DE2163234C3 - Laserilluminator - Google Patents
LaserilluminatorInfo
- Publication number
- DE2163234C3 DE2163234C3 DE19712163234 DE2163234A DE2163234C3 DE 2163234 C3 DE2163234 C3 DE 2163234C3 DE 19712163234 DE19712163234 DE 19712163234 DE 2163234 A DE2163234 A DE 2163234A DE 2163234 C3 DE2163234 C3 DE 2163234C3
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- illuminator according
- laser
- laser illuminator
- modulator
- phase
- 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.)
- Expired
Links
- 230000000051 modifying Effects 0.000 claims description 35
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 230000003068 static Effects 0.000 claims description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 2
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 3
- 230000002393 scratching Effects 0.000 description 3
- 238000006748 scratching Methods 0.000 description 3
- 230000001702 transmitter Effects 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 2
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 2
- 239000001828 Gelatine Substances 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive Effects 0.000 description 1
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 230000001427 coherent Effects 0.000 description 1
- 238000004049 embossing Methods 0.000 description 1
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 1
- 229920000159 gelatin Polymers 0.000 description 1
- 235000019322 gelatine Nutrition 0.000 description 1
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 1
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 description 1
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 description 1
Description
Die Erfindung betrifft einen Laserilluminator für ein Beobachtungs-, Ortungs-, Zielmarkierungs- oder Verfolgungsgerät.
Es ist bekannt, für die obengenannten Anwendungen Laserilluminatoren zu verwenden. Die Zielobjekte
können entweder direkt über ein Fernrohr beobachtet werden, oder die am Zielort reflektierte Strahlung wird
über einen Bildverstärker sichtbar gemacht, oder durch einen Photodetektor in ein elektrisches Signal verwandelt,
das elektronisch ausgewertet werden kann.
Ein Nachteil eines solchen Ortungssystems: besteht darin, daß man bei der Verwendung von hochintensiven
Laserilluminatoren eine Strahlung erhält, die in der Regel transversale Moden höherer Ordnung enthält.
Das Modenbild wird im Fernfeld reproduziert und
verursacht eine starke inhomogene Ausleuchtung des Gesichtsfeldes.
Das kann dazu führen, daß Objekte, obwohl sie sich im Strahl des Beleuchtungslasers befinden, nicht geortet
werden. Die Ausbildung höherer transversaler Moden kann hier nur mit zusätzlichem technischem Aufwand
und unter Einbuße an Lichtleistung unierdrückt werden.
Durch die Kohärenz des Laserlichtes wird eine zusätzliche Inhomogenität in der Intensitätsverteilung
des Strahles erzeugt. Durchläuft nämlich der Laserstrahl eine dickere Atmosphärenschicht, so wird das; Licht in
unkontrollierbarer Weise durch Luftschlieren gebeugt, welche durch Feuchtigkeits-, Druck- und Temperaturgradienten
und durch die Turbulenz von Luftströmungen entstehen. Die gebeugten Anteile erzeugen wegen
der Kohärenz des Laserlichtes zusätzliche Interferenzstrukturen, die als statistisch nach Ort und Größe
verteilte, unregelmäßig bewegte helle und dunkle Flecken erscheinen. Haben diese Interferenzsirukturen
etwa die Größe der zu ortenden Objekte, so wird die Ortung noch unsicherer.
Aus der DT-AS 12 87 227 ist ein Lasersender oder Verstärker bekannt, dessen Resonatorspiegel so ausgebildet
ist, daß nur ein Strahlungsmodus emittiert wird.
Beim Einsatz dieser Vorrichtung als Laserilluminator würde sich aufgrund der Unterdrückung mehrerer
Moden eine Einbuße der für die Ausleuchtung des Gesichtsfeldes zur Verfügung stehenden Lichtleistung
ergeben.
Hinzu kommt, daß auch eine kohärente Strahlung mit nur einem Modus an Luftschlieren gebeugt wird, so daß
im Fernfeld trotzdem ein nicht glattes Intensitätsprofil entsieht.
Aus der US-PS 35 21 192 ist es bekannt, zwischen den
Resonatorspiegeln eines Lasers eine akustische Zelle anzuordnen. Damit ist es möglich, die Sitärke der
Rückkopplung des Lasers zu verändern, so daß die ausgesendeten Laserimpulse in Form und Stärke
variieren.
Aus der Druckschrift W. L. K u r i g e r, Appl. Optics,
Vol. 10, No. 11 (1971), S. 2462 bis 2467 ist es bekannt, einen Laserstrahl so zu modulieren, daß die Phasenmo-
duiation innerhalb des Strahlquerschnittes in Abhängigkeit vom Ort variiert. Befindet sich innerhalb des
Strahlquerschnittes ein kleines Objekt, so reflektiert dies einen Teil der Strahlung. Aus der Phase dieser
reflektierten Strahlung kann dann auf den Ort des Objektes innerhalb des Strahlquerschnittes geschlossen
werden.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Laserilluminator
anzugeben, der im Fernfeld ein praktisch glattes Intensitätsprofil vorgegebener Form erzeugt. »Praktisch
glatt« bedeutet, daß die Interferenzstrukturen am Zielort klein gegenüber den zu beobachtenden oder zu
ortenden Objekten oder Objektstrukturen sind.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Laserilluminator gelöst, der die Merkmale des Patentanspruches
1 aufweist.
Bei dem erfindungsgemäßen Laserilluminator ist also im Strahlengang des Laserstrahls ein Modulator
angeordnet, der durch eine Phasenvariation des Laserlichtes eine glatte Intensitätsverteilung im Fernfeld
erzeugt.
Dieser Modulator wird direkt hinter dem Auskoppelspiegel des Lasers oder hinter der Objektivlinse einer
Strahlaufweitungs- und Beleuchtungsoptik im Strahlengang angeordnet. Die Phasenvariation durch diesen
Modulator kann statistisch oder nichtstatistisch erfolgen. Der Glättungseffekt wird dann erreicht, wenn die
Deformation der Phasenflächen des Laserlichtes durch den Modulator groß ist gegen die Deformation der
Phasenflächen durch Modenstruktur des Lasers und Beugung an Luftschlieren.
Die Modulation kann vorzugsweise erfolgen mit Hilfe eines statischen, eines dynamischen oder eines quasi-dynamischen
Modulators. Ein statischer Modulator besteht insbesondere aus einem Phasengitter, z. B. einem
Phasenpunktgitter oder einem Phasenstrichgitter. Bei einem solchen Modulator kann durch Wahl des
Phasenhubes die Intensitätsverteilung im Fernfeld des Beleuchtungsstrahls in gewünschter Weise beeinflußt
werden. Durch Wahl der Gitterkonstanten läßt sich außerdem die Divergenz des Beleuchtungsstrahls in
gewünschter Weise einstellen.
Ordnet man mehrere Phasenstrichgitter auf einem gemeinsamen transparenten Substrat an. dann lassen
sich polygonförmige Verteilungen erreichen; speziell lassen sich damit rechteckige Bildfelder ausleuchten.
Durch unterschiedliche Wahl der Gitterkonstanten der einzelnen Gitter kann erreicht werden, daß z. B. eine
elliptische Intensitätsverteilung erzeugt wird. Läßt man die Gitterkonstanten sich örtlich stetig ändern, dann
gehen die erzeugten Beugungsordnungen lückenlos ineinander über.
Diese Phasengitter lassen sich optisch mittels Photoemulsionen, Photolacken, dichromatisierter Gelatine
sowie Ätz-, Ritz- und Prägetechnik oder auch mit Elektronenstrahlen in Thermoplasten und ähnlichen
herstellen.
Die Modulation des Laserstrahls kann auch dadurch bewirkt werden, daß der Laserstrahl an laufenden
Ultraschallwellen gebeugt wird. Als Modulator wird hierbei vorteilhafterweise ein wassergefülltes Gefäß
verwendet, in dem zwei senkrecht zueinander laufende Ultraschallwellen erzeugt werden. Für den senkrecht
dazu einfallenden Laserstrahl wirken diese laufenden Ultraschallwellen wie ein Phasengitter. Die hrequenz
der Ultraschallwellen wird vorzugsweise im Bereich von 2 bis 4 MHz gewählt.
Vorteilhafterweise bidet man die dem Resonator des Lasersenders zugewandte Glasscheibe des Wasserbehälters als Auskoppelspiegel aus.
Vorteilhafterweise bidet man die dem Resonator des Lasersenders zugewandte Glasscheibe des Wasserbehälters als Auskoppelspiegel aus.
Da die Frequenz der Uliraschallwellen im Vergleich zur Laserlichtfrequenz klein ist, kann die Modulation
mit Hilfe von Ultraschallwellen als quasi-dynamische Modulation bezeichnet werden. Durch schnellere
Änderung der Ultraschallfrequenz kann man auch eine dynamische Modulation durchführen. Hierbei wird der
Strahl zeitlich nacheinander in verschiedenen Richtungen abgelenkt, so daß sich die erwünschte Intensitätsverteilung als zeitlicher Mittelwert der tatsächlichen
Strahlung ergibt.
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung an Hand der Figuren beschrieben.
Die Fig. 1 zeigt den prinzipiellen Aufbau eines Laserilluminators,
die Fig. 2, 3 und 4 je eine Intensitätsverteilung bei
Verwendung verschiedener Modulatoren.
Die Fig. 1 zeigt einen Lasersender 1, der Riesenimpulse
2 auf eine Aufweitungsoptik 3 sendet. Von dieser fällt der Lichtstrahl auf einen als Phasenhologramm
ausgebildeten Modulator 4, der eine Phasenvariation der Lichtwellen und eine Aufweitung des Laserlichtes
erzeugt. Die transversale Modenstruktur des Laserlichtes wird durch die Aufweitungsoptik abgebildet, so daß
die Intensitätsverteilung im Strahlquerschnitt vor dem Phasenhologramm mehrere O-Stellen besitzt. Durch das
Phasenhologramm 4 wird die Kohärenz des Lichtes zwar nicht zerstört, aber die Phasenflächen so stark
deformiert, daß das entstehende Intensitätsprofil im Fernfeld so dicht gelegene Interferenzmaxima und
-minima aufweist, daß sie von der Beobachtungsoptik bzw. dem Ortungssystem nicht mehr aufgelöst werden
können.
Die Fig. 2 zeigt eine Intensitätsverteilung, wie sie im
Strahlengang der Fig. 1 vor dem Hologramm 4 vorliegt, wenn der erste Transversalmodus in x-Richtung
TEMW gewählt ist (Kurve a). Die Kurve b zeigt den
Verlauf der Intensität im Fernfeld der Strahlung, wenn ein Phasenhologramm mit statistisch verteilten Punkten
mit variierendem Brechwert verwendet wird. Die Intensitätsverteilung hat dann einen Gauß'schen Verlauf.
Sollen andere, z. B. rechteckige Intensitätsprofile der F i g. 3 erzeugt werden, so ist für die Phasenvariation des
Laserlichtes eine nichtstatistische Phasendeformation zu erzeugen. Dies ist hier beispielsweise durch eine
ebene Platte aus lichtdurchlässigem Material als Träger mit einer Schicht durchgeführt, welche ein regelmäßiges
Phasenstrichgitter enthält.
Die Intensitätsverteilungen, die in den Fig. 2 und
gezeigt sind, beziehen sich nur auf eine Richtung durch den Strahlquerschnitt.
Die Fig.4 zeigt ein Intensitätsprofil für zwei
senkrecht aufeinanderstellende Richtungen χ und y, wobei diese beiden Richtungen wiederum senkrecht
zum Strahlengang stehen. Eine solche transversale Intensitätsverteilung erhält man dann, wenn man zwei
der bei der Fig.3 beschriebenen Modulatoren hintereinander
anordnet, wobei die Gitter der beiden Modulatoren senkrecht zueinander stehen und nicht
gleich groß sind. Derselbe Effekt läßt sich auch mit einem einzigen Punktgitter mit zwei unterschiedlichen
Gitterkonstanten erzielen.
Es sei erwähnt, daß für die Herstellung der Moduiationsschichten noch die Möglichkeit besteht, auf
einem statistischen Phasenpunktgitter, das durch einseitiges Schleifen, Ätzen oder Ritzen einer lichtdurchlässigen
Platte hergestellt wurde, durch Aufkleben einer
zweiten ebenen lichtdurchlässigen Platte den wirksamen Phasenhub zu vermindern. Bei geeigneter Wahl des
Brechwerts von Substratplatten und Kleber läßt sich der Phasenhub nachträglich auf eine gewünschte Größe
einstellen. Dadurch kann bei geringen Toleranzforderungen beim Schleifen, Ätzen oder Ritzen der
Modulatorplatte nachträglich die benötigte Beleuchtungscharakteristik fein eingestellt werden.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (20)
1. Laserilluminator für ein Beobachtungs-, Ortungs-, Zielmarkierungs- oder Verfolgungsgerät,
dadurch gekennzeichnet, daß im Strahlengang des Laserstrahls ein Modulator (4) angeordnet
ist, der durch eine Phasenvariation des Laserlichtes eine glatte Intensitätsverteilung im Fernfeld erzeugt.
2. Laserilluminator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Strahlengang ein statischer
Modulator angeordnet ist.
3. Laserilluminator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Strahlengang ein dynamischer
Modulator angeordnet ist.
4. Laserilluminator nach Anspruch !, dadurch gekennzeichnet, daß im Strahlengang ein quasi-dynamischer
Modulator angeordnet ist.
5. Laserilluminator nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Modulation durch
Beugung des Laserstrahles erfolgt.
6. Laserilluminator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Modulation
durch Brechung des Laserstrahls erfolgt.
7. Laserilluminator nach ojnem der Ansprüche 1
bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Modulation durch Streuung des Laserstrahls erfolgt.
8. Laserilluminator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Modulation
durch Reflexion des Laserstrahles erfolgt.
9. Laserilluminator nach einem der Ansprüche 1,2 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Modulator
aus einem Phasengitter besteht.
10. Laserilluminator nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Modulator aus einem
Phasenpunktgitter besteht.
11. Laserilluminator nacli Anspruch 9, dadurch
gekennzeichnet, daß der Modulator aus einem Phasenstrichgitter besteht.
12. Laserilluminator nach einem oder mehreren der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß
der Modulator aus mehreren auf ein transparentes Substrat übertragenen Phasengittern besteht.
13. Laserilluminator nach einem oder mehreren der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet,
daß der Modulator aus mehreren hintereinander geschalteten Phasengittern besteht.
14. Laserilluminator nach Anspruch 12 oder 13,
dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Gitter verschiedene Winkel miteinander einschließen.
15. Laserilluminator nach einem oder mehreren der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet,
daß die Gitterkonstanten der einzelnen Gitter so gewählt sind, daß eine elliptische Verteilung erzeugt
wird.
16. Laserilluminator nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Gitterkonstanten sich
örtlich stetig ändern, derart, daß die erzeugten Beugungsordnungen lückenlos ineinander übergehen.
17. Laserilluminator nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Modulation des
Laserstrahles laufende Ultraschallwellen verwendet sind.
18. Laserilluminator nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß als Modulator ein wassergefülites
Gefäß verwendet wird, in dem zwei senkrecht zueinander laufende Ultraschallwellen erzeugt werden.
19. Laserilluminator nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ultraschallfrequenz im
Bereich von 2 bis 4 MHz verwendet wird.
20. Laserilluminator nach den Ansprüchen 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Resonator
zugewandte Glasscheibe des Wasserbehälters als Auskoppelspiegel ausgebildet ist.
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
BE793062D BE793062A (fr) | 1971-12-20 | Source de lumiere a laser | |
DE19712163234 DE2163234C3 (de) | 1971-12-20 | Laserilluminator | |
IT3255072A IT971593B (it) | 1971-12-20 | 1972-12-06 | Illuminatore a raggi laser |
FR7244521A FR2164627B1 (de) | 1971-12-20 | 1972-12-14 | |
LU66686D LU66686A1 (de) | 1971-12-20 | 1972-12-18 | |
NL7217383A NL163328C (nl) | 1971-12-20 | 1972-12-20 | Verlichtingslaser. |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19712163234 DE2163234C3 (de) | 1971-12-20 | Laserilluminator |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2163234A1 DE2163234A1 (de) | 1973-06-28 |
DE2163234B2 DE2163234B2 (de) | 1977-03-10 |
DE2163234C3 true DE2163234C3 (de) | 1977-10-27 |
Family
ID=
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE69736322T2 (de) | Optische vorrichtung zum verarbeiten einer optischen welle | |
DE69311344T2 (de) | Optische strahlungsvorrichtungen | |
DE2951207C2 (de) | ||
DE69637249T2 (de) | Holographisches Farbfilter und sein Herstellungsverfahren | |
WO2009071546A1 (de) | Beleuchtungseinheit mit einem lichtwellenleiter und einem abbildungsmittel | |
DE2413423A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zur verringerung des optischen rauschens | |
DE2643990A1 (de) | Vorrichtung zum optischen lesen einer aufzeichnung | |
DE1541725A1 (de) | Magisches Tee mit Gitter | |
DE1931260A1 (de) | Verfahren zur Wiedergabe eines Hologrammes,das die Funktion einer nach optischen Prinzipien arbeitenden komplexen Wellenaenderungsanordnung ausuebt,mit hoher Wiedergabetreue | |
DE1924695B2 (de) | Verfahren zur herstellung eines hologramms | |
DE69822362T2 (de) | Raumfilter für einen Hochleistungslaserstrahl | |
DE2329209C2 (de) | Kopplungsvorrichtung für einen ebenen optischen Wellenleiter und Verfahren zu ihrer Herstellung | |
DE3855997T2 (de) | Verfahren zur Herstellung eines holographischen Spiegels | |
DE69032140T2 (de) | Verfahren zur Herstellung eines Beugungsgitters für optische Elemente | |
DE1772011B1 (de) | Vorrichtung zur gleichzeitigen herstellung und wiedergabe eines hologrammes | |
DE69112093T2 (de) | Antennensystem mit verstellbarer Strahlbreite und Strahlrichtung. | |
DE2163234C3 (de) | Laserilluminator | |
DE2163234B2 (de) | Laserilluminator | |
DE2040140C3 (de) | Bearbeitungslaser | |
DE2345108C3 (de) | Vorrichtung zum Erzeugen eines Fourier-Transformationshologramms | |
DE19710660C2 (de) | Vorrichtung zur Beseitigung oder Reduktion von Bildspeckles | |
DE112019001232T5 (de) | Räumlicher lichtmodulator, lichtmodulationsvorrichtung und verfahren zur ansteuerung eines räumlichen lichtmodulators | |
DE3012500A1 (de) | Retroreflektor | |
DE1547386A1 (de) | Optischer Sender oder Verstaerker zur Projektion eines phasenmodulierenden Objektes | |
DE2817129C2 (de) | Optische Anordnung zur Bildung einer Weilenfront mit gleichmäßiger Intensitätsverteilung aus einem aufgeweiteten Laserstrahl |