DE3731571A1

DE3731571A1 - Lichtbetriebener phasenschieber

Info

Publication number: DE3731571A1
Application number: DE19873731571
Authority: DE
Inventors: James William Early
Original assignee: US Department of Energy
Current assignee: US Department of Energy
Priority date: 1986-09-19
Filing date: 1987-09-19
Publication date: 1988-04-07
Also published as: GB8721064D0; FR2604317A1; GB2195464A; JPS6388414A; GB2195464B; US4958921A; FR2604317B1; CA1285640C

Description

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf die Modulation einer Trägerwelle für die Signalübertragung und insbesondere bezieht sich die Erfindung auf die Phasen/Frequenzverschiebung eines Lichtstrahls zur Verwendung in der optischen Signalübertragung.

Elektromagnetische Strahlung in dem optischen Frequenzbereich wird in zunehmendem Maße als ein Trägersignal für die Informationsübertragung verwendet.

Elektromagnetische Trägersignale können typischerweise amplitudenmoduliert oder frequenzmoduliert sein, um Information mit dem Träger zu übertragen. Wenn der Träger ein Lichtstrahl ist, so können verschiedene elektrooptische Vorrichtungen zur Modulation des Trägersignals verwendet werden. Es sei bemerkt, daß die Frequenzmodulation eine Frequenzänderung oder Phasenschiebung im Trägersignal umfaßt.

Eine konventionelle Vorrichtung zur Intensitäts- oder Amplitudenmodulation eines Lichtstrahls ist eine Pockels-Zelle. Kristalle sind vorgesehen, die in einem angelegten elektrischen Feld eine Änderung ihrer Brechungseigenschaften erfahren. Ein relativ hoher Spannungstreiber ist erforderlich, um die Kristalle zu aktivieren. Ferner ist die Trägerintensität durch die Temperaturempfindlichkeit der Kristalle beschränkt, die den Pockels-Effekt zeigen und das Trägersignal kann während des Durchlaufens des Modulators gedämpft werden. Ferner sind die Kristallansprechzeiten begrenzt, wodurch der Informationsgehalt, der übertragen werden kann, begrenzt wird, ebenso wie Impulsanstiegszeit-Fähigkeit.

Eine andere Modulationsvorrichtung für Lichtstrahlen verwendet den Faraday-Effekt. Bei diesem Effekt kann die Polarisation eines Lichtstrahls rotiert oder gedreht werden, wenn dieser durch Material in Richtung eines angelegten Magnetfeldes läuft. Durch das Magnetfeld sind die Betriebsfrequenzen und Impulsanstiegszeiten durch induktive Effekte begrenzt. Wiederum ist der Trägerlichtstrahl hinsichtlich Leistung und Informationstragfähigkeit begrenzt.

Diese sowie weitere Probleme des Standes der Technik werden durch die vorliegende Vorrichtung angesprochen und es wird ein verbesserter Lichtstrahlträger-Phasenschieber für die Signalträgerübertragung vorgesehen. Es ist demgemäß ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen großen Bereich von Signalmodulationsmöglichkeiten zu erreichen.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, die Anstiegszeit für einen Modulationsimpuls zu vermindern.

Es ist weiterhin ein Ziel der Erfindung, für das Trägersignal eine erhöhte Leistung vorzusehen.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, die Verwendung von eine relativ niedrige Spannung erforderlich machenden Treibern in Modulationssystemen zu ermöglichen.

Zusammenfassung der Erfindung. Um die oben genannten sowie weitere Ziele entsprechend den Zwecken der vorliegenden Erfindung zu erreichen, kann die erfindungsgemäße Vorrichtung einen lichtgetriebenen Phasenschieber aufweisen. Eine Modulationskammer ist mit einem Gas versehen, und zwar mit mindestens drei Elektronenenergiezuständen einschließlich eines Grundzustands, eines metastabilen Zustands und eines Übergangszustands mit einer Übergangsenergie vom metastabilen Zustand, der einer ersten Lichtwellenlänge entspricht. Erste Lichtmittel beleuchten die Modulationskammer mit Modulationslicht mit der ersten Wellenlänge längs eines ersten Strahlpfades, wobei der erste Strahlpfad ein Gasvolumen definiert mit einem Brechungsindex, bestimmbar durch eine Intensität des ersten Lichtstrahls. Ein zweiter Lichtstrahl beleuchtet sodann die Modulationskammer mit einem Übertragungslichtstrahl längs eines zweiten Strahlpfades, der mindestens einen Teil des ersten Strahlpfades traversiert. Mittel sind vorgesehen, um die Intensität des ersten Lichtstrahles zu verändern, wobei die Mittel effektiv sind, um den Gasbrechungsindex für die Phasenverschiebung des Übertragungslichtstrahls zu verändern.

Gemäß einer weiteren Kennzeichnung der Erfindung ist ein lichtgetriebener Phasenschieber vorgesehen, der ein Gasvolumen mit einem Medium aufweist, welches durch Licht einer ausgewählten Wellenlänge in einem Übergangszustand erregbar ist. Modulationsmittel bilden einen ersten Pfad des Lichtes mit der ausgewählten Wellenlänge auf einer variablen Intensität, und zwar durch das Gasvolumen hindurch. Übertragungsmittel bilden einen zweiten Pfad eines zweiten Lichtes mit einer auswählbaren Frequenz durch das Gasvolumen und mindestens teilweise mit dem ersten Lichtpfad zusammenfallend.

Gemäß einer weiteren Kennzeichnung der vorliegenden Erfindung ist ein lichtbetriebener Phasenschieber vorgesehen, und zwar mit ersten Lasermitteln mit einer ausgewählten Lichtwellenlänge für die Definition eines optischen Pfades mit einem variablen Brechungsindex, der funktionell in Beziehung steht mit einer Intensität des eine ausgewählte Wellenlänge besitzenden Lichtes. Zweite Lasermittel sind damit ausgerichtet, um mindestens einen Teil des optischen Pfades zu traversieren, und zwar zur Phasenverschiebung durch den variablen Brechungsindex.

Gemäß einer weiteren Kennzeichnung der Erfindung weist ein lichtgetriebener Phasenschieber ein Medium auf, welches mindestens drei Elektronenenergiezustände besitzt mit relativen Populationen, die funktionell in Beziehung mit der Erregungslaserintensität stehen. Modulationsmittel erzeugen den Erregungslaser mit einer variablen Intensität zur Definition eines ersten Lichtpfades in dem Medium. Signalträgermittel erzeugen einen zweiten Laser längs eines zweiten Lichtpfades, der mindestens teilweise mit dem ersten Lichtpfad zusammenfällt, um eine Phasenverschiebung dadurch einzuführen, daß der Brechungsindex des Mediums verändert wird, wenn die relativen Zustandspopulationen sich mit der Intensität des Anregungslasers längs des ersten Pfades ändern.

Weitere Vorteile, Ziele und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichung; in der Zeichnung zeigt

Fig. 1 ein Drei-Niveau-Elektronenzustandsdiagramm;

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels eines lichtgetriebenen Phasenschiebers.

Im folgenden sei die Erfindung im einzelnen beschrieben. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist ein Phasenschieber vorgesehen, und zwar für ein Lichtstrahlträgersignal, wo die Phasenverschiebung auf der Veränderung des Brechungsindexes des Gasmediums basiert, und zwar durch die Verwendung Resonanzlaserlichts zur Änderung der Elektronenenergiezustandspopulationen der Gasatome. Der Brechungsindex des Gasmediums ist funktionell in Beziehung stehend mit den Elektronenpopulationen der für das Gas verfügbaren Energiezustandsniveaus. Diese Populationen sind ihrerseits durch die Intensität eines Anregungslichtstrahls bestimmt. Die Anregungslichtstrahlfrequenz wird so ausgewählt, daß die Elektronen von einem metastabilen Zustand in einen Übergangszustand bewegt werden, der in einen Grundzustand zerfällt. Auf diese Weise können die Populationsniveaus und somit der Brechungsindex dadurch moduliert werden, daß man die Intensität des Modulationslichtstrahls verändert.

Die Wellenlänge eines zweiten Lichtstrahls, der auf das erregte Gasmedium einfällt, steht umgekehrt mit dem Brechungsindex in Beziehung. Da die Anzahl der Wellenlängen längs eines vorbestimmten Pfades einschließlich des erregten Gases wird sich somit, wie im folgenden beschrieben, verändern, wenn sich die Wellenlänge verändert, was eine Phasenverschiebung durch den Gaspfad, traversiert durch den zweiten Lichtstrahl einführt. Wenn ferner der Brechungsindex nunmehr mit der Zeit verändert wird, so kann eine Frequenzverschiebung in den zweiten Lichtstrahl induziert werden, um den zweiten Lichtstrahl frequenzzumodulieren.

Phasenverschiebung

Es kann gezeigt werden, daß ein durch ein Medium laufender Lichtstrahl phasen- und frequenzverschoben werden kann durch Veränderung des Brechungsindexes des Mediums. Folgendes sei angenommen:

L = Länge des optischen Pfads im Medium, λ = Vakuumlänge des Lichtstrahls, n = Brechungsindex des Mediums; N _λ = Anzahl der Wellenlängen innerhalb der Gaszelle,

sodann gilt:

Die Phasenänderung Δ ϕ längs einer Wellenlänge ist 2 Radiane, oder

Längs des Mediums gilt:

dabei ist

ω = Winkelgeschwindigkeit = Frequenz.

Daher gilt folgendes

und

Veränderung des Brechungsindex

In Fig. 1 ist ein vereinfachtes Energieniveaudiagramm eines Elements mit vier Elektronenzuständen dargestellt. Ein geeignetes Gasmedium besitzt mindestens einen metastabilen Zustand (Niveau 1), einen Übergangszustand (Niveau 2) und einen Grundzustand (Niveau 3). Eines oder mehrere alternative Energieniveaus (beispielsweise Niveau 4) können verfügbar sein, aber mit einer relativ stabilen Population, wie hier beschrieben. Die Elektronen können sich zwischen dem Niveau 1 und dem Niveau 2 durch Anregung und Zerfall bewegen und vom Niveau 2 zum Niveau 3 durch Zerfall. In gleicher Weise können die Elektronen vom Niveau 3 Grundzustand zum Niveau 1 metastabiler Zustand durch Hf-Frequenz oder dc (Gleichspannungs)anregung bewegt werden. Es sei bemerkt, daß mindestens ein Dreizustandsystem erforderlich ist, um variable Zustandspopulationen zu erhalten, da die Zustandspopulationen in einem Zweizustandsystem die Tendenz haben, sich auszugleichen, da der absorbierende Zustand einen im wesentlichen stetigen Zustand erreicht. Wie in Fig. 1 gezeigt, kann eine Zustandsänderung vom Niveau 1 zum Niveau 2 dadurch erreicht werden, daß man Licht mit einer Wellenlänge λ _1.2 liefert, was Photonen mit einer Energie vorsieht, die der Differenz der Energie zwischen Niveau 1 und Niveau 2 entspricht.

Nimmt man anfangs an, daß sämtliche Atome im metastabilen Zustand (Niveau 1) sich befinden, so wird der Brechungsindex nunmehr wie folgt ausgedrückt:

Dabei ist

f _1n= Oszillatorstärke der den metastabilen Zustand 1 mit höheren Zustandsniveaus verbindenden Übergängeλ _1n= Wellenlänge des Übergangsλ= Wellenlänge des Lichts, mit dem der Brechungsindex gemessen wirdξ₁= Bruchanteil der Atome im Zustand 1 N= Zahlendichte der Atome im Gas oder Dampf ε₀= Gestattung des freien Raums e= Elektronenladung m= Elektronenmasse c= Lichtgeschwindigkeit im Vakuum

Diese konventionelle Formulierung wird abgeleitet aus dem Ansprechen eines Atomdipoloszillators der Resonanzwellenlänge g _N, gegenüber elektromagnetischer Strahlung der Wellenlänge λ. Die Summierung in Gleichung 3 ist über sämtliche möglichen Übergänge zwischen dem metastabilen Zustand (Niveau 1) und höheren Niveaus, wie beispielsweise Niveau 2 und Niveau 4. Die Übergangsenergiewellenlängen sind bezeichnet mit λ _1n, wobei der erste Index den niedrigeren Zustand und der zweite Index das höhere Niveau bezeichnet.

Wenn Laserlicht der Wellenlänge λ _1,2 angelegt wird, in Resonanz mit einer Übergangsenergie von einem metastabilen Zustand (Niveau 1) in einen höheren Niveauübergang, so wird der höhere Übergang populiert. In dem Beispiel hat das Anregungslaserlicht eine Wellenlänge λ _1,2, um die Population des Niveaus 2 zu bewirken. Wenn ferner das Niveau 2 eine kurze Lebensdauer besitzt, d. h. beispielsweise mehrere Nanosekunden, und ferner einen starken Zerfallspfad zum Grundzustand (Niveau 3), so tritt eine Inversion auf, wo der metastabile Zustand (Niveau 1) verarmt wird und der Grundzustand (Niveau 3) wird populiert.

Das Nettoresultat dieser Anwendung des Resonanzwellenlängenlichts g _1,2 von einem Laser ist die Verarmung des metastabilen Zustands und die Erzeugung eines Gasmediums, in dem sämtliche Atome, ausgesetzt gegenüber dem erregenden Laserlicht nunmehr zum Grundzustand zurückgebracht sind. Die Rate oder Geschwindigkeit dieses Verarmungsprozesses ist eine Funktion der Intensität des Laserlichtes und der Übergangsrate zwischen den Niveaus 2 und 3. Wenn sich sämtliche Atome nunmehr in einem Grundzustand längs des Pfades des anregenden Laserlichtes befinden, so kann der Brechungsindex wie folgt ausgedrückt werden:

Dabei sind

ξ₃= Atomanteil im Zustand 3 f _3,m= Oszillatorstärken der Übergänge vom Niveau 3 auf höhere Niveaus g _3,m= Wellenlänge der Übergänge vom Niveau 3 auf höhere Niveaus.

Gleichung 4 kann vereinfacht werden, da n² typischerweise nahe an 1 liegt:

Die Gesamtänderung des Brechungsindex zwischen Laserlicht EIN und Laserlicht AUS wird gegeben durch:

Es sei bemerkt, daß drei metastabile Zustände neben dem metastabilen Niveau 1 existieren können, aber ihr Beitrag zur Änderung des Brechungsindex löschen sich aus, da die Zustandspopulationen nicht geändert sind, wo das einfallende Laserlicht nicht mit einer Übergangsenergie in Resonanz ist. Auf diese Weise wird das Problem auf ein einfaches Drei-Niveausystem reduziert.

Um die Abhängigkeit des Brechungsindex von der einfallenden Lichtintensität zu zeigen, kann die Gleichung 7 weiter vereinfacht werden:

Da

ξ₁ + ξ₃ = 1 (nur die Niveaus 1 und 3 können in signifikanter Weise populiert werden)
ξ₃ = 1 - ξ₁,

ergibt die Substitution in Gleichung 7

Da ξ₁ und ξ₃ zeitabhängig sind, kann man differenzieren, um die Phasenverschiebung/Einheitszeit zu erhalten

Um die Änderungsrate der relativen Population des metastabilen Zustands (Niveau 1) zu bestimmen, sei folgendes in Erinnerung gerufen:

ξ₁ + ξ₂ + ξ₃ = 1

dabei ist ξ₁, ξ₂, ξ₃ die Populationsfaktoren für das Drei-Niveauproblem. Differenzierung und die Vereinigung der Ausdrücke führt zu:

Also gilt:

Dabei ist:

ξ₁ω B₁₂= die Rate des Pumpens von Atomen vom Zustand 1 in Zustand 2 durch stimulierte Absorption ξ₁= Fraktionen von Atomen im Zustand 1 ω= die Leistungsdichte des angelegten Laserlichts B₁₂= der Einstein B-Koeffizient für stimulierte Absorption A₂₁ξ₂= die Zerfallsrate von Niveau 2 zurück zum Grundzustand 1 A₂₁= die Zerfallsrate für 2 → 1-Übergang ξ₂= Fraktion der Atome im Zustand 2 A₂₃ξ₂= die Zerfallsrate des Niveaus 2 auf Niveau 3 A₂₃= die Zerfallsrate von dem 2 → 3-Übergang

B₂₁= der Einstein B-Koeffizient für stimulierte Emission g₁, g₂= Zerfallsfaktoren

und

Setzt man die Gleichung 11 und die Gleichung 12 in die Gleichung 10 ein, so ergibt sich nach Umschreibung folgendes:

Typischerweise ist A₂₁ « A₂₃ und ω B₂₁ « A₂₃, und die Gleichung 13 vereinfacht sich auf:

Nun verarmt das anregende Laserlicht der Wellenlänge λ _1,2 den metastabilen Zustand (Niveau 1) mit einer Rate gleich der Absorptionsrate des Laserlichts.

Sodann gilt:

Dabei ist

= die zeitlich gemittelte Laserlichtintensitätg(n)= die homogen verbreiterte Linien- oder Zeilenbreite

Ferner gilt auch

dabei ist

λ = Mittelwellenlängen des angelegten Laserlichts h = Planck's Konstante

Das Einsetzen in die Gleichung (14) liefert folgendes;

Somit nimmt die Änderungsrate der Niveau 1 Population linear mit der Intensität des angelegten Lagerlichtes ab. Es ist darauf hinzuweisen, daß die Länge des optischen Pfades keine Rolle spielt, da der Laserstrahl ein Loch durch das Absorptionsmedium "brennt", wo der Absorptionszustand verarmt ist. Somit wird die Absorptionslänge des Mediums für das anregende Laserlicht relativ lang, und lange Gaszellenlängen können verwendet werden.

Der endgültige Ausdruck für die Phasenänderung mit der Zeit ergibt sich sodann durch Substitution der Gleichung (15) in die Grundphasenänderungsformel, Gleichung (1):

Im folgenden sei das bevorzugte Ausführungsbeispiel im einzelnen beschrieben. Fig. 2 zeigt einen Phasenschiebemodulator in Blockdiagrammgestalt. Eine erste Lichtquelle 12, die vorzugsweise ein abstimmbarer Farbstofflaser ist, ist als ein Modulationslichtstrahl vorgesehen. Der Farbstofflaser 12 ist für Resonanz ausgewählt, und zwar mittels einer metastabilen-Übergangs-Zustandsenergiedifferenz für das Gas im Gasvolumen 32. Die Pockels-Zelle 14 wird durch einen Modulatortreiber 16 betrieben, um die Intensität der Ausgangsgröße des Farbstofflasers 12 zu verändern.

Der eine variable Intensität besitzende Ausgangslaserstrahl 22 kann sodann durch die Gaszelle 32 geleitet werden, und zwar durch Reflexion vom Spiegel 24 und Spiegel 26 und somit durch das Gasvolumen 32. Eine geeignete Gaszelle 32 würde eine Länge von ungefähr 10 cm besitzen, und zwar mit Fenstern an jedem Ende, und zwar unter Verwendung eines geeigneten erregbaren gasförmigen Mediums, ausgewählt aus den Edelgasen, beispielsweise kommt Argon in Frage. Das Gasmedium definiert einen ersten Brechungsindex, wenn das Medium angeregt wurde, um den metastabilen Zustand zu populieren und wenn der Ausgangslaserstrahl 32 AUS ist.

Wenn der Ausgangslaserstrahl 22 EIN ist, so definiert Strahl 22 mit einer Wellenlänge von λ _1,2 einen ersten optischen Pfad 43 durch die Gaszelle 32. Die Energiezustände der Gasatome längs des ersten optischen Pfads 34 sind populiert (besetzt) und definieren einen zweiten Brechungsindex längs des ersten optischen Pfades 34, wie oben beschrieben. Die Diffusion der Gasatome innerhalb der Gaszelle 32 sieht eine Wiederversorgung von Gas mit einem populierten metastabilen Zustand vor, wenn der Laserstrahl 22 AUS ist.

Ein zweiter Lichtstrahl 38 kann nunmehr durch eine Öffnung 28 im Spiegel 26 und durch Gaszelle 32 übertragen werden. Der zweite Lichtstrahl 38 ist ein Signalträgerstrahl, der eine Wellenlänge besitzt, unterschiedlich vom modulierenden Laserstrahl 22 und kann eine relativ hohe Leistung besitzen zur Übertragung über lange Strecken. Der erste optische Pfad 34 ist etwas axial divergierend gegenüber dem zweiten optischen Pfad 42 derart, daß der zweite optische Pfad 42 vorzugsweise innerhalb des ersten optischen Pfads 34 liegt, wenn gasförmiges Medium 32 traversiert wird.

Die Intensität des modulierenden Lichtstrahls 22 verändert den Brechungsindex der Gaszelle 32 längs des ersten optischen Pfads 34. Diese Variation ist ein Hochfrequenzansprechen und ermöglicht den Erhalt einer gepulsten Phasenverschiebung mit kurzen Anstiegszeiten. Ferner sei bemerkt, daß konventionelle Modulatoren, wie beispielsweise die Pockels-Zelle oder eine Faradey-Effektvorrichtung begrenzte Phasenmodulation von einem Radian oder weniger zeigen. Es ist zu erwarten, daß die hier beschriebene Vorrichtung eine Phasenmodulationsfähigkeit von 10-100 Radian besitzt. Der Überträger- oder Senderlichtstrahl oder Trägersignallichtstrahl 38 wird sodann phasenverschoben und somit frequenzmoduliert durch die Intensitätsmodulation des modulierenden Laserlichtstrahls 22.

Die Leistungsabsorption innerhalb der Gaszelle 32 erfolgt dann nur von dem modulierenden Lichtstrahl 22, der eine relativ niedrige Leistung besitzen kann. Ferner erfolgen die Zustandsübergänge der Gasatome in einem Zeitraum, der kurz ist relativ zu der gewünschten Modulation, um die Modulation in dem 1 µsec Zeitrahmen zu ermöglichen. Es wird so ein Hochleistungs-Hochfrequenz-optisches Signalsystem vorgesehen.

Lichterregter Phasenschieber zur Modulation eines Übertragungslichtstrahls. Ein gasförmiges Medium wie beispielsweise Argon wird mit erregten Elektronenzuständen vorgesehen, um einen metastabilen Zustand zu besetzen. Ein abstimmbarer Farbstofflaser wird mit einer Wellenlänge ausgewählt die den metastabilen Zustand verarmen und intenstätsmoduliert werden kann. Der Farbstofflaserstrahl wird durch das Gasmedium geleitet um einen ersten optischen Pfad mit einem durch das Gasmedium mit einem verarmten metastabilen Elektronenzustand bestimmten Brechungsindex zu definieren. Ein Übertragungslaserstrahl wird ebenfalls durch das Gasmedium geleitet, um einen zweiten optischen mindestens teilweise mit dem ersten optischen Pfad zusammenfallenden Pfad zu definieren. Die Intensität des Farbstofflaserstrahls kann sodann zur Phasenmodulation des Übertragungslaserstrahls verändert werden.

Claims

1. Lichtbetriebener Phasenschieber, der folgendes aufweist:
eine Modulationskammer mit einem Gas mit mindestens drei Elektronenenergiezuständen einschließlich eines Grundzustands, eines metastabilen Zustands und eines Übergangszustands mit einer Übergangsenergie von dem metastabilen Zustand, entsprechend einer ersten Lichtwellenlänge;
erste Lichtmittel zur Beleuchtung der Modulationskammer mit Modulationslicht mit der ersten Wellenlänge längs eines ersten Strahlpfades, wobei der erste Strahlpfad ein Volumen des Gases definiert, welches einen Brechungsindex besitzt, der durch eine Intensität der ersten Lichtmittel bestimmbar ist;
zweite Lichtmittel zur Beleuchtung der Modulationskammer mit einem Übertragungslichtstrahl längs eines zweiten Strahlpfades, der mindestens einen Teil des ersten Strahlpfades traversiert; und
Mittel zur Veränderung der Intensität der ersten Lichtmittel, um in effektiver Weise den Gasbrechungsindex zur Phasenverschiebung des Übertragungslichtes zu verändern.

2. Phasenschieber nach Anspruch 1, wobei die Mittel zur Veränderung der Intensität eine Pockel's-Zelle aufweisen.

3. Phasenschieber nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Lichtmittel ein Farbstofflaser sind.

4. Lichtgetriebener Phasenschieber, der folgendes aufweist:
ein Gasvolumen mit einem Medium, erregbar durch eine ausgewählte Lichtwellenlänge in einem Übergangszustand;
Modulationsmittel zur Bildung eines ersten Pfades des eine ausgewählte Wellenlänge besitzenden Lichtes mit variabler Intensität durch das Gasvolumen;
Übertragungsmittel zur Bildung eines zweiten Pfades des zweiten Lichtes mit einer auswählbaren Frequenz durch das Gasvolumen und mindestens teilweise mit dem ersten Pfad zusammenfallend.

5. Phasenschieber nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gasmedium mindestens drei Energiezustände aufweist, und zwar einschließlich eines Grundzustands, eines metastabilen Zustands und des Übergangszustands, wobei der Übergangszustand ein Energieniveau besitzt, das größer ist als das des metastabilen Zustands.

6. Phasenschieber nach Anspruch 4, wobei die ausgewählte Wellenlänge für die Modulationsmittel eine Differenz in den Energieniveaus zwischen dem metastabilen Zustand und dem Übergangszustand entspricht.

7. Phasenschieber nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Modulationsmittel einen Farbstofflaser aufweisen, und zwar abstimmbar auf die ausgewählte Wellenlänge.

8. Phasenschieber nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Pfade divergierende erste bzw. zweite Achsen besitzen.

9. Phasenschieber nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch Mittel zur Veränderung der Intensität des Farbstofflasers, und zwar effektiv zur Phasenmodulation des zweiten Lichts längs des zweiten Pfad koinzident mit dem ersten Pfad.

10. Lichtbetriebener Phasenschieber, der folgendes aufweist:
ein Gasmedium;
erste Lasermittel mit einer ausgewählten Lichtwellenlänge, effektiv zur Definition eines optischen Pfades durch das Gasmedium mit einem variablen Brechungsindex, der funktionell in Beziehung stehts mit einer Intensität der ausgewählten Lichtwellenlänge, und
zweite Lasermittel, ausgerichtet, um mindestens einen Teil des optischen Pfades zur Phasenschiebung durch den variablen Brechungsindex zu traversieren.

11. Phasenschieber nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Gasmedium folgendes aufweist:
ein Gasvolumen längs des optischen Pfades einschließlich eines Gases mit einem Übergangszustand und einem metastabilen Zustand mit einer Übergangsenergie zum Übergangszustand entsprechend der ausgewählten Lichtwellenlänge.

12. Phasenschieber nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Lasermittel einen Farbstofflaser aufweisen.

13. Phasenschieber nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Veränderung der Intensität der ersten Lichtwellenlänge in effektiver Weise einen Brechungsindex variieren, und zwar zur Phasenmodulation der zweiten Lasermittel längs des erwähnten mindestens einen Teils des optischen Pfades.

14. Lichtbetriebener Phasenschieber, der folgendes aufweist:
einen Anregungslaser;
ein Medium mit mindestens drei Elektronenenergiezuständen mit relativen Populationen, die funktionell in Beziehung stehen mit der Intensität des Erregungslasers;
Modulationsmittel zur Erzeugung des Erregungslasers mit einer variablen Intensität, die einen ersten Lichtpfad innerhalb des Mediums definiert, und
Signalträgermittel zur Erzeugung eines Signallasers längs des zweiten Lichtpfades mindestens teilweise koinzident mit dem ersten Lichtpfad.

15. Phasenschieber nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch Mittel zur Veränderung der Intensität des Anregungslasers effektiv zur Phasenmodulation des Signallasers längs des zweiten Lichtpfades.

16. Phasenschieber nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Anregungs- oder Erregungslaser ein Farbstofflaser ist.

17. Phasenschieber nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Medium ein Gas ist.

18. Lichtbetriebener Phasenschieber bei dem ein erster Lichtstrahl (12) amplitudenmoduliert ist um sodann einen zweiten Lichtstrahl (38) phasenzumodulieren gekennzeichnet durch eine Modulationskammer (32) mit einem Gas mit mindestens drei Elektronenenergiezuständen einschließlich eines Grundzustands, eines metastabilen Zustands, und eines Übergangszustands mit einer Übergangsenergie vom metastabilen Zustand entsprechend der ersten Licht (22) Wellenlänge, wobei die erste Lichtquelle die Modulationskammer (32) mit Modulationslicht der ersten Wellenlänge längs eines ersten Strahlpfades (34) beleuchtet, wobei der erste Strahlpfad (34) ein Gasvolumen mit einem Brechungsindex definiert, der durch eine Intensität der ersten Lichtquelle bestimmbar ist, eine zweite Lichtquelle (38) zur Beleuchtung der Modulationskammer (32) mit einem Übertragungslichtstrahl (44) längs eines zweiten mindestens einen Teil des ersten Strahlpfads (34) traversierenden Strahlpfads (42) zu beleuchten, und eine optische Schaltung (14) effektiv zur Veränderung der Intensität der ersten Lichtquelle (12) zum Verändern des Gasbrechungsindex zur Phasenverschiebung des Übertragungslichts (42).