DE1234340B

DE1234340B - Optischer Sender oder Verstaerker fuer kohaerente elektromagnetische Strahlung

Info

Publication number: DE1234340B
Application number: DER37796A
Authority: DE
Inventors: Hermann Statz; Chung Liang Tang
Original assignee: Raytheon Co
Current assignee: Raytheon Co
Priority date: 1963-05-01
Filing date: 1964-04-28
Publication date: 1967-02-16
Also published as: SE322298B; US3456210A; FR1396034A; DE1234340C2; NL6404685A; GB1055656A

Description

DEUTSCHES PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

DeutscheKl.: 21g-53/02

Nummer: 1234 340

Aktenzeichen: R 37796 VIII c/21 g

J 234 340 Anmeldetag: 28.April 1964

Auslegetag: 16. Februar 1967

Die Erfindung bezieht sich auf einen optischen Sender oder Verstärker für kohärente elektromagnetische Strahlung durch Resonanzauslösung überbesetzt angeregter Quantenzustände mit optischen Mitteln, um die aus dem stimulierbaren Medium austretende stimulierte Strahlung wieder durch das Medium hindurchzuleiten, und mit zusätzlichen optischen Mitteln zum Auskoppeln eines Ausgangssignals. Aufgabe der Erfindung ist die Erzeugung und Verstärkung monochromatischer Strahlung sowie die Schaffung verbesserter Mittel und Vorrichtungen zur Erzeugung regelmäßiger Ausgangsimpulse mit dem Ziel eines in nur einer Schwingung arbeitenden optischen Senders oder Verstärkers.

Optische Sender enthalten üblicherweise das stimulierbare Medium innerhalb eines optischen Resonators, der an seinen Stirnflächen von zwei Spiegeln zur Erzeugung stehender Wellen begrenzt wird, wobei dem stimulierbaren Medium aus einer Lichtquelle hoher Intensität die Anregungsenergie zugeführt wird. Ein von Reflektoren abgegrenzter Raum spiegelt die von der Lichtquelle herstammende Anregungsenergie in das meist stabförmige stimulierbare Medium. Wenn das stimulierbare Medium auf diese Weise durch einen kräftigen Anregungsstrahl inkohärenten weißen Lichtes überbesetzt angeregt worden ist, wird von diesem Medium eine kohärente Strahlung einer bestimmten Resonanz-Wellenlänge ausgesandt.

Optische Sender oder Verstärker mit einem stimulierbaren Medium im festen Aggregatzustand haben eine Vielzahl individueller monochromatischer Schwingungsformen, die unstabil nebeneinander bestehen und zum ständigen Auftreten unregelmäßiger Energiespitzen in der Ausgangsstrahlung führen. Die bekannten optischen Resonatoren für stehende Wellen erzeugen im Ausgang eine Vielzahl von Frequenzen und Schwingungsformen, weü sich bei der Länge des Resonators eine Vielzahl von Schwingungen in Resonanz befindet, deren Frequenzen um einen Betrag voneinander getrennt sind, der dem Verhältnis von Lichtgeschwindigkeit zu der zweifachen Länge des Kristalls gleich ist.

Für viele Verwendungszwecke ist es jedoch wünschenswert, daß das Ausgangssignal des optischen Senders monochromatisch ist und keine wahllos auftretenden Impulsspitzen (random spiking) aufweist. Durch die Erfindung wird eine Vorrichtung geschaffen, mit deren Hilfe das Arbeiten eines optischen Senders mit einem stimulierbaren Medium im festen Aggregatzustand in nur einer einzigen Schwingung erzielt wird.

Nach der Erfindung wird dies dadurch erreicht, Optischer Sender oder Verstärker für kohärente
elektromagnetische Strahlung

Anmelder:

Raytheon Company, Lexington, Mass. (V. St. A.) Vertreter:

Dipl.-Phys. R. Köhler

und Dipl.-Phys. Η. Schwindling, Patentanwälte,
Stuttgart, Hohentwielstr. 28

Als Erfinder benannt:

Hermann Statz, Wayland, Mass.;

Chung Liang Tang, Boston, Mass. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 1. Mai 1963 (277 224)

daß die optischen Mittel zum wiederholten Hindurchleiten der stimulierten Strahlung durch das stimulierbare Medium so ausgebildet sind, daß sie nur die in einer bestimmten Richtung austretende stimulierte Strahlung aus dem stimulierbaren Medium wieder in der gleichen Richtung durch das stimulierbare Medium hindurchleiten und dadurch in dem stimulierbaren Medium eine fortlaufende Welle erzeugen. Das Hindurchlaufen der fortlaufenden Welle durch das Festkörpermedium und die Ausschaltung jeglicher stehender Wellen in diesem Körper verhindert das Auftreten einer Vielzahl von Schwingungen und gewährleistet ein stetiges Arbeiten in einer einzigen Schwingung und mit geregelter Amplitude.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung bestehen die optischen Mittel zur Rückführung der stimulierten Strahlung zu dem stimulierbaren Medium außer aus zwei trapezförmigen Umlenkprismen aus einem optischen Ventil. Dieses optische Ventil kann vorteilhaft aus einem den Faraday-Effekt zeigenden Körper (Faraday-Rotator), aus einer diesen Körper umgebenden Magnetspule, aus einem optisch aktiven Glied zur Drehung der Polarisationsebene und gegebenenfalls aus einem ersten Polarisator am einen Ende des Faraday-Rotators und einem zweiten Polarisator am anderen Ende des Faraday-Rotators bestehen. Um Reflexionen und damit verbundene Verluste zu vermeiden, ist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß die senkrecht zur Lichtfortpflanzungsrichtung stehenden, das

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stimulierbare Medium begrenzenden Stirnflächen zur Herabsetzung ihrer Reflexion optisch vergütet sind.

Weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch die folgende Beschreibung besser verständlich, in der die Erfindung an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher beschrieben und erläutert wird. Es zeigt

F i g. 1 ein Spektrum der Strahlung der Längsschwingungen in einem optischen Sender mit einem optischen Resonator für stehende Wellen,

Fig. 2a das stabförmige stimulierbare Medium eines optischen Senders, in dessen optischem Resonator stehende Wellen auftreten,

Fig. 2b die Feldverteilung einer ersten, unstabilen Längsschwingung im Stab nach F i g. 2 a,

F i g. 2 c die räumliche Verteilung der umgekehrten Besetzungsdichte für den Fall, daß nur eine Schwingung nach Fig. 2a abgestrahlt wird,

F i g. 2 d die Feldverteilung einer zweiten unstabilen Längsschwingung im Stab nach F i g. 2 a,

F i g. 3 die schematische Darstellung eines Ausführungsbeispieles nach der Erfindung, bei dem unerwünschte Schwingungen unterdrückt und nur eine einzige Schwingung erzeugt werden,

F i g. 4 a das Ausgangssignal der Vorrichtung nach F i g. 3 bei einer Anregungsenergie von 620 Joule,

Fig. 4b das Ausgangssignal der Vorrichtung nach F i g. 3 mit einer Anregungsenergie von 625 Joule und

Fig. 4c das Ausgangssignal der Vorrichtung nach Fig. 3 bei einer Anregungsenergie von 630 Joule.

Es wurde versucht, die beobachteten mehrlinigen Spektren von optischen Sendern mit stehenden Wellen in ihrem optischen Resonator durch eine langsame räumliche Querrelation zu erklären. Bei dem üblichen optischen Sender mit einem Rubinstab als stimulierbarem Medium, der durch Verspiegelung seiner Stirnflächen zu einem optischen Resonator gemacht wird, werden im Ausgangssignal viele Hauptoder Axialschwingungen beobachtet, deren Frequenzabstand dem Verhältnis von Lichtgeschwindigkeit zu der zweifachen der Länge des Kristalls gleich ist. Zusätzlich zu diesen Hauptschwingungen existieren im einzelnen noch nicht erfaßte nichtaxiale Schwingungen, die in der Frequenz nur in der Größenordnung von Megahertz voneinander abweichen und deren Anwesenheit nur durch die Tatsache offenbar wird, daß die Aufspreizung des Strahls über die erwarteten Grenzen der Beugung erheblich hinausgeht.

Das Spektrum des Ausgangssignals eines üblichen optischen Senders ist in F i g. 1 dargestellt. In dieser Figur sind einige der Schwingungen des optischen Resonators schematisch dargestellt. Wenn die Anregungsenergie angehoben wird, überschreitet die Schwingung mittlerer FrequenzFo die Schwinggrenzen als erste. Wäre die spektrale Querrelaxation unendlich schnell, so würde die Linie ganz schmal erhalten bleiben, denn die Verstärkung dieser Schwingung wäre unendlich groß, während alle anderen Schwingungen nur eine endliche geringere Verstärkung aufweisen würden und infolgedessen nicht zur Schwingung führen würden. Da jedoch in den meisten Kristallen eine Linienverbreiterung unter dem Einfluß von Gitterschwingungen stattfindet, kann die Energie innerhalb der Linie in einer Zeit übertragen werden, die der Periode einer Gitterschwingung gleich ist. Es wird deshalb angenommen, daß das beobachtete Ausgangssignal .auf eine langsame räumliche

Querrelaxation zurückzuführen ist und nicht auf eine langsame spektrale Querrelaxation.

Die vorstehend erwähnten Vorgänge werden weiter in Verbindung mit Fig. 2 erläutert. Fig. 2a zeigt das stabförmige Medium eines optischen Senders, der an beiden Enden verspiegelt ist, so daß dieser Stab zugleich einen optischen Resonator bildet. Wird nun angenommen, daß eine axiale Schwingung den Schwellenwert erreicht, dann entsteht in dem Stab nach F i g. 2 a eine Welle einer bestimmten Wellenlänge, wie sie beispielsweise in Fig. 2b dargestellt ist. Die so erzeugte stehende Welle hat Knotenebenen, die um je eine halbe Wellenlänge voneinander entfernt sind und parallel zu den reflektierenden Oberflächen ausgerichtet sind. Die von dieser stehenden Welle stimulierte Emission ist in den Knotenebenen gleich Null und hat ein Maximum zwischen diesen Ebenen. Wenn angenommen wird, daß keine Anregung räumlich diffundieren kann, tritt eine Umkehrung der Energieverteilung der überbesetzt angeregr ten Quantenzustände auf, die ein Maximum an Überbesetzung in den Knotenebenen und Minima infolge Verbrauchs zwischen diesen Ebenen aufweist, wie es F i g. 2 c zeigt. Diese Verteilung der Energiebesetzung ist für eine Aufrechterhaltung der zuerst gezeichneten Schwingung in Fig. 2b ungünstig, weil an den Stellen, an denen das elektrische Feld des Modus ein Maximum aufweist, die umgekehrte Besetzung verbraucht ist und ein Minimum hat oder doch zumindest wesentlich reduziert ist. Wenn daher eine zweite axiale Schwingung, die in dem optischen Resonator eine halbe Wellenlänge mehr aufweist als die erste Schwingung, nun den Schwellenwert erreicht, wird ihre Amplitude anwachsen und diese Schwingung zu überwiegen beginnen. Bei der Betrachtung beider Schwingungen ist ersichtlich, daß bei der Linie 11, bei der die zweite Schwingung (F i g. 2 d) ein Maximum hat, das elektrische Feld der ersten Schwingung ein Minimum aufweist und die noch nicht verbrauchte Quantenenergie wiederum ein Maximum hat. Da also das Maximum des elektrischen Feldes der zweiten Schwingung dort auftritt, wo sich ein Maximum in der Dichte der überbesetzt angeregten Quantenzustände befindet, wird diese Schwingung eine höhere Verstärkung aufweisen als die erste Schwingung, die bereits angefacht ist und infolgedessen ebenfalls mit vergleichbarer Amplitude zu schwingen beginnen. Dies beruht selbstverständlich auf der Annahme, daß die beiden Frequenzen der ersten und der zweiten Schwingung genügend dicht beieinander liegen, da sonst die Abhängigkeit von der Lage der Frequenz in der Leitung ebenfalls von Wichtigkeit wäre. Die gleiche Situation ergibt sich ebenfalls für eine dritte, vierte, fünfte usw. Schwingung.

Es ist zu beachten, daß die vorstehenden Ausführungen sich ausschließlich auf Längsschwingungen beziehen. Es wird so ersichtlich, daß es zur Verhütung einer Vielzahl von Schwingungen erforderlich ist, innerhalb des optischen Resonators stehende Wellen zu vermeiden.

In F i g. 3 ist ein optischer Laufwellensender dargestellt, in dem das Auftreten stehender Wellen verhindert und eine Verstärkung nur einer einzigen Frequenz erzielt wird. Die Anordnung nach F i g. 3 umfaßt ein festes stimulierbares Medium, das resonanzfrei gemacht und mit einem geschlossenen optischen Weg oder einer Rückkopplungsschleife versehen ist, die ein optisches Ventil enthält und durch die eine in

dem Glied erzeugte Welle hindurchgeleitet und zu dem stimulierten Medium zurückgeführt wird. Das stimulierbare Medium, beispielsweise ein Rubinstab, wird von einer Anregungsquelle hoher Intensität, beispielsweise einer Entladungsblitzlampe, innerhalb eines reflektierenden Hohlraums gespeist.

Im Gegensatz zu den üblichen optischen Resonatoren hat bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Rubinstab 21 nach F i g. 3 an Stelle des reflektierenden Materials an jedem Ende einen Antireflexbelag 20.

Unter der Voraussetzung, daß eine erste Längsschwingung monochromatischer Strahlungsenergie in dem stimulierbaren Medium 21 zu schwingen beginnt, wird diese Schwingung vom Stab in beiden Richtungen emittiert. Es ist ersichtlich, daß die Energie, die in Form von Licht von einem Ende des Stabes emittiert wird, beispielsweise von dem Ende 21a, längs der gestrichelten Linie in Richtung des Pfeiles 22 nach Durchdringen des Antireflexbelages

20 am Ende 21 a des Stabes 21 in das Quarzprisma 23 eindringt. Dieses Umlenkprisma 23 hat vorzugsweise eine Vorderfläche 19, die mit einem ähnlichen Antireflexbelag 24 versehen ist wie der Stab 21. Das Prisma 23 ist in solcher Weise geschnitten, daß das einfallende Licht an der Fläche 38 im rechten Winkel total reflektiert wird, dann das Prisma 23 in seiner ganzen Länge durchläuft, bis es auf die zweite reflektierende Fläche 18 des Prismas auftrifft, die senkrecht zur Fläche 38 verläuft, daß das Licht in rechtem Winkel eine Totalreflexion erleidet und aus dem Prisma 23 durch die Vorderfläche 19 senkrecht austritt, dann ein optisches Ventil 29 durchläuft und zu einem zweiten, dem Umlenkprisma 23 spiegelbildlich ähnlichen Quarzprisma 25 gelangt. Das Umlenkprisma 25 weist ebenfalls einen Antiflexbelag 26 auf der Vorderfläche 17 auf und ist in solcher Weise geschnitten, daß das einfallende Licht auf die reflektierenden Flächen 15 und 16 auftrifft und das Prisma 25 in gleicher Weise durchläuft wie das Prisma 23 und dann von diesem Prisma zurück in das stimulierbare Medium 21 einfällt. Diese Strahlung gelangt in das stimulierbare Medium 21 an dem mit 21 b bezeichneten Ende, durchläuft die ganze Länge des Mediumstabes 21 als fortlaufende Welle und tritt am anderen Ende 21 a des Stabes wieder aus, um erneut den gerade beschriebenen Weg zu durchlaufen.

Es versteht sich, daß jedesmal, wenn die fortlaufende Welle das Medium 21 durchläuft, sie die umgekehrte Besetzungsverteilung abbaut und einen Amplituden- bzw. Intensitätsgewinn erzielt und zugleich das Entstehen anderer Längsschwingungen verhindert. Das Licht, das gleichzeitig in der dem Pfeil 22 entgegengesetzten Richtung 27 emittiert wird, wird von dem optischen Ventil 29 vollständig unterdrückt, so daß nur das vom Ende 21« in Richtung des Pfeiles 22 austretende Licht den vorstehend beschriebenen optischen Weg vollständig durchläuft und den Stab 21 am Ende 21 b als fortlaufende Welle wieder betreten kann. Da es sich bei der den Stab

21 durchdringenden Welle um eine fortlaufende Welle handelt und da die Möglichkeit von Interferenzen und eines Auftretens stehender Wellen ausgeschlossen ist, wird der in Form einer umgekehrten Besetzungsverteilung vorliegende Energievorrat über das gesamte Stabvolumen stetig aufgebraucht, so daß in der umgekehrten Besetzung keine wesentliche räumliche Gleichgewichtsstörung auftreten kann. Da

eine wesentliche Störung in der umgekehrten Besetzung vermieden ist, ist auch dem Entstehen und dem Aufrechterhalten einer zweiten Resonanzschwingung vorgebeugt.
S Bei einer nach der Erfindung hergestellten und benutzten Vorrichtung bestand das stimulierbare Medium aus einem Rubinstab, bei dem die reflektierenden Flächen an beiden Enden entfernt und durch Antireflexbeläge ersetzt worden sind. Solche ίο Antireflexbeläge werden vorzugsweise im Vakuum aufgedampft und können beispielsweise einfache Schichten aus Magnesiumfluorid umfassen, die in einer Stärke von 0,2 μπι, was einem Viertel der Wellenlänge der Strahlung von etwa 0,8 μπι entspricht, aufgetragen werden. Die Antireflexbeläge haben vorzugsweise Brechungsindizes, die geringer sind als der Brechungsindex des Rubinstabes, wodurch sie die Reflexion der Nutzstrahlung innerhalb des Rubinkörpers vermindern. Die benutzten Umlenkprismen bestanden aus Quarz und hatten eine Trapezform, deren Basis eine Länge von etwa 15 cm hatte. Auch diese Fläche war mit solch einem Antireflexbelag versehen. Die Höhe und Breite der benutzten Prismen betrug etwa 2,5 cm und die Winkel α hatten einen Wert von 45°. Durch die Größe dieses Winkels wird eine Totalreflexion erzielt, so daß das gesamte Licht, das senkrecht zu der belegten Basisfläche in das Umlenkprisma eindringt, reflektiert und rechtwinklig in die Längsrichtung des Prismas umgelenkt wird. Das Licht gelangt dann zu der zweiten total reflektierenden Fläche und wird dort in die gewünschte Richtung umgelenkt, in der es dann das Prisma verläßt. Das optische Ventil 29 besteht aus einem Polarisator 30, der beispielsweise aus einem Stück handelsüblichen polarisierenden Kunststoffes (Polaroid) bestehen kann, einem in seiner Gesamtheit mit 31 bezeichneten Faraday-Rotator, einem zweiten Polarisator 32 und einem in seiner Gesamtheit mit 33 bezeichneten optischen Rotator. Es wurde festgestellt, daß bei einem Abstand der belegten Frontseiten der Prismen 23 und 25 von etwa 20 cm der Faraday-Rotator 31 mit Magnetspule 35 vorzugsweise einen Körper 34 aus Bleioxydglas von etwa 10 cm Länge aufweisen sollte, der bei optischen Frequenzen eine Faraday-Rotation von 0,1 Minute/ Gaußcm ergibt. Bei diesen Bedingungen sollte die Spule 35 vorzugsweise geeignet sein, eine Feldstärke von etwa 4000 Gauß im Körper 34 zu erzeugen, so daß das den Rotator durchlaufende Licht um 45° gedreht wird. Der Rotator 33 besteht beispielsweise aus einem wohlbekannten üblichen Quarzrotator, der in der Technik der Optik allgemein gebraucht wird und der vorzugsweise auf eine solche Länge geschnitten wird, daß das einfallende polarisierte Licht um 45° gedreht wird, wenn das optische Ventil 29 durch Einschalten des Magnetfeldes der Spule 35 in Betrieb gesetzt wird. Alles Licht, das in Richtung des Pfeiles 27 in das optische Ventil 29 gelangt, wird von diesem gänzlich gedämpft, so daß nur das Licht, das in Richtung des Pfeiles 22 verläuft, den beschriebenen optischen Weg schließen und in den Stab 21 wieder eindringen kann, um darin eine fortlaufende Welle zu erzeugen. Dies setzt voraus, daß der Polarisator 30 vertikal orientiert ist, während der Polarisator 32 um 45° gegenüber dem Polarisator 30 verdreht ist.
Eine geeignete Anordnung zur Auskopplung eines bestimmten Prozentsatzes der in dem oben beschriebenen optischen Sender erzeugten Energie kann aus

Claims

einem rechtwinkligen Prisma 36 bestehen, das aus dem gleichen Material wie das Prisma 23 hergestellt und auch unter einem Winkel von 45° geschnitten ist, so daß es die Ecke des Prismas 23 zu einem Viereck ergänzt. Wenn der Abstand 37 zwischen der Fläche 38 des Prismas 23 und der Fläche 39 des Prismas 36 in der Größenordnung von einer Wellenlänge des vom optischen Sender mit seinem Medium 21 emittierenden Lichtes liegt, dann wird ein bestimmter Prozentsatz der Energie, die den beschriebenen Rückkopplungsweg durchläuft, längs der strichpunktierten Linie 40 aus der Vorrichtung ausgekoppelt und kann einer Verwendung zugeführt werden. Wenn der Abstand 37 auf Null reduziert wird, so daß die Fläche 39 des Prismas 36 in direktem Kontakt mit der Fläche 38 des Prismas 23 steht, kann der gesamte Ausgang des Stabes 21 nutzbar gemacht werden, denn diese Maßnahme reduziert die Reflexion an der Fläche 39 von einer im wesentlichen totalen Reflexion zu einer praktisch vernachlässigbar kleinen Reflexion. Die experimentellen Ergebnisse, die mit einer Vorrichtung, wie sie an Hand F i g. 3 beschrieben worden ist, erzielt worden sind, sind in den F i g. 4 a, 4 b und 4 c dargestellt. Fig. 4a zeigt das Ausgangssignal der Vorrichtung nach Fig. 3 bei einer Anregungsenergie von 620 Joule, Fig. 4b den Ausgang der Vorrichtung nach Fig. 3, wenn eine Anregungsenergie von 625 Joule aufgewendet wird, und Fig. 4c das Ausgangssignal der Vorrichtung nach Fig. 3 bei einer Anregungsenergie von 630 Joule. Wenn das optische Ventil durch Abschalten des Magnetfeldes der Spule unwirksam gemacht wird, wird das bekannte zufällige Impulsspitzen aufweisende Ausgangssignal eines optischen Senders mit einem Rubin als stimulierbarem Medium erhalten, wenn jedoch das optische Ventil durch Anschalten des Magnetfeldes in Betrieb gesetzt wird, so daß eine Verdrehung der Ebene des polarisierten Lichtes um 45° in dem Bleioxyd enthaltenden Teil 34 erzielt wird, dann wird eine bedeutende Änderung im Ausgangssignal des optischen Senders beobachtet. Beispielsweise ist in Fig. 4a das Ausgangssignal eines optischen Senders dargestellt, der sich nahe dem Schwellenwert der Eigenschwingung befindet. Dieses Signal zeigt einen vollständig stetig gedämpften Ausgangsimpuls, wie es die Theorie für eine einzige Schwingung vorhersagt. Wird die Anregungsenergie gesteigert, dann wird die Form des Ausgangssignals weniger regelmäßig, wie es die Fig. 4b und 4c zeigen. Diese geringen Unregelmäßigkeiten, die bei höheren Anregungsleistungen beobachtet werden, können auf die Anwesenheit nicht axialer Schwingungsformen zurückzuführen sein, weil diese Schwingungsformen nicht im stimulierbaren Medium unterdrückt werden können, sondern nur durch Linsen und Blenden, die in den Lichtweg eingeschaltet werden. Da die Amplitude der Strahlung, wie es insbesondere Fig. 4a zeigt, vor dem Abklingen einen konstanten Wert aufweist, kann insofern mit dieser Anordnung ein Dauerstrichbetrieb erzielt werden, als eine gleichförmige Amplitude der Ausgangsstrahlung aufrechterhalten ist. Es versteht sich, daß zusätzlich zu der Anordnung nach F i g. 3 in den dargestellten Lichtweg ein Fabry-Perot-Interferometer eingeschaltet werden kann, um weiterhin das Entstehen unerwünschter Schwingungen zu verhindern. Eine solche Maßnahme ist besonders bei hohen Anregungsleistungen zu empfehlen. Die Vorrichtung nach Fig. 3 ist jedoch nicht dazu geeignet, nichtaxiale Schwingungen zu unterdrücken, und es wird dann nötig sein, Linsen und Blenden einzuschalten. Weiterhin können anstatt der Prismen 23 und 25, die in der Vorrichtung nach F i g. 3 vorhanden sind, Spiegel dazu verwendet werden, das Licht so umzulenken, daß eine laufende Welle durch den Rubinstab 21 hindurchgeschickt wird. Es wurde gefunden, daß die Vorrichtung in der beschriebenen Weise sogar dann arbeitsfähig ist, wenn die Polarisatoren 32 und 30 aus dem optischen Ventil entfernt werden. Weiterhin versteht es sich, daß eine aus Glasröhren bestehende Lichtleitung dazu benutzt werden kann, das Licht längs des gewünschten optischen Weges zu führen. Offensichtlich ist weiterhin, daß an Stelle der Magnetspule 35 alle geeigneten Vorrichtungen zur Drehung des Lichtes um einen gewünschten Winkel verwendet werden können. Obwohl vorstehend ein optischer Sender mit einem Rubinstab als stimulierbares Medium als bevorzugtes Ausführungsbeispiel beschrieben worden ist, versteht es sich, daß die vorliegende Erfindung auch bei optischen Sendern anwendbar ist, die bekannte feste stimulierbare Medien benutzen, und daß die Erfindung darüber hinaus auch bei Benutzung gasförmiger Medien anwendbar ist. Es wird weiterhin als offensichtlich betrachtet, daß andere Mittel zur optischen Auskopplung der Ausgangsstrahlung und Führung der Strahlung in einem geschlossenen optischen Weg benutzt werden können. Patentansprüche:

1. Optischer Sender oder Verstärker für kohärente elektromagnetische Strahlung durch Resonanzauslösung überbesetzt angeregter Quantenzustände mit optischen Mitteln, um die aus dem stimulierbaren Medium austretende stimulierte Strahlung wieder durch das Medium hindurchzuleiten, und mit zusätzlichen optischen Mitteln zum Auskoppeln eines Ausgangssignals, dadurch gekennzeichnet, daß die optischen Mittel (23, 25, 29) zum wiederholten Hindurchleiten der stimulierten Strahlung durch das stimulierbare Medium (21) so ausgebildet sind, daß sie nur die in einer bestimmten Richtung austretende stimulierte Strahlung (22) aus dem stimulierbaren Medium (21) wieder in der gleichen Richtung (22) durch das stimulierbare Medium (21) hindurchleiten und dadurch in dem stimulierbaren Medium eine fortlaufende Welle erzeugen.

2. Optischer Sender nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die optischen Mittel zur Rückführung der stimulierten Strahlung (22) zu dem stimulierbaren Medium (21) außer aus zwei trapezförmigen Umlenkprismen (23, 25) aus einem optischen Ventil (29) bestehen.

3. Optischer Sender nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Ventil (29) aus einem den Faraday-Effekt zeigenden Körper (34; Faraday-Rotator), aus einer diesen Körper umgebenden Magnetspule (35), aus einem optisch aktiven Glied (33) zur Drehung der Polarisationsebene und gegebenenfalls aus einem ersten Pola-