DE1811549B2 - Optischer sender (laser) zur erzeugung von riesenimpulsen - Google Patents
Optischer sender (laser) zur erzeugung von riesenimpulsenInfo
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Description
18
erreicht werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, fur einen Kiesenimpuls-Laser nach dem Hauptpaient eine weitere
Lösung anzugeben, die bei relativ geringem Mehraufwand eine zusätzliche Herabsetzung der Impulsdauer s
durch Verkürzen der Impulsrückflanke ermöglicht.
Ausgehend von einem optischen .'.lender nach dem
Hauptpatent wird diese Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch die Verwendung eines Hauptresonators
mit seitlich auslenkbarer Ausgangsstrahlung mit Hilfe ι·
einer Polarisationsweiche in Verbindung ma einem Polarisationsdreher, jedoch derart, daß beide den
Haupresonator begrenzenden Spiegel für die Strahlung
mit der vom Hilfssender erzeugten Frequenz durchlässig und für die Strahlung mit der vom Hauptsender is
erzeugten Frequenz undurchlässig ausgebildet sind, und
daß dem äußeren Spiegel des Hauptresonators ein optoelektronischer Wandler nachgeschaltet ist. dessen
elektrischer Ausgang mit dem Steuereingang einer Steuereinrichtung für den Polarisationsdreher verbunden
ist.
Vorteilhaft ist es, wenn der dem Hauptsender benachbarte Spiegel des Hilfiresonators des Hilfssenders
lediglich für die von diesem erzeugte Strahlung teildurchlässig ausgebildet ist.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß der steuerbare Polarisationsdreher nicht nur mit einem
unsicher zu handhabenden Impuls extrem kurzer Dauer und sehr hoher Spitzenspannung in der Größenordnung
von 30 kV gesteuert werden kann, sondern auch mit einem wesentlich leichter zu realisierenden .Spannungssprung. Um einen möglichst kurzen Ausgangsimpuls zu
erhalten, kommt es bei Anwendung eines mittels eines Hilfs-Riesenimpulslasers angeregten Riesenimpulslasers
nämlich nur noch darauf an, die Rückflanke des im Hauptlaser erzeugten Riesenimpulses und nicht auch
noch zusätzlich dessen Vorderflanke zu versteuern.
An sich ist es durch die Lileraturstelle Journ. Appl.
Phys., Vol. 38, Nr. 6, Mai 1967, Seiten 2693 bis 2695 bereits bekannt, zur Erzeugung von sehr kurzen
Riesenimpulsen in einem Resonator hintereinander einen passiven Absorber, ein stimulierbares Medium,
einen Polarisator und eine Kerrzeile anzuordnen. Das Steuersignal erhält die Steuereinrichtung für die
Kerrzeile durch am Polarisator reflektierte Strahlung bei eintretender Sättigung de;; passiven Absorbers im
Zuge der durch Inversion der Energieniveaus des stimulierbaren Mediums angeregten kohärenten Strahlung.
Diese bekannte Anordnung ermöglicht keine Anregung mittels eines Hilfs-Riesenimpulslasers im
Sinne einer extrem schnellen inversion der Energieniveaus
des stimulierbaren Mediums mit großer Übersetzung, wie sie für die Erzeugung von Riesenimpulsen
kürzester Dauer wichtig ist. Außerdem ist auch hier der Aufwand für die Steuereinrichtung der Kerrzeile, die
zum Umschalten einen Rechteckspannungsimpuls von 35 kV benötigt, außerordentlich hoch.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im
folgenden näher beschrieben.
Die Anordnung besteht aus dem optischen Hilfssen-549
der mit einer Blitzlampe 1, einem nicht näher dargestellten Spiegelsystem zur Bündelung des Lichts
aus der Blitzlampe auf das stimulierbare Medium 2, einem vollständig reflektierenden Spiegel 3 und einem
teildurchlässigen Spiegel 4, die gemeinsam einen optischen Resonator begrenzen, und einem Güteschalter
5. Hinter dem optischen Hilfssender ist der Hauptsender so angeordnet, daß beide Sender die
gleiche optische Achse haben. Der Hauptresonator des Hauptsenders wird begrenzt von den für die in ihm
erzeugte Strahlung vollständig reflektierenden Spiegeln 6 and 7. Innerhalb des Hauptresonators ist das
stiiiiulierbare Medium 8. eine Polarisationsweiche 9,
L. B. ein Nicoisches Prisma, und ein Polarisationsdreher 10. z. B. eine Kerrzeile, hintereinander angeordnet.
Außerhalb des Hauptresonators, ebenfalls in der beiden Sendern gemeinsamen optischen Achse, liegt ein
optoelektronischer Wandler! 1, z. B. eine Photozelle, der mit einer Steuereinrichtung 12 zur Steuerung des
Polarisationsdrehers 10 elektrisch verbunden ist.
Die in Gestalt von Riesenimpulsen aus dem teildurchlässigen Spiegel 4 des optischen Hilfssenders
austretende Energie hat eine sehr steile Anstiegsflanke. Ihre Rückflanke verlauft dagegen infolge der Laufzeit
der Quanten bei mehreren Reflexionen zwischen den Spiegeln .3 und 4 relativ flach. Der Spiegel 6 am
stimulierbaren Medium 8 des optischen Hauptsenders ist für die elektromagnetische Welle des Hilfsresonators
des Hilfssenders völlig durchlässig. Das stimulierbare Medium 8 wird nun beim Durchgang der Wellen
invertiert. Da dem optischen Hauptsender ein Absorptionsschalter fehlt, tritt die stimulierte Emission der
Strahlung sofort nach Erreichen des zur Emission benötigten Schwellenwerts mit einer sehr steilen
Anstiegsflanke auf, und zwar als linear polarisierte, die Polarisationsweiche 9 ungestört durchsetzende monochromatische
Strahlung. Der Polarisationsdreher 10 ist zum Zeitpunkt des Anschwingens so gesteuert, daß
die Schwingungsebene des ihn durchsetzenden Lichtes nicht gedreht wird. Die bereits ermittierte Strahlung
wird also an den Spiegeln 6 und 7 hin und her reflektiert. Im Zeitpunkt maximaler Anregung im Hauptresonator
erhält der Polarisationsdreher 10 an seinen Steuerelektroden von dem an ihn angeschlossenen Steuergenerator
12 einen steilen Spannungssprung. Dadurch wird erreicht, daß sämtliche Strahlung nach einmaligem
Durchlaufen des Polarisationsdrehers 10 an der Polarisationsweiche 9 mit einer um 90° gedrehten
Schwingungsebene ankommmt und aus dem Hauptresonator ausgekoppelt wird. Im Gegensatz zur Auskopplung
an teildurchlässigen Spiegeln wird die Strahlung in einem durch seine Intensität stark erhöhten und zeitlich
verkürzten Impuls abgegeben. Der Steuergenerator 12 wird von einem optoelektronischen Wandler U zur
Abgabe des Spannungssprungs angeregt. Der optoelektronische Wandler ist seinerseits direki von der
Strahlung des optischen Hilfssenders dadurch gesteuert, daß diese Strahlung zu einem geringen Teil nach
Durchgang durch den Hauptresonator auf den optoelektronischen Wandler 11 einfällt.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (2)
1. Nach dem Prinzip der stimulierten Emission arbeitender optischer Sender für kohärente Strah- ^
lung (Laser) zur Erzeugung sehr kurzer L ichtimpulse hoher Leistung (Riesenimpulslaser), mit einem
stabförmigen stimulierbaren Medium, dem das für den Betrieb erforderliche Anregungslicht in Richtung
der Stabachse von einem nach dem Prinzip der w stimulierten Emission arbeitenden optischen Hilissender
für kohärente Strahlung, dessen stimulierbares Medium von einem stabförmigen dielektrischen
Festkörper gebildet ist, in Form von sehr kurzen Lichtimpulsen hoher Leistung geliefert wird, einem
optischen Schalter zum wahlweisen Unterbrechen und öffnen des Strahlenganges des Anregungslichts
sowie mit einer Auskoppelvorrichtung für die erzeugten Riesenimpulse, bei dem ein erster
optischer Resonator (Hauptresonator) das crstgenannte,
von einem stabförmigen, ebenfalls dielektrischen Festkörper gebildete stimulierbare Medium
und ein zweiter optischer Resonator (Hilfsresonator)
das zweitgenannte, von einem stabförmigen dielektrischen Festkörper gebildete stimulierbare
Medium sowie den optischen Schalter zum wahlweisen Unterbrechen und öffnen des Strahlenganges
des Anregungslichts enthält, und bei cLm der
Hauptresonator durch dielektrische Spiegel begrenzt ist, von denen der in Strahlrichtung des
Anregungslichtes erste dielektrische Spiegel nur für das Anregungslicht durchlässig ist, nach Hauptpatent
15 14 548, gekennzeichnet durch die Verwendung eines Hauptresonators (6, 7) mit
seitlich auslenkbarer Ausgang.cstrahlung mit Hilfe
einer Polarisationsweiche (9) in Verbindung mit einem Polarisationsdreher (10), jedoch derart, daß
beide den Hauptresonator begrenzenden Spiegel (6, 7) für die Strahlung mit der vom Hilfssender (2 bis 5)
erzeugten Frequenz durchlässig und für die Strahlung mit der vom Hauptsender erzeugten Frequenz
undurchlässig ausgebildet sind, und daß dem äußeren Spiegel (7) des Hauptresonators ein optoelektronischer
Wandler (11) nachgeschaltet ist, dessen elektrischer Ausgang mit dem Steuereingang einer
Steuereinrichtung (12) für den Polarisationsdreher (10) verbunden ist.
2. Optischer Sender nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der dem Hauptsender benachbarte
Spiegel (4) des Hilfsresonators des Hilfssenders lediglich für die vom Hilfssender erzeugte
Strahlung teildurchlässig ausgebildet ist.
Die Erfindung bezieht sich auf einen nach dem Prinzip der stimulierten Emission arbeitenden optischen Sender
für kohärente Strahlung (Laser) zur Erzeugung sehr kurzer Lichtimpulse hoher Leistung (Riesenimpulslaser),
mit einem stabförmigen stimulierbaren Medium, dem das für den Betrieb erforderliche Anregungslicht in
Richtung der Stabachse von ein^m nach dem Prinzip der stimulierten Emission arbeitenden optischen Hilfssender
für kohärente Strahlung, dessen stimulierbares Medium von einem stabförmigen dielektrischen Fest- f>5
körper gebildet ist, in Form von sehr kurzen Lichtimpulsen hoher Leistung geliefert wird, einem
optischen Schalter zum wahlweisen Unterbrechen und Öffnen des Strahlenganges des Anregungslichts sowie
mi! einer Auskoppelvorrichtung für die erzeugten Riesenimpulse, bei dem ein erster optischer Resonator
(Hauptresonator) das erstgenannte, von einem stabförmigen. ebenfalls dielektrischen Festkörper gebildete
stimulierbare Medium und ein zweiter optischer Resonator (Hilfsresonator) das zweitgenannte, von
einem stabförmigen dielektrischen Festkörper gebildete stimulierbar^· Medium sowie den optischen Schalter
zum wahlweisen Unterbrechen und Öffnen des Strahlengangs des Anregungslichts enthält, und bei dem der
Hauptresonator durch dielektrische Spiegel begrenzt ist. von denen der in Strahlrichtung des Anregungslichts
erste dielektrische Spiegel nur für das Anregungslicht durchlässig ist.
Mittels Lasern als Hilfslichtquelle angeregte Laser dieser Art sind im Hauptpatent angegeben und durch
die Literaturstelle Journal of Appl. Phys., Vol. 37, Nr. 5,
1966, Seiten 2004 bis 2006, bekannt.
Die Form der erzeugten Riesenimpulse einer solchen Laseranordnung weist einen exponentiellen Anstieg bis
z'ir maximalen Emission und einen sich daran anschließenden exponentiellen Abfall auf. Mittels der
vom Hilfssender zur Anregung des Hauptsenders erzeugten Riesenimpulse läßt sich eine sehr steile
Anstiegsfianke des vom Hauptsender erzeugten ausgangsseitigcn
Riesenimpulses herbeiführen. Die Rückflanke ist jedoch relativ flach, da die im Hauptresonator
zwischen dessen Spiegeln hin und her reflektierte Strahlung einem der Vorderflanke entsprechend steilen
Abfall der Rückflanke entgegensteht.
Zum Erzeugen von Riesenimpulsen sehr kurzer Dauer in der Größenordnung einiger Nanosekunden
mittels Lasern, die mit inkohärentem Licht angeregt werden, ist es durch die Literaturstelle »Theory of Laser
Regeneration Switching«, von Arthur A. Vuylsteke in Journal of Applied Physics, Vol.34, No.6, Juni 1963,
Seiten 1615 bis 1622, bekannt, zur Versteilerung sowohl der Vorder- als auch der Rückflanke eines Riesenimpulses
einen fremdgeMeuerten Schalter vorzusehen. Hiernach wird mit Hilfe einer, den steuerbaren Schalter
darstellenden Kerrzelle in Verbindung mit einem Nicoischen Prisma die Resonatorgüte zur Emission
eines Impulses zweimal umgeschaltet. Die Spiegel des Resonators haben beide höchste Reflexion. Der
Polarisationsschalter sperrt während des Anregungsimptilses
den Resonator. Nach Erreichen der maximalen Inversion öffnet ein Steuerimpuls an der Kerrzelle den
Resonator und der Riesenimpuls steigt steil an. Bei seiner Spitzenleistung wird die Spannung an der
Kerrzelle wieder abgeschaltet, und die Strahlung im Resonator wird an der Polarisationsweiche aus dem
Resonator herausreflektiert. Die Realisierung einer solchen Anordnung bedingt einen sehr hohen steuertechnischen
Aufwand, weil die Kerrzelle eine Steuerspannung in der Größenordnung von 20 bis 30 kV
benötigt und es außerordentlich schwierig ist, einen genau definierten Steuerspannungsimpuls dieser Größenordnung
mit einer Dauer von höchstens einigen Nanosekunden zu erzeugen.
Durch die Bündelung des kohärenten Anregungslichtes auf einen kleinen Querschnitt des stimulierbaren
Mediums des Hauptresoriators ist es möglich, in diesem eine Inversionsdichte zu erzeugen, wie sie mit normaler
inkohärenter Lichtquelle nicht erreicht werden kann. Da die Anstiegsflanke des Impulses der emittierten
Strahlung von dieser Größe abhängig ist, kann dadurch eine wesentliche Impulsversteilerung und -Verkürzung
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19681811549 DE1811549C3 (de) | 1968-11-28 | Optischer Sender (Laser) zur Erzeugung von Riesenimpulsen |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19681811549 DE1811549C3 (de) | 1968-11-28 | Optischer Sender (Laser) zur Erzeugung von Riesenimpulsen |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1811549A1 DE1811549A1 (de) | 1970-07-02 |
DE1811549B2 true DE1811549B2 (de) | 1977-05-12 |
DE1811549C3 DE1811549C3 (de) | 1978-01-05 |
Family
ID=
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE1811549A1 (de) | 1970-07-02 |
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Legal Events
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EHJ | Ceased/non-payment of the annual fee |