DE2722832A1

DE2722832A1 - Anordnung zur verbesserung des stoerabstands bei der uebertragung bzw. aufzeichnung und/oder wiedergabe von signalen mittels laserstrahlen

Info

Publication number: DE2722832A1
Application number: DE19772722832
Authority: DE
Inventors: Klaus Berger; Manfred Boruschewitz; Burkhard Weigelt; Karl-Ludwig Dr Zorn
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1977-05-20
Filing date: 1977-05-20
Publication date: 1978-11-30
Also published as: JPS549956A; NL7805469A

Description

Zusammenfassung
Es wrral eine Anordnung zur Verbesserung des Störabstandes bei der Übertragung bzw. Aufzeichnung und/oder Wiedergabe von Signalen mittels Laserstrahlen vorgeschlagen. Durch die Anwendung eines Fabry-Perot-Etalons wird erreicht, daß der zur Strahlerzeugung vorgesehene Laser nur in einem Mode schwing-t. Dadurch wird eine erhebliche Verbesserung des Störabstndes erzielt.
Stand der Technik Die Erfindung geht aus von einer Anordnung nach der Gnttung des Hauptanspruchs. Bei der Übertragung oder Aufzeichnung von Signalen mittels Laserstrahlen ist der Störabstand unter anderem durch das Rauschen des Laserstrahls begrenzt. Es wurden zwar bereits Maßnahmen zur Verminderung des Laserrauschens wie die Verbesserung der Wärmeableitung durch Verwendung eines Beryllium-Oxid-Rohres oder die Überlagerung eines magnetischen Längsfeldes vorgeschlagen, die jedoch nicht zu ausreichenden Verbesserungen führten.
Neben diesen Maßnahmen am Laser selbst wird bei Anwendungen, für die das Laserrauschen zu stark ist, eine Kompensation außerhalb des Lasers vorgenommen: Mit einer Photodiode wird das Rauschen gemessen und mit einem optischen Modulator im Strahl mit Hilfe des verstärkten Rauschsignals die Intensität nachgeregelt.
Wegen der hohen Frequenzen ist der Aufwand hierfür verhältnismäßig groß. Im Hinblick auf den Einsatz in einem Gerät ist außerdem der zusätzliche Platzbedarf ein erheblicher Nachteil.
Vorteile der Erfindung Die erfindungsgemäße Anordnung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß das Laserrauschen mit geringerem Aufwand zuverlässsig ganz erheblich vermindert wird. Ein zusätzlicher Platzbedarf entsteht nicht, da das erforderliche Etalon innerhalb des IJaser-9esonators einbat wird. Es wurden Rauschabstände nit einer erfindungsgemäßen Anordnung zwischen 70 und 90 dS gemessen, während üblicherweise verwendete Laser lediglich einen Rauchabstand von ungefähr 40 dB aufweisen. In beiden Fällen wurden die Messungen iibUr einen Frequenzbereich von 10 kHz bis 10 IEIz durchgeführt.
Zeichnung Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung anhand mehrerer Figuren dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Fig. 1 zeigt schematisch eine Anordnung zur Übertragung bzw.
Aufzeichnung und/oder Wiedergabe von elektrischen Signalen, bei der ein Etalon in dem Laser enthalten ist, Fig. 2 zeit Spektren eines Argonlasers ohne und mit Etalon, Fig. 3 zeigt ein Beispiel für die konstruktive Gestaltung eines Etalons (s. Fig. 1).
Beschreibung der Erfindung Bei der Anordnung nach Fig. 1 steilen die Teile 1, 2 und 3 eine an sich bekannte Anordnung dar, wie sie beispielsweise in dem Buch D. Röss: Laser, Lichtverstärker und -oszillatoren, Akadem. Verlagsgesellschaft, Frankfurt/Main 1966, Seite 249, beschrieben wurde. Die Anordnung dient dort der Brhöhung der Kohärenzlänge durch Anorgung einer einzelnen Lir1e. Das Laerrnaterial 2, beispielsweise Rubin oder Neodye-Glas, weist reflexionsfreie Flächen auf. Als Resonatorspiegel dienen der Spiegel 1 und eine Oberfläche des beidseitig verspiegelten Etalons 3.
Ohne die Verwendung eines Etalons 3 springt ein Laser in statistischer Verteilung zwischen mehrcren Schwingungmoden.
Es ergibt sich dnnr, das in Fig. 2, Zeile a, gezeigte Mcdenspektrum, nach dem der untersuchte Argonlaser in mehreren Moden schwingen kann, d.h. es werden mehrere Spektrallinien gleichzeitig angeregt. Durch gegenseitige Beeinflussung der angeregten Schwingungen kommt es zu Schwankungen der Anregungsstärke der einzelnen Linien (Mode competition), die sich für die Gesamtintensität nicht vollständig herausmitteln.
Zeile b der Fig. 2 zeigt die Durchlaßkurve eines Etalons, wobei die Abstände zwischen den einzelnen, äußerst schmalen Durchlaßbereichen größer als der Bereich nach Zeile a ist.
Befindet sich einer der Durchlaßbereiche des Etalons innerhalb des Schwingungsbereichs des Lasers, so schwingt der Laser nur noch auf dieser Frequenz.
Bei den in Zeile c dargestellten Spektrum wurde die Durchlaßkurve des Etalons auf die Mitte des Schwingungsbereichs des Lasers eingestellt. Die somit entstehende einzelne Linie umfaßt etwa 75 ,ó der Gesamt energie des Lasers und ist - wie oben erwähnt - mit einem äußerst geringen Rauschen behaftet.
Der somit erzeugte Laserstrahl kann dann zur Übertragung, Aufzeichnung oder Abtastung bereIts autgezeichneter Signale verwendet werden. Hierzu wird der Strahl üblicherweise mit Hilfe eines Modulators G mit einem bei 7 zugeführten Signal intensitätsmoduliert. Wird der Laserstrahl zu Übertragungszwecken eingesetzt, so befindet sich am anderen Ende der Übertragungsstrecke eine Empfangseinrichtung 8, weiche an sich bekannt ist und im wesentlichen aus einem optoelektrischen Wandler und entsprechenden Verstärkungseinrichtungen besteht.
Zu Aufzeichnungszwecken kann der LasersQrahl auf einen lich-tempfindlichen Träger 9 gerichtet werden, der entsprechend bewegt wird, so daß eine Spur mit den aufzuzeichnenaen Signale entsteht. Verfahren hierzu sind ausreicheiid bekannt und brauchen im Zusanmenhang mit der vorliegenden Erfindung nicht naher beschrieben werden. Zur Wiedergabe derart aufgezeichneter Signale wird häufig ebenfalLs ein Laser verwendet, dessen Strahl jedoch nicht moduliert ist und wobei häufig auch die Intensität gegenüber der Aufzeichnung herabgesetzt ist. Das durch den Aufzeichnungsträger 9 hindurch tretende Licht fird mit Hilfe einer Photodiode 10 in elektrische Signale zunge wandelt.
Der prinzipielle Aufbau eines zur Rauschunterdrückung geeigneten Etalons ist in Fig. 3 dargestcllt. Es besteht aus zwei verlustarmen Spiegeln 11 und 12, deren Reflexionsvermögen die Breite der Resonanzkurve in Fig. 2b bestimmt. Die Spiegel schließen einen Resonanzraum 13 ein, der mit einem Gas, einer Flüssigkeit oder einem Festkörper ausgefüllt sein kann. Bei einem Festkörper können die Spiegel direkt auf den Endflächen aufgebracht werden. Die optische Weglänge zwischen den Spiegeln 11 und 12 muE so kurz sein, daß höchstens ein Durchlässigkeitsmaximum des Etalons in den in Fig. 2a gestrichelt angedeuteten Schwingungsbereich des Laser fällt. Der in Fig. 3 angedeutete Rahmen 14 muß einen stabilen Betrieb sichern. Er sollte deshalb eine Temperaturstabilisierung enthalten. Um die Etalonresonanzlinie in die Mitte des Schwingungsbereichs des Lasers zu bringen, muß der Rahmen 14 auch die Änderung der optischen Weglänge zwischen den Spiegeln 11 und 12 zulassen. Das kann durch Änderung des geometrischen Abstandes der Spiegel (mechanische Verschiebungen, Temperaturänderungen) odr durch A.nderung des Brechungsindex des Mediums 15 (z.B. durch Temperatur- oder Druckänderung) erreicht werden.
L e e r s e i t e

Claims

Anordnung zur Verbesserung des Störabstandes bei der Übertragung bzw. Aufzeichnung und/oder Wiedergabe von Signalen mittels Laserstrahlen P a t e n t a n 8 p r u c h 1. Anordnung zur Verbesserung des Störabstandes bei der Übertragung bzw. Aufzeichung und/oder Wiedergabe von Signalen mittels Laserstrahlen, dadurcn gekennzeichnet, daß in den Strahlengang des Lasers ein Etalon eingefügt ist.