DE3513350C1

DE3513350C1 - Einrichtung zur Erkennung und Richtungsdetektion von optischer Strahlung,insbes. Laserstrahlung

Info

Publication number: DE3513350C1
Application number: DE3513350A
Authority: DE
Inventors: Thorsteinn 8000 München Halldórsson; Ernst-A. 8028 Taufkirchen Seiffarth
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1985-04-13
Filing date: 1985-04-13
Publication date: 1986-06-26
Also published as: IT1208587B; GB8531252D0; IT8619878A0; US4682024A; GB2173664B; GB2173664A; FR2580408A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung gemaß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Laser, die im sichtbaren oder im Infrarotbereich strahlen, werden z. B. zur Unterstützung von Feuerleitsystemen eingesetzt. Zur Abwehr eines nach einer Laserbestrahlung zu erwartenden Angriffes auf das bestrahlte Objekt ist es daher notwendig, diese Laserstrahlung und deren Richtung möglichst unverzüglich zu erkennen, damit noch rechtzeitig Gegenmaßnahmen ergriffen werden können.

Aus der DE-OS 33 00 849 ist ein Laserwarnsensor mit einem halbkugelförmigen Sensorkopf bekannt, dem eine Vielzahl von Lichtleitern gleichmäßig über die HaIbkugelfläche verteilt und in dieser befestigt sind. Die in der Oberfläche der Halbkugel liegenden vorderen Enden der Lichtleiter dienen entweder selbst als Eingangsoptiken oder sind mit Linsenkappen versehen, die Laser- oder eine andere optische Strahlung auffangen können, die aus einer definierten Richtung mit einem definierten Blickfeld um diese Richtung auf den Sensor einfällt. Die anderen Enden der Lichtleiter sind zu einem Strang vereinigt, dessen Stirnfläche einer Detektormatrix mit einer Vielzahl von Detektoren gegenübersteht. Jedem Detektor dieser Matrix ist demnach eine bestimmte Blickrichtung mit einem bestimmten Blickfeld zugeordnet. Durch eine der Detektormatrix nachgeordnete Auswerteschaltung wird in einer Zuordnung der Detektoren zu den einzelnen Lichtleitern die Richtung und durch ein Aufsummieren der Detektorsignalc die Intensität der einfallenden Strahlung erkannt. Einige Lichtleiter werden noch wellenlängenselektiven Detektoren zugeführt. Über die auch in der Auswerteschaltung die Wellenlänge der erfaßten Strahlung bestimmt werden kann.

Dieser bekannte Laserwarnsensor ist als Rundumsensor ausgelegt und kann durchaus zufriedenstellende Ergebnisse liefern. Allerdings ist die vorgeschlagene Konstruktion nur mit hohem Aufwand zu realisieren, insbesondere weil eine Vielzahl von dünnen Lichtleitern exakt in der Halbkugeloberfläche positioniert und koordiniert bis zu den einzelnen Detektorelementen der Detektormatrix geführt werden müssen. Diese hohe An-

^{3 4}

•λ zahl von Lichtleitern ist notwendig, um die geforderte Demnach wird die Richtung der auf dem Laserwarn-/ Winkelauflösung bei der Richtungsdetektion zu erzie- sensor einfallenden Strahlung durch Polarisationskodielen. Ein wenn auch geringerer Nachteil ist darin zu se- rung ermittelt. In den einzelnen Lichtleitwegen zwihen, daß die Auswertung der Detektorsignale bei par- sehen Eingangsoptik und dem vorzugsweise gemeinsatieller Verschmutzung der Optikaperturen erschwert 5 men Detektor sind Polarisationseinrichtungen vorgese- und gegebenenfalls verfälscht wird. hen, die die einfallende Strahlung linear polarisieren. Aus der DE-OS 33 23 828 der Anmelderin ist ein La- Diese Polarisation erfolgt so, daß für jeden Lichtleitweg serwarnsensor bekannt, mit dem die Richtung einfallen- an dessen dem Detektor zugewandten Ende eine spezider Laserstrahlung mit Hilfe einer Laufzeitmessung be- fische, zu den übrigen Lichtleitwegen unterschiedliche stimmt wird. Der Laserwarnsensor weist einen halbku- io Polarisationsebene festgelegt wird. Der Detektor, der geligen Sensorkopf auf, der am höchsten Punkt einen vorzugsweise für alle Lichtleitwege gemeinsam ist, wird Zentraldetektor und auf der sonstigen Halbkugelober- als Polarimeter ausgebildet, mit dem die Polarisationsfläche mehrere Eingangsoptiken aufweist, in deren Fo- ebene der aus den Lichtleitwegen auf den Detektor falkalebene jeweils ein Lichtleiter angeordnet ist. Die Ein- lenden Strahlung bestimmt wird. In der nachfolgenden gangsoptiken weisen definierte Blickrichtungen mit re- 15 Auswerteschaltung kann dann die Richtung der einfallativ großen Blickfeldern auf, wobei sich die Blickfelder lenden Strahlung in Abhängigkeit der ermittelten PoIabenachbarter Eingangsoptiken überlappen. Die Licht- risationsebene bestimmt werden,
leiter für jede Eingangsoptik sind unterschiedlich lang, Der Aufbau des Laserwarnsensors ist sehr einfach. So wobei die Längenabstufungen z. B. jeweils fünf Meter sind, ähnlich wie bei der oben erwähnten DE-OS sind. Sämtliche Lichtleiter werden zu einem Bündel zu- 20 33 23 828, nur wenige Eingangsoptiken notwendig, sosammengefaßt und zu einem gemeinsamen Strahlungs- fern sich deren Blickfelder überlappen. Als Eingangsopdetektor geführt. Die Auswerteschaltung weist eine tiken können die Stirnseiten der Lichtleiter gegebenen-Laufzeitschaltung auf, die durch den Zentraldetektor falls nach Modifzierung oder aber separate Eingangsopbei Erfassen von Laserstrahlung gestartet wird. Sobald tiken verwendet werden, in deren Fokalebene dann die der zweite Detektor ein Signal erhält, wird die Laufzeit- 25 Stirnseiten der Lichtleiter angeordnet sind,
schaltung gestoppt. Aus dem Zeitintervall zwischen Im Gegensatz zu dem Laserwarnsensor gemäß der Start und Stop kann dann berechnet werden, durch wel- genannten Offenlegungsschrift sind nur kurze Lichtleiche Eingangsoptik die Laserstrahlung eingefallen ist, so ter notwendig, da keine Laufzeitkodierung vorgenomdaß dadurch die Richtung, aus der die Laserstrahlung men wird.

kommt, bestimmt werden kann. 30 Zur Vermessung der Polarisationsrichtung der auf Dieser Laserwarnsensor ist mechanisch relativ ein- den Detektor, d. h. das Polarimeter einfallenden Strah-. fach aufgebaut. Es sind für einen Vollwinkel von 360° lung wird der Lichtvektor in einem doppelbrechenden nur relativ wenige Eingangsoptiken und damit auch Prisma vom Typ Wollaston bzw. Foster oder Glan-• Lichtleiter notwendig. Für einen Vollwinkel von 360° im Thompson in zwei senkrecht zueinander stehende PoIa- £ Azimut brauchen z. B. nur 36 Eingangsoptiken vorgese- 35 risationsanteile aufgespalten, wobei diese Anteile als orhen zu werden, die jeweils ein Blickfeld mit einem Öff- dentlicher und außerordentlicher Strahl das doppelbrenungswinkel von ca. 25° erfassen. Je nach dem ge- chende Prisma räumlich getrennt verlassen. Die beiden wünschten Elevationswinkel müssen mehrere derarti- Strahlen fallen jeweils auf einen Fotodetektor, aus deger in Ringen angeordneter Eingangsoptiken vorgese- ren Fotoströmen dann in bekannter Weise die Polarisahen werden. Trotz der geringen Anzahl von Eingangs- 40 tionsrichtung bestimmt werden kann,
optiken und Lichtleitern ist eine hohe Winkelauflösung Da die Blickfelder der Eingangsoptiken sich gegenseimöglich, da sich die einzelnen Blickfelder überlappen. tig überlappen, wird in der Regel die einfallende Laser-Die auf den Laserwarnsensor fallende Laserstrahlung strahlung über mehrere Lichtleiter auf das Polarimeter wird daher in der Regel von mehreren Eingangsoptiken weitergeleitet. In dem Polarimeter wird automatisch erfaßt. Durch elektronische Auswertung der Signale des 45 durch eine Vektoraddition die gemittelte Polarisationsgemeinsamen Richtungsdetektors wird der Zeitpunkt richtung bestimmt. Durch Interpolation dieser gemitteldes Stopsignals durch Wichten der von dem gemeinsa- ten Polarisationsrichtung im Hinblick auf die zwei bemen Detektor aus unterschiedlichen Lichtleitern emp- nachbarten Eingangsoptiken zugeteilten Polarisationsfangenen Signale festgelegt. Durch diese Interpolation richtungen kann die Richtung der Laserstrahlung mit kann eine Winkelauflösung von 1° erreicht werden, 50 hoher Winkelgenauigkeit bestimmt werden,
wenn mit den angegebenen technischen Daten des La- Wie üblich kann die einfallende Laserstrahlung durch serwarnsensors die Auswerteschaltung den zeitlich ge- schmalbandige Filter, z. B. Interferenzfilter aus der Hinwichteten Schwerpunkt des Stopsignals auf 2,5 ns genau tergrundbeleuchtung ausgefiltert werden. Wenn in ermittelt, was mit schnellen Rechner und konventionel- mehreren Spektralbereichen gemessen werden soll, ler Elektronik ohne weiteres möglich ist. 55 kann die aus den Lichtleitern ausfallende Strahlung z. B. Die erwähnten bekannten Laserwarnsensoren sind durch dichroitische Strahlteiler in mehrere getrennte zur Erkennung und Richtungsdetektion von gepulster Strahlen unterschiedlicher Wellenlänge aufgeteilt wer- und pulsdauermodulierter, der erste prinzipiell auch von den, die dann jeder einzeln mit getrennten Polarimetern Dauerstrich-Strahlung geeignet. vermessen werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen La- 60 Das Festlegen der Polarisationsebene an den jeweili-

serwarnsensor der in Rede stehenden Art anzugeben, gen, dem Detektor zugewandten Enden der Lichtleitwe-

bei der die mechanische Konstruktion als auch die Aus- ge kann auf unterschiedliche Weise erfolgen,

wertung der Detektorsignale gegenüber bekannten Lö- So können polarisationserhaltende Lichtleiter ver-

sungen erheblich vereinfacht ist und gleichzeitig für alle wendet werden. Solche Lichtleiter, die linear polarisier-

Betriebsarten des Lasersenders eingesetzt werden kann. 65 tes Licht ohne Depolarisation des Lichtvektors weiter-

Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung durch die im leiten, sind seit einiger Zeit auf dem Markt erhältlich,

kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 angege- Für diesen Fall wird im Bereich der Eingangsoptik ein

benen Merkmale gelöst. Polarisator z. B. ein Polarisationsfilter vorgesehen, der

5 6 Γ-

die einfallende Strahlung linear polarisiert. Die Enden tor auffallenden Strahlung; <*

der Lichtleiter werden im Bereich des Detektors so fi- F i g. 5 mehrere schematische Darstellungen der An- \

xiert, daß für jede Blickrichtung ein unterschiedlicher Ordnung jeweils zweier Lichtleiter mit Polarisationsein-Polarisationswinkel vorliegt. richtungen zur Erläuterung der Festlegung zugeordne-

AIs polarisationserhaltende Lichtleiter können auch 5 ter Polarisationsrichtungen.

die seit längerer Zeit bekannten Monomoden- oder In F i g. 1 ist ein Laserwarnsensor 1 mit einem halbku-

Multimoden-Lichtleiter verwendet werden, die auf- gelförmigen Sensorgehäuse 2 dargestellt. In der Obergrund von Spannungsfreiheit des Lichtleitermaterials fläche zweier übereinanderliegender Kugelschichten 3u und geringer optischer Streuung den Polarisationszu- und 3o sind in dichter Folge mehrere Eingangsoptiken 4 stand des eingekoppelten Lichtes über einige Meter 10 angeordnet. In der unteren Kugelschicht sind, wie aus Länge ohne nennenswerte Depolarisation beibehalten. F i g. 2 hervorgeht, beispielhaft zwölf Eingangsoptiken 4 Bei neueren polarisationserhaltenden Lichtleitern wird vorgesehen. Etwa in der Brennebene jeder Eingangsopeine Doppelbrechung in dem Lichtleitermaterial er- tik 4 ist die Stirnseite eines Lichtleiters 5 gelegen. Die zeugt, so daß zwei ausgezeichnete Strahlen, das sind der Eingangsoptiken 4 haben jeweils optische Achsen 6 entordentliche und außerordentliche Strahl, mit senkrecht 15 sprechend der Blickrichtung und definierte Blickfelder polarisierten Ausbreitungsmoden weitergeleitet wer- mit jeweils gleichen Sichtwinkeln 7. Das Blickfeld wird den. Die Technologie der doppelt brechenden Lichtwel- durch die Brennweite der Eingangsoptik 4, den Aperturlenleiter ist inzwischen so weit ausgereift, daß die PoIa- durchmesser des jeweiligen Lichtleiters und den Abrisation über Kilometer erhalten bleibt. Bei derartigen stand der Eintrittspupille an der Stirnseite des Lichtleidoppelbrechenden polarisationserhaltenden Lichtlei- 20 ters von der Brennebene der Eingangsoptik festgelegt, tern wird im Bereich der Eingangsoptik ein Polarisa- Wie aus F i g. 2 ersichtlich überlappen sich die Blickfeltionsfilter angeordnet, dessen Polarisationsrichtung auf der 7 benachbarter Eingangsoptiken. Zwischen jeder eine der bevorzugten Polarisationsrichtungen des Licht- Eingangsoptik 4 und der Stirnseite des zugordneten leiters eingestellt wird. Um am dem Detektor züge- Lichtleiters 5 ist ein Polarisationsfilter 8 angeordnet, mit wandten Ende der Lichtleiter dann für die einzelnen 25 dem eine auf den Sensor 1 fallende Laserstrahlung line-Eingangsoptiken unterschiedliche Polarisationsrichtun- ar polarisiert wird. Die einzelnen Lichtleiter werden zu gen zu erhalten, müssen entsprechend die Polarisations- einem Bündel 9 zusammengefaßt und über einen optirichtungen von Polarisationsfilter und Lichtleiter ausge- sehen Kanal 10 einem Detektor 11 in Form eines Polaririchtet werden. meters zugeführt. Die Ausgangssignale des Polarime-

Die Einstellung der Polarisationsrichtung kann auch 30 ters 11 werden einer Auswerteschaltung 12 zugeführt, in einigen Fällen so geschehen, daß die Lichtleiter am Die Polarisationsfilter 8 und die Lichtleiter 5 sind so

Detektorende in die spezifische Polarisationsrichtung beschaffen, daß am Detektorende 13 der einzelnen ,

mechanisch verdreht werden. Lichtleiter 5 des Lichtleiterbündels 9 jeweils nur Licht

Für die Einstellung der Polarisationsrichtung können mit einer ganz bestimmten Polarisationsrichtung Paus- »

auch nichtpolarisationserhaltende Lichtleiter verwen- 35 treten kann. Die für jeden Lichtleiter festgelegten PoIa-

det werden. In diesem Fall wird auf das Detektorende risationsrichtungen Pi, P 2, ... Pn (siehe Fig.3) sind

der einzelnen Lichtleiter eine Mikro-Polarisationsfolie gegeneinander verdreht, so daß sich eine stufenweise

bzw. für IR-Strahlung ein Mikro-Gitter-Polarisator auf- monotone Winkeländerung der Polarisationsrichtungen

gebracht, deren Polarisationsrichtung entsprechend ein- benachbarter Lichtleiter ergibt. Unabhängig von dem

gestellt wird. 40 Polarisationszustand (linear, elliptisch oder depolari-

Da die erforderliche Länge der einzelnen Lichtleiter siert) einer einfallenden Laserwelle ist auf diese Weise

relativ gering ist und im Bereich von einigen zehn Zenti- der Anteil der Strahlung, der am Detektorende 13 aus

metern liegt, kann die Festlegung der einzelnen Polari- einem oder mehreren Lichtleitern 5 austritt, streng line-

sationsrichtungen auch mit relativ billigen Lichtleitern ar polarisiert.

erfolgen. 45 Der optische Kanal 10 weist eine Eintrittsoptik 14 und Es ist des weiteren möglich, in der Auswerteschaltung dieser nachgeschaltet ein Bandfilter 15, z. B. ein Interfenicht nur die Richtung, sondern auch die Puls- bzw. renzfilter auf, mit dem der Spektralbereich der zu erfas-Modulationsform zu bestimmen, so daß hiermit eine senden Laserstrahlung aus der Hintergrundstrahlung Analyse der Laserstrahlung und damit der Art der Be- ausgeblendet wird. Wenn Laserstrahlung in mehreren drohung gestattet wird. Die Auswertung der Lichtleiter- 50 Spektralbereichen erfaßt werden soll, sind mehrere Signale hinsichtlich Richtung und Modulation erfolgt dichroitische Filter 16 in dem Strahlengang angeordnet, mit hoher Signaldynamik. Damit ist eine sehr gute Si- die Strahlung des spezifischen Spektralbereiches ausgnalanalyse und Erkennung der Bedrohungsart gewähr- blenden. Die ausgeblendete Strahlung passiert dann ein leistet. schmalbandiges Interferenzfilter 17 und fällt auf ein Weitere Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus 55 doppelbrechendes Prisma 18. In diesem doppelbrechenden Unteransprüchen hervor. Die Erfindung ist in einem den Prisma wird die polarisierte Strahlung in einen or-Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung näher er- dentlichen Strahl 19 und einen außerordentlichen Strahl läutert. In der Zeichnung stellen dar 20 aufgeteilt, die senkrecht zueinander polarisiert sind F i g. 1 eine schematische perspektivische Darstellung und das doppelbrechende Prisma 18 räumlich getrennt eines Laserwarnsensors gemäß der Erfindung; eo verlassen. Die Strahlen 19 und 20 fallen auf jeweils einen F i g. 2 einen Schnitt längs der Linie H-II durch den Fotodetektor 21 bzw. 22, die entsprechend der Amplitu-Laserwarnsensor in F i g. 1 zur Darstellung des Innen- den der beiden Strahlen Fotoströme U und h abgeben, aufbaues; Wie aus dem Polarisationsdiagramm in F i g. 4 ersicht-F i g. 3 eine schematische Darstellung eines Teiles des lieh, können die beiden Fotoströme h und h bei einer Laserwarnsensors mit einer Detektoranordnung und ei- 65 Amplitude .A₀ des Lichtvektors dargestellt werden als: nem Blockdiagramm der Auswerteschaltung zur Erläuterung der Signalauswertung; Z₁ = Ao² cos² φ F i g. 4 ein Polarisationsdiagramm der auf den Detek- /2 = Aq² · sin² φ (1)

Der Lichtvektor (A₀, φ) ist. die Vektorsumme aller durch das Detektorende 13 des Lichtleitbündels 9 auf den Detektor 11 auffallenden Lichtvektoren, so z. B. die Summe der aus zwei Lichtleitern benachbarter Eingangsoptiken austretenden Lichtvektoren. Nach einer üblichen Signalvorverarbeitung, z. B. durch elektronische Filterung wird in einer Rechenschaltung 23 der Auswerteschaltung 12 das Verhältnis ε{φ) der Differenz und der Summe der beiden Signale gebildet, d. h.

^{= cos}

² 9> —

ψ = tpo + rg?

10

(2)

Diese Funktion zeigt im Winkelbereich zwischen 0 und 90° einen monoton abfallenden und nahezu linearen Verlauf zwischen den Werten +1 und —1. Wenn man in erster Näherung Linearität zwischen ε und φ annimmt, so kann der Winkel φ direkt dem Ausgangssignal ε (φ) der Rechenschaltung 23 entnommen werden. Bei höherer Anforderung an die Winkelgenauigkeit kann mit Hilfe eines nachgeschalteten kleinen Prozessors 24 der Winkel φ entsprechend der obigen Formel (2) berechnet werden.

je nach der Anordnung der Polarisationsfilter, der Lichtleiter und des doppelbrechenden Prismas innerhalb des Detektors wird der Winkel φ nicht direkt dem Einfallswinkel φ der Laserstrahlung in bezug zu einer Referenzrichtung entsprechen. Da außerdem der Polarisationswinkel φ über den Winkelbereich von 0 bis 360° mehrdeutig ist und nur eindeutig über einen Winkelbereich von 90° gemessen werden kann, wird der Einfallswinkel #> folgendermaßen festgelegt:

(3)

35

Hierin ist φο ein fester Versatzwinkel zwischen dem Polarisationswinkel φ und einer Bezugsrichtung des Laserwarnsensors und r eine feste Zahl. Da der Polarisationswinkel φ aus der Gleichung (3) nur eindeutig über einen Winkelbereich von 90° gemessen werden kann, könnte z. B. ein in Azimut den Vollwinkel von 360° erfassender Laserwarnsensor so ausgelegt werden, daß die Eingangsoptiken 4 entsprechend F i g. 2 insgesamt eine Rundumsicht bieten, aber daß die Winkelmessung von φ zwischen 0 und 90° mit r = 4 stattfindet. Bei Anforderung an hohe Winkelauflösung und großes Gesichtsfeld sowohl in Azimut und Elevation kann der Laserwarnsensor selbstverständlich aus mehreren getrennten oder sich überlappenden Einheiten zusammengesetzt werden.

Die tatsächliche Richtung ψ der Laserstrahlung wird mit einer Anzeige 25 der Auswerteschaltung 12 angezeigt.

Zusätzlich zu den Schaltungsgruppen zur Richtungsdetektion der einfallenden Laserstrahlung weist die Auswerteschaltung 12 noch eine Analyseschaltung 26 auf, der die Fotoströme /1 und h der Fotodetektoren 21 und 22 zugeführt werden. Diese Fotoströme können hinsichtlich Pulsdauer und Pulswiederholungsfrequenz ausgewertet werden, so daß hierdurch die Art der Laserstrahlung näher bestimmt werden kann.

Wenn die einfallende Laserstrahlung noch in verschiedenen Spektralbereichen analysiert werden soll, so können weitere Detektoren, z. B. 11' und 11" vorgesehen werden, die die von den dichroitischen Filtern 16 umgelenkten Strahlungen in gleicher Weise bearbeiten. Die hierzu notwendigen Auswerteschaltungen können selbstverständlich in einem gemeinsamen Funktionsblock zusammengefaßt werden.

In den Fig.5a, 5b und 5c sind drei Möglichkeiten gezeigt, die Polarisationsrichtung am Detektorende 13 der einzelnen Lichtleiter festzulegen. Die F i g. 5a und 5b zeigen Anordnungen mit polarisationserhaltenden Lichtleitern die für das Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 2 verwendet werden können; die Anordnung gemäß Fig.5c zeigt eine Anordnung mit nichtpolarisationserhaltenden Lichtleitern.

Gemäß F i g. 5a sind die beiden Polarisationsfilter 8'-l und 8'-2 für zwei Lichtleiter 5-1, 5-2 so zwischen den Eingangsoptiken 4 und den Eintrittspupillen der Lichtleiter angeordnet, daß deren Polarisationsrichtungen PFi winkelmäßig gegeneinander versetzt sind. In den Lichtleitern 5-1 und 5-2 wird diese Polarisationsrichtung nicht verändert, so daß am Detektorende 13 die Polarisationsrichtungen P1 und P 2 vorliegen.

Bei der Anordnung gemäß F i g. 5b sind die Polarisationsrichtungen PFi und PF 2 der Polarisationsfilter 8-1 und 8-2 gleichgerichtet; wie zu PF2 in Klammern angedeutet, können die Polarisationsrichtungen auch gekreuzt sein. Auf ihrer Länge zwischen der Eingangsoptik und dem Detektorende 13 werden die Lichtleiter, in diesem Fall der Lichtleiter 5-2 mechanisch so gedreht, daß am Detektorende 13 wiederum zwei unterschiedliche, winkelmäßig abgestufte Polarisationsrichtungen Pi und P 2 vorliegen. Die mechanische Verdrehung ist durch einen Doppelpfeil angedeutet.

Bei der Anordnung gemäß F i g. 5c wird der Polarisationsfilter für die Lichtleiter 5' als Mikrofolie auf das detektorseitige Ende der Lichtleiter aufgebracht. Die Lichtleiter sind mit 5'-l und 5'-2, die Mikrofolien mit 8'-l und 8'-2 bezeichnet. Durch diese Mikrofolien werden die beiden Polarisationsrichtungen Pi und P 2 am Detektorende der Lichtleiter 5'-l und 5'-2 festgelegt, und zwar unabhängig von der Polarisation der auf die Eintrittspupillen der Lichtleiter auftreffenden Lichtstrahlung, die hier beispielhaft als unpolarisiert »0« dargestellt ist.

Der beschriebene Laserwarnsensor kann sowohl für gepulste bzw. intensitätsmodulierte Laser als auch für Dauerstrich-Laser eingesetzt werden.

Mit den marktüblichen Lichtleitern mit einer ausgezeichneten Transmission für Licht mit Wellenlängen von 0,4 bis 2,0 μπι kann der entsprechende Spektralbereich durch den Einsatz von entsprechenden Detektoren abgedeckt werden; für Wellenlängen zwischen 0,4 und 1,1 μπι sind dies Siliziumdetektoren, für Wellenlängen zwischen 0,4 bis 1,8 μηι Germaniumdetektoren, für Wellenlängen bis 2,0 μτη ImGaAs-Detektoren. Außerhalb dieses Spektralbereiches, in dem Rubin-, Alexandrit-, Nd:YAG- und Erbium-Laser strahlen, wird zur Zeit der CC^-Laser mit einer Emissionslinie im thermischen Infrarot bei einer Wellenlänge von 10,6 μπι eingesetzt. Für diese Wellenlänge sind seit wenigen Jahren Lichtleiter in Längen bis zu etwa drei Metern erhältlich, die bei Längen von etwa zehn Zentimetern in dem vorgeschlagenen Laserwarnsensor mit einem entsprechenden Detektor eingesetzt werden können. Zur Auswertung können dann auch die üblichen Detektoren für mittleres Infrarot- z. B. HgCdTe-Detektoren verwendet werden. Als Polarisatoren können sogenannte Gitter-Polarisatoren, die im Infrarot üblich sind, eingesetzt werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

- Leerseite -

Claims

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Erkennung und Richtungsdetektion von optischer Strahlung, insbesondere Laserstrahlung (Laserwarnsensor), mit mindestens zwei unterschiedliche Blickrichtungen mit definierten Blickfeldern aufweisenden Eingangsoptiken, denen jeweils ein zu einem Detektor führender Lichtleitweg zugeordnet ist, sowie mit einer Auswerteschaltung für die Detektorsignale, dadurch gekennzeichnet, daß in den einzelnen Lichtleitwegen (5) Polarisationseinrichtungen (8,5) zur linearen Polarisation der einfallenden Strahlung vorgesehen sind, die für jeden Lichtleitweg (5) an dessen dem Detektor (12) zugewandten Ende (13) eine spezifische, zu den übrigen Lichtleitwegen unterschiedliehe Polarisationsrichtung (Pi, P 2,...Pn) festlegen, daß der Detektor ein Polarimeter (11) ist, und daß die Auswerteschaltung (12) die Richtung (ψ) der einfallenden Laserstrahlung in Abhängigkeit der mit Hilfe des Polarimeters (11) ermittelten Polarisationsrichtung {φ) bestimmt.

2. Laserwarnsensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Polarisationseinrichtungen (8, 5) Polarisationsfilter (8), die im Bereich der Eingangsoptik (4) angeordnet sind, und polarisationserhaltende Lichtleiter (5) aufweisen.

3. Laserwarnsensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Polarisationseinrichtungen Polarisationsfilter (8') aufweisen, die am Detektorende (13) der Lichtleitwege (5') angeordnet sind.

4. Laserwarnsensor nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtleitwege Lichtleiter (5) sind.

5. Laserwarnsensor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die am Detektorende (13) der Lichtleiter (5) vorhandene Polarisationsrichtung (Pl, P2,... Pn)durch mechanisches Verdrehen der Lichtleiter (5) auf die spezifische Richtung eingestellt ist.

6. Laserwarnsensor nach einem der Ansprüche 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß Lichtleiter (5) mehrerer Eingangsoptiken (4) zu einem Bündel (9) zusammengefaßt und zu einem gemeinsamen Detektor (11) geführt sind.

7. Laserwarnsensor nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Detektorende (13) der Lichtleitwege (5) mit einem optisehen Kanal (10) in Verbindung steht, in dem die aus den Lichtleitwegen (5) austretende Strahlung in mehrere Spektralbereiche aufgeteilt und mehreren Detektoren(ll, 11', 11") zugeführt wird.

8. Laserwarnsensor nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der als Polarimeter ausgebildete Detektor (11) ein doppelbrechendes Prisma (18) und zwei dem ordentlichen bzw. außerordentlichen Strahl (19, 20) zugeordnete Fotodetektoren (21,22) aufweist.

9. Laserwarnsensor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgänge der Fotodetektoren (21,22) mit einer Rechenschaltung (23) der Auswerteschaltung (12) verbunden sind, in der das Verhältnis der Differenz und der Summe der Fotoströme (11,12) der beiden Fotodetektoren (21,22) gebildet wird.

10. Laserwarnsensor nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Ausgang des Detektors (11) eine Analyseschaltung (26) der Auswerteschaltung (12) zur Bestimmung der Puls- bzw. Modulationsform der auf den Laserwarnsensor (1) einfallenden Laserstrahlung verbunden ist.

11. Laserwarnsensor nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Blickfelder (7) benachbarter Eingangsoptiken (4) sich zumindest teilweise überlappen.

12. Laserwarnsensor nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtleitwege Lichtleiter (5) sind, deren Stirnseiten selbst als Eingangsoptiken ausgebildet sind.

13. Laserwarnsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtleitwege Lichtleiter (5) sind, denen jeweils eine separate Eingangsoptik (4) zugeordnet ist.

14. Laserwarnsensor nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Laserwarnsensor (1) ein halbkugeliges Sensorgehäuse (2) aufweist, auf dessen Oberfläche die Eingangsoptiken (4) verteilt sind.