Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

новая папка / 4006431

.html
Скачиваний:
5
Добавлен:
29.11.2022
Размер:
130.24 Кб
Скачать

4006431-Desc-ru var ctx = "/emtp"; The translation is almost like a human translation. The translation is understandable and actionable, with all critical information accurately transferred. Most parts of the text are well written using a language consistent with patent literature. The translation is understandable and actionable, with most critical information accurately transferred. Some parts of the text are well written using a language consistent with patent literature. The translation is understandable and actionable to some extent, with some critical information accurately transferred. The translation is not entirely understandable and actionable, with some critical information accurately transferred, but with significant stylistic or grammatical errors. The translation is absolutely not comprehensible or little information is accurately transferred. Please first refresh the page with "CTRL-F5". (Click on the translated text to submit corrections)

Patent Translate Powered by EPO and Google

French

German

  Albanian

Bulgarian

Croatian

Czech

Danish

Dutch

Estonian

Finnish

Greek

Hungarian

Icelandic

Italian

Latvian

Lithuanian

Macedonian

Norwegian

Polish

Portuguese

Romanian

Serbian

Slovak

Slovene

Spanish

Swedish

Turkish

  Chinese

Japanese

Korean

Russian

      PDF (only translation) PDF (original and translation)

Please help us to improve the translation quality. Your opinion on this translation: Human translation

Very good

Good

Acceptable

Rather bad

Very bad

Your reason for this translation: Overall information

Patent search

Patent examination

FAQ Help Legal notice Contact УведомлениеЭтот перевод сделан компьютером. Невозможно гарантировать, что он является ясным, точным, полным, верным или отвечает конкретным целям. Важные решения, такие как относящиеся к коммерции или финансовые решения, не должны основываться на продукте машинного перевода.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ US4006431A[]

Мое изобретение относится к молекулярным усилителям или оптическим мазерам для генерации монохроматического света в видимом и невидимом диапазонах спектра, а также других электромагнитных излучений. В более конкретном аспекте изобретение касается устройств накачки энергии для обеспечения стимулирующей энергии в форме освещения для оптически поглощающего активного материала молекулярного усилителя, такого как лазер, требующего света от подходящего источника, предпочтительно чрезвычайно высокой яркости. плотность, концентрируемая на формованном объеме или теле из активного материала с помощью системы отражающих зеркал. My invention relates to molecular amplifiers or optical masers for the generation of monochromatic light in the visible and invisible spectral ranges as well as other electromagnetic radiation. In a more particular aspect, the invention concerns energy pumping devices for providing stimulating energy in form of illumination for the optically absorbent, active material of a molecular amplifier, such as a laser, requiring the light from a suitable source, preferably of extremely high brightness density, to be concentrated upon a shaped volume or body of active material by means of a system of reflecting mirrors. Изобретение будет описано со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых: The invention will be described with reference to the accompanying drawings, in which: ИНЖИР. 1 показан пояснительный график, относящийся к задействованному принципу мазера. FIG. 1 is an explanatory graph relating to the maser principle involved. ИНЖИР. 2 схематично показано лазерное устройство согласно изобретению, имеющее систему отражателей, основная часть которой имеет форму параболического цилиндра. FIG. 2 shows in schematic perspective a laser device according to the invention, having a reflector system whose main portion is shaped as a parabolic cylinder. ИНЖИР. 3 показано другое лазерное устройство согласно изобретению, оснащенное системой параболоидных отражателей. FIG. 3 shows another laser device according to the invention equipped with a paraboloid reflector system. ИНЖИР. 4 схематично показана лазерная система согласно изобретению, содержащая отражатель в форме эллиптического цилиндра. FIG. 4 shows schematically a laser system according to the invention comprising a reflector shaped as an eliptical cylinder. ФИГ. 5 и 6 являются пояснительными и показывают эллиптические поперечные сечения по отношению к устройствам, подобным устройству на фиг. 4. FIGS. 5 and 6 are explanatory and show elliptical cross sections with reference to devices similar to that of FIG. 4. ИНЖИР. 7 схематично показано лазерное устройство согласно изобретению с отражателем эллипсоидальной формы; а также FIG. 7 shows schematically a laser device according to the invention with a reflector of ellipsoidal shape; and ИНЖИР. 8 схематично показана модифицированная форма эллиптической или эллипсоидальной отражательной системы согласно изобретению. FIG. 8 shows schematically a modified form of an elliptical or ellipsoidal reflector system according to the invention. Прежде чем приступить к рассмотрению собственно изобретения, будет полезно кратко сослаться на простой пример, касающийся принципа действия молекулярных усилителей. Для этой цели на фиг. 1 представляет распределение энергии для активного мазерного материала, такого как кристалл рубина, обладающего тремя энергетическими уровнями. По оси ординат отложена энергия E, по оси абсцисс – заселенность n. Отдельные энергетические уровни обозначаются E1, E2 и E3. Под «занятостью» этих энергетических уровней понимается количество атомов, обладающих энергетическим состоянием, указанным уровнем. В тепловом равновесии более высокие энергетические уровни менее заняты, чем более низкие уровни в соответствии с так называемым распределением Больцмана, представленным кривой В на фиг. 1. Пересечение кривой B с каждым отдельным уровнем энергии указывает числа заполнения для этого уровня. В твердотельном молекулярном усилителе, в котором активный материал состоит из твердого тела, такого как рубин, фторид кальция или другой кристаллический материал, расщепление на отдельные энергетические уровни может быть обеспечено, например, путем применения внешнего магнитное поле соответствующей ориентации и величины. Before dealing with the invention proper, it will be helpful to briefly refer to a simple example concerning the operating principle of molecular amplifiers. For this purpose, FIG. 1 represents the energy distribution for an active maser material, such as a ruby crystal, possessing three energy levels. Indicated on the ordinate is the energy E and on the abscissa the occupancy n. The individual energy levels are denoted by E1, E2 and E3. Understood by "occupation" of these energy levels is the number of atoms that possess the energy state indicated by the level. In thermal equilibrium, the higher energy levels are less occupied than the lower levels in accordance with the so-called Boltzmann distribution typified by the curve B in FIG. 1. The intersection of curve B with each individual energy level indicates the occupation numbers for that level. In a solid-state molecular amplifier, this being a molecular amplifier in which the active material consists of a solid body such as ruby, calcium fluoride or other crystalline material, the splitting into the individual energy levels can be enforced for example by applying an external magnetic field of corresponding orientation and magnitude. Также применимы энергетические уровни, присущие самому активному материалу, так что не требуются никакие посторонние вспомогательные средства. Принудительное распределение энергии или материал выбирают так, чтобы расстояние между уровнями энергии Е1 и Е2 соответствовало математическому произведению h@. fs, а расстояние между уровнями энергии E1 и E3 соответствует произведению h@. fp, где h — квантовое число Планка, fs — частота сигнала, fp — частота колебаний накачки, прикладываемых извне. Also applicable are energy levels inherent in the active material itself so that no extraneous auxiliary means are necessary. The enforced energy distribution or the material is so chosen, that the distance between the energy levels E1 and E2 corresponds to the mathematical product h @. fs, and the distance between the energy levels E1 and E3 corresponds to the product h @. fp, wherein h denotes Planck's quantum number, fs the signal frequency, and fp the frequency of a pumping oscillation applied from without. Усиление в таком трехуровневом молекулярном усилителе объясняется следующим образом. С помощью подаваемой извне энергии накачки число заполнения n на отдельных энергетических уровнях изменяется таким образом, что на энергетическом уровне Е3 число заполнения увеличивается с n3 до n3 '. Поскольку общее число атомов в активном материале является постоянным, это изменение приводит к тому, что заселение уровня E1 уменьшается на ту же величину. Следовательно, занятость на уровне E1 уменьшается с n1 до n1 '. Теперь на уровень E2 было возложено большее число заполнения (n2), чем на уровень E1, занятый теперь n1' атомами. Когда теперь подается внешнее сигнальное колебание частоты fs, атомы, имеющие энергетическое состояние E2, переходят в энергетическое состояние E1. Одновременно происходит некоторая транспортировка атомов из энергетического состояния E1 в энергетическое состояние E2. Переход от E2 к E1 соответствует индуцированному или стимулированному испусканию фотонов в активном материале на частоте fs, тогда как переход от E1 к E2 соответствует поглощению энергии индуцированного сигнала. The amplification in such a three-level molecular amplifier is explained as follows. By means of pumping energy supplied from the outside, the occupation number n in the individual energy levels is changed in such a manner that in energy level E3 the occupation number increases from n3 to n3 '. Since the total number of atoms in the active material is constant, this change has the effect that the occupation in level E1 becomes reduced by the same amount. Consequently, the occupation on level E1 decreases from n1 to n1 '. Now the larger occupation number (n2) has been imposed upon the level E2 than obtains for the level E1 now occupied by n1 ' atoms. When now an external signal oscillation of the frequency fs is supplied, the atoms having the energy state E2 pass into the energy state E1. Simultaneously, some transportation of atoms from energy state E1 to the energy state E2 takes place. A transfer from E2 to E1 corresponds to an induced or stimulated emission photons in the active material at the frequency fs, whereas the transfer from E1 to E2 corresponds to an absorption of the induced signal energy. Однако из-за заполнения энергетических уровней E1 и E2, усиленного энергией накачки, индуцированное излучение преобладает над поглощением, так что в сумме из активного материала излучается больше энергии сигнала частоты fs, чем соответствует количеству зарождающейся энергии. или энергия индуцированного сигнала, имеющая частоту fs. However, due to the occupation of the energy levels E1 and E2 enforced by the pumping energy, the induced emission predominates over the absorption so that in totality more signal energy of the frequency fs is emitted from the active material than corresponds to the amount of incipient or induced signal energy having the frequency fs. Трехуровневая система — лишь одна из возможностей работы молекулярного усилителя. Существуют также системы, имеющие, например, четыре и более энергетических уровней. Они не нуждаются в дальнейшем объяснении, потому что их действие аналогично. Колебания накачки, обычно используемые для относительно низких частот сигнала, находятся в диапазоне микроволн. Однако было обнаружено, что свет, т. е. колебания в оптическом спектре, также можно успешно использовать в качестве колебаний накачки для усиления микроволн. Кроме того, если, как в случае лазеров, частоты сигналов находятся в диапазоне оптических частот, то в качестве колебаний накачки необходимы колебания светового спектра. The three-level system is only one of the possibilities of molecular amplifier operation. There are also systems having, for example, four and more energy levels. These need not be further explained because their operation is analogous. The pumping oscillations generally employed for relatively low signal frequencies are in the range of microwaves. However, it has been found that light, i.e. oscillations in the optical spectrum, can also be employed to advantage as pumping oscillations for the amplification of microwaves. Furthermore, if as in the case of lasers, the signal frequencies are in the range of optical frequencies light-spectrum oscillations are needed as pumping oscillations. С целью получения сколько-нибудь заметной эффективности по отношению к расходу световой энергии накачки осветительные устройства, используемые для вышеупомянутых целей, до сих пор проектировались таким образом, что источники света проецируются системой зеркал на или в активный материал, таким образом формируя оптическое изображение источника света в этом материале. В большинстве случаев активный материал, в случае твердотельных лазеров, имеет форму вытянутого стержня. В известном устройстве этот стержнеобразный твердый материал окружен спиральной ксеноновой лампой, причем это осветительное устройство, как и стержнеобразный активный материал, расположено в центре цилиндрического отражателя круглого сечения. Эффективность такого устройства довольно мала. For the purpose of obtaining any appreciable efficiency, with respect to the expenditure in pumping light energy, the illuminating devices used for the above-mentioned purposes have heretofore been designed in such a manner that the light sources are projected by a system of mirrors onto or into the active material, thus forming an optical image of the light source in that material. In most cases, the active material, in the case of solid-state lasers, has the shape of an elongated rod. In a known device, this rod-shaped solid material is surrounded by a helical xenon-lamp, and this illuminating device, as well as the rod-shaped active material, is centrally located in a cylindrical reflector of circular cross section. The efficiency of such a device is rather slight. Некоторое улучшение достигается, если, согласно предыдущему предложению, источник света накачки и активный материал расположены отдельно друг от друга в соответствующих фокальных точках эллиптической зеркальной системы, так что энергия света накачки, исходящая из одной фокальной точки, концентрируется. почти полностью в другой фокальной точке или фокальной линии, в которой расположен активный материал, например лазерный материал. Однако из-за неизбежных ошибок изображения не вся энергия накачки поступает в активный материал, и, особенно в случае оптически тонкого материала, такого как слаболегированный рубин, только небольшая часть всей энергии света накачки используется активным материалом. поглощение в материале для стимуляции лазерного излучения. Some improvement is obtained if, according to a prior proposal, the pumping source of light and the active material are arranged separate from each other in the respective focal points of an elliptic mirror system so that the pumping light energy issuing from one focal point is concentrated nearly completely in the other focal point or focal line in which the active material, for example the laser material, is located. Due to inevitable image errors, however, not all of the pumping energy is supplied to the active material and, especially in the case of optically thin material, such as weakly doped ruby, only a small portion of the entire pumping light energy is utilized by absorption in the material for the stimulation of laser radiation. Целью моего изобретения является значительное увеличение доли света, поглощаемого оптически поглощающим телом из активного материала, по отношению к энергии, излучаемой источником света накачки, что значительно увеличивает эффективность по сравнению с устройствами молекулярного усилителя, существовавшими до сих пор. известен. It is an object of my invention to considerably increase the proportion of the light absorbed in the optically absorptive body of active material, relative to the energy emitted by the source of pumping light, thus greatly increasing the efficiency in comparison with the molecular amplifier devices heretofore known. Согласно моему изобретению система отражающих зеркал молекулярного усилителя, такого как лазерное устройство, как правило, описанного выше типа, имеет форму и расположение относительно источника света и, по меньшей мере, частично светопоглощающего тела из активного материала. , таким образом, что свет, проходящий через материал, предпочтительно включая любой свет, проходящий через материал, отражается обратно в источник света. According to my invention, the reflective mirror system of a molecular amplifier, such as a laser device, generally of the above-described type, is shaped and arranged, relative to the light source and the at least partially light-absorptive body of active material, in such a manner that the light passing by the material, preferably including any light passing through the material, is reflected back into the light source. Было обнаружено, что в результате получается гораздо большее количество выходного излучения при других сравнимых условиях. Это улучшение можно объяснить тем фактом, что свет накачки, исходящий от источника света, практически полностью отражается вблизи активного материала, избегая при этом ошибок изображения, с которыми в противном случае можно было бы столкнуться. При освещении свет многократно отражается сквозь тело, при этом некоторое количество света поглощается при каждом проникновении. Особенно выгодно предусмотреть источник света, который по отношению к собственному свету является оптически тонким, например электрическую газоразрядную лампу, предпочтительно трубчатую лампу высокого давления. Исследование, основанное на изобретении, показало, что такие осветительные устройства по-прежнему подчиняются принципу, согласно которому плотность энергии в месте расположения изображения может быть максимально равна плотности энергии в источнике света. Благодаря изобретению достигается увеличение плотности энергии внутри источника света и, следовательно, также в корпусе из активного материала, что приводит к улучшенному использованию света накачки. It has been found that as a result, a much greater amount of output radiation is obtained under otherwise comparable conditions. This improvement can be explained by the fact that the pumping light coming from the light source is virtually completely reflected in the vicinity of the active material, while avoiding the imaging errors otherwise encountered, and that, furthermore, with an optically thin body of material thus illuminated, the light is repeatedly reflected through the body, some amount of light being absorbed with each penetration. It is particularly advantageous to provide a light source which, with respect to its own light, is optically thin, for example an electric gas discharge lamp, preferably a high-pressure tubular lamp. Investigation based upon the invention has shown that such illuminating devices remain governed by the principle that the energy density at the image location can be at most equal to the energy density in the light source. By virtue of the invention, an increase in energy density within the light source, and consequently also in the body of active material, resulting in an improved utilization of the pumping light, is achieved. Далее изобретение будет описано со ссылкой на варианты осуществления, проиллюстрированные в качестве примера на фиг. 2-8 прилагаемых чертежей. The invention will be further described with reference to the embodiments illustrated by way of example in FIGS. 2 to 8 of the accompanying drawings. Показанный на фиг. 2 представляет собой лазерное устройство, система отражателей которого представляет собой параболический цилиндр 1. Внутренняя поверхность цилиндрической конструкции имеет максимально возможную отражающую способность. Для этой цели параболический цилиндр 1 предпочтительно выполнен из листового металла и снабжен изнутри полностью отражающим покрытием. Было сочтено предпочтительным изготавливать параболический цилиндр 1 из алюминия высокой чистоты, а для получения наилучшего возможного отражения полировать внутреннюю поверхность. Параболический цилиндр 1 закрыт плоским рефлектором 2, выполненным в виде зеркала так же, как и параболический цилиндр 1. Плоский отражатель проходит симметрично поперек оси параболического поперечного сечения и, следовательно, перпендикулярно фокальной линии цилиндрической параболической поверхности. Освещаемое тело активного материала выполнено в виде плоской пластины 3, которая полностью или частично закрывает отражающую поверхность плоского рефлектора 2. Источник света имеет форму стержня 5 и проходит соосно с фокальной линией 4 параболического цилиндра. Shown in FIG. 2 is a laser device whose reflector system comprises a parabolic cylinder 1. The inner surface of the cylinder structure is as highly reflective as possible. For this purpose, the parabolic cylinder 1 is preferably formed of sheet metal and internally provided with a completely reflective coating. It has been found preferable to make the parabolic cylinder 1 of aluminum of high purity, and to obtain best possible reflection by polishing the inner surface. The parabolic cylinder 1 is closed by a planar reflector 2 designed as a mirror in the same manner as the parabolic cylinder 1. The planar reflector extends symmetrically transverse to the axis of the parabolic cross-section and consequently perpendicularly to the focal line of the cylindrical parabolic surface. The body of active material to be illuminated is shaped as a planar plate 3 which fully or partially covers the reflective surface of the planar reflector 2. The light source has the shape of a rod 5 and extends coaxially with the focal line 4 of the parabolic cylinder. Предпочтительно источник света состоит из трубчатой газоразрядной лампы, такой как ксеноновая лампа, электрические клеммы 6 и 6' которой выступают в боковом направлении из конструкции рефлектора. Preferably, the light source consists of a tubular gas discharge lamp, such as a xenon lamp, whose electric terminals 6 and 6' extend laterally out of the reflector structure. Работа устройства молекулярного усилителя согласно фиг. 2 можно объяснить следующим образом. Свет, исходящий от стержнеобразного источника 5, преимущественно направлен путем отражения от внутренней поверхности параболического цилиндра 1 в виде пучка параллельных лучей к плоскому отражателю 3. Эти лучи проходят через твердый лазерный материал 3. Свет, не поглощенный при первом прохождении через тело 3, отражается плоским рефлектором 2 и вторично проникает в оптически поглощающее тело 3. В той степени, в которой некоторая энергия излучения все еще присутствует после второго прохождения через поглощающий материал 3, такая энергия по существу соответствует пучку параллельных лучей, входящих в параболический цилиндр. Этот пучок параллельных лучей подвергается отражению в направлении фокальной линии. После этого, особенно если источник 5 света оптически тонкий, свет снова отклоняется в сторону оптически поглощающего материала 3 и плоского зеркала 2. Следовательно, имеет место повторное прохождение света, исходящего от источника 5, и прохождения через активный материал 3 столько раз, сколько необходимо для практически полного потребления световой энергии. The operation of the molecular amplifier device according to FIG. 2 can be explained as follows. Light issuing from the rod-shaped source 5 is predominantly directed by reflection from the inner surface of the parabolic cylinder 1 as a beam of parallel rays toward the planar reflector 3. These rays pass through the solid laser material 3. The light not absorbed in the first passage through the body 3 is reflected by the planar reflector 2 and penetrates a second time the optically absorbent body 3. To the extent some radiation energy is still present after the second passage through the absorbent material 3, such energy substantially corresponds to a beam of parallel rays entering into the parabolic cylinder. This beam of parallel rays is subjected to reflection in the direction toward the focal line. Thereafter, especially if the light source 5 is optically thin, the light is again deflected toward the optically absorbent material 3 and the planar mirror 2. Consequently, there is a repeated passage of the light originating from the source 5 and passing through the active material 3 as many times as is needed to consume the light energy virtually in entirety. Если источник света не является идеально тонким оптически, но имеет заметную оптическую плотность, свет, отраженный обратно в источник света, приводит к дополнительному нагреву источника света. Это также приводит к увеличению плотности энергии источника 5 света. Следовательно, для получения заданной плотности энергии в активном материале энергия, подводимая источником света, может быть значительно снижена по сравнению с энергией, требуемой в известных устройствах при других сравнимых условиях. Если освещаемое тело 3 представляет собой активный материал лазера, то вторично стимулированное лазерное излучение испускается на свободных узких сторонах, например на верхней и нижней сторонах 3а или 3b, в зависимости от того, на какой именно стороне обычно наносится серебрение или другое отражающее покрытие. при условии, что он был полупрозрачным или опущен. If the light source is not ideally thin optically but of appreciable optical density, the light reflected back into the light source has the effect of additionally heating the light source. This likewise results in increasing the energy density of the light source 5. Consequently, for obtaining a given energy density in the active material, the energy to be supplied by the light source can be appreciably reduced in comparison with that required in known devices under otherwise comparable conditions. If the illuminated body 3 constitutes the active material of a laser, the secondarily stimulated laser radiation is emitted at the free narrow sides, for example at the upper and lower sides 3a or 3b, depending upon which particular side the silvering or other reflective coating usually provided has been kept semitransparent or omitted. Как правило, стержневые источники света излучают свет не только перпендикулярно оси стержня, но и сбоку. Поэтому предпочтительно использовать такой боковой свет, закрывая параболический цилиндр сверху и снизу соответствующими плоскими зеркалами, имеющими отражающие поверхности, обращенные во внутреннее пространство параболического цилиндра. В проиллюстрированном варианте осуществления верхний из этих отражателей крышки обозначен цифрой 7 и идентифицирован параллельными линиями. Плоские отражатели предпочтительно состоят из того же листового металла, например полированного алюминия, что и параболический цилиндр 1 и плоский отражатель 2. As a rule, rod-shaped light sources issue light not only perpendicularly to the rod axis but also laterally. It is therefore preferable to utilize such lateral light by covering the parabolic cylinder on top and bottom by respective planar mirrors having reflective surfaces facing the inner space of the parabolic cylinder. In the illustrated embodiment, the upper one of these cover reflectors is denoted by 7 and identified by parallel lines. The planar reflectors preferably consist of the same sheet metal, for example polished aluminum, as the parabolic cylinder 1 and the planar reflector 2. Особым преимуществом устройства является то, что форма параболического цилиндра 1 не должна отвечать строгим требованиям, поскольку в отношении освещения активного материала работа не зависит от принципа формирования изображения, а основана на отражении свет таким образом, что он практически неограниченно повторяется через светопоглощающий материал 3. It is a particular advantage of the device that the shape of the parabolic cylinder 1 need not meet exacting requirements because, relative to the illumination of the active material, the operation is not dependent upon an image-forming principle but is based upon the reflection of light in such a manner that it passes in virtually unlimited repetition through the light-absorbing material 3. Кроме того, не является обязательным требованием изобретения, чтобы светопоглощающему материалу 3 была придана форма плоской пластины, как показано на фиг. 1. Другой способ нанесения активного материала, например, заключается в установке нескольких стержней круглого, квадратного или прямоугольного сечения рядом друг с другом перед зеркальной поверхностью рефлектора 2 в зоне освещения. Это обеспечивает значительное упрощение с точки зрения изготовления, поскольку относительно большие пластины с однородным легированием трудно изготовить для лазерных целей. It is further not a necessary requirement of the invention that the light-absorbing material 3 be given the shape of a planar plate as shown in FIG. 1. Another way of applying the active material, for example, is to mount several rods of circular, square or rectangular cross section beside each other in front of the mirror surface of the reflector 2 within the region of illumination. This affords a considerable simplification from manufacturing viewpoints because relatively large plates having a uniform doping are difficult to produce for laser purposes. Как показано на фиг. 3, вместо параболического цилиндра, описанного выше, можно использовать отражатель параболоидной формы. Согласно фиг. 3, параболоид 8 из отражающего материала, такого как вышеупомянутый листовой алюминий, закрыт плоским отражателем 9 круглой формы, который проходит коаксиально и перпендикулярно главной оси 10 вращения параболоида 8. Источник света должен быть установлен на оси параболоида, а именно в фокальной точке 11 параболоида, и ему желательно придать сферическую форму и малый размер по отношению к размерам отражающей конструкции, чтобы источник света имел в аппроксимация свойство точечного источника. Для таких целей хорошо подходит, например, ртутная лампа высокого давления, имеющая сферическую колбообразную оболочку и малое расстояние между электродами. Другим источником света, хорошо подходящим для таких целей, является ксеноновая короткодуговая лампа, конструкция которой аналогична только что упомянутой ртутно-дуговой лампе. Светопоглощающий лазерный материал 12 в варианте осуществления по фиг. 3 имеет форму круглого диска и может иметь любую желаемую толщину. As shown in FIG. 3, a paraboloid-shaped reflector can be employed in lieu of the parabolic cylinder described above. According to FIG. 3, a paraboloid 8 of reflector material, such as the above-mentioned sheet-aluminum, is closed by a planar reflector 9 of circular shape which extends in coaxial and perpendicular relation to the rotational main axis 10 of the paraboloid 8. The light source is to be mounted on the paraboloid axis, namely on the focal point 11, of the paraboloid and is preferably given a spherical shape and a small size in relation to the dimensions of the reflector structure, so that the light source has in approximation the property of a point-shaped source. Well suitable for such purposes, for example, is a mercury-vapor high-pressure lamp having a spherical bulb-shaped envelope and a small electrode spacing. Another light source well suitable for such purposes is a xenon short-arc lamp having a design similar to that of the mercury-arc lamp just mentioned. The light-absorbing laser material 12 in the embodiment of FIG. 3 has the shape of a circular disc and can be given any desired thickness. При использовании оптически тонкого (низкой оптической плотности) материала круглому диску, как правило, придают форму короткого цилиндра. Активный материал 12 не обязательно должен проходить по всей отражающей поверхности плоского рефлектора 9, но может покрывать только части этой поверхности. When employing an optically thin (low optical density) material, the circular disc, as a rule, is given the shape of a short cylinder. The active material 12 need not necessarily extend over the entire reflecting surface of the planar reflector 9 but may cover only portions of that surface. При использовании устройства согласно фиг. 3, для лазера результирующее выходное лазерное излучение выходит сбоку, например, через отверстие в параболическом цилиндре 8, причем это отверстие проходит по всей периферии или только по ее части. Периферийная поверхность корпуса 12 лазера в этом случае также может иметь зеркальное покрытие, оставляя только выбранный периферийный участок незащищенным или полупрозрачным для выпуска стимулированного монохроматического излучения через оставшееся выходное отверстие. When employing a device according to FIG. 3 for a laser, the resulting laser output radiation is issued laterally, for example through an opening in the parabolic cylinder 8, this opening extending over the entire periphery or only over part thereof. The peripheral surface of the laser body 12 in this case may also be given a mirror coating, leaving only a selected peripheral range bare or semitransparent for issuing the stimulated monochromatic radiation through the remaining outlet. Устройства согласно изобретению, такие как описанные выше, также обеспечивают другой режим работы, в котором направление излучения генерируемого лазерного излучения совпадает, по меньшей мере, приблизительно с направлением света накачки. Оба типа света в этом случае отличаются друг от друга практически только разной длиной волны. Это позволяет предусмотреть дополнительные отражатели, практически отражающие только лазерный свет, хотя бы частично, дополняя таким образом устройство для формирования лазера типа Перо-Фабри. Этого можно добиться, например, нанесением на поверхность материала 3 или 12, обращенную к источнику света, отражающего покрытия, которое практически полностью проницаемо для света накачки, но лишь немного проницаемо для лазерного излучения. В этом случае отражатель 2 или 9 должен быть сконструирован таким образом, чтобы он практически полностью отражал свет накачки и лишь частично отражал лазерный свет. Например, при использовании рубина в качестве светопоглощающего материала в лазере зеркала, пригодные для только что упомянутых целей, могут состоять из так называемых диэлектрических отражателей, обладающих запирающим действием (непрозрачностью) для заданных диапазонов волн при использовании их слоями. толщина которого равна четверти длины волны. Devices according to the invention, such as those described above, also afford a different mode of operation in which the radiating direction of the generated laser light coincides, at least approximately with the direction of the pumping light. Both types of light then differ from each other virtually only by their respectively different wave lengths. This makes it possible to provide additional reflectors that virtually reflect only the laser light, at least partially, thus supplementing the device to form a laser of the Perot-Fabry type. This can be done for example by providing on the surface of the material 3 or 12 facing the light source a reflective coating which is virtually completely permeable to the pumping light but only slightly permeable to the laser light. The reflector 2 or 9 is then to be designed in such a manner that it reflects virtually completely the pumping light but only partially the laser light. For example, when ruby is employed as light-absorbing material in a laser, the mirrors suitable for the just-mentioned purposes may consist of the so-called dielectric reflectors, having a blocking action (opaqueness) for given wave ranges when employed in layers whose thickness is equal to one-quarter wave length. Известно получение таких тонких слоев осаждением из паровой фазы; известно также, что количество таких тонких слоев, нанесенных на диэлектрический отражатель, а также тип используемого материала определяют диапазоны частот отражателя, в которых свет может проходить или блокироваться. It is known to produce such thin layers by vapor deposition; and it is also known that the number of such thin layers deposited upon the dielectric reflector, as well as the type of the material being used, determines the frequency ranges of the reflector in which light is permitted to pass through or is blocked. ФИГ. 4, 5 и 6 показан вариант осуществления изобретения, в котором отражательная система снабжена эллиптическим отражателем в форме цилиндра с эллиптическим поперечным сечением. Эллиптический цилиндр на фиг. 4 обозначается цифрой 13. Две его фокальные линии обозначены цифрами 14 и 15. Между стенкой рефлектора и фокальной линией 14 установлен стержневидный источник света 16. Между стенкой отражателя и фокальной линией 15 установлено светопоглощающее тело 17 в форме стержня, такое как рубиновый стержень или газосодержащая трубка в случае газового лазера. Оси двух стержней 16 и 17 расположены в плоскости симметрии, определяемой фокальными линиями 14 и 15. Оси стержней, по крайней мере, приблизительно параллельны двум фокальным линиям. При работе устройства в качестве лазера генерируемый монохроматический лазерный свет может исходить с одной или обеих торцов 17а рубинового стержня 17 для дальнейшего использования. В то время как в этом варианте осуществления источник 16 света и корпус 17 материала расположены симметрично в пространстве между фокальной линией и следующей соседней областью отражателя, источник 16 и корпус 17 также могут быть расположены симметрично в пространстве между двумя фокальными линзами. строки 14 и 15. FIGS. 4, 5 and 6 show an embodiment of the invention in which the reflector system is equipped with an elliptic reflector in form of a cylinder having an elliptical cross section. The elliptical cylinder in FIG. 4 is denoted by 13. Its two focal lines are denoted by 14 and 15. Mounted between the reflector wall and the focal line 14 is a rod-shaped light source 16. Mounted between the reflector wall and the focal line 15 is a rod-shaped light-absorbing body 17 such as a ruby rod, or a gas-containing tube in the case of a gas laser. The axes of the two rods 16 and 17 are located in the plane of symmetry determined by the focal lines 14 and 15. The rod axes are at least approximately parallel to the two focal lines. When operating the device as a laser, the generated monochromatic laser light can issue from one or both end faces 17a of the ruby rod 17 for further use. While in this embodiment the light source 16 and the body of material 17 are each located symmetrically in spaces between the focal line and the next adjacent reflector area, the source 16 and the body 17 may also be arranged symmetrically in the space between the two focal lines 14 and 15. Принцип устройства, показанного на фиг. 4 и описанные выше, можно понять из следующего. ИНЖИР. 5 показан горизонтальный разрез эллиптического цилиндра 13. Фокусные линии 14 и 15 появляются как соответствующие точки на главной оси 18, которые определяют положение плоскости симметрии, перпендикулярной плоскости иллюстрации. Предположим, что световой луч выходит из плоскости 18 в области, расположенной между фокальной линией 14 и соседней стенкой отражателя. Этот луч никогда не отражается в пространство между двумя фокальными линиями, а всегда попадает в области вне фокальных линий, причем не только при однократном, но и при многократном отражении. Следовательно, если источник света установлен слева от фокальной линии 14, как показано на фиг. 4, то отраженный свет от этого источника появляется в пространстве между фокальной линией 15 и правой поверхностью рефлектора. Если в этом пространстве свет поглощается не полностью, то непоглощенная часть света отражается обратно в область, близкую к источнику света. The principle of a device as shown in FIG. 4 and described above can be understood from the following. FIG. 5 shows a horizontal section through the elliptical cylinder 13. The focal lines 14 and 15 appear as respective points on the main axis 18 which define the location of a plane of symmetry perpendicular to the plane of illustration. Assume that a light ray issues from the plane 18 in an area located between the focal line 14 and the adjacent reflector wall. This ray is never reflected into the space between the two focal lines, but always into the regions outside of the focal lines, this being true not only for single reflection but also for multiple reflections. Consequently, if the light source is mounted at the left of the focal line 14 as shown in FIG. 4, then the reflected light from this source appears in the space between the focal line 15 and the right-hand reflector surface. If in this space the light is not totally absorbed, then the non-absorbed portion of light is reflected back into the region close to the light source. Если источник света не полностью поглощает эту отраженную часть, он снова отражается обратно в область действия поглощающего тела из активного материала 17. If the light source does not fully absorb this reflected portion, it is again reflected back into the range of the absorbent body of active material 17. ИНЖИР. 6 показан модифицированный случай, в котором луч света внутри эллиптического цилиндра проходит через большую ось 18 эллипса в диапазоне между фокальными линиями 14 и 15. Такой луч не может выйти из диапазона между двумя фокальными линиями 14 и 15 даже после любого количества отражений. Следовательно, если источник света установить в диапазоне между фокальными линиями 14 и 15, а светопоглощающий активный материал установить рядом с источником в той же области, то свет от источника 16 будет многократно проходить через активный материал 17 до тех пор, пока он весь практически не будет израсходован. Однако желательно расположить источник света и активный материал симметрично относительно малой оси эллипса. Кроме того, предпочтительно, если источнику света и/или корпусу из активного материала придана стержнеобразная конструкция, и их соответствующие оси проходят параллельно фокальной линии. Для этого поперечное сечение источника света может быть прямоугольным, по крайней мере, приблизительно, причем длинная сторона прямоугольника должна быть приблизительно параллельна малой оси эллиптической формы. FIG. 6 shows a modified case in which a light ray within an elliptical cylinder passes through the major axis 18 of the ellipse in the range between the focal lines 14 and 15. Such a ray cannot escape from the range between the two focal lines 14 and 15 even after any number of reflections. Consequently, if the light source is mounted in the range between the focal lines 14 and 15, and the light-absorbing active material is mounted adjacent to the source in the same region, then the light from the source 16 will repeatedly pass through the active material 17 until all of it is virtually consumed. However, it is advisable to arrange the light source and the active material in symmetrical relation to the minor axis of the ellipse. It is then also of advantage if the light source and/or the body of active material are given a rod-shaped design and have their respective axes extend parallel to the focal line. For this purpose, the cross section of the light source may be rectangular, at least approximately, and the longer side of the rectangle should be approximately parallel to the minor axis of the elliptical shape. В отражательных устройствах, содержащих эллиптический цилиндр, также предпочтительно закрывать систему отражателей плоскими отражателями, которые разнесены друг от друга в направлении оси цилиндра и которые ограничивают пространство эллиптического цилиндра на двух концах. В результате дополнительно используется так называемый боковой свет таким же образом, как упоминалось выше в отношении параболоцилиндрических рефлекторов. На фиг. 4 такие плоские отражатели вверху и внизу цилиндрического отражателя 13 обозначены 13а и 13b. With reflector devices comprising an elliptical cylinder, it is also preferable to close the reflector system by planar reflectors which are spaced from each other in the direction of the cylinder axis and which terminate the elliptical cylinder space at the two ends. As a result, the so-called lateral light is additionally utilized in the same manner as mentioned above with reference to parabolically cylindrical reflectors. In FIG. 4, such planar reflectors at the top and bottom of the cylindrical reflector 13 are denoted by 13a and 13b. В варианте осуществления, показанном на фиг. 7, система рефлектора состоит в основном из конструкции из листового металла в форме эллипсоида. Большая ось, относительно которой эллипсоид осесимметричен, обозначена цифрой 20. Две фокальные точки 21 и 22 расположены на главной оси. В направлении большой оси 20 между стенкой эллипсоида 23 и фокальной точкой 21 установлен стержнеобразный источник света 24. Аналогично, стержнеобразный корпус из светопоглощающего материала 25 устанавливается между фокальной точкой 22 и противоположной областью отражателя. К эллипсоиду в отношении отражения света применимы соображения, представленные выше со ссылкой на фиг. 5. То есть весь свет, исходящий из области источника 24 света, проходит, по существу, только после одного отражения, через стержень 25 из активного материала. Свет, не поглощенный стержнем 25 из активного материала, отражается обратно в область источника 24 света, где это приводит к увеличению плотности энергии и, в зависимости от степени поглощения в источнике, вызывает некоторый дополнительный нагрев источника. In the embodiment illustrated in FIG. 7, the reflector system consists essentially of a sheet metal structure in the shape of an ellipsoid. The major axis, about which the ellipsoid is rotationally symmetrical, is denoted by 20. The two focal points 21 and 22 are located on the major axis. Mounted in the direction of the major axis 20 between the wall of the ellipsoid 23 and the focal point 21 is a rod-shaped light source 24. Analogously, a rod-shaped body of light-absorbent material 25 is mounted between the focal point 22 and the opposite reflector area. Applicable to the ellipsoid with respect to reflection of light are the considerations presented above with reference to FIG. 5. That is, all of the light coming from the area of the light source 24 passes, essentially after only one reflection, through the rod 25 of active material. The light not absorbed by the rod 25 of active material is reflected back into the area of the light source 24 where it results in increasing the energy density and, depending upon the amount of absorption in the source, causes some additional heating of the source.

Соседние файлы в папке новая папка