DE19719749A1 - Pikosekunden Laserpuls Diskriminator mit Hilfe eines elektronischen Integrators - Google Patents

Pikosekunden Laserpuls Diskriminator mit Hilfe eines elektronischen Integrators

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Description

Die Erfindung umfaßt interdisziplinäre Gebiete der Elektronik, Optoelektronik, Mathematik und Physik.
Das Hauptproblem sei im nachfolgenden kurz erläutert: Jeder Laserpuls kann als Gauß′sche Glockenkurve modelliert werden. Durch atmosphärische Einflüsse schwankt die Amplitude des am Detektor ankommenden Laserpulses ständig; dabei sei eine Problematik einer Laser- Entfernungsmessung umrissen. Bei dieser Technik werden kurze Laserimpulse zu Reflektoren an Satelliten und auf den Mond geschickt, die reflektierten Signale aufgefangen und aus der Laufzeit die Entfernung zu den Zielen mit einer Genauigkeit von wenigen Pikosekunden bestimmt (3 ps entspricht einer Genauigkeit von 0,9 mm).
Abb. 2 zeigt, daß bei schwankender Amplitude und gleicher Triggerschwelle ein Zeitfehler bei der Bestimmung der Laserimpulslaufzeit auftritt.
Solche Zeitfehler sind bei heutigen Genauigkeiten der Laserentfernungsmessung nicht akzeptabel; deshalb benötigt man sogenannte Diskriminatoren.
Stand der Technik der verfügbaren Diskriminatoren ist, den eintreffenden Laserimpuls mit einem passiven elektrotechnischen Glied (Spannungsteiler, Dämpfungsglied) um einen stets konstanten Faktor abzuschwächen und ihn dann mit dem verzögerten Originalpuls zu vergleichen ("Constant Fraction Discriminator").
Nachteil dieses Verfahrens ist, daß der konstante Bruchteil der Abschwächung nicht veränderbar ist, und außerdem der Pulsform nicht Rechnung getragen wird.
Dieses Hauptproblem wurde gelöst, indem der Laserpuls elektronisch integriert wurde (siehe Abb. 1) und so die Fläche des ganzen Impulses betrachtet ist; damit sind die digitalen Ausgangsimpulse (weitgehend) unabhängig von der schwankenden Eingangsamplitude und von der schwankenden Eingangsform des Laserpulses.

Claims (5)

1. Die Diskrimination von Pikosekunden Laserimpulsen ist dadurch gekennzeichnet, daß dieselbe nicht von einem konstanten Bruchteil des eintreffenden Laserpulses abgeleitet wird, sondern mit der Größe der Fläche des Pulses - dem Integral desselben - variabel gehalten wird.
2. Patentanspruch 2.1 ist dadurch gekennzeichnet, daß die Ansprechschwelle der Schaltung einstellbar gehalten ist, d. h. der integrierte Laserimpuls wird mit einer einstellbaren Referenzspannung verglichen: Bei Übereinstimmung werden vier digitale elektronische Impulse erzeugt.
3. Patentanspruch 2.1 und 2.2 sind dadurch gekennzeichnet, daß eine optische Anzeige darauf hinweist, sobald die eintreffende Laserenergie zu hoch ist, um einen linearen Betrieb des Diskriminators zu gewährleisten.
4. Patentanspruch 2.1 bis 2.3 sind dadurch gekennzeichnet, daß eine zusätzliche Abblockschaltung unerwünschte, mehrfache digitale Ausgangssignale unterdrückt; das kann z. B. dann von Vorteil sein, wenn optische Reflexionen auf dem Lasertisch allfällig auftreten und so mehrfache Triggerimpulse für den Diskriminator liefern würden.
5: Patentanspruch 2.1 bis 2.4 sind dadurch gekennzeichnet, daß die digitalen Ausgangssignale differenziell ausgeführt sind und damit über längere Distanzen störungssicher übertragen werden können (z. B. vom Lasertisch zu einem anderen Gebäude).
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