DE3916094C2 - Laseraktives Medium zur Erzeugung einzelner Laserimpulse und Verfahren zur Herstellung desselben - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein laseraktives Medium und ein Verfahren zur Herstellung desselben.

Die Verwendung von metastabilem Helium durch Bildung eines Komplexes aus metastabilem Helium und Ammoniak zur Energiespeicherung ist aus der DE 33 10 628 A1 bekannt. Die derart gespeicherte Energie konnte jedoch bislang nur als thermische Energie aktiviert werden, wobei beispiels­ weise daran zu denken wäre, diesen Komplex als Raketen­ treibstoff zu verwenden, bei dem die Energiedichte dann ungefähr (84 kJ/g) betragen würde und 4 mal höher wäre als die des üblichen Raketentreibstoffs aus flüssigem Wasserstoff und Sauerstoff.

Wesentlich vorteilhafter wäre es jedoch, wenn die mit der hohen Dichte gespeicherte Energie in Form kohärenter Strahlung zur Verfügung gestellt werden könnte.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, unter Ver­ wendung des bekannten Komplexes aus metastabilem Helium und Ammoniak ein Medium zur Abgabe einzelner Laserimpulse, d. h. ein laseraktives Medium, zu schaffen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das laseraktive Medium einen Komplex aus metastabilem Helium und Ammoniak sowie eine strahlungsaktive Komponente um­ faßt, daß der Komplex und die strahlungsaktive Komponente beide in der kondensierten festen Phase sind, wobei deren Temperatur unterhalb 15 K liegt, und daß der Komplex in dem laseraktiven Medium mit in einer Richtung ausge­ richteten, elektrischen Dipolmomenten auskondensiert vorliegt.

Ein derartiges laseraktives Medium hat den Vorteil der Speicherung von Energie mit hoher Energiedichte und bietet außerdem die Möglichkeit, diese Energie in Form kohärenter Strahlung wieder zu gewinnen. Ein derartiges laseraktives Medium eignet sich insbesondere zur Herstellung eines Pulslasers.

Die Lasertätigkeit dieses laseraktiven Mediums kann da­ durch angeregt werden, daß das vom Ammoniak eingefangene Elektron aufgrund elektromagnetischer Wellen so weit ange­ regt wird, daß es seinen Potentialtopf in der Größenord­ nung von 0,2 bis 0,3 eV verläßt und somit das Helium im metastabilen Zustand vorliegt. Die Wahrscheinlichkeit eines Energieübertrags vom Helium auf das Neon ist durch das Vorliegen beider Atome nebeneinander in der konden­ sierten Phase wesentlich höher als in der Gasphase, so daß ein sehr schneller Energieübertrag auf das Neon erfolgt, der im übrigen ungefähr ein Faktor 100 schneller erfolgt als ein Energieübertrag auf das Ammoniak, welcher zum Zer­ fall des Ammoniak führen würde. Die Energieübertragung erfolgt bei diesem Fall analog zum Helium-Neon-Laser, jedoch durch die vorliegende kondensierte Phase wesentlich effizienter. Da­ rüber hinaus hat die Ausrichtung der Komplexe aus meta­ stabilem Helium und Ammoniak im elektrischen Feld zur Folge, daß die Wechselwirkungen zwischen diesen sehr groß ist und somit sehr leicht ein Kaskadeneffekt beim Zerfall eines solchen Komplexes erreicht werden kann, da die sich vorzugsweise senkrecht zum Dipolelement des Komplexes aus­ breitende Strahlung dann in der Lage ist, alle übrigen Komplexe ebenfalls zu aktivieren.

Besonders zweckmäßig ist es im Rahmen der erfindungs­ gemäßen Lösung, wenn der Komplex und die strahlungsaktive Komponente jeweils in aufeinander folgenden Schichten in dem laseraktiven Medium angeordnet sind.

Alternativ dazu ist es aber ebenfalls denkbar, daß der Komplex und die strahlungsaktive Komponente statistisch miteinander vermischt in dem laseraktiven Medium angeord­ net sind.

Zwischen den Komplexen der strahlungsaktiven Komponente sollten günstige Verhältnisse eingehalten werden, welche gewährleisten, daß das metastabile Helium sehr effektiv seine Energie auf die strahlungsaktive Komponente über­ tragen kann. Aus diesem Grund ist zweckmäßigerweise vorge­ sehen, daß das Verhältnis des Komplexes zur strahlungs­ aktiven Komponente kleiner oder gleich 1 : 1 ist, d. h., daß die Zahl der Atome oder Moleküle der strahlungsaktiven Komponente zumindest gleich oder größer ist als die Zahl der Komplexe.

Darüber hinaus sollte jedoch die Konzentration des Komplexes in dem Kondensat nicht zu gering werden. Aus diesem Grund ist zweckmäßigerweise vorgesehen, daß das Verhältnis des Komplexes zur strahlungsaktiven Komponente größer oder gleich 1 : 7 ist, d. h., daß die Zahl der Atome oder Moleküle, welche die strahlungsaktive Kompo­ nente bilden, maximal das Siebenfache der Zahl der Komplexe beträgt.

Hinsichtlich der strahlungsaktiven Komponente sind alle möglichen Arten von Atomen oder Molekülen denkbar, wobei deren Energieniveaus vorzugsweise so liegen sollten, daß sie den Übergang der Energie vom metastabilen Helium zu diesem Atom oder Molekül erleichtern. Aus diesem Grund hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn die strahlungsaktive Komponente Neon ist. Weitere vorteilhafte Komponenten wären aber auch Argon oder molekularer Stick­ stoff N₂.

Bezüglich der Temperatur des laseraktiven Mediums wurde bereits eingangs angegeben, daß diese so niedrig sein soll, daß sowohl der Komplex als auch die strahlungsaktive Komponente im kondensierten Zustand vorliegen.

Vorteilhaft ist es, wenn die Temperatur des laseraktiven Mediums unterhalb ungefähr 10 K liegt und bevorzugt sind Temperaturen des laseraktiven Mediums, welche ungefähr derjenigen von flüssigem Helium entsprechen.

Zur Stabilisierung des laseraktiven Mediums während der Lagerung hat es sich als zweckmäßig erwiesen, wenn das laseraktive Medium in einem Magnetfeld angeordnet ist, wobei dieses Magnetfeld dann, wenn eine Lasertätigkeit dieses laseraktiven Mediums gewünscht wird, abgeschaltet werden kann oder zur Steuerung des Kaskadeneffekts ver­ wendet werden kann.

Hinsichtlich der Ausrichtung des Magnetfeldes hat es sich als zweckmäßig erwiesen, wenn dies ungefähr senkrecht zur Richtung der elektrischen Dipolmomente des Komplexes ver­ läuft.

Neben der Schaffung eines laseraktiven Mediums unter Ver­ wendung des Komplexes aus metastabilem Helium und Ammoniak liegt der Erfindung ebenfalls die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen eines derartigen laseraktiven Mediums mit den vorstehend genannten Merkmalen zu schaffen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß aus Heliumgas metastabiles Helium hergestellt wird, daß das metastabile Helium mit Ammoniak in der Gasphase zur Komplexbildung vermischt wird, daß die elektrischen Dipol­ momente des Komplexes in einem elektrischen Feld ausge­ richtet werden, daß der Komplex mit ausgerichtetem Dipol­ moment auf einer bei tiefer Temperatur gehaltenen Konden­ sationsfläche zum Aufbau einer laseraktiven Kondensat­ schicht aufkondensiert wird, wobei deren Temperatur unter­ halb 15 K liegt, und daß während des Aufbaus der laser­ aktiven Kondensatschicht in diese neben dem Komplex aus metastabilem Helium und Ammoniak eine strahlungsaktive Komponente eingelagert wird.

Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist darin zu sehen, daß dieses in einfacher Weise und in einem einzigen Prozeß die Herstellung des erfindungsgemäßen laseraktiven Mediums zuläßt.

Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn die strahlungsaktive Komponente in Gasform zugegeben wird.

Die Kondensation kann in unterschiedlicher Art und Weise erfolgen. Eine vorteilhafte Variante sieht vor, daß die Kondensation des Komplexes und der strahlungsaktiven Komponente in einander abwechselnden, aufeinanderfolgenden Schichten durchgeführt wird. Eine andere vorteilhafte Aus­ führungsform sieht vor, daß der Komplex und die strah­ lungsaktive Komponente miteinander statistisch vermischt auskondensiert werden.

Die Temperatur, bei welcher die Kondensation erfolgen soll, ist bereits dadurch vorgegeben, daß der Komplex und die strahlungsaktive Komponente auskondensieren sollen. Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn die Konden­ sation bei einer Temperatur von unterhalb 10 K durchge­ führt wird, wobei besonders die Temperatur des flüssigen Heliums zur Kondensation bevorzugt wird.

Um während der Kondensation den Komplex aus metastabilem Helium und Ammoniak zu stabilisieren, ist vorteilhafter­ weise vorgesehen, daß die Kondensation des Komplexes in einem die Spins des metastabilen Heliums ausrichtenden Magnetfeld erfolgt.

Noch besser ist es dabei, wenn das Magnetfeld einen in Richtung der Kondensationsfläche zunehmenden Gradienten aufweist, da dann die Komplexe aus metastabilem Helium und Ammoniak längs dieses Gradienten zur Kondensationsfläche wandern und damit eingefangen werden können.

Bezüglich der Ausrichtung des Magnetfelds zum elektrischen Feld hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn das Magnetfeld ungefähr senkrecht zum elektrischen Feld ausge­ richtet wird.

Zur Erzeugung des metastabilen Heliums sind mehrere Mög­ lichkeiten denkbar. So ist beispielsweise vorgesehen, daß das metastabile Helium mittels einer Entladung, vorzugs­ weise einer Hochfrequenzentladung, erzeugt wird.

Um bereits bei der Bildung des Komplexes aus metastabilem Helium und Ammoniak sicherzustellen, daß dieser Komplex stabil bleibt, ist es günstig, wenn das metastabile Helium vor der Komplexbildung mit Ammoniak auf eine Temperatur von unterhalb 150 K abgekühlt wird. Noch besser ist es, wenn das metastabile Helium ungefähr auf die Temperatur von flüssigem Stickstoff oder darunter abgekühlt wird.

In gleicher Weise ist es zweckmäßig, wenn das Ammoniak vor der Komplexbildung mit dem metastabilen Helium auf eine Temperatur von 150 K oder weniger abgekühlt wird.

Bezüglich des Verhältnisses der strahlungsaktiven Kompo­ nente zum Komplex sollten ebenfalls günstige Verhältnisse im Kondensat angestrebt werden. Aus diesem Grund ist es vorteilhaft, wenn das Verhältnis des Komplexes zur strah­ lungsaktiven Komponente kleiner oder gleich 1 : 1 ist. Darüber hinaus ist es ebenfalls vorteilhaft, wenn das Verhältnis des Komplexes zu der strahlungsaktiven Komponente größer oder gleich 1 : 7 ist, so daß bevorzugter Weise die Zahl der Atome oder Moleküle der strahlungsaktiven Komponente genau so groß oder maxi­ mal 7 mal so groß wie die Zahl der Komplexe im Kondensat ist.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung des laseraktiven Mediums und des erfindungsgemäßen Verfahrens. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Quer­ schnitts durch eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen laseraktiven Mediums;

Fig. 2 eine Darstellung ähnlich Fig. 1 einer zweiten Ausführungsform des erfindungs­ gemäßen laseraktiven Mediums;

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Vor­ richtung und des Verfahrens zur Herstellung des erfindungsgemäßen laseraktiven Mediums.

Das erfindungsgemäße laseraktive Medium ist gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel desselben so aufgebaut, daß Schichten 10, bestehend aus Komplexen von metastabilem Helium He im Triplettzustand (2³S₁) und Ammoniak NH₃ mit Schichten 12 aus Neonatomen abwechseln, wobei diese Schichten nicht, wie in Fig. 1 dargestellt, ausschließlich einlagig sein können, sondern auch mehr­ lagig aus Komplexen oder aus Neonatomen aufgebaut sein können. Der Komplex zwischen Helium und Ammoniak ist als solcher bekannt und beispielsweise in der DE 33 10 628 A1 beschrieben. Bei diesem Komplex zwischen metastabilem Helium und Ammoniak wird ein Elektron des Heliums auf das Ammoniakmolekül übertragen, so daß das Helium nur noch ein S-Elektron mit Spin 1/2 aufweist, während das andere Elektron überzählig vom Ammoniak eingefangen gehalten wird. Die Einfangsenergie für das Elektron durch das Ammoniak beträgt ungefähr 0,2 bis 0,3 eV und somit befindet sich dieses in einem Potentialtopf.

Um eine Rekombination des Triplettzustandes des Heliums zu ermöglichen, muß daher zuerst das Elektron aus dem Poten­ tialtopf, in welchem es durch das Ammoniak NH₃ gefangen ist, herausgehoben werden. Hierzu kann beispielsweise ein Lichtquant dienen.

Bei dem erfindungsgemäßen laseraktiven Medium besteht durch die Ausrichtung der He_mNH₃-Komplexe mit ihrem Dipol­ moment D parallel zum elektrischen Feld E eine starke Wechselwirkung der Komplexe untereinander.

Solange das Elektron des Heliums He durch das Ammoniak­ molekül NH₃ eingefangen ist, besteht keine Wechselwirkung der He_mNH₃-Komplexe mit dem Neon Ne. Eine Wechselwirkung mit dem Neon tritt erst dann ein, wenn das Elektron aus dem Potentialtopf herausgehoben wird. In diesem Fall er­ folgt eine Wechselwirkung des nunmehr angeregten, im Triplettzustand befindlichen Helium He_m um einen Faktor 100 schneller mit dem Neon Ne als mit dem Ammoniakmolekül NH₃. Hierbei entsteht dann eine Energie­ übertragung des He_m im Triplettzustand auf das Ne analog zum Helium-Neon-Laser, so daß letztlich das Neon die ge­ wünschte Laserstrahlung freisetzt. Die hohe Energieüber­ gangswahrscheinlichkeit vom He_m im Triplettzustand auf das Neon Ne ist insbesondere beim erfindungsgemäßen laser­ aktiven Medium auch dadurch bedingt, daß beide als Konden­ sat vorliegen, wodurch die Stoßwahrscheinlichkeit wesent­ lich höher ist als in der Gasphase, in welcher beim Helium-Neon-Laser gearbeitet wird.

Somit reicht ein Lichtquant mit einer Energie von ungefähr 0,3 eV aus, um die He_mNH₃-Komplexe so weit zu aktivieren, daß ein Energieübertrag vom He_m auf das Ne und somit letztlich die Lichtemission durch das Ne erfolgt.

Vorzugsweise wird bei Beginn der Lasertätigkeit ein Magnetfeld M, welches zum Aufkondensieren der laseraktiven Schicht und auch zum Stabilisieren der laseraktiven Schicht im kondensierten Zustand vorteilhaft und wünschenswert ist, abgeschaltet. Es kann aber auch dieses Magnetfeld M dazu verwendet werden, die Geschwindigkeit zu steuern, mit welcher das angeregte He_m zerfällt, da das Magnetfeld in der Lage ist, die parallele Ausrichtung der Spins zu stabilisieren und somit die Zerfallswahr­ scheinlichkeit zu verringern.

Ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen laseraktiven Mediums - dargestellt in Fig. 2 - unter­ scheidet sich vom ersten Ausführungsbeispiel dadurch, daß die He_mNH₃-Komplexe nicht getrennt von den Ne-Atomen in Schichten vorliegen, sondern daß diese statistisch ver­ teilt in dem gesamten Kondensat vorhanden sind. Im übrigen sind aber ebenfalls die He_mNH₃-Komplexe mit ihren Dipolmomenten D parallel zum elektrischen Feld E ausge­ richtet, so daß letztlich der Mechanismus der Rekombina­ tion zur Lasertätigkeit derselbe ist.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist eine - in Fig. 3 dargestellte - Vorrichtung vorgesehen, welche eine Kondensationsplatte 20 aufweist, die in einem Vakuumgefäß 22 im Vakuum angeordnet ist, wobei das Vakuum vorzugsweise ungefähr 10^-3 mbar beträgt. Die Kondensa­ tionsplatte 20 ist von einem Träger 24 im Vakuum gehalten, wobei in den Träger 24 ein Kühlkörper 26 eingesetzt ist, welcher flüssiges Helium als Kühlmittel enthält.

Der Kühlkörper 26 ist wärmeleitend mit der Kondensations­ platte 20 verbunden und hält diese dabei ebenfalls unge­ fähr auf der Temperatur des flüssigen Heliums 28. Eine Oberfläche der Kondensationsplatte 20 bildet eine Konden­ sationsfläche 30 für das aufzubringende laseraktive Medium.

Seitlich der Kondensationsfläche 30 ist eine diese zwischen sich einschließende Kondensatoranordnung 32 vor­ gesehen, welche im einfachsten Fall zwei parallele im Ab­ stand voneinander angeordnete und die Kondensationsfläche 30 zwischen sich einschließende Platten 34 aufweist, wobei die Platten 34 parallel zu einer Oberflächennormalen 36 der Kondensationsfläche 30 ausgerichtet sind. Somit wird ein elektrisches Feld E erzeugt, welches parallel zur Kondensationsfläche 30 verläuft.

Die Kondensationsfläche 30 ist in einem Magnetfeld M ange­ ordnet, dessen Feldlinien ausgehend von der Kondensations­ fläche 30 in Richtung der Oberflächennormalen 36 aus­ einanderlaufen, d. h., daß das Magnetfeld M mit zunehmen­ dem Abstand von der Kondensationsfläche 30 abnimmt. Dieses Magnetfeld M wird erzeugt durch zwei Spulen 38, die symmetrisch und einander gegenüberliegend zur Oberflächen­ normalen angeordnet sind und ebenfalls die Kondensations­ fläche 30 zwischen sich einschließen und das Magnetfeld M erzeugen, welches im Bereich der Kondensationsfläche 30 die größte Magnetfeldstärke aufweist, die in diesem Bereich vorzugsweise ungefähr 10 Tesla beträgt und sich mit zunehmendem Abstand von der Kondensationsfläche 30 in Richtung der Oberflächennormalen 36 vorzugsweise auf unge­ fähr 8 Tesla verringert.

In dem von den Spulen 38 eingeschlossenen Raum 40 oberhalb der Kondensationsfläche 30 wird nun zur Erzeugung des erfindungsgemäßen He_mNH₃-Komplexes metastabiles Helium He_m eingeleitet, wobei dies im Bereich des schwächeren Magnet­ feldes M erfolgt. Das metastabile Helium He_m wird dadurch erzeugt, daß man Heliumgas in einen Entladungsraum 42 ein­ bläst, welcher von einer Hochfrequenzspule 44 umgeben ist, die ihrerseits mit einem Hochfrequenzgenerator 46 in Ver­ bindung steht. Dadurch erfolgt in dem Entladungsraum 42 eine Anregung des Heliums in den bekannten Triplettzustand (2³S₁). Dieses metastabile Helium strömt nun von dem Ent­ ladungsraum 42 in eine Kühleinrichtung 48, in welcher es vorzugsweise auf eine Temperatur von weniger als 150° K, insbesondere auf eine Temperatur im Bereich der Temperatur des flüssigen Stickstoffs abgekühlt wird.

Zweckmäßigerweise ist die Kühleinrichtung 48 so ausge­ bildet, daß sie gleichzeitig eine optische Abschirmung zum Entladungsraum 42 hin bildet und somit das diese durch­ strömende metastabile Helium He_m von optischer Strahlung aus dem Entladungsraum 42 abschirmt.

Zu dem metastabilen Helium He_m wird in den Raum 40 und dessen das schwache Magnetfeld M aufweisenden Bereich Ammoniak NH₃ eingeleitet, wobei das Ammoniak ebenfalls durch eine Kühleinrichtung 50 auf eine Temperatur von weniger als 150 K, noch besser ebenfalls auf die Tempe­ ratur von flüssigem Stickstoff abgekühlt wird. Das mit dem Ammoniak NH₃ zusammentreffende metastabile Helium He_m bildet nun den He_mNH₃-Komplex aufgrund eines Einfangens des Elektrons des He_m durch das NH₃. Durch den positiven Gradienten des Magnetfeldes wandert dieser Komplex in den Bereich des stärkeren Magnetfeldes M und wird schließlich auf der Kondensationsfläche 30 auskondensiert.

Vor dem endgültigen Auskondensieren auf der Kondensations­ fläche 30 durchläuft dieser Komplex noch das über der Kondensationsfläche 30 und auch im Bereich derselben vor­ herrschende elektrische Feld E, so daß der Komplex durch sein eigenes Dipolmoment D sich parallel zu dem elek­ trischen Feld E ausrichtet. Bei dem elektrischen Feld E handelt es sich um ein starkes elektrisches Feld, das so gewählt werden muß, daß es die dieses passierenden He_mNH₃-Komplexe mit ihren Dipolmomenten D parallel aus­ richtet, bevor diese auf der Kondensationsfläche 30 kondensieren, so daß die überwiegende Zahl aller He_mNH₃-Komplexe und vorzugsweise im wesentlichen alle diese Komplexe in dem Kondensat ausgerichtet angeordnet sind.

Je nachdem welches Ausführungsbeispiel des erfindungs­ gemäßen laseraktiven Mediums hergestellt werden soll, wird nun gleichzeitig mit dem metastabilen Helium He_m und dem Ammoniak NH₃ auch noch die strahlungsaktive Komponente Neon Ne in den Raum 40 eingeleitet, so daß diese gleich­ zeitig mit den He_mNH₃-Komplexen auf der Kondensations­ fläche auskondensieren kann. Dabei wird die Menge des ein­ geleiteten Neons Ne so gewählt, daß letztlich im sich auf der Kondensationsfläche ausbildenden Kondensat 52 ein Ver­ hältnis der He_mNH₃-Komplexe zum Neon von ungefähr 1 zu 2 bis 7 einstellt.

Alternativ dazu kann alternierend zum Einleiten von meta­ stabilem Helium He_m und Ammoniak NH₃ ein Einleiten des Neons erfolgen, so daß sich entweder eine Schicht 10 aus dem He_mNH₃-Komplex oder eine Schicht 12 aus Neon im Kondensat 52 ausbildet.

Zweckmäßigerweise wird auch das Neon vor dem Einleiten in den Raum 40 durch eine Kühleinrichtung 54 geführt und dabei auf eine Temperatur von weniger als 150° K, vorzugs­ weise im Bereich des flüssigen Stickstoffs, abgekühlt.

Das Kondensat wird, nachdem es aufgebaut ist, vorzugsweise bei einer Temperatur von weniger als 150 K, noch besser auf weniger als 100 K gelagert, wobei während des Lagerns das Magnetfeld M eingeschaltet bleiben sollte, um den He_mNH₃-Komplex zusätzlich zu stabilisieren.

Das elektrische Feld E kann wahlweise während der Lagerung des Kondensats erhalten bleiben oder auch abgeschaltet werden.

Um das erfindungsgemäße laseraktive Medium, d. h. das Kondensat 52, zur Lasertätigkeit zu bringen, wird zweck­ mäßigerweise das elektrische Feld E und das Magnetfeld M abgeschaltet.

Schließlich ist bei der erfindungsgemäßen Herstellung des laseraktiven Mediums noch zu beachten, daß der einmal gebildete He_mNH₃-Komplex von allen Strahlungseinflüssen abgeschirmt sein sollte, wobei insbesondere bei der Durch­ führung des erfindungsgemäßen Verfahrens eine Abschirmung gegenüber dem Entladungsraum 42 erforderlich ist. Vorzugs­ weise ist der ganze Raum 40 gegenüber elektromagnetischer Strahlung abgeschirmt und außerdem sind zweckmäßigerweise auf den diesem zugewandten Seiten der Spulen 38 ungefähr parallel zur Kondensationsfläche verlaufende Blenden 56 vorgesehen, welche verhindern, daß beispielsweise seitlich in Richtung der Spulen diffundierende Komplexe durch Auf­ treffen auf den Spulenwänden so weit angeregt werden, daß das vom Ammoniak NH₃ eingefangene Elektron seinen Poten­ tialtopf verlassen kann und das metastabile Helium He_m beispielsweise zur Wechselwirkung mit dem Neon unter Ab­ gabe von Strahlung durch das Neon zerfällt. Diese Strah­ lung könnte bereits ausreichen, um im Kondensat 52 eine Kaskadenreaktion auszulösen.

Claims (23)

1. Laseraktives Medium, dadurch gekennzeichnet, daß dieses einen Komplex (He_mNH₃) aus metastabilem Helium und Ammoniak sowie eine strahlungsaktive Kompo­ nente (Ne) umfaßt, daß der Komplex (He_mNH₃) und die strahlungsaktive Komponente (Ne) beide in der konden­ sierten festen Phase sind, wobei deren Temperatur unterhalb 15 K liegt, und daß der Komplex (He_mNH₃) in dem laseraktiven Medium (52) mit im wesentlichen in einer Richtung ausgerichteten elektrischen Dipol­ momenten (D) auskondensiert vorliegt.

2. Laseraktives Medium nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet,daß der Komplex (He_mNH₃) und die strahlungs­ aktive Komponente (Ne) jeweils in aufeinanderfolgenden Schichten (10, 12) in dem laseraktiven Medium (52) an­ geordnet sind.

3. Laseraktives Medium nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Komplex (He_mNH₃) und die strahlungs­ aktive Komponente (Ne) statistisch miteinander ver­ mischt in dem laseraktiven Medium (52) angeordnet sind.

4. Laseraktives Medium nach einem der voranstehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis des Komplexes (He_mNH₃) zu der strahlungsaktiven Kompo­ nente (Ne) kleiner oder gleich 1 : 1 ist.

5. Laseraktives Medium nach einem der voranstehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis des Komplexes (He_mNH₃) zur strahlungsaktiven Kompo­ nente (Ne) größer oder gleich 1 : 7 ist.

6. Laseraktives Medium nach einem der voranstehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die strahlungs­ aktive Komponente Neon (Ne) ist.

7. Laseraktives Medium nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Temperatur des laseraktiven Mediums (52) unterhalb 10 K liegt.

8. Laseraktives Medium nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Temperatur des laseraktiven Mediums (52) derjenigen von flüssigem Helium gleicht.

9. Laseraktives Medium nach einem der voranstehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das laseraktive Medium (52) in einem Magnetfeld (M) angeordnet ist.

10. Laseraktives Medium nach Anspruch 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Magnetfeld (M) ungefähr senkrecht zur Richtung der elektrischen Dipolmomente (D) ausge­ richtet ist.

11. Verfahren zum Herstellen eines laseraktiven Mediums nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß aus Heliumgas metastabiles Helium hergestellt wird, daß das metastabile Helium mit Ammoniak in der Gasphase zur Komplexbildung vermischt wird, daß die elektrischen Dipolmomente (D) des Komplexes in einem elektrischen Feld (E) ausgerichtet werden, daß der Komplex mit ausgerichteten Dipolmo­ menten (D) auf einer bei tiefer Temperatur gehaltenen Kondensationsfläche (30) zum Aufbau einer laseraktiven Kondensatschicht (52) aufkondensiert wird, wobei deren Temperatur unterhalb 15 K liegt, und daß während des Aufbaus der laseraktiven Kondensatschicht (52) in diese neben dem Komplex aus metastabilem Helium und Ammoniak eine strahlungsaktive Komponente (Ne) einge­ lagert wird.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die strahlungsaktive Komponente (Ne) in Gasform zugegeben und auskondensiert wird.

13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Kondensation des Komplexes und der strahlungsaktiven Komponente (Ne) in einander ab­ wechselnden, aufeinanderfolgenden Schichten (10, 12) durchgeführt wird.

14. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Komplex und die strahlungsaktive Komponente (Ne) miteinander statistisch vermischt auskondensiert werden.

15. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensation des Komplexes und der strahlungs­ aktiven Komponente (Ne) bei einer Temperatur von unterhalb 10 K durchgeführt wird.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensation des Komplexes und der strahlungs­ aktiven Komponente (Ne) bei der Temperatur von flüssigem Helium durchgeführt wird.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensation des Komplexes in einem die Spins des metastabilen Heliums ausrichtenden Magnetfeld (M) erfolgt.

18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetfeld (M) einen senkrecht zur Kondensa­ tionsfläche (30) zunehmenden Gradienten aufweist.

19. Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Magnetfeld (M) ungefähr senkrecht zum elektrischen Feld (E) ausgerichtet wird.

20. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß das metastabile Helium vor der Komplexbildung mit Ammoniak auf eine Temperatur von unterhalb 150 K abgekühlt wird.

21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß das metastabile Helium auf die Temperatur von flüssigem Stickstoff oder darunter abgekühlt wird.

22. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis des Komplexes zur strahlungsaktiven Komponente (Ne) kleiner oder gleich 1 : 1 ist.

23. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis des Komplexes zu der strahlungs­ aktiven Komponente (Ne) größer oder gleich 1 : 7 ist.