DE1801058B2 - Einstueckige anordnung des stabfoermigen stimulierbaren mediums eines optischen senders oder verstaerkers fuer kohaerente strahlung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine einstückige Anordnung eine Umkleidung 16 aus festem, Licht durchlassendes stabförmigen stimulierbaren Mediums eines opti- dem Material gebildet ist, das an seiner Oberfläche sehen Senders oder Verstärkers für kohärente Strah- 35 22 eine Verspiegelungsschicht 12 trägt. Das den Kern lung mit seinen der Anregung dienenden parallelen bildende Material weist einen vorherbestimmten Bre-Entladungslampen, die das stimulierbare Medium chungsindex und das Umkleidungsmaterial den gleikoaxial und symmetrisch umgeben und ihrerseits von chen oder praktisch nahezu den gleichen Index wie einem reflektierenden Überzug umfangen werden der Kern auf. Vorzugsweise wird dieses feste stimu-(britische Patentschrift 1 038 495). 40 lierbare Medium aus Glas sein, wie ein Spuren von

Bei einstückigen Anordnungen des stabförmigen Neodym enthaltendes Bariumkronglas und das umstimulierbaren Mediums ergeben sich nach dem Stand gebende Umkleidungsmaterial wird ein geeignetes der Technik Schwierigkeiten dahingehend, daß bei selektiv absorbierendes Glas, wie Spuren von Samaeinem durch Wärmeeinwirkung bedingten nicht ein- rium enthaltendes Glas sein, das hiermit zusammenheitlichen Ausdehnen ein Verwerfen der Anordnung 45 wirkt, wobei es die Streustrahlung in der Wellenlänge und Stören der richtigen Arbeitsweise oder sogar eine des kohärenten Lichts absorbiert und zugleich das vollständige Zerstörung der Anordnung verursacht Anregungslicht zum stimulierbaren Medium gut hinwerden kann, und zwar auf Grund der innigen Be- durchläßt.

rührung, die bei derartigen einstückigen Anordnungen Die Elektroden der Entladungslampen sind durch

zwischen dem Kern- und dem Umkleidungsmaterial 50 die Bezugszeichen 15 und 17 in der F i g. 1 wiedervorliegt. Auf Grund der unterschiedlichen Wärme- gegeben und die den optischen Resonator begrenzenausdehnungskoeffizienten der zwei Materialien ergibt den, stark reflektierenden Überzüge an den Stirnsich bei dem Erwärmen eine unterschiedliche seit- flächen des stimulierbaren Mediums 14 sind durch die liehe Verschiebung der Materialien, wodurch sehr Bezugszeichen 19 a und 19 b angezeigt. Natürlich erhebliche Spannungen erzeugt werden können, die 55 wird in der üblichen Weise wenigstens einer dieser zu den geschilderten Erscheinungen führen müssen. Überzüge geringfügig durchlässig sein, wenn dies

Die Erfindung betrifft nun diese mit dem Stand zweckmäßig ist. Gegebenenfalls könnten auch die der Technik verbundenen Nachteile auszuräumen, Resonatorspiegel außerhalb des stimulierbaren Me- und der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe diums längs der mittleren Achse 12« und senkrecht zugrunde, eine einstückige Anordnung der ange- 60 hierzu angeordnet werden. Wenn die Vorrichtung in gebenen Art zu schaffen, bei der Verzerrungen des einem optischen Verstärker betrieben werden soll, optischen Resonators bedingt durch eine ungleich- bedarf es dieser Resonatorspiegel nicht,
mäßige Wärmeausdehnung während des Betriebes Das Umkleidungsmaterial 16 ist in innigem opti-

vermieden wird. schem Kontakt mit dem glatten Zylindermantel 18

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge- 65 des stabförmigen Kerns 14 über praktisch seine gelöst, daß das stimulierbare Medium in ein Umklei- samte Länge angeordnet, so daß im wesentlichen die dungsmaterial· von etwa gleichem Brechungsindex gesamte optische Anregungsenergie auf die Fläche eingebettet wird, dessen rohrförmige Aussparungen des Zylindermantels 18 zwischen dem Kern und der

UmUeidung übertragen wird, und in das stimulier- schiedenen erflndungsgemHßen Anordnungen gleichbare Medium eintritt, ohne daß eine merkliche Ro- zeitig oder schnell aufeinanderfolgend betrieben werflexion an dieser Grenzfläche auftritt. den. Obgleich die Wärme im Innoren der Umklei-

In das Umkleldungsmaterial 16, s. die F i g. 2, sind dung oder im Inneren des stimulierbaren Mediumein Paar EntladungsbUtzlampen2Qa und 20 b ein- a kerns oder im Inneren beider zu einem Ausdehnen gebettet, die eng benachbart zu dem mittleren Kern des festen Kerns und des Umkleidungsmaterials EUh-1.4 und parallel dazu angeordnet sind. Außerdem ren kann, wird trotzdem der Kern 14 praKtisch geradliegen sich die Entladungslampen diametral zuein- linig und stabil bleiben und somit wird, wenn überander gegenüber. Das Umkleidungsmateriul 16 weist haupt, nur ein sehr geringer Effekt, bedingt durch eine sorgfältig ausgeführte glatte Oberfläche 16 a auf, j ο den Wärmeaufbau in der Anordnung während schneldie mit einer Schicht eines stark reflektierenden Mate- ler WiederhoUingsgeschwindigkeiten bei dem Betrieb, rials 22 überzogen ist, um so die darauf auftreffen- eintreten.

den Lichtstrahlen der Anregungsenergie auf den Kern In den Fi g. 3 und 4 ist eine abgewandelte erfln-14 hin zu reflektieren. Es wird somit ein abgeglichener dungsgemäße Ausführungsform wiedergegeben. Bei Zustand bezüglich der Wärmeausdehnung während 15 diesen zwei Figuren sind geringfügig unterschiedliche des Betriebs der Anordnung erzielt. Wesentlich für Querschnitte der Anregungsanordungen gezeigt. In diese Anordnung ist noch, daß der größte Teil der der einen Figur ist eine Gruppe von drei Entladungs- ■/,. B. im Inneren der Entladungsblitzlampen 2Oe er- lampen 30a, 30& und 30c in ihrer Anwendung im zeugten optischen Strahlung so gerichtet wird, daß Inneren der Umkleidung 31 symmetrisch um das sich ein Iichtweg mit einer geringstmöglichen Anzahl 20 stabförmige stimulierbare Medium 32 herum und gean Reflexionen in Richtung auf den Kern des stimu- trennt durch tiefe Ausnehmungen 33 wiedergegeben, lierbaren Mediums ergibt, der durch den geraden während in der anderen eine Gruppe von vier Kam-Pfeil/I und durch die gebrochenen Pfeile B und C mern34a, 34 b, 34c und 34d im Inneren einer Umwiedergegeben ist. kleidung 36, die den Kern 37 umgibt, zur Anwen-

Da der größte Teil der im Inneren der einstückigen 25 dung kommt, wobei eine entsprechende Trennung Anregungsvorrichtung während des Betriebes erzeug- durch die Ausnehmungen 38 erfolgt. In beiden Anten Energie im Inneren der Entladungsrohre auftritt, Ordnungen ist eine Mehrzahl an Kammern um den werden die höchsten Temperaturen im Inneren des stimulierbaren Kern herum vorgesehen, wobei glei-Umkleidungsmaterials 16 in Flächen, die sich eng ches Abstandsverhältnis relativ hierzu sowie gleicher benachbart zu diesen Kammern erstrecken, auftreten, 30 Abstand von benachbarten Kammern für Entladungswährend in denjenigen Teilen des Umkleidungsmate- lampen der Gruppe vorliegt. Bei beiden abgewanrials, die weiter entfernt von diesen Entladungs- delten Ausführungsformen nach den Fig. 3 und 4 rohren sind, niedrigere Temperaturen auftreten wer- Hegen diese, wenn man auch nicht sagen kann, daß den. Dies ist von besonderer Bedeutung bei den- dieselben jeweils mit diametral gegenüberliegenden jenigen erfindungsgemäßen einstückigen Anregungs- 35 Kammern ausgestattet sind, in einer abgeglichenen vorrichtungen, die für einen intermittierenden Betrieb oder symmetrischen Anordnung der Teile vor und mit hohen Wiederholungsfrequenzen und höchste somit wird die Wärmeausdehnung während des BeWirkungsgrade vorgesehen sind. triebes nicht zu einem Biegen oder Verzerren des

Bei einstückigen Anregungsvorrichtungen nach stimulierbaren Kerns führen, und es werden keine

dem Stande der Technik, wo eine einzige Entladungs- 40 verschiedenen Temperaturgradienten in unterschied-

blitzlichtlampe zur Anwendung kommt, konnte kein liehen Teilen der Anordnung ausgebildet, die sich

symmetrischer Temperaturausgleich erzielt werden. ansonsten schädlich auf den Betrieb der Anordnung

Dies wurde gelegentlich als »Bimetalleffekt« bezeich- auswirken könnten.

net. Die Wärmeausdehnung hat dazu geführt, daß Eine wichtige Eigenschaft der Anordnungen der

sich das stabförmige stimulierbare Medium während 45 Entladungslampen nach den F i g. 3 und 4 besteht

des Betriebs etwas biegt. Bei einem Fabry-Perot- darin, daß jede einzelne Kammer praktisch optisch

Resonator können dann die Resonatorspiegel an den von den anderen Kammern der Anordnung isoliert

gegenüberliegenden Stirnflächen des stimulierbaren ist. Somit wird die optische Anregungsenergie, wie sie

Mediums ihre ursprünglich genau parallele Lage durch irgendeine der Entladungslampen aus den

nicht aufrechterhalten. Selbst dann, wenn derartige 5° Kammern ausgestrahlt wird, praktisch vollständig in

Resonatorspiegel außerhalb des stimulierbaren Me- Richtung auf den stimulierbaren Kern gerichtet, und

diums angeordnet wurden, haben die einstückigen kein Anteil dieser Anregungsstrahlung kann in Rich-

Anregungsvorrichtungen nach dem Stande der Tech- tung auf andere Kammern der Gruppe unter Absorp-

nik nachteilige Effekte infolge einer ungleichmäßigen tion verlorengehen. Es läßt sich somit sagen, daß bei

Wärmeausdehnung der unterschiedlichen Materialien 55 derartigen Anordnungen keine Entladungslampe des Kerns oder der Umkleidung oder einer nicht irgendeine andere Kammer der Gruppe »sehen«

symmetrischen Anordnung gezeigt. kann. Andererseits wird ein großer Teil der äußeren

An Hand der Anordnung nach den F i g. 1 und 2 freiliegenden Oberfläche des diese Kammern umergibt sich, daß die zwei Entladungsblitzlichtlampen gebenden Umkleidungsmaterials für eine bessere 20 α und 20 b in symmetrischer Weise benachbart und ^6o Wärmeabstrahlung zur Verfügung stehen,
relativ zu dem stabförmigen stimulierbaren Mediums- Es kann jede vernünftige Anzahl an gewünschten kern 14 angeordnet sind und die Banddicken der be- Entladungslampen angewandt und im gleichen Abnachbarten Umkleidung gleich sind. Hierdurch ergibt Standsverhältnis zueinander um einen stabförmigen sich, daß im wesentlichen äquivalente Wärmeausdeh- mittleren stimulierbaren Kern im Inneren des Umnungsbedingungen, die die verschiedenen Teile des ⁶5 kleidungsmaterials angeordnet werden. Eine deroptischen Senders oder Verstärkers beeinflussen, artige abgewandelte Anordnung, bei der eine noch während des Betriebes auftreten und dies unabhängig größere Anzahl an Entladungslampen zur Anwendavon, ob die Entladungsblitzlichtlampen der ver- dung kommt, ist in der Fig. 5 gezeigt. Hier ist eine

Anregungsanordnung unter Anwenden von sechs Strombelastungen werden die Entladungslampen getrennten, unter sich gleichen Entladungslampen- gegenüber ihrem eigenen Licht durchscheinender und kammern 40 a bis 40/ im Inneren der den mittleren somit wird nicht in schädlicher Weise das Licht von Kern 43 umgebenden Umkleidung 42 gezeigt. Wäh- benachbarten Entladungslampen der Gruppe absorrend die in den Fig. 3 und 4 gezeigten Querschnitts- 5 biert, die in unmittelbarer optischer Verbindung anordnungen relativ tiefe Ausnehmungen 33 bzw. 38 stehen und diese gegebenenfalls »sehen«,
zwischen benachbarten Entladungslampen aufweisen, Während in der Fig. 5 eine Gruppe von sechs und jede Ausnehmung praktisch gut an ihrem inne- Entladungslampen in einer einzigen einstückigen Anren, dem Kern zugewandten Teil abgerundet ist, um Ordnung gezeigt wird, versteht es sich jedoch, daß eine so jeden scharfen Winkel zu vermeiden, der zu io noch größere Anzahl von Kammern in einzelnen Schwächungszonen im Inneren der Umkleidungs- Anordnungen möglich und praktisch ist. Gegebenenanordnung führen könnte, versteht es sich, daß diese falls könnten ein Dutzend oder sogar noch mehr Ausnehmungen zusätzlich jede Entladungslampe "von Kammern in einer einzigen Anordnung mit gutem ihren benachbarten Entladungslampen »abschirmen«. Erfolg angewandt werden. Bei einer Anordnung einer Somit wird nicht nur der größte Teil des durch jede 15 größeren Anzahl von beispielsweise zwölf Entladungs-Entladungslampe abgestrahlten Anreguiigslichtes in lampen können Untergruppen gebildet werden, die j Richtung auf den stimulierbaren Kern geführt, son- abwechselnd oder aufeinanderfolgend betrieben werdem es wird auch praktisch jede erneute Absorption den. Hierbei wird eine bessere Wärmeabfuhr erzielt. S der optischen Anregungsenergie durch eine benach- Bei jeder der verschiedenen abgewandelten Ausbarte Entladungslampe vermieden. 20 führungsformen werden nicht nur die optischen, stark Bei der abgewandelten Bauart nach der Fig. 5, reflektierenden Überzüge, wie der Überzug22 in der ! bei der eine größere Anzahl von Entladungslampen F i g. 2, aus Silber oder Aluminium in unmittelbarer zur Anwendung kommt, tritt ein Auskerbungseffekt Berührung zur äußeren polierten Seitenwand 16 a durch die flachen »spitzen« Ausnehmungen 44 zwi- des Umkleidungsmaterials 16 angewandt, sondern es \ sehen benachbarten Entladungslampen auf. Diese 25 wird darüber hinaus auf jedem dieser stark reflek-S flachen Ausnehmungen unterstützen nicht das Ab- tierenden Überzüge 22 eine relativ schwere Schicht j schirmen einer Entladungslampe gegenüber einer be- eines metallischen Materials mit guter Wärmeleitnachbarten Entladungslampe. Aber das Umkleidungs- fähigkeit, wie Kupfer, s. das Bezugszeichen 24 in der material unterstützt in der Nachbarschaft zu seinen F i g. 2, aufgebracht, und zwar in zweckmäßiger Ausnehmungen 44 die Reflexion und das Richten 30 Weise vermittels elektrochemischen Niederschiagens. ^! der Anregungsenergie in Richtung auf den mittleren Es versteht sich, daß bedingt durch den hohen Kern 42. Andererseits ergibt sich auf Grund einer Wirkungsgrad der Anregung und die hohe Wärmerelativ großen Anzahl der hier in Anwendung korn- leitfähigkeit und Wärmeabführung, nicht nur die vermenden Entladungslampen, daß eine gleichmäßige schiedenen Vorteile der einstückigen Anregungs-Ausleuchtung der gesamten Mantelfläche des stimu- 35 anordnung nach der britischen Patentschrift 1038495 lierbaren Kerns während des Betriebes eintritt und es erfindungsgemäß erzielt werden, sondern daß zusätzergibt sich eine zweckmäßigere Absorption der opti- lieh hierzu, bedingt durch die Mehrzahl der symmeschen Anregungsenergie durch den Kern bedingt trisch angeordneten Kammern für Entladungslampen, durch die Verbreiterung der Absorptionsbanden des eine ausgeglichene Anordnung erzielt wird, bei dei stimulierbaren Mediums bei höheren Temperaturen 40 keine sogenannten »Bimetall-Biegeeffekte« auftreten und man kann niedrigerere Stromdichten anwenden, Darüber hinaus können höhere Arbeitstemperaturer wobei eine bessere spektrale Abgleichung zwischen angewendet werden. Außerdem ist eine bessere spek der Leistung der Entladungslampe und der Anre- trale Abgleichung erzielbar, größere Wärmeableitung gungswellenlängen erzielt wird, die für das in An- wird erreicht und somit werden bessere Arbeits wendung kommende stimulierbare Medium erforder- 45 bedingungen erreicht, als dies nach dem Stand de lieh ist. Bei niedrigen Stromdichten und bei niedrigen Technik möglich war.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

1 2 unmittelbar die Entladungsriiume fUr die Entladungs-Patontansprliche: lampen bilden. Weitere erflndungsgemaße Fortbildungen finden

1. Einstöckige Anordnung des stabförmigen sich in den Unteransprüchen, ....
stimulierbaren Mediums eines optisohen Senders S Die erflndungsgemaß erziolten Vorteile sind darin oder Verstärkers für kohärente Strahlung mit zu sehen, daß eine einstückige Anordnung geschaffen seinen der Anregung dienenden parallelen Ent- wird, die ohne die Gefahr der Beeinflussung der ladungslampen, die das stimulierbare Medium optischen Eigenschaften und sonach mit verbesserter koaxial und symmetrisch umgeben und ihrerseits Arbeitscharakteristik und Wirkungsgrad betrieben von einem reflektierenden Überzug umfangen io werden kann, da es gelingt, die optische Anregungswerden, dadurch gekennzeichnet, daß energie maximal auszunutzen und die Entladungsdas stimulierbare Medium (14) in ein Umklei- blitzlampen mit relativ niedrigen Stromdichten zu dungsmaterial (16) von etwa gleichem Brechungs- betreiben. Es gelingt erflndungsgemaß weiterhin einen index eingebettet ist, dessen rohrförmige Aus- Übertritt optischer Anregungsenergie von einer Entsparungen (20) unmittelbar die Entladungsräume 15 ladungsrolirkammer in eine benachbarte zu verfür die Entladungslampen bilden. hindern.

2. Einstückige Anordnung nach Anspruch 1, Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Mantel- Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher fläche der Umkleidung (16) zwischen je zwei be- beschrieben:

nachbarten Entladungsräumen (40a, 40b) par- 20 Fig. 1 ist ein teilweise weggebrochener Seitenaufallel dazu verlaufende, längsseitige Einkerbungen riß einer erfindungsgemäßen Anregungsvorrichtung; (44) aufweist. F i g. 2 ist ein vergrößerter querseitiger Schnitt im

3. Einstückige Anordnung nach den Ansprü- wesentlichen längs der Schnittlinie 2-2 nach der chenl und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Fig. 1 in Blickrichtung der Pfeile;
Umkleidungsmaterial (16) die optische Anre- as Fig. 3, 4 und 5 sind Querschnittsansichten und gungsenergie gut durchläßt, die kohärente Strah- zeigen abgewandelte erfindungsgemäße Ausführungslung jedoch absorbiert. formen.

In den Fig. 1 und 2 ist jeweils eine einstückige erfindungsgemäße Anregungsvorrichtung durch das

30 Bezugszeichen 10 wiedergegeben, gebildet aus einem

stabförmigen mittleren Kern 14 aus einem festen stimulierbaren Medium, um das herum angeordnet