DE102006018743A1

DE102006018743A1 - Teleskop zur optischen Freiraumtelekommunikation

Info

Publication number: DE102006018743A1
Application number: DE200610018743
Authority: DE
Inventors: Hans-Joachim Dr. Juranek; Thomas Petasch; Helmut Dr. Erdl
Original assignee: Carl Zeiss Optronics GmbH
Current assignee: Hensoldt Optronics GmbH
Priority date: 2006-04-22
Filing date: 2006-04-22
Publication date: 2007-10-25
Also published as: GB0707646D0; GB2437316A

Abstract

Ein Teleskop zur optischen Freiraumtelekommunikation ist mit einem Primärspiegel (3) und einem Sekundärspiegel (4) versehen, wobei der Sekundärspiegel (4) über Halteglieder (5) mit einer Tubuswand (2) verbunden ist. Weiterhin sind ein Okular (6) und ein Detektor (7) für Sende- und Empfangslicht vorgesehen. Die Halteglieder (5) sind auf der zum Okular (6) gewandten Seite mit einem die Sendestrahlen (9) absorbierenden Material (12) versehen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Teleskop zur optischen Freiraumtelekommunikation mit einem Primärspiegel, mit einem Sekundärspiegel, der über Halteglieder mit einer Tubuswand verbunden ist, mit einem Okular und mit einem Detektor für Sende- und Empfangslicht.
Teleskope dieser Art dienen gleichzeitig als Sende- und Empfangsteleskop in der optischen Freiraumtelekommunikation, z.B. im Weltraum. In der Detektoreinheit, die hinter dem Okular angeordnet ist, befindet sich eine optische Einheit, in der die Strahlen detektiert werden, wobei die Empfangsstrahlen herausgefiltert werden. Informationen, die man über die Sendestrahlen versenden möchte, werden ebenfalls in dem Detektor aufmoduliert, gehen als Parallelstrahlen bis zu dem Okular, werden dann nach dem Durchtritt durch das Okular an dem Sekundärspiegel reflektiert und anschließend über den Primärspiegel an dem Sekundärspiegel vorbei nach außen, z.B. in den Weltraum in Richtung eines anderen Teleskopes, gestrahlt.
Ein Problem dieser Teleskope ist jedoch ein durch das hochenergetische Sendelicht im Teleskop erzeugtes parasitäres Licht. Das parasitäre Licht setzt sich additiv zusammen aus rückreflektiertem Licht, das z.B. an Linsen und Streulicht an optischen Flächen und auch an mechanischen Flächen entsteht. Dieses parasitäre Licht muss minimiert werden, da das von außen in das Teleskop eintretende Empfangslicht ein relativ schwaches Lichtsignal ist, insbesondere wenn es weite Strecken im Weltraum überwinden musste. Durch das parasitäre Licht werden nun die ankommenden schwachen Empfangslichtsignale beeinflusst und lassen sich unter Umständen nicht mehr exakt davon trennen, wodurch die Empfangsleistung des Teleskopes beeinträchtigt wird.
Eines der Ursachen für Streulicht sind die Halteglieder für den Sekundärspiegel. Diese erstrecken sich im allgemeinen radial in Speichenform von einer Tubuswand des Teleskopes aus und halten den Sekundärspiegel zentral im Inneren des Teleskopes. Zur Vermeidung von Schwingungen müssen die Halteglieder relativ steif ausgebildet sein und können deshalb eine bestimmte Materialstärke nicht unterschreiten. An den dem Okular zugewandten Seiten der Halteglieder kommt es daher zu Reflexionen, welche zu dem nachteiligen Streulicht führen.
Bekannt ist es deshalb bereits, die Halteglieder im Querschnitt gesehen keilförmig auszubilden, mit einem Keilwinkel, durch den das Sendelicht unter einem entsprechend geeigneten Winkel in Richtung auf die Tubuswand reflektiert bzw. gestreut wird. Auf diese Weise kann die Tubuswand einen Teil des Streulichtes absorbieren. Diesem Verfahren sind jedoch Grenzen gesetzt, da auf diese Weise nicht alles Streulicht so stark unterdrückt werden kann, daß die bei den geforderten Leistungen von Teleskopen notwendige Unterdrückungsforderung für kohärente Verfahren erreicht wird.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Teleskop zu schaffen, bei welchem auftretendes parasitäres Licht noch stärker unterdrückt bzw. beseitigt wird.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die Halteglieder auf der zum Okular gewandten Seite mit einem das Sendelicht absorbierenden Material versehen sind.
Erfindungsgemäß wird nun das auf die Halteglieder auftreffende Sendelicht nicht mehr einfach abgelenkt, sondern direkt in dem bzw. durch das Material absorbiert und damit bereits am Entstehungspunkt vernichtet. Auf diese Weise lässt sich Streulicht um den Faktor 10² bis 10³ reduzieren.
In einer erfindungsgemäßen Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das absorbierende Material als zusätzliches Volumen auf die Halteglieder aufgebracht wird, womit entsprechend dem Volumen bzw. dessen Dicke eine sehr hohe Absorp tion erreicht wird.
Alternativ können anstelle einer zusätzlichen auf die Halteglieder jeweils aufzubringenden Materialschicht auch die Halteglieder selbst aus einem hochabsorbierenden Material bestehen.
Wenn zusätzlich noch die Oberfläche der Halteglieder bzw. der Materialschicht auf der dem Okular zugewandten Seite gut poliert und entspiegelt ist, wird eine weitere Verbesserung der Absorptionsfähigkeit und Vermeidung von Reflexionen erreicht.
Wenn darüber hinaus noch die Halteglieder auf ihrer dem Okular zugewandten Seite eine – an sich bekannte – Keilform aufweisen, mit einem Keilwinkel, durch den die auftreffenden Sendestrahlen in Richtung auf die Tubuswand abgelenkt werden, so werden zusätzlich zur Absorption eventuell auch noch nicht absorbierte Sendestrahlen zur Tubuswand abgelenkt, an der sie ebenfalls absorbiert werden können.
Als besonders geeignetes Material zur Absorption hat sich Schwarzglas herausgestellt.
Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen ergeben sich aus dem nachfolgend anhand der Zeichnung prinzipmäßig beschriebenen Ausführungsbeispiel.
Es zeigt:
1 einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Teleskop mit einem Detektor nach der Linie I-I in der 2;
2 einen Querschnitt durch das Teleskop nach der 1 nach der Linie II-II in der 1; und
3 eine Ausschnittsvergrößerung durch einen Querschnitt eines Haltegliedes.
Nachfolgend ist ein Teleskop 1 mit einer Tubuswand 2 nur prinzipmäßig beschrieben, da dessen Aufbau und Funktion grundsätzlich allgemein bekannt ist.
In dem Teleskop 1 sind ein Primärspiegel 3 und ein Sekundärspiegel 4 angeordnet. Der Sekundärspiegel 4 ist über radial verlaufende Halteglieder 5 in Speichenform (Spider genannt) mit der Tubuswand 2 verbunden. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind drei gleichmäßig über den Umfang verteilt angeordnete Halteglieder 5 vorgesehen. Die Halteglieder 5 werden auch als Spider bezeichnet.
In den zentralen Bereich des Primärspiegels 3 ist ein Okular 6 eingesetzt. In Strahlrichtung vor dem Okular 6 ist ein Detektor 7 angeordnet, von welchem aus Sendestrahlen als Parallelstrahlen ausgehen und nach Umlenkung durch einen Umlenkspiegel 8 durch das Okular 6 hindurchtreten. Anschließend treffen die in dem Detektor 7 gebildeten Sendestrahlen auf den Sekundärspiegel 4, von wo aus sie zum Primärspiegel 3 zurückreflektiert und von dort aus als Parallelstrahlen 9 in den Weltraum gesandt werden. Die Sendestrahlen 9 treffen bei ihrem Weg vom Primärspiegel 3 durch das Teleskop 1 zwangsweise auf die Spider bzw. Halteglieder 5 (siehe vergrößerte Darstellung in der 3). Wie auch aus der 1 aus den Pfeilen 10 ersichtlich ist, würde es an den zu dem Okular 6 gewandten vorderen Stirnseiten 11 der Halteglieder 5 zu Reflexionen kommen. Um dies zu vermeiden, ist jeweils an den Stirnseiten 11 der Halteglieder 5 ein Schwarzglas 12 angeordnet. Durch das Schwarzglas 12 werden die auftretenden Sendestrahlen 9 in diesem absorbiert. Die Absorptionswirkung richtet sich dabei nach der Dicke bzw. Stärke des Schwarzglases 12.
Zusätzlich kann das Schwarzglas 12 auf seiner zu dem Okular 6 gewandten Seite auch noch in Keilform ausgebildet sein (siehe 3), mit einem Keilwinkel, durch den eventuell nicht absorbiertes Sendelicht in Richtung auf die Tubuswand 2 reflektiert wird und dort absorbiert werden kann.
Durch die Absorption von Sendestrahlen 9, die auf die Halteglieder 5 auftreffen, wird das Entstehen von Streulicht weitestgehend vermieden. Auf diese Weise werden die schwachen Empfangslichtsignale 13, welche in das Teleskop 1 eintreten und nach dessen Durchgang durch das Teleskop 1 in dem Detektor 7 detektiert und dann als Signale herausgefiltert werden, nicht negativ beeinflusst.

Claims

Teleskop zur optischen Freiraumtelekommunikation mit einem Primärspiegel, mit einem Sekundärspiegel, der über Halteglieder mit einer Tubuswand verbunden ist, mit einem Okular und mit einem Detektor für Sende- und Empfangslicht, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteglieder (5) auf der zum Okular (6) gewandten Seite mit einem das Sendelicht (9) absorbierenden Material (12) versehen sind.
Teleskop nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Material (12) in das Volumen der Halteglieder (5) eingebracht ist.
Teleskop nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Material (12) in Form einer Schicht auf die Halteglieder (5) aufgebracht ist.
Teleskop nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Halteglieder (5) wenigstens annähernd radial in Speichenform zu der Tubuswand (2) erstrecken.
Teleskop nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteglieder (5) auf der zu dem Okular (6) gewandten Seite, jeweils im Querschnitt gesehen eine Keilform mit einem zur Tubuswand (2) gerichteten Ablenkwinkel für das Sendelicht (9) aufweisen.
Teleskop nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zu dem Okular (6) gewandten Seiten der Halteglieder (5) mit dem Material (12) poliert und entspiegelt sind.
Teleskop nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Material (12) Schwarzglas ist.