DE1564440B2 - Vorrichtung mit einem gaslaser - Google Patents

Description

Ί ^A λ

1 — = 4π ■
, m

1(Γ³ Oersted)

dem axialen Magnetfeld (9) quer überlagert ist, derart, daß unter den Feldstärkeschwankungen des axialen Magnetfeldes zwischen null oder einigen hundert A · m-' sich zwei synchron umklappende 20: Polarisationsrichtungen (I, II) stabil einstellen, die gegeneinander einen Winkel von nahezu 50° einschließen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das longitudinal Magnetfeld (14) in Form von Impulsen angelegt wird.

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung mit einem Gaslaser, dessen Gasentladungsstrecke einem schwachen axialen Magnetfeld ausgesetzt ist, das die Polarisation des ausgesandten kohärenten Lichtes beeinflußt.

Aus der offengelegten niederländischen Patentanmeldung 2 89 253 sind bereits axiale Magnetfelder bei Gaslasern bekannt für Frequenz- und auch für Amplitudenmodulation. Zu gleicher Zeit treten auch Polarisationserscheinungen in den ausgesandten Laser-Lichtbündeln auf, die jedoch nicht nur von der Einstellung des Laser-Interferometers, sondern auch von allerhand anderen Faktoren stark abhängig sind. Infolgedessen bereitet die Verwendung der Polarisationsrichtung als Modulationsparameter große Schwierigkeiten. Von transversalen magnetischen Feldern in einem Helium-Neon-Gaslaser beeinflußte Polarisation ist in »Physics Letters 8«, Nr. 2, S. 100 bis 102, 1964, beschrieben worden. Der Einfluß schwacher axialer Felder auf einen derartigen Laser wird in »Physics Letters 9« (Nr. 3), S. 237 bis 238, 1964, und in »Physical Review 136«, S. 1209 bis 1221,1964, untersucht.

Aufgabe der Erfindung ist, eine Vorrichtung zu schaffen, bei der die Polarisationsrichtung relativ leicht beeinflußbar und somit für Modulationszwecke besonders gut geeignet ist.

Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß zum Zwecke einer Polarisationsmodulation ein transversales zusätzliches Magnetgleichfeld von einer Feldstärke von einigen hundert bis zu einigen tausend Ampere pro Meter

(1 — = 4*· HT³ Oersted)
Vm J

dem axialen Magnetfeld quer überlagert ist, derart, daß unter den Feldstärkenschwankungen des axialen Magnetfeldes zwischen null oder einigen hundert A · m-'

65 sich zwei synchron umklappende Polarisationsrichtungen stabil einstellen, die gegeneinander einen Winkel von nahezu 50° einschließen.

Die Erfindung benutzt den transversalen Zeeman-Effekt. Zusammen mit der elektromagnetischen Welle induziert das transversale Magnetgeld im Lasermedium eine Absorptionsanisotropie, die den Polarisationszustand der elektromagnetischen Welle beeinflußt. Im stabilen Zustand ist diese Polarisation linear, wobei die Polarisationsebene eine von zwei symmetrisch in bezug auf das transversale Feld befindliche Lagen einnehmen kann.

Jede dieser beiden Lagen der Polarisationsebene ist stabil und die in einem bestimmten Falle einzunehmende Lage ist von den vorhergehenden Verhältnissen abhängig. Ein Längsmagnetfeld mit dem richtigen Vorzeichen kann die Polarisationsebene von der einen in die andere stabile Lage überführen, die nach dem Beheben dieses Längsfeldes aufrechterhalten wird. Zum Zurückführen der Polarisationsebene in die erste Lage muß während kurzer Zeit in der entgegengesetzten Richtung ein Längsfeld angelegt werden, wobei eine Drehung der Polarisationsebene auftritt.

In Abhängigkeit von der Stärke des transversalen Feldes beträgt der Winkel zwischen den beiden stabilen Polarisationsrichtungen 30° bis 100°. Ein großer Winkel weist die Vorteile besserer Diskriminationsmöglichkeiten zwischen den beiden Polarisationsrichtungen und einer geringen Störungsempfindlichkeit auf. Diese Möglichkeit des Umklappens der Polarisationsebene unter dem Einfluß longitudinaler Magnetimpulse wird in der Vorrichtung nach der Erfindung als Modulationsparameter benutzt.

Obgleich die Erfindung bei Lasern mit einer Entladung in den obenbeschriebenen transversalen Zeeman-Effekt aufweisenden Gasen angewandt werden kann, werden vorzugsweise Edelgase, insbesondere He-Ne-Gemische, verwendet, da diese sich besonders gut dazu eigenen.

Eine solche Modulationsweise kann bei Deltamodulation Anwendung finden. Obgleich in vielen Fällen die maximal brauchbare Modulationsfrequenz infolge der Zeitkonstanten in der Gasentladung nicht sehr hoch ist, braucht dies jedoch keinen großen Nachteil zu ergeben, da in Anwendungen von Lasern für Kommunikationszwecke in vielen Fällen das Signal lediglich akustische Frequenzen enthält.

Diese Modulationsweise, bei der die Polarisationsrichtung als Parameter verwendet wird, hat den Vorteil, daß Störungen in der Lichtstrecke einen geringeren Einfluß als bei Intensitätsmodulation ausüben, während nur eine geringe Modulationsenergiemenge erforderlich ist und der Modulator einfach sein kann.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert, in der

F i g. 1 schematisch eine Vorrichtung nach der Erfindung zeigt und

F i g. 2 ein Diagramm der Polarisationsrichtungen darstellt.

In F i g. 1 bezeichnet 1 einen Quarzblock mit einer Länge von 12 cm und einem Durchmesser von 3 cm, in dem ein Kanal 2 mit einem Durchmesser von 5 mm vorgesehen ist. Auf die Enden sind Quarzplatten 3 und 4 mit dichroitischen Spiegeln 5 und 6 angesprengt. In seitlichen Röhren sind die Entladungselektroden 7 und 8 angeordnet. Der Laser ist mit 5% Neon enthaltendem Helium gefüllt. Die Entladung hat eine Gleichstromstärke von 5 mA. Bei richtiger Einstellung der Laserlänge

und der Entladung treten an den beiden Enden kohärente Strahlenbündel mit einer Stärke von etwas weniger als 0,1 mW bei einer Wellenlänge von 1,15 μηι heraus. Der Laser befindet sich in einem Spulensystem 11 und 12, das in Richtung des Pfeiles 13 ein Magnetfeld mit einer Feldstärke von 800 A/m erzeugt. Rings um den Laser ist eine zweite Spule 14 angeordnet, die ein axial gerichtetes Feld 9 einer magnetischen Feldstärke von 160 A/m erzeugen kann, wenn sie vom Modulator 15 gespeist wird. Bei der Anwendung der richtigen dichroitischen Spiegel kann auch die Wellenlänge 0,63 μηι benutzt werden.

In Fig.2 sind die Achsen des Koordinatensystems mit π und σ bezeichnet, wobei π der Richtung des Quermagnetfeldes H entspricht, die mit dem Pfeil 13 in F i g. 1 angedeutet ist. Die Richtungen I und II bezeichnen die beiden stabilen Lagen der Polarisationsebene, wobei diese Lagen in praktischen Fällen beim Zuführen longitudinaler Magnetimpulse durch die Spule 14 über die σ-Richtung ineinander übergehen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung mit einem Gaslaser, dessen Gasentladungsstrecke einem schwachen axialen Magnetfeld ausgesetzt ist, das die Polarisation des ausgesandten kohärenten Lichtes beeinflußt, dadurch gekennzeichnet, daß zum Zwecke einer Poarisationsmodulation ein transversales zusätzliches Magnetgleichfeld (13) von einer Feldstärke von einigen hundert bis zu einigen tausend Ampere pro Meter