DE1186149B - Optical transmitter or amplifier with gaseous, selectively fluorescent medium - Google Patents

Description

Optischer Sender oder Verstärker mit gasförmigem, selektiv fluoreszentem Medium Die Erfindung bezieht sich auf optische Sender oder Verstärker, die unter dem Begriff Laser bekanntgeworden sind, und zwar auf solche mit gasförmigem, selektiv fluoreszentem Medium (Gaslaser).Optical transmitter or amplifier with gaseous, selectively fluorescent Medium The invention relates to optical transmitters or amplifiers that operate under the term laser have become known, specifically to those with gaseous, selective fluorescent medium (gas laser).

Das Prinzip eines derartigen optischen Senders oder Verstärkers ist in der Literatur hinreichend beschrieben, so daß nur noch kurz auf die allgemeine Wirkungsweise eingegangen zu werden braucht, um die speziellen Einzelheiten klarer hervorzuheben, die die Erfindung betreffen.The principle of such an optical transmitter or amplifier is sufficiently described in the literature, so that only briefly on the general Mode of action needs to be discussed to make the specific details clearer to be emphasized, which relate to the invention.

Bei einem Gaslaser ist das selektiv fluoreszente Medium ein Gas, Dampf oder ein Gemisch von Gasen und/oder Dämpfen.In a gas laser, the selectively fluorescent medium is a gas, vapor or a mixture of gases and / or vapors.

Die Verstärkung bzw. im Falle der Selbsterregung des optischen Verstärkers die Erzeugung monochromatischer, kohärenter Strahlung wird durch die Stimulierung bestimmter Elektronenübergänge durch beispielsweise eingestrahlte Strahlung bewirkt, die eine dem Energiesprung des stimulierten Übergangs entsprechende Quantenenergie hat. Im Falle der Selbsterregung des optischen Verstärkers verstärkt sich der Strahlungsanteil des Untergrundes, der der genannten Resonanzbedingung entspricht. Die Wahrscheinlichkeit des stimulierten Übergangs ist gegeben durch seine Übergangswahrscheinlichkeit, multipliziert mit der Strahlungsdichte der die Stimulierung anregenden Strahlung, multipliziert mit der Besetzungsdichte des zugehörigen Ausgangsterms. Damit aber auch im wesentlichen stimulierte Anregung und nicht nur Absorption der die Stimulierung anregenden Strahlung eintritt, muß dafür gesorgt werden, daß die Anzahl der Atome, die in dem energetisch höherliegenden Term, der zu dem stimulierten Übergang gehört, angeregt sind, größer ist als die Anzahl der Atome, die in dem zu diesem Übergang gehörenden tieferliegenden Term angeregt sind, so daß die in den optischen Verstärker eingestrahlte bzw. in seinem Untergrund enthaltene stimulierende Strahlung überwiegend stimulierte Emission bewirkt anstatt absorbiert zu werden.The amplification or in the case of self-excitation of the optical amplifier the generation of monochromatic, coherent radiation is made possible by the stimulation certain electron transitions caused by, for example, radiated radiation, the quantum energy corresponding to the energy jump of the stimulated transition Has. In the case of self-excitation of the optical amplifier, the radiation component increases of the subsurface that corresponds to the mentioned resonance condition. The probability the stimulated transition is given by its transition probability, multiplied by the radiation density of the stimulating radiation, multiplied by the population density of the associated output term. But with that also essentially stimulated excitation and not just absorption of the stimulation stimulating radiation occurs, it must be ensured that the number of atoms those in the energetically higher term that belongs to the stimulated transition, are excited, is greater than the number of atoms in which to make this transition belonging lower term are excited, so that in the optical amplifier irradiated or stimulating radiation contained in its subsurface predominantly stimulated emission causes instead of being absorbed.

Dieser Zustand, der als Umkehrung der Besetzungsverteilung bezeichnet wird, ist so lange aufrechtzuerhalten, wie die Verstärkung bzw. im Falle des optischen Senders die Erzeugung von Strahlung nach dem Prinzip der stimulierten Emission vor sich gehen soll. Es sei noch bemerkt, daß für das Auftreten selektiver Fluoreszenz nach dem Prinzip der stimulierten Emission unter anderem notwendig ist, daß der energetisch tieferliegende Term, der zu dem stimulierten Übergang gehört, auch nicht durch die stimulierten Übergänge mehr als für die Aufrechterhaltung der Bedingung der Umkehrung der Besetzungsverteilung zulässig besetzt wird.This state, known as the inversion of the occupation distribution is to be maintained as long as the amplification or in the case of the optical Senders the generation of radiation based on the principle of stimulated emission should go. It should also be noted that for the occurrence of selective fluorescence according to the principle of stimulated emission, it is necessary, among other things, that the Neither does the energetically lower term belonging to the stimulated transition through the stimulated transitions more than for maintaining the condition the reversal of the staffing distribution is permissible to be staffed.

Ein wesentliches Problem ist unter anderem, die erwähnte Umkehrung der Besetzungsverteilung zu erreichen. Ihr entgegen wirken Verteilungsvorgänge, die den Gesetzen der Thermodynamik, z. B. der Boltzmann-Verteilung der Elektronen im Termschema eines Atoms oder Atomverbandes, insbesondere im angeregten Zustand gehorchen.A major problem is, among other things, the aforementioned reversal to achieve the cast distribution. It counteracts distribution processes, following the laws of thermodynamics, e.g. B. the Boltzmann distribution of electrons in the term scheme of an atom or atomic group, especially in the excited state to obey.

Eine für eine Strahlungsverstärkung nach dem Prinzip der stimulierten Emission ausreichende Umkehrung der Besetzungsverteilung wäre nach dem Vorangehenden beispielsweise eine Anregung von mehr als 50% aller Atome eines selektiv fluoreszenten Mediums, z. B. eines Gases oder einer Gaskomponente, die zu einer Strahlungsverstärkung durch stimulierte Emission vorgesehen sind. Der Elektronenübergang aus dem angeregten Zustand in den Grundzustand sei dabei der Übergang, der die selektive Fluoreszenzstrahlung erzeugt. Bekanntlich ist es aber schwierig,. eine derart hohe Besetzung eines oder mehrerer bestimmter Terme auf Kosten des Grundzustandes zu bewirken.One for a radiation amplification according to the principle of the stimulated Emission sufficient reversal of the cast distribution would be according to the foregoing for example an excitation of more than 50% of all atoms of a selectively fluorescent Medium, e.g. B. a gas or a gas component that leads to a radiation gain are provided by stimulated emission. The electron transfer from the excited The state in the ground state is the transition that the selective fluorescence radiation generated. But it is well known that it is difficult. such a high occupation of an or to effect several specific terms at the expense of the ground state.

Eine anteilmäßig weit weniger starke Anregung zur Erreichung einer Umkehrung der Besetzungsverteilung ist aber dann ausreichend, wenn eine oder mehrere höhere Energiestufen besetzt werden und die eigentliche stimulierte selektive Fluoreszenz einem Übergang von diesem oder diesen Termen in einen oder mehrere energetisch tieferliegenden Terme entspricht, die bei der Anregung der Atome gar nicht oder nur unwesentlich besetzt werden und der auch nicht der Grundterm ist.A proportionally far less strong stimulus to achieve a Reversal of the occupation distribution is sufficient if one or more higher energy levels are occupied and the actual stimulated selective fluorescence a transition from this or these terms to one or more energetically deeper ones Corresponds to terms that are not at all or only insignificantly when the atoms are excited and which is not the basic term either.

Es ist einleuchtend, daß eine Umkehrung der Besetzungsverteilung entsprechend der zuletzt beschriebenen Termauswahl für den Betrieb eines optischen Senders oder Verstärkers vorteilhaft ist, jedoch erfordert dies die Kenntnis eines Verfahrens, nach dem eine derartige selektive Anregung durchführbar ist.It is evident that an inversion of the occupation distribution should accordingly the last described Term selection for the operation of an optical Transmitter or amplifier is advantageous, but this requires the knowledge of a Method by which such a selective excitation can be carried out.

Zur Durchführung einer derartigen selektiven Anregung ist ein Verfahren bekanntgeworden, bei dem ein Gemisch aus Gasen und/oder Dämpfen verwendet wird, in dem die Atome der einen Komponente, die die Rolle eines Hilfsgases spielt, beispielsweise Helium, angeregt werden. Diese Anregung kann etwa in einer Gasentladung geschehen. Stoßen jetzt derartig angeregte Heliumatome mit Atomen anderer Gase, beispielsweise mit Neonatomen, die sich in einer geringen Konzentration von etwa 1 bis 51/o als weitere Komponenten in dem Helium-Neon-Gemisch befinden, zusammen, so können die angeregten Atome außer ihrer sonstigen Energie, z. B. der kinetischen Energie, die Anregungsenergie auf das gestoßene Atom oder Molekül übertragen, und zwar so, daß diese als Anregungsenergie des gestoßenen Teilchens auftritt. Die übertragene Anregungsenergie des einen stoßenden Partners kann aber auch teilweise als Dissoziationsenergie des anderen Partners, und zwar eines Moleküls verbraucht werden, wie dies im Falle der vorliegenden Erfindung eintritt.One method for performing such selective excitation is became known, in which a mixture of gases and / or vapors is used, in which the atoms of one component that plays the role of an auxiliary gas, for example Helium. This excitation can take place, for example, in a gas discharge. Now such excited helium atoms collide with atoms of other gases, for example with neon atoms, which are found to be in a low concentration of about 1 to 51 / o other components are in the helium-neon mixture together, so the excited atoms apart from their other energy, e.g. B. the kinetic energy that Transferring excitation energy to the atom or molecule hit, in such a way that this occurs as the excitation energy of the collided particle. The transmitted excitation energy of one of the colliding partners can also be partially used as the dissociation energy of the other partner, namely a molecule to be consumed, as in the case of the present invention occurs.

Erfindungsgemäß besteht das selektiv fluoreszente Medium aus Wasserstoff, der mit Neon als Hilfsgas vermischt ist. Die Vorteile, die sich mit der Verwendung gerade dieses Gasgemisches aus Neon und Wasserstoff für eine selektive Fluoreszenz nach dem Prinzip der stimulierten Emission ergeben, werden noch weiter unten hervorgehoben.According to the invention, the selectively fluorescent medium consists of hydrogen, which is mixed with neon as an auxiliary gas. The advantages of using it precisely this gas mixture of neon and hydrogen for selective fluorescence according to the principle of stimulated emission are emphasized below.

Die Wahrscheinlichkeit der Übertragung der Anregungsenergie bei einem Zusammenstoß eines angeregten mit einem beispielsweise nicht angeregten Teilchen ist um so größer, je genauer die abzugebende Anregungsenergie des einen Stoßpartners und die aufzunehmende Energiedifferenz der Anregung, zusammengenommen mit der Dissoziationsenergie, des oder der anderen die Energie übernehmenden Teilchen, übereinstimmt. Die Wahrscheinlichkeit der Energieübertragung nimmt mit größer werdendem Energieunterschied zwischen angebotener und aufgenommener Energie ab, und zwar weniger stark, wenn bei der Übertragung ein gewisser Energieüberschuß übrigbleibt, als wenn noch zusätzlich Energie etwa aus der kinetischen Energie der Stoßpartner zur Deckung der erforderlichen Anregungsenergie notwendig ist.The probability of the transmission of the excitation energy in one Collision of an excited particle with, for example, a non-excited particle is the greater, the more precisely the excitation energy to be given off by one of the collision partners and the energy difference to be absorbed by the excitation, taken together with the dissociation energy, of the other particle taking over the energy. The probability the energy transfer decreases with increasing energy difference between the offered and absorbed energy, and less strongly when transmitting a a certain excess of energy remains, as if additional energy were left out the kinetic energy of the collision partners to cover the required excitation energy necessary is.

Eine Anzahl Einzelbedingungen, die bei einer systematischen Auswahl der erfindungsgemäßen Gaskombination zu berücksichtigen waren und die besondere Eignung dieser Gaskombinationen für den Betrieb eines optischen Senders oder Verstärkers, werden im Anschluß an eine kurze, dem Verständnis des folgenden dienende Beschreibung der Termschemata der Neon-Wasserstoff-Kombination dargelegt.A number of individual conditions that are met by a systematic selection the gas combination according to the invention were to be taken into account and the special Suitability of these gas combinations for the operation of an optical transmitter or amplifier, are provided following a brief description for understanding the following of the term diagrams of the neon-hydrogen combination.

Zum besseren Verständnis der einzelnen übergangsprozesse sind die für die Erfindung wesentlichen Teile der Energieschemata von Neon und Wasserstoff in Fi g. 1 nebeneinander dargestellt. Auf der Ordinate ist die Energie in eV aufgetragen, die Abszisse hat dagegen keine Bedeutung. Zusätzlich zur Energie ist auch eine Skala n angebracht, die die zu den Termen gehörende Hauptquantenzahl n=1 bis oo links für Neon, rechts für Wasserstoff angibt. Der Pfeil 01 bezeichnet die Dissoziationsnergie des H,-Moleküls, die darüberliegenden Terme die Terme eines einzelnen angeregten Wasserstoffatoms. Bei dem Stoß mit Neonatomen wird durch die Anregungsenergie des Neonatoms nur ein Atom des Wasserstoffmoleküls angeregt. 02 bezeichnet die Energiedifferenz des metastabilen Zustandes 2s des Neons gegenüber dessen Grundzustand 1S. Diese Energie stimmt, wie man auch in der Darstellung der F i g. 1 gut erkennt, etwa mit der Summe der Dissoziationsenergie 01 und der Anregungsenergie 03 der Zustände der Quantenzahl n=3 des Wasserstoffatoms überein. Der beim Stoß von angeregten Neonatomen mit Wasserstoffmolekeln eintretende, durch 04 angedeuteteEnergieübergang entspricht der selektiven Anregung des Wasserstoffs. Diese Anregung ergibt die gewünschte Umkehrung der Besetzungsverteilung, denn die Tenne der Quantenzahl n=2 des Wasserstoffatoms werden durch diesen Prozeß praktisch nicht mitbesetzt. Es ergibt sich also eine gegenüber den Termen n = 2 überwiegende Besetzung der Terme n = 3 des Wasserstoffs.For a better understanding of the individual transition processes, the parts of the energy schemes of neon and hydrogen that are essential for the invention are shown in FIG. 1 shown side by side. The energy in eV is plotted on the ordinate, whereas the abscissa has no meaning. In addition to the energy, there is also a scale n that indicates the main quantum number n = 1 to oo belonging to the terms on the left for neon and on the right for hydrogen. The arrow 01 denotes the dissociation energy of the H, molecule, the terms above the terms of a single excited hydrogen atom. In the collision with neon atoms, only one atom of the hydrogen molecule is excited by the excitation energy of the neon atom. 02 denotes the energy difference between the metastable state 2s of the neon and its ground state 1S. This energy is correct, as can also be seen in the illustration of FIG. 1 recognizes well, roughly corresponds to the sum of the dissociation energy 01 and the excitation energy 03 of the states of the quantum number n = 3 of the hydrogen atom. The energy transition that occurs when excited neon atoms collide with hydrogen molecules, indicated by 04, corresponds to the selective excitation of hydrogen. This excitation results in the desired reversal of the population distribution, because the term for the quantum number n = 2 of the hydrogen atom is practically not populated by this process. This results in a predominant occupation of the terms n = 3 of hydrogen compared to the terms n = 2.

Die Elektronenübergänge 5 bis 10 sind die zu stimulierenden Übergänge, d. h., die eigentlichen Übergänge selektiver Fluoreszenz und 11 und 12 sind Elektronenübergänge, die dafür sorgen, daß die Terme n=2 des Wasserstoffs nicht durch die Elektronen der Übergänge 5 bis 10 von n=3 nach n=2 stärker als für die Aufrechterhaltung der selektiven Fluoreszenz zulässig besetzt werden.The electron transitions 5 to 10 are the transitions to be stimulated, i.e. the actual transitions of selective fluorescence and 11 and 12 are electron transitions that ensure that the terms n = 2 of hydrogen are not carried by the electrons of the transitions 5 to 10 of n = 3 after n = 2 more than permissible for the maintenance of the selective fluorescence are occupied.

Bei der Kombination Neon-Wasserstoff ist die Übereinstimmung der beim Stoß zu übertragenden Energien, wie aus den Energiewerten 16,6 eV für die erste Anregungsstufe 2s des Neons und 4,46-I-12,02 =16,48 eV für die Summe aus Dissoziationsenergie und Anregungsenergie der Terme der Quantenzahl n=3 des Wasserstoffs zu ersehen, besonders gut, d. h., die Übertragungswahrscheinlichkeit der Energie des metastabilen Zustandes der Neonatome auf die Wasserstoffmoleküle ist wegen des geringen Überschusses von Energie besonders hoch.With the combination of neon-hydrogen, the correspondence of the energies to be transmitted during the collision, as from the energy values 16.6 eV for the first excitation stage 2s of the neon and 4.46-I-12.02 = 16.48 eV for the sum The dissociation energy and excitation energy of the terms of the quantum number n = 3 of hydrogen can be seen particularly well, ie the probability of the energy of the metastable state of the neon atoms being transferred to the hydrogen molecules is particularly high because of the small excess of energy.

F i g. 2 stellt als Ausführungsbeispiel einen optischen Sender oder Verstärker mit dem gasförmigen, erfindungsgemäßen Neon-Wasserstoff-Medium dar. 21 ist ein Rohr, mindestens zum Teil a aus einem Material, das elektrisch schlecht bzw. nichtleitend ist, das beispielsweise aus Glas besteht, damit es möglich ist, in 21 eine elektrische Gasentladung, die bei diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel zur Anregung der Neonatome vorgesehen ist, unterhalten zu können. 22 und 23 sind Reflexionsflächen, die vorteilhafterweise je nach Wellenlänge der im optischen Sender erzeugten Strahlung in ihrer Art verschieden zu wählen sind und die hierfür die Wellenlänge der selektiven Fluoreszenz von 6560 A zweckmäßigerweise durch Interferenzspiegel realisiert werden. 24 sind Elektroden, die zur Erzeugung und Aufrechterhaltung der Gasentladung dienen und die über den Vorwiderstand 25 an den Spannungsgenerator 26 angeschlossen sind. Als Spannungsgenerator 26 können sowohl Gleichstrom- als auch Wechselstromquellen verwendet werden.F i g. 2 illustrates an exemplary embodiment of an optical transmitter or amplifier with the gaseous invention neon-hydrogen medium. 21 is a tube, at least in part a of a material which is electrically poorly or non-conductive, which consists for example of glass, so that it it is possible to be able to maintain an electrical gas discharge in 21, which in this preferred exemplary embodiment is provided to excite the neon atoms. 22 and 23 are reflective surfaces, which advantageously have to be chosen differently depending on the wavelength of the radiation generated in the optical transmitter and which for this purpose the wavelength of the selective fluorescence of 6560 A are expediently implemented by interference mirrors. 24 are electrodes which are used to generate and maintain the gas discharge and which are connected to the voltage generator 26 via the series resistor 25. Both direct current and alternating current sources can be used as the voltage generator 26.

'cri d-en fünf Übergängen 6 bis 10 der F i g. 1 haben nur zwei eine hohe, wenig voneinander verschiedene Übergangswahrscheinlichkeit, die übrigen dagegen jedoch eine wesentlich geringere. Da die Übergänge 6 bis 10 energetisch sehr wenig unterschiedlich sind, sind größere Unterschiede in der Übergangswahrscheinlichkeit der selektiv fluoreszenten Übergänge für die Auswahl der Schwingungsfrequenzen des optischen Senders vorteilhaft. Da der optische Sender im allgemeinen als Resonator etwa nach Art eines Fabry-Perrot-Interferometers ausgebildet ist, der optische Resonator aber für die erwähnten Übergänge 6 bis 10 praktisch nicht selektiv ist, könnten sich prinzipiell Strahlung aller fünf Frequenzen erregen, jedoch durch die unterschiedliche Übergangswahrscheinlichkeit der Übergänge kommt bevorzugt nur stimulierte Strahlung der Übergänge 5 und/oder 8 durch Selbsterregung zur Emission.There are five transitions 6 to 10 of FIG. 1, only two have a high, little different transition probability, the others, however, a much lower one. Since the transitions 6 to 10 differ very little in terms of energy, larger differences in the transition probability of the selectively fluorescent transitions are advantageous for the selection of the oscillation frequencies of the optical transmitter. Since the optical transmitter is generally designed as a resonator in the manner of a Fabry-Perrot interferometer, but the optical resonator is practically not selective for the transitions 6 to 10 mentioned, radiation of all five frequencies could in principle be excited, but due to the different transition probability of the transitions, only stimulated radiation of the transitions 5 and / or 8 is preferably emitted by self-excitation.

Die beim Wasserstoff energetisch wenig unterschiedliche Lage sowohl der fünf Ausgangsterme mit n=3 als auch die drei n-Terme mit n=2 der selektiv fluoreszenten Übergänge erweist sich als besonders günstig für die Erzeugung stimulierter selektiver Fluoreszenz. Bekanntlich kann bei Stößen eines Wasserstoffatoms mit z. B. anderen Atomen die Anregung eines Terms einer bestimmten Hauptquantenzahl in die Anregung eines anderen der gleichen Hauptquantenzahl, und zwar beim selben Atom überwechseln. Dieser Wechsel ist wieder um so wahrscheinlicher je weniger Energieänderung mit diesem Vorgang verbunden ist. Die speziell bei Wasserstoff wegen der extrem geringen Unterschiede der Energien der Terme einer Hauptquantenzahl große Wahrscheinlichkeit des Austausches der Anregung in einer Quantenzahl bietet für den erfindungsgemäßen optischen Sender oder Verstärker Vorteile, z. B. dann, wenn der Prozentsatz der Wasserstoffatome, die im oberen Term des selektiv fluoreszenten übergangs angeregt sind, durch im Verhältnis zu ihm starke Stimulierung, z. B. bei der Verstärkung großer Signale, stark verkleinert wird bzw. wenn dabei der Prozentsatz der Wasserstoffatome zu stark anwächst, bei denen der untere zum selektiv fluoreszenten Übergang gehörige Term besetzt ist. Der bei Wasserstoff rege Austausch der Besetzungen in den Termen einer Hauptquantenzahl sorgt in vorteilhafter Weise für eine weitgehend gleichbleibende Häufigkeit der Besetzung der einzelnen Terme einer Quantenzahl.The energetically little different position in the case of hydrogen of the five starting terms with n = 3 as well as the three n-terms with n = 2 of the selectively fluorescent Transitions are found to be particularly beneficial for generating stimulated selective ones Fluorescence. It is known that when a hydrogen atom collides with z. B. other Atoms the excitation of a term of a certain principal quantum number in the excitation another one of the same principal quantum number, and indeed change over at the same atom. This change is again the more likely the less energy change with this process is connected. Especially with hydrogen because of the extremely low Differences in the energies of the terms of a principal quantum number have a high probability the exchange of the excitation in a quantum number offers for the invention optical transmitter or amplifier advantages, e.g. B. when the percentage of Hydrogen atoms excited in the upper term of the selectively fluorescent transition are, by in relation to him strong stimulation, z. B. in reinforcement large signals, is greatly reduced or if the percentage of hydrogen atoms is doing so grows too much, where the lower one belongs to the selective fluorescent transition Term is busy. The lively exchange of occupations in the terms in the case of hydrogen a main quantum number advantageously ensures a largely constant Frequency of the occupation of the individual terms of a quantum number.

Weiter ist für die stimulierte selektive Fluoreszenz notwendig, daß die Endterme der stimulierten fluoreszenten Übergänge genügend schnell geleert werden. Diese Bedingung ist bei Wasserstoff ebenfalls erfüllt. Da diese Übergangswahrscheinlichkeiten von 2 P nach 1 S etwa eine Größenordnung größer als die Wahrscheinlichkeiten der stimulierten fluoreszenten Übergänge selbst sind.It is also necessary for the stimulated selective fluorescence that the end terms of the stimulated fluorescent transitions are emptied sufficiently quickly. This condition is also met with hydrogen. Since these transition probabilities from 2 P to 1 S are about an order of magnitude greater than the probabilities of the stimulated fluorescent transitions themselves.

Der Übergang 2S nach 1S ist entsprechend den bekannten Auswahlregeln, die unter anderem vorschreiben, daß sich die sogenannte Nebenquantenzahl um ± 1 ändern muß, nicht erlaubt. Eine Entleerung des Terms 2S wird durch den oben beschriebenen Austausch über die 2P-Terme bewirkt. Dieser Austausch ist aber bei den hier zur Anwendung kommenden Drucken des Gasgemisches weniger wahrscheinlich als die Übergänge 2P nach 1S. Das ist im übrigen der Grund dafür, daß die Übergänge 3P nach 2S, die an sich stimulierbar fluoreszent wären, so behindert werden, daß sie, obwohl sie selbst etwa eine mit den Übergängen 5 und 8 vergleichbare Übergangswahrscheinlichkeit haben, im optischen Sender nicht zur Schwingungsanfachung kommen. Bezüglich der Frage des Gasdruckes wurde gefunden, daß ein Druck von etwa 1 Torr für das erfindungsgemäße Verfahren vorteilhaft ist, d. h. der Druck speziell, wenn die Anregung des Neon durch Gasentladung vorgenommen wird, auch etwa in der Größenordnung liegt, die für den Betrieb einer Gasentladung, insbesondere einer Niederdruckgasentladung, zweckmäßig ist. Der Partialdruck für den Wasserstoff ergibt sich dann aus dem zu wählenden Molverhältnis von Wasserstoff zu Neon, das vorteilhafterweise etwa 1 bis 10% sein sollte.The transition from 2S to 1S is according to the known selection rules, which, among other things, stipulate that the so-called secondary quantum number should be increased by ± 1 must change, not allowed. A depletion of the term 2S is provided by the one described above Exchange effected via the 2P terms. But this exchange is with the here for Applying coming pressure of the gas mixture is less likely than the transitions 2P after 1S. Incidentally, this is the reason why the junctions 3P to 2S, the fluorescent stimulable in themselves would be so hindered that they, although they even approximately a transition probability comparable to transitions 5 and 8 do not cause vibrations in the optical transmitter. Regarding the Question of the gas pressure it has been found that a pressure of about 1 Torr for the invention Method is advantageous, d. H. the pressure specially when the stimulation of the neon is made by gas discharge, is also about the order of magnitude that for the operation of a gas discharge, in particular a low-pressure gas discharge, is expedient is. The partial pressure for the hydrogen then results from the one to be selected Molar ratio of hydrogen to neon, which can advantageously be about 1 to 10% should.

Im übrigen sind sowohl der Gesamtdruck des Gasgemisches als auch der Partialdruck des Wasserstoffs für die selektive Fluoreszenz relativ unkritisch. Optimale Verhältnisse werden sich zusammen mit anderen Größen, etwa den geometrischen Abmessungen des Verstärkers, von Fall zu Fall in erster Linie durch die vom optischen Sender oder Verstärker abzugebende Strahlungsintensität im Versloch ergeben.In addition, both the total pressure of the gas mixture and the The partial pressure of hydrogen is relatively uncritical for selective fluorescence. Optimal proportions will be found together with other quantities, such as the geometric Dimensions of the amplifier, from case to case primarily by those of the optical Transmitter or amplifier to be emitted radiation intensity in the Versloch result.

Um die für eine stetige stimulierte Fluoreszenz notwendige Rekombination von Wasserstoffatomen zu Wasserstoffmolekülen zu beschleunigen empfiehlt es sich, Platinfolie stellenweise in dem Raum, in dem sich die Wasserstoffatome befinden, beispielsweise an der Wand des Gefäßes 1 in F i g. 2, vorzusehen.In order to accelerate the recombination of hydrogen atoms into hydrogen molecules, which is necessary for constant stimulated fluorescence, it is advisable to place platinum foil in the space in which the hydrogen atoms are located, for example on the wall of the vessel 1 in FIG. 2, to be provided.

Claims (2)

Patentansprüche: 1. Optischer Sender oder Verstärker mit gasförmigen, selektiv fluoreszentem Medium (Gaslaser), das ein Hilfsgas zur Übertragung von Anregungsenergie enthält, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß das selektiv fluoreszente Medium aus Wasserstoff besteht, der mit Neon als Hilfsgas vermischt ist. 2. Optischer Sender oder Verstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Neon-Wasserstoff-Gasgemisch etwa im Verhältnis 10: 1 bis 100: 1 aus Neon und Wasserstoff besteht. 3. Optischer Sender oder Verstärker nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck des Neon-Wasserstoff-Gemisches etwa 1 Torr beträgt. 4. Optischer Sender oder Verstärker nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anregung des Hilfsgases Neon durch Stöße mit Korpuskeln, insbesondere mit Elektronen, erreicht wird, wobei Neonatome in einen metastabilen Zustand versetzt werden. 5. Optischer Sender oder Verstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Anregung des Hilfsgases Neon in einer Gasentladung bewirkt wird. 6. Optischer Sender oder Verstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Neonatome erst nach ihrer Anregung in den Bereich des optischen Verstärkers, in dem die stimulierte Emission erfolgt, zugeführt werden. In Betracht gezogene Druckschriften: Physica status solidi, Bd. Claims: 1. Optical transmitter or amplifier with gaseous, selectively fluorescent medium (gas laser) which contains an auxiliary gas for the transmission of excitation energy, characterized in that the selectively fluorescent medium consists of hydrogen mixed with neon as auxiliary gas. 2. Optical transmitter or amplifier according to claim 1, characterized in that the neon-hydrogen gas mixture consists of about 10: 1 to 100: 1 of neon and hydrogen. 3. Optical transmitter or amplifier according to claim 1 or 2, characterized in that the pressure of the neon-hydrogen mixture is about 1 Torr. 4. Optical transmitter or amplifier according to one of claims 1, 2 or 3, characterized in that the excitation of the auxiliary gas neon is achieved by collisions with corpuscles, in particular with electrons, with neon atoms being placed in a metastable state. 5. Optical transmitter or amplifier according to one of claims 1 to 4, characterized in that the excitation of the auxiliary gas neon is effected in a gas discharge. 6. Optical transmitter or amplifier according to one of claims 1 to 5, characterized in that the neon atoms are fed into the area of the optical amplifier in which the stimulated emission takes place only after they have been excited. Publications considered: Physica status solidi, vol. 2, Nr. 9, 1962, S. 1117 bis 1145, insbesondere S. 1134 ff; Applied Optics, Bd. 1, Nr. 1, Januar 1962, S. 55 bis 60.2, No. 9, 1962, pp. 1117 to 1145, in particular pp. 1134 ff; Applied Optics, Vol. 1, No. 1, January 1962, pp. 55-60.