DE1589740B2

DE1589740B2 - Beobachtungsgeraet nach art eines nachtsichtgeraetes

Info

Publication number: DE1589740B2
Application number: DE19671589740
Authority: DE
Inventors: Walther Dipl Ing Dr 6901 Dilsburg HOIs 3 18 Heß
Original assignee: Eltro GmbH & Co Gesellschaft fur Strahlungstechnik, 6900 Heidelberg
Priority date: 1967-08-12
Filing date: 1967-08-12
Publication date: 1973-06-28
Also published as: DE1589740C3; FR1578393A; CH482323A; GB1176455A; NL6811438A; DE1589740A1

Description

j in F i g. 1 sei zunächst an Hand eines an sich be-' kannten Faserverstärkers das Prinzip näher erläutert. Der optische Verstärker enthält in der Mitte das stimulierbare Medium 1, das im vorliegenden Beispiel aus Neodym-Glas besteht und das zu einer dünnen Faser vom Durchmesser d verarbeitet ist. Dieser Durchmesser d liegt in der Größenordnung der Wellenlänge der zu verstärkenden Strahlung. Da der Faserverstärker zugleich ein Lichtleiter sein soll, ist das stimulierbare Medium 1 mit einem Mantel 2 \ umhüllt, dessen Brechwert n, kleiner ist als der Brechwert H₁ des Neodym-Glases. An den Grenzflächen zwischen dem stimulierbaren Medium 1 und dem Mantel 2 tritt Totalreflexion auf. Wenn α der Grenzwinkel der Totalreflexion ist, so gilt

sin cc =

Ist E₀ die Intensität der in den Faserverstärker eintretenden, E₁ diejenige der austretenden Strahlung, so ergibt sich der Verstärkungsfaktor zu:

Ein Anwendungsbeispiel für einen als optischer Verstärker (Laser) verwendeten Strahlungsverstärker in einem Nachtsichtgerät wird an Hand der F i g. 3 besprochen. Das Objektfeld wird, wie an sich bekannt, mit Hilfe eines Neodym-Lasersenders 3 kohärent bestrahlt. Die von dem zu beobachtenden Objekt 4 zurückgeworfene Strahlung gelangt durch ein Objektiv 5 und ein Spektralfilter 6 zu einem optischen Faserverstärker 7, der gemäß F i g. 2 ausgebildet ist. Er besteht aus einer der Anregung dienenden Gasentladungslampe 10, einem Bündel aus einer großen Anzahl von stimutierbaren Lichtleitfasern 11, die zueinander parallel auf dem Mantel der Gasentladungslampe 10 verlaufen, und einem die stimulierbaren Lichtleitfasern 11 umschließenden zylindrischen Reflektor 12 des Anregungssystems. Bei den stimulierbaren Lichtleitfasern 11 handelt es sich beispielsweise um Neodym-Glasfasern, wie sie bereits weiter oben erläutert wurden. In der Praxis werden etwa 100 bis 1000 solcher Lichtleitfasern zu einem die Gasentladungslampe umgebenden Bündel

ίο vereinigt.

Erfindungsgemäß wird nun mit Hilfe eines mit dem optischen Faserverstärker 7 gekoppelten IR-Bildwandlers 8 die zurückgeworfene verstärkte Objektstrahlung zur elektronenoptischen Bilderzeugung nutzbar gemacht. Das auf dem Leuchtschirm des IR-Bildwandlers 8 sichtbar werdende Elektronenbild kann durch eine Lupe 9 betrachtet werden.

Eine weitere günstige Anwendungsmöglichkeit ergibt sich für optische Abtastsysteme großer Empfmdlichkeit. Hierfür wird der in F i g. 3 gezeigte IR-Bildwandler 8 durch einen Photomultiplier mit nachfolgendem elektronischem Speicher ersetzt. Das Objekt wird mit Hilfe eines Sendestrahls kleiner Strahldivergenz punktförmig abgetastet. Die vom Objekt zurückgeworfene Strahlung wird durch einen Faserverstärker zum Photomultiplier geleitet.

Darüber hinaus ist der Strahlungsverstärker für zeitlich getastete Übertragung bei Nachtsichtgeräten bestens geeignet. Dazu wird ein gepulster Lasersender mit einem empfangsseitigen Strahlungsverstärker entsprechend der in F i g. 3 gezeigten Anordnung kombiniert. Der Lasersender emittiert kurze Impulse mit Impulsbreiten von etwa 10 bis 100 nsec. Die Empfindlichkeit des Strahlungsverstärkers wird dann als Funktion der Zeit variiert. Dies wird durch eine zeitliche Korrelation zwischen dem Sendeimpuls und dem Anregungsimpuls des optischen Strahlungsverstärkers realisiert.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

1 2 Patentschrift 1299 782 wird ein optischer Bild-Patentansprüche: wandler beschrieben, bei dem durch Abbilden eines infraroten Eingangssignals auf die vordere Stirn-

1. Beobachtungsgerät nach Art eines Nacht- fläche eines als Faserbündel vorliegenden anregsichtgerätes, bei dem das zu beobachtende Ob- 5 baren dotierten Festkörpermediums das infrarote jekt mittels eines optischen Senders (Laser) be- Bild in ein Bild kürzerer Wellenlänge umgewandelt strahlt ist, der im infraroten Bereich monochro- wird. Dem Festkörpermedium wird hierbei zusätzmatisch und kohärent strahlt, und bei dem emp- liehe Anregungsenergie in Form von Anregungslicht fangsseitig das zu beobachtende Objekt auf der zugeführt. Über die hintere Stirnfläche wird durch Stirnfläche eines optischen stimulierbaren Faser- io ausgelöste Emission ein optisches Ausgangssignal bündeis abgebildet ist, dadurch gekenn- kürzerer Wellenlänge als das Eingangssignal auszeichnet, daß das stimulierbare Faserbündel gestrahlt. Auch diese Vorrichtung sieht keine Mögfür eine optische Verstärkung auf gleicher infra- lichkeit einer Verbindung des Faserbündels mit roter Frequenz ausgewählt ist und daß diesem einem Infrarotbildwandler und/oder einem Bildver-Faserbündel die Photokathode und/oder der 15 stärker vor, noch ist das Faserbündel für eine op-Photodetektor eines Infrarotbildwandlers und/ tische Verstärkung auf der gleichen infraroten Fre- oder eines Bildverstärkers optisch unmittelbar quenz ausgewählt.

nachgeschaltet ist. Aus der Zeitschrift Proceedings of the IEEE,

2. Beobachtungsgerät nach Anspruch 1, da- Bd. 52, Nr. 5, Mai 1964, S. 28 A, ist schließlich noch durch gekennzeichnet, daß als Sender ein ge- 20 ein der Beobachtung von Laserstrahlung dienendes pulster Laser verwendet wird, der kurze Impulse Nachtsichtgerät bekannt, das jedoch eine nicht allen mit Impulsbreiten von etwa 10 bis 100 nsec aus- Anforderungen gerecht werdende Empfindlichkeit sendet. und Reichweite besitzt.

3. Beobachtungsgerät nach Anspruch 1, da- Die mit dem Erfindungsgegenstand zu lösende Aufdurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Sende- 25 gäbe wird in der Schaffung eines Beobachtungsgerätes impuls und dem Anregungsimpuls für den Strah- der angegebenen Gattung gesehen, das trotz einer lungsverstärker eine zeitliche Korrelation vor- gegenüber vergleichbaren bekannten Geräten geringegesehen ist. ren Sendeleistung verbesserte optische Eigenschaften

besitzt und sich außerdem für zeitlich getastete Uber-30 tragungen eignet. Diese Aufgabe ist gemäß der Er-

findung dadurch gelöst worden, daß das stimulierbare Faserbündel für eine optische Verstärkung auf

gleicher infraroter Frequenz ausgewählt ist und daß

Die Erfindung bezieht sich auf ein Beobachtungs- diesem Faserbündel die Photokathode und/oder der gerät nach Art eines Nachtsichtgerätes, bei dem das 35 Photodetektor eines Infrarotbildwandlers und/oder zu beobachtende Objekt mittels eines optischen Sen- eines Bildverstärkers optisch unmittelbar nachders (Laser) bestrahlt ist, der im infraroten Bereich geschaltet ist. Dadurch wird trotz geringer Sendemonochromatisch und kohärent strahlt, und bei dem leistung eine relativ hohe Empfindlichkeit und eine empfangsseitig das zu beobachtende Objekt auf der große Reichweite erzielt. Außerdem sind größere Stirnfläche eines optischen stimulierbaren Faser- 40 objektseitige Gesichtsfeldwinkel möglich. Femer bündeis abgebildet ist. werden durch die Kombination eines gepulsten Laser-Aus »Applied Optics«, Bd. 3, Nr. 10, Oktober' senders mit einem empfangsseitigen Strahlungsver-1964, S. 1182 bis 1186, sowie Bd. 5, Nr. 10, Oktober stärker zeitlich getastete Übertragungen möglich.
1966, S. 1487 bis 1499, und der französischen Pa- Weitere erfindungswesentliche Merkmale sehen tentschrift 1 344 970 ist die Verwendung von Neo- 45 vor, daß als Sender ein gepulster Laser verwendet dym dotiertem Glas für ein stimulierbares Glasfaser- wird, der kurze Impulse mit Impulsbreiten von etwa medium bekannt. 10 bis 100 ns aussendet, und daß zwischen dem Ferner ist aus der deutschen Auslegeschrift Sendeimpuls und dem Anregungsimpuls für den 1158172 ein optischer Verstärker für kohärentes . .Strahlungsverstärker eine zeitliche Korrelation vor-Licht bekannt, dessen stimulierbares Medium als ein 50 gesehen ist. Eine optimale Kontrastauflösung, nur aus fluoreszenten Kristallen bestehendes Lichtleit- geringfügige Störmöglichkeiten durch Streuung in der faserbündel ausgebildet ist. Die einzelnen Fasern Atmosphäre sowie die Möglichkeit einer Entfersind hierbei in ein optisch dünneres Medium ein- nungsmessung — sofern der Strahlungsverstärker als gebettet und werden von einer gemeinsamen Licht- Empfänger für Laser-Entfernungsmessungen vorquelle angeregt, die aus dem Schirm einer von einem 55 gesehen ist — sind die als vorteilhaft zu erwähnenflächenhaften Elektronenstrahl angeregten Kathoden- den Folgen. Auch eine zusätzliche Verbesserung der strahlröhre besteht. Durch Zurückkopplung eines Reichweite und der Empfindlichkeit des Empfangs-Teils der abgegebenen Lichtenergie in das optische systems werden hierbei erzielt.
System wird eine Lichtverstärkung erreicht. Diese Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung werden Vorrichtung fällt nicht unter die eingangs näher be- 60 an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt zeichnete Gattung. Auch ist weder etwas über die Fig. 1 das Prinzip eines Faserverstärkers im Möglichkeit einer funktioneilen Verbindung ; des Längsschnitt,

Faserbündels mit einem Infrarotbildwandler und/ F i g. 2 a einen Strahlungsverstärker im Längsoder einem Bildverstärker zum Zweck einer getaste- schnitt,

ten Übertragung, noch über die Art der Frequenz 65 Fig. 2b den Strahlungsverstärker gemäß Fig. 2a

ausgesagt, auf der die optische Verstärkung erfolgen im Querschnitt und

soll. F i g. 3 das Funktionsschema eines mit einem

In der ein älteres Recht darstellenden deutschen Strahlungsverstärker ausgerüsteten Nachtsichtgerätes.