DE2802963A1

DE2802963A1 - Sende-empfangs-vorrichtung fuer optische signaluebertragung

Info

Publication number: DE2802963A1
Application number: DE19782802963
Authority: DE
Inventors: Guy De Corlieu; Marcel Malard; Jean-Cl Reymond; Leon Robin
Original assignee: Thomson CSF SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 1977-01-25
Filing date: 1978-01-24
Publication date: 1979-02-01
Also published as: DE2802963C2; IT1101951B; FR2378404A1; IT7847764A0; GB1582912A; US4134008A; FR2378404B1

Description

PATENTANWÄLTE

DIETRICH LEWINSKY HEINZ JOACHIM HUBER REINCR PRIETSCH MO N CHEN 21 GOTTHARDSTR. 81

Thomson - CSF, F-75OO8 Paris (Frankreich), Bl. Haussmann 173

Sende-Empfangs-Vorrichtung für optische S ignalübertragung

Priorität aus der französischen Patentanmeldung Nr. 77 OI99O vom 2S. Januar 1977

Die Erfindung betrifft eine Sende-Empfangs-Vorrichtung für optische Signalübertragung, die es ermöglicht, eine einfallende Lichtstrahlung mit bestimmten Eigenschaften nachzuweisen und eine durch Retroreflexion und durch Modulation der einfallenden Strahlung erzeugte Antwortstrahlung auszusenden.

Derartige Vorrichtungen werden insbesondere zur Identifikation von Objekten oder Zielen eingesetzt. Diese Identifikationssysteme werden Freund-Feind-Erkennungssysteme oder IFF-Systeme genannt (aus dem Englischen "Identification Friend or Foe"). Derartige IFF-Systeme sind im Anwendungsbereich der elektromagnetischen Strahlung wohl bekannt, wo sie ein wichtiges Gebiet der Radarüberwachung darstellen. Ob nun die übertragung durch elektromagnetische Wellen oder durch Lichtwellen stattfindet, das Funktionsprinzip bleibt stets dasselbe. Eine Fragestation sendet ein bestimmtes Signal in Richtung auf ein Kiel oder eine andere zu identifizierende Station aus. Wenn dieses Ziel oder wenn diese Station ein Freund oder Verbündeter ist, ist sie mit Mitteln ausgerüstet, um bei Empfang des Ab-

fragesignals ein in einer bestimmten Art und Weise kodiertes Antwortsignal in Richtung auf die Abfragestation aus zu senden. Die Freund-Feineüdentifikation wird von der Abfragestation vorgenommen, die über entsprechende Folgemaßnahmen entscheiden kann. Diese können im militärischen Bereich beispielsweise aus dem Abfeuern eines Schusses auf das feindliche Flugzeug bestehen.

Zum Zwecke des Informationsaustauschs mit Hilfe von Lichtstrahlen sendet die Abfragestation ein Richtdiagramm aus, das vorzugsweise aus einem modulierten Laserlichtbündel besteht. Im allgemeinen handelt es sich dabei um eine "allesoder-nichts-Modulation", was bedeutet, daß entweder Licht in voller Stärke ausgesandt wird oder nicht, je nachdem ob der Laser einen Impuls liefert oder nicht. Diese Modulationsart ermöglicht eine große Spitzenleistung und sorgt auf diese Weise für eine große Übertragungsweite.

Ein zu identifizierendes Ziel wird zunächst durch die Emissionsstrahlung angestrahlt. Ein befreundetes Objfkt besitzt photoelektrische Nachweismittel für die einfallende Abfragestrahlung und Auswerteschaltungen für die entsprechende Identifikation. Im Falle der Erkennung wird ein Modulator ausgelöst, der die ausgesandte Antwortlichtstrahlung kodiert. Das Objekt ist so ausgerüstet, daß es das Antwortlichtbündel in Richtung auf die Abfragestation aussenden kann.

Gemäß bekannten Ausführungsformen wird die Antwort durch eine Rückstrahlvorrichtung erzeugt, die die aufgenommene Abfragestrahlung in ihre eigene Richtung reflektiert, wobei ein Modulator in den Strahlengang in die Nähe des Rückstrahlreflektors geschaltet ist.

Die Verwendung eines reflektierenden Trieders mit drei rechten Winkeln oder eines Würfeleckenreflektors hat gewisse Nachteile:

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Die Feldfläche ist mindestens gleich der Fläche, die durch das Dreieck begrenzt wird, das den Eingang des Trieders darstellt . Diese Fläche ist folglich groß und erfordert genauso große Abmessungen für den optischen Modulator; die einfallende Leuchtenergie wird nicht vollständig zurückgeworfen, da das Feld des vollen Lichtes des Reflektors auf die einzige Richtung der optischen Achse reduziert ist und für alle anderen Richtungen ein Konturenfeld erscheint; die Anforderungen an die Kerstellungsgenau-igkeit sind sehr groß; das Feld ist nicht durch eine Blende regulierbar, woraus die Gefahr einer unerwünschten Entdeckung durch feindliche Objekte resultiert.

Die Verwendung von reflektierenden Materialien oder Farben die im Bereich der Identifikation von Objekten und bewegten Objekten bekannt ist, bietet keine Möglichkeit zur Tarnung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen optischen Antwortgeber zu schaffen, der von den vorerwähnten Nachteilen frei ist.

Eine Sende-Empfangs-Vorrichtung gemäß der Erfindung weist Empfangsmittel zum Nachweis und zur Identifikation einer einfallenden erwarteten Lichtstrahlung¹¹¹ Mittel zum Aufnehmen einer Antwortstrahlung auf, wobei die Sendemittel einen Rückstrahler zur Reflexion der einfallenden Strahlung und einen optischen Modulator mit elektrischer Steuerung umfassen, der in den optischen Strahlengang gesetzt ist, um die reflektierte Strahlung zu modulieren und so die Antwortstrahlung zu erzeugen, /ist dadurch gekennzeichnet, daß der Rückstrahler ein Eingangsobjektiv zur Fokussierung der einfallenden Strahlung und eine von einem Spiegel gefolgte Linse aufweist, welcher Spiegel im wesentlichen .in der pokalebene der Linse liegt und daß der Modulator mindestens eine in der Nähe der Fokalebene vor dem Spiegel angeordnete Modulationsscheibe besitzt.

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Dank dor Maßnahme gemäß der Erfindung besitzt der Rückstrahler r-ine wohldef i nierte Eingangs/Ausgangs-Pupille, die eine genaue Regulierung ermöglicht und bei der Herstellungstoleranzen weniger genau eingehalten werden müssen. Dadurch kann

°i-ⁿ optischer Modulator mit geringen Abmessungen verwendet werden.

Diο Erfindung wird im folgenden anhand der in den Figuren ε enemata s ch dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Y.r> zeigt:

Fig. 1 ein allgemeines vereinfachtes Schaubild einer Sende-Empfangsvorrichtung gemäß der Erfindung,

Fig. ? und 3 Teilschemata des Rückstrahlers und des optischen Modulators des Senders gemäß der Vorrichtung nach Fig. 1 entsprechend einer Ausführungsvariante.

Fig. ^ eine Erläuterung des Strahlengangs im Rückstrahler

Fig. 5 eine Ausführungsform des optischen Modulators mit einer fU'hribp von der Art eines elektrisch durchstimmbaren Int erfor-enzfilters

Fig. ( bin 9 verschiedene Ausführungsformen des Rückstrahlers mit einer Modulatorscheibe gemäß Fig.5

Fig. 10 und 11 eine zweite Ausführungsform des optischen Modulators mit einer PLZT-Scheibe

Fig. 1? und 13 verschiedene Ausführungsformen des Rückstrahlers mit einer Modulatorscheibe gemäß den Fig. 10 oder 11

Fig. lh und Ib Ausführungsvarianten der Vorrichtung nach Fig. 1

Fig. l6 ein Übersichtsschaubild eines IFF-Systems mit einem Antwortgeber gemäß Fig. 1

Fig. 17 bis 20 Blockschaltbilder von Antwortgeberschaltungen die in einem IFF-System gemäß Fig. 16 eingesetzt sind

Fig. 21 ein Blockschaltbild eines Empfängers des Antwortgebers in einem IFF-System nach Fig. 16.

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Der obere Teil des Schaubildes der Fig. 1 stellt den Empfangsteil (R) und der untere Teil den Sendeteil (E) der Vorrichtung gemäß der Erfindung dar. Der Empfangsteil (R) ist mit dem optischen Empfänger und einem Strahlungsdetektor für die zu erwartende Strahlung ausgerüstet. Diese Teile bestehen im einzelnen, wie dargestellt, aus einem Eingangsobjektiv 1, das die einfallende Strahlung, die in das Beobachtungnfeld auf eine photosensible Schicht eines Detektors S/roRussiert.

Darüber hinaus ist ein optisches SpektraLfilter 3 vorgesehen, das nur die Lichtstrahlen mit den interessierenden Wellenlängen passieren läßt. Zur Einstellung des Aufnahmefeldes dient eine Blende 4. Das detektierte Signal Sl wird bei 5 verstärkt und gelangt an eine Verarbeitungsschaltung 6. Für den Fall, daß die eingefallene Strahlung von einer Abfragestation in Form eines modulierten oder kodierten Laserstrahlenbündels kommt, wird die Eingangswelle durch die Verarbeitungsschaltung 6 nach Filterung und Detektierung identifiziert. Nach der Identifikation liefert der Empfänger ein Erkennungs- oder Freigabesignal S2.an den Sender E, um dort das Aussenden eines optischen Antwortsignales in die gleiche Richtung, aus der das einfallende Abfragelicht kam, zu veranlassen.

Gemäß der Erfindung umfaßt der Sender einen Rückstrahler, der durch ein gruppierendes optisches Rückstrahlsystem gebildet ist, ein Fokussierungsobjektiv 7 am Eingang, um die einfallende Strahlung zu fokussieren und eine in der Bildbrennebene oder in der Nähe gelegene Linse 8, auf die ein Spiegel 9 folgt. Gemäß dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Linse plankonvex, wobei die vordere, d.h. die zum Eingang gewandte Fläche konvex und die hintere, dem Spiegel zugewandte Fläche plan ist. Diese Form der Linse 8 ist vorteilhaft, da sie die Verwendung eines planen Spiegels 9 ermöglicht. Die Linse besitzt einen Krümmungsradius der gleich f/n-1 ist, wobei f die Brennweite des Objektivs 7 und η der Brechungsindex der Linse 8 ist. Die Linse 8 ist so angeordnet, daß ihr optisches Zentrum im wesentlichen mit

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flor

dem Brennpunkt F des Objektives auf der optischen Achse Z, die beiden Linsen gemeinsam ist, zusammenfällt. Wie im Empfangsteil ist ein optisches Filter 10 und eine das Strahlungsfeld begrenzende Blende 11 vorgesehen, um dasselbe Wellenlänrenspektrum auszusondern und um den gleichen Feldwinkel wie empfängerseitig zu erzielen. Der optische Modulator besteht aus einer optischen Scheibe mit parallelen Flächen 12, der in den Strahlengang in der Nähe des Brennpunktes gesetzt ist. Der optische Modulator wird durch ein elektrisches Signal U, im allgemeinen eine Spannung, gesteuert, das von einer Steuerschaltung 13 geliefert wird. Das Freigabesignal S2 gelangt an einen Codegenerator 14, durch dessen Ausgangssignal S3 die Steuerschaltung 13 angesteuert wird, um eine "allesoder-nichts" Modulation zu erzielen.

In den Figuren 2 und 3 ist eine Ausführungsform dargestellt, bei der der Rückstrahler eine bikonvexe Linse 8 umfaßt, und bei der der zugehörige Spiegel 9 ebenfalls konvex ist .. Die Modulatorscheibe 12 kann hinter oder vor der Linse 8 angeordnet sein und sich ebenso wie der Spiegel 9 an die entsprechende gekrümmte Fläche der Linse 8 anschmiegen.

Figur 4 dient zur Erläuterung der Arbeitsweise des Rückstrahlers, Der Spiegel 9 ist durch die Linsen 8a und 7a ersetzt, die den Elementen 8 und 7 identisch sind, um den optischen Strahlengang darzulegen und getrennt den Weg der einfallenden und der durch den Spiegel reflektierten Strahlen zu zeigen. Die Linsen 8a und 7a entsprechen den Bildern der Linsen 8 und 7 im Spiegel 9. Unter Vernachlässigung der Dicke der Linse 8 entlang der optischen Achse Z und unter Vernachlässigung des Abstandes zwischen den Elementen 8 und 9 kann das Doppellinsensystem 8-8a durch eine einzige Linse 8b Vom gleichen Durchmesser D und von der doppelten Brechkraft, d.h. mit der Brennweite f/2, ersetzt werden. Ein Strahl wie der Strahl AC z.B. tritt aus der Linse 8b aus und verläuft über den

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Punl:t Bl, der zum Punkt Λ durch die Linse 8b opt inen konjugiert ist. In gleicher Weise wird der Strahl EC durch die Linse Ob auf den Punkt Λ1 gerichtet, der zum Punkt R optisch konjugiert int. Der Strahl ClC verläuft durch den Punkt C?, der zu Cl optisch konjugiert ist. Die Punkte Cl und C? sind jeweils die optischen Zentren der Linsen 7 und 7a. Gleichgültig unter welchem Winkel Θ die Strahlung einfällt, solange diesenur im Feldbereich verbleibt, d.h. für jeden Wert θ der kleiner oder gleich einem Maximalwert ΘΜ ist, der durch tg9M = D/?f definiert ist, tritt jeder einfallende Strahl parallel zu sich selbst wieder aus. Es existiert folglich kein Konturenfeld. Unter den vorgenommenen Näherungsbedingungen wird jeder empfangene Lichtstrahl parallel zu sich selbst wieder ausgesendet, wenn sich der Winkel θ zwischen O und ΘΜ ändert.

Ein v/eiterer Vorteil resultiert aus der Tatsache, daß das winkelmäßige Auswertefeld einstellbar ist, wodurch für die Sende-Empfangs-Vorrichtung die größtmögliche Tarnung erzielt werden kann. Das Emissionsfeld wird durch eine Blende 11 geregelt, die in der Nähe der Brennzone, wie es in Fig. 1 dargestellt ist, angeordnet ist. Das Feld kann so klein wie gewünscht gemacht werden. Je nachdem ob die einfallende Strahlung innerhalb oder außerhalb des Feldes liegt, wird entweder die gesamte oder überhaupt keine Energie reflektiert. Da sich die Modulatorscheibe in der Nähe des Brennbereichs des Objektivs 7 befindet, kann er sehr klein gestaltet werden. Hieraus folgt der Vorteil, daß es möglich ist, den Modulator aus dünnen Auftragschichten herzustellen.

Für die Auswertung eines Wellenlängenbandes mit größeren Wellenlängen j insbesondere größer als 3/ij besteht die Modulatorscheibe vorteilhafterweise aus einem optischen, elektrisch durchstimmbaren Interfer-enzfilter, wie dies inFig. 5 gezeigt ist. Dieses Interfer-enz- oder Fabry-Perrot-Filter ist durch die angelegte Spannung U durchstimmbar, die die optische Dicke der

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Scheibe 12 verändert. Wenn sich ein einfallender Strahl in Gegenphase zu dem entsprechenden reflektierten Strahl befindet, findet keine Emission statt. Die Scheibe ist im Sperrzustand. Wenn dagegen Phasenübereinstimmung erzielt wird, findet Emission statt und die Scheibe ist durchlässig. Es gibt auch Filter, die anstelle einer Änderung der Dicke e der Scheibe eine Änderung ihres Brechungsindex nl ermöglichen. Das Resultat ist äquivalent, die für das Produkt nl.e zu erfüllende Bedingung ist dieselbe. Um die Steuerspannung U an die Scheibe 12 anlegen zu können, ist diese auf mindestens einer ihrer beiden quer zum Strahlengang liegenden Flächen mit einer transparenten Leiterschicht 20 versehen, die beispielsweise aus einem Siliziumniederschlag besteht. Auf der anderen der Flächen ist ein reflektierender metallischer Niederschlag vorgesehen, der den Spiegel 9 darstellt. Die Steuerschaltung kann aus einer Gleichspannungsquelle 21 und einem durch das Digitalsignal S3 gesteuerten Schalter 22 bestehen.

Die Fig. 6 bis 9 zeigen verschiedene Ausführungsformen der optischen Einheit8-9 mit einer Modulatorscheibe der vorerwähnten Art.

Fig. 6 zeigt die Scheibe und den Spiegel, der an die plane Fläche einer plan-convexen Linse 8 anschließt.

Fig. 7 zeigt ein Ausführungsbeispiel entsprechend Fig. 3· Die Scheibe ist auf der vorderen Fläche der biconvexen Linse angebracht, und zwar zwischen transparenten Leiterschichten 20a und 20b. Der Spiegel 9 ist auf die hintere Fläche aufgedampft. Fig. 8 zeigt eine ähnliche Struktur mit einer planconvexen Linse.

Zu bevorzugen ist die Ausführungsform nach Fig. 6, da sie gestattet, alle Schichten, nämlich die Modulatorscheibe, die Leiterschicht für den Anschluß und die Spiegelschicht auf einer ebenen Fläche, die durch die hintere Fläche der

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plan-convexen Linse 8 gebildet ist, anzubringen.

Fig. 9 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei der vorgesehen ist, die Einheit 8-9 der Fig. 1 durch einen sphärischen Konvexspiegel 15 mit Radius f zu ersetzen. Die Scheibe 12-20 ist auf dem Spiegel angebracht. Beim Arbeiten mit Licht von einer Wellenlänge, die kleiner als 3ju ist, wird ein Modulator mit einer PILZT-Scheibe verwendet, der in Fig. 10 dargestellt ist. Er besteht aus einer Scheibe 25 und einem Polarisator-Analysator 26. Die PLZp-Keramiken sind transparent und besitzen die Eigenschaft der induzierten Doppelbrechung. Wenn sie einem elektrischen Feld ausgesetzt werden, drehen sie die Polarisationsebene des eingefallenen Lichtes um einen Winkel, der von dem lokal angewandten Feld abhängt. Die elektrischen Felder werden erhalten, indem eine Gleichspannung mit einem bestimmten Wert an Elektroden 27, die auf der Fläche der Keramik, wie in Fig. 11 gezeigt, angebracht sind, angelegt wird. Normalerweise befindet sich eine PLZTScheibe zwischen zwei um 7J/2 gekreuzten Polarisatoren. Durch den ersten wird das Licht polarisiert und durch den zweiten analysiert. Je nachdem, ob ein elektrisches Feld angelegt wird oder nicht, liegt die Polarisationsebene des an dem Analysator ankommenden Lichtes so, daß dieses durch den Analysator durchtreten kann oder nicht. Eine derartige Vorrichtung ist insbesondere beschrieben in "Applied Optics" Band 2k, Nr. 8, August 75, Seiten 1866 bis I873 in dem Artikel: "PLZT - Electrooptic Shutters: Applications" von J. Thomas Cutchen,-James 0. Harris, JR und George R Laguna .

Bei der Version, die bei der Erfindung benutzt ist, spielt der Polarisator 26 wegen der Anwesenheit des Spiegels 9 gleichzeitig die Rolle des Analysators für das durch den Spiegel reflektierte Licht. Das an die Keramik 25 angelegte elektrische Feld dreht die Polarisationsebene des von dem Polarisator 26 kommenden Lichtes um einen bestimmten Winkel H₃ der sich entweder von dem

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Wert ΤΓ/2 unterscheidet oder nahe bei diesem Wert liegt. Nach Reflexion an dem Spiegel erfährt das polarisierte Licht beim erneuten Durchgang durch die Scheibe 25 eine nochmalige Rotation um den Winkel CC . Die Reflexion an dem Spiegel 8a führt zu einer Drehung um 0 oder T^ . Die Polarisationsebene der an dem Element 26 ankommenden Strahlung weist also einen Winkel 2 (fcoder 2 dL +Tt gegenüber der ursprünglichen Polarisationsrichtung auf. Dieser Wert unterscheidet sich voniC und das Licht kann den Analysator 26 nicht durchqueren. Ist dagegen keine Spannung U angelegt, dann weist die am Element 26 ankommende reflektierte Strahlung die gleiche Polarisationsrichtung wie die ankommende Strahlung auf und kann das Element 26 durchqueren. Daraus folgt, daß bei einer Modulatorscheibe nach Fig. 5 die Spannung U bei Abwesenheit einer Abfragestrahlung stets angelegt werden muß, um das System weitestmöglich zu tarnen.

Die Pig. 12 und 13 zeigen jeweils Ausführungsbeispiele für den Fall einer plan-convexen und bi-convexen Linse 8. Die verschiedenen Schichten entsprechen jeweils dem Reflektorspiegel 9, den Elektroden 27, der PLZT-Scheibe 25 und dem Polarisator-Analysator 26.

Die Fig. 14 und 15 zeigen verschiedene Ausführungsvarianten der optischen Teile der Sende-Empfangsvorrichtung. Nach der Ausführungsform der Fig. 14 wird nur ein einziges Eingangsobjektiv 30 für den Sender und den Empfänger verwendet. Die optische Filterung kann durch aufgedampfte Selektivreflexions* schichten 31 erzielt werden. Ein halbdurchlässiger Spiegel 32, der gegen die optische Achse Z um 45° geneigt ist, erzeugt die beiden Kanäle: Den Emissionskanal _ZUm Photodetektor 2, der im entsprechenden Brennpunkt liegt und den Empfangskanal - zur Einheit 8-9-12. Eine einzige Blende 33 ermöglicht die Einstellung des Beobachtungsfeldes derart, daß das Empfangsund das Sendefeld denselben öffnungswinkel aufweisen. Der Spiegel 32 ist so ausgelegt, daß er nur einen sehr kleinen Teil

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der einfallenden Lichtenergie, beispielsweise ein oder wenige Prozente, gegen den Photodetektor 2 wirft.

Gemäß der in Fig. 15 dargestellten Ausführungsform ist der Spiegel 9 halbdurchlässig, so daß er einen kleinen Teil des einfallenden Lichtes auf den Photodetektor 2, der hinter dem Spiegel angeordnet ist, durchfallen läßt. Ein Zusatzobjektiv ist zwischen dem Spiegel und dem Photodetektor angeordnet, um den Lichtfluß aufzunehmen und ihn auf die Fläche des Photodetektors zu fokussieren.

Fig. 16 zeigt die Anwendung einer Vorrichtung nach der Erfindung in einem Freund-Feind-Erkennungssystem (IFF-System). Die Abfrageeinheit in dem linken Teilder Fig. besteht aus einem optischen Sender (El)ι der Lichtwellen in der Form eines Bündels in einer bestimmten Richtung erzeugt, die moduliert sind, und zwar vorzugsweise durch eine "alles-oder-nichts-Modulation". Der Sender (El) ist vorzugsweise ein Impulslaser. Dem Sender (El) ist ein Empfänger (Rl) derart zugeordnet, daß die Achse des Lichtbündels dieselbe Richtung Zl wie die Achse des Empfangsfeldes aufweist. Darüber hinaus sind Geräte 38 vorgesehen, die die Ausrichtung der Einheit (El-Rl) steuern, um den Lichtstrahl während einer Suchphase auf das zu identifizierende Ziel auszurichten.

Der rechte Teil der Fig. ist der optische Antwortgeber in einem befreundeten Objekt. Er besteht aus einer Einheit (E-R) entsprechend der Fig. 1. Um ein genügend ausgedehntes Gesichtsfeld zu überdecken, besteht der Empfänger (R) aus einer Mehrzahl von Einzelelementen, die eine Mehrzahl von Kanälen bilden, so daß die Elementarfelder das gewünschte Gesamtfeld überdecken. Das gleiche gilt auch für den Sender (E), sofern nicht empfänger seitig eine Kanalidentifikationsschaltung vorgesehen ist, die dazu dient, den einzigen Sender in der Z-Richtung des Kanales auszurichten, der das stärkste Nachweissignal liefert,

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Fig.17 zeigt ein-Blockschaltbild der Empfängerschaltung und Fig. 18 auftretende Signalformen; der Empfänger ist in der Lage, die Wiederholperiode der Laseremission zu identifizieren und das einfallende Lichtbündel in dieselbe Richtung zurückzusenden, wobei dieses zusätzlich eine "alles-oder-nichts-Modulation" erfährt. Der Empfänger (Rl) identifiziert seinerzeit das befreundete Objekt durch die Codierung des Antwortsignals. Das Signal Sl, das bei 2 nachgewiesen und bei 5 verstärkt wird, wird in den Schaltungen ²Io bis h2 identifiziert. Der erste empfangene Laserimpuls löst einen Generator hO zur Erzeugung eines Ausblendsignales aus. Die Ausblendsignale werden mit der Taktfolge T des Lasers erzeugt und ihre Breite und ihre Lage sind im Verhältnis zu der empfangenen Kodierung bestimmt, d.h. im Verhältnis zu den Laserimpulsen. Ein Koinzidenzdetektor ¹Jl liefert einen Impuls S5, jedesmal wenn ein Impuls Sl in einem Ausblendfenster Sh liegt. Ein Zähler k2 gibt ein Freigabe- oder Erkennungssignal, wenn er eine bestimmte Anzahl von Impulsen gezählt hat, die in ein bestimmtes Zeitintervall fallen, beispielsweise bei drei Impulsen S5 während einer Zeitdauer S6 die zwischen 3T und ^T liegt. In der Praxis erfolgt die Erzählung periodisch una /eine? größere Anzahl von Impulsen mit einer mehr oder weniger vorbestimmten Toleranz, wodurch ein größerer Erkennungsbereich für die Zählung gegeben ist. Das Ausgangssignal S2 des Zählers steuert das Senden; die optische Modulation wird eingestellt, wenn die Zählung außerhalb des Erkennungsbereichs liegt und das Erkennungssignal S2 nicht mehr geliefert wird. Die Schaltungen 10 und k2 können entsprechend der in Fig. 19 dargestellten Schaltung ausgeführt sein, die logische Torschaltungen, bistabile Kippschaltungen 50-51, monostabile Kippschaltungen 52-53, Zähler 5*1-55-56 und einen Trigger 57 enthält. Ein Taktgeber 58 liefert ein Signal S7 der Periode T/n. Das Zählen von ρ Taktimpulsen (p<2n) löst die Erzeugung eines ersten Ausblendsignales Sh mit der Periode T und einer Breite aus, die größer als die Breite TI des Laserimpulses ist. Die

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Dauer der Zählung S6 wird durch eine monostabile Kippschaltung 53 gesteuert. Dem Zähler 56 folgt ein D/A-Wandler 59, der in Reihe mit einem|Differfⁿvergleicher 60 geschaltet ist, um den Toleranzbereich der Messung zu bestimmen.

Der Modulationsgenerator HO kann beispielsweise, wie in Fig. 20 gezeigt, aus einem Ringzähler 63 bestehen, der durch ein Signal S2 auf 0 gestellt wird (über den Eingang RZ) und der das Koinzidenzsignal S5 erhält, um ein dem Emissionscode Sl entsprechendes Signal zu erzeugen, bei dem jedoch gewisse Impulse,deren Lagen den parallelen AusgangsSignalen des Zählers entsprechen, ausgelassen sind. In dem gewählten Beispiel entspricht das Signal S3 dem betrachteten Signal Sl während einer Dauer von 5 Perioden T, wobei jedoch der dritte und fünfte Impuls unterdrückt ist. Der Empfänger des Abfragesystems weist (Fig. 21) neben einem Photodetektor 70 und einem Verstärker 71 eine Vorsignalidentifikationsschaltung 52 , einen Torgenerator 73 und eine Adressenidentifikation 7¹J auf.

Die bei 73 erzeugten Ausblendsignale sind auf die zu empfangenden Impulse zentriert, um zu vermeiden, daß evtl. fremde Störimpulse registriert werden. Das Identifikationssignal SlO ist für die Weiterverarbeitung bestimmt.

Der Empfänger (Rl) sowie die Steuerschaltung 38 (Fig. l6) sind an sich bekannt.

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Claims

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Patentansprüche:

Sende-Empfangs-Vorrichtung für optische Signalübertragung insbesondere für einen Antwortgeber in einem Freund-Feind-Erkennungssystem, welche Vorrichtung Mittel zum optischen Empfang, zum Nachweis u nd zur Identifikation einer erwarteten einfallenden Strahlung und zum Aussenden einer kodierten Antwortstrahlung aufweist, wobei ein Rückstrahler, d.h. ein gruppierender Retroreflektor, eine Fokussierungsvorrichtung für die auf einen Spiegel einfallende Strahlung, ein in dem optischen Strahlengang in der Nähe des Spiegels angeordneter opto-elektrischer Modulator und ein Codegenerator zur elektrischen Steuerung des Modulators zur Erzeugung der reflektierten Antwortstrahlung vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Rückstrahler ein die einfallende Strahlung auf den Spiegel fokussierendes Eingangsobjektiv (9) mit einer vor dem Spiegel angeordneten Linse (8) umfaßt, daß der Modulator (12) eine die elektrischen Steuersignale (U) aufnehmende Scheibe (12) umfaßt, die

aus

ebenso wie der Spiegel (9)/auf mindestens einer Fläche der Linse (8) angebrachten Schichten besteht.

Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Linse (8) plan-convex ist und daß die Schichten vorzugsweise auf der planen Seite derart angebracht sind, daß aufeinanderfolgende Schichten die Modulatorscheibe (12) und den Spiegel (9) darstellen.

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3. Vorrichtung; nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der optische Modulator (12) ein einstellbares optisches Interferenzfilter ist, das eine Scheibe mit parallelen Oberflächen quer zum optischen Strahlengang aufweist, wobei auf jeder der beiden Oberflächen eine Leiterschicht (20) zum Anschluß an die elektrische Steuerspannung (U) vorgesehen ist, so daß die im Sinne der einfallenden Strahlung gesehen hintere Schicht den Spiegel (9) darstellt.

^. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der optische Modulator einen elektro-optischen PLZT-Unterbrecher umfaßt, der aus einer ersten Scheibe (25) aus PLZT-Keramik mit Elektroden (27) zum Anlegen der Steuerspannung (U) besteht, und daß die erste Scheibe (25) zwischen einer zweiten Polarisator-Analysatorscheibe (26) und dem Spiegel (9) angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 und ^, dadurch gekennzeichnet, daß die Polarisator-Analysator-Scheibe (26) auf der vorderen konvexen Fläche der Linse (8 , Fig. 12) angebracht ist und daß aufeinanderfolgend die Steuerelektroden

(27), die PLZT-Scheibe (25) und der Spiegel (9) auf der planen Fläche der Linse (8) angebracht sind.

6. Sende-Empfangs-Vorrichtung für optische Signalübertragung insbesondere für einen Antwortgeber in einem Freund-Feind-Erkennungssystem, welche Vorrichtung Mittel zum optischen Empfang, zum Nachweis und zur Identifikation einer erwarteten einfallenden Strahlung und zum Aussenden einer kodierten Antwortstrahlung aufweist, wobei ein Rückstrahler, d.h. ein gruppierender Retroreflektor, eine Fokussierungsvorrichtung für die auf einen Spiegel einfallende Strahlung, ein in dem optischen Strahlengang in der Nähe des Spiegels angeordneter opto-elektrischer Modulator und ein Codegenerator zur elektrischen Steuerung des Modulators zur Erzeugung

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der reflektierten Antwortstrahlung vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Rückstrahler ein die einfallende Strahlung auf den Spiegel (9) fokussierendes Eingangsobjektiv (7) umfaßt, daß der Spiegel (15) sphärisch konvex ist (Fig. 9) und daß der Modulator (12) eine die elektrischen Signale aufnehmende Scheibe umfaßt, die aus auf dem sphärischen Spiegel niedergeschlagenen Schichten besteht.

7· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie Einstellmittel für die Emissionsfeldöffnung in der Form einer Blende (11) aufweist, die hinter dem Eingangs-objektiv (7) angeordnet ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, mit einem halbdurchlässigen Spiegel, der einen Teil der einfallenden Strahlen gegen einen im Empfängereingang vorgesehenen Photodetektor reflektiert, dadurch gekennzeichnet, daß der halbdurchlässige Spiegel zwischen dem Eingangsobjektiv (30, Fig. 1*1) und dem aus der Linse (8), der Modulatorscheibe (12) und dem Spiegel (9) bestehenden Aufbau angeordnet ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Spiegel (9) halbdurchlässig ist, um einen bestimmten Anteil der eingefallenen Strahlung, die hinter dem Spiegel (9) fokussiert wird, auf einen, in dem Empfängereingang vorgesehenen Detektor (2) fallen zu lassen.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, mit Mitteln zum Abschalten der Anlage bei Abwesenheit oder bei Nichtidentifikation des Abfragesignales, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschaltung senderseitig erfolgt, daß derSender

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eine Konstantquelle (21) aufweist, die durch einen Schalter (22) geschaltet wird, daß der Schalter (22) durch ein digitales Signal (13) derart gesteuert wird, daß die elektrische Steuerung in Form einer Gleichspannung (U) erzeugt wird, die bei Abwesenheit der Einfallstrahlung angelegt wird, um den Rückstrahler stillzusetzen und eine totale Tarnung zu ermöglichen und bei Vorhandensein der einfallenden Strahlung entsprechend der Codierung diskontinuierlich angelegt wird.

11. Freund-Feind-Erkennungssystem mit einer Sende-Empfangsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, das einerseits aus einem Antwortgeber an Bord eines befreundeten Objektes und andererseits aus einer entfernten Sende-Empfänger-Einheit (El-Rl), die eine Abfrageeinheit darstellt, besteht, wobei der Sender der Abfrageeinheit ein Impulslaser ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Antwortgeber eine "allesoder-nichts-Modulation", also eine 100?-Amplitudenmodulation erzeugt, in dem gewisse Impulse des Emissionscodes während einer bestimmten Dauer unterdrückt werden.

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