DE1946318A1

DE1946318A1 - Synchronisiervorrichtung fuer Laser

Info

Publication number: DE1946318A1
Application number: DE19691946318
Authority: DE
Inventors: Denis Le Goff; Hubert Guillet
Original assignee: Compagnie Generale dElectricite SA
Current assignee: Alcatel Lucent SAS
Priority date: 1968-09-13
Filing date: 1969-09-12
Publication date: 1970-03-19
Also published as: BE738642A; FR1602694A; GB1274736A; NL6913849A; US3643568A

Description

DR. MÜLLER-BORE DiPL..lNö. QRALFS- 1 9 A 6 3 1

DIPL.-PHYS. DR. MANITZ DIPL.-CHEM. DR. DEÜFEL

PATENTANWÄLTE

München,, den Λ%. 9. 1969 Gs/th -C 2Q91

COMPAGNIE GENERALE D¹EEiECiERICITE rue La Boitie, Paris 8 Frankreich

SyncliroiiisiervorriGhtung für Laser

Die Erfindung betrifft das Synclironisieren zwischen einem Gerät, das verschiedener Natur sein kann, und einem Laser, der mit Hilfe eines sich drehenden Prismas ausgelöst wird. Es ist "bekannt, daß bei derartige» JjaserB das Lichtverstärkermedium in einen optischen Resonator-Hohlraum eingesetzt ist, der beim Durchgang eines sich drehenden Spiegels durch eine geeignete Winkelstellung abgeschlossen wird, wobei das Auslösen auf diesen Verschluß beruht. Der dann emittierte Lichtimpuls ist sthr kurz. Wenn ein Gerät zur Verwendung dieses Lichtimpulses gesteuert werden muß, muß deshalb die Steuerung mit einer großen zeitlichen Genauigkeit gesichert sein. Dies ist insbesondere der Fall, wenn dieses Gerät fpsa photographischen Tjp ist und den Liohtiii^uls für die Beleuchtung eines photograph!sehen Objektes^ ir03?wende*.

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Es ist bekannt, einem Pitot©apparat eine "Blitzlicht"-Lampe hinzuzufügen» mit der man "im Augenbliclc des· Pkötographierens das photpgraphierte Objekt beleuchten kann. Eine Synchronisation zwischen der Steuerung des■ Photoapparats und der der "Blitzlicht"-Lampe ist dann dadurch gesichert, daß entweder die beiden Steuersysteme ein gemeinsames Teil besitzen oder di'e "Bli-tzlich-t"-Lampe· durch den Photoapparät gesteuert wird.

Aufgrund der Kürze der Lichtimpulse, die -durch einen Laser emittiert vier den und von denen ein Impuls z. B^-. eine Dauer in der Größenordnung von 30 Eanosekunden haben kann, sind im galle-, daß die Beleuchtung durch einen ausgelösten Laser gewährleistet wird, die beim Photograph!eren üblichen Vorrichtungen zum synchronisierten Steuern viel zu ungenau.

Aufgabe der Erfindung ist vor allem, diesen Nachteil zu beseitigen^ ■■·. . -..-■■-" "--""■■■■■■ ""■' :'-■-' ■-.- - ν

Gegenstand der Erfindung ist insbesondere eine Synchronisiervorrichtuiig für Laser, die die Synchronisation zwischen der Emission eines Lichtimpulses durch einen mittels eines sich drehenden Spiegels ausgelösten Laser und der Steuerung einer Einrichtung, die diesen Lichtimpuls verwendet sicherstellt, und diese Vorrichtung kennzeichnet sich insbesondere durch eine Hilf slichtquelle, die ein Lichtbündel auf ein mit dem sich drehenden Spiegel fest verbundenes optisches Element derart sendet, daß das.Bündel durch dieses Element für eine geeignete Winkelstellung dieses Spiegels auf einen Lichtdetektor " ' zurückgestrahlt wird, der mit dem Gerat verbunden ist und einen zum Steuern dieses Apparates geeigneten elektrischen Impuls liefern kann.

Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise anhand einer schematischen Darstellung beschrieben.

Diere Darstellung zeigt einen Stab 2, der das Verstärkerneaiuii eines ausgelösten Lasers bildet. Dieser Stab kann •f z. B. aus Yttrium- und Aluminium-Granat, Hubin oder neodynaotierten Glas bestehen. Er ist im Innern eines Gehäuses 4 angeordnet und von einer Blitzlichtröhre 6 umgeben, die mit ilirc-n elektrischen Speiseorganen S verbunden ist. Diese um den Stab 2 schraubenförmig gewickelte "Blitzlicht"-Röhre dient dazu, das optische !Pumpen zu gewährleisten. Der Stab int in herkömmlicher Weise an seinen zwei Enden durch zwei ebene i'lächen abgeschlossen, die parallel zu einander sind und mit der Achse des Stabes einen-Winkel einschließen, der etwas verschieden von 90° ist, um zu vermeiden, daß der stimulierte Lichtimpuls durch parasitäre Reflexionen gestört wird.

i'erner weist der Laser einen halbdurchlässigen Spiegel 10" : auf, der den Ausgangslichtimpuls hindurchläßt. Der optische Kesonatorhohlraum wird Jenseits des Spiegels 10 darGh ein sich drehendes und totalreflektierendes Prisma 12 gebildet, wobei die Drehachse dieses Prismas senkrecht zur Zeichenebene ist.

Vor dem Auslösen des Lasers ist es gut sich zu versichern, daß er passend ausgerichtet ist und was dies betrifft, die Bahn des Lichtes sichtbar zu machen, das er in Form eines kurzen Impulses'aussenden kann» Diese Sichtbarmachung wird mit Hilfe eines kontinuierlichen Hilfslichtbündels sichergestellt, das auf die Fläche vor dem Stab 2 gerichtet ist und von dieser in die Emissionsrichtung des Hauptlichtimpulses reflektiert wird. Dieses Hilfsbündel wird durch «inen Gaslaser 14 erzeugt, dessen Leistung verhältnismäßig gering sein kann. Es wird auf den Stab 2 durch zwei passend aus-

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gerichtete Spiegel 16 und 1B -und durch, ein von den Linsen 20 und 22 gebildetes afokales System zurückgestrahlt.

Ein Photoapparat 24- ist parallel zur EmissionsriGhtung des Haupt impuls es ausgerichtet, wobei dieser Impuls dazu "bestimmt ist, das zu photographierende Objekt zu beleuchten. Die Synchronisation zwischen der Steuerung dieser Kamera 24 und der Lichtimpulseiüission wird auf folgende Weise gewährleistet: der Gaslaser 14 z. B. vom Helium-Neon-Typ weist einen von zv/ei halbdurchlässigen Spiegeln gebildeten optischen Resonatorhohlraum auf und liefert nicht einen, sondern zwei kontinuierliche Lichtbündcl, Die Aufgabe des leistungsstärkeren Bündels, das in Richtung der Linse 20 emittiert wird, wurde bereits beschrieben. Das zweite und leistungsschwächere Bündel erhält man durch ein ai'okales System, das von zwei konvergenten Linsen 26 und 28 gebildet wird, in deren gemeinsamer Fokusebene ein senkrechter Spalt JO angeordnet ist (d. h. senkrecht zur Figurenebehe). Mit diesem Spalt 30, dessen Breite ca. 30. Kikron beträgt, kann ein sehr schwach divergentes Bündel selektiert werden. Dieses Bündel' wird von einem Spiegel 32 in Richtung eines Spiegels 34 zurückgestrahlt, der es wieder- um in Richtung auf das sich drehende Prisma 12 zurückstrahlt. Für eine Winkelstellung, die durch dieses sich drehende Prisma genau bestimmt ist und die im.wesentlichen der entspricht, welche das Auslösen des ausgelösten Lasers sicherstellt, wird dieses Bündel durch das Prisma 12 auf einen Spiegel 36 zurückgestrahlt, der es über einen ^eiteren Spiegel 38 und eine Linse 40 auf einen Photomültiplizierer 42 sendet., vor dem sich ein zu dem Spalt 30 paralleler Spalt 44 befindet« Die- ^ ser Spalt 44. ist im Brennpunkt der Linse 40_: unter ^wischen- V- ■■"-;; Schiebung eines Interferenzfilterg 46 angeordnet, das auf die Wellenlänge des Gaslasers 14 abgestimmt ist» Durch die

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Spalte 30 und 44 kann der Photomultiplizierer 42 einen" sehr kurzen elektrischen Impuls zu einem passenden Augenblick liefern. Gerade dieser Impuls, der nach Verstärkung in 48 geformt wird, gewährleistet die Steuerung der Kamera 24*

■Der Photomultiplizierer 42 ist hinter dem sich^drehenden Prisma 12 so angeordnet, daß seine nichtgezeigteSchutz- und Antriebsvorrichtung eine Abschirmung gegen das durch den ausgelösten Baser und durch seine "Blitzlicht"—Röhre emittierte Licht bildet. Die Einheit, die von dem Photomultiplizierer 42, der Linse 40, dem Spalt 44 und dem Filter 46 gebildet wird, kann senkrecht zu dem ankommenden Lichtbündel mit Hilfe einer Milp?pmeterschraube so versetzt werden, daß eine Feineinstellung der zeitlichen Lage des durch diesen Photomultiplizierer emittierten Impulses in bezug auf den Lichtimpuls des ausgelösten Lasers erfolgen, kann. " ■ ^:

Mit der beschriebenen Vorrichtung erhält, map eisten elektrischen Synchroni si er impuls, der zwischen -20 /usec und +20 /usec in bezug auf den Emissionszeitpunkt des Lichtimpulses auf wenigstens 10'nsee genau regelbar ist·,

Die Instabilität des sich von Auslösung zu Auslösung er·* ' gebenden Zeitwertes liegt für Zeiten untej* 400 nsec unfrei· i 4 nsec und für Zeiten über- SOQ nsec uiiter * % #»

Die Erfindung kann selbstverständlich..-|n^^ Einsicht abgewandelt werden.Das ges-beUerte Ger&fc kann insbesondere verschiedener Hatnir sein. Öö kann es as; B.

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.durch ein optisches Organ gebildet v/erden, das dazu dient, den emittierten Licntimpuls zu konditionieren, oder es kann zum Schließen einer Umhüllung unmittelbar nach der Emission eines Lichtimpulses dienen, usw.. Dasselbe Hilfslichtbündel kann nicht nur auf dem sich drehenden Spiegel des ausgelosten Lichtes reflektiert werden, sondern auf einem weiteren sieh drehenden Spiegel, der mit diesen fest verbunden ist. .■-"";"".-■ ""..."" . . -

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Claims

Pat e η t a η s ρ r ü c h e

SyacLx'onisiervorrichtung für einen Laser (2) , welche dio ^Synchronisation zwischen der Emission eine ε durch einen mittels eines sich drehenden Spiegels (12) ausgelösten Laser erzeugten Licht impuls es., und der Steuerung eines Gerätes gewährleistet, das diesen Lichtimpuls verwendet, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung eine Hilfslichtquelle (14) aufweist, die ein Lichtbündel auf ein mit dem sich drehenden Spiegel (.12) fest verbundenes, optisches Element so sendet, daß dieses Bündel bei einer passenden Winkelstellung dieses Spiegels durch dieses Element auf einen Lichtdetektor (42) zurückgestrahlt wird, der mit dem Gerät verbunden ist und einen zum Steuern dieses Gerätes geeigneten elektrischen Impuls liefern kann. .

Synchronisiervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gerat (24) vom photographischen Typ ist, wobei das Aufnehmen mit dem Auslösen des Lasers synchronisiei^>t ist.

Synchronisiervorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch g e k e η η ζ ei c h η e t, daß die Hilfslichtquelle ein Hilfslaser (14) ist. "

4. Synchronisiervorrichtung nach Anspruch 1, 2* und 3» dadurch g e ken η ζ e ichn et, daß das optische Element durch den sich drehenden Spiegel (12) selbst gebildet wird. -

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5. •Synchronisiervorrichtung nach Anspruch 1 j 2, 3 und 4^.-"■'" : ..

dadurch ge ken η ζ ei c h η et, daß die Sichtbärmächung der Bahn des durch den ausgelösten Laser (2)^;; -' emittierten Lichtes· durch ein kontinuierliches Lichtbündel ■ sichergestellt ist, das durch einen Hilf släser -^i; (14) geliefert wird, und daß die Lichtquelle durch die- . Sen Hilfslaser (14) gebildet wird, dessen optischer Resonatorholiiraura durch zwei halbdurchlässige Spiegel so gebildet wird, daß der Hilfslaser in zwei entgegengesetzte Sichtungen emittiert, und zwar einmal ein Bündel zur Sichtbarmachung und zum anderen ein Bündel zur Synchronisation.

6. Synchronisiervorrichtung nachAnspruch y_i dadurch · ■ ; g e Ic e η η ζ e i c h η e t, daß die Leistung des Bündels, zur Synchronisation geringer ist als die des Bündels zur Sichtbarmachung. : ;

'/. Synchronisiervorrichtung nach Anspruch 5 und 6, dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t, daß die unmittelbar vor und nach dem sich drehenden Spiegel (42) gelegenen Teile χ des Bündels zur Synchronisation, in der J?roRektion auf eine zur Hotationsachse dieses eich driehendenßpieselssenkrechten Ebene einen spitzen Vinliel bilderij in Sfem ^; :^: \ der ausgeloste Laser gelegen ist. "i _: χ

β.. Synchronisiervorrichtung -nach Anspruch 5» 6 nnct 7, dadurch g e k e η η ze i c h η I ·ΐ> daß das Bündel ztu| Synchroni*-! sation vor und nach seiner fieflekion auf dem sich drehenden Spiegel (12) zwei schiaale, parallele Spalfcetf durch-i-,^; .. quett.. . ' -. ■,-.. ■ ~"\ä : ■ ■ , -_..:- ^{; v} ■.'-"

.^?9· Synchroni si ervorrichtung nach Anspruch 1, bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine PhotOgraphier'-einheit einen ihotoapparat (24), einen ausgelösten Iiaser (2) zur Beleuchtung des zu photographierenden Objektes und eine Synchronisiervorrichtung (43) und (48) aufweist.

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