DE1299780B - Optischer Sender oder Verstaerker mit einer Funkenentladungsstrecke - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft einen optischen Sender oder Verstärker mit einer hohlzylindrischen Funkenentladungsstrecke als Anregungslichtquelle nebst zugehörigen Ringelektroden, welche ein in einem transparenten Isolierrohr angeordnetes stimulierbares Medium, vorzugsweise einen stimulierbaren Festkörper, umgibt.
• Es sind bereits optische Sender oder Verstärker der erwähnten Art bekannt bzw. vorgeschlagen, bei denen die ringförmige Funkenentladungsstrecke lediglich eine Dicke von wenigen Millimetern aufweist. Ein derartiger Aufbau wurde gewählt, um eine möglichst stabile Entladung mit einem hohlzylindrischen bzw. ringförmigen Plasmaschlauch herzustellen, welcher nicht infolge bei der Entladung zwangläufig gebildeter konzentrischer Magnetfelder radial nach außen oder innen gedrückt wird. Dies bedingt indessen einen starken Verschleiß der die Entladungsstrecke umgebenden Flächen isolierenden Materials.
• Zweck der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines demgegenüber verbesserten optischen Senders oder Verstärkers, bei welchem der Entladungsraum der Funkenstrecke radial verhältnismäßig breit ist und der bei der Entladung gebildete Plasmaschlauch radial stabilisiert wird. Erreicht wird dies im wesentlichen dadurch, daß zwischen dem stimulierbaren Medium sowie der Funkenentladungsstrecke eine innere Metallabschirmung vorgesehen ist, eine äußere Metallabschirmung die äußere Entladungsstrecke umgibt und beide Abschirmungen am gleichen Ende mit einer der Ringelektroden verbunden sind. Bei einem derartigen Aufbau werden durch die beiden Abschirmungen bzw. den in diesen fließenden Strom zwei konzentrische ringförmige Magnetfelder erzeugt, welche den Plasmaschlauch über die gesamte axiale Länge des stimulierbaren Mediums stabilisieren.
• Die Erfindung ist nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert, welche ein Ausführungsbeispiel eines optischen Senders nach der Erfindung im Axialschnitt darstellt.
• Der in der Zeichnung dargestellte optische Sender umfaßt eine äußere Abschirmung aus einem beidseitig durch Kreisplatten 102, 104 abgeschlossenen Metallrohr 100, in welchem ein die Außenfläche eines Entladungsraumes 112 bildender isolierender Ringeinsatz 106 aufgenommen ist. In das eine Ende des Ringeinsatzes 106 ist eine ringförmige Anode 110, in das andere Ende eine ringförmige Kathode 114 eingepreßt, welch letztere über einen mit axialen Schlitzen 117 versehenen Rohransatz 1.16 mit der Kreisplatte 102 elektrisch und wärmeleitend verbunden ist. Ein Anschluß 166 der Anode 110 verläuft hochvakuumdicht durch die Kreisplatte 104 nach außen. Die axiale Länge des Ringeinsatzes 106 ist geringer als diejenige des Metallrohres 100, so daß an beiden Enden je eine Expansionskammer 130 bzw. 132 gebildet wird, welche über einen Absaugstutzen 134 bzw. 136 an eine (nicht gezeigte) Vakuumpumpe angeschlossen sind.
• Koaxial innerhalb des Ringeinsatzes 106 bzw. des Metallrohres 100 ist mittels Metallmuffen 138, 140, welche elektrisch und wärmeleitend mit den stirnseitigen Kreisplatten 104 bzw. 102 verbunden sind, ein Quarzrohr 108 gelagert, welches einen stimulierbaren Festkörper 125 (Rubin) von zylindrischer Form aufnimmt. Der Festkörper 125 weist gleichmäßig über seinen Umfang verteilt axiale Nuten auf, in welchen eine innere Metallabschirmung bildende Metallstäbe 122 eingelassen sind. Während die axiale Länge des Festkörpers 125 im wesentlichen derjenigen des Entladungsraumes 112 entspricht, verlaufen die Metallstäbe 122 von einer Stirnseite (Kreisplatte 102 bzw. 104) zur anderen und sind dort mittels entsprechender Befestigungen 128 bzw. 127 elektrisch und wärmeleitend verbunden.
• Die koaxial in der Kathode 114 verlaufende Metallmuffe 140 ist an ihrem stirnseitigen Ende von einer aufgelöteten Kühlschlangenwende1142 umgeben, welche vorzugsweise von flüssigem Stickstoff durchsetzt ist. An der mit dieser Kathode in Verbindung stehenden Kreisplatte 102 ist ein zu der Kühlschlangenwendel 142 parallel angeordneter Kühlkanal 144 angebracht.
• Im Betrieb wird an die Anode 110 sowie die Kathode 114 bzw. die hiermit verbundenen Bauteile 104, 100, 102, 140 ein Hochspannungsimpuls gelegt, wobei zwischen der Kathode 114 und der Anode 110 ein an der Innenfläche des Ringeinsatzes 106 verlaufender Gleitfunken gebildet wird. Der Ringeinsatz 106, welcher vorzugsweise aus einem organischen Glas, aus Polymethacrylsäureester (Plexiglas) besteht, entwickelt hierbei genügend Gas, um ein Entladungsplasma aufzubauen. Eine hierbei entstehende Stoßwelle kann durch die Kathode 114 bzw. die Schlitze 117 an deren Rohransatz 116 in die Expansionskammer 130 oder durch die Anode 110 in die Expansionskammer 132 verlaufen. Durch den in dem Metallrohr 100 sowie in den Stäben 122 fließenden Strom werden zwei axiale ringförmige Magnetfelder aufgebaut, welche einen in dem Entladungsraum 112 gebildeten Plasmaschlauch derart stabilisieren, daß dieser weder zu der Innenfläche 107 des Ringeinsatzes 106 noch zu der Außenfläche des Quarzrohres 108 hingedrückt wird. Ferner ergibt sich durch die Stäbe 122, welche mit der gekühlten stirnseitigen Kreisplatte 102 in wärmeleitender Verbindung stehen, eine gute Kühlung des stimulierbaren Festkörpers 125, dessen Strahlung in Axialrichtung eine der beiden Kreisplatten 102, 104 durchsetzen kann, um entsprechend ausgenutzt zu werden.

Claims (5)

1. Patentansprüche: 1. Optischer Sender oder Verstärker mit einer Bestandteil einer Anregungslichtquelle bildenden hohlzylindrischen Funkenentladungsstrecke nebst zugehörigen Ringelektroden, welche ein in einem transparenten Isolierrohr angeordnetes stimulierbares Medium, vorzugsweise einen stimulierbaren Festkörperumgibt,dadurch gekennzeichn e t, daß zwischen dem stimulierbaren Medium (125) ;sowie der Funkenentladungsstrecke (110, 112, 114) eine innere Metallabschirmung (122) vorgesehen ist, eine äußere Metallabschirmung (100) die Funkenentladungsstrecke (110, 112, 114) umgibt und beide Abschirmungen (100, 122) am gleichen Ende mit einer der Ringelektroden (110, 114) elektrisch verbunden sind.
2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Metallabschirmung (122) aus mehreren im wesentlichen achsparallel verlaufenden, in das stimulierbare Medium (125) eingelassenen Stäben besteht.
3. 3. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Funkenentladungsstrecke (110, 112, 114) und der äußeren Metallabschirmung (100) ein; äußeres Isolierrohr bzw. ein Ringeinsatz (106) angeordnet ist.
4. 4. Anordnung nach einem .der Ansprüche 1 bis 3, .dadurch gekennzeichnet, .daß eines der beiden Isolierrohre (106, 108) aus einem beim Auftreten eines Gleitfunkens Gas abgebenden Material besteht.
5. 5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Abschirmung (100) aus einem beidseitig :durch stirnseitige Kreisplatten (102, 104) abgeschlossenen Rohr (100) besteht und die innere Metallabschirmung (122) an beiden sowie die Kathode (114) der Funkenentladungsstrecke (110, 112, 114) an einer der Kreisplatten (102, 104) konzentrisch gelagert sind.