DE3722850C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einer Anordnung zum Einkoppeln von La­ serstrahlung in einen Mikrowellenhohlleiter gemäß dem Oberbe­ griff von Patentanspruch 1, wie sie aus Appl. Phys. Lett. 34(7), 1. April 1979, Seite 452 bekannt ist.

Für die Uran-Isotopentrennung wird eine Laserwellenlänge zur isotopenselektiven Anregung benötigt, die sich mit bekannten Festfrequenzlasern nicht mit der erforderlichen Genauigkeit einstellen läßt.

Mit der elektrooptischen Modulation ist eine Methode bekannt, mit der sich die gewünschten Wellenlängen durch Frequenzver­ schiebung erzeugen lassen. Liegen die Modulationsfrequenzen im Mikrowellenbereich, so ist es erforderlich, den elektroopti­ schen Modulatorkristall in eine Mikrowellenstruktur einzu­ bauen, bei der Laserlicht und modulierende Mikrowelle den Kri­ stall kollinear durchlaufen. Dabei erweist es sich als schwie­ rig, den Laserstrahl in die Mikrowellenstruktur einzukoppeln.

Die bisher benutzten Anordnungen (vgl. die eingangs genannte Druckschrift, Fig. 1) koppeln den Laserstrahl durch eine Bohrung in einem Mikrowellenkrümmer ein. Diese Bohrung darf nur geringe Abmessungen haben im Vergleich zu den Dimensionen des Mikrowellenhohlleiters, um den Mikrowellenmode nicht zu stören und unerwünschte Abstrahlung zu verhindern.

Dies führt dazu, daß man gezungen ist, den Laserstrahl durch das Koppelloch zu fokussieren. Bei den für einen industriellen Prozeß erforderlichen Energien ergeben sich damit Probleme mit Durchbrüchen und Überschlägen im Bereich des Koppellochs. Dar­ über hinaus wird es schwierig, den Laserstrahl so an die Geo­ metrie des Mikrowellenaufbaus anzupassen, daß der Strahl den Querschnitt des elektrooptischen Modulatorkristalls möglichst weitgehend ausleuchtet. Dies ist aber erforderlich, um einen hohen Wirkungsgrad bei gleichzeitig hoher Laserleistung zu er­ halten.

Die Erfindung hat daher zur Aufgabe, die Anordnung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 dahingehend weiterzuentwickeln, daß ein Laserstrahl eingekoppelt werden kann, dessen Querschnitt etwa dem des Mikrowellenhohl­ leiters angepaßt ist. Diese Aufgabe wird mit dem Gegenstand des Patentanspruchs 1 gelöst.

So ist die Mikrowelle in Richtung der Ein­ trittsöffnung der Laserstrahlung gesperrt und diese Öffnung kann praktisch denselben Querschnitt aufweisen wie die Austrittsöffnung des Mikrowellenhohlleiters.

Die Unteransprüche beinhalten vorteilhafte Ausgestaltun­ gen des Gegenstands des Anspruchs 1.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden erläutert:

Die Figur zeigt als Mikrowellenhohlleiter einen Orthomodekopp­ ler, z. B. aus Kupfer, bestehend aus einem Austrittsrohr 1 mit kreisförmigem Querschnitt und einem hieran senkrecht ange­ schlossenen Eintrittsrohr 2 mit rechteckigem Querschnitt. An das Rohr 1 ist ein rohrförmiges Bandstoppfilter 3 mit eben­ falls kreisförmigem Querschnitt angeschlossen. Das Bandstopp­ filter 3 weist mehrere, radial nach außen weisende Korrugatio­ nen 3 a, 3 b, 3 c auf, die - im Querschnitt gesehen - eine scharfkantige, U-förmige Gestalt haben und in unterschiedli­ chen axialen Abständen voneinander angeordnet sind.

Die Laserstrahlung 4 tritt durch die Öffnung 3 d des Bandstoff­ filters 3 ein und verläßt das Rohr 1 des Mikrowellenhohllei­ ters durch die Austrittsöffnung 1 a. Die Mikrowelle 5 tritt durch die Eintrittsöffnung 2 a in das rechteckige Rohr 2 des Mikrowellenhohlleiters ein, wird in dem Rohr 1 umgelenkt und verläßt diesen ebenfalls durch die Austrittsöffnung 1 a. In ei­ nem Mikrowellenhohlleiter, der bei ca. 16 GHz arbeitet, darf bei einer herkömmlichen Anordnung, wie sie eingangs zitiert wurde, die Bohrung für den Laserstrahl einen Durchmesser von höchstens 6 bis 8 mm haben bei einem Durchmesser des Mikro­ wellenhohlleiters von ca. 14 mm. Bei der An­ ordnung nach dem Patentanspruch 1 kann die Eintrittsöffnung 3 d des Bandstoppfilters 3 einen freien Durchmesser von 12 mm haben und erlaubt somit höhere Leistungen einzustrahlen sowie eine einfachere Anpassung des Laserstrahls 4 an die Geometrie des Orthomodekopplers und damit auch an den sich hieran anschließenden elektrooptischen Modulatorkristall (nicht dargestellt), da die Mikrowelle 5 praktisch verlustfrei in dem Koppler zur gemeinsamen Aus­ trittsöffnung 1 a hin umgelenkt wird.

Claims (3)

1. Anordnung zum Einkoppeln von Laserstrahlung (4) in einen Mikro­ wellenhohlleiter (1, 2), bei der die Laserstrahlung (4) und die Mikro­ welle (5) senkrecht zueinander in den Mikrowellenhohlleiter (1, 2) eintreten und nach einer Umlenkung der Mikrowelle (5) gemeinsam aus dem Mikrowellenhohlleiter (1, 2) austreten, um sodann einen elektrooptischen Modulatorkristall kollinear zu durchlau­ fen, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikrowellenhohlleiter (1, 2) als Orthomodekoppler aus­ gebildet ist, an dessen Austrittsrohr (1) ein korrugiertes Bandstoppfilter (3) für den Eintritt der Laserstrahlung (4) angeschlossen ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Austrittsrohr (1) des Mikrowellenhohlleiters (1, 2) und das Bandstoppfilter (3) kreisförmigen Querschnitt und das Ein­ trittsrohr (2) des Mikrowellenhohlleiters (1, 2) für den Eintritt der Mikrowelle (5) rechteckigen Querschnitt be­ sitzen.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bandstoppfilter (3) eine Vielzahl von radial nach außen ge­ richtete, U-förmige Korrugationen (3 a, 3 b, 3 c) mit unter­ schiedlichen gegenseitigen Abständen voneinander aufweist.