WO2006042496A1 - Verfahren und einrichtung für einen passiven optischen impulsvervielfacher zur erzeugung einer impulsfolge für ein scannendes laserentfernungsmessgerät - Google Patents

Verfahren und einrichtung für einen passiven optischen impulsvervielfacher zur erzeugung einer impulsfolge für ein scannendes laserentfernungsmessgerät Download PDF

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beam splitter
multiplier
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Uwe Illmann
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Callidus Precision Systems Gmbh
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    • G01S7/4818—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements using optical fibres

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for an optical pulse multiplier for generating a pulse train for a scanning laser rangefinder.
  • Diode lasers or Q-switched solid-state lasers themselves provide pulse sequences of defined frequency.
  • the pulses of such a pulsed laser (pw laser) with respect to the pulse shape by active or passive optical elements ver ⁇ changes.
  • Such elements are z.
  • fiber amplifier or saturable Absor ⁇ ber As fiber amplifier or saturable Absor ⁇ ber.
  • pulsed diode lasers are usually used.
  • a pulse power in the range of several watts is required at the same time, usually only pulse repetition frequencies in the kilohertz range can be realized with the semiconductor lasers used.
  • the object distance In known measuring devices, for example for land surveying, electro-optical elements are predominantly used.
  • modulated laser beams are used to measure the objects.
  • a laser beam In the case of the phase difference method used, a laser beam is modulated in its intensity. To ensure the uniqueness of the measurement, the modulation takes place with different frequencies.
  • the laser beam In order to determine the distance, the laser beam is directed at the object to be measured and the radiation reflected or backscattered by the object is received by the receiver of the measuring device. From the phase senverschiebung between the modulation signal of the emitted laser radiation and the received signal can be ⁇ calculate with the help of the speed of light, the object distance be ⁇ .
  • the modulation frequency must be very stable, among other things, since it has a direct effect on the measurement result. If the short-term stability can not be guaranteed, there is also the possibility of averaging or filtering the signals, which, however, requires a longer measuring time. This is usually not a problem with simple distance measurement, because only one point is measured and even a measurement time of e.g. one second is acceptable.
  • the possibility is limited. Therefore, it is all the more important that the emitted laser beam is modulated with a stable frequency, pulse shape and intensity.
  • the invention is therefore based on the object to search for a method and a suitable device for a passive optical pulse multiplier, which under the conditions of a demanding stable frequency of pulse trains up to 2500 MHz and an achievable average power up to 100 mW a simple mechanical , With can be designed with little technical effort device that is suitable for retrofitting already delivered equipment technology or from the outset in laser to be manufactured measuring devices.
  • a pulsed laser in particular a microchip laser as the radiation source, which can deliver a pulse frequency of only a few kilohertz, but has a high pulse power.
  • these different conditions are not sufficient for rapid measurement by means of the phase difference method.
  • 50% beam splitter and 50% beam unifying are given. These optically redirect the incoming laser pulse and split it into 2 beams with the same pulses, but always with the following half pulse power.
  • the pulses which are expelled from the first beam splitter then subsequently run through different optical path lengths in order to be brought together again with a time offset into a beam combiner following in the beam path.
  • the latter beam combiner behaves analogously, but in inverse proportion, like a 50% beam splitter.
  • 2 pulse groups then produce 25% power at the same frequency, measured at the original pulse, and at the same amplitude.
  • This can in turn be followed by a beam splitter, in which case the pulse groups reaching it again pass through different optical path lengths.
  • the laser beams emerging from the latter have a further doubled pulse sequence, with further decreasing intensity of the power.
  • the pulse spacing can be influenced within a pulse group only over the optical path length difference of the two beam paths.
  • the pulse spacing can be set very small and precise, whereby a high stable repetition frequency with almost identi ⁇ 's pulses (frequency, amplitude, phase) is achieved.
  • the sequence of the division and combination of a pulse and pulse groups resulting therefrom can be continued until a point at which a desired pulse sequence is reached, taking into account a beam path which is always of different path length difference and has the same pulse groups.
  • the device to be designed for carrying out the method of a passive optical pulse multiplier uses the aforementioned pulsed laser, in particular the microchip laser for generating a laser beam.
  • 50% beam splitters with optical deflection function (by 90 °) to be designated as such are arranged below, which act alternately as beam splitters and beam combiners.
  • the optical path length differences to be realized as a fundamental method condition after a beam splitter before entering a beam combiner can be produced via differently long windings of optical fibers / cables used.
  • a pulsed laser in particular a microchip laser 1 with an output of, for example, 100 mW, emits a pulsed laser beam with the frequency of the pulse 6, this being a defined optical path by means of z.
  • This pulse 6 enters a first beam splitter Ti 1 3, as. optical element can be a beam splitter cube and fulfills a deflection function of 90 °.
  • the laser pulses emerging therefrom now have half the power of the original pulse and are forcedly delayed in time - through the different optical path lengths S 4 and s 3 - to the following beam combiner / beam splitter T 2 4.
  • pulse groups instead of the original pulse, pulse groups result with a further halving of the original laser power. They are again passed over the different lengths optical paths S 4 and S 5 in a further beam combiner / beam splitter T 3 7, after which a further doubling of the pulse groups with the same frequency, measured at the original pulse, is achieved.
  • the division and combination can be continued by the juxtaposition of beam splitters T 1 3 and beam combiner / beam splitters T 2 4 and T 3 7 until the desired, stable producible sequence of pulse groups in the frequency of the original pulse is reached.
  • a pulsed laser in particular a microchip laser 1 with a pulse power of 300 watts, a frequency of 20 kHz and a pulse width tp of 1 ns before. If pulse groups consisting of 4 individual pulses with a pulse repetition frequency of 500 MHz are to be generated, then the laser radiation is coupled into the optical fiber / guide cable 2 and traverses the path S 1 to the first beam splitter T 1 3. Einkoppel ⁇ losses at this point still require an available pulse power of 160 watts.
  • a fiber-optic component is to be used as the beam splitter T 1 3, referred to as Y-coupler [modification of an X-coupler], which has a ratio of 1: 1.
  • the partial beams emerging from it now have the pulse power of 80 watts and pass through the different distances s 2 and S 3 until they are combined in the beam combiner T 2 4.
  • the two partial beams pass through S 4 and S 5 in the beam combiner / beam splitter T 3 7. Da ⁇ then again arise two equal partial beams, which now have pulse groups of 4 Impulses sen, with a pulse power of 20 watts is realized.
  • nesting of the pulse trains can also be used.
  • a coded pulse sequence can also be made available.
  • the pulse sequence consists of individual pulses that are coherent with one another.
  • this method can also be used for the coherence radar or similar measuring methods which use the property of the coherence of laser radiation.
  • the advantage of the method is the knowledge that the pulse spacing within a pulse group can only be determined by an optical path length difference (s 2 to S 3 and S 4 to S 5 ) of the two beam paths and the distances can be set very small and accurate. Thus, a high and stable repetition frequency of desired pulse groups can be generated.
  • the different optical paths are expediently realized by fiber spools.
  • a fiber / x coupler can be used as an alternative to the beam splitter cube.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung für einen passiven optischen Impulsvervielfacher zur Erzeugung einer Impulsfolge für ein Laserentfernungsmessgerät. Ein gepulster Laser, insbesondere ein Microchiplaser (1) stellt eine gepulste Laserstrahlung bereit, die über mehrere Strahlteiler T1 (3) bzw. Strahl vereiniger/Strahlteiler T2 (4) sowie T3 (7) und mittels unterschiedlich langer optischer Weglängen S1... S5 so gewandelt wird, dass aus dem Originalimpuls (6) z. B. eine Impulsgruppe (5) entsteht. Der Impulsabstand innerhalb einer Impulsgruppe lässt sich sehr klein und genau einstellen, da herausgefunden wurde, dass die notwendigerweise herzustellenden unterschiedlichen optischen Weglängen mittels differenzierten Wicklungen auf Faserspulen realisierbar sind. Die Frequenz der Impulsgruppen (5) bleibt gegenüber dem Originalimpuls (6) unverändert. Die erfindungsgemäße Einrichtung benötigt nur wenige technische Elemente, die zudem hintereinander angeordnet sind, wie z.B. einen gepulsten Laser, insbesondere einen Microchiplaser (1), die Strahlteiler T1 (3) und T3 (7) und einen Strahlvereiniger T2 (4) und auf entsprechende Faserspulen unterschiedlich lang gewickelte LichtleitkabelAfasern (2). Die Erfindung lässt sich bei optischen Entfernungsmessgeräten und auch in der Nachrichtentechnik verwenden.

Description

Verfahren und Einrichtung für einen passiven optischen Impulsvervielfacher zur Er¬ zeugung einer Impulsfolge für ein scannendes Laserentfernungsmessgerät
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung für einen optischen Impulsverviel¬ facher zur Erzeugung einer Impulsfolge für ein scannendes Laserentfernungsmessgerät.
Aus der Fachliteratur sind folgende Möglichkeiten der Erzeugung von Impulsfolgen auf der Basis von Laserstrahlung nutzenden optischen Messinstrumenten bekannt:
- Diodenlaser oder gütegeschaltete Festkörperlaser stellen selbst Impulsfolgen definier¬ ter Frequenz bereit. Dabei können die Impulse eines solchen gepulsten Lasers (pw- Laser) hinsichtlich der Impulsform durch aktive oder passive optische Elemente ver¬ ändert werden. Derartige Elemente sind z. B. Faserverstärker oder sättigbare Absor¬ ber.
- In einem kontinuierlich strahlenden - z. B. cw-Laser - wird ein optischer Schalter inte¬ griert, wie etwa ein mechanischer Chutter oder ein elektrooptischer Modulator.
Wenn hohe Impulsfolgefrequenzen bei geringem Platzbedarf der Laserapparatur und zu nied¬ rigen Betriebskosten realisiert werden sollen, dann wird meist auf gepulste Diodenlaser zu¬ rückgegriffen. Wenn jedoch gleichzeitig eine Impulsleistung im Bereich von mehreren Watt gefordert wird, dann sind mit den verwendeten Halbleiterlasern meist nur noch Impulsfolge¬ frequenzen im Kilohertzbereich realisierbar. Zur Erzeugung von Impulsfolgefrequenzen im Mega- bis Gigahertzbereich besteht nach bekanntem Stand der Technik z. Zt. die Möglich¬ keit, einen schnell pulsbaren Laser geringer Leistung einzusetzen und dann die Impulse nach- zuverstärken z. B. mittels Faserverstärker.
In bekannten Messgeräten z.B. zur Landvermessung werden vorwiegend elektrooptische Elemente eingesetzt. Für Geräte hoher Genauigkeit werden zur Vermessung der Objekte mo¬ dulierte Laserstrahlen verwendet. Bei dem dabei verwendeten Phasendifferenzverfahren wird ein Laserstrahl in seiner Intensität moduliert. Zur Wahrung der Eindeutigkeit der Messung erfolgt die Modulation mit verschiedenen Frequenzen. Zur Ermittlung der Wegstrecke wird der Laserstrahl auf das zu vermessende Objekt gerichtet und die vom Objekt reflektierte oder rückgestreute Strahlung von dem Empfänger des Messgerätes aufgenommen. Aus der Pha- senverschiebung zwischen dem Modulationssignal der ausgesandten Laserstrahlung und dem empfangenen Signal lässt sich mit Hilfe der Lichtgeschwindigkeit die Objektentfernung be¬ rechnen.
Damit die Wegmessung genau werden kann, muss unter anderem die Modulationsfrequenz sehr stabil sein, da sie sich direkt auf das Messergebnis auswirkt. Kann die Kurzzeitstabilität nicht gewährleistet werden, bietet sich auch noch die Möglichkeit der Mittelung bzw. Filte¬ rung der Signale an, wodurch jedoch eine längere Messzeit erforderlich wird. Dies ist bei der einfachen Distanzmessung meist kein Problem, weil nur ein Punkt vermessen wird und selbst eine Messzeit von z.B. einer Sekunde akzeptabel ist.
Handelt es sich jedoch um ein scannendes Messsystem, ist die Möglichkeit nur beschränkt nutzbar. Daher ist es hierbei um so wichtiger, dass der ausgesandte Laserstrahl mit einer sta¬ bilen Frequenz, Impulsform und Intensität moduliert ist.
Wenn wie bei dieser Art an transportablen Messgeräten, Kosten, Platzbedarf, Masse und Energiebedarf eine wichtige Rolle bei der Wahl der Strahlquelle spielen, dann können fast ausschließlich nur Halbleiterlaser oder im höheren Preissegment diodengepumpte Festkör¬ perlaser bzw. Microchiplaser verwendet werden.
Bekannte Verfahren zur Erzeugung eines stabilen modulierten Signals aus einem kontinuier¬ lich strahlenden Laser (cw-Laser ) und eines nachgeschalteten elektrooptischen Modulators, wie es in der Telekommunikationstechnik meist bei Übertragungsstrecken mit Datenraten ab 10 Gbit/s angewendet wird, sind dabei sehr kostenintensiv.
Wie dem vorbeschriebenen Stand der Technik somit zu entnehmen ist, sind keine Lösungen bekannt, mit deren Hilfe unter geringem technischen Aufwand Impulsfolgen z. B. für Laser¬ messgeräte bereitgestellt werden können, für die eine hohe Frequenz von Pulsfolgen und eine hohe Impulsleistung gefordert sind.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, nach einem Verfahren und einer geeigneten Einrichtung für einen passiven optischen Impulsvervielfacher zu suchen, wonach unter den Voraussetzungen einer zu fordernden stabilen Frequenz von Impulsfolgen bis zu 2500 MHz und einer erreichbaren mittleren Leistung bis zu 100 mW eine einfache mechanische, mit geringem technischen Aufwand herstellbare Einrichtung konzipierbar ist, die zur Nachrüstung bereits ausgelieferter Gerätetechnik geeignet bzw. von vornherein in zu fertigende Laserent- fernungsmessgeräte integrierbar ist.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe wie folgt gelöst, wobei hinsichtlich der grundlegenden erfinderischen Gedanken auf den Patentanspruch 1 und 5 verwiesen wird.
Die weitere Ausgestaltung der Erfindung findet sich in den Ansprüchen 2 bis 5 sowie 6 bis 8.
Zur erfindungsgemäßen Lösung sollen weitere Erläuterungen folgen.
Verfahrensgemäß dient ein gepulster Laser, insbesondere ein Microchiplaser als Strahlungs¬ quelle, der eine Impulsfrequenz von nur einigen Kilohertz liefern kann, jedoch eine hohe Im¬ pulsleistung besitzt. Diese unterschiedlichen Voraussetzungen reichen für eine schnelle Mes¬ sung mittels des Phasendifferenzverfahrens aber nicht aus.
Daher werden in den Strahlengang des Laserstrahls, der bereits als ein gepulster vorliegt, in ein oder mehrfacher Anzahl, 50%-Strahlteiler und 50%-Strahl vereiniger gegeben. Diese len¬ ken den ankommenden Laserimpuls optisch um und teilen ihn in 2 Strahlen mit gleichen Im¬ pulsen, jedoch stets folgender halber Impulsleistung auf. Die aus dem 1. Strahlteiler austre¬ tenden Impulse durchlaufen anschließend gewollt unterschiedliche optische Weglängen, um zeitversetzt in einen im Strahlengang folgenden Strahlvereiniger wieder zusammengeführt zu werden.
Letztgenannter Strahlvereiniger verhält sich analog, aber im umgekehrten Verhältnis, wie ein 50%-Strahlteiler.
Durch den wie vorgenannten erzeugten optischen Weglängenunterschied entstehen sodann 2 Impulsgruppen 25%iger Leistung, bei gleicher Frequenz, gemessen am Originalimpuls, und bei gleicher Amplitude. Daran kann sich wiederum ein Strahlteiler anschließen, wobei vor dem die zu ihm gelangenden Impulsgruppen abermals unterschiedliche optische Weglängen durchlaufen. Die aus letzterem austretenden Laserstrahlen weisen eine nochmals verdoppelte Impulsfolge auf, bei weiterer sich verringernden Intensität der Leistung. Daraus lässt sich erkennen, dass der Impulsabstand innerhalb einer Impulsgruppe nur über die optische Weglängendifferenz der beiden Strahlengänge beeinflussbar ist. Der Impulsabstand lässt sich sehr klein und präzise einstellen, wodurch eine hohe stabile Folgefrequenz mit nahezu identi¬ schen Impulsen (Frequenz, Amplitude, Phasenlage) erreicht wird.
Die Abfolge der Teilung und Vereinigung eines Impulses und daraus entstehender Impuls¬ gruppen, kann unter Beachtung einer mit stets unterschiedlicher Weglängendifferenz, gleiche Impulsgruppen, enthaltene Strahlengänge bis zu dem Punkt fortgesetzt werden, an dem eine gewünschte Impulsfolge erreicht ist.
Die zur Durchführung des Verfahrens zu konzipierende Einrichtung eines passiven optischen Impulsvervielfachers bedient sich dabei des genannten gepulsten Lasers, insbesondere des Microchiplasers zur Erzeugung eines Laserstrahles. In seinem Strahlengang sind nachfolgend als solche zu bezeichnende 50%-Strahlteiler mit optischer Umlenkfunktion (um 90°) ange¬ ordnet, die abwechselnd als Strahlteiler und Strahlvereiniger wirken. Die als eine grundlegen¬ de Verfahrensbedingung zu realisierenden optischen Weglängendifferenzen nach einem Strahlteiler vor Eintritt in einen Strahlvereiniger können über unterschiedlich lange Wicklun¬ gen von verwendeten Lichtleitfasern/-kabeln hergestellt werden.
Die Erfindung soll nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden. Dabei soll auf nachfolgende Figuren zurückgegriffen werden.
Figur 1 : Schematische Darstellung des Verfahrensablaufes
Figur 2: Gegenüberstellung des Original-Laserimpulses zur 1. Strahlvereinigung in Abhängigkeit I = f (t)
Die verwendeten Bezugszeichen lauten:
1 - Gepulster Laser, insbesondere Microchiplaser I = Intensität
2 - LichtleitkabelAfaser t p = Impulsbreite
3 - Strahlteiler T1 S1... S5= optischer Weg 4 — Strahlvereiniger/Strahlteiler T2 CM = Lichtgeschwindigkeit im Medi¬ um
5 - Impulsgruppen T1 = Periodendauer der Impulsfolgefrequenz
6 - Impuls f = Impulsfolgefrequenz
7 - Strahlvereiniger/Strahlteiler T3
Ein gepulster Laser, insbesondere ein Microchiplaser 1 mit einer Leistung von beispielsweise 100 mW sendet einen gepulsten Laserstrahl mit der Frequenz des Impulses 6 aus, wobei die¬ ser einen definierten optischen Weg mittels z. B. eines/einer Lichtleitkabels/-faser 2 durch¬ läuft. Dieser Impuls 6 gelangt in einen ersten Strahlteiler Ti1 3, der als. optisches Element ein Strahlteilerwürfel sein kann und eine Umlenkfunktion von 90° erfüllt.
Die daraus austretenden Laserimpulse weisen jetzt noch die halbe Leistung des Originalim¬ pulses auf und sie werden zwangsweise zeitverzögert - durch die unterschiedlichen optischen Weglängen S4 und s3 - zum nachfolgenden Strahlvereiniger/Strahlteiler T2 4 geführt. Aus die¬ ser Vereinigung heraus resultieren statt des Originalimpulses Impulsgruppen mit nochmaliger Halbierung der ursprünglichen Laserleistung. Sie werden abermals über die unterschiedlich langen optischen Wege S4 und S5 in einem weiteren Strahlvereiniger/Strahlteiler T3 7 geleitet, wonach eine weitere Verdopplung der Impulsgruppen mit gleicher Frequenz, gemessen am Originalimpuls, erzielt wird.
Die Teilung und Vereinigung kann durch die Aneinanderreihung von Strahlteilern T1 3 bzw. Strahlvereinigern/Strahlteilern T2 4 und T3 7 so oft fortgesetzt werden, bis die gewünschte, stabile herstellbare Folge von Impulsgruppen in der Frequenz des Originalimpulses erreicht ist.
Der schematische Ablauf des Verfahrens ist nach Figur 1 charakterisiert und mit der Darstel¬ lung der physikalischen/mathematischen Beziehungen gemäß Figur 2 erklärt.
Nachfolgend sei ein konkretes Berechnungsbeispiel angeführt:
Es liegt ein gepulster Laser, insbesondere ein Microchiplaser 1 mit einer Impulsleistung von 300 Watt, einer Frequenz von 20 kHz und einer Impulsbreite tp von 1 ns vor. Sollen Impulsgruppen, bestehend aus 4 Einzelimpulsen mit einer Impulsfolgefrequenz von 500 MHz erzeugt werden, dann wird die Laserstrahlung in die Lichtleitfaser / das — leitkabel 2 eingekoppelt und durchläuft die Wegstrecke S1 bis zum ersten Strahlteiler T1 3 . Einkoppel¬ verluste bedingen an dieser Stelle noch eine verfügbare Impulsleistung von 160 Watt. Als Strahlteiler T1 3 soll in dieser Variante ein faseroptisches Bauteil, als Y-Koppler bezeich¬ net [ Abwandlung eines X-Kopplers ] genutzt werden, der ein Teilverhältnis von 1 : 1 besitzt. Die aus ihn austretenden Teilstrahlen weisen nunmehr die Impulsleistung von 80 Watt auf und durchlaufen die unterschiedlichen Wegstrecken s2 und S3 bis sie im Strahlvereiniger T2 4 vereinigt werden. Auch letztgenannter weist die Eigenschaften von Ti 3 auf. Damit eine Im¬ pulsfolgefrequenz f von 500 MHz erreicht werden kann, muss der Impuls entlang des Weges S3 gegenüber S2 um die Periodendauer der Impulsfolgefrequenz T i verzögert werden. Sie be¬ trägt demnach T i = 1/f = 1/500 MHz = 2x 10'9 s = 2 ns.
Bei einer Lichtgeschwindigkeit in der Faser ( CM ) von ca. 2 x 10 m/s ergibt sich für den er¬ forderlichen Wegunterschied ( delta s = S3 - S2 ) : delta s = CM x Ti = 2 x 108 m/s x 2 x 10"9 s = 0,4 m.
Wählt man als eine Wegstrecke S2 = 100 mm, so beträgt die erforderliche Strecke s3 für den 2. Teilstrahl : s3 = 0,1m + 0,4 m = 0,5 m.
Daraus folgt, dass die Lichtleitfaser für die Wegstrecke S2 = 100 mm und die andere Faser für die Strecke s3 = 500 mm lang sein muß.
Hinter dem Strahlvereiniger/Strahlteiler T2 4 entstehen somit 2 Teilstrahlen mit jeweils glei¬ chen Doppelimpulsen. Die Impulse besitzen hier allerdings nur noch die halbe Leistung von 40 Watt.
Damit eine Impulsgruppe 5 von 4 Impulsen entstehen kann, wird wieder der Schritt einer Weglängendifferenzierung zwischen S5 gegenüber s4 durchgeführt. Da jedoch jeder Teilstrahl hier bereits Doppelimpulse enthält, muss der Teilstrahl über s5 um 2 Perioden verzögert wer¬ den.
Wird auch für S4 eine 100 mm lange Faser benutzt, so folgt für die Strecke S5 eine Faserlänge : S5 = s4 + cM x 2 x Ti = S4 + 2 x delta s = 100 mm + 2 x 400 mm = 900 mm. Die beiden Teilstrahlen gelangen über S4 und S5 in den Strahlvereiniger/Strahlteiler T3 7. Da¬ nach entstehen wiederum zwei gleiche Teilstrahlen, die jetzt Impulsgruppen von je 4 Impul¬ sen aufweisen, wobei eine Impulsleistung von 20 Watt realisiert wird.
Zur Reduzierung der erforderlichen Faserlängen kann auch eine Schachtelung der Impulsfol¬ gen genutzt werden.
Variiert man zwischen den einzelnen Stufen die Weglängendifferenz delta s, die sich direkt auf den zeitlichen Abstand der Impulse auswirkt, dann lässt sich auch eine codierte Impuls¬ folge zur Verfügung stellen.
Eine weitere Besonderheit des Verfahrens liegt schließlich darin, dass die Impulsfolge aus Einzelimpulsen besteht, die zueinander kohärent sind. Dadurch ist dieses Verfahren auch für das Kohärenzradar oder ähnliche Messverfahren einsetzbar, die die Eigenschaft der Kohärenz von Laserstrahlung verwenden.
Der Vorteil des Verfahrens ist die Kenntnis daraus, dass der Impulsabstand innerhalb einer Impulsgruppe nur durch eine optische Weglängendifferenz (s2 zu S3 und S4 zu S5) der beiden Strahlengänge bestimmbar ist und sich die Abstände sehr klein und genau einstellen lassen. Es kann somit eine hohe und stabile Folgefrequenz von gewünschten Impulsgruppen erzeugt werden. Die unterschiedlichen optischen Wege werden zweckmäßigerweise durch Faserspu¬ len realisiert.
Als Strahlteiler kann alternativ zum Strahlteilerwürfel auch ein Faser-/x-Koppler eingesetzt werden.
Mit dem Verfahren und einer Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens sind ohne auf¬ wendige, elektronische Bauteile zur Erzeugung von Impulsgruppen extrem kurze Impulsfol¬ gen im Bereich von bis zu 10 ~15 s herstellbar.
Die Gestaltung unterschiedlicher optischer Weglängen si... 's5 kann auch auf atmosphäri¬ schem Wege, ohne Einsatz von Lichtleitkabeln/-fasern 2 erreicht werden.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren für einen passiven optischen Impulsvervielfacher zur Erzeugung einer Impulsfolge für ein scannendes Laserentfernungsmessgerät, gekennzeichnet da¬ durch, dass ein Impuls (6) eines gepulsten Lasers, insbesondere eines Microchi¬ plasers (1) in einen Strahlteiler T1 (3) mittels eines Lichtleitkabels-/faser (2) gelei¬ tet, dort geteilt und über nachfolgend unterschiedlich lange optische Wege S2 und S3 in einen Strahlvereiniger/Strahlteiler T2 (4) geführt wird und die von ihm ausge¬ henden Impulsgruppen (5) über nochmals unterschiedlich lange optische Wege S4 und S5 in den Strahlvereiniger/Strahlteiler T3 (7) gelangen, wobei nach jeder Strahlvereinigung die Frequenz der erzeugbaren Impulsgruppen (5) im Vergleich ' zum Impuls (6) erhalten bleibt und ihre Impulsfolge erhöht wird.
2. Verfahren für einen passiven optischen Impulsvervielfacher nach Anspruch 1, ge¬ kennzeichnet dadurch, dass mittels unterschiedlicher optische Wege S1...S5 und der sich daraus ergebenden Weglängendifferenzen, Zeitverzögerungen der Impulse (6) und Impulsgruppen (5) eingestellt werden. ■
3. Verfahren für einen passiven optischen Impulsvervielfacher nach Anspruch 1, ge¬ kennzeichnet dadurch, dass eine Reihenschaltung in abwechselnder Folge zwi¬ schen Strahlteiler Ti (3) sowie Strahlvereinigern/Strahlteilern T2 (4) und T3 (7) er¬ folgt.
4. Verfahren für einen passiven optischen Impulsvervielfacher nach Anspruch 1 , ge¬ kennzeichnet dadurch, dass extrem kurze Impulsfolgen bis in den Bereich von 10" 15 s erzeugt werden.
5. Verfahren für einen passiven optischen Impulsvervielfacher nach Anspruch 1, ge¬ kennzeichnet dadurch, dass die einzelnen Impulse innerhalb der erzeugten Impuls¬ gruppen zueinander kohärent sind.
6. Einrichtung für einen passiven optischen Impulsvervielfacher zur Erzeugung einer Impulsfolge für ein scannendes Laserentfernungsmessgerät, gekennzeichnet da¬ durch, dass ein gepulster Laserstrahl über Lichtleitkabel/-fasern (2) mit den in ab¬ wechselnder Folge hintereinander angeordneten Strahlungsteilern T1 (3) und T3 (7) sowie den Strahlvereingern T2 (4) in Wirkverbindung steht.
7. Einrichtung für einen passiven optischen Impulsvervielfacher Anspruch 6, ge¬ kennzeichnet dadurch, dass die unterschiedlichen langen optischen Wege S2 und S3 bzw. S4 und S5 mittels Wicklungen auf Faserspulen herstellbar sind.
8. Verwendung der Einrichtung eines passiven optischen Impulsvervielfachers zur Erzeugung einer Impulsfolge für Geräte der Lasermesstechnik oder der Nachricht¬ entechnik.
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