DE1171083B - Verspiegelung fuer einen optischen Sender oder Verstaerker hoher Leistung mit einem Rubin als selektiv fluoreszentem Medium - Google Patents

Description

• Verspiegelung für einen optischen Sender oder Verstärker hoher Leistung mit einem Rubin als selektiv fluoreszentem Medium Die Erfindung bezieht sich auf die Verspiegelung fär einen optischen Sender oder Verstärker hoher Leistung mit einem stabförinigen Rubin als selektiv fluoreszentem Medium. Der Rubin besteht aus einem mit Chrom dotierten Aluminiumoxydeinkristall, der zwei bis auf Bruchteile der Wellenlänge der monochromatischen Ausgangsstrahlung (6943 A) genau eben und parallel geschliffene Stirnflächen aufweist, die mit einer reflektierenden Schicht versehen sind. Die eine Stimfläche, aus der das Licht austritt, ist nicht vollständig verspiegelt und hat noch eine Durchlässigkeit von einigen Prozent, während die andere hundertprozentig verspiegelt ist.
• Außer dem optischen Sender oder Verstärker mit Rubin als Medium sind auch solche bekanntgeworden, die andere Festkörper oder Gase oder Dämpfe als selektiv fluoreszentes Medium benutzen.
• Es ist bereits bekannt, als Spiegelmaterial sehr gut reflektierende Stoffe zu verwenden. Dazu zählt in erster Linie Silber, aber auch Aluminium. Es zeigte sich nun, daß Spiegel aus derartigen Stoffen hohen Belastungen nicht standhalten. Bei Austrittsenergien von 1 Ws oder mehr im Impulsbetrieb weisen Silber-oder Aluminiumspiegel schon nach einem oder zwei Ihnpulsen Schäden durch Verdampfen auf.
• Es ist ferner bekannt, an Stelle der einfachen Metallschichten dielektrische Mehrfachschichten zu verwenden. Die optischen Verluste durch Absorption sind in diesen Schichten besonders ]dein; die Verspiegelungen widerstehen deshalb hohen Belastungen. Allerdings ist das Reflexionsvermögen einer derartigen dielektrischen Schicht sehr klein, so daß man gezwungen ist, mehrere - bis zu fünfzehn oder mehr - Schichten aufzubringen, um ein Reflexionsvermögen von 95% oder mehr zu erreichen. Die Herstellung solcher Schichten hat zwar einen hohen Grad der Vollkommenheit erreicht, ist aber schwieriger durchzuführen als die Herstellung von Metallschichten und außerdem mit hohen Kosten verbunden.
• Ziel der Erfindung ist es daher, eine Verspiegelung für einen optischen Kristallsender oder -verstärker zu schaffen, die einer hohen Belastung standhält und die darüber hinaus unkompliziert und mit geringen Kosten herzustellen ist.
• Erfindungsgemäß wird dieses Ziel dadurch erreicht, daß die Verspiegelung aus einer Goldschicht -besteht. Die Eignung und Beständigkeit von Goldspiegeln ist überraschend. Der im Vergleich zu Silber geringere Reflexionskoeffizient ließ Gold nach den zur Zeit bekannten Vorstellungen und Erfahrungen, daß man möglichst hochreflektierende Schichten verwenden solle, zunächst nicht als geeignet erscheinen. Die Spiegel wurden durch Kathodenzerstäubung einer Goldkathode in einer Neonentladung bei 0,2 Torr hergestellt. Die Kathodenzerstäubung wurde dem Verdampfen vorgezogen, weil dadurch hergestellte Schichten erfahrungsgemäß besser haften. In einer nach diesem Prinzip arbeitenden Anordnung ist die Herstellung der Spiegel mit- vorgegebenem Reflexionsvermögen recht einfach, da sich bei festem Gasdruck, festem Entladungsstrom und gleichbleibender geometrischer Anordnung die Schichtdicke und damit das Reflexionsvermögen einfach durch die Dauer der Entladungseinwirkung regeln läßt und sich nach vorheriger Kalibrierung der Apparatur eine einfache Beziehung zwischen Entladungsdauer und Reflexionsvermögen ergibt. Die Entladungsdauer wurde so gewählt, daß sich auf der Seite, aus der das Licht austreten sollte, eine Durchlässigkeit von etwa 5% ergab; die abgewandte Seite wurde so verspiegelt, daß sie keine Durchlässigkeit mehr zeigte. Bei zu großer oder zu kleiner Durchlässigkeit der Lichtaustrittsseite sinkt die Intensität des austretenden Lichtstrahles; der optimale Bereich liegt zwischen 3 und 10%.
• In einem ausgeführten Muster mit einer Verspiegelung im optimalen Bereich (511/o) hatte der verwendete Rubinkristall einen Durchmesser von 6 mm und eine Länge von 5 cm. Er befand sich in der Mitte einer wendelförmigen Blitzlampe; die Schwellwertenergie, bei der die selektive Fluoreszenz auftrat, lag bei Blitzlampenenergien von etwa 1500 Ws, die Austrittsenergie des selektiv fluoreszenten Strahles lag bei einer Blitzlampenenergie von 3500 Ws bei etwa 1 Ws. Ein Süberspiegel zeigte schon nach ein bis zwei Blitzen mit dieser Energie Zerstörungen, die auf beiden Seiten des Rubins auftraten und darin bestanden, daß entweder größere Teile des Spiegels ein niattes Aussehen bekamen, oder kleine kreisrunde Löcher im Spiegel entstanden. Diese Schäden beeinträchtigen die Arbeitsweise des optischen Kristallverstärkers, so daß die selektive Fluoreszenz nicht mehr beobachtet wird. Wurde der Rubin mit Goldspiegeln versehen, so zeigten sich bei gleicher Belastung auch nach hundert oder mehr Blitzen keine Veränderungen auf den Spiegelflächen. Bei kleineren Blitzlampenenergien um 1750Ws oderwenigerwaren die Schäden am Silberspiegel nicht mehr so ausgeprägt, obwohl man aber auch hier erkennen konnte, daß die Spiegel angegriffen werden.
• Die Beständigkeit der Goldspiegel erweist sich besonders bei einem optischen Sender oder Verstärker mit einem Rubin als Medium bei hoher Leistung als vorteilhaft; dagegen ist nicht zu erwarten, daß sich ein Unterschied zu Silberspiegeln auch in leistungsschwachen optischen Verstärkeranordnungen bemerkbar machen wird, etwa mit gas- oder dampfförinigen Medien, bei denen die Spiegel im Gegensatz zu optischen Festkörperverstärkern ohnehin auch meist außerhalb der Zone hoher Belastung angebracht sind und keinen ungewöhnlichen Belastungen widerstehen müssen.
• Die Figur zeigt einen aus Rubin bestehenden Einkristall 1, dessen geschliffene Stirnseiten mit einem Goldspiege12 versehen sind. Mit 3 ist die Anregungslichtquelle bezeichnet.

Claims (1)

1. Patentanspruch: Verspiegelung für einen optischen Sender oder Verstärker hoher Leistung mit einem stabförmigen Rubin als selektiv fluoreszentem Medium, der zwei sehr genau eben und parallel geschliffene verspiegelte Stirnflächen aufweist, d a - durch gekennzeichnet, daß die Verspiegelung aus einer Goldschicht besteht.