt 144 aufgezeichnet, während der Abtastpunkt 106 sich von Punkt 98 zu Punkt 100 auf dem Dokument 90 in Figur 5 bewegt. Wie bereits unter Bezugnahme auf die in Figur 5 gezeigte Ausführungsform erwähnt wurde, kann das Entwicklungsgerät, das in der US-PS 3 854 449 beschrieben ist, leicht zurVerwendung mit dem erfindungsgemäßen Abtastsystem zur Erzeugung einer Farbkopie des Originals abgewandelt werden (d.h. das photoempfindliche Element 136 entspricht dem Element 10 in der Patentschrift).

Mit dieser Ausführungsform wird an Ort und Stelle eine Farbkopie des Originaldokumentes erzeugt, im Gegensatz zur Erzeugung einer Farbkopie an einer entfernt gelegenen Stelle mit dem in Figur 5 gezeigten Aufbau.

Die Erfindung wurde vorstehend unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsbeispiele beschrieben. Es soll jedoch betont werden, daß verschiedene zahlreiche Abwandlungen möglich sind, ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen.

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Claims

Patentansprüche

1 ./Laserrohr, das auf eine vorbestimmte daran angelegte Spannung zur Erzeugung einer Entladung darin anspricht, gekennzeichnet durch

eine gasgefüllte Hülle (12) mit einer Längsachse, eine Anodenelektrode, die einen Teil der Hülle (12) bildet, eine Hohlkathode (16), die innerhalb der Hülle (12) angeordnet ist, wobei die Hohlkathode (16) koaxial bezüglich des die Anodenelektrode bildenden Teils der Hülle (12) angeordnet ist,

koaxial ausgerichtete Abschlußelemente (36), die mit der Hülle (12) eine Anordnung zur Begrenzung eines gasförmigen Mediums darin bilden,

eine Einrichtung zur Erzeugung einer Gleichspannung und eine Einrichtung zum Anlegen der Gleichspannung an der Kathode (16), wodurch eine Entladung zwischen der Kathode (16) und der Anodenelektrode erzeugt wird.
2. Laserrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Lasergas anspricht auf die Entladung zur Stimulierung einer Laseremission mit kontinuierlicher Welle entlang der Längsachse der Kathode (16).
3. Laserrohr nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Endelemente Laserspiegel (30, 32) umfassen, von denen einer

(32) einen Teil der Laseremission zu einer außerhalb des Laserrohres (10) gelegenen Anwendungseinrichtung überträgt.
4. Laserrohr nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Endelemente (36) optisch durchlässige Fenster (42) umfassen und daß Laserspiegel (32, 30) vorgesehen sind, die koaxial bezüglich der Fenster (42) angeordnet sind, wobei einer der Laser-

spiegel (32) einen Teil der Laseremission zu einer außerhalb des Laserrohres (10) gelegenen Anwendungseinrichtung überträgt.
5. Laserrohr nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas einen Metalldampf enthält.
6. Laserrohr nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Metalldampf Kadmium ist.
7. Laserrohr nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Laserstrahlung weißes Licht enthält.
8. Laserrohr nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Laserrohr in einer" Temperaturbereich von etwa 3OO°C bis etwa 35O°C betrieben wird.
9. Laserrohr nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die an der Kathode (16) angelegte Spannung eine solche Polarität aufweist, daß die Kathode (16) ein negatives Potential bezüglich der Anodenelektrode aufweist.
10. Laserrohr nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichspannung im Bereich von etwa -300 bis etwa -400 Volt liegt.
11. Laserrohr nach einem der Ansprüche 6 - 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas Helium enthält und daß der Heliumdruck im Bereich von etwa 4 Torr bis etwa 18 Torr liegt.
12. Laserrohr nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlkathode (16) ein perforiertes, hohles, zylindrisches Element umfaßt, das innerhalb der Anodenelektrode gelagert ist.
13. Laserrohr nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlkathode (16) ein hohles, zylindrisches Element mit einer Mehrzahl von parallelen Reihen von Öffnungen umfaßt, die um den Umfang des zylindrischen Elements herum im Abstand voneinander angeordnet sind, und daß die Öffnungen in axialer Richtung einen vorbestimmten Abstand voneinander aufweisen.
14. Laserrohr nach einem der Ansprüche 7 - 13, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (50) zur Aufteilung des weißen Laserlichtes in die drei Primärfarben vorgesehen ist.
15. Metalldampf-Laserrohr, das auf eine vorbestimmte, daran angelegte Spannung zur Erzeugung von kontinuierlichen weißen Laserlichtwellen anspricht, gekennzeichnet durch eine gasgefüllte Hülle (12) mit einer Längsachse, wobei das Gas als Teil desselben einen gegebenen Metalldampf enthält, eine Ano-denelektrode, die einen Teil der Hülle (12) bildet, eine innerhalb der Hülle (12) koaxial zu dem Anodenteil der Hülle (12) angeordnete Hohlkathode (16), koaxial ausgerichtete Abschlußelemente (36), die mit der Hülle (12) eine Anordnung zur Begrenzung eines darin befindlichen gasförmigen Mediums bilden,

eine Einrichtung zur Erzeugung einer Gleichspannung und eine Einrichtung zum Anlegen der Gleichspannung an der Kathode (16), wodurch eine Entladung zwischen der Kathode (16) und der Anodenelektrode erzeugt wird, wobei das Lasergas anspricht auf die Entladung zur Stimulierung einer kontinuierlichen Welle aus weißer Laseremission entlang der Längsachse der Kathode (16).
16. Laserrohr nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Laseremission zu einer außerhalb des Laserrohres (10) gelegenen Anwendungsvorrichtung gerichtet wird.

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17. Laserrohr nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß cfe· Metalldampf Kadmium ist.
18. Laserrohr nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Laserrohr (10) in einem Temperaturbereich von etwa 3OO°C bis etwa 35O°C betrieben wird.
19. Laserrohr nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß die an der Kathode (16) angelegte Gleichspannung von solcher Polarität ist, daß die Kathode (16) auf negativem Potential bezüglich der Anodenelektrode liegt.
20. Laserrohr nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichspannung im Bereich von etwa -300 bis etwa -400 Volt liegt.
21. Laserrohr nach einem der Ansprüche 15 - 20, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas ferner Helium enthält und daß der Heliumdruck im Bereich von etwa 4 Torr bis etwa 18 Torr liegt.
22. Laserrohr nach einem der Ansprüche 15 - 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlkathode (16) ein perforiertes, hohles, zylindrisches Element umfaßt, das innerhalb der Anodenelektrode gelagert ist.
23. Laserrohr nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß das zylindrische Element eine Mehrzahl von parallelen Reihen von Öffnungen aufweist, die um den Umfang des zylindrischen Elementes herum angeordnet sind und in axialer Richtung um einen vorbestimmten Abstand voneinander angeordnet sind.
24. Laserrohr nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Anwendungsvorrichtung eine Abtasteinrichtung umfaßt, durch die die Laseremission sequentiell die Oberfläche eines Informationsträgermediums (90) abtastet.

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25. Laserrohr nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Anwendungsvorrichtung eine Einrichtung zur Aufteilung der weißen Laseremission in die drei Primärfarben umfaßt und daß die Abtasteinrichtung das Medium (90) nacheinander in jeder der drei Primärfarben abtastet.
26. Metalldampf-Laserrohr, das auf eine vorbestimmte, daran angelegte Spannung zur Erzeugung einer kontinuierlichen Welle weißen Laserlichts anspricht, gekennzeichnet durch eine gasgefüllte Hülle (12) mit einer Längsachse, wobei das Gas als ein Teil desselben einen gegebenen Metalldampf enthält, eine einen Teil der Hülle (12) bildende Anodenelektrode, eine innerhalb der Hülle (12) koaxial bezüglich dem als Anodenelektrode ausgebildeten Teil der Hülle (12) angeordnete Hohlkathode (16),

koaxial ausgerichtete, optisch durchlässige Fenster (42), wobei die Fenster (42) und die Hülle (12) eine Anordnung zur Begrenzung eines gasförmigen Mediums darin bilden, koaxial zu den Fenstern (42) ausgerichtete Laserspiegel (30, 32), eine Einrichtung zur Erzeugung einer Gleichspannung und eine Einrichtung zum Anlegen der Gleichspannung an der Kathode (16), wodurch eine Entladung zwischen der Kathode und der Anodenelektrode erzeugt wird, wobei das Lasergas anspricht auf die Entladung zur Stimulierung einer kontinuierlichen Welle aus weißer Laseremission entlang der Längsachse der Kathode (16) und wobei ein Teil der Laseremission durch einen (32) der Laserspiegel hindurch zu einer Anwendungsvorrichtung außerhalb des Laserrohres (10) gesendet wird.
27. Laserrohr nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß der Metalldampf Kadmium ist.
28. Laserrohr nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß das Laserrohr in einem Temperaturbereich von etwa 300⁰C bis etwa 35O°C betrieben wird.

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29. Laserrohr nach Anspruch 27 oder 28, dadurch gekennzeichnet, daß die an der Kathode (16) angelegte Gleichspannung eine solche Polarität aufweist, daß die Kathode (16) auf negativem Potential bezüglich der Anodenelektrode liegt.
30. Laserrohr nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichspannung im Bereich von etwa -300 bis etwa -400 Volt liegt.
31. Laserrohr nach einem der Ansprüche 26 - 30, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas ferner Helium enthält und daß der Heliumdruck im Bereich von etwa 4 Torr bis etwa 18 Torr liegt.
32. Laserrohr nach einem der Ansprüche 26 - 31, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlkathode (16) ein perforiertes, hohles, zylindrisches Element umfaßt, das innerhalb der Anodenelektrode gelagert ist.
33. Laserrohr nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß das hohle zylindrische Element eine Mehrzahl von parallelen Reihen Öffnungen aufweist, die um den Umfang des zylindrischen Elementes herum im Abstand voneinander angeordnet sind, und daß die Öffnungen in axialer Richtung in vorbestimmtem Abstand voneinander angeordnet sind.
34. Laserrohr nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Anwendungsvorrichtung eine Abtastvorrichtung umfaßt, die bewirkt, daß die Laseremission sequentiell die Oberfläche eines Informationsträgermediums (90) abtastet.
35. Laserrohr nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß die Anwendungseinrichtung eine Einrichtung (50) zur Aufteilung der weißen Laseremission in die drei Primärfarben umfaßt und daß die Abtasteinrichtung das Medium (90) nacheinander mit jeder der drei Primärfarben abtastet.

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