DE3008022A1

DE3008022A1 - Wellentypwandler fuer elektromagnetische wellen

Info

Publication number: DE3008022A1
Application number: DE19803008022
Authority: DE
Inventors: Georges Robert Pierre Marie
Original assignee: Marie G R P
Current assignee: Marie G R P
Priority date: 1979-03-02
Filing date: 1980-03-01
Publication date: 1980-09-04
Also published as: GB2117557B; JPS55121701A; DE3008022C2; GB2117557A; GB2044522A; FR2450518A1; IL59462A; FR2450518B1; GB2044522B

Description

Brief vom Blatt Jr Dlpl.-Ing. G. Schliebs

das Deutsche Patentamt, Munch on Patentanwalt

Die Erfindung betrifft Wellentypwandler für elektromagnetische Wellen und insbesondere einen Wellentypwandler, der den Typ TM_Q in den Typ TE_Q wandelt. (Der einzige Index bezieht sich auf die orthoradiale Richtung.)

In dem elektromagnetischen Wellenbereich, der sich von den Ultrakurzwellen bis zu den Lichtwellen und darüber hinaus erstreckt, ist der Ausbreitungstyp TE_Q einer der interessantesten. In Hohlleitern runden Querschnitts zeigt er die geringste Dämpfung und die besten PiItereigenschaften. In der DE-OS 28 05 732 ist gezeigt worden, daß bei der Erregung von Plasmen der Typ TE_Q in Gegenwart eines axialen magnetischen Gleichfeldes "einschließend" ist, d.h., daß, wenn man ein Plasma erzeugt, indem man auf einem Peststoff ein starkes Strahlenbündel fokussiert, das sich nach dem Typ TE_Q ausbreitet, ein Teil des Plasmas in der Mitte-des Brennflecks eingeschlossen bleibt und dort eine Temperatur erreichen kann, die sehr viel höher ist als sonst irgendwo.

Man kann diese Eigenschaft des Einschließens von Elektronen durch den Typ TE_Q benutzen, um Pseudokathoden in Elektrolyten zu erzeugen und dadurch Solarenergie zu speichern, indem man sie elektrochemische Reaktionen durchführen läßt·

Dagegen gehört der Typ TM₀ zu denjenigen, die am einfaehst en zu erzeugen und auszufiltern sind. 3k Lichtwellenbereich selektiert man ihn in Lasern durch konische Diopter, deren Kegelwinkel gleich dem Brewster-Winkel ist. Im Ultrakurzwellenbereich verlängert der Typ TM₀ natürlich den koaxialen Grundtyp.

Der Wellentypwandler gemäß der Erfindung weist ein TM₀-Pilter auf, bestehend aus einem Hohlraumresonator für den Typ TM₀ und aus wenigstens einem nach dem Brewster-

030036/0886

Brief WM Blatt Jf WpHne- CL ScMtebs

μ Sas Deutsche Patentamt, München Patentanwalt

Winkel geschnittenen Diopter im Wege des Strahlenbündels, und ist dadurch gekennzeichnet, daß er Stoffe als planparallele Platten benutzt, die für die interessierenden elektromagnetischen Wellen homogen, aber anisotrop sind. Ihre Dicke und eventuell die Richtung ihrer Anisotropie sind so bestimmt, daß sie, wenn sie eine ebene und geradlinig polarisierte Welle durchsetzt, das elektrische Feld der Welle um ^- radian drehen lassen.

Sin Stoff ist isotrop, wenn sein dielektrischer Tensor f , der die elektrische Induktion D~ mit dem elektrischen Feld Έ nach der Gleichung D" = f · Έ verknüpft, ein sphärischer Tensor ist. Im anderen Fall ist er anisotrop.

Einen allgemeinen Tensor kann man immer als Summe von einem antisymmetrischen und von einem symmetrisch en Tenaor betrachten. Dadurch kann.man zwei Sorten von anisotropen Substanzen unterscheiden: Substanzen, die ein "Drehvermögen" besitzen und wo f. die Summe aus einem sphärischen und einem symmetrischen Tensor ist, und die kristallinen Substanzen, wo t ein symmetrischer Tensor ist, aber kein sphärischer.

Viele Substanzen natürlicher organischer Herkunft, wie z.B. die Glykose, besitzen ein Drehvermögen, d.h., daß das elektrische Feld einer planen, geradlinig polarisierten Welle, die sich durch diese Substanzen ausbrei- tet, sich proportional zu der zurückgelegten Strecke dreht.

Entsprechend einer ersten Ausführungsform der Erfindung benutzt man Substanzen mit natürlichem Drehvermögen, die meistens flüssig oder in lösung sind, um einen Wellentypwandler herzustellen. Dazu werden diese Substanzen in mit planparallelen Platten verschlossenen Behältern untergebracht. Diese Platten sind durchsichtig und

0 3 0 0 3 6/088)

Brief vom Blatt «(Γ Dlpl.-Ing. G. Schllebs

an das Deutsche Patentamt, München Patentanwalt

liegen senkrecht zu der Ausbreitungsrichtung der Welle und in einem Abstand, bei dem di^ Drehung der Wellenpolarisation gleich V; ist.

Die Substanzen mit Drehvermögen können ein induziertes Drehvermögen haben, d.h. sie können einen Faraday-Effekt zeigen. Es ist bekannt, daß man das natürliche Drehvermögen von bestimmten Substanzen verstärken oder sogar ein Drehvermögen induzieren kann, wo ursprünglich kein natürliches Drehvermögen war, wenn man diese Substanzen in den beschriebenen Behältern in ein axiales Magnetfeld einbringt. - In dieser ersten Art von Wellentypwandlern ist die Anisotropie mit der antisymmetrischen Komponente des Tensors f verknüpft.

Entsprechend einer zweiten Ausführungsform der Erfindung verwendet man die optischen Eigenschaften der Kristalle, und zwar speziell die optischen Halbw ellenplatten. Es wird gezeigt werden, daß, wenn zwei Halbwellenplatten so übereinander gelegt sind, daß die schnelle und die langsame Achse der einen die Winkelhalbierenden der Winkel zwischen der schnellen und der langsamen Achse der anderen sind, sie die Polarisationsebene einer sie durchsetzenden planen und geradlinig polarisierten Welle um £ radian drehen lassen. Man kann die Halbwellenplatten in Quarz schneiden, wenn es sich um Iiichtwellen oder Infrarotwellen handelt, deren Wellenlängen die Größenordnung von Micron haben. Für Zentimeterwellen werden anisotrope künstliche Stoffe beschrieben werden, mit denen sich das Äquivalent einer Halbwellenplatte herstellen läßt_o"

Im folgenden wird die Erfindung im einzelnen anhand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigen:

030036/088 6

Brief vom Blatt Ir^ Dlpi.-Ing. G. Schttebs

an das Deutsche Patentamt, Münchsn Patentanwalt

Fig. 1 einen koaxialen COg-Pumplaser, der den Typ TM₀ abstrahlt, mit einem Wellentypwandler, der diesen Typ in den Typ TE umwandelt;

Fig. 2 einen Gaslaser, bei dem das für TM_Q selektive Filter und der Wellentypwandler TM₀-TE₀ nicht

die gleiche relative Position wie in Fig. 1 haben;

Fig» 3a eine Vorrichtung zur Anwendung der in Fig. 1 und 3b und 2 dargestellten Anordnungen im Bereich der Elektrolyten, um Solarenergie speichern zu

können, indem man sie elektro-chemische Reaktionen durchführen läßt;

Fig. 4a Gaslaser, bei denen der Typ TM₀ ausgefiltert und 4-b ist und das Strahlenbündel zwei gekreuzte Halbwellenplatten durchsetzt, die den Typ

TM₀ in Typ TE₀ umwandeln;

Fig. 5 ein erklärendes Schema;

Fig. 6 eine Anwendung des in Fig. 4a und 4b gezeigten und 7 Wellentypwandler im Zentimeterwellenbereich.

Im Beispiel der Fig. 1 ist mit 10 ein C0₂-Laser bezeichnet, der eine Welle TE ausstrahlt. Er besteht aus dem COg-Laser selbst, der eine Welle TM₀ ausstrahlt, und aus einem Wellentypwandler TM *TE_Q. Der Hohlraumresonator dee lasers ist durch einen planen und ringförmigen Metallspiegel 13 und ein halbreflektierendes Fenster 14 begrenzt. Im Hohlraumresonator befinden sich zwei koaxiale Zylinderelektroden 101 und 102, zwischen denen der Höchstfrequenzimpulsgenerator 103 Impulse erzeugt. Ein Spannungsteiler 104 erlaubt es, den Metallspiegel 13 an eine mittlere

6/088:

Brief vom Blatt fif DIpl.-lng. G. Schliebs

an das Deutsche Patentamt, München Patentanwalt

Spannung (zwischen den an den Elektroden 101, 102 anliegenden) zu legeno Die Stellung des Spiegels 13 läßt sich mittels seiner Halter 105 und nicht dargestellter Mikrometers ehr au "ben präzise einstellen. Das CO₂ ist in einem Behälter 100 enthalten, aus dem es in den Hohlraumresonator etwa unter Atmosphär end ruck geleitet wird.

Der COg-Laser strahlt eine Welle TM₀ aus. Der Typ TM wird von konischen Dioptern 25 und 27 gefiltert, die den durchsichtigen Block 26, der im Hohlraumresonator liegt, begrenzen. Dieser Block ist unter dem Brewster-Einfallwinkel gegen die achsparallelen Strahlen geneigt, d.h., der Einfallwinkel dieses Strahles liegt so, daß seine Tangente gleich dem optischen Brechungsindex des durchsichtigen Blocks ist. Als durchsichtige Substanzen werden für die Optik der von COp-Lasern ausgestrahlten Wellen von 10 yum meist Zinksulfid und Zinkselenid verwendet.

Man wählt die Dicke des Blockes 26 groß genug, um die Strahlen an der Achse zu bündeln. Zwischen dem Spiegel 13 und dem Diopter 25 ist die Struktur des elektrischen Feldes der Welle den koaxialen Grundtypen sehr ähnlich.

Zwischen dem Diopter 27 und dem Fenster 14 ist der Ausbreitungstyp dem Typ TM in metallischen Hohlleitern viel ähnlicher, wenigstens in seinem Mittelfeld. Die Abnahme des Feldes am Strahlenbündelrand ist von der exakten Form der Spiegel abhängig. Man hat bis jetzt angenommen, daß sie plan sind, aber es empfiehlt sich, die Meridiane dieser Spiegel leicht zu krümmen, um die Stabilität des Stahles zu sichern. Dabei muß der Krümmungsmittelpunkt eines Meridians auf dem anderen liegen, wie dies an sich bekannt ist. Unter diesen Bedingungen spricht man von einem Iiaguerre-Gauss-Typ, doh«, daß die Amplitude des elektrischen Feldes als Funktion des Achsabstandes durch

030036/0886

Brief vom Blatt ^ DIpl.-Ing. G. Schliebs

an das Deutsche Patentamt, München Patentanwalt

eine Gauss-Funktion, multipliziert mit einem Laguerre-Polynom, dargestellt werden kann. Für die Praxis kann man in diesem Fall das elektrische Radialfeld Ep an einem Punkt mit dem Achsenabstand ρ durch die folgende Funktion darstellen:

E und er sind jeweils ein elektrisches Feld und eine Bezugslänge, die so gewählt wurden, daß Ep maximal und gleich E₀ wird, wenn α nach tr geht.

Die Querschnitte der Strahlenbündel sind groß genug, um die axiale Komponente des elektrischen Feldes vernachlässigen zu können.

Die Strahlen treten durch das .Fenster 14 in. den Behälter 15, der mit einer Flüssigkeit mit Drehvermögen gefüllt ist. Dieser Behälter ist mit einer Spule 16 bewickelt.

Das Drehvermögen kann natürlich sein; in diesem Fall muß die Länge des Behälters so sein, daß der Drehwinkel der Polarisation gleich "^ radian ist. In dem Fall eines induzierten Drehvermögens muß die Stärke des axialen Magnetfeldes so eingestellt sein, daß der gleiche Wert "p des Drehwinkels der Polarisation erreicht wird. Somit wird die Richtung des elektrischen Feldes vom Wellentyp TM um "^- gedreht, d.h. der Wellentyp TK_Q wird in den Typ TE_Q umgewandelt. Die Strahlen von diesem Ausbreitungstyp werden dann von dem parabolischen Spiegel 17 auf den Stoff fokussiert, dessen Kernverschmelzung man erreichen will. Dieser Stoff kann z.B«. kristallisiertes Deuterium sein, weil es am leichtesten zu verschmelzen ist. Die Eigenschaft des Wellentypes TE , ein Plasma einzuschließen, erlaubt auch die schwierigeren Verschmelzungen von Borhydrid und Lithiumhydrid oder von Doppelhydriden wie

030036/088 5

Brief vom Blatt ^ DIpl.-lng. G. Schliebs

an das Deutsche Patentamt, München Patentanwalt

Boranaten.' Das schmelzbare Hydrid wird auf den Magnetpol 19 gelegt. Das Hydrid und der Magnet bilden ein Drehsystem, das man um eine Achse 20 drehen läßt, damit der schmelzbare Stoff, der sich am Auftreffpunkt des Lasers befindet, ständig erneuert wird.

In der DE-OS 29 03 175 ist ein Röntgenlaser beschrieben, der einen Wellentypwähler IM₀ und einen Behälter mit Faraday-Effekt, der von der Welle QM₀ durchsetzt ist, besitzt. In dieser Vorveröffentlichung benutzt man den Behälter mit der Flüssigkeit mit Drehvermögen nicht als Wellentypwandler, sondern nur als impulserzeugend es System, indem man die Überspannung des Hohlraumresonators für die Welle TM₀ verringert.

Fig. 2 zeigt eine Variante des Lasers gemäß Fig. 1. Der Hohlraumresonator des Lasers, der Wellentypwähler TM_Q und der Wellentypwandler TM₀-* TE_Q sind nicht mehr in dieser Reihenfolge längs des Strahlenbündels angeordnet, sondern in der Reihenfolge Hohlraumresonator des Lasers, Wellentypwandler TM₀-* TE₀ und Wellentypwähler TM₀.

Der Wellentypwähler schließt den Brewsterkegel 404 ein.

Der Behälter mit dem Faraday-Effekt 415 und die Spule sind identisch zu den Elementen 14 und 15, die in Fig. 1 die gleichen Funktionen haben. Der Hohlraumresonator des Gas-Lasers ist von einer Flutlichtlampe umgeben und durch den reflektierenden Spiegel 405 und den halbreflektierenden Spiegel 406 begrenzt.

Fig. 3a und 3b zeigen die Anwendung der bisher beschriebenen Anordnungen im Bereich der Elektrolyten, um Solarenergie speichern zu können, indem man sie elektro-chemisehe Reaktionen durchführen läßt. In Fig. 1 sammelte das Strahlenbündel vom Typ TE_Q die Elektronen des erzeugten Plasmas in seinem Brennfleck, und die Kerne konvergierten zu den negativen Ladungen. In Fig. 3a sammelt

030036/0886

Brief vom BIaH V? IHpL-Jng. 6. Schlieb»

an das Deutsche Patentamt, München Patentanwalt

äer aus der Sonnenstrahlung erhaltene Wellentyp ΪΕ_Ο die freien Elektronen des Elektrolyt es (die durch den fotoelektrischen Effekt freigesetzt wurden). Die so gesammelten negativen Ladungen "bilden das Äquivalent einer Kathode, die die positiven Ionen anzieht und dann neutralisiert, während andere Elektronen zu der zentralen Zone geführt werden. Man erzielt so eine Elektrolyse und damit die Möglichkeit, Solarenergie in chemischer Form zu speichern.

In Fig. 3a unterscheidet man die gleichen Bauteile wie in Pig. 1: Der Wellentypfilter 126 ist wie der Wellentypfilter 26 der Fig. 1 durch zwei konische Diopter 125 und 127 begrenzt. Diese Diopter sind mit dem BrewsterEinfallwinkel gegen die planen Solarwellen, die sich parallel zur Achse ausbreiten, geneigt.

Das Sonnenlicht ist in statistisch-isotroper Art polarisiert. Der Filter 126 läßt nur den Wellentyp TM₀ hindurch und reflektiert ungefähr die Hälfte der Energie. Die Linse 114 schließt den Behälter 115 ab. Dieser Behälter wird von der Wand 121 geteilt und enthält zwei Flüssigkeiten 122 und 123 mit Drehvermögen, deren Rolle es ist, das elektrische Feld um 75· radian zu drehen. Wenn es sich um eine monochromatische Welle handeln würde, wie es der Fall in den Lasern ist, würde eine Flüssigkeit genügen. Man braucht aber eine stabile Drehung des elektrischen Feldes im ganzen empfangenen Lichtwellenbereich. Man erzeugt den Achromatismus nach einem in der Optik bekannten Verfahren. Es handelt sich um das Übereinander leg en zweier Stoffe, deren Eigenschaften in Abhängigkeit von der Wellenlänge sich derart ändern, daß sie sich, ausgleichen und eine achromatische Resultierende ergeben. Die Spule 116 erzeugt ein Magnetfeld, das das Drehvermögen

030036/08 8

Brief vom .Blatt tC D!pl.-Ing. G. Schllebs

an das Deutsche Patentamt, Mtüichsn Patentanwalt

der Flüssigkeiten 122 und 123 verstärkt. Der so erzeugte Wellentyp TE_Q ist um den Punkt 118, der in der Nahe des Poles des Permanentmagneten 119 liegt, fokussiert. Dieser Permanentmagnet verstärkt das axiale Magnetfeld. Der Punkt 118 befindet sich in einem Hohlraum 128, in dem die Flüssigkeit, die von dem Wellentyp TE₀ durchsetzt werden soll, zirkuliert. Die Flüssigkeit wird dem Hohlraum mit der Leitung 120 zugeführt und verläßt ihn durch die leitung 120'. Mehrere Zellen gemäß Fig. 3a sind auf einer Metallstütze 131 mit Ringen 132 und Schrauben 133 befestigt. Diese gelochte Metallstütze 131 orientiert eine Gruppe von Zellen in die Sonnenrichtung.

Die Fig. 4a und 4b zeigen einen Gaslaser, der eine Welle TM₀ ausstrahlt, und dahinter einen Wellentypwandler OM₀ ·* TE₀.

In Fig. 4a ist der mit Gas gefüllte Hohlraumresonator des Lasers durch den reflektierenden Spiegel 201 und den halbreflektierenden Spiegel 202 begrenzt. Die Flutlichtlampe 203 pumpt das aktive Gas. Ein konischer Diopter 204 filtert die Welle TM_Q. Er ist an der durchsichtigen Platte, deren andere Seite den Spiegel 201 trägt, erhaben geformt. Der Wellentypwandler TM₀ * TE_Q ist mit zwei doppelbrechenden Halbw ellenplatt en 205 und 206 aufgebaut. Diese Platten sind so orientiert, daß die schnelle und die langsame Achse der ersten Platte die Winkelhalbierenden des von der schnellen und der langsamen Achse der zweiten Platte gebildeten Winkels sind. Eine solche Zusammensetzung von Halbw ellenplatt en läßt die Polarisation um 75· radian drehen.

Man kann den Wellentypfilter der Fig. 4a für die große Leistungsdichte nicht gebrauchen, weil die Konzentration der von dem Diopter erzeugten Energie ihn zerstören würde.

030036/0886

Brief vom Platt ^ IMpL-lng. G. Schliebs

an das Deutsche Patentamt, Müncheo Patentanwalt

Die Fig. 5* erläutert im einzelnen einen Brewster-Diopter. Die Richtung (i-r) eines Strahles, der parallel zur Achse verläuft und den Diopter durchsetzt, ist

tg (i - r) = -^ (n - —) (vgl. Formel (1) von DE-OS 29 03 175).

Vachdem der Strahl an dem Spiegel 201, der senkrecht zu der Achse steht, reflektiert wurde, tritt er parallel zu der Achse aus. Sein Abstand zu dem Einfalls strahl ist dann gleich a. Wenn h der Abstand zwischen der Spitze des konischen Diopters und der Spiegelfläche ist und wenn man berücksichtigt, daß i-tr =U ist, kann man schreiben:

Die leistung, die in den Diopter zwischen den Strahlen R und (R + dR) eintritt, tritt zwischen den Strahlen (a - R) und (a - R. - dR) aus. Pur das elektrische PeId E kann man nach dem Gesetz von der Erhaltung der Energie anschreiben:

2HE²(R) x RdR = 2llE²(a-R) x (a-R)dR (3)

Diese Gleichung zeigt, das R E (R) eine symmetrische Funktion von R und von (a - R) sein muß. Andererseits muß E in der Nähe der Achse proportional zu R zunehmen.

Die einfachste Funktion, die dieser Definition entspricht, ist R⁵ (a - R)⁵. Damit wird

Die Welle, die den Kegel 204 zweimal durchsetzt, indem sie am Spiegel 201 reflektiert wird, hat wegen der Eigenschaften des Brewster-Winkels den Typ TM . Ihre axiale

Brief vom Blatt V^ Dlpl.-Ing. G. Sdiliebs

an das Deutsche Patentamt, München Patentanwalt

Komponente ist vernachlässigbar, weil der Radius a des Strahles gegenüber der Wellenlänge groß ist.

Um eine Akkumulierung der Energie längs der Achse zu vermeiden, wurde gem. Fig. 4b der erhabene konische Diopter 204 nach Figo 4a durch einen vertieften konischen Diopter 204' ersetzt. Der Planspiegel 201 wird ein Konkavspiegel 201', der die Strahlen in sich reflektiert. Die anderen Bauteile der Fig. 4b sind sonst mit denen der Figo 4a identische

Die zwei Halbweilenplatten 205 und 206 sind so angelegt, daß die schnelle und die langsame Achse der einen die Winkelhalbierenden der schnellen und der langsamen Achse d er and er en s ind. Man w eiß, d aß, w enn zw ei Halbw eilenplat ten in Kaskade so gestellt sind, daß die langsame und die schnelle Achse der einen mit der langsamen und der schnellen Achse der anderen einen Winkel Jf bilden, der Vektor des elektrischen Feldes zwei aufeinander folgende Drehungen gegenüber zwei Achsen, die einen Winkel T bilden, erfährt. Er dreht sich dann um 2 tf. Wenn T=U,

Tl

dreht sich das elektrische Feld E um £ · Dadurch wandelt sich der Wellentyp TM in den Wellentyp TE_Q.

Der Wellentypwandler gem. Figo 4a und 4b ist speziell für Lichtwellen und für Infrarotwellen geeignet, da man für diese Wellen doppelbrechende Stoffe benutzt.

Da man für die 'Zentimeterwellen keine Stoffe besitzt, die natürlich anisotrop sind, macht man den Stoff künstlich anisotrop, wie in Figo 6 gezeigt wird. In einen zylindrischen durchsichtigen Block 250 ist eine Vielzahl von parallelen Rillen 251 und 252 eingearbeitet, wobei zwischen den Rillen lamellen 253 und 254 stehen bleiben. Die Dicke der lamellen ist a-j, die Breite der Rillen a₂»

030036/088 3

Brief vom Blatt '/£· Dlpl.-Ing. G. Sehlieb«

an das Deutsche Patentamt, München Patentanwalt

die zugehörigen Dielektrizitätskonstanten sind ß-i und tg. Wenn die Summe Ca₁ + a₂) viel kleiner als die Wellenlänge ist, reagiert die Stapelung auf die Wellen wie ein homogener anisotroper Stoff, dessen scheinbare Dielektrizitätskonstanten man berechnen kann. Pur Wellen mit einer Polarisation, die parallel zu den Flächen der planparallelen Platten ist, kann man die mittlere Dielektrizitätskonstante £// berechnen zu

r - ^al * ^a2

V/ - a, Va₂ (5)

ει ε₂

und für Wellen mit einer Polarisation, die senkrecht zu den Flächen der Platten ist:

H ⁽⁶⁾

Man findet diese Formeln in den Arbeiten über geschichtete Dielektrika, z.B. "Waves in layered Media" von leonid M. Brekhovskikh, Academic Press, 1960, Seite 83, Formel 7.13 und Seite 84, Formel 7.20.

Um mit der Stapelung der Fig. 6 eine Halbwellenplatte herstellen zu können, müssen die Schnitte eine Tiefe Δ ζ haben, so daß:

izi'SZyy - /T^) = λ/2 (7)

^a1

Zweckmäßig wählt man das Verhältnis —— so, daß der Fak-

^ Sin

tor (y^// -/F7 ) ein Maximum wird, um den maximalen Effekt mit der kleinsten Raumfüllung zu erreichen und auch, damit kleine Toleranzen im Verhältnis grj, die herstellungsbedingt sein können, das System nicht stören. Um dieses optimale Verhältnis errechnen zu können, benutzt man den Parameter

0 3 J J 3 6 / 0 8 & ■

Brief vom BIaH I^ Dipl.-lng. G. Schlieb» -

an das Deutsche Patentamt, Künchen Patentanwalt

A₁. - a_o Al. - ε.2

^al ^{+ a}2 e_x ⁺ e₂

Mit diesem Parameter ft kann man die Formeln (5) und (6) folgendermaßen schreiben:

ει. .+ t-2

V/ " (ei + ε₂)(1 - ß) ⁽¹⁰⁾

Wenn man die erste Ableitung g-rr" ^/^// "¹^tT) gleich Full setzt, erhält man:

1 + β (ει+ε₂)2

Da ρ» sehr klein angenommen ist, kann man den ersten Teil der Gleichung (11) durch eine Reihenentwicklung in ß>ersetz en und man erhält dann:

i\l

^ε1 + E

und mit Hilfe der Gleichung (8) von /b :

(12)

Λ Ji=IJ-. (13)

^al ^{+ a}2 ⁴ C₁ + C₂

Als Beispiel kann man Polystyrolplatten nehmen mit β^ 2,56, mit Zwischenräumen aus luft mit £„ = 1· Man erhält dann:

= O,lWahsp 4z = O_#55und r4e 1 ^a2 ^al^+a2 ^al ^a2

= O_#55und r4e: = 0_r44 (H) ^{a a}

030036/0886

Brief vom Blatt #T Dlpl.-Ing. G. Schliebe

an das Deutsche Patentamt, München Patentanwalt

Aus Formel (7) ergibt sich die Dicke ζ der Halbwellenplatten, in Richtung der Ausbrextungsachse gerechnet, zu

Man kann zeigen, daß:

= 23/

e₂ (ει - ε₂)

₁ /— „
ist.

Der Block 250 der Fig. 6 besitzt zwei Teile mit lamellen, die einen Winkel von 45° untereinander bilden. Man kann ihn herstellen, indem man parallele und dicht aneinanderliegende Sägeschnitte an beiden Seiten eines zylindrischen Blockes aus Dielektrikum anbringt. Die Sägeschnitte sind so angebracht, daß ein voller Teil 255 in der Mitte des Blockes übrig bleibt.

Man kann im Kahmen der Erfindung etwas Dielektrikum zwisehen den lamellen stehen lassen, um den Abstand zwischen den lamellen zu behalten. Der Schnitt eines solchen dielektrischen Blockes in einer Ebene parallel zu xOy ist in Fig. 7 gezeigt. Er zeigt eine Reihe von löchern 256 zwischen schmalen Stegen 257. Um das Ausformen des Teiles zu erleichtern, können die löcher 256 leicht konisch sein.

Als ein Beispiel für die Anwendung eines Wellentypwandler gem. Fig. 6 ist in Fig. 8 ein Antennenfeeder mit Drehgelenk gezeigt. Dieser Feeder besitzt einen Hohlleiter 301, in dem sich die Y/ellen im Typ TE_Q ausbreiten, ein Drehgelenk 302 mit einem Kugellager 303, das von einem Motor 304 angetrieben wird, und einen Wellentypwandler TE₀₁-* TM₀₁ 25Ο gem. Fig. 6, der in dem Metallgehäuse mit Polyäthylen-* schrauben 305 festgemacht ist. Mit 306 ist ein Übergang

0 3 *. J 3 S / 0 ί L

Brief vom Blatt ]^ Dlpl.-Ing. G. Schliebs

an das Deutsche Patentamt, München Patentanwalt

zwischen dem Hohlleiter 307 und dem Koaxialkabel 308 bezeichnet, das eine hier nicht gezeichnete Antenne speist ο

6/088:)

Claims

92260 PONTMAY-AUX-ROSES (Prankreich)

Wellentypwandler für elektromagnetische Wellen

Pat entansprüche

Wellentypwandler für elektromagnetische Wellen des Typs Hi₀ in solche des Typs TE_Q mit einem TM₀-PiIter bestehend aus einem Hohlraumresonator für den Typ TM und aus wenigstens einem nach dem Brewster-Winkel geschnittenen Diopter im Wege des Strahlenbündels, dadurch gekennzeichnet, daß er außerdem Mittel besitzt, die im Weg des Strahlenbündeis liegen und das elektrische PeId der V/eile TM um ^ radian drehen lassen.
2. Wellentypwandler nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel aus einem Behälter bestehen, der von dem Strahlenbündel durchsetzt wird und mit einer Plüssigkeit mit natürlichem Drehvermögen gefüllt ist, wobei die länge des Behälters in

030036/0886

For das Auftragsverhältnis gilt dlo Gebührenordnung der Deutschen Patentanwaltskammer · Gerichtsstand für Leistung und Zahlung: Darmstadt

Gespräche am Fernsprecher haben koine rechtsverbindliche Wirkung I

Brief vom Blatt f Dlpl.-Ing. Q. Schliebt

an das Deutsche Patentamt, München. Patentanwalt

Strahlenrichtung so gewählt ist, daß der Drehwinkel des elektrischen Feldes vom Typ TM₀ gleich ⁷^ radian ist.
3. Wellentypwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel aus einem Behälter (400) bestehen, der von dem Strahlenbündel durchsetzt wird und mit einer Flüssigkeit mit Faraday-Effekt gefüllt ist, und aus Mitteln (416), die in der Flüssigkeit ein in Richtung des Strahlenbündel variables elektrisches Feld erzeugen, dessen Intensität so gewählt ist, daß der Drehwinkel des elektrischen Feldes vom Typ TM gleich % radian ist.
4. Wellentypwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel aus zwei Halbw eil enplat ten für

die Frequenz der Welle TM bestehen, die von dem /

Strahlenbündel durchsetzt werden und so gestellt sind, daß die langsame und die schnelle Achse der ersten Halbwellenplatte die Winkelhalbierenden der Winkel zwischen der langsamen und der schnellen Achse der zweiten Platte sind.
5. Wellentypwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel aus einem länglichen Block (250) bestehen, der an jedem Ende lamellen (253, 254) eines ersten durchsichtigen Stoffes besitzt, die von lamellen (251, 252) eines zweiten durchsichtigen Stoffes getrennt sind, und in der Mitte einen vollen Teil hat, wobei die Ebenen der lamellen des einen Endes mit den Ebenen der lamellen des anderen Endes einen 45°-Winkel bilden.
6. Wellentypwandler nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraumresonator derjenige eines Gaslasers ist.

030036/0883

ORIGINAL INSPECTED

Brief vom Blatt ϊΓ WpHng. Q. Schllebs

an das Deutsche Patentamt, München Patentanwalt
7. Wellentypwandler nach Anspruch 2 oder 3 für eine breitbandige Welle vom Typ TM_Q, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (115) wenigstens zwei Abteile (122, 123) besitzt, deren jedes mit einer Plüssigkeit gefüllt ist, die ein natürliches oder induziertes Drehvermögen besitzt, das sich unterschiedlich mit der Frequenz ändert.
8. Wellentypwandler nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ende des Hohlraumresonators (200) von einem Planspiegel (201) begrenzt ist, der einen vorspringenden Kegel (204) aus durchsichtigem Stoff trägt, dessen Kegelwinkel gleich dem Komplement des Brewster-Winkels ist, so daß die zur Kegelaehse parallelen Strahlen auf den Spiegel unter dem Br ewster-Winkel einfallen.

9· Wellentypwandler nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ende des Hohlraumresonator (200) von einem konischen Spiegel (201·) begrenzt ist, der einen vertieften Kegel (204') aus durchsichtigem Stoff besitzt, dessen Kegelwinkel gleich dem Komplement des Brewster-Winkels ist, so daß die zur Kegelaehse parallelen Strahlen auf den Spiegel unter dem Breweter-Winkel einfallen und von diesem in sich reflektiert werden.

30036/03Λ