DE2610652C3 - Gutegeschalteter Impulslaser - Google Patents
Gutegeschalteter ImpulslaserInfo
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Classifications
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
- H01S3/11—Mode locking; Q-switching; Other giant-pulse techniques, e.g. cavity dumping
- H01S3/1123—Q-switching
- H01S3/115—Q-switching using intracavity electro-optic devices
Landscapes
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Description
55
Die Erfindung betrifft einen gütegeschalteten Impulslaser nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Aus »Laser Handbook«, Band 2,1972, North-Holland Publishing Company, Amsterdam, Seiten 1554 bis 1559
ist ein derartiger Laser bereits bekannt. Dieser kann jedoch nur Lichtblitzfolgen mit Pulsbreiten von 50 ns bis
ns erzeugen.
In der DE-OS 19 39 607 und der US-PS 36 73 504 sind gütegeschaltete Impulslaser beschrieben, die für die
Hochgeschwindigkeitsphotographie nicht verwendbar sind, weil sie zwar Einzelimpulse mit sehr hoher Energie
aber keine Lichtblitzfolgen mit großer Impulsfolgefrequenzerzeugen
können.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen gütegeschalteten Impulslaser zur Erzeugung von Lichtblitzfol·
gen für die Hochgeschwindigkeitsphotographie zu
schaffen, der Lichtblitzfolgen mit einer Impulsfolgefrequenz im Bereich einiger Nanosekunden erzeugen kann.
Nach der Erfindung wird diese Aufgabe durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 enthaltenen Merkmale
gelöst Weitere Ausgestallungen sind in den Ansprüchen 2 bis 5 beschrieben.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung iim folgenden näher erläutert Es zeigt
F i g. 1 den schematischen Aufbau des Impulslasers,
F i g. 2 den schematischen Aufbau der Steuerelektronik,
F i g. 3 die Ausbildung eines einzelnen Lichtblitzes,
Fig.4 ein Blockschaltbild des Hochleistungs-Hochspannungs-lmpulsgenerators.
In F i g. 1 stellt 7 den Resonator dar, der aus den Resonatorspiegeln 1 und 5 besteht 2 den Laserkristall,
11 die Pumplampe, 3 das Polarisationselement, 4 die elektrooptische Schalterzelle und 6 die Steuerelektronik.
Die Lichtaustrittsrichtung ist durch einen Pfeil markiert.
Die elektrooptische Schalterzelle 4, vorzugsweise eine Pockelszelle, zeichnet sich dadurch aus, daß beim
Anlegen einer Spannung an diese die Polarisationsebene des einfallenden Lichtes um einen bestimmten Betrag
gedreht wird. Durch diesen Effekt wird der Resonator 7 in seiner Güte variabel. Die im Laserkristall 2
gespeicherte Energie, die durch die Pumplampe 11 zugeführt wird, kann durch Verändern der Resonatorgüte
ganz oder teilweise abgerufen werden; sie verläßt den Resonator in Form von Lichtblitzen. Die Pumplampe
führt dem Laserkristall kontinuierlich Energie zu. Die Inversionsdichte zu Beginn der Lichtblitzserie wird in
den Bereich der Schwellbesetzung gelegt. Entscheidend für das Abrufen bestimmter Lichtblitzfolgen sind der
Energiezustand im Laserkristall zu Beginn der Lichtblitzfolge und die Zeit in der der Resonator eine hohe
Güte besitzt. Die elektrooptische Schalterzelle 4 wird von einem Hochleistungs-Hochspannungs-Pulsgenerator
10 über eine Steuerelektronik 6 gesteuert, die es ermöglicht, die jeweils erforderlichen Pulsbreiten,
Pulsabstände und den Einsatzpunkt in Bezug auf den Energiezustand im Laserkristall 2 einzustellen.
Nach Fig.2 wird durch einen externen Startimpuls
12 über ein zweikanaliges Verzögerungsgerät 9 mit dem einen Kanal das Pumpnetzteil 8 für den Laserkristall 2
gestartet und nach Erreichen der erforderlichen Inversionsdichte im Laserkristall 2 durch den zweiten
Kanal der Hochleistungs-Hochspannungs-Pulsgenerator 10 gestartet, der mit Hilfe der elektrooptischen
Schalterzelle die Güte des Resonators im gewünschten Rhythmus verändert, so daß eine Folge von Lichtblitzen
den Resonator verlassen. In Fig.2 stellt 13 den Resonator aus F i g. 1 und 11 die Pumplampe dar.
F i g. 3 zeigt die Ausbildung eines einzelnen Lichtblitzes mit der Dauer h, die durch die Bemessung der
Öffnungszeit ii des Resonators 7 bestimmt ist. Wenn die
Inversionsdichte im Laserkristall sehr hoch ist, muß die Öffnungszeit fi des Resonators entsprechend kurz
bemessen werden. Die Lichtblitze bilden sich nicht sofort nachdem der Resonator auf hohe Güte geschaltet
ist, sondern es vergeht eine Zeit h bis zu 200 ns, die vom Aufbau des verwendeten Resonators (z. B. seiner
Länge) und der Inversionsdichte im Laserkristall abhängt, bis der Lichtblitz sich aufbaut Diese Zeit muß
in der Pulsbreite ίι des elektrischen Signals, das an die
elektrooptische Schalterzelle 4 gelegt wird, mitberücksichtigt werden; sie ist eine Systemkonstante, die nur
durch einen extrem kurzen Resonator und einen hohen Reflexionsfaktor der Endspiegel kleinguhalten werden
kann.
Der Hochleistungs-Hochspannumjs-Impulsgenerator
10 besteht nach Fig.4 aus einem dreistufigen Transistorverstärker 21, der mit Hochleistungs-Sendetransistoren
bestückt ist, dem ein zweistufiger Röhrenverstärker 22 nachgeschaltet ist. Weiterhin ist eine
Schaltung 23 (Pretriggerbaugruppe) vorgesehen, die für ein definiertes Aktivieren der Verstärkergruppe vor
Einsatz der Pulsserie sorgt und sie anschließend definiert in den »Stand-by«-Zustand zurückversetzt um
die Tremperaturbelastung des Röhrenverstärkers 22 und die Strombelastung der Netzteile 25, 26,27 auf ein
Minimum zu reduzieren. Eine maximale Aktivierungszeit des Röhrenverstärkers im Bereich von 2,5 ms reicht
im allgemeinen aus. Der Pulsgenerator 28a wird vom zweiten Kanal des Verzögerungsgerätes 9 gestartet und
liefert die Pretriggerpui'se für die Aktivierungszeit des Röhrenverstärkers 22. Mit dem Pulsgenerator 28a ist
der Pulsgenerator 28b verbunden, der die Triggerpulse für den Hochleistungs-Hochspannungs-Pulsgenerator
liefert, welcher am Ausgang 24 ein Rechtecksigna] mit variablen Ausgangsamplituden im Bereich von 300 bis
4000 V, kurze Anstiegs- und Abfallzeiten im Bereich von Nanosekunden, variable Pulsbreite und variablen
Pulsabstand liefert
Durch die Erfindung können Lichtblitzfolgen beliebiger Frequenez erzeugt werden, die zur Kurzzeitphotographie
mit Drehspiegelkameras ohne Bildtrennung verwendet werden. Wegen der geringen Durchlaufverzögerungszeit
durch die gesamte elektrooptische Einheit ist zusätzlich eine Synchronisation der Lichtblitze
mit Drehspiegelkameras mit Bildtrennung möglich. Der Einsatzpunkt jedes Lichtblitzes kann hierbei in den
optisch günstigsten Bereich der Drehspiegelkamera gelegt werden.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (5)
1. Gütegeschalteter Impulslaser zur Erzeugung von Lichtblitzfolgen für die Hochgeschwindigkeitsphotographie,
bestehend aus einem laseraktiven Medium, einer Pumplampe, einem Resonator mit Resonatorspiegeln, einem Polarisator, einer elektrooptischen
Schalterzelle, einem damit verbundenen Hochspannungsgenerator zur Betätigung der
elektrooptischen Schalterzelle, dadurch gekennzeichnet, daß ein Hochleistungs-Hochspannungs-Pulsgenerator
(10) vorgesehen ist, der aus einem Transistorverstärker (21), einem Röhrenverstärker
(22) und einer Schaltung (23) besteht, die den Arbeitspunkt des Röhrenverstärkers (22) derart '5
verschiebt, daß vor Einsatz der Lichtblitzfolgen die durch Ruheströme bedingte Verlustleistung des
Röhrenverstärkers (22) nahezu Null ist, daß der Hochleistungs-Hochspannungs-Pulsgenerator (10)
Rechteckimpulse mit kurzer Anstiegs- und Abfallzeit im Bereich von Nanosekunden, eine variable
Ausgangsamplitude, variable Pulsbreite und variablen Pulsabstand zu erzeugen gestattet und daß ein
zweikanaliges Verzögerungsgerät (9) vorgesehen ist, das durch einen externen Impuls startbar ist. dessen
einer Kanal das Pumpnetzgerät (8) für das laseraktive Medium startet und nach Erreichen der
erforderlichen Inversionsdichte in diesem Medium durch den zweiten Kanal den Hochleistungs-Hochspannungsimpulsgenerator
(10) startet, der die elektrooptische Schalterzelle (4) im Rhythmus und bis in Dauer der gewünschten Lichtblitzfolge mit
Hochspannungsimpulsen beaufschlagt.
2. Impulslaser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Verstärkerstufen des
Hochleistungs-Hochspannungs-Pulsgenerators (10) zur Übertragung von Rechteckimpulsen großer
Leistung ohmsch oder kapazitiv gekoppelt sind.
3. Impulslaser nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bauteile des Hochleistungs-Hochspannungs-Pulsgenerators
(10) ieistungsmäßig nur für Kurzbetrieb ausgelegt sind.
4. Impulslaser nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumplampe (11) dem
Laserkristall (2) während der ganzen Lichtblitzserie kontinuierlich Energie zuführt.
5. Impulslaser nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchlaufverzögerungszeit vom
Eingang eines elektrischen Impulses in den Hochleistungs-Hochspannungs-Pulsgenerator
bis zum Austritt des Lichtimpulses aus dem Resonator im Bereich einiger Nanosekunden liegt.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19762610652 DE2610652C3 (de) | 1976-03-13 | 1976-03-13 | Gutegeschalteter Impulslaser |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19762610652 DE2610652C3 (de) | 1976-03-13 | 1976-03-13 | Gutegeschalteter Impulslaser |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2610652A1 DE2610652A1 (de) | 1977-09-15 |
DE2610652B2 DE2610652B2 (de) | 1980-03-20 |
DE2610652C3 true DE2610652C3 (de) | 1980-11-27 |
Family
ID=5972384
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19762610652 Expired DE2610652C3 (de) | 1976-03-13 | 1976-03-13 | Gutegeschalteter Impulslaser |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE2610652C3 (de) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DD256439A3 (de) * | 1986-01-09 | 1988-05-11 | Halle Feinmech Werke Veb | Verfahren zur steuerung der inneren und unterdrueckung der aeusseren strahlungsrueckkopplung eines co tief 2-hochleistungslasers |
DE3808378A1 (de) * | 1988-03-12 | 1989-09-21 | Aesculap Ag | Verfahren zur erzeugung kurzer laserpulse |
-
1976
- 1976-03-13 DE DE19762610652 patent/DE2610652C3/de not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE2610652A1 (de) | 1977-09-15 |
DE2610652B2 (de) | 1980-03-20 |
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