DD250588A1 - OPTICAL IMPULSE DETECTOR - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich vorzugsweise auf die optische Entfernungsmessung, die Testung optischer Fibern fuer die Nachrichtenuebertragung und auf den Umweltschutz. Die Anwendung ist in Entfernungsmessern, Zeitdomaenen-Reflektometern, LIDAR-Geraeten u. a. moeglich. Ziel der Erfindung ist es, periodische Lichtimpulse mit hoher Zeitaufloesung und grosser Nachweisempfindlichkeit empfangen zu koennen. Die Aufgabe besteht darin, einen Detektor fuer periodische optische Impulse anzugeben, bei welchem der Photoempfaenger ohne Verlust an Zeitaufloesung mit hochohmigem Signalausgang arbeitet. Der Impulsdetektor enthaelt im wesentlichen eine Impulslichtquelle mit Referenzausgang fuer synchrone elektrische Impulse und einen Photoempfaenger, der innere Verstaerkung sowie einen Steuereingang zur impulsfoermigen Modulation dieser Verstaerkung aufweist. Der zeitlich gemittelte Ausgangsstrom des Photoempfaengers wird mittels Lock-in-Verstaerker bezueglich seiner Abhaengigkeit von der zeitlichen Verzoegerung der Verstaerkungsmodulation gegenueber der Impulsemission gemessen. Der Detektor registriert die Kreuzkorrelationsfunktion zwischen dem ausgesandten und dem empfangenen Lichtimpuls und liefert auf diese Weise eine Rauschunterdrueckung. Fig. 1The invention preferably relates to the optical distance measurement, the testing of optical fibers for the transmission of messages and to environmental protection. The application is in range finders, time domain reflectometers, LIDAR devices u. a. possible. The aim of the invention is to be able to receive periodic light pulses with high time resolution and high detection sensitivity. The object is to provide a detector for periodic optical pulses, in which the photoreceptor operates without loss of time resolution with high-impedance signal output. The pulse detector essentially contains a pulsed light source with a reference output for synchronous electrical pulses and a photoreceiver having internal amplification and a control input for pulse-shaped modulation of this amplification. The time averaged output current of the photoreceptor is measured by lock-in amplifier with respect to its dependency on the time delay of Verstaerkungsmodulation compared to the pulse emission. The detector registers the cross-correlation function between the transmitted and received light pulses, thus providing noise suppression. Fig. 1

Description

Hierzu 2 Seiten ZeichnungenFor this 2 pages drawings

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung bezieht sich vorzugsweise auf die optische Entfernungsmessung, die Testung optischer Fibern für die Nachrichtenübertragung und auf den Umweltschutz. Die Anwendung ist in Entfernungsmessern, Zeitdomänen-Reflektometem, LIDAR-Geräten u.a. möglich und zweckmäßig.The invention preferably relates to optical range finding, optical fiber testing for communications and environmental protection. The application is used in range finders, time domain reflectometers, LIDAR devices and others. possible and appropriate.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen *Characteristic of the known technical solutions *

In der optischen Entfernungsmessung, bei der Untersuchung von optischen Fibern für die Nachrichtenübertragung und auf zahlreichen anderen Gebieten finden kurze Lichtimpulse breite Anwendung. Hierbei werden periodische Lichtimpulse über eine „Meßstrecke" gesandt und mittels eines Photoempfängers registriert. Aus der Laufzeit und eventuellen Impulsverformungen können Rückschlüsse auf verschiedene Eigenschaften der Meßstrecke, wie Länge, Brechungsindex, Transmission, Rückstreuung, Inhomogenitäten u.a. gezogen werden.Short optical pulses are widely used in optical distance measurement, optical fiber inspection for communication and in many other fields. Periodic light pulses are transmitted via a "measurement path" and registered by means of a photoreceptor, and it is possible to draw conclusions about different properties of the measurement path, such as length, refractive index, transmission, backscatter, inhomogeneities, etc. from the transit time and possible pulse deformations.

Zur Erzielung guter räumlicher Auflösung und Reichweite muß der Photoempfänger hohe Zeitauflösung und große Nachweisempfindlichkeit aufweisen. Bei bekannten Lösungen besitzt der Photoempfänger daher einen breitbandigen — und damit zwangsläufig niederohmigen — Signalausgang zur Registrierung der eintreffenden Lichtimpulse (DE-OS 3335869, G 01 S 17/10; DE-PS 3020996, G 01 S, 17/08). Der breitbandige Signalausgang gewährleistet zwar eine hohe Zeitauflösung, doch führt die zwangsläufige Niederohmigkeit zu kleinen Signalpegeln. Infolgedessen dominiert bei niedrigen Intensitäten der eintreffenden Lichtimpulse das Rauschen der dem Photoempfänger nachgeschalteten Auswerteelektronik, und eine Messung ist nicht möglich.To achieve good spatial resolution and range of the photoreceptor must have high time resolution and high detection sensitivity. In known solutions, the photoreceiver therefore has a broadband - and thus inevitably low-impedance - signal output to register the incoming light pulses (DE-OS 3335869, G 01 S 17/10, DE-PS 3020996, G 01 S, 17/08). Although the broadband signal output ensures a high time resolution, the inevitable low impedance leads to low signal levels. As a result, dominates at low intensities of the incoming light pulses, the noise of the photoreceptor downstream evaluation, and a measurement is not possible.

Es ist auch eine Lösung bekannt (DE-OS 3310055, G 01 S, 17/10), bei welcher der elektrische Empfängerimpuls und ein kurzer Nadelimpuls über eine Diode auf einen Kondensator gelangen. Am Kondensator entsteht eine Sägezahnspannung, deren Spitzenwert der Summe beider Momentanwerte entspricht. Durch eine Phasenverschiebung des Nadelimpulses während des Eintreffens vieler Empfängerimpulse werden eine Abtastung der Impulsform und eine Transformation in den NF-Bereich realisiert.It is also a solution known (DE-OS 3310055, G 01 S, 17/10), in which the electrical receiver pulse and a short needle pulse pass through a diode to a capacitor. The capacitor produces a sawtooth voltage whose peak value corresponds to the sum of both instantaneous values. By a phase shift of the needle pulse during the arrival of many receiver pulses, a sampling of the pulse shape and a transformation into the LF range are realized.

Auch diese Lösung arbeitet mit einem breitbandigen Signalausgang des Photoempfängers und beseitigt nicht die damit verbundenen Nachteile der geringen Nachweisempfindlichkeit.This solution also works with a broadband signal output of the photoreceiver and does not eliminate the associated disadvantages of low detection sensitivity.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der Erfindung ist es, periodische Lichtimpulse mit hoher Zeitauflösung und großer Nachweisempfindlichkeit empfangen zu können.The aim of the invention is to be able to receive periodic light pulses with high time resolution and high detection sensitivity.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Detektor für periodische optische Impulse anzugeben, bei welchem der Photoempfänger, ohne Verlust an Zeitauflösung, mit hochohmigem Signalausgang arbeitet.The invention has for its object to provide a detector for periodic optical pulses, in which the photoreceptor operates without loss of time resolution, with high-impedance signal output.

Die Aufgabe wird gelöst durch einen optischen Impulsdetektor mit einer Impulslichtquelle mit Referenzausgang für synchrone elektrische Impulse, einem Photoempfänger mit innerer Verstärkung sowie einem Steuer- und Auswertemodul mit nachgeschaltetem Anzeigemodul, der erfindungsgemäß in nachstehend beschriebener Weise ausgebildet ist.The object is achieved by an optical pulse detector with a pulsed light source with reference output for synchronous electrical pulses, a photoreceiver with internal amplification and a control and evaluation module with downstream display module, which is formed according to the invention in the manner described below.

Der Photoempfänger verfügt über einen Steuereingang zur impulsförmigen Modulation der inneren Verstärkung. Der Referenzausgang der Impulslichtquelle ist über eine elektrisch steuerbare Verzögerungseinheit sowie einen nachgeschaltetenThe photoreceiver has a control input for pulse-shaped modulation of the internal amplification. The reference output of the pulse light source is via an electrically controllable delay unit and a downstream

elektronischen Schalter mit Referenzausgang zum Steuereingang des Photoempfängers geführt. Der Signalausgang des Photoempfängers ist über einen Lock-in-Verstärker mit dem Signaleingang des Steuer- und Auswertemoduls verbunden. Der Referenzausgang des elektronischen Schalters ist zum Referenzeingang des Lock-in-Verstärkers, und der Steuerausgang des Steuer- und Auswertemoduls zum Steuereingang der elektrischen Verzögerungseinheit geführt. Als Photoempfänger mit innerer Verstärkung kommen insbesondere Avalanche-Photodioden und Photomultiplier in Betracht. Im Betrieb bewirkt das am Detektor eintreffende impulsförmige optische Signal S₁It) im Photoempfänger den primären Photostrom TS₁It), wobei r = T?e/hy in bekannter Weise die Stromempfindlichkeit bedeutet. Hinzu kommen der primäre Dunkelstrom l_d sowie das — auf den Eingang des Empfängers bezogene — Rauschsignal N(t). Für den primären Gesamtstrom ergibt sichelectronic switch with reference output led to the control input of the photoreceiver. The signal output of the photoreceiver is connected via a lock-in amplifier to the signal input of the control and evaluation module. The reference output of the electronic switch is fed to the reference input of the lock-in amplifier, and the control output of the control and evaluation module to the control input of the electrical delay unit. In particular, avalanche photodiodes and photomultipliers come into consideration as photoreceivers with internal amplification. In operation, causes arriving at the detector pulse-shaped optical signal S ₁ It) in the photoreceiver the primary photocurrent TS ₁ It), where r? E / hy means the current sensitivity = T in known manner. Added to this are the primary dark current I _d and the noise signal N (t), which is related to the input of the receiver. For the primary total current results

ip(t) = TS₁It) + l_d + N(t). (1)ip (t) = TS ₁ It) + l _d + N (t). (1)

Dieser Strom erfährt im Photodetektor eine Verstärkung M(t, τ) entsprechend derfolgenden Gleichung:This current undergoes a gain M (t, τ) in the photodetector according to the following equation:

M(t, τ) = M₀[I + kS₂(t + τ)]. (2)M (t, τ) = M ₀ [I + kS ₂ (t + τ)]. (2)

In (2) bedeuten M₀ die konstante Grundverstärkung ohne Modulation, τ die zeitliche Verzögerung zwischen dem eintreffenden optischen Impuls und dem elektrischen Steuerimpuls am Photoempfänger, S₂It) die auf den Maximalwert 1 normierte Modulationsfunktion sowie k einen den Modulationshub kennzeichnenden konstanten Faktor. Im Lock-in-Verstärker mit der Verstärkung V erfolgen sowohl eine zeitliche MittelwertbildungIn (2), M _{0 is} the constant fundamental gain without modulation, τ is the time delay between the incoming optical pulse and the electrical control pulse at the photoreceiver, S ₂ It) is the modulation function standardized to the maximum value of 1, and k is a constant factor characterizing the modulation stroke. In the lock-in amplifier with the gain V both a temporal averaging takes place

+T+ T

_p(t) M(t, f) dt _{(3J p} (t) M (t, f) dt _(3y

I(^) = (7/2T) j i_p(t) M(t, f) dtI (^) = (7 / 2T) j i _p (t) M (t, f) dt

-T-T

als auch eine Differenzbildungas well as a difference

ΔΙ(τ) = I (τ, k Φ 0) - I (τ, k = 0) (4)ΔΙ (τ) = I (τ, k Φ 0) - I (τ, k = 0) (4)

zwischen den zeitlich gemittelten Photoströmen der — durch den elektronischen Schalter bedingten — Zustände mit bzw. ohne Modulation der inneren Verstärkung. Setzt man (1) und (2) in (3) bzw. (4) ein, so ergeben sich 9 Terme, von denen sich einige infolge der Differenzbildung gegenseitig kompensieren, so daß für den Ausgangsstrom des Lock-in-Verstärkers folgt:between the time averaged photocurrents of - due to the electronic switch - states with or without modulation of the internal gain. Inserting (1) and (2) into (3) and (4), respectively, yields nine terms, some of which compensate each other as a result of the difference formation, so that for the output current of the lock-in amplifier follows:

C M_QkV/2T) Γ [TS₁Ct) + N(t)]CM _Q kV / 2T) Γ [TS ₁ Ct) + N (t)]

<⁵> -T< ⁵ > -T

Die Gleichung (5) entspricht der Summe der Kreuzkorrelationsfunktion von S₁It) und S₂It) bzw. von N(t) und S₂It). Da das Rauschsignal N(t) keine Korrelation mit S₂It) aufweist, liefert es bei großer Integrationszeit T keinen Beitrag zu ΔΙ(τ). Das optische Impulssignal S₁It) ist dagegen sehr stark mit S₂(t) korreliert, so daß sich schließlich mitEquation (5) corresponds to the sum of the cross-correlation function of S ₁ It) and S ₂ It) and of N (t) and S ₂ It). Since the noise signal N (t) has no correlation with S ₂ It), it does not contribute to ΔΙ (τ) for a large integration time T. The optical pulse signal S ₁ It), however, is very strongly correlated with S ₂ (t), so that finally with

+T+ T

dt (6>dt (6>

A Ut) = (rM_okV/2T) j S₁Ct) S₂Ct₊ t) A Ut) = (rM _o kV / 2T) j S ₁ Ct) S ₂ Ct ₊ t)

—T-T

ein Ausdruck für den Ausgangsstrom des Lock-in-Verstärkers ergibt, der direkt der Kreuzkorrelationsfunktion von S₁It) und S₂It) entspricht. Für zwei impulsförmige Signale ergeben sich ein Maximalwert für τ = 0 sowie ein im allgemeinen asymmetrischer Abfall auf den Wert Null für τ -» ± « .gives an expression for the output current of the lock-in amplifier, which corresponds directly to the cross-correlation function of S ₁ It) and S ₂ It). For two pulse-shaped signals, a maximum value for τ = 0 and a generally asymmetric drop to the value zero for τ - »±«.

Aus der zur Erzielung des Maximalwertes erforderlichen Verzögerungszeit τ kann somit die Laufzeit des ausgesandten Lichtimpulses über die „Meßstrecke" ermittelt werden.From the delay time τ required to obtain the maximum value, the transit time of the emitted light pulse can thus be determined via the "measuring path".

Benutzt man sehr kurze Impulse, so ist eine hohe räumliche Auflösung erreichbar. Wesentlich größere Meßgenauigkeiten erzielt man jedoch durch Anwendung bekannter „level-crossing"-Verfahren innerhalb des Steuer- und Auswertemoduls.If one uses very short pulses, a high spatial resolution can be achieved. However, considerably greater measurement accuracies are achieved by using known "level crossing" methods within the control and evaluation module.

Da in dem erfindungsgemäßen optischen Impulsdetektor einerseits der Photoempfänger mit hochohmigem Signalausgang betrieben werden kann, und andererseits im Prozeß der Bildung der Kreuzkorrelation eine Rauschunterdrückung stattfindet, ist eine sehr hohe Nachweisempfindlichkeit erreichbar. In den bisherigen Betrachtungen wurde davon ausgegangen, daß das Empfängerrauschen gegenüber dem Rauschen des Lock-in-Verstärkers dominiert. Dies ist immer dann berechtigt, wenn Photoempfänger mit großer innerer Verstärkung verwendet werden. Ist das nicht der Fall, so überlagert sich das Verstärkerrauschen der registrierten Kreuzkorrelationsfunktion und führt zu einer Verminderung der Meßgenauigkeit.Since in the optical pulse detector according to the invention on the one hand the photoreceiver can be operated with high-impedance signal output, and on the other hand takes place in the process of forming the cross-correlation noise suppression, a very high detection sensitivity can be achieved. In the previous considerations it was assumed that the receiver noise dominated the noise of the lock-in amplifier. This is always justified when photoreceivers with high internal gain are used. If this is not the case, then the amplifier noise of the registered cross-correlation function superimposed and leads to a reduction of the measurement accuracy.

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigenThe invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment. In the accompanying drawings show

Fig. 1: den optischen Impulsdetektor,1: the optical pulse detector,

Fig. 2: die Registrierkurven von periodischen Lichtimpulsen, deren Eintreffzeit sich um 30 ps unterscheidet infolge VerschiebungFig. 2: the recording curves of periodic light pulses whose arrival time differs by 30 ps due to displacement

eines rückstreuenden Objektes um 4,5 mm, Fig. 3: die Registrierkurven von periodischen Lichtimpulsen, deren Eintreffzeit sich um 10ps unterscheidet infolge Verschiebung eines rückstreuenden Objektes um 1,5mm.Fig. 3: the registration curves of periodic light pulses whose arrival time differs by 10ps due to displacement of a backscattering object by 1.5mm.

Der optische Impulsdetektor enthält eine Impulslichtquelle L mit Referenzausgang für synchrone elektrische Impulse. Der Referenzausgang kann auf vielfältige Weise realisiert werden. Bei Halbleiterlichtquellen ist es beispielsweise möglich, einen Teil des elektrischen Ansteuersignals abzuzweigen. Benutzt man modensynchronisierte Laser, so ist es zweckmäßig, einen Anteil der Laserstrahlung über einen Strahlteiler auf einen Hilfsphotoempfänger zu lenken. Der Signalausgang dieses Photoempfängers dient dann als Referenzausgang der Impulslichtquelle.The optical pulse detector includes a pulse light source L with reference output for synchronous electrical pulses. The reference output can be realized in many ways. In semiconductor light sources, it is possible, for example, to divert a portion of the electrical drive signal. If one uses mode-synchronized lasers, it is expedient to direct a portion of the laser radiation via a beam splitter to an auxiliary photoreceiver. The signal output of this photoreceiver then serves as the reference output of the pulsed light source.

Als zweiten wesentlichen Bestandteil enthält der optische Impulsdetektor einen Photoempfänger PE mit innerer Verstärkung sowie mit einem Steuereingang zur impulsförmigen Modulation der inneren Verstärkung. Als Photoempfänger kommen beispielsweise Photomultiplier und Avalanche-Photodioden in Betracht. Der Steuereingang kann auf verschiedene Arten realisiert werden. An Photomultipliern ist es beispielsweise möglich, das impulsförmige Steuersignal an eine der Dynoden oder an spezielle Gitter zu legen. Im Falle von Avalanche-Photodioden ist eine Addition des Steuersignals zur Betriebsspannung möglich. Der Referenzausgang der Lichtquelle L ist über eine elektrisch steuerbare Verzögerungseinheit EV sowie einen nachgeschalteten elektronischen Schalter ES mit Referenzausgang zum Steuereingang des Photoempfängers PE geführt. Der Signalausgang des Photoempfängers PE ist über einen Lock-in-Verstärker Ll mit dem Signaleingang eines Steuer- und Auswertemoduls SA verbunden, wobei der Referenzausgang des elektronischen Schalters ES zum Referenzeingang des Lock-in-Verstärkers Ll, und der Steuerausgang des Steuer- und Anzeigemoduls SA zum Steuereingang der elektrischen Verzögerungseinheit EV geführt sind. An dem Steuer- und Auswertemodul SA ist ein Anzeigemodul A angeschlossen. Die in Fig. 2 und Fig. 3 dargestellten Registrierkurven wurden unter Verwendung eines modensynchronisierten Argonlasers von 120cm Resonatorlänge als Lichtquelle sowie einer Silizium-Avalanche-Photodiode als Photoempfänger mit innerer Verstärkung erhalten. Zur Erzeugung der elektrischen Referenzimpulse diente eine zweite Avalanche-Photodiode.As a second essential component of the optical pulse detector includes a photoreceiver PE with internal gain and with a control input for pulse-shaped modulation of the internal amplification. Suitable photoreceptors are, for example, photomultipliers and avalanche photodiodes. The control input can be realized in different ways. At photomultipliers, for example, it is possible to apply the pulse-shaped control signal to one of the dynodes or to special gratings. In the case of avalanche photodiodes, an addition of the control signal to the operating voltage is possible. The reference output of the light source L is passed through an electrically controllable delay unit EV and a downstream electronic switch ES with reference output to the control input of the photoreceptor PE. The signal output of the photoreceptor PE is connected via a lock-in amplifier Ll to the signal input of a control and Auswertemoduls SA, wherein the reference output of the electronic switch ES to the reference input of the lock-in amplifier Ll, and the control output of the control and display module SA to the control input of the electrical delay unit EV are performed. At the control and evaluation module SA a display module A is connected. The registration curves shown in Figs. 2 and 3 were obtained using a mode-locked argon laser of 120 cm resonator length as a light source and a silicon avalanche photodiode as a photoreceiver with internal amplification. To generate the electrical reference pulses, a second avalanche photodiode was used.

In Fig. 2 sind die registrierten Kreuzkorrelationsfunktionen für zwei Positionen eines rückstreuenden Objektes dargestellt. Der Laufzeitunterschied von 30 ps entspricht einer Abstandsänderung des Objektes vom Detektor um 4,5 mm. Der zeitlich gemittelte Ausgangsstrom der Avalanche-Photodiode beträgt ohne Modulation 3OpA. Mit M₀ = 414 ergibt sich daraus ein mittlerer Primärstrom von 7,25 · 10"¹⁴A. Dies entspricht im Falle des o.g. Lasers 3,6 · 10~³ primären Photoelektronen bzw. ca 7,3 · 10~³ absorbierten Photonen pro Impuls. Legt man eine mittlere Ausgangsleistung des Lasers von 500 mW zugrunde, so werden 10¹⁰ Photonen pro Impuls emittiert. Diese Zahl ist um den Faktor 1,4 · 10¹² größer als die vom Impulsdetektor benötigte. Wollte man auf konventionelleWeise unterVerwendung einer Avalanche-Photodiode mit M₀ = 414an einem Sampling-Oszilloskop mit 50Ω Eingangswiderstand eine Impulsamplitude von 10mV erzeugen, so wären dazu für eine Impulsdauer von 200 ps ca 1,2 · 10³ absorbierte Photonen pro Impuls erforderlich. Für den Fall des o. g. Lasers liefert daher der erfindungsgemäße Impulsdetektor eine um den Faktor 1,6 · 10^s höhere Empfindlichkeit.FIG. 2 shows the registered cross-correlation functions for two positions of a backscattering object. The difference in transit time of 30 ps corresponds to a distance change of the object from the detector by 4.5 mm. The time averaged output current of the avalanche photodiode is 3OpA without modulation. With M ₀ = 414 this results in a mean primary current of 7.25 × 10 ^-14 A. This corresponds in the case of the above-mentioned laser 3.6 × 10 ^-3 primary photons or about 7.3 × 10 ^-3 absorbed photons per If one assumes an average output power of the laser of 500 mW, then 10 ¹⁰ photons per pulse are emitted, which is a factor 1.4 × 10 ¹² larger than that required by the pulse detector. If a photodiode with M ₀ = 414 generates a pulse amplitude of 10mV on a sampling oscilloscope with 50Ω input resistance, it would require about 1.2 × 10 ³ absorbed photons per pulse for a pulse duration of 200 ps Pulse detector according to the invention by a factor of 1.6 · 10 ^s higher sensitivity.

Wird mit einem Entfernungsmesser eine Streckenlänge L vermessen, so darf im Interesse eindeutiger Ergebnisse die Impulsfolgefrequenz f den Maximalwert f = c/2 L nicht überschreiten.If a distance L is measured with a range finder, the pulse repetition frequency f must not exceed the maximum value f = c / 2 L in the interest of clear results.

Im o. g. Beispiel beträgt die eindeutig vermeßbare Streckenlänge nur 1,20 m, da für den verwendeten Laser f = 125 MHz gilt. Soll die eindeutig vermeßbare Streckenlänge auf 1 200 m vergrößert werden, ist f auf 125kHzzu erniedrigen. Diese Maßnahme führt zu einer Erhöhung der erforderlichen Photonenzahl pro Impuls auf den Wert 7,3, was nur noch eine Verbesserung der Empfindlichkeit um den Faktor 165 gegenüber dem konventionellen Nachweis mit Sampling-Oszilloskop bedeutet. Diese Betrachtung zeigt, daß der erfindungsgemäße Impulsdetektor in solchen Fällen vorteilhaft angewendet werden kann, in denen hohe Impulsfolgefrequenzen zulässig sind.In o. G. For example, the uniquely extendable path length is only 1.20 m, since f = 125 MHz applies to the laser used. If the clearly extendable track length is to be increased to 1 200 m, f is to be lowered to 125 kHz. This measure leads to an increase of the required number of photons per pulse to the value of 7.3, which only means an improvement of the sensitivity by a factor of 165 compared to the conventional detection with a sampling oscilloscope. This observation shows that the pulse detector according to the invention can be advantageously used in cases where high pulse repetition frequencies are permitted.

Fig. 3 zeigt registrierte Kreuzkorrelationsfunktionen für zwei Objektentfernungen, die sich um 1,5 mm unterscheiden. Gegenüber Fig. 2 wurden der mittlere Ausgangsstrom verdoppelt und die Integrationszeit verdreifacht. Die Impulsfolgefrequenz betrug 125MHz.Fig. 3 shows registered cross-correlation functions for two object distances differing by 1.5 mm. Compared to FIG. 2, the average output current was doubled and the integration time tripled. The pulse repetition frequency was 125MHz.

Claims (3)

1. Optischer Impulsdetektor mit einer Impulslichtquelle mit Referenzausgang für synchrone elektrische Impulse, einem Photoempfänger mit innerer Verstärkung sowie einem Steuer- und Auswertemodul mit nachgeschaltetem Anzeigemodul, gekennzeichnet dadurch, daß der Photoempfänger einen Steuereingang zur impulsförmigen Modulation der inneren Verstärkung aufweist, daß der Referenzausgang der Impulslichtquelle über eine elektrisch steuerbare Verzögerungseinheit sowie einen nachgeschalteten elektronischen Schalter mit Referenzausgang zum Steuereingang des Photoempfängers geführt ist, und der Signalausgang des Photoempfängers über einen Lock-in-Verstärker mit dem Signaleingang des Steuer- und Auswertemoduls verbunden ist, wobei der Referenzausgang des elektronischen Schalters zum Referenzeingang des Lock-in-Verstärkers, und der Steuerausgang des Steuer- und Auswertemoduls zum Steuereingang der elektrischen Verzögerungseinheit geführt sind.1. Optical pulse detector with a pulse light source with reference output for synchronous electrical pulses, a photoreceiver with internal gain and a control and Auswertemodul with downstream display module, characterized in that the photoreceiver has a control input to the pulse-shaped modulation of the internal gain, that the reference output of the pulse light source is passed via an electrically controllable delay unit and a downstream electronic switch with reference output to the control input of the photoreceptor, and the signal output of the photoreceptor is connected via a lock-in amplifier to the signal input of the control and evaluation module, wherein the reference output of the electronic switch to the reference input the lock-in amplifier, and the control output of the control and evaluation module are guided to the control input of the electrical delay unit. 2. Optischer Impulsdetektor nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß als Photoempfänger mit innerer Verstärkung eine Avalanche-Photodiode vorgesehen ist.2. Optical pulse detector according to item 1, characterized in that an avalanche photodiode is provided as a photoreceiver with internal gain. 3. Optischer Impulsdetektor nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß als Photoempfänger mit innerer Verstärkung ein Photomultiplier vorgesehen ist.3. Optical pulse detector according to item 1, characterized in that a photomultiplier is provided as a photoreceiver with internal gain.