DE1934075A1

DE1934075A1 - Ortungssystem unter Verwendung eines gepulsten Laserstrahles

Info

Publication number: DE1934075A1
Application number: DE19691934075
Authority: DE
Inventors: Roess Dr Rer Nat Dipl-P Dieter; Zeidler Dipl-Ing Guenter; Schubert Dipl-Phys Joachim; Deserno Dipl-Ing Ulrich
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1969-07-04
Filing date: 1969-07-04
Publication date: 1971-01-14

Description

Orbungssytem unter Verwendung eines gepulsten Laserstrahles. gepulsten Laserstrahles.
Es ist bekannt, für Ortungszwecke gepulste Laserstrahlen zu verwenden. Für Nachtsichtgeräte ist es ferner bekannt, vor allem für größere Entfernungen und £ür Gelände mit geringem Kontrast eine zusätzliche Lichtquelle zu verwenden, die kurszeitig angeschaltet wird. Hierzu werden beispielsweise Xenon-Lampen mit Infrarotfiltern verwendet.
Bei der Verwendung von Impulslasern ergibt sich u.aO die Schwierigkeit, daß diese eine unter der Flimmerschwelle (oberhalb der Flimmerschwelle empfindet das Auge das Bld als stehend) liegende Repetitionsfrequenz aufweisen. Außerdem ist es nachteilig, daß entweder die Emissionswellenlängen im sichtbaren Bereich liegen (Rubinlaser mit einer Wellenlänge von 0,69/um) oder aber die Fotodioden in einem Bereich arbeiten müssen, der sehr unempfindlich ist (Neod.ymium-Laser mit einer Emissionswellenlänge von 1,06/um).
Der vorliegenden Erfindung, welche sich auf ein Ortungssystem, insbesondere für die Verwendung als Nachtsichtgerät, bezieht, und welches unter Verwendung eines gepulsten Laserstrahles arbeitet, liegt die Aufgabe zugrunde, den vorgenannten Schwierigkeiten zu begegnen. Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß als kohärente Strahlungsquelle ein Riesenimpulslaser verwendet ist, dessen Strahlung über mindestens einen Frequenzwandler geführt ist. Auf diese Weise ist die Betriebsfiequenz der Potodiode nicht mehr an die Emissionswellenlänge des Riesenimpulslasers gebunden, so daß sowohl empfängerseitig als auch senderseitig in einem optimalen Bereich gearbeitet werden kann. Es ist insbesondere möglich, mit einem quasikontinuierlichen Rubin-Riesenimpulslaser oder der fraquenzverdoppelten Strahlung eines Neodymium-Riesenimpulslasers in Lösungen organischer Parbstoffe Laseremission mit hohem Wirkungsgrad zu erzeugen. Dabei wird die sekundäre-Emissionswellenlänge nach längeren Wellenlängen hin verschoben und kann durch Materialart, Lösungsmittel und Resonatorabstimmung beliebig in weiten Grenzen einstellbar gehalten werden.
Besonders vorteilhaft ist es, als Frequenzwandler einen Parbstofflaser zu verwenden. Es ist aber auchwmöglich, zur Frequenzwandlung den stimúlierten Ramaneffekt zu verwenden oder einen parametrischen Oszillator. Ferner kann es zweckmäßig sein, nich-tlineare Mischer vorzusehen. Von besonderem Vorteil ist -es, die Emissionswellenlänge so abzustimmen, daß die Strahlung einerseits nicht direkt sich-tbar ist, andererseits aberso nahe wie möglich an der Grenze des sichtbaren Bereichsliegt, da hierbei in Fotokathoden die höchste Empfindlichkeit bei kleinstem Dunkelstrom erreicht wird.
Weitere Einzelheiten der Erfindung sind anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Ortungssystems nach der Erfindung; Fig. 2 ein Diagramm.
In Fig.1 ist ein als Strahlungsquelle dienender Rubin 1 vorgesehen, in dessen Nähe in bekannter Weise eine Zündeinrichtung 2 angeordnet ist. Hierzu kann vorteilhaft eine Quecksilberlampe verwendet werden. In bekannter Weise sind- vor und hinter dem Rubin 1 zwei Reflektoren 3 und 4 angebracht. Zwischen dem Rubin 1 und dem Reflektor -3 ist eine die Durchlässigkeit des Lichtes schaltende Einrichtung 5,- z.-B. eine Kerrzelle, vorgesehen.
Die Bli-tzlichtröhre 2, welche über eine Steuereinrichtung 6 betätigt wird, erteilt dem Rubin~1 einen Pürrplmpuls, während die EinrIchtung 5 für die Strahlung undurchlässig ist. Es entsteht in diesem Fall ein unvollständiger Resonator,- so daß eine Laserentladung großer Leistung nicht vor sich gehen kann.
Wird nun von einer Impulszentrale 7 aus die- Einrichtung 5 geöffnet, so trifft die im Rubin 1 gespeicherte-Energie-auf dendurch: die Reflektoren 3 und 4 gebildeten vollständigen Re-sonator, schwillt lawinenartig an und tritt durch den Reflektor 3 hindurch. Auf diese Weise ents-teht eine gepulste, jedoch in sich-kohärente Strahlung. Da die-Einrichtung 5 und-Steuereinrichtung 6 von der gemeinsamen Impulszentrale 7 aus betrieben werden, ist der innere Synohronismus der dargestellten Anordnung gewährleistet.
Die in der beschriebenen Weise gebildaten Ris senim-pulse gelangen auf dem ges-trichelt dargestellten Weg zu einem Frequenzwandler 8, welcher die Strahlung in ihrer Wellenlänge so verändert, wie es- die Betriebsbedingungen auf der Übertragungsstrecke und/oder die Betriebsbedingungen-des Empfängers erfordern Invielen Fällen ist es wünschenswert, die Strahlung mit einer Wellenlänge- zu betreiben die im -unsichtbaren Bereich liegt Hierzu wird der Prequenzwandler 8 in seinem Aufbau oder seiner-ZusarnmensetzMng so gewä-hl-t, daß er den erzeugten Riesenimpuls frequenzmäßig so verschiebt, daß diese Bedingung eingehalten wird. Vielfach ist es auch erforderlich, zur-Erzielung höchster Empfindlichkeit des Ortungsgerätes die ausgestrahlte Wellenlänge so zu wählen, daß der im Empfänger vorgesehene Strah--lungsdetektor 9 seine höchste Empfindlichkeit erreicht Dies kann ebenfalls durch entsprechende Einstellung des Frequenzwandlers 8 erzielt werden.
Die strichpunktiert eingezeichnete reflektierte Strahlung wird dem Strahlungsdetektor 9 -beispielsweise über eine Cassegrain-Anordnung 10 zugeführt und gelangt, gegebenenfalls nach der Verstärkung, zu einem Anzeigegerät 11.-Dieses Gerät kann beispielsweise (zur Entfernungsinessung) -in Form einer Diagrammdarstellung einen reflektierten Impuls auf einem Sichtgerät zeit- und damit enfernungsabhängig darstellen oder als voflständiges Bildsichtgerät ausgebildet sein Dabei ist es zweckmäßig, Ziele in unmittelbarer Entfernung des Ortungsgeräte-s nicht zu erfassen und nur weiter entfernte und sonst-schwer- zu ortende Ziele zu beobachten.
Hierzu wird beispielsweise die Empfindlichkeit des strahlungsempfindlichen Elements 9 oder die Empfindlichkeit des Anzeigegerätes 11 so verändert, daß, wie in Fig. 2 dargestellt, eine Anzeige A nur zwischen den Entfernungsbereichen rl und r2 erfolgt. Es können auch mehrere derartige Entfernungsbereiche vorgesehen sein.
Vielfach kann es auch zweckmäßig sein? wenn die ausgesandte Frequenz sendeseitig veränderbar ist und empfangsseitig abgestimmte Filter vo,rgesehen sind, die bei einer Veränderung der Sendefrequenz entsprechend mit abgestimmt sind.
15 Patentansprüche -2 Figuren

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Ortungssystem, insbesondere für die Verwendung als Nachsichtgerät, unter Verwendung eines gepulsten Laserstrahles, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß als kohärente Strahlungsquelle ein Riesenimpulslaser verwendet ist, dessen Strahlung über mindestens einen Frequenzwandler geführt ist.
2. Ortungssystem nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß mindestens ein nichtlinearer Frequenzvervielfacher vorgesehen ist.
3. Ortungssystem nach Anspruch 1 oder 2, d a d urc h g e k e n n z e i c h n -e t , daß mindestens ein in seiner Emissionswellenlänge abstimmbarer Frequenzwandler-vorgesehen ist.
4. Ortungssystem nach Anspruch.3, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß mindestens ein durch Materialwahl, Lösungsmittel und Resonator abstimmbarer Farbstofflaser als Frequenzwandler vorgesehen ist.
5. Ortungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß,mindestens ein als ein parametrischer Oszillator arbeitender Prequenzwandler vorgesehen ist.
6. Ortungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a -d u r c h g e k e n n z e i e h n e t , daß mindestens ein als ein nichtlinearer Mischer arbeitender Frequenzwandler vorgesehen is-t.
7. Ortungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß mindestens ein Medium mit stimuliertem Ramaneffekt als Frequenzwandler vorgesehen ist.
8. Ortungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n-e t , daß die Repetitionsfrequenz (PulsSolgefrequenz) über der PliSmergrenze des Auges liegt.
9. Ortungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß im Empfänger starke Störreflektionen liefernde Entfernungsbereiche, vorzugsweise die Nahzone, ausgeblendet sind.
10. Ortungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a -a u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß für die primäre Strahlungsquelle ein, vorzugsweise forciert gekühlter, Rubinlaser vervrendet ist.
11. Ortungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, d a d u r ch g e k e n n z e i c h n e t , daß für die primäre Strahlungsquelle ein Neodymiumlaser verwendet ist.
12. Ortungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß zum Pulsen der Strahlungsquelle eine Quecksilberlampe dient.
13. Ortungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r ch g e k e n n z e i c h n e t , daßdie ausgestrahlte Wellenlänge so gewählt ist, daß die Strahlung noch im unsichtbaren Bereich, möglichst nahe n der Sichtbarkeitsgrenze, liegt
14. Ortungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, g e k e n n z e i c h n e t durch die Verwendung eines Farbstofflasers.
15. Ortungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d ad u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die ausgesandte Frequenz sendeseitig veränderbar ist und empfangs seitig abgestiinmte Filter vorgesehen sind, die bei einer Veränderung der Sendefrequcnz entsprechend mit abgestimmt sind.

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