DE2831813C2 - Optisches Filter - Google Patents

Optisches Filter

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DE2831813C2 DE2831813A DE2831813A DE2831813C2 DE 2831813 C2 DE2831813 C2 DE 2831813C2 DE 2831813 A DE2831813 A DE 2831813A DE 2831813 A DE2831813 A DE 2831813A DE 2831813 C2 DE2831813 C2 DE 2831813C2
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Description

Die Erfindung betrifft ein optisches Filter für ein Bündel kohärenten Lichtes mit einem derart schräg im Strahlengang des Bündels angeordneten Beugungsgitter, daß der Einfallswinkel des Bündels auf das Gitter vom Beugungswinkel verschieden ist, und mit minde-
1) Eine Resonanzmöglichkeit bezüglich der Wellenlänge der vom Laser emittierten Strahlung im Fluoreszenzbereich des Farbstoffs;
2) eine Feinheit der spektralen Zerlegung, die vom SelektionsgraJ- des dispergierenden Systems abhängt
Die optische Anregung des Farbstoffes kann sich auf zwei verschiedene Arten vollziehen:
(a) Mit Hilfe der von einem anderen Laser gelieferten Strahlung und
(b) mit Hilfe von Blitzlichtlampen.
Im ersteren Fall kann der Anregungslaser mii kontinuierlicher Emission arbeiten (Argon-Laser) oder im Impulsbetrieb funktionieren (Rubi,.· Stickstoff-Laser).
Es sind Einrichtungen zur spektralen Verfeinerung und Abstimmung eines mit einem organischen Farbstoff arbeitenden Lasers bekannt, bei denen Dispersionsprismen eingesetzt werden.
Wie insbesondere in einem Aufsatz in der Zeitschrift
Japan Journal of Applied Physics 7, 1979 (1968) von
G. Yamaguchi, F. Endo u. a. beschrieben, bringt man zur Erzielung einer spektralen Resonanz und Verfeinerung in den Strahlengang des Lichts im Resonanzhohlraum eines Farbstoff-Lasers zwischen die beiden Spiegel des Hohlraums ein oder mehrere ^ispersionsprismen. Die Prismen gewährleisten selektive Winkelablenkungen der Strahlen mit unterschiedlichen Wellenlängen, die das Fluoreszenzspektrum des Farbstoffs bilden.
Die vom Laser emittierte Strahlung umfaßt nur die senkrecht zu den Spiegeln des Hohlraums gerichteten, spektralen Komponenten des Bündels.
Eine Rotation des totalreflektierenden Spiegels gestattet es, die Wellenlänge der dem Laser zukommenden Strahlung variieren zu lassen.
Um die Reflexionsverluste auf ein Minimum herabzusetzen, liegen die Winkel zwischen den Flächen der Prismen und der Ausbreitungsrichtung des Bündels in der Nähe des Brewster'schen Winkels.
Der Hauptnachteil dieser Einrichtungen besteht in einer Variation der Emissionsrichtung des Laserbündels für Wellenlängen in der Nähe der Randzonen des Fluoreszenzspektrums eines Farbstoffes. Im übrigen läßt sich in bestimmten Fällen die Emission von begleitenden Strahlen, sogenannten »Satellitenstrahlen« beobachten
15
(F. C STROME, J. P. WEBB. AppL Opt, Band !0, Nr. 6, Juni 197 !,Seite 1348).
Ein anderes Mittel zur Erzeugung einer Strahlung von großer spektraler Feinheit besteht darin, in den Laserhohlraum wenigstens ein Fabry-Perot-Standardinterferometer oder Interferenzfilter einzuführen. Eine derart aufgebaute Einrichtung ist in einem Aufsatz von D. J. Bradley u. a. in der Zeitschrift J. Quantum Electron QU-4 (1968) 707 beschrieben.
Die Einrichtungen dieses zweiten Typs, in denen man ein, zwei und oft drei Fabry Perot-Etaluns verwendet, liefern zwar sehr gute Resultate, ermöglichen jedoch nur eine Wellenlängenabtastung über einen begrenzten Bereich hinweg.
Es sind weiterhin Einrichtungen bekannt, in denen doppeibrechende Filter eingesetzt werden.
Die einfachste dieser Einrichtungen umfaßt eine doppelbrechende Lamelle, deren optische Achse parallel zu ihren Flächen verläuft. Diese doppelbr.'ichende Lamelle wird zwischen zwei Polarisatoren angeordnet, deren Polarisationsrichtungen zueinander parallel sind
Eine Einrichtung dieser Art scheint für einen Ejnsatz zusammen mit Farbstoff-Lasern sehr geeignet, welche lange Impulse liefern (einige hundert ns oder mehr), beispielsweise Laser, die mit Hilfe von Blitzlicht gepumpt werden oder Laser mit kontinuierlicher Emission.
Falls jedoch solche Laser mit Impulszeiten gepumpt werden, die in der Größenordnung von etwa 10 ns oder weniger liegen, sind diese Einrichtungen nicht mehr aus- so reichend selektiv und die Wellenlängenabstimmung läßt sich nur teilweise realisieren (Appl. OpL Band 15, Nr. 2, Februar 1976 — Aufsatz von M. Okada u. a.).
Man kennt schließlich Einrichtungen zur spektralen Verfeinerung und Abstimmung, bei denen Beugungsgitter verwendet werden.
Die allgemein verwendeten Beugungsgitter weisen parallel eingravierte Rillen oder Striche mit Sägezahnprofil auf.
Solche Beugungsgitter weisen die nachstehend aufgeführten Parameter auf:
N = die Normale zur Trägerebene des Gitters,
M — die Normale zur Ebene einer Facette,
tx = den Einfallswinkel des zu behandelnden Bün-
dels,
oi — den Beugungswinkel.
Die Winkel ex und ex! sind ausgehend von der Normalen N gerechnet.
/ = den Finfallswinkel des zu behandelnden Bündels,
/' = den Beugungswinkel.
Die Winkel /und /'sind ausgehend von der Normalen Abgerechnet.
m = die Gitterkonstante,
/ = Blaze-Winkel.
55
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Unter Verwendung der voranstehenden Definitionen wird eine Strahlung der Wellenlänge A, die auf das Gitter unter einem Einfallswinkel cc einfällt, unter einem Beugungswinkel a! gemäß folgender Beziehung abgebeugt:
In dieser Formel ist k eine ganze Zahl und bezeichnet die sogenannte »Ordnung« des Gitters.
Das Unterscheidungsvermögen eines Gitters mit Bezug auf zwei parallele und linear verlaufende Strahlungen mit benachbarten Wellenlängen An + di/2 und Aq — di/2 wird durch einen Paramter R wiedergegeben, der als »Auflösung« des Gitters bezeichnet und durch die nachstehende Beziehung wiedergegeben wird.:
R = AJdA = A- L/m = L/Ao(sin öl + sin af).
In dieser Beziehung ist L die Länge des beleuchteten Gitterbereiches gemessen senkrecht zu den Gitterstrichen.
Die Beugungsgitter wurden bis jetzt als Filterelemente für Strahlen verwendet, welche von Farbstofflasern emittiert werden, und zwar in sogenannten Littrow-Anordnungen, in denen die Winkel α und cc1 gleich sind.
Bei einer solchen Anordnung em^iJt die von dem Farbstofflaser emittierte Strahlung nur Jie spektrale Komponente mit der Wellenlänge A, die folgender Beziehung genügt:
2 sii. χ = kAlm.
Das Gitter ist also mit Bezug auf die Ausbreitungsrichtung des Bündels oder mit Bezug auf die Achse des Laserhohlraums derart geneigt, daß das Bündel mit der Wellenlänge A unter einem V/inkel ei abgebeugt wird, der gieich seinem Einfallswinkel λ ist.
Die ve· anstehenden Beziehungen zeigen, daß zur Erzielung einer Strahlung mit möglichst geringer spektralen Breitenstreuung die Parameter k, m und L optimal gewählt werden müssen.
In einem Farbstofflaser trägt die Divergenz Δα des emittierten Bündels zur spektralen Breite bei. Dieser Beitrag ist durch die Beziehung gegeben:
4λΛ = /2/tg * · ζ/λ .
sin oc + sin ot = kAIr;
0) Die Welienlängenabtastung der vom Laser emittierten Strahlung erfolgt durch Drehung des Gitter j.
Die Beugungsgitter wurden bisher in din Apparaten zur Verfeinerung der spektralen Zerlegung in verschiedenen Arten eingesetzt.
Bei einer ersten Ausführungsart wird in den Hohlraum eines Lasers eine Farbstoffküvette eingebracht, die man zwischen dem Ausgangsspiegel des Lasers und einem Beugungsgitter anordnet.
In dieser Anordnung ist der Parameter L durch die Dimension des Bündels festgelegt.
Zur urzielung einer Strahlung mit geringer spektraler Breite müssen die Parameter k und m optimiert v/erden.
Wenn man anstreDt, daß die vom Laser emittierte Strahlung mit dem Fluoreszenzbereich eines Farbstoffes für ein vorgegebenes Gitter (m vorgegeben) verträglich ist, darf mar1 eine Ordnung k, welche durch die Beziehung (3) bestimmt ist, nicht überschreiten. Für diese Ordnung können zwei verschiedene, spektrale Komponenten des Fluoreszenzbereichs des Farbstoffes jener Beziehung genügen.
Die Gleichung (2) läßt sich dann in Gestalt einer Grenzbedingung schreiben:
A0ILAA < k/m.
Man kann ein Gitter benutzen, welches in einer hohen Ordnung k arbeitet, jedoch eine kleine Anzahl von G it-
terstrichen pro Längeneinheit aufweist (m groß). Man kann ebenfalls ein Gitter verwenden, welches bei einer n'ederen Ordnung k arbeitet und eine große Anzahl von Gitterstrichen besitzt (m klein).
Im Falle eines Rhodamin-Lasers 6G erstreckt sich beispielsweise der Emissionsbereich des Farbstoffes von 5500 A bis 6300 Ä.
Die voranstehende Beziehung (3) zeigt, daß man ein beliebiges Gitter nur dann in Littrow-Anordnung verwenden kann, wenn die Ordnung k größer als 8 ist.
Um die von dem Laser emittierte Strahlung zwischen 5500 A und 6300 A abstimmen zu können, findet man bei k = 8 in der Beziehung (3), daß die Strichzahl des Gitters nicht höher als 396 Striche/mm sein darf.
Um den vorgegebenen Spektralbereich abzutasten ist es erforderlich, das Gitter mit einem Winkel zwischen CfXL. * ,.nA QA
Bei 6000 A ist die Auflösung für ein Bündel von 0,6 mm Durchmesser R = 1900.
Infolgedessen enthält in erster Annäherung die von dem Laser emittierte Strahlung nur eine einzige Komponente, die zwischen 5500 A und 6300 Ä abgestimmt werden kann und deren spektrale Feinheit in der Größenordnung von Ao/R = 3 A liegt.
Unglücklicherweise ist nun die Verwendung eines Beugungsgitters unter diesen Bedingungen durch das Materialverhalten des Gitters im Laserstrom, begrenzt, der aufgrund se^er Konzentration eine rasche Zerstörung des Gitters hervorruft
Um diesem Nachteil abzuhelfen, hat man daran gedacht, der im voranstehenden beschriebenen Einrich- " tung ein Vergrößerungssystem zuzuordnen, um Verbrennungen auf der Gitteroberfläche zu vermeiden, indem man eine größere Anzahl von Gitterstrichen beleuchtet.
Das Vergrößerungssystem wird zwischen die Farbstoffkuvette und das Gitter eingesetzt
Dieses Vergrößerungssystem kann von einem afokalen Linsensystem (Appl. Opt Band 11. Nr. 4, April 1972, S. 395. Aufsatz von T. W. Hänsch) oder von einem Prisma mit großem Einfallswinkel gebildet werden (Optical and Quantum Electronics — 1975, S. 115 bis 119, Aufsatz von D. C. Hanna u. a.).
Die Verwendung eines afokalen Systems ruft das Entstehen erheblicher optischer Aberrationen hervor, die sich auf die optische Qualität des Bündels auswirken und dessen spektrale Feinheit beeinträchtigen.
Was die Verwendung eines Prismas mit großem Einfallswinkel anbc'angt so treten dabei erhebliche Reflexionsverluste an der Prismenfläche auf, die mit Bezug auf das einfallende Bündel stark geneigt ist Diese Verluste liegen in der Größenordnung von 71% bei einem Bündel, dessen Polarisationsachse parallel zur Einfallsebene verläuft
Bei einem bekannten optischen Filter der eingangs genannten Gattung ist es schließlich bekannt (Applied Optics 1974, S. 2321 bis 2325), bei verhältnismäßig geringem Einfallswinkel des Bündels auf das Gitter mehrere Spiegel unverstellbar nebeneinander anzuordnen, weiche einen Teil des Lichts der abgebeugten Komponente wieder auf das Gitter zurückwerfen. Abgesehen von der verhältnismäßig kleinen Auflösung dieser Anordnung besteht bei einem kleinen Einfallswinkel die Gefahr, daß sich die aus dem Laserhohlraum herrührende Strahlungsenergie auf einer kleinen Fläche des Gitters konzentriert wodurch unerwünschte und gegebenenfalls schädliche, lokale Erwärmungen hervorgerufen werden. Wegen der Verwendung mehrerer Spiegel ist es bei der bekannten Anordnung schließlich nicht möglich, durch deren Verstellung aus dem Bereich der durch das Gitter erzeugten Wellenlängen eine bestimmte Wellenlänge zu selektieren.
Es ist Aufgabe der Erfindung, den geschilderten Nachteilen abzuhelfen und ein optisches Filterelement mit Beugungsgitter vorzuschlagen, welche insbesondere bei Verwendung kohärenten Lichtes trotz geringer Reflexionsverluste eine gute Auflösung gewährleistet sowie eine einfache Selektierung bestimmter Wellenlängen gestattet, ohne daß dabei lokale Erwärmungen am Gitter auftreten.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Einfallswinkel des Bündels auf das Gitter wenigstens 80° beträgt und der Winkel des zusätzlichen optischen Elements mit Bezug auf das Gitter verstellbar ist Bei der bevorzugten Aiisführiingifnrm dpr Frfindung ist das optische Filter zur Verfeinerung der spektralen Zerlegung im Hohlraum eines lichtemittierenden Lasers mit lichtverstärkendem Medium und Ausgangsspiegel auf der dem Ausgangsspiegel abgekehrten Seite des Mediums angeordnet.
Die nachstehende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der weiteren Erläuterung. Es zeigt
¥Ίξ ' in schematischer Ansicht einen Laserhohlraum, welcher mit einer ersten Ausführungsform eines optischen Filters gemäß der Erfindung ausgerüstet ist;
Fig.2 schematjsch einen mit einer anderen Ausführungsform eines optischen Filters ausgerüsteten Laserhohlraum;
F i g. 3 eine dritte Ausführungsform eines optischen Filters in einem Laserhohlraum und
F i g. 4 eine vierte Ausführungsform eines optischen Filters gemäß der Erfindung in. einem Laserhohlraum.
Die Auflösung eines Gitters ist bekanntlich der Anzahl der Gitterstriche proportional, welche durch ein vorgegebenes Strahlenbündel beleuchtet werden.
Wenn infolgedessen bei Littrow-Anordnung eine gute Auflösung des Gitters erzielt werden soll, hat man bisher ein Vergrößerungssystem verwendet
Erfindungsgemäß wird anstelle der Verwendung eines Vergrößerungssystems das Gitter derart angeordnet, daß das senkrecht auf den Ausgangsspiegel des Lasers auftreffende Bündel auf das Gitter unter einem großen Einfallswinkel α fällt
Wie aus F i g. 1 hervorgeht ist in einem Laserhohlraum ein lichtverstärkendes Medium 1 angeordnet, welches aus einer mit einem organischen Farbstoi. gefüllten Küvette besteht deren Seitenflächen 2 und 3 mit Bezug auf die Fortpflanzungsrichtung des Bündels 4 geneigt sind.
Auf der Fläche 2 der Küvette ist der Ausgangsspiegel
5 des Lasers angeordnet Auf der dem Spiegel 5 gegenüberliegenden Seite der Küvette ist ein Beugungsgitter
6 aufgestellt, welches derart orientiert ist, daß der Einfallswinkel cc des Bündels 4 groß ist, d. h. annähernd 90° beträgt
Das Beugungsgitter 6 umfaßt Gitterstriche 7, deren Dichte das Auflösungsvermögen des Gitters bestimmt
Ein totalreflektierender Spiegel 8 ist senkrecht mit Bezug auf eine Strahlung der Wellenlänge Ao angeordnet welche vom Gitter 6 abgebeugt wird und eine Komponente des einfallenden Bündels darstellt
Bei der Lichterregung des verstärkenden Mediums 1 in der Küvette trifft das von diesem Medium in Richtung auf das Beugungsgitter 6 emittierte Licht auf dieses unter einem großen Einfallswinkel auf.
Die verschiedenen, spektralen Komponenten dieser Fluoreszenzsttahlung werden von dem Gitter 6 unter Bcugungswinkcln λ7 reflektiert, welche durch die voranstehende Beziehung (1) gegeben sind.
Der senkrecht zur Richtung dieser Strahlung der Wellenlänge Ao, welche vom Gitter 6 abgebeugt wird, angeordnete Spiegel 8 reflektiert diese Strahlung gemäß dem Einfallswinkel dieser Strahlung und das Gitter 6 wirft diese reflektierte Strahlung in cU'i den Farbstoff enthaltende Küvette zurück, in welcher die Strahlung eine preferenzielle Verstärkung erfährt.
Unter diesen Umständen erscheint auf dem Ausgangsspiegel 5 eine Strahlung der Wellenlänge Aq, deren spektrale Feinheit von der Anzahl der Striche 7 des Gitters 6 abhängt, welche von dem Bündel beleuchtet sind.
r^pr totslreflektierendc S0Ie^e! S is! vcrteilhafterweise so angeordnet, daß seine Winkelstellung mit Bezug auf das Gitter 6 regulierbar ist, und zwar so, daß die Einstellung der vom Laser ausgestrahlten Wellenlänge verbessert wird, indem man den Spiegel 8 relativ um eine Achse drehbar macht, die parallel zu den Strichen oder Rillen des Gitters 6 verlauft.
Um das Funktionieren der beschriebenen Einrichtung zu erläutern, wird das Beispiel eines Rhodamin-6G-Lasers gewählt, dessen Fluoreszenz-Emissionsbereich sich zwischen 5500 und 6300Ä erstreckt.
Es werde angenommen, daß man ein Beugungsgitter ve wendet, dessen Strichzahl pro Millimeter 3168 beträgt Es wird die Ordnung k = 1 ausgenutzt.
Dieses beispielsweise ausgewählte Gitter entspricht einem Gitter mit 396 Strichen pro mm, bei dem die Ordnung k = 8 ausgenutzt wird.
Die von der Farbstoffküvette ausgehende Fluoreszenzstrahlung, welche senkrecht zum Ausgangsspiegel 5 des Lasers verläuft, fällt unter einem Winkel von 87,13° auf das Gitter 6. Wenn man annimmt, daß diese Strahlung einen kreisförmigen Querschnitt von 0,5 mm besitzt, wird dabei eine Länge L des Gitters 6 in der Größenordnung von 10 mm beleuchtet
Mit Hilfe eines totalreflektierenden Spiegels 8, welcher senkrecht zur abgebeugten Strahlung mit einer Wellenlänge von A0 = 6000 Ä angeordnet ist, erhält man eine Strahlungsemission des Lasers, deren spektrale Feinheit in der Größenordnung von AqIR = 0,16 Ä Hegt
Die in F i g. 2 dargestellte Anordnung umfaßt wie diejenige der F i g. 1 eine mit Farbstoff gefüllte Küvette als lichtverstärkendes Medium 1, die im Hohlraum eines Lasers angeordnet ist Ferner sind ein Ausgangsspiegel 5 und ein Beugungsgitter 6 vorgesehen, wobei das letztere mit Bezug auf die Richtung des Lichtbündels 4 unter einem großen Einfallswinkel angeordnet ist
Die Anordnung umfaßt außerdem einen totalreflektierenden Spiegel 9, der im Strahlengang einer Strahlung der Wellenlänge A0 angeordnet ist, die ihrerseits vom Gitter 6 abgebeugt ist Die Anordnung des Spiegels 9 ist dabei derart, daß die abgebeugte Strahlung entlang einer Fortpflanzungsrichtung 10 zum Gitter zurückreflektiert wird, wobei die Richtung 10 mit dem Spiegel 9 und dem Gitter 6 eine littrow-Anordnung darstellt
Bei der Anordnung gemäß F i g. 2 wird das Gitter 6 zweimal vom Strahlenbündel getroffen. Man kann stattdessen auch zwei getrennte Gitter verwenden, die entsprechend angeordnet werden.
Eine solche Anordnung ermöglicht es, das vom Laser ausgestrahlte Strahlenspektrum aufgrund der Tatsache noch zu verfeinern, daß das Beugungsgitter nacheinander als Diskriminatorelement und als Littrow-Anordnung wirkt.
Die Anordnung gemäß F i g. 3 unterscheidet sich von derjenigen nach F i g. 1 dadurch, daß der Spiegel 8 durch ein zusätzliches Beugungsgitter 11 ersetzt ist, welches bezüglich des Gitters 6 so angeordnet ist, daß sich relativ zu einer bestimmten Wellenlänge der vom Gitter 6 abgebeugten Strahlung eine Littrow-Anordnung ergibt. Die Anordnung nach F i g. 4 schließlich umfaßt ebenso wie die Anordnung nach F i g. 3, ein zusätzliches Beugungsgitter 12, welches bezüglich des Beugungsgitters 6 derart angeordnet ist, daß es die Strahlung einer bestimmten Wellenlänge, welche vom Gitter 6 abgebeugt ist, unter großem Einfallswinkel empfängt. Hierdurch wird das Bündel noch stärker verbreitert. Die Anordnung nach Fig.4 enthält weiterhin einen totalreflektierer.der. Spiegel J 3, der senkrecht im Strahlenverlauf des von dem zusätzlichen Gitter 12 zurückgeworfenen Bündels liegt.
Die Anwendung zweier Gitter 6 und 12 ermöglicht es also, eine noch stärkere Verbreiterung oder Entfaltung derjenigen Strahlung zu erzielen, die man isolieren und im Medium 1 verstärken möchte.
Die soeben beschriebenen Anordnungen gemäß der Erfindung weisen gegenüber bekannten Einrichtungen folgende Vorteile auf:
Sie ermöglichen es, eine sehr große Auflösung zu erhalten.
Wenn man im Hinblick auf F i g. 1 annimmt, daß die Abmessung des Gitters 6 senkrecht zu den Gitterstrichen 40 mm beträgt und das Gitter 6 so angeordnet ist, daß der Einfallswinkel des Bündels 4 88,57° anstatt 87,13° wie im weiter oben beschriebenen Beispiel beträgt, so beleuchtet das aus der Farbstoffküvette stamrnende Lichtbünde! von 0.5 rnm Durchmesser alle Gitterstriche. Bei Anwendung der Gleichung (2) erhält man in diesem Fall eine Auflösung R ~ 126 720.
Die von dem Laser emittierte Bandbreite liegt alsdann für eine Wellenlänge von Ao = 6000 Ä in der Nähe
von 5 · 10-2A.
Wenn man eine klassische Gitteranordnung zur Erzielung einer solchen Auflösung verwenden würde, müßte man ein Vergrößerungssystem mit einer Vergrößerung von 80 einsetzen.
Auf diese Weise ist die Auflösung durch die Abmessung des Gitters senkrecht zu seinen Strichen fixiert
Die erfindungsgemäße Einrichtung gestattet es, eine Laserstrahlenemission in einem großen Spektralbereich zu erhalten.
Die Abstimmeigenschaft in der Wellenlänge der von dem Laser emittierten Strahlung wird nach der Formel (1) berechnet, wobei man, wie dies bei den zitierten Beispielen geschehen ist, Überlappungen der verschiedenen Ordnungen berücksichtigt
Um sich hiervon freizumachen, ist es wünschenswert, ein Gitter zu verwenden, welches ein Verhältnis k/m so groß als möglich zusammen mit einer großen Anzahl von Gitterstrichen aufweist, wobei man weiterhin bei einer niedrigen Ordnung k arbeitet
Unter diesen Bedingungen werden die Beugungsverluste hi den verschiedenen anderen Ordnungen auf ein Minimum reduziert
Die erfindungsgemäße Anordnung gestattet es, die Auflösung und infolgedessen die von dem Laser emittierte Bandbreite zu verändern, wobei man die gleiche Anordnung verwenden kann.
Es genügt zu diesem Zweck, den Strahleneinfallswinkel auf das Gitter zu modifizieren, wodurch man die
Anzahl der überdeckten Gitterstriche ändert.
Da die Verdrehung des Gitters eine Veränderung des Beugungswinkels der betrachteten spektralen Komponente mit sich bringt, muß man den totalreflektierenden Spiegel (Spiegel 8 in Fig. 1) einer Verdrehung um einen 5 Winkel unterwerfen, der sich leicht ausgehend von der Gleichung (1) errechnen läßt, um die Strahlung der gegebenen Wellenlänge zu erhalten.
Die Verluste durch Spiegelreflexion des aus der den Farbstoff enthaltenden Küvette austretenden Bündels, 10 welches auf das Gitter auftrifft, können auf ein Minimum reduziert werden, wenn man den Blaze-Winkel j des Gitters entsprechend berechnet.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen 15
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Claims (8)

Patentansprüche:
1. Optisches Filter für ein Bündel kohärenten Lichtes mit einem derart schräg im Strahlengang des Bündels angeordneten Beugungsgitter, daß der Einfallswinkel des Bündels auf das Gitter vom Beugungswinkel verschieden ist, und mit mindestens einem zusätzlichen, im Strahlenverlauf einer vom Gitter abgebeugten, spektralen Komponente des Bündels angeordneten, optischen Element, welches einen Teil des Lichtes der abgebeugten Komponente wieder auf das Gitter zurückwirft, dadurch gekennzeichnet, daß der Einfallswinkel des Bündels (4) auf das Gitter (6) wenigstens 80^ beträgt und der Winkel des zusätzlichen optischen Elements (8, 9,11,12,13) mit Bezug auf das Gitter (6) verstellbar ist.
2. Filtei nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zusätzliche optische Element ein totalreflektierender Spiegel (8,9) ist
3. Filter nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der totalreflektierende Spiegel (8) senkrecht zur Richtung der vom Gitter (6) abgebeugten spektralen Bündelkomponente liegt.
4. filter nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der totalreflektierende Spiegel (9) bezüglich des Beugungsgitters (6) derart angeordnet ist, daß er die von diesem Gitter herrührende Strahlung weni[;-tons einmal auf ein weiteres Beugungsgitier reflektiert, das mit dem Spiegel (9) eine Littrow-Anofdnung bikiet
5. Filter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das weitere Beugungsgitter von einer Verlängerung des Beugungsgitters (6) gebildet ist, welches das der spektralen Zerlegung zu unterziehende Bündel (4) empfängt.
6. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zusätzliche optische Element ein weiteres Beugungsgitter (11) ist, welches mit Bezug auf das Beugungsgitter (6) so angeordnet ist, daß es "iiit diesem für die betreffende Bündelkomponente eine Littrow-Anordnung bildet.
7. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zusätzliche optische Element wenigstens ein weiteres Beugungsgitter (12) umfaßt, welches die vom Beugungsgitter (6) zurückgeworfene Komponente des einfallenden und abgebeugten Bündels (4) verbreitert, sowie einen totalreflektierenden Spiegel (13), der senkrecht zur Richtung des von dem weiteren Gitter (12) verbreiterten Bündels angeordnet ist.
8. Filter nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es zur Verfeinerung der spektralen Zerlegung im Hohlraum eines lichtemittierenden Lasers mit lichtverstärkendem Medium (1) und Ausgangsspiegel (5) auf der dem Ausgangsspiegel (5) abgekehrten Seite Mediums (1) angeordnet ist.
stens einem zusätzlichen, im Strahlenverlauf einer vom Gitter abgebeugten, spektralen Komponente des Bündels angeordneten, optischen Element, welches einen Teil des Lichtes der abgebeugten Komponente wieder auf das Gitter zurückwirft
Optische Filter dieser Art dienen dem Zweck, eine spektrale Zerlegung zu verfeinern und eine Wellenlängenabtastung einer aus kohärentem Licht bestehenden Strahlung zu gewährleisten, wie sie beispielsweise von ίο einen mit einem organischen Farbstoff arbeitenden Laser emittiert wird.
Es ist bekannt, daß ein optisch angeregter, organischer Farbstoff spontan wieder Fluoreszenzlicht emittiert, dessen Wellenlängenverteilung in der Größenord nung von einigen hundert Angström liegt
Die Einführung eines solchen Körpers zusammen mit einem dispergierenden System in einen Resonanzhohlraum ermöglicht es, eine Laserstrahlung zu erhalten, welche die beiden folgenden, spezifischen Merkmale
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19942276A1 (de) * 1999-09-04 2001-03-15 Wandel & Goltermann Prisma für optischen Spektrumanalysator

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2439491A1 (fr) * 1978-10-18 1980-05-16 Instruments Sa Perfectionnement a un laser a colorant
SE421568B (sv) * 1980-05-28 1982-01-04 Optisk Forskning Inst Anordning for uppdelning av en ljusstrale i ett flertal stralar eller omvent
US4677635A (en) * 1985-10-10 1987-06-30 Hughes Aircraft Company RF-excited CO2 waveguide laser with extended tuning range
DE3608138A1 (de) * 1986-03-12 1987-09-17 Zeller Plastik Koehn Graebner Dosiervorrichtung fuer fluessigkeiten
JPH01296214A (ja) * 1988-05-25 1989-11-29 Canon Inc 表示装置
JP2585717B2 (ja) * 1988-06-03 1997-02-26 キヤノン株式会社 表示装置
US5768022A (en) * 1995-03-08 1998-06-16 Brown University Research Foundation Laser diode having in-situ fabricated lens element
US5604635A (en) * 1995-03-08 1997-02-18 Brown University Research Foundation Microlenses and other optical elements fabricated by laser heating of semiconductor doped and other absorbing glasses
US6067197A (en) * 1998-12-23 2000-05-23 Spectronic Instruments, Inc. Difraction grating having enhanced blaze performance at two wavelengths
US6693745B1 (en) 1999-09-14 2004-02-17 Corning Incorporated Athermal and high throughput gratings
US6583874B1 (en) * 1999-10-18 2003-06-24 Komatsu, Ltd. Spectrometer with holographic and echelle gratings
WO2019050995A1 (en) * 2017-09-07 2019-03-14 Lawrence Livermore National Security, Llc OFFLINE SYMMETRICAL DIFFRACTION NETWORKS AND METHOD
KR20230165388A (ko) * 2017-12-01 2023-12-05 엠티에스 시스템즈 코포레이숀 인장계 구조체
CN109212766B (zh) * 2018-09-10 2021-07-27 武汉光迅科技股份有限公司 一种分光装置、波长选择开关和分光方法

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3443243A (en) * 1965-06-23 1969-05-06 Bell Telephone Labor Inc Frequency selective laser
US3675990A (en) * 1970-06-16 1972-07-11 Bell Telephone Labor Inc Reflective-type narrow band filter
US3872407A (en) * 1972-09-01 1975-03-18 Us Navy Rapidly tunable laser
US4028636A (en) * 1973-06-28 1977-06-07 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Acousto-optical deflector tuned organic dye laser
US3959739A (en) * 1975-02-03 1976-05-25 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Electro-optic tuning of organic dye laser
GB1575033A (en) * 1976-02-02 1980-09-17 Massachusetts Inst Technology Laser
US4287486A (en) * 1976-02-02 1981-09-01 Massachusetts Institute Of Technology Laser resonator cavities with wavelength tuning arrangements
US4127828A (en) * 1976-04-12 1978-11-28 Molectron Corporation Optical beam expander for dye laser
US4123149A (en) * 1977-07-08 1978-10-31 United Technologies Corporation Unstable resonator having high magnification
US4229710A (en) * 1977-10-21 1980-10-21 Itamar Shoshan Wavelength selector for tunable laser

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19942276A1 (de) * 1999-09-04 2001-03-15 Wandel & Goltermann Prisma für optischen Spektrumanalysator

Also Published As

Publication number Publication date
US4490021A (en) 1984-12-25
DE2831813A1 (de) 1979-02-08
GB2001776B (en) 1982-01-20
GB2001776A (en) 1979-02-07
FR2398318A1 (fr) 1979-02-16
FR2398318B1 (de) 1982-02-19

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