DE3335317C2 - - Google Patents
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen abstimmbaren gepulsten
Laser und insbesondere einen solchen Laser, der in einer
Littrow-Konfiguration betrieben wird.
Ebene und konkave reflektierende Beugungsgitter werden in einer
Littrow-Konfiguration so angeordnet, daß deren Oberfläche die
optische Achse eines Spektrographen bzw. Lasers enthält. Im
Zusammenhang mit einem Laser wird die Oberfläche eines Beugungs
gitters unter verschiedenen Winkeln zu der optischen Achse
angeordnet, so daß unterschiedliche Wellenlängen des auf
treffenden Lichtes entlang der optischen Achse des Lasers
reflektiert werden. Die spezielle reflektierte Wellenlänge λ ist
durch folgende Formel vorgegeben:
k · λ = a · sin R
wobei a den Abstand der Beugungselemente des Gitters, R den
Einfallswinkel des Laserlichts in bezug auf das Lot zu dem
Gitter und k eine durch die Beugungsordnung vorgegebene ganze
Zahl darstellt.
Drehbar gelagerte Beugungsgitter sind im Stand der Technik
vielfach bekannt. Durch Veränderung des Winkels R können somit
verschiedene Wellenlängen ausgewählt werden und der Laser auf
die jeweilige Wellenlänge abgestimmt werden. In der US-PS 34 43 243
ist ein Beugungsgitter hinter den Reflektoren angeordnet,
die den optischen Hohlraumresonator des Lasers vorgeben und das
von dem Beugungsgitter reflektierte Licht verläuft durch eine
Blende, um eine maximale Frequenzauflösung vorzugeben. Das dort
verwendete reflektierende Beugungsgitter kann um eine Achse
parallel zu den Gitterlinien gedreht werden.
In der US-PS 37 39 295 wird ein drehbares reflektierendes
Beugungsgitter als Abstimmelement in einem Farbstofflaser
verwendet. Eine Blende befindet sich zwischen dem Beugungsgitter
und einem der Reflektorelemente des Hohlraumresonators, um
fluoreszierende Strahlung zu blockieren, die von dem
Beugungsgitter zu dem angeregten Medium zurückgeworfen wird.
In der US-PS 42 41 318 können durch ein ebenes reflektierendes
Beugungsgitter zusammen mit einem zwei optische Elemente auf
weisenden Rad die optischen Elemente periodisch in der Strecke
des Laserstrahls angeordnet werden. Hierdurch wird der Laser
strahl so abgelenkt, daß der Auftreffwinkel des Strahls auf das
Beugungsgitter verändert wird und eine unterschiedliche Wellen
länge entlang der Längsachse des Lasers für jedes optische
Element reflektiert wird. Das Beugungsgitter und das Rad drehen
zusammen als eine Einheit in bezug auf eine Ebene senkrecht zu
der Längsachse des Lasers, so daß mehr als zwei Wellenlängen
ausgewählt werden können.
In einem Aufsatz von S. Holly und S. Aiken mit dem Titel
"CO₂ Probe Laser with Rapid Wavelength Switching" erschienen
in Advances in Laser Engineering 1977, Band 122, S. 45-52 wird eine
schnelle Abstimmung eines CO₂-Dauerstrichlasers beschrieben.
Dies geschieht durch die Anordnung von acht Beugungsgittern um
einen auf einem Abtaster gelagerten Spiegel und durch einen
Antrieb mit einem Schrittmotor. Die acht Beugungsgitter werden
der Reihe nach in den optischen Resonator des Lasers bewegt.
Eine Umschaltung zwischen unterschiedlichen Wellenlängen soll
hierbei innerhalb von 10 ms möglich sein. Die Anzahl der
Wellenlängen, die abgetastet werden können, ist jedoch durch die
Anzahl der Beugungsgitter begrenzt und Ausrichtprobleme
erfordern dort eine komplexe elektrisch-optische Regelschleife.
Schließlich zeigt die GB-PS 13 38 503 einen abstimmbaren
gepulsten Laser mit einer Reflektoreinrichtung, die mehrere
Reflexions-Beugungsgitter auf den Flächen eines rotierenden
regelmäßigen Polygons aufweist, wobei die Rotationsachse des
Polygons senkrecht zur Richtung der Laserstrahlung im Resonator
raum orientiert ist. Ein weiteres regelmäßiges Polygon rotiert
um die gleiche Achse und trägt Spiegel, die von einer Lampe
beleuchtet werden, wobei das reflektierte Licht einer Photodiode
zugeführt wird, die ihrerseits über eine Synchronisationseinheit
eine Triggervorrichtung zur Aktivierung des Lasers auslöst.
Ausgehend von dieser bekannten Vorrichtung ist es die Aufgabe
der vorliegenden Erfindung, einen abstimmbaren gepulsten Laser
anzugeben, bei dem die Auswahl der unterschiedlichen Frequenzen
exakt und reproduzierbar vorgegeben werden kann. Dies gelingt
gemäß den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen. Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Lasers sind
den Unteransprüchen entnehmbar.
Anhand von in den Figuren der beiliegenden Zeichnung darge
stellten Ausführungsbeispielen sei im folgenden die Erfindung
näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines gepulsten
CO₂-TEA (Transverse Excited Atmospheric)-Lasers
gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 eine schematische Darstellung jenes Teiles innerhalb
von Fig. 1, der einen Synchronmotor und ein
modifiziertes rotierendes Beugungsgitter umfaßt;
Fig. 3 ein Diagramm zur Veranschaulichung
der Ausgangsdaten, wie sie mit einer modi
fizierten Einrichtung gemäß Fig. 1 und der
Struktur gemäß Fig. 2 erhalten werden;
Fig. 4 eine schematische Darstellung der elek
trischen Ansteuerung des Synchronmotors
gemäß Fig. 1;
Fig. 5 eine schematische Darstellung eines alter
nativen Ausführungsbeispieles der Erfindung;
Fig. 6 eine Darstellung einer Ausgangs-Intensi
tätsverteilung, aufgetragen über der Zeit,
für zwei durch ein kurzes Zeitintervall
getrennte Impulse;
Fig. 7 zwei Darstellungen der Absorption über der
Wellenlänge für zwei unterschiedliche
Gase, die mit einer Doppelimpulseinrich
tung identifiziert werden; und
Fig. 8 eine schematische Darstellung einer Doppel
impulseinrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung.
Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel 10 der vorliegen
den Erfindung. Dort umfaßt ein Laser 12, beispielsweise ein
CO₂-TEA-Laser, einen Abschnitt 14 mit einem Verstärkungs
medium, eine teilweise reflektierende Einrichtung 16, bei
spielsweise einen teilweise reflektierenden ebenen Spiegel, und
eine im wesentlichen total reflektierende Einrichtung 18. Die
reflektierenden Einrichtungen 16 und 18 bilden den Resonator
raum für den Laser 12. Das Verstärkungsmedium 14 des CO₂-TEA-
Lasers enthält CO₂ (und andere Gase wie beispielsweise N₂,
CO, Xe, He usw.), welches Gas in einer Plasmaröhre 20
eingeschlossen ist, die ihrerseits durch ein Brewster
fenster 22 abgeschlossen ist. Das Brewsterfenster 22
ist unter dem Brewsterwinkel angeordnet, um lediglich
Licht mit einer ausgewählten linearen Polarisations
richtung zu der reflektierenden Einrichtung 18 ungehindert
hindurchzulassen.
Die reflektierende Einrichtung 18 besteht vorzugsweise
aus einem Körper mit gleichförmigem Polygonquerschnitt,
wobei jede Fläche 24 gleich ausgebildet ist und benach
barte Flächen unter dem gleichen Winkel schneidet. Die
Reflektoreinrichtung 18 besitzt eine zentrale Achse, die
mit einer Welle 26 zusammenfällt. Ein hexagonaler Quer
schnitt ist zweckdienlich und ist in Fig. 1 dargestellt.
Die Flächen 24 können aus reflektierenden Beugungsgittern
bestehen, d. h. aus der bekannten Littrow-Konfiguration.
Wie zuvor beschrieben, können durch Veränderung des Auf
treffwinkels des Lichtstrahles 27 von dem Laser 12 ver
schiedene Lichtwellenlängen innerhalb des Strahles 27 ein
zeln ausgewählt werden, so daß sich diese entlang der
Längs- bzw. Schwingungsachse 28 des Lasers 12 fortpflanzen.
Wenn eine ganze Anzahl von halben Wellenlängen des aus
gewählten Lichts der Resonatorlänge entspricht, so wird
ein Ausgangs-Laserstrahl 30 erzeugt.
Bezüglich CO₂ kann bei einer Anregung des Verstärkungs
mediums 14 der Laser mehr als 17 Wellenlängen in dem
emittierten Strahl 27 enthalten. Dies ist auf die zahl
reichen Rotationsenergie-Unterpegel der drei Vibrations-
Energiepegel des CO₂-Moleküls zurückzuführen. Diese
Wellenlängen treten in den R- und P-Zweigen der Wellen
längenbänder von 9 µm und 10 µm des CO₂-Spektrums auf. Das
10-µm-Band ist in Fig. 3 dargestellt.
Ein Synchronmotor 31 kann die Reflektoreinrichtung 18
um die Welle 26 drehen. Die Welle 26 erstreckt sich zu
einem Winkelcodierer 32 (s. Fig. 2), welcher die Winkel
position der Flächen 24 in bezug auf eine Referenzebene
parallel zu der Welle 26 erfaßt.
Idealerweise wird der Laser 12 während der Zeit gepulst,
in der jede neue Fläche 24 der Reflektoreinrichtung 18
von der Achse 28 getroffen wird. Vorzugsweise ist jede
Fläche 24 identisch ausgebildet und der Laser 12 wird
zeitlich so gepulst, daß der Strahl 27 auf die Flächen 24
unter verschiedenen Winkeln auftrifft, wobei die Winkel
ausgewählt werden, um eine und nur eine Wellenlänge des
emittierten Lichtstrahles 27 zurück entlang der Achse 28
zu reflektieren. Wenn somit 70 Wellenlängen von Interesse
sind, so werden vorzugsweise 70 unterschiedliche Auf
treffwinkel des Strahles 27 (d. h. R aus Gleichung 1) auf
die Flächen 24 der Reflektoreinrichtung 18 so ausge
wählt, daß die 70 interessierenden Wellenlängen der Reihe
nach und einzeln entlang der Achse 28 jedesmal reflek
tiert werden, wenn eine neue Fläche 24 sich in der geeig
neten Position in bezug auf die Achse 28 befindet.
Ein Beispiel einer elektronischen Steuerung, die für die
Abtastung einer Folge von Wellenlängen geeignet ist, ist
in einem Blockdiagramm in Fig. 1 dargestellt. Der Winkel
codierer 32 ist so ausgelegt, daß er mit einem Impuls
zähler 34 zusammenarbeiten kann. Der Winkelcodierer 32
kann beispielsweise eine nicht dargestellte Scheibe mit
1000 in gleichmäßigem Abstand angeordneten Markierungen
entlang ihres Umfangs umfassen. Diese Scheibe dreht sich
zusammen mit der Reflektoreinrichtung 18. Zusätzlich
kann eine Referenzmarke auf der Scheibe angeordnet sein,
oder es kann eine der 1000 im Abstand angeordneten Marken
gegenüber den anderen Marken unterscheidungsfähig ausge
staltet sein. Der Zähler 34 ist so ausgestaltet, daß er
auf Null zurückgesetzt wird, wenn die Referenzmarke an
einem in dem Zähler 34 enthaltenen und nicht dargestellten
Sensor vorbeiläuft. Danach zählt der Zähler 34 Marken
und ein Komparator 36 vergleicht die Gesamtzahl der ge
zählten Marken mit einer ersten vorgegebenen Zahl (Δ1).
Δ1 entspricht einer ersten interessierenden Wellenlänge
(λ1) und wird in einem Grob-Auswahlspeicher 50 gespei
chert. Wenn der Zählstand des Zählers 34 die Zahl Δ1 er
reicht, so wird eine Fein-Zeitverzögerung 40 durch ein Sig
nal des Komparators 36 freigegeben. Die Fein-Zeitverzögerung
40 verzögert ein Ausgangssignal derselben um eine Zeit,
die durch eine Verzögerung T1 entsprechend der Wellen
länge λ1 vorgegeben ist und in einem Fein-Auswahlspeicher
42 gespeichert ist. Ein zweiter Komparator 44 vergleicht
die erste Verzögerungszeit T1 mit der Zeitdauer, die ver
strichen ist, seit das Freigabesignal an die Fein-Zeit
verzögerung 40 ausgegeben wurde, und wenn die erste Verzö
gerungszeit T1 dieser Zeitdauer entspricht, so triggert
der Komparator 44 einen Impulsformschaltkreis 46 des
Lasers 12.
Bei einem bestimmten Laser 12 wird eine besondere weitere
Verzögerung zwischen der Triggerung des Impulsformerschalt
kreises 46 und dem Schwingungseinsatz des Lasers 12 vor
liegen. Um diese Verzögerung zu kompensieren, werden Fein-
Verzögerungszeiten (T1, 2, 3 . . . n) in dem Fein-Auswahlspeicher
42 gespeichert, um sicherzustellen, daß der Laser 12 nur
in den geforderten Zeitpunkten gezündet wird.
Die Fein-Verzögerungszeiten Tn werden so gewählt, daß der
Laser in Winkelpositionen des Winkelcodierers 32 und somit
der Flächen 24 zünden kann, die zwischen zwei der 1000
Referenzmarken liegen. Dies gestattet eine Feinauswahl des
Auftreffwinkels des Strahles 27 auf die Flächen 24. Da der
Einrichtung 10 eine Zeitverzögerung zwischen der Erkennung
der Winkelposition der Flächen 24 und der Zündung des
Lasers 12 anhaftet, muß die Elektronik der Einrichtung 10
dem Laser 12 die Zündung signalisieren, bevor sich die
Reflektoreinrichtung 18 in der durch die Gleichung 1 vor
gegebene Position befindet, so daß der Strahl 27 auf den
Flächen 24 unter den richtigen Winkeln R 1, 2, 3 . . . n auf
trifft und eine bestimmte Wellenlänge ausgewählt wird.
Dies bedeutet, daß die Rotationsgeschwindigkeit der Re
flektoreinrichtung 18 bei der Festlegung des Zündzeit
punktes des Lasers 12 berücksichtigt werden muß.
Die elektronische Steuerung gemäß Fig. 1 weist weitere
bevorzugte Merkmale auf. Eine Auswahleinrichtung 48 kann
automatisch der Grob-Auswahleinrichtung 38 und der Fein
auswahleinrichtung 42 befehlen, der Reihe nach verschiede
ne n und Tn-Werte auszuwählen und zu speichern,
die in dem Grobspeicher 50 und dem Feinspeicher 52 ent
sprechend enthalten sind. Vorzugsweise wird die Auswahl
einrichtung 48 der Grob-Auswahleinrichtung 38 und der Fein-
Auswahleinrichtung 42 befehlen, den Speicherplatz der in
den Speichern 50 und 52 ausgesuchten Daten nach jeder Zündung
des Laserimpulses 12 um eins zu erhöhen. Selbstverständlich
kann die elektronische Steuerung gemäß Fig. 1 durch einen
Mikroprozessor verwirklicht werden. Ferner ist die Auswahl
einrichtung 48 vorzugsweise neu programmierbar, um die Aus
wahl verschiedener, in dem Laserstrahl 27 enthaltener Wellen
längenmuster zu ermöglichen, d. h. es ist eine Auswahlmög
lichkeit mit wahlfreiem Zugriff vorhanden.
Von besonderem Vorteil ist bei der Einrichtung 10 eine Re
flektoreinrichtung 18 mit einer konstanten Winkelgeschwin
digkeit um die Welle 26. Dies erleichtert eine genaue Be
stimmung der Winkelposition der Flächen 24 zu allen Zeit
punkten insbesondere dann, wenn der Winkelcodierer 32
Referenzmarken verwendet, um die Winkelposition festzu
legen und die interessierende Winkelposition zwischen
zwei solchen Marken liegt.
Fig. 2 zeigt einen Teil einer erfindungsgemäßen Vorrich
tung, mit der die Daten gemäß Fig. 3 erzielt wurden,
wobei eine im wesentlichen konstante Rotationsgeschwin
digkeit der Reflektoreinrichtung 18 realisiert wurde.
Dort wurde ein Hysterese-Synchronmotor 54 verwendet.
Der Motor 54 wurde über Wellen 26 und
58 an einen Stahlzylinder 56 angeschlossen. Die Wellen
56 und 58 sind in eine Hülse 60 eingesteckt, die aus heiß
gewalztem Stahl besteht und besonders weich ist, so daß
Vibrationen des Motors 54 bedämpft werden, bevor sie die
Welle 26 erreichen. Nicht dargestellte Lager mit sehr
hoher Qualität dienen der Ab
stützung der Welle 26 in der Hülse 60, wobei eine sehr
genaue Parallelführung in bezug auf die Erde erfolgt.
Ferner wurde eine große Rotationsmasse von z. B. mehreren
Kilogramm als Strahlzylinder 56 verwendet, um Auswirkungen von
Änderungen der Rotationsgeschwindigkeit der Welle 58 auf
die Rotationsgeschwindigkeit des Strahlzylinders 56 auf
ein Minimum zu reduzieren. Ferner wurden weiche Lagerungen
62 unter dem Motor 54 vorgesehen, um eine weitere Dämpfung
von Vibrationseffekten herbeizuführen.
Bezüglich Fig. 2 sei vermerkt, daß nur ein polygonales
Beugungsgitter 64 verwendet wurde. Das Beugungsgitter 64
besitzt 130 Gitterlinien pro mm.
Die Daten gemäß Fig. 3 wurden erhalten, indem die Grob-
Auswahlzahl Δn und die Fein-Zeitverzögerung Tn für
jede Wellenlänge λn manuell ausgewählt wurden.
Die elektrische Antriebssteuerung für den Motor 54, die
benutzt wurde, um die Daten gemäß Fig. 3 zu erhalten, ist
in Fig. 4 dargestellt. Dort werden Audio-Leistungsver
stärker 66 und 68
durch einen Sinuswellengenerator 70
angesteuert, um den Motor 54 mit 1000
Umdrehungen pro min zu drehen.
Die Daten gemäß Fig. 3 zeigen, daß die Einrichtung 10
in der Tat zwischen CO₂-Rotationspegellinien mit 10 ms
oder weniger eine Abstimmung herbeiführen kann. Die Ände
rung des Auftreffwinkels R des Strahls 27 auf dem Beu
gungsgitter 64, welche erforderlich ist, um die P- und R-
Zweige der 9-µm- und 10-µm-Bänder des CO₂-TEA Lasers abzu
tasten, war geringer als 9°. Der Stahlzylinder 56 besaß
zwei gegenüberliegend angeordnete flache Teile in seiner
Oberfläche, wobei das Beugungsgitter 64 auf einer flachen
Oberfläche und eine Ausgleichsplatte auf der gegenüber
liegenden flachen Oberfläche angeordnet war.
Ein sehr geringes Zittern wird in den TEA-Laserimpuls
aufgrund der veränderlichen Positionen der Flächen 24
während des Auftreffens der Impulse des Strahles 27 auf
diese Flächen eingeführt. Die Impulsdauer ist jedoch
sehr kurz, d. h. in der Größenordnung von 70 ns für einen
TEA-Laser, im Vergleich zu der Winkelgeschwindigkeit der
Reflektoreinrichtung 18, so daß im allgemeinen Messungen
unter Verwendung der Einrichtung 10 nicht beeinflußt werden.
Trotzdem können für spezifische Anwendungsfälle zusätzliche
elektronische Einrichtungen erforderlich sein. Das Zittern
läßt sich bezüglich der Daten in Fig. 3 in der Größen
ordnung von 5 MHz pro µs abschätzen. Das Beugungs
gitter 64 mit 130 Linien pro mm gestattet eine teilweise
Überlappung der Ausgangs-Impulsformen der Daten in Fig. 3
mit benachbarten Impulsen, wobei jedoch die einzelnen Im
pulsformen klar hervortreten. Beugungsgitter mit höherer
Auflösung können verwendet werden, um benachbarte Aus
gangsimpulse weiter zu trennen.
Ein alternatives Ausführungsbeispiel der vorliegenden Er
findung ist in Fig. 5 als Einrichtung 72 dargestellt. Ent
sprechende Komponenten zwischen den Einrichtungen 10 und
66 sind der Übersichtlichkeit wegen gleich beziffert. Das
alternative Merkmal der Einrichtung 72 besteht in der Ver
wendung eines polygonalen im wesentlichen total reflek
tierenden Spiegels 74 zusammen mit einem getrennten Beugungs
gitter 76 anstelle der Reflektoreinrichtung 18. Das Beu
gungsgitter 76 ist nunmehr insofern vereinfacht, als es
stationär angeordnet ist. Die Einrichtung 72 ist wesentlich
billiger als die Einrichtung 10 und Polygonspiegel mit ge
ringen Winkeltoleranzen zwischen den Spiegelflächen sind
im Handel erhältlich.
Für Fernmeß-Anwendungsfälle ist es von Vorteil, ein Impuls
paar mit zwei unterschiedlichen Wellenlängen und einem Im
pulsabstand von 100 µs oder weniger auszusenden. Dies ist
in Fig. 6 gezeigt, wo die beiden Impulse 80 und 82 einen
Impulsabstand 78 aufweisen. Einer der beiden Impulse 80
und 82 gibt eine Referenzwellenlänge vor und der andere Im
puls ist ein Testimpuls mit einer Wellenlänge, die auf
λ 1, 2, 3 . . . n abstimmbar ist. Die Impulse weisen die gleiche
Intensität auf.
Der Zweck dieses Impulsschemas wird anhand von Fig. 7 erläutert.
Es seien erste und zweite gasförmige Verunreinigungen mit
den Absorptionsprofilen 84 und 90 zu untersuchen. Die Ver
unreinigungen werden mit ersten und zweiten Impulsen, die
100 µs oder weniger voneinander getrennt sind und die
Wellenlänge 86 und 88 aufweisen, durchstrahlt. Die Wellen
länge 88 ist so gewählt, daß sie durch die Absorption
und die Streuung des ersten Gases relativ unbeeinflußt
bleibt, während die Wellenlänge 86 so gewählt ist, daß sie
stark beeinflußt wird. Die optische Intensität bei den
Wellenlängen 86 und 88 wird gemessen, nachdem die ersten
und zweiten Impulse das erste Medium durchlaufen haben.
Das Verhältnis dieser beiden Signale ist charakteristisch
für die erste Verunreinigung. Somit kann das Vorhandensein
der ersten Verunreinigung in einem unbekannten Gas leicht
durch dieses Verfahren festgestellt werden. In gleicher
Weise kann die zweite Verunreinigung durch die Verwendung
von Impulsen mit den Wellenlängen 92 und 94 erfaßt werden.
Der Testimpuls und der Referenzimpuls weisen vorzugsweise
einen Abstand von 100 µs oder weniger auf, um sicherzu
stellen, daß das zu prüfende Gas zwischen den Impulsen un
verändert bleibt, so daß bezüglich beider Impulse die glei
chen atmosphärischen Bedingungen angetroffen werden. Atmos
phärische Ereignisse, wie beispielsweise eine Turbulenz,
treten typischerweise mit einer Frequenz von 100 Hz auf.
Eine Einrichtung zur Verwirklichung des Doppelimpulsver
fahrens ist in Fig. 8 dargestellt. Zwei Paare von Rogowsky
Elektroden 96 werden in einem TEA-Laser 97 benutzt, da zwei
Impulse in rascher Folge in einem TEA-Verstärkungsabschnitt
nicht erzeugt werden können. Diese Einschränkung ergibt sich
aufgrund des hohen Ionisationsgrades aus der ersten Entladung
und dem sich ergebenden Lichtbogen für die zweite Entladung,
wodurch eine gleichförmige Anregung des Gases in dem TEA-
Laser verhindert wird. In der Praxis ergibt sich bei TEA-
Lasern eine Begrenzung der Wiederholfrequenz von 100 bis
1000 Hz in Abhängigkeit von der Gasflußrate.
In Fig. 8 werden zwei Elektrodenpaare 96 durch eine ge
faltete Resonatorkonfiguration vorgegeben. Die Erzeugung
des Impulspaares wird sodann durch Triggerung beider
Impulsformerschaltkreise 98 und 106 mit einer spezifi
schen Verzögerungszeit erzielt, die der Wellenlängen
trennung der zwei emittierten Spektrallinien entspricht.
Dies geschieht in ähnlicher Weise, wie dies hinsichtlich
der Abstimmung eines einzelnen Laser-Ausgangsimpulses
beschrieben wurde. In diesem Fall werden jedoch zwei
Wellenlängen pro Beugungsgitterfläche des Beugungsgitters
100 emittiert. Der Laser 97 oszilliert entlang der ge
strichelten Linie in Fig. 8. Das Brewsterfenster 102
schließt das Gas in dem Laser 97 ein und die Eckspiegel
104 richten den Ausgangsstrahl 108 durch den teilweise
reflektierenden Spiegel 110 hindurch.
Claims (5)
1. Abstimmbarer gepulster Laser mit
- - einer ersten teildurchlässigen Reflektoreinrichtung (16; 110), die den Auskoppelspiegel des Lasers (12) bildet,
- - einem Lasermedium (14), das zur Laseremission bei mehreren Wellenlängen anregbar ist,
- - einer zweiten Reflektoreinrichtung (18; 72; 100), die ein (76) oder mehrere (64) Reflexions-Beugungsgitter zur Wellenlängenselektion sowie ein Teil (26, 56; 74) enthält, das kontinuierlich um eine Achse (28) rotiert und im Querschnitt senkrecht zu seiner Rotationsachse (28) als regelmäßiges Polygon ausgebildet ist,
- - wobei die erste Reflektoreinrichtung (16; 110) und die zweite Reflektoreinrichtung (18; 72; 100) den Resonatorraum für den Laser (12) bilden und die Rotationsachse (28) des rotierenden Teils (26, 56; 74) der zweiten Reflektorein richtung (18; 72; 100) senkrecht zur Richtung der Laser strahlung im Resonatorraum orientiert ist,
- - einer elektronischen Speichereinrichtung (50, 52) zur Speicherung möglicher Winkelpositionsdaten der Polygon flächen des rotierenden Teils (26, 56; 74) der zweiten Reflektoreinrichtung (18; 72; 100) in bezug auf eine Referenzebene parallel zur Rotationsachse (28),
- - einer elektronischen Auswahleinrichtung (38, 42, 48) mit einer Einrichtung (38) zur Grobauswahl und einer Einrichtung (42) zur Feinauswahl der Winkelpositionen der einzelnen Polygonflächen des rotierenden Teils (26, 56; 74) der zweiten Reflektoreinrichtung (18; 72; 100) in beliebiger Reihenfolge aus den gespeicherten möglichen Winkel positionsdaten der Polygonflächen, welche den mehreren Wellenlängen der Laseremission zugeordnet sind,
- - einer Winkelpositions-Meßeinrichtung (32, 34) zur Messung der momentanen groben Winkelpositionen der einzelnen Polygonflächen des rotierenden Teils (26, 56; 74) der zweiten Reflektoreinrichtung (18; 72; 100) in bezug auf eine Referenzebene parallel zur Rotationsachse (28),
- - einer elektronischen Vergleichsvorrichtung (36, 40, 44) mit einer Vorrichtung (36) zum Vergleich der gemessenen momentanen groben Winkelposition jeder Polygonfläche des rotierenden Teils (26, 56; 74) der zweiten Reflektorein richtung (18; 72; 100) mit der durch die Einrichtung (38) grob ausgewählten Winkelposition und mit einer Vorrichtung (40, 44) zum Vergleich einer nach Erreichen der grob ausge wählten Winkelposition einsetzenden Zeitverzögerung mit einer Zeitverzögerung, die der durch die Einrichtung (42) fein ausgewählten Winkelposition entspricht,
- - einem Impulsformerschaltkreis (46) zur Anregung des Lasermediums (14), wenn die Zeitverzögerungen überein stimmen.
2. Laser nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Reflexions-Beugungsgitter (64)
alle einander gleich sind.
3. Laser nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß das regelmäßige Polygon (18) mit
mindestens 1000 U/min rotiert.
4. Laser nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Laserimpulse wenigstens alle 10 ms
auftreten.
5. Laser nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Impulsformerschaltkreis (46) zwei
getrennte Teile des Mediums (14) in unter
schiedlichen Zeitpunkten anregt, so daß Paare von Laser-
Lichtimpulsen (80, 82) erzeugt werden, wobei der zeitliche
Abstand zwischen den Impulsen dieser Impulspaare nicht mehr
als 100 µs beträgt.
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