DE2062085A1 - Einrichtung zur Auswahl eines Licht strahlenbündel innerhalb eines Resonators - Google Patents
Einrichtung zur Auswahl eines Licht strahlenbündel innerhalb eines ResonatorsInfo
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Description
IBM Deutschland
Internationale Büro-Maschinen Gesellschaft mbH
Böblingen, den 8. Oktober 1970 bm-ba
Anmelderin:
International Business Machines Corporation, Armonk, N.Y. 10504
Amtliches Aktenzeichen:
Neuanmeldung
Aktenzeichen der Anmelderin: Docket YO 969 035
Einrichtung zur Auswahl eines Lichtstrahlenbündels innerhalb eines
Resonators
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Auswahl eines Lichtstrahlenbündels
innerhalb eines Resonators für einen optischen Sender oder Verstärker, mit zwei gegenüberliegenden Spiegeln und
einem dazwischenliegenden aktiven Medium, einem selektiv wirkenden, durch ablenkbare Elektronenstrahlen beeinflußten elektrooptischen
Material, durch das eine örtliche Auswahl mindestens eines Lichtstrahlenbündels erfolgt.
Ein durch Elektronenstrahlen gesteuerter optischer Sender oder
Verstärker stellt eine Lichtquelle dar, deren örtliche Lage durch die Ablenkung eines Elektronenstrahles bestimmt wird« Ein derartiger
Verstärker ist in dem Aufsatz "The Electron Beam Scanlaser:
Theoretical and Operational Studies" von R. A. Myers und R. V. Pole, IBM Journal of Research and Development, Band 11, Nr. 5,
September 1967, Selten 502 bis 510, beschrieben. Hierbei sind zwei dielektrische Spiegel und zwei Linsen in der Weise angeordnet,
daß jeder Spiegel die Bildfläche des anderen darstellt. Die
Spiegel sind parallel zueinander ausgerichtet und eben. Ein derart ausgebildeter Resonator wird als konjugierter Parallelplat-
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— ο —»
ten-Resonator bezeichnet. Eine große Anzahl von gleichartigen, stimulierten Lichtstrahlen wird erzeugt. Ihre Anzahl ist angenähert
durch die Beziehung N = -χ ίγψ) gegeben, wobei 2a die
Weite der Öffnung im aktiven Medium, 2b die Weite der Ausgangsöffnung in einem der Spiegel, f die Brennweite der Linsen zu
beiden Seiten des aktiven Mediums und λ die Wellenlänge des Lichts bedeuten. Gewöhnlich wird der Gütefaktor oder Q-Wert für
alle Strahlen bis auf einen verschlechtert. Der Q-Wert dieses einen Strahls bleibt damit über dem für ein Oszillieren erforderlichen
Schwellwert. Dies erfolgt durch eine örtliche Änderung der Doppelbrechung im Hohlraum des Resonators. Durch eine
derartige Auswahl eines Strahls oder einer Strahlengruppe kann die Lage des Ausgangspunktes des ausgesendeten Lichtes beliebig
verändert werden.
Für die Auswahl des Strahles wird ein elektrooptischer Kristall verwendet. Der hierfür zur Zeit am geeignetsten erscheinende
Stoff ist Kaliumdihydrogenphosphat (KII PO.) , im folgenden auch
als KDP bezeichnet. Bei dem bekannten optischen Verstärker wird der eine Spiegel durch.einen stark reflektierenden Belag auf einer
Seite des KDP-Kristails gebildet. Die einzelnen Strahlen
werden auf diesem Belag fokussiert. Um eine gleichmäßige Reflektion
zu erhalten, müssen Beschädigungen, z. B. Kratzer oder andere Vertiefungen, auf der Oberfläche des KDP so gering v/ie möglich
gehalten werden. Das KDP ist jedoch ein relativ weicher Stoff und bei Feuchtigkeit anfällig für eine Korrosion, so daß
Beschädigungen seiner Oberfläche sich nicht vollständig vermeiden lassen. Da auch die Brennpunkte der verschiedenen Lichtstrahlen
direkt auf der Oberfläche des Kristalls liegen, kommt es hier zu punktförmigen starken Aufheizungen, die weitere Beschädigungen
des Kristalls und des reflektierenden Belags verursachen können.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen durch Elektronenstrahlen
gesteuerten optischen Sender oder Verstärker zu schaffen, bei dem Beschädigungen auf der Oberfläche des elektro-
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optischen Kristalls keinen oder nur einen geringfügigen Einfluß
auf den emittierten Lichtstrahl besitzen und bei dem die extrem starke punktförmige Atifheizung der Oberflächen des Kristalls
und des reflektierenden Belags vermieden wird. Diese Aufgabe wird bei der anfangs genannten Einrichtung zur Auswahl eines
Lichtstrahlenbündels innerhalb eines Resonators für einen optischen
Sender oder Verstärker erfindungsgemäß dadurch gelöst/ daß im Lichtstrahlengang eine Facettenlinse mit einer Vielzahl von
einzelnen Linsen angeordnet ist, wobei jedem der wählbaren Lichtstrahlenbündel eine solche einzelne Linse zugeordnet ist,
Jede einzelne Teillinse der Facettenlinse wirkt als ein Strahlenselektor
und wählt dabei jeweils nur eine Strahlenachse aus. Hierdurch erhält man @isa stark kohärentes Licht sowie eine hohe
Intensität des emittiert©'· Lichtes. Die Brennpunkte der zu reflektierenden
Strahlen !..ν ,linden sich nicht mehr auf der Oberfläche
des elektrooptischen Kristalls, so daß hier vorhandene Kratzer den Strahlengang kaum beeinflussen sowie Beschädigungen
am Kristall oder am reflektierenden Belag durch starke örtliche Erhitzungen vermieden werden. Weiterhin ist die Lage jedes einzelnen
ausgewählten Lichtstrahles sowohl durch die Geometrie der entsprechenden Teillihse als auch die zugeordnete Ablenkung des
Elektronenstrahls bestimmt. Auf diese Weise läßt sich die Lage
der jeweiligen Emissionspunkte des optischen Verstärkers sehr genau einstellen, auch wenn die Ablenkung des Elektronenstrahls
innerhalb gewisser Grenzen schwankt.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der in den Figuren dargestellten
Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine SGhematische Darstellung einer bekannten
Einrichtung zur Auswahl eines Strahles eines optischen Senders oder Verstärkers,
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Fig. 2 eine schematische Darstellung einer ersten Aus-
führungsform einer Einrichtung nach der Erfindung und
Fig. 3 eine schematische Darstellung einer zweiten Aus
führ ungs form einer Einrichtung nach der Erfindung
.
Die Einrichtung nach Fig. 1 enthält einen Resonatorteil 10 und einen Strahlenauswahlteil 12, die sich zum Teil überlappen. Der
Resonatorteil 10 besitzt ein aktives Medium 22 mit zugeordneten optischen Geräten, die zusammen einen konjugierten Parallelplatten-Resonator
ergeben. Im Auswahlteil 12 sind ein ablenkbarer Elektronenstrahl 55, eine KDP-Schicht 34, die polarisierenden
Stirnflächen 24 und 26 des aktiven Mediums 22 und eine Platte 28 gezeigt.
Der Resonatorteil 10 enthält weiterhin einen Ausgangsspiegel 14, der in der Brennebene einer Linse 16 liegt. Ein Satz aus Lichtstrahlen
17, 18 und 19 stellt den ausgewählten Strahl 20 dar. Ein Brennpunkt dieses Strahls befindet sich auf dem Spiegel 14.
Die Lichtstrahlen 17, 18 und 19 werden parallel durch das aktive Medium 22 und die Platte 28 übertragen und treffen auf eine
Linse 30, in deren Brennebene die eine Oberfläche 32 der KDP-Schicht 34 liegt. Diese KDP-Schicht 34 ist Teil einer aus einzelnen
Schichten aufgebauten Anordnung 36, die außerdem eine Antireflexschicht
38 auf der der Linse 17 gegenüberliegenden Oberfläche 33 der KDP-Schicht 34, einen stark reflektierenden Belag
39, der an die Oberfläche 32 der KDP-Schicht 34 angrenzt und eine Germaniumschicht 40 auf dem Belag 39 besitzt. Die Germaniumschicht
40 ist elektrisch Über eine Leitung 44 mit Erdpotential 42 verbunden. Sie kann durch irgendeine andere teilweise isolierende
Schicht ersetzt werden, bei der der Ladungsabfluß durch die Dicke der Schicht bestimmt ist. Sie kann auch ganz weggelassen
werden, wenn die Oberflächenladung der KDP-Schicht 34 auf andere Weise, beispielsweise durch einen Elektronenstrahl mit
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- 5 entsprechender Energie, entfernt wird.
Der Auswählten 12 der in Fig, I gezeigten Einrichtung weist eine
Kathodenstrahlröhre 46 mit einer evakuierten Kanuner 48, einer Ablenkspule 50. einer Elektronenquelle 52 und einer Energiezuführungsleitung
54 auf.
Der optische Sender oder Verstärker emittiert Licht in den Riehtungen
17d, 18d und I9d von dem ausgewählten Punkt 21 des Ausgangsspiegels
14 aus. Der Resonatorteil 10 ist in der Lage, eine große Anzahl von Strahlen wie den Strahl 20, aufrechtzuerhalten,-
wobei jedoch der Auswahlteil 12 bestimmt, welcher einzelne
oder welche Gruppen von Strahlen aus dieser großen Anzahl zu einem bestimmten Zeitpunkt stimuliert wird. Der Resonatorteil
muß mehrere Erfordernisse erfüllen. Er muß eine große Anzahl von Strahlen mit verschiedenen Schwingungsachsen mit möglichst gleichem
Q-Wert aufrechterhalten. Diese Strahlen müssen räumlich unterscheidbar
,sein, damit eine Auswahl nach räumlichen Gesichtspunkten
möglich ist.
Die Spiegeloberflächen 15 und 32 sind in den Brennebenen der Lin
sen 16 und 30 angeordnet, so daß die einzelnen Lichtstrahlen auf
diesen Oberflächen gesammelt werden. Der Strahl 20 beispielsweise wird im Punkt 21 auf der Oberfläche 15 und im Punkt 23 auf
der Oberfläche 32 gesammelt. Der jeweils zugeordnete Hauptstrahl,
hier der Strahl 18, trifft senkrecht auf die Spiegel 15 und 39 auf. Die Wirkungsweise des Auswahlteiles 12 wird durch ein durch
die Elektronenladungen verursachtes elektrisches Feld in der KDP-Schicht 34 bestimmt, das an der durch den Elektronenstrahl 55 bestimmten Stelle durch den elektrooptischen Effekt eine Doppelbrechung im KDP-Kristall hervorruft. An dieser Stelle tritt auch
der Strahl 20 durch die KDP-Schicht, Der Strahl 20 wird durch,
die unter dem Brewsterschen Winkel angeordneten Stirnflächen 24
und 26 des aktiven Mediums linear polarisiert. Die Platte 28
weist eine gleichmäßige Doppelbrechung auf, durch die die vom aktiven Medium 22 emittierten, linear polarisierten Strahlen eine
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elliptische Polarisierung erfahren. Die am Belag 39 reflektierten Strahlen gehen wieder durch die Stirnflächen 24 und 26 hindurch
und werden dabei infolge ihrer elliptischen Polarisierung gedämpft, wobei der zugehörige Q-Wert des Resonatorteils erniedrigt
wird. Der Q-Wert wird somit für das gesamte optische Feld herabgesetzt. Wenn er eine bestimmte untere Grenze erreicht,
dann kann der entsprechende Strahl im Resonatorteil nicht aufrechterhalten werden. Die durch die Elektronen verursachte Ladung
56 auf der Germaniumschicht 40 bewirkt jedoch, daß eine Dämpfung und damit eine Erniedrigung des Q-Wertes für den betreffenden
Strahl, hier der Strahl 20, nicht eintritt. An der zugeordneten Stelle tritt in der KDP-Schicht 34 eine Doppelbrechung
auf, die den elliptischen Polarisierungseffekt der Platte 28, der ebenfalls durch eine Doppelbrechung hervorgerufen wurde,
kompensiert. Es wird also nur der über den Elektronenstrahl 55 ausgewählte Strahl im Resonatorteil 10 stimuliert und kann in
diesem oszillieren.
Die identischen Linsen 16 und 30 besitzen eine möglichst kleine Brennweite, damit der Verstärkungseffekt mit einem hohen Wirkungsgrad
durchgeführt werden kann.
Anstelle der Germaniumschicht, die zur Abführung der aufgestrahlten
Elektronen dient, kann auch eine leitende, transparente Schicht, z. B. aus Cadmiumoxyd, auf die Oberfläche 33 der KDP-Schicht
34 aufgebracht werden. Die transparente Schicht wird mit Erdpotential verbunden. Die Elektronen gelangen durch die
KDP-Schicht hindurch und werden dann abgeleitet. In den Fign. 2 und 3 gezeigte Teile, die solchen in der Fig. 1 entsprechen,
sind mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet, wobei diejenigen in der Fig. 2 zusätzlich mit einem Strich und diejenigen
in der Fig. 3 mit zwei Strichen versehen sind.
Die Einrichtung in der Fig. 2 unterscheidet sich von der in der Fig. 1 dadurch, daß die Antireflexschicht 38 von der der Linse
30 gegenüberliegenden Oberfläche 33 der KDP-Schicht entfernt und
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dort statt dessen eine Facettenlinse 100' mit einzelnen Linsen
104' aufgeleimt vurde. Die Antireflexschicht 38· befindet sich
hierbei auf den Linsen 104'. Die Leimschicht 102' zwischen der
Facettenlinse 100' und der KDP-Schicht 34' besitzt einen geeigneten
Brechungsindex. Weiterhin liegt der Brennpunkt 23' des
Strahles 20" in der Brennebene der Facettenlinse 100*. Diese
Brennebene befindet sich im Resonatorteil 10' außerhalb der Anordnung
36'. Die Lichtstrahlen 17', 18' und 19' des Strahls 20'
verlaufen nach dem Passieren der zugeordneten Linse 104' parallel
und beleuchten eine Fläche 106' auf dem reflektierenden Belag
39' .
Eine Facettenlinse enthält eine Vielzahl von in einem regelmäßigen
Muster angeordneten Einzellinsen mit einer besonderen optischen Eigenschaft, wobei in der Regel die Einzellinsen auf
der Oberfläche des Materials mit der gewünschten optischen Eigenschaft
eingeprägt werden. Die Linse kann aus Glas, Plastik oder einem anderen Material mit den erforderlichen Brechungseigenschaften bestehen. Die Linsen 104" der Facettenlinse 100*
besitzen eine derartige optische Eigenschaft, daß diejenigen Lichtstrahlen, die im Brennpunkt einer Linse 104' zusammentreffen,
durch diese Linse in parallele Strahlen 105" umgewandelt
werden. Diese treffen rechtwinklig auf den Belag 39* auf und werden von diesem unter dem gleichen Winkel wieder zurückgeworfen.
■
Wie in Fig. 1 kann auch der Resonatorteil 10' in Fig. 2 eine
Vielzahl von verschiedenen Strahlen aufrechterhalten, die an verschiedenen Punkten der Oberfläche 15' des Ausgangsspiegeis
14' auftreffen. Wenn ein Strahl im Resonatorteil stimuliert
wird, dann ist er in bezug auf seine Natur und seine Lage stabilisiert und schwingt zwischen einem bestimmten Punkt, z. B.
21' auf der Oberfläche 15* und einer bestimmten Fläche, z. B.
106' auf dem reflektierenden Belag 39*. Wie jedoch bereits anhand
der Fig. 1 erläutert wurde, wird durch die Platte 28' der Q-Wert für alle Strahlen, die nicht durch den Elektronenstrahl
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55' selektiert werden, soweit herabgesetzt, daß eine Stimulation
dieser Strahlen nicht mehr möglich ist.
Um nun einen bestimmten Strahl, der im Brennpunkt einer der Linsen
104' gesammelt wird, z. B. den Strahl 20', zu stimulieren
und einen entsprechenden Ausgangslichtstrahl zu erhalten, wird der Elektronenstrahl 55' der Kathodenstrahlröhre 46' auf einen
Punkt auf der Halbleiterschicht 40' gelenkt, der gegenüber der
Fläche 106' liegt, auf die die parallelen Strahlen 105' des
Strahls 20' auftreffen. Das durch die Ladung 56' der Elektronen
auf der Halbleiteroberfläche entstandene elektrische Feld in der KDP-Schicht 34' ruft eine örtlich begrenzte Doppelbrechung
hervor, die die elliptische Polarisierung der Platte 28' kompensiert.
Der einer Doppelbrechung in der KDP-Schicht 34' unterliegende Strahl wird daher im Resonatorteil stimuliert, während
alle anderen Strahlen gedämpft werden.
Jeder Strahl, der nicht im Brennpunkt 23' einer Linse 104" gesammelt
wird, kann ebenfalls nicht stimuliert werden, da er vom reflektierenden Belag 39' unter einem anderen als dem Einfallswinkel
wieder zurückgeworfen wird. Auf diese Weise erfolgt bereits durch die Facettenlinse 100' eine Digitalisierung des optischen
Ausgangsfeldes.
Da der Brennpunkt 23' der Linse 30' für den Strahl 20' sich nicht
auf der Oberfläche 32' der KDP-Schicht 34' befindet, sondern hier
auf die Fläche 106' verteilte parallele Strahlen 105' auftreffen,
werden die Aufheizung und der Einfluß von Beschädigungen auf der Oberfläche 32'. stark herabgesetzt. Die parallelen Strahlen 105'
verteilen sich auf eine Fläche, die etwa der der zugehörigen Linse 104' entspricht. Gegenüber dieser Fläche kleine Kratzer auf
der Oberfläche 32' der KDP-Schicht 34' sind daher nicht von Bedeutung.
Wie bei der Einrichtung nach Fig. 1 kann auch hier die Halbleiterschicht
40' durch eine transparente, leitende Schicht ersetzt
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werden, die zwischen der KDP--Schicht 34' und der Leimschicht 102'
angeordnet ist.
In der Ausführungsform""nach "Fig. 3 befindet sich die Facettenlinse
100'· zwischen der KDP-Schicht 34" und dem Elektronenstrahl
55''. Die Facettenlinse 100'* ist durch eine Leimschicht
108lf befestigt, deren Brechungsindex mit dem der KDP-Schicht
34'' übereinstimmt. Der Leim füllt alle Kratzer und sonstigen Beschädigungen
an der Oberfläche 32*' der KDP-Schicht 34'' aus, so
daß diese Beschädigungen auf die optischen Eigenschaften der Oberfläche 32'' keinen Einfluß haben. Wie Fig. 3 zeigt, wird der
Strahl 20'' durch die Linse 30'· im Brennpunkt 23·' der Linse
104'· innerhalb der KDP-Schicht 34'· gesammelt. Die Linse 104"
wirft die Strahlen 105'' wieder zum Brennpunkt 23'' zurück. Die
Strahlen 105" durchsetzen ein bestimmtes Gebiet der Oberfläche
32'' der KDP-Schicht 34''. Die Facettenlinse 100" mit den einzelnen
Linsen 104"' und dem auf diese aufgebrachten reflektierenden
Belag'39'' dienen als Spiegel auf der einen Seite des Resonatorteiles
10''. Der Belag 39!l und die darüberliegende Halbleiterschicht
40' ' weisen eine Kontur auf, die der der Facettenlinse
100'' entspricht.
Jeder strahl im Resonatorteil 10'', der nicht in einem der Brennpunkte
23'' der Linsen 104'' gesammelt wird, kann nicht oszillieren,
da er durch den Belag 39'' unter einem anderen als seinem Einfallsswinkel wieder zurückgeworfen wird. Auch hier wird das
optische Ausgangsfeld durch die Facettenlinse 10O11 digitalisiert.
Da der schädliche Einfluß von Kratzern auf der Oberfläche der
KDP-Schicht 341^dUrCh die Leimschicht 108'' vermieden wird,
kann der Brennpunkt 23'' nahe an oder sogar auf die Oberfläche
32·■ der KDP-Schicht 34'' gelegt werden. Wenn hier jedoch die Aufheizung
zu stark sein sollte, kann der Brennpunkt 23'' auch an
eine andere Stelle verlegt werden.
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Im folgenden wird nochmals eine allgemeine Betrachtung über den
Erfindungsgegenstand gegeben. Es ist ein stimulierender Resonator mit einem aktiven Medium zwischen zwei reflektierenden
Oberflächen vorgesehen. Die stimulierten Lichtstrahlen können verschieden geneigte Achsen besitzen. Ein linearer Polarisierer
und eine optische Verzögerungsplatte sind zur Erzeugung einer bestimmten Polarisation im Resonator angeordnet. Die diese Polarisation
erfahrenden Lichtstrahlen werden im Resonator stark gedämpft. Eine Elektronenstrahlröhre befindet sich hinter einer
der beiden reflektierenden Oberflächen, wobei vor dieser Oberfläche eine Schicht aus elektrooptischen! Material vorgesehen ist.
Durch die von dem Strahl der Elektronenstrahlröhre in der Nähe des elektrooptischen Materials aufgebrachten Ladungen wird in
diesem eine örtlich begrenzte Doppelbrechung erzeugt, die den Einfluß der optischen Verzögerungsplatte kompensiert. Dadurch
wird durch den Elektronenstrahl eine bestimmte Lichtstrahlenachse ausgewählt. Ein entlang dieser Achse schwingender Lichtstrahl
wird im Resonator stimuliert. In der einen Ausführung des optischen Senders oder Verstärkers wird in dem Weg der Lichtstrahlen
eine Facettenlinse angeordnet. Diese bewirkt, daß die einzelnen Lichtstrahlen eines ausgewählten Strahls das elektrooptische Material
parallel durchsetzen und parallel wieder reflektiert werden. Bei einer weiteren Ausführung befindet sich die Facettenlinse
auf der der Elektronenstrahlröhre zugewandten Seite des elektrooptischen Materials, wobei die reflektierten Strahlen
durch Brennpunkte der einzelnen Linsen der Facettenlinse innerhalb oder in der Nähe des elektrooptischen Materials gehen. Das
bevorzugte elektrooptische Material mit einer genügenden Kristallgröße und ausgezeichneten elektrooptischen Eigenschaften ist Ka-liumdihydrogenphosphat
(KH-PO4J, auch als KDP bezeichnet. Da dieses
Material sehr weich und durch Feuchtigkeit angreifbar ist, ist es sehr schwer, ein poliertes Plättchen hieraus mit den erforderlichen
Toleranzen, die etwa 1/5 bis 1/10 der optischen Standardwellenlänge, d. h. der Wellenlänge der Natrium D-Linie
betragen, ohne Kratzer oder sonstige Vertiefungen herzustellen.
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Diese Beschädigungen wirken sich jedoch nachteilig auf die Gleichförmigkeit
des optischen Ausgangsfeldes aus. Durch die Facettenlinse wird vermieden- daß die Brennpunkte der Lichtstrahlen genau
auf der Oberfläche des KDP-Kristalls liegen. Bei der einen Ausführungsform ist die Facettenlinse auf die zum Resonator gewandte
Seite des KDP-Kristalls geleimt. Die Lichtstrahl durchlaufen einen
vor der Facettenlinse liegenden Brennpunkt. Nur diejenigen Strahlen,
die auf den Achsen der einzelnen Linsen der Facettenlinse gesammelt
werden, werden auf dem gleichen Weg wieder reflektiert. Hierdurch ergibt sich eine Digitalisierung des optischen Ausgangsfeldes. Diese Strahlen laufen parallel durch den KDP-Kristall, wobei
sie jeweils über eine Fläche, die etwa der Größe der zugeordneten Linse entspricht, verteilt sind. Ein typischer Wert für einen
Linsendurchmesser liegt etwa bei 0,25 mm. Die Größe von Kratzern
oder anderen Vertiefungen liegt dagegen bei Werten, die kleiner als 0,02 mm sind, so daß sie in bezug auf die vom Lichtstrahl
durchsetzte Fläche vernachlässigbar sind.
Bei der anderen Ausführungsform ist die Facettenlinse auf die zur Elektronenstrahlröhre gewandte Seite des KDP-Kristalls geleimt.
Die einzelnen Linsen der Facettenlinse sind mit einem reflektierenden Belag überzogen, so daß sie wie reflektierende kugelförmige
Spiegel wirken. Es wird ein Leim verwendet, dessen Brechungsindex dem des KDP-Kristalls entspricht. Die Strahlen besitzen ihre
Brennpunkte innerhalb oder außerhalb des KDP-Kristalls.
Wegen der Riehtungsauswahl der einzelnen Linsen der Facettenlinse
erhält man einen Strahl mit nur einer Achse. Durch diese Auswahl ist eine hohe elektrische Ladung möglich. Auf diese Weise ist eine
hohe Intensität des Lichtes und damit eine hohe Ausgangsleistung erreichbar. Bei dem bekannten optischen Verstärker ohne Facettenlinse
konnte die Querschnittsfläche des emittierten Lichtstrahles
nur durch Begrenzung der durch den Elektronenstrahl bewirkten elektrischen Ladung ausreichend klein gehalten werden.
Die Feinheit der Rasterung des Ausgangsfeldes hängt von der Größe
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der einzelnen Linsen der Facettenlinse ab. Linsen mit einem Mittenabstand
von 0,25 mm an sind erhältlich. Mit einem KDP-Kristall
von 5 cm · 5 cm Größe erhält man so ein Ausgangsfeld mit 200 200 möglichen Punkten.
Weitere konstruktive Einzelheiten werden nun anhand der Fig. 1
erläutert, wobei diese sinngemäß auch für die Fign. 2 bzw. 3 gelten. Die Anordnung 36 ist über einen Ring 58 an der Kammer 48 befestigt.
Der Ring 58 ist um ein Fenster 60 in der Kammer 48 herumgelegt. Da die Kammer 48 evakuiert ist, wird durch den äußeren
Luftdruck die Anordnung 36 fest gegen die Kammer 48 gedruckt.
Diese Art der Befestigung zeichnet sich durch ihre besondere Einfachheit aus.
Das aktive Medium 22 kann beispielsweise aus einer Quecksilber-Entladungsröhre
mit einer Hohlkathode bestehen. Ein spezielles Ausführungsbeispiel enthält eine röhrenförmige Kathode von 25 mm
Durchmesser und 75 bis 200 mm Länge, die sich in einer Glasröhre mit eingeschmolzenen Zuleitungen befindet. Eine Anode aus Tantaldraht
ist in Form von Ringen etwa 10 mm von jedem Ende der Kathode angeordnet und mit Wolframzuleitungen versehen. Die Stirnflächen
24 und 26 sind an den Enden der Glasrohre mit einem Epoxydkleber befestigt. Falls erforderlich, können sie durch einen anderen
linearen Polarisierer, der mit geringen Verlusten arbeitet, ersetzt werden. Die Energiequelle für das aktive Medium kann
durch einen impulsartig arbeitenden Hochspannungsgenerator dargestellt sein, der etwa 200 bis 5000 Impulse In der Sekunde erzeugt.
Beispielhafte Werte sind eine Impulsdauer von 0,8 \is, eine
Impulsspannung von 2,2 kV und ein Impulsstrom von 30 A. Andere
bekannte Ausführungsformen des aktiven Mediums können ebenfalls
verwendet werden.
Die typischen Maße für die elektrooptische KDP-Schicht liegen bei
etwa 25 mm · 25 mm · 3 mm. Andere Materialien mit einer longitudinalen elektrooptischen Wirkung können anstelle des KDP eingesetzt werden.
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Claims (9)
- 2062Ü85PATENTANSPRÜCHEEinrichtung zur Auswahl eines Lichtstrahlenbündels innerhalb eines Resonators für einen optischen Sender oder Verstärker, mit zwei gegenüberliegenden Spiegeln und einem dazwischenliegenden aktiven Medium, einem selektiv wirkenden, durch ablenkbare Elektronenstrahlen beeinflußten elektrooptischen Material, durch das eine örtliche Auswahl mindestens eines Lichtstrahlenbündels erfolgt, da- ' durch gekennzeichnet, daß im Lichtstrahlengang eine Facettenlinse (10O1 bzw. 10011J mit einer Vielzahl von einzelnen Linsen (104s bzw. 10411J angeordnet ist, wobei jedem der wählbaren Lichtstrahlenbündel (20' bzw. 20'1J eine solche einzelne Linse (104' bzw, 104''J ^zugeordnet ist.
- 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrooptische Material (341J so zwischen der Facettenlinse (100'J und dem einen Spiegel (391J angeordnet ist, daß die einzelnen Strahlen (1051J eines Lichtstrahlenbündels (201J parallel durch das elektrooptische Material (34'J verlaufen.
- 3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Facettenlinse (100'1J zwischen dem elektrooptischen Material (34'1J und dem einen Spiegel (3911J angeordnet ist.
- 4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Facettenlinse (100!I) mit einem reflektierenden Belag (39'1J versehen ist.
- 5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennpunkte (23'1J der einzelnen Linsen (10411J der. Facettenlinse (100'1J innerhalb des elektrooptischen Ma-109838/1500Docket YO 969 O352062U85terials (3411) liegen.
- 6. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennpunkte (23'') der einzelnen Linsen (104'') der Facettenlinse (10O11) außerhalb des elektrooptischen Materials (34'') liegen.
- 7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Facettenlinse (100' bzw. 100'') mit einem Leim (102' bzw. 108''), dessen Brechungsindex dem des elektrooptischen Materials (34* bzv;. 34'') entspricht, an diesem (34' bzv;. 34'') befestigt ist.
- 8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrooptisch^ Material ein KaIiumdihydrogenphosphat-Kristall (34' bzw. 34'') ist.
- 9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Resonator (101 bzw. 10'')ein konjugierter Parallelplatten-Resonator ist.109838/1500Docket YO 969 035is"Leerseite
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