DE102013011301B3 - Modulation device for external modulation of laser beam, comprises drive unit, and modulator unit that has modulator driver with drive transmission function and modulator with modulator transfer function, which is acted upon by laser beam - Google Patents

Modulation device for external modulation of laser beam, comprises drive unit, and modulator unit that has modulator driver with drive transmission function and modulator with modulator transfer function, which is acted upon by laser beam Download PDF

Info

Publication number
DE102013011301B3
DE102013011301B3 DE201310011301 DE102013011301A DE102013011301B3 DE 102013011301 B3 DE102013011301 B3 DE 102013011301B3 DE 201310011301 DE201310011301 DE 201310011301 DE 102013011301 A DE102013011301 A DE 102013011301A DE 102013011301 B3 DE102013011301 B3 DE 102013011301B3
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
modulator
laser beam
transfer function
driver
modulated
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
DE201310011301
Other languages
German (de)
Inventor
Dr. habil. Eichhorn Marc
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Institut Franco Allemand de Recherches de Saint Louis ISL
Original Assignee
Institut Franco Allemand de Recherches de Saint Louis ISL
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Institut Franco Allemand de Recherches de Saint Louis ISL filed Critical Institut Franco Allemand de Recherches de Saint Louis ISL
Priority to DE201310011301 priority Critical patent/DE102013011301B3/en
Application granted granted Critical
Publication of DE102013011301B3 publication Critical patent/DE102013011301B3/en
Priority to FR1401527A priority patent/FR3008197B1/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/495Counter-measures or counter-counter-measures using electronic or electro-optical means
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/0121Operation of devices; Circuit arrangements, not otherwise provided for in this subclass
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/005Optical devices external to the laser cavity, specially adapted for lasers, e.g. for homogenisation of the beam or for manipulating laser pulses, e.g. pulse shaping
    • H01S3/0085Modulating the output, i.e. the laser beam is modulated outside the laser cavity

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
  • Lasers (AREA)

Abstract

The modulation device comprises a channel system (1a) with a modulator unit (30a), which has a modulator driver (40a) with a drive transmission function (f-1) and a modulator (50a) with a modulator transfer function (g-1). The modulator is acted upon during operation by the laser beam to be modulated and emits a modulated laser beam. A drive unit (20a) receives a default signal (U-code,1) from a signal generator (10a). The drive transmission function and the modulator transfer function are imaged in an inverse shape by the drive unit, such that a usable laser beam is received. The usable laser beam is received following the default signal. Another modulator is acted upon during operation by the residue laser beam of the former modulator and emits another modulated laser beam.

Description

Die Erfindung betrifft eine Modulationsvorrichtung zur externen Modulation eines zu modulierenden Laserstrahls.The invention relates to a modulation device for the external modulation of a laser beam to be modulated.

Aus der US 7 920 255 B2 ist eine Modulationsvorrichtung zur externen Modulation eines zu modulierenden Laserstrahls bekannt (3 und zugehöriger Text). Die Modulationsvorrichtung ist Teil eines Jamminglaser-Systems, das beispielsweise zur Abwehr von Flugkörpern eingesetzt wird, indem deren IR-Suchkopfdetektoren gestört werden. Die Modulationsvorrichtung umfasst einen Modulator. Der Modulator wird im Betrieb vom zu modulierenden Laserstrahl beaufschlagt und gibt einen modulierten Laserstrahl ab. Die US 7 920 255 B2 nennt keine Einzelheiten zur externen Modulation. Es finden sich keine Hinweise auf eine Modulator-Übertragungsfunktion oder eine Treiber-Übertragungsfunktion. Dass ein Modulator auch einen Restlaserstrahl abgibt, wird nicht erwähnt. In diesem Zusammenhang ist aus der US 7 920 255 B2 lediglich zu entnehmen, dass der externe Modulator beispielsweise eine Art Verschluss ist, der entweder lichtabsorbierend oder lichtdurchlässig entsprechend einem elektrischen Signal ist (Spalte 28, Zeilen 56 bis 58) ist.From the US Pat. No. 7,920,255 B2 a modulation device for the external modulation of a laser beam to be modulated is known (US Pat. 3 and associated text). The modulation device is part of a Jamminglaser system, which is used for example for defense against missiles by their IR seeker detectors are disturbed. The modulation device comprises a modulator. During operation, the modulator is acted upon by the laser beam to be modulated and emits a modulated laser beam. The US Pat. No. 7,920,255 B2 does not give details about external modulation. There are no indications of a modulator transfer function or a driver transfer function. That a modulator also emits a residual laser beam is not mentioned. In this context is from the US Pat. No. 7,920,255 B2 merely to discern that the external modulator is, for example, a type of shutter which is either light-absorbing or translucent according to an electrical signal (col. 28, lines 56-58).

Die US 4 616 356 A zeigt eine Modulationsvorrichtung zur externen Modulation eines zu modulierenden Laserstrahls. Die Modulationsvorrichtung kann in optischen Laufwerken zur Speicherung von Daten eingesetzt werden. Die Modulationsvorrichtung umfasst eine Modulatoreinrichtung mit einem Modulatortreiber und einen Modulator. Der Modulator wird im Betrieb vom zu modulierenden Laserstrahl beaufschlagt und gibt einen modulierten Laserstrahl ab. Der Modulatortreiber wird im Betrieb von einer Ansteuereinrichtung angesteuert. Die Ansteuereinrichtung erhält im Betrieb ein Vorgabesignal. Der abgegebene modulierte Laserstrahl, der gleichzeitig auch der Nutzlaserstrahl ist, folgt dem Vorgabesignal.The US Pat. No. 4,616,356 shows a modulation device for the external modulation of a laser beam to be modulated. The modulation device can be used in optical drives for storing data. The modulation device comprises a modulator device with a modulator driver and a modulator. During operation, the modulator is acted upon by the laser beam to be modulated and emits a modulated laser beam. The modulator driver is driven by a driver during operation. The control device receives a default signal during operation. The emitted modulated laser beam, which is also the Nutzlaserstrahl at the same time, follows the default signal.

Ein Fachbuch (Otto Föllinger: Regelungstechnik. Hüthig Verlag Heidelberg, 2008, S. 1–10, ISBN 978-3-7785-2970-6) lehrt, bei einer Steuerung die Übertragungsfunktion des Gesamtsystems in inverser Form abzubilden.A textbook (Otto Föllinger: Control Engineering, Hüthig Verlag Heidelberg, 2008, pp. 1-10, ISBN 978-3-7785-2970-6) teaches to map the transfer function of the overall system in an inverse form in a controller.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Modulationsvorrichtung zur externen Modulation so auszubilden, dass im Betrieb der Modulationsvorrichtung der modulierte Laserstrahl auch bei hohen Frequenzen mit einer hohen Genauigkeit einem Vorgabesignal folgt und dass der Wirkungsgrad erhöht ist.The invention is based on the object, a modulation device for external modulation in such a way that during operation of the modulation device of the modulated laser beam follows a default signal even at high frequencies with high accuracy and that the efficiency is increased.

Diese Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst.This object of the invention is solved by the features of claim 1.

Die Vorteile der Erfindung liegen darin, dass das Vorgabesignal mit einer sehr geringen Verzerrung auf den zu modulierenden Laserstrahl aufgeprägt wird. Die Vorteile resultieren daher, dass die Modulationsvorrichtung ein erstes Kanalsystem mit einer ersten Modulatoreinrichtung umfasst. Die erste Modulatoreinrichtung umfasst einen ersten Modulatortreiber mit einer ersten Treiber-Übertragungsfunktion und einen ersten Modulator mit einer ersten Modulator-Übertragungsfunktion. Die vorgenannten Übertragungsfunktionen müssen bekannt sein, um eine Modulation über eine Steuerung zu erzielen. Der erste Modulator wird im Betrieb vom zu modulierenden Laserstrahl beaufschlagt und gibt einen ersten modulierten Laserstrahl und fakultativ auch einen ersten Restlaserstrahl ab. Der Restlaserstrahl ergibt sich aus einer Verwendung eines Modulators, der zwischen zwei Strahlengängen hin- und herschaltet. Der erste Modulatortreiber wird im Betrieb von einer ersten Ansteuereinrichtung angesteuert, die wiederum ein erstes Vorgabesignal von einem ersten Signalgenerator erhält. Die Ansteuereinrichtung bildet die inverse Treiber-Übertragungsfunktion und die inverse Modulator-Übertragungsfunktion derart ab, dass ein erster Nutzlaserstrahl erhalten wird, der dem Vorgabesignal folgt. Im einfachsten Fall ist der erste Nutzlaserstrahl der erste modulierte Laserstrahl, wenn der erste modulierte Laserstrahl nicht weiterverarbeitet wird. Bei dem neuen Verfahren liegen eine Steuerung und keine aufwändige, komplexe, verlustreiche Regelung mit einer Rückkopplung und einer zeitlichen Änderungen des Sollwertes vor. Messsonden in einem ausgekoppelten Messlaserstrahl, um durch Rückführung dieses Signals die aktuell abgegebene Laserleistung zu regeln, erübrigen sich. Die Modulationsvorrichtung umfasst einen zweiten Modulator. Der zweite Modulator wird im Betrieb vom ersten Restlaserstrahl des ersten Modulators beaufschlagt und gibt einen zweiten modulierten Laserstrahl und einen zweiten Restlaserstrahl ab. Dadurch, dass der erste Restlaserstrahl weiterverarbeitet und mindestens teilweise genutzt wird, erhöht sich der Wirkungsgrad.The advantages of the invention are that the default signal is impressed with a very low distortion on the laser beam to be modulated. The advantages therefore result that the modulation device comprises a first channel system with a first modulator device. The first modulator device comprises a first modulator driver having a first driver transfer function and a first modulator having a first modulator transfer function. The aforementioned transfer functions must be known in order to achieve a modulation via a controller. During operation, the first modulator is acted upon by the laser beam to be modulated and emits a first modulated laser beam and, optionally, also a first residual laser beam. The residual laser beam results from the use of a modulator, which switches back and forth between two beam paths. During operation, the first modulator driver is driven by a first drive device, which in turn receives a first default signal from a first signal generator. The drive means maps the inverse driver transfer function and the inverse modulator transfer function such that a first payload laser beam following the default signal is obtained. In the simplest case, the first payload laser beam is the first modulated laser beam if the first modulated laser beam is not further processed. In the new method there is a control and no complex, complex, high-loss control with a feedback and a temporal changes of the setpoint. Measuring probes in a decoupled measuring laser beam in order to regulate the currently emitted laser power by returning this signal are superfluous. The modulation device comprises a second modulator. During operation, the second modulator is acted on by the first residual laser beam of the first modulator and outputs a second modulated laser beam and a second residual laser beam. The fact that the first residual laser beam is further processed and used at least partially increases the efficiency.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Modulationsvorrichtung ein zweites Kanalsystem mit einer zweiten Modulatoreinrichtung. Die zweite Modulatoreinrichtung umfasst einen zweiten Modulatortreiber mit einer zweiten Treiber-Übertragungsfunktion und einen zweiten Modulator mit einer zweiten Modulator-Übertragungsfunktion. Der zweite Modulator wird im Betrieb vom ersten Restlaserstrahl beaufschlagt und gibt einen zweiten modulierten Laserstrahl und fakultativ auch einen zweiten Restlaserstrahl ab. Der zweite Modulatortreiber wird im Betrieb von einer zweiten Ansteuereinrichtung angesteuert. Die zweite Ansteuereinrichtung erhält wiederum ein zweites Vorgabesignal von einem zweiten Signalgenerator. Mit der zweiten Ansteuereinrichtung sind die inverse zweite Treiber-Übertragungsfunktion und die inverse zweite Modulator-Übertragungsfunktion derart abbildbar, dass ein zweiter Nutzlaserstrahl erhalten wird, der dem zweiten Vorgabesignal folgt. Mit dem zweiten Kanalsystem stellt man einen eigenständigen zweiten Nutzlaserstrahl bereit. Das zweite Kanalsystem erhöht den Wirkungsgrad.According to a further embodiment of the invention, the modulation device comprises a second channel system with a second modulator device. The second modulator device comprises a second modulator driver having a second driver transfer function and a second modulator having a second modulator transfer function. During operation, the second modulator is acted upon by the first residual laser beam and emits a second modulated laser beam and, optionally, also a second residual laser beam. The second modulator driver is driven during operation by a second drive device. The second drive device in turn receives a second preset signal from a second signal generator. With the second drive device, the inverse second driver transfer function and the inverse second modulator transfer function can be imaged such that a second payload laser beam is obtained which follows the second default signal. With the second channel system to provide an independent second Nutzlaserstrahl. The second channel system increases the efficiency.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung, die sich auf das zweite Kanalsystem bezieht, verarbeitet die zweite Ansteuereinrichtung zusätzlich das erste Vorgabesignal zur Bestimmung von Eigenschaften des ersten Restlaserstrahls. Hierdurch wird der Gedanke der Steuerung fortgeführt.According to a further embodiment of the invention, which relates to the second channel system, the second drive device additionally processes the first specification signal for determining properties of the first residual laser beam. This continues the idea of control.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird der zweite Restlaserstrahl ebenfalls zu einem Nutzlaserstrahl weiterverarbeitet, um den Wirkungsgrad weiter zu erhöhen. Hierzu kann ein drittes Kanalsystem dienen.According to a further embodiment of the invention, the second residual laser beam is also further processed to a Nutzlaserstrahl to further increase the efficiency. For this purpose, a third channel system can serve.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird der erste oder der zweite modulierte Laserstrahl im Betrieb einem Konverter zugeführt, wobei im Betrieb ein Nutzlaserstrahl anderer Frequenz erhalten wird. Für eine Ausbildung als Jammerlasersystem ist für den Bereich Band II (3–5 μm) und Band III (8–12 μm) eine nichtlineare Konversion mittels Konverter in Form von optisch-parametrischer Oszillatoren (OPOs) nötig. Dies ergibt sich aus der Tatsache, dass in diesem Wellenlängenbereich keine direkt emittierenden Festkörperlaser existieren und die erforderlichen Leistungen und Strahlqualität nicht mit Halbleiterlasern abdeckbar sind. Ein kompaktes, effizientes Jamminglaser-System wird ermöglicht, welches in den verschiedenen Bändern gleichzeitig und unabhängig voneinander Stör-Laserstrahlen emittiert. Die Strahlung im Band II oder III lässt sich nicht direkt modulieren, da Modulatormaterialien für diese Bänder zu große intrinsische Verluste aufweisen oder geringe optische Zerstörschwellen haben. Daher wird die Modulation des Konverters über dessen Pumpstrahlung durchgeführt. Da nichtlineare Konverter generell ein Schwellverhalten zeigen, muss dieses für eine korrekte Analogmodulation berücksichtigt werden. Ansonsten würde ein Teil des Modulationssignals abgeschnitten, da der Konverter unterhalb seiner Schwelle nicht emittiert.According to a further embodiment of the invention, the first or the second modulated laser beam is supplied during operation to a converter, wherein in operation a Nutzlaserstrahl other frequency is obtained. For training as a Jammer laser system for the band II (3-5 microns) and band III (8-12 microns) a non-linear conversion by means of converters in the form of optical parametric oscillators (OPOs) is necessary. This results from the fact that no directly emitting solid-state lasers exist in this wavelength range and the required power and beam quality can not be covered by semiconductor lasers. A compact, efficient jamming laser system is made possible which emits interfering laser beams simultaneously and independently in the different bands. The radiation in band II or III can not be directly modulated, since modulator materials for these bands have too large intrinsic losses or have low optical damage thresholds. Therefore, the modulation of the converter is carried out via its pump radiation. Since nonlinear converters generally exhibit a threshold behavior, this must be taken into account for correct analog modulation. Otherwise, part of the modulation signal would be cut off because the converter does not emit below its threshold.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist der Konverter eine Konverter-Übertragungsfunktion auf. Die inverse Konverter-Übertragungsfunktion wird von der Ansteuereinrichtung des jeweiligen Kanalsystems zusätzlich mit abgebildet. Die inverse Konverter-Übertragungsfunktion muss wie die inversen Übertragungsfunktionen des nachgeschalteten Treibers und des Modulators von der Ansteuereinrichtung berücksichtigt werden, damit der Nutzlaserstrahl dem Vorgabesignal folgt.According to a further embodiment of the invention, the converter has a converter transfer function. The inverse converter transfer function is additionally mapped by the drive device of the respective channel system. The inverse converter transfer function, like the inverse transfer functions of the downstream driver and the modulator, must be taken into account by the driver in order for the payload laser beam to follow the default signal.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der zu modulierende Laserstrahl von einem Festkörperlaser, einem OPO oder von einem Diodenlaser erhalten. Hierdurch kann man verschiedenen Anwendungen gerecht werden.According to a further embodiment of the invention, the laser beam to be modulated is obtained from a solid-state laser, an OPO or from a diode laser. This allows you to meet different applications.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der zu modulierende Laserstrahl ein kontinuierlicher Laserstrahl. Dies verringert den Rechenaufwand in der Ansteuereinrichtung.According to a further embodiment of the invention, the laser beam to be modulated is a continuous laser beam. This reduces the computational effort in the drive device.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der Modulator ein akustooptischer Modulator oder ein elektrooptischer Modulator mit Polarisator. Beide ermöglichen eine elektronisch einfache Ansteuerung. Ein akustooptischer Modulator weist dabei den Vorteil auf, dass er einen Laserstrahl räumlich ablenkt, und diese Ablenkung nur bei Anliegen eines Steuersignals existiert. Somit lässt sich eine absolute Modulationstiefe von 100% erreichen, das heißt der abgelenkte Strahl besitzt bei Abwesenheit eines Modulationssignals eine Leistung von exakt null. Dies ist bei elektrooptischen Modulatoren nicht der Fall. Oft lässt sich die Leistung zwischen Minimum und Maximum der Modulation nur auf 1:100 bis 1:1000 einstellen. Gründe dafür sind optische Beschichtungen, die laterale Homogenität der Verzögerung des Modulators und der Polarisationsgrad des Eingangsstrahls.According to a further embodiment of the invention, the modulator is an acousto-optic modulator or an electro-optical modulator with polarizer. Both enable electronically simple control. An acousto-optic modulator has the advantage that it spatially deflects a laser beam, and this deflection exists only when a control signal is present. Thus, an absolute modulation depth of 100% can be achieved, that is, the deflected beam has a power of exactly zero in the absence of a modulation signal. This is not the case with electro-optical modulators. Often the power between minimum and maximum modulation can only be set to 1: 100 to 1: 1000. The reasons for this are optical coatings, the lateral homogeneity of the delay of the modulator and the degree of polarization of the input beam.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen jeweils als Schemaskizze:Embodiments of the invention are explained below with reference to the drawings. In each case as a schematic sketch show:

1 eine erste Modulationsvorrichtung in Form eines Ein-Kanalsystems; 1 a first modulation device in the form of a single-channel system;

2 eine zweite Modulationsvorrichtung in Form eines Ein-Kanalsystems mit einem Konverter; 2 a second modulation device in the form of a single-channel system with a converter;

3 eine dritte Modulationsvorrichtung in Form eines Zwei-Kanalsystems. 3 a third modulation device in the form of a two-channel system.

Fig. 1, Ein-Kanalsystem Fig. 1, single-channel system

Die 1 zeigt eine Modulationsvorrichtung zur externen Modulation eines zu modulierenden Laserstrahls, mit folgenden Merkmalen:

  • a) die Modulationsvorrichtung umfasst ein erstes Kanalsystem 1a mit einer ersten Modulatoreinrichtung 30a,
  • b) die erste Modulatoreinrichtung 30a umfasst einen ersten Modulatortreiber 40a mit einer ersten Treiber-Übertragungsfunktion f1 und einen ersten Modulator 50a mit einer ersten Modulator-Übertragungsfunktion g1,
  • c) der erste Modulator 50a wird im Betrieb vom zu modulierenden Laserstrahl beaufschlagt und gibt einen ersten modulierten Laserstrahl und einen ersten Restlaserstrahl mit einer Leistung Prest,1 ab,
  • d) der erste Modulatortreiber 40a wird im Betrieb von einer ersten Ansteuereinrichtung 20a angesteuert,
  • e) die erste Ansteuereinrichtung 20a erhält im Betrieb ein erstes Vorgabesignal Ucode,1 von einem ersten Signalgenerator 10a,
  • f) mit der ersten Ansteuereinrichtung 20a sind die erste Treiber-Übertragungsfunktion f1 und die erste Modulator-Übertragungsfunktion g1 in inverser Form derart abbildbar, dass ein erster Nutzlaserstrahl der Leistung Pout,1 erhalten wird, der dem Vorgabesignal Ucode,1 folgt.
The 1 shows a modulation device for the external modulation of a laser beam to be modulated, with the following features:
  • a) the modulation device comprises a first channel system 1a with a first modulator device 30a .
  • b) the first modulator device 30a includes a first modulator driver 40a with a first driver transfer function f 1 and a first modulator 50a with a first modulator transfer function g 1 ,
  • c) the first modulator 50a is acted upon in operation by the laser beam to be modulated and outputs a first modulated laser beam and a first residual laser beam with a power P rest, 1 ,
  • d) the first modulator driver 40a is in operation by a first drive device 20a driven,
  • e) the first drive device 20a receives in operation a first default signal U code, 1 from a first signal generator 10a .
  • f) with the first drive device 20a the first driver transfer function f 1 and the first modulator transfer function g 1 are in inverse form such that a first payload laser beam of the power P out, 1 is obtained, which follows the default signal U code, 1 .

Da nur ein Ein-Kanalsystem vorliegt, hätte man an Stelle von einer „ersten Modulatoreinrichtung”, einem „ersten Modulatortreiber”, einem „ersten Modulator”, usw. auch vereinfacht von einer „Modulatoreinrichtung”, einem „Modulatortreiber”, einem „Modulator”, usw. sprechen können.Since there is only a one-channel system, instead of a "first modulator device", a "first modulator driver", a "first modulator", etc., one would also have simplified a "modulator device", a "modulator driver", a "modulator". , etc. can speak.

Fig. 2, Ein-Kanalsystem mit KonverterFig. 2, single-channel system with converter

Abweichend zur ersten Modulationsvorrichtung nach 1 zeigt die 2, dass der erste modulierte Laserstrahl im Betrieb einem Konverter 60a zugeführt wird. Man erhält einen Nutzlaserstrahl anderer Frequenz. Der Konverter 60a weist eine Konverter-Übertragungsfunktion h1 auf. Die Ansteuereinrichtung 20a des ersten Kanalsystems 1a bildet auch die inverse Konverter-Übertragungsfunktion h1 ab.Deviating from the first modulation device according to 1 show the 2 in that the first modulated laser beam is in operation a converter 60a is supplied. This gives a Nutzlaserstrahl other frequency. The converter 60a has a converter transfer function h 1 . The drive device 20a of the first channel system 1a Also maps the inverse converter transfer function h 1 .

Fig. 3, Zwei-Kanalsystem mit KonverterFig. 3, two-channel system with converter

Die dritte Modulationsvorrichtung nach 3 umfasst zusätzlich zum ersten Kanalsystem nach 1 einen zweiten Modulator 50b. Der zweite Modulator 50b wird im Betrieb vom ersten Restlaserstrahl des ersten Modulators 50a beaufschlagt und gibt einen zweiten modulierten Laserstrahl und einen zweiten Restlaserstrahl ab.The third modulation device after 3 includes in addition to the first channel system after 1 a second modulator 50b , The second modulator 50b is in operation by the first residual laser beam of the first modulator 50a acts on and outputs a second modulated laser beam and a second residual laser beam.

Eine diesbezüglich konkretisierte Modulationsvorrichtung weist folgende Merkmale auf:

  • a) die Modulationsvorrichtung umfasst ein zweites Kanalsystem 1b mit einer zweiten Modulatoreinrichtung 30b,
  • b) die zweite Modulatoreinrichtung 30b umfasst einen zweiten Modulatortreiber 40b mit einer zweiten Treiber-Übertragungsfunktion f2 und einen zweiten Modulator 50b mit einer zweiten Modulator-Übertragungsfunktion g2,
  • c) der zweite Modulator 50b wird im Betrieb vom ersten Restlaserstrahl der Leistung Prest,1 beaufschlagt und gibt einen zweiten modulierten Laserstrahl der Leistung Ppump,2 und einen zweiten Restlaserstrahl der Leistung Prest,2 ab,
  • d) der zweite Modulatortreiber 50b wird im Betrieb von einer zweiten Ansteuereinrichtung 20b angesteuert,
  • e) die zweite Ansteuereinrichtung 20b erhält ein zweites Vorgabesignal Ucode,2 von einem zweiten Signalgenerator 10b,
  • f) mit der zweiten Ansteuereinrichtung 20b sind die zweite Treiber-Übertragungsfunktion f2 und die zweite Modulator-Übertragungsfunktion g2 in inverser Form derart abbildbar, dass ein zweiter Nutzlaserstrahl erhalten wird, der dem zweiten Vorgabesignal Ucode,2 folgt.
A modulation device concretized in this respect has the following features:
  • a) the modulation device comprises a second channel system 1b with a second modulator device 30b .
  • b) the second modulator device 30b includes a second modulator driver 40b with a second driver transfer function f 2 and a second modulator 50b with a second modulator transfer function g 2 ,
  • c) the second modulator 50b In operation, the first residual laser beam of the power P residual, 1 is applied and outputs a second modulated laser beam of the power P pump, 2 and a second residual laser beam of the power P rest, 2 ,
  • d) the second modulator driver 50b is in operation by a second drive device 20b driven,
  • e) the second drive device 20b receives a second default signal U code, 2 from a second signal generator 10b .
  • f) with the second drive device 20b the second driver transfer function f 2 and the second modulator transfer function g 2 are in inverse form such that a second Nutzlaserstrahl is obtained, which follows the second default signal U code, 2 .

Die zweite Ansteuereinrichtung 20b verarbeitet zusätzlich das erste Vorgabesignal Ucode,1 zur Bestimmung von Eigenschaften des ersten Restlaserstrahls.The second drive device 20b additionally processes the first specification signal U code, 1 for determining properties of the first residual laser beam.

Der zweite modulierte Laserstrahl mit der Leistung Ppump,2 wird im Betrieb einem Konverter 60b zugeführt wird. Man erhält einen Nutzlaserstrahl anderer Frequenz. Der Konverter 60a weist eine Konverter-Übertragungsfunktion h2 auf. Die Ansteuereinrichtung 20b des zweiten Kanalsystems 1b bildet die inverse Konverter-Übertragungsfunktion h2 mit ab.The second modulated laser beam with the power P pump, 2 becomes a converter during operation 60b is supplied. This gives a Nutzlaserstrahl other frequency. The converter 60a has a converter transfer function h 2 . The drive device 20b of the second channel system 1b is the inverse converter transfer function h 2 by pressing.

In Abweichung zum dargestellten Ausführungsbeispiel kann der zweite Restlaserstrahl mit der Leistung Prest,2 beispielsweise in einem dritten Kanalsystem zu einem dritten Nutzlaserstrahl weiterverarbeitet werden. In deviation from the illustrated embodiment, the second residual laser beam with the power P rest, 2 can be further processed, for example, in a third channel system to a third Nutzlaserstrahl.

Einzelheiten: zu modulierender Laserstrahl, Modulator, Vorgabesignal, AnsteuereinrichtungDetails: laser beam to be modulated, modulator, default signal, control device

Der zu modulierende Laserstrahl kann je nach Anwendung von einem Festkörperlaser, einem OPO oder von einem Diodenlaser erhalten sein. Der zu modulierende Laserstrahl kann ein Teillaserstrahl vorbestimmter Energie sein. Dazu kann beispielsweise ein Teil des Laserstrahls über eine Halbwellenplatte und einen Polarisator in einen Teillaserstrahl ausgekoppelt werden. Teillaserstrahlen können jeweils unabhängig voneinander in ebenfalls voneinander unabhängigen externen Modulations-Vorrichtungen moduliert werden. Wird ein Teillaserstrahl und eine zugehörige externen Modulations-Vorrichtungen nicht benutzt, ist die diesbezüglich zur Verfügung gestellte Leistung jedoch für die anderen Teillaserstrahlen (Kanäle) verloren.Depending on the application, the laser beam to be modulated can be obtained from a solid-state laser, an OPO or from a diode laser. The laser beam to be modulated may be a partial laser beam of predetermined energy. For this purpose, for example, a part of the laser beam can be coupled via a half-wave plate and a polarizer in a partial laser beam. Partial laser beams can each be modulated independently of one another in likewise independent external modulation devices. However, if a partial laser beam and associated external modulation devices are not used, the power provided in this regard will be lost for the other partial laser beams (channels).

Der zu modulierende Laserstrahl ist zweckmäßig ein kontinuierlicher Laserstrahl, um den Rechenaufwand zu verringern.The laser beam to be modulated is expediently a continuous laser beam in order to reduce the computational effort.

Der erste Modulator 50a und/oder zweite Modulator 50b ist ein akustooptischer Modulator oder ein elektrooptischer Modulator mit einem Polarisator.The first modulator 50a and / or second modulator 50b is an acousto-optic modulator or an electro-optic modulator with a polarizer.

Das erste oder zweite Modulationssignal kann beispielsweise ein Rechtecksignal sein.The first or second modulation signal may be, for example, a square wave signal.

Die Ansteuereinrichtung kann eine analoge Interfaceschaltung, eine μController-Schaltung oder eine FPGA-Schaltung sein.The drive device may be an analog interface circuit, a μController circuit or an FPGA circuit.

Vereinfachungen bei der Beschreibung der ÜbertragungsfunktionenSimplifications in the description of the transfer functions

Nachfolgend werden die Übertragungsfunktionen erläutert. In 1 und 2 sind die Variablen mit einem Index versehen, der sich auf das Kanalsystem bezieht. Das erste Vorgabesignal Ucode,1 ist das Vorgabesignal des ersten Kanalsystems. Aus Gründen der Vereinfachung wird nachfolgend der Index des Kanalsystems weggelassen, wenn das Ein-Kanalsystem nach 1 oder das Ein-Kanalsystem nach 2 betroffen ist.The following explains the transfer functions. In 1 and 2 the variables are indexed with reference to the channel system. The first default signal U code, 1 is the default signal of the first channel system. For the sake of simplicity, the index of the channel system will be omitted below when the one-channel system after 1 or the single-channel system 2 is affected.

Übertragungsfunktionen, Ein-Kanalsystem, Fig. 1Transmission functions, single-channel system, Fig. 1

Der Modulator 56a ist in dem Strahlengang des zu modulierenden Laserstrahls Pin eingefügt. Der Modulator 50a wird von einem Modulatortreiber 40a beaufschlagt. Der Modulatortreiber 40a wiederum wird durch eine Ansteuereinrichtung 20a versorgt, welche das Vorgabesignal Ucode dergestalt umrechnet, dass die oft nichtlineare Modulator-Übertragungsferfunktion g und die Treiber-Übertragungsfunktion f durch eine geeignete Treibereingangsspannung Umod kompensiert wird.The modulator 56a is inserted in the beam path of the laser beam to be modulated in P. The modulator 50a is from a modulator driver 40a applied. The modulator driver 40a in turn, by a drive device 20a supplied, which converts the default signal U code such that the often non-linear modulator transfer function g and the driver transfer function f is compensated by a suitable driver input voltage U mod .

Allgemein existiert eine Modulator-Übertragungsfunktion g zwischen dem Modulatorsignal V, der einfallenden Laserleistung Pin und der Laserleistung Pout am Nutzausgang (hier als Nutzleistung gesehen) nach Pout = Ping(V). Generally, a modulator transfer function g exists between the modulator signal V, the incident laser power P in, and the laser power P out at the payload (seen here as useful power) P out = P in g (V).

Das Modulatorsignal V, welches den Modulator 50a speist, besitzt wiederum eine Übertragungsfunktion f aus der Treibereingangsspannung Umod des Modulatortreibers 40a: V = f(Umod). The modulator signal V, which is the modulator 50a in turn, has a transfer function f from the driver input voltage U mod of the modulator driver 40a : V = f (U mod ).

Soll nun die Nutzleistung zeitlich genau der Form des Vorgabesignals Ucode mit einem Proportionalitätsfaktor β folgen, Pout = β·Ucode, wird durch die Ansteuereinrichtung 20a folgende Treibereingangsspannung Umod an den Modulatortreiber 40a gegeben:

Figure DE102013011301B3_0002
If the net power now exactly follows the form of the specification signal U code with a proportionality factor β, P out = β · U code , is by the drive device 20a following driver input voltage U mod to the modulator driver 40a where:
Figure DE102013011301B3_0002

Übertragungsfunktion einer akustooptischen Modulators, Ein-Kanalsystem, Fig. 1Transfer function of an acousto-optic modulator, single-channel system, Fig. 1

Für einen akustooptischen Modulator ergibt sich im Bragg-Regime eine Übertragungsfunktion zwischen Hochfrequenzleistung Prf, einfallender Laserleistung Pin und abgelenkter Laserleistung Pout (hier als Nutzleistung gesehen) aus

Figure DE102013011301B3_0003
mit der Phasenverschiebung
Figure DE102013011301B3_0004
zuFor an acousto-optic modulator, the Bragg regime produces a transfer function between high-frequency power P rf , incident laser power P in, and deflected laser power P out (seen here as net power)
Figure DE102013011301B3_0003
with the phase shift
Figure DE102013011301B3_0004
to

Figure DE102013011301B3_0005
Figure DE102013011301B3_0005

Darin ist b die Breite der Schallwelle, Lm die Modulatorlänge, λs die Laserwellenlänge, Pa = a·Prf die Schallleistung, welche oft linear (Faktor a) mit der Hochfrequenzleistung Prf ansteigt, und M2 die Kennzahl des akustooptischen Materials. Die Hochfrequenzleistung Prf stellt in diesem Fall das Modulatorsignal V dar. Der Modulatortreiber 40a, ein Hochfrequenzgenerator, welcher den akustooptischen Modulator 50a speist, besitzt wiederum eine Übertragungsfunktion f zwischen seiner Treibereingangsspannung Umod und der Hochfrequenzleistung Prf, welche durch Prf = f(Umod) gegeben ist. Oft liegt hier ein lineares Verhalten mit einer Schwelle Uthr vor: f(Umod) ≈ α·(Umod – Uthr). Where b is the width of the sound wave, L m is the modulator length, λ s is the laser wavelength, P a = a · P rf the sound power, which often increases linearly (factor a) with the high-frequency power P rf , and M 2 the characteristic number of the acousto-optic material. The high frequency power P rf in this case represents the modulator signal V. The modulator driver 40a , a high-frequency generator, which the acousto-optic modulator 50a in turn has a transfer function f between its driver input voltage U mod and the high-frequency power P rf , which by P rf = f (U mod ) given is. Often there is a linear behavior with a threshold U thr : f (U mod ) ≈ α · (U mod - U thr ).

Soll nun die Nutzleistung Pout zeitlich genau der Form des Vorgabesignals Ucode folgen, Pout = β·Ucode, wird durch die Ansteuereinrichtung folgende Treibereingangsspannung Umod an den Modulatortreiber 40a, dem Hochfrequenzgenerator, gegeben:

Figure DE102013011301B3_0006
If now the net power P out should follow exactly the form of the default signal U code , P out = β · U code , is driven by the drive driver following input voltage U mod to the modulator driver 40a , the high frequency generator, given:
Figure DE102013011301B3_0006

Übertragungsfunktion eines elektrooptischen Modulators, Ein-Kanalsystem, Fig. 1 Transfer function of an electro-optical modulator, single-channel system, Fig. 1

Für einen Modulator 50a, der ein elektrooptischer Modulator mit einem nachgeschalteten Polarisator ist, erhält man eine Übertragungsfunktion zwischen angelegtem Modulationssignal V, einfallender Laserleistung Pin und abgelenkter Laserleistung Pout (hier als Nutzleistung gesehen) aus Pout = Pinsin2( ΔΦ / 2) mit

Figure DE102013011301B3_0007
als die spannungsabhängige Phasenverschiebung und
Figure DE102013011301B3_0008
als die intrinsische Phasenverschiebung ohne Spannung zuFor a modulator 50a , which is an electro-optical modulator with a downstream polarizer, one obtains a transfer function between applied modulation signal V, incident laser power P in and deflected laser power P out (seen here as net power) P out = P in sin 2 (ΔΦ / 2) With
Figure DE102013011301B3_0007
as the voltage-dependent phase shift and
Figure DE102013011301B3_0008
as the intrinsic phase shift without tension too

Figure DE102013011301B3_0009
Figure DE102013011301B3_0009

Darin sind n1 und n2 die Normalmoden des Brechungsindexes, b die Breite und Lm die Länge des Modulatormediums, λs die Laserwellenlänge und

Figure DE102013011301B3_0010
die Halbwellenspannung des Modulators.Therein n 1 and n 2 are the normal modes of the refractive index, b the width and L m the length of the modulator medium, λ s the laser wavelength and
Figure DE102013011301B3_0010
the half-wave voltage of the modulator.

Der Modulatortreiber 40a, der ein Hochspannungsgenerator ist, welcher den elektrooptischen Modulator speist, besitzt wiederum eine Übertragungsfunktion f zwischen seiner Treibereingangsspannung Umod und dem Modulatorsignal V, welche durch V = f(Umod) gegeben ist. Oft liegt hier ein direkt lineares Verhalten vor: f(Umod) ≈ α·Umod. The modulator driver 40a , which is a high voltage generator, which feeds the electro-optical modulator, in turn, has a transfer function f between its driver input voltage U mod and the modulator signal V, which by V = f (U mod ) given is. Often there is a direct linear behavior: f (U mod ) ≈ α · U mod .

Soll nun die Nutzleistung Pout zeitlich genau der Form des Vorgabesignals Ucode folgen, Pout = β·Ucode, wird durch eine Interfaceschaltung (analog, μController, FPGA oder ähnliches) folgende Treibereingangsspannung Umod an den Modulatortreiber 40a gegeben:

Figure DE102013011301B3_0011
If now the net power P out should follow exactly the form of the default signal U code , P out = β · U code , is by an interface circuit (analog, μController, FPGA or the like) following driver input voltage U mod to the modulator driver 40a where:
Figure DE102013011301B3_0011

Übertragungsfunktion eines Konverters, Ein-Kanalsystem, Fig. 2 Transfer function of a converter, single-channel system, Fig. 2

Ein Modulator 50a ist im Strahlengang des Pumplaserstrahls des Konverters 60a eingefügt. Dieser Konverter 60a ist ein nichtlinearer Konverter, ausgebildet als optisch-parametrischer Oszillator (OPO). Abweichend zum Ausführungsbeispiel könnte der Konverter auch eine nichtlineare Faser oder ein anderer Laser sein, welcher durch einen Pumplaserstrahl der Leistung Ppump gepumpt wird. Der Modulatortreiber 40a wird von der Ansteuereinrichtung 20a versorgt, welche das Vorgabesignal Ucode dergestalt umrechnet, dass neben der Treiber-Übertragungsfunktion f die oft nichtlineare Modulator-Übertragungsfunktion g des Modulators 50a und die Auswirkungen der oft nichtlinearen Konverter-Übertragungsfunktion h durch eine geeignete Treibereingangsspannung Umod kompensiert wird.A modulator 50a is in the beam path of the pump laser beam of the converter 60a inserted. This converter 60a is a nonlinear converter designed as an optical parametric oscillator (OPO). Unlike the embodiment, the converter could also be a non-linear fiber or another laser, which is pumped by a pump laser beam of power P pump . The modulator driver 40a is from the drive device 20a supplied, which converts the default signal U code such that in addition to the driver transfer function f, the often non-linear modulator transfer function g of the modulator 50a and the effects of the often non-linear converter transfer function h is compensated by a suitable driver input voltage U mod .

Allgemein existiert die Übertragungsfunktion h zwischen der Konverter-Pumpleistung Ppump des Konverters 60a und der Konverterleistung Pout am Nutzausgang (hier als Nutzleistung gesehen) nach Pout = h(Ppump). Generally, the transfer function h exists between the converter pump power P pump of the converter 60a and the converter power P out at the payload (seen here as net power) P out = h (P pump ).

Oft gilt dafür eine lineare Abhängigkeit mit einer Schwelle Pthr: Pout = η(Ppump – Pthr). Often a linear dependence with a threshold P thr applies: P out = η (P pump - P thr ).

Unter Berücksichtigung der Übertragungsfunktion g zwischen dem Modulatorsignal V, der einfallenden Laserleistung Pin und der Pumpleistung des Konverters Ppump Ppump = Ping(V) und der Übertragungsfunktion f aus der Treibereingangsspannung Umod des Modulatortreibers 40a V = f(Umod) folgt nun für eine Nutzleistung in gewünschter zeitlicher Form des Vorgabesignals Ucode mit einem Proportionalitätsfaktor β Pout = β·Ucode, dass durch die Ansteuereinrichtung 20a folgende Treibereingangsspannung an den Modulatortreiber 40a gegeben werden muss:

Figure DE102013011301B3_0012
Taking into account the transfer function g between the modulator signal V, the incident laser power P in and the pump power of the converter P pump Ppump = P in g (V) and the transfer function f from the driver input voltage U mod of the modulator driver 40a V = f (U mod ) Now follows for a net power in the desired temporal form of the default signal U code with a proportionality factor β P out = β · U code , that by the drive device 20a following driver input voltage to the modulator driver 40a must be given:
Figure DE102013011301B3_0012

Übertragungsfunktion, Zwei-Kanalsystem, Fig. 3Transfer function, two-channel system, Fig. 3

Um möglichst die gesamte Laserleistung nutzen zu können, sind der erste Modulator 50a des ersten Kanalsystems 1a und der zweite Modulator 50b des zweiten Kanalsystems 1b in Reihe geschaltet. Der erste Modulationstreiber 40a wird mit der Treibereingangsspannung

Figure DE102013011301B3_0013
angesteuert. Die vorgenannte Formel ist eine allgemeine Formel, die eine Konverter-Übertragungsfunktion h1 mit berücksichtigt. Daher liegt kein Widerspruch zur 3 vor, bei der nur das zweite Kanalsystem 1b einen Konverter 60b aufweist.To be able to use as much as possible the entire laser power, the first modulator 50a of the first channel system 1a and the second modulator 50b of the second channel system 1b connected in series. The first modulation driver 40a comes with the driver input voltage
Figure DE102013011301B3_0013
driven. The above formula is a general formula taking into account a converter transfer function h 1 . Therefore, there is no contradiction to 3 before, in which only the second channel system 1b a converter 60b having.

Die im zweiten Kanalsystem 1b zur Verfügung stehende Leistung hängt von der zeitabhängigen Modulation im ersten Kanalsystem 1a ab: Pin,2 = Pin,1 – Pout,1 The second channel system 1b available power depends on the time-dependent modulation in the first channel system 1a from: P in, 2 = P in, 1 - P out, 1

Hierbei sind die Modulatorverluste aus Gründen der Vereinfachung vernachlässigt.Here, the Modulatorverluste are neglected for reasons of simplicity.

Aufgrund der Abhängigkeit von der ersten Modulation im ersten Kanalsystem 1a weist die zweite Treibereingangsspannung Umod,2 folgenden Verlauf auf:

Figure DE102013011301B3_0014
Due to the dependence on the first modulation in the first channel system 1a has the second driver input voltage U mod, 2 the following course:
Figure DE102013011301B3_0014

Daraus ergibt sich für Kanal k von N Kanälen die Treibereingangsspannung zuThis results in the driver input voltage for channel k of N channels

Figure DE102013011301B3_0015
Figure DE102013011301B3_0015

Die Reihenfolge, in der die Kanäle 1a und 1b angeordnet werden ist mathematisch gesehen nicht wichtig. Da die Abbildung der realen, oft nichtlinearen Übertragungsfunktionen bzw. ihrer Umkehrfunktionen in Hard- oder Software oft nur näherungsweise geschehen kann, sollte jedoch in Realität eine Reihenfolge gewählt werden, welche das Frequenzspektrum (z. B. verursacht durch die Anzahl der Schaltvorgänge bei digitaler Modulation) der Terme

Figure DE102013011301B3_0016
für alle Kanäle k = 1...N unter realen Modulationsbedingungen minimiert, so dass ein Einfluss möglicher Frequenzgangengpässe in den Ansteuereinrichtungen der verschiedenen Kanalsysteme ebenfalls minimiert wird.The order in which the channels 1a and 1b Being arranged mathematically is not important. Since the mapping of the real, often non-linear transfer functions or their reversal functions in hardware or software can often only be approximated, in reality an order should be chosen which limits the frequency spectrum (eg caused by the number of switching operations in digital modulation ) of the terms
Figure DE102013011301B3_0016
is minimized under real modulation conditions for all channels k = 1... N, so that an influence of possible frequency pass-offs in the drive devices of the different channel systems is also minimized.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1a, 1b1a, 1b
Kanalsystemchannel system
10a, 10b10a, 10b
Signalgeneratorsignal generator
20a, 20b20a, 20b
Ansteuereinrichtungdriving
30a, 30b30a, 30b
Modulatoreinrichtungmodulator means
40a, 40b40a, 40b
Modulatortreibermodulator driver
50a, 50b50a, 50b
Modulatormodulator
60a, 60b60a, 60b
Konverterconverter
f1, f2 f 1 , f 2
Treiber-ÜbertragungsfunktionDrivers transfer function
g1, g2 g 1 , g 2
Modulator-ÜbertragungsfunktionModulator transfer function
h1, h2 h 1 , h 2
Konverter-ÜbertragungsfunktionConverter transfer function
Ucode,1, Ucode,2 U code, 1 , U code, 2
Vorgabesignalsetting signal
Umod,1, Umod,2 U mod, 1 , U mod, 2
TreibereingangsspannungDriver input voltage
V1, V2 V 1 , V 2
Modulatorsignalmodulator signal
Pin,1, Pin,2 P in, 1 , P in, 2
Laserleistung des zu modulierenden LaserstrahlsLaser power of the laser beam to be modulated
Pout,1, Pout,2 P out, 1 , P out, 2
Leistung des NutzlaserstrahlsPower of Nutzlaserstrahls
Prest,1, Prest,2 P rest, 1 , P rest, 2
Leistung des RestlaserstrahlsPower of the residual laser beam
Ppump,1, Ppump,2 P pump, 1 , P pump, 2
Leistung des PumplaserstrahlsPower of the pump laser beam

Claims (9)

Modulationsvorrichtung zur externen Modulation eines zu modulierenden Laserstrahls, mit folgenden Merkmalen: a) die Modulationsvorrichtung umfasst ein erstes Kanalsystem (1a) mit einer ersten Modulatoreinrichtung (30a), b) die erste Modulatoreinrichtung (30a) umfasst einen ersten Modulatortreiber (40a) mit einer ersten Treiber-Übertragungsfunktion (f1) und einen ersten Modulator (50a) mit einer ersten Modulator-Übertragungsfunktion (g1), c) der erste Modulator (50a) wird im Betrieb vom zu modulierenden Laserstrahl beaufschlagt und gibt einen ersten modulierten Laserstrahl ab, d) der erste Modulatortreiber (40a) wird im Betrieb von einer ersten Ansteuereinrichtung (20a) angesteuert, e) die erste Ansteuereinrichtung (20a) erhält im Betrieb ein erstes Vorgabesignal (Ucode,1) von einem ersten Signalgenerator (10a), f) mit der ersten Ansteuereinrichtung (20a) sind die erste Treiber-Übertragungsfunktion (f1) und die erste Modulator-Übertragungsfunktion (g1) in inverser Form derart abbildbar, dass ein erster Nutzlaserstrahl erhalten wird, der dem Vorgabesignal (Ucode,1) folgt, g) der erste Modulator (50a) gibt im Betrieb auch einen ersten Restlaserstrahl ab, h) die Modulationsvorrichtung umfasst einen zweiten Modulator (50b) und i) der zweite Modulator (50b) wird im Betrieb vom ersten Restlaserstrahl des ersten Modulators (50a) beaufschlagt und gibt einen zweiten modulierten Laserstrahl ab.Modulation device for the external modulation of a laser beam to be modulated, comprising the following features: a) the modulation device comprises a first channel system ( 1a ) with a first modulator device ( 30a ), b) the first modulator device ( 30a ) includes a first modulator driver ( 40a ) with a first driver transfer function (f 1 ) and a first modulator ( 50a ) with a first modulator transfer function (g 1 ), c) the first modulator ( 50a ) is acted upon by the laser beam to be modulated during operation and emits a first modulated laser beam, d) the first modulator driver ( 40a ) is in operation by a first drive means ( 20a ), e) the first drive device ( 20a ) receives in operation a first default signal (U code, 1 ) from a first signal generator ( 10a ), f) with the first drive device ( 20a ), the first driver transfer function (f 1 ) and the first modulator transfer function (g 1 ) are in inverse form such that a first payload laser beam following the default signal (U code, 1 ) is obtained, g) the first modulator ( 50a ) also emits a first residual laser beam during operation, h) the modulation device comprises a second modulator ( 50b ) and i) the second modulator ( 50b ) is in operation by the first residual laser beam of the first modulator ( 50a ) and outputs a second modulated laser beam. Modulationsvorrichtung nach Anspruch 1, mit folgenden Merkmalen: a) die Modulationsvorrichtung umfasst ein zweites Kanalsystem (1b) mit einer zweiten Modulatoreinrichtung (30b), b) die zweite Modulatoreinrichtung (30b) umfasst einen zweiten Modulatortreiber (40b) mit einer zweiten Treiber-Übertragungsfunktion (f2) und einen zweiten Modulator (50b) mit einer zweiten Modulator-Übertragungsfunktion (g2), c) der erste Modulator (50a) gibt im Betrieb auch einen ersten Restlaserstrahl ab, d) der zweite Modulator (50b) wird im Betrieb vom ersten Restlaserstrahl beaufschlagt und gibt einen zweiten modulierten Laserstrahl ab, e) der zweite Modulatortreiber (50b) wird im Betrieb von einer zweiten Ansteuereinrichtung (20b) angesteuert, f) die zweite Ansteuereinrichtung (20b) erhält ein zweites Vorgabesignal (Ucode,2) von einem zweiten Signalgenerator (10b), g) mit der zweiten Ansteuereinrichtung (20b) sind die zweite Treiber-Übertragungsfunktion (f2) und die zweite Modulator-Übertragungsfunktion (g2) in inverser Form derart abbildbar, dass ein zweiter Nutzlaserstrahl erhalten wird, der dem zweiten Vorgabesignal (Ucode,2) folgt.Modulation device according to Claim 1, with the following features: a) the modulation device comprises a second channel system ( 1b ) with a second modulator device ( 30b ), b) the second modulator device ( 30b ) includes a second modulator driver ( 40b ) with a second driver transfer function (f 2 ) and a second modulator ( 50b ) with a second modulator transfer function (g 2 ), c) the first modulator ( 50a ) emits during operation also a first residual laser beam, d) the second modulator ( 50b ) is acted upon by the operation of the first residual laser beam and outputs a second modulated laser beam, e) the second modulator driver ( 50b ) is in operation by a second drive device ( 20b ), f) the second drive device ( 20b ) receives a second default signal (U code, 2 ) from a second signal generator ( 10b g) with the second drive device ( 20b ), the second driver transfer function (f 2 ) and the second modulator transfer function (g 2 ) are in inverse form so as to obtain a second payload laser beam following the second default signal (U code, 2 ). Modulationsvorrichtung nach Anspruch 2, bei der die zweite Ansteuereinrichtung (20b) so ausgebildet ist, dass sie zusätzlich das erste Vorgabesignal (Ucode,1) zur Bestimmung von Eigenschaften des ersten Restlaserstrahls verarbeitet.Modulation device according to Claim 2, in which the second drive device ( 20b ) is designed so that it additionally processes the first default signal (U code, 1 ) for determining properties of the first residual laser beam. Modulationsvorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, die derart ausgebildet ist, dass der zweite Modulator (50b) im Betrieb auch einen zweiten Restlaserstrahl abgibt, der ebenfalls zu einem Nutzlaserstrahl weiterverarbeitet wird.Modulation device according to claim 1, 2 or 3, which is designed such that the second modulator ( 50b ) emits a second residual laser beam in operation, which is also processed into a Nutzlaserstrahl. Modulationsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, die derart ausgebildet, dass der erste oder der zweite modulierte Laserstrahl im Betrieb einem Konverter (60a, 60b) zugeführt wird.Modulation device according to one of claims 1 to 4, which is designed such that the first or the second modulated laser beam in operation a converter ( 60a . 60b ) is supplied. Modulationsvorrichtung nach Anspruch 5, bei der der Konverter (60a, 60b) eine Konverter-Übertragungsfunktion (h1, h2) aufweist, derart, dass die Ansteuereinrichtung (20a, 20b) des jeweiligen Kanalsystems (1a, 1b) dazu ausgebildet ist, die inverse Konverter-Übertragungsfunktion (h1, h2) mit abzubilden.Modulation device according to Claim 5, in which the converter ( 60a . 60b ) has a converter transfer function (h 1 , h 2 ), such that the drive device ( 20a . 20b ) of the respective channel system ( 1a . 1b ) is designed to map the inverse converter transfer function (h 1 , h 2 ) with. Modulationsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der der zu modulierende Laserstrahl von einem Festkörperlaser, einem OPO oder einem Diodenlaser erhalten ist.Modulation device according to one of Claims 1 to 6, in which the laser beam to be modulated is obtained from a solid-state laser, an OPO or a diode laser. Modulationsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, die dafür ausgebildet ist, dass der zu modulierende Laserstrahl ein kontinuierlicher Laserstrahl ist.Modulation device according to one of claims 1 to 7, which is designed so that the laser beam to be modulated is a continuous laser beam. Modulationsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei der der erste und/oder zweite Modulator (50a, 50b) ein akustooptischer Modulator oder ein elektrooptischer Modulator mit Polarisator ist.Modulation device according to one of Claims 1 to 8, in which the first and / or second modulator ( 50a . 50b ) is an acousto-optic modulator or an electro-optic modulator with polarizer.
DE201310011301 2013-07-08 2013-07-08 Modulation device for external modulation of laser beam, comprises drive unit, and modulator unit that has modulator driver with drive transmission function and modulator with modulator transfer function, which is acted upon by laser beam Active DE102013011301B3 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE201310011301 DE102013011301B3 (en) 2013-07-08 2013-07-08 Modulation device for external modulation of laser beam, comprises drive unit, and modulator unit that has modulator driver with drive transmission function and modulator with modulator transfer function, which is acted upon by laser beam
FR1401527A FR3008197B1 (en) 2013-07-08 2014-07-08 MODULATION DEVICE FOR REALIZING EXTERNAL MODULATION OF A MODULATING LASER BEAM

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE201310011301 DE102013011301B3 (en) 2013-07-08 2013-07-08 Modulation device for external modulation of laser beam, comprises drive unit, and modulator unit that has modulator driver with drive transmission function and modulator with modulator transfer function, which is acted upon by laser beam

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102013011301B3 true DE102013011301B3 (en) 2014-03-20

Family

ID=50181990

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE201310011301 Active DE102013011301B3 (en) 2013-07-08 2013-07-08 Modulation device for external modulation of laser beam, comprises drive unit, and modulator unit that has modulator driver with drive transmission function and modulator with modulator transfer function, which is acted upon by laser beam

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102013011301B3 (en)
FR (1) FR3008197B1 (en)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4616356A (en) * 1984-03-06 1986-10-07 Optical Disc Corporation Aperture compensation signal processor for optical recording

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4616356A (en) * 1984-03-06 1986-10-07 Optical Disc Corporation Aperture compensation signal processor for optical recording

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Otto Föllinger: Regelungstechnik. 10. Auflage. Heidelberg : Hüthig Verlag, 2008. S. 1 - 10. - ISBN 978-3-7785-2970-6 *

Also Published As

Publication number Publication date
FR3008197A1 (en) 2015-01-09
FR3008197B1 (en) 2018-12-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE19535809B4 (en) Apparatus and method for compensating frequency chirp
DE112011101816T5 (en) Optical amplifier with high peak power
EP2908168B1 (en) Generation of frequency combs and sine shaped nyquist pulse sequences of wide bandwidth and tunable repetition rate
DE10251888A1 (en) Driver for Pockelz cell and use of the Pockelz cell in laser systems
DE102014203925A1 (en) Electro-optical modulator and method for manufacturing an electro-optical modulator
EP3266077B1 (en) Reducing the pulse repetition frequency of a pulsed laser system
DE69006958T2 (en) High power laser pulse generator.
EP3183783B1 (en) System and method of modulating laser pulses
DE102014218353A1 (en) Laser arrangement and method for increasing the lifetime of optical elements in a laser arrangement
DE1175792B (en) Modulation device for an optical transmitter or amplifier with a selectively fluorescent medium
DE1549929A1 (en) Image display device
DE60124343T2 (en) Optical frequency converter with reciprocal modulation
DE102013011301B3 (en) Modulation device for external modulation of laser beam, comprises drive unit, and modulator unit that has modulator driver with drive transmission function and modulator with modulator transfer function, which is acted upon by laser beam
DE102010048576B4 (en) Laser device for generating a CEO-free frequency comb
DE102015106633B4 (en) Fiber-optic laser generator
DE102009011599B4 (en) Oscillator-amplifier arrangements with amplitude adjustment
DE1192743B (en) Arrangement for controlling an optical transmitter with a crystal as a selectively fluorescent medium
DE2062085A1 (en) Device for selecting a light beam within a resonator
DE102016005421B4 (en) Freely triggerable master oscillator power amplifier
DE2054703B2 (en) OPTICAL DEVICE FOR COHERENT RADIATION WITH A RING RESONATOR
DE2436656C3 (en) Circuit for the common display of the instantaneous values of two or more time-varying electrical quantities
WO2018095921A1 (en) Driver circuit, in particular for a pockels cell, and a method for driving a driver circuit
DE2228617A1 (en) METHOD AND DEVICE FOR CONTROLLING THE RESOLUTION ASSET
DE2951564A1 (en) LASER AS A DIRECTIONAL AND GUIDE ENCODER
DE1439258C (en) Modulation arrangement for electromagnetic radiation

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final
R020 Patent grant now final

Effective date: 20141223

R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee
R409 Internal rectification of the legal status completed