DE1230509B - Optischer Sender oder Verstaerker fuer kohaerentes Licht mit einer Anregung seines stimulierbaren Mediums durch exotherme chemische Reaktionen - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

HOIs

Deutsche Kl.: 21 g - 53/00

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

N 27246 VIII e/21g 25. August 1965 15. Dezember 1966

Die Erfindung betrifft einen optischen Sender oder Verstärker für kohärentes Licht mit einer Anregung seines stimulierbaren Mediums durch exotherme chemische Reaktionen, bei dem der gasförmige Brennstoff, der Kohlenstoff enthält, innerhalb eines optischen Resonators zur Reaktion gebracht wird, wobei die Reaktion unter derartigen Bedingungen erfolgt, daß die frei werdende Energie wenigstens zum Teil zu einer für das Auftreten einer Stimulation ausreichenden Überbesetzung eines oder mehrerer Energiestufen in den vorhandenen oder gebildeten Gasen oder Dämpfen führt. Bei einer solchen Vorrichtung wird die unmittelbar in einer Flamme erzeugte Strahlung verwendet.

Es wurde bereits auf die Möglichkeit hingewiesen, in chemisch reagierenden Gasen eine derartige Inversion der Besetzung zwischen zwei Schwingungsniveaus eines Elektronenzustandes herbeizuführen, daß sich dadurch eine stimulierte Strahlung von Infrarot ergeben kann. Hierbei handelt es sich jedoch um zuvor, z. B. mittels einer elektrischen Entladung, in aktiven (atomaren) Zustand gebrachte Gase.

Es ist auch bekannt, daß in einem reagierenden Gemisch aus atomarem Stickstoff und Methylenchlorid eine derartige Inversion zwischen höheren Schwingungsniveaus eines der vorhandenen Zwischenprodukte auftreten kann, daß sich dadurch eine stimulierte Strahlung von Mikrowellenenergie ergeben kann.

Auch mit dem Molekül CN sind Überbesetzungen gezeigt worden.

Die Erfindung zielt darauf ab, eine besonders günstige und einfache Ausführungsform eines optischen Senders der eingangs genannten Art anzugeben. Sie ist dadurch gekennzeichnet, daß der aus einem Kohlenwasserstoff bestehende Brennstoff aus einem oder mehreren Schlitzen in den Reaktionsraum des optischen Resonators eintritt, die sich parallel zu dessen Achse erstrecken. Hierbei sind unter exothermen Reaktionen alle unter Energieentwicklung auftretenden, sich selbst unterhaltenden Reaktionen in Gasgemischen zu verstehen, d. h. nicht nur die Verbrennung von Gas mit Luft oder Sauerstoff.

Um eine optisch homogene Reaktionszone zu erhalten und außerdem den störenden Einfluß der Zusammenstöße von Gasmolekülen miteinander möglichst zu beschränken, ist es erwünscht, den Druck im Reaktionsraum zwischen 1 und 50 Torr zu wählen.

Die Gase können mit einer Hochfrequenzentladung in der Zuleitung eines der reagierenden Gase gezündet werden, die jedoch nach dem Zünden der Flamme Optischer Sender oder Verstärker für kohärentes Licht mit einer Anregung seines stimulierbaren Mediums durch exotherme chemische Reaktionen

Anmelder:

N. V. Philips' Gloeilampenf abrieken, Eindhoven (Niederlande)

Vertreter:

Dr. H. Scholz, Patentanwalt,

Hamburg 1, Mönckebergstr. 7

Als Erfinder benannt:

Richard Bleekrode, .

Willem Cornells Nieuwpoort, Eindhoven (Niederlande)

Beanspruchte Priorität:

Niederlande vom 29. August 1964 (6 410 083) -

unterbrochen wird, dies im Gegensatz zu älteren Vorschlägen, bei denen die Gase vor der Zufuhr aktiviert werden.

Außer einer getrennten Zufuhr der reagierenden Gase ist auch eine Zufuhr vorgemischter Gase möglich.

Eine besonders geeignete Reaktion in einer Vorrichtung nach der Erfindung ist die Verbrennung von Azetylen mit Sauerstoff, bei der im nahen Ultraviolett und im sichtbaren Teil des Spektrums starke Bänder auftreten.

Bei einer Vorrichtung nach der Erfindung ist es auch möglich, außer den Kohlenwasserstoffen gasförmige Metallverbindungen zuzusetzen, so daß die Metallatome durch Zusammenstöße mit energiereichen Molekülen oder Bruchstücken solcher Moleküle zu der für eine stimulierte Strahlung erforderlichen Inversion gebracht werden können. Gegebenenfalls können auch Lösungen von Verbindungen von Metallen im Gasstrom zerstäubt werden. Als Metalle seien die Übergangsmetalle und die seltenen Erden erwähnt.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert, in der eine Vorrichtung gemäß der Erfindung schematisch in zwei verschiedenen Schnitten dargestellt ist.

609 747/266

In den Fig. 1 und 2 bezeichnet 1 den zylindrischen Reaktionsraum, dessen Durchmesser und Länge beide 40 cm sind. Am Reaktionsraum sind zwei Quarzfenster 2 auf engen Rohrstutzen 3 angebracht, so daß die Flammen keinen Einfluß auf diese Fenster haben. Die Fenster liegen wie üblich unter dem Brewsterchen Winkel zur Achse des Systems. Die Spiegel, die den optischen Resonator bilden, sind mit 4 bezeichnet. Durch zwei Glasrohre 5, deren jedes am Ende einen 20 cm langen und 0,5 cm breiten Schlitz 6 aufweist, werden Azetylen und Sauerstoff unter derartigem Druck zugeführt, daß unter der Einwirkung der an die Abführungsleitung 7 angeschlossenen Pumpanlage der Druck im Flammenraum etwa 10 Torr beträgt.

Bei einer Gesamtzufuhr von 20 cm³ Azetylen von 1 atü in der Sekunde und vollständiger Verbrennung dieses Gases treten im Licht, das im optischen Resonator wahrnehmbar ist, starke Bänder auf, unter anderem in der Umgebung von 3900, 4300, 4700, 5100 und 5600 A, die von CH-Gruppen und doppeltgebundenen Kohlenstoffatomen herrühren. Auch in der Umgebung von 2800 und 3100 Ä treten Bänder auf, die von OH-Gruppen herrühren.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Optischer Sender oder Verstärker für kohärentes Licht mit einer Anregung seines stimulierbaren Mediums durch exotherme chemische Reaktionen, bei dem der gasförmige Brennstoff, der Kohlenstoff enthält, innerhalb eines optischen Resonators zur Reaktion gebracht wird, wobei die Reaktion unter derartigen Bedingungen erfolgt, daß die frei werdende Energie wenigstens zum Teil zu einer für das Auftreten einer Stimulation ausreichenden Überbesetzung eines oder mehrerer Energiestufen in den vorhandenen oder gebildeten Gasen oder Dämpfen führt, dadurch gekennzeichnet, daß der aus einem Kohlenwasserstoff bestehende Brennstoff aus einem oder mehreren Schlitzen (6) in den Reaktionsraum (1) des optischen Resonators (4) eintritt, ίο die sich parallel zu dessen Achse erstrecken.

2. Optischer Sender nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck der reagierenden Gase 1 bis 50 Torr beträgt.

3. Optischer Sender nach Anspruch 1 oder .2, dadurch gekennzeichnet, daß vorgemischte Gase zugeführt werden.

4. Optischer Sender nach Anspruch 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß Azetylen in Sauerstoff verbrannt wird.

ao

5. Optischer Sender nach Anspruch 1,2,3

oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß den reagierenden Gasen gasförmige Metallverbindungen zugesetzt oder in den reagierenden Gasen gelöste Metallverbindungen zerstäubt werden.

6. Optischer Sender nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Metalle eines oder mehrere der Übergangsmetalle und seltenen Erden sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Buch der MRI Reihe, Symposium Proceedings,
Bd. 13: »Optical Masers«, 27.11.1963 bei Polytechnic Press, Brooklyn, N. Y. S. 417 bis 424.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

609 7+7/266 12.66 © Bundesdruckerei Berlin