DE1955964C - Vorrichtung zur Ausblendung von Storlicht, insbesondere in La serubertragungseinnchtungen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Ausblendung von Störlicht, insbesondere in Laserübertragungseinrichtungen mit einem Lichtleiterkörper, dessen Brechungsindex eine Querschnittsverteilung nach der Beziehung η = It₀(I - αχ² ) aufweist.

Hierbei ist η der Brechungsindex an einem beliebigen Punkt des Lichtleiterkörpers, /I₀ der Brechungsindex in der Achse des Körpers, χ der radiale Abstand von der Achse zu dem beliebigen Punkt und α eine positive Konstante.

Die Theorie der Lichtfortpflanzung in Konvergenzlichtleitern ist von S. E. Miller in der Zeitschrift »The Bell System Technical Journal«, Bd. 44 (1965), S. 2017 bis 2064, behandelt. Hieraus or.jibt sich die Abhängigkeit des vom Lichtstrahl in dem Lichtleiter zurückgelegten Weges von der Einfallshöhe und dem Einfallswinkel. Bei einer bestimmten Länge des Lichtleiters weisen Lichtstrahlen gleicher Einfallshöhe, jedoch unterschiedlicher Einfallswinkel, unterschiedliche Austrittshöhen auf. Durch die Anordnung je einer Blende im Bild- und Objektraum lassen sich Störlicht-Komponenten auf Grund des Einflusses des Einfallswinkels und der Einfallshöhe der Lichtstrahlen unterdrücken. Die dabei crforderliehen Blendendurchmesser ergeben sich aus den bekannten Untersuchungen über den Strahlendurchmesser von H. K ο g e 1 η i k in der Zeitschrift »The Bell System Technical Journal«, Bd. 44 (1965), S. 467 bis 468 (Abschnitt 4.1).

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, die geeignet ist, selbsttätig Störlichtkomponenten weitgehend auszublenden, deren Schwingungen sich von denen eines bestimmten Trägerlichtstrahles unterscheiden, der an einem näher zu bestimmenden Punkt auf den Lichtleiter auftritt.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß in der Weise gelöst, daß im Objekt- und im Bildraum des Lichtleitkörpers je eine Blende angeordnet ist, die koaxial zum eintretenden bzw. austretenden (Laser)-Lichtstrahl einstellbar sind mittels an den Blenden vorgesehener Lichtdetektoren und Steuervorrichtungen, die von den Ausgangssignalen der Lichtdetektoren steuerbar sind.

In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel nach der Erfindung schematisch dargestellt. Hierin zeigt

Fiel eine Ansicht des Ausführungsbeispiels und Fig? einen Teil des Ausführungsbeispie!s nach F i g. 1 in der Draufsicht und der Seitenansicht.

In F i g. 1 weist ein Lichtleiterkörper 1 mit der eingangs bezeichneten Brechungsindexverteilung über seinem Querschnitt eine bestimmte Länge / auf bei der die Differenz der Austnttshöhen zweier auf den Lichtleiterkorper 1 mit gleichen Einfallshöhen und unterschiedlichen Einfallswinkeln maximal ist. Aus den eingangs genannten Untersuchungen von Miller läßt sich für die Länge / die Beziehung ableiten

H)

4= (k = O. 1,2

Der Lichtleiterkörper 1 ist ein- und ausgangssenig mit je einer Irisblende 2 bzw. 3 od. dgl. Lochblende? versehen. Die öffnungsweite d der Irisblenden 2 und " ist etwas größer als die Lichtfleckgröße der auf de; Lichtleiterkörpsr 1 auffallenden Lichtstrahlen. \- den Untersuchungen von Miller folgt, daß di günstigsten öffnungsweiten d der Irisblenden b·.: möelichst geringen Lichtenergieverlusten in Lieh■■-leiterkörpern der eingangs genannten Art der zu ei bis vierfache Betrag des Ausdrucks

•"t

ist. wobei /<, die Wellenlänge des Lichtes in der Atmosphäre und ihre elektrische Feldverteilung proportional

ist. Wenn daher der Durchmesser der öffnung d der Irisblenden d = 2 χ ist, ist der Anteil der Lichtstrahlen, die nicht durch die öffnung hindurchtreten können, d. h. der Anteil der Lichtenergie, die von den Irisblenden absorbiert wird, durch die Beziehung

J xE² dx

— = 0,135

J χΕ²άχ

gegeben. Es zeigt sich daher, daß 13,5" ο der Lichtenergic verlorengeht. Wenn d = 4 χ beträgt, ist der Energieverlust vernachlässigbar klein. Ist die öffnung zt) groß, wird der Störlichtanteil, der durch die öffnung hindurchzutreten vermag, größer.

In der Vorrichtung nach F i g. 1 werden alle Lichtstrahlen, außer denjenigen, die durch die öffnung der Irisblende 2 fallen, von ihr absorbiert. Die Lichtstrahlen, die durch die öffnung der Irisblende 2 im wesentlichen auf das Zentrum der Eingangsendflächen des Lichtleiterkörpers 1 fallen, weisen am Ausgangsende des Lichtleiterkörpers eine Austriltshöhe auf, die dem Einfallswinkel der Lichtstrahlen entspricht. Nur diejenigen Lichtstrahlen, deren Austritlshöhen sich im Bereich der öffnung der Iris-

blende 3 befinden, können durch die öffnung der Irisblende 3 hindurchtreten.

Wenn die Laserlichtstrahlen in der öffnung der Irisblende 2 konzentriert sind und unier kleinen Einfallswinkeln auf die Eintrittser.dflache des Lichtleiterkorpers 1 einfallen, treten die Lichtstrahlen aus dem Licntleiterkorper am Ausgangsende nahe seinem Zentrum heraus. Da die Einfallswinkel der Störungskomponenten einen weiten Bereich umfassen wird ein grober Teil von ihnen durch das lichtabsorbierende ι ο Material der Irisblende 3 absorbiert. Daher kann nur em minimaler Retrag an Störkomponenten durch den Lichtleuerkörper hindurchtreten und am Ausgangsende erscheinen. Das führt in hohem Maße zu Ausgangssignalen mit sehr geringen Störlichtanteilen.

In F1 g. 1 besteht die Irisblende 2 am Eingangsende des Lichtleiterkörpers aus einem lichtabsorbierenden Material. Die Irisblende kann aus einem regelmäßigen, nichttransparenten Körper bestehen, da sie zum Abfangen der auftreffenden Störlichtkomponenten dient. An Stelle der Irisblenden in dem Ausführungsbeispie! können auch zwei Lichtabsorptionskörper mit zentralen öffnungen innerhalb eines langen Lichtübertragungsweges angeordnet sein, der »us einem Lichtleiterkörper besteht.

An jeder Irisblende 2 und 3 sind mindestens drei Lichtdetektoren vorgesehen (die nachstehend näher beschrieben sind). Mit den Ziffern 4 und 5 sind Steuervorrichtungen bezeichnet, die von den Ausaangs- »ignalen der Lichtdetektoren gesteuert werden!

Auf Grund der besonderen Lün^e / des Lichtleiterkörpers ist die Austrittshöhe deV Lichtstrahlen in Abhängigkeit von den Einfallswinkeln der Lichtllrahlen großen Schwankungen unterworfen. Uro Vorteile aus dieser Besonderheit ziehen zu können. *ird der Einfallspunkt des Laserlichtes durch die lichtdcttktoren der Irisblende 2 bestimmt. Dabei %ird die öffnung der Irisblende 2 von der Steuervorrichtung 4 zu dem bestimmten Hinfallspunkt bewegt. Hierdurch wird der Laserlichtstrah! auf dem t'chtleiterkörper I zum Einfallen gebracht. Am Ausgangsende wird der Austrittspunkt des Laserlichtes durch die Lichtdetektoren der Irisblende 3 bestimmt.

wöbe! die öffnung der Irisblende 3 durch die Steuervorrichtung 5 zum Austrittspunkt gesteuert wird. Als Ergebnis können die Laserlichtstrahlen nachdem s.e sich durch den Lichtleiterkörper fortgepflanzt haben, durch die öffnung der Irisblende 3 austreten. Nur die Störlichtkomponente, die am Eingangsende unter im wesentlichen dem gleichen Einfa Iswinkel wie dem der Träeerkomponenter einfallen, können durch die Irisblende 3 zusammen mit der Trägerkomponente austreten Alle anderen Störlichtkomponenten werden durch'die Irisblenden 2 und 3 absorbiert. Auf diese Weise wird das Signal gegenüber dem Storhchtanteil des Übertragungssystems wesentlich verbessert.

Fig ~> zeigt in schematischer Darstellung ein Ausfuhrungsbeispiel einer Irisblende 2, 3 nach Fig 1 Die Irisblende ist hier unterteilt in ver Teile 31 32 33 und 34, wobei jedes Teil mit einem Lichtdetektor versehen ist. Wenn auf die Irisblende Licht einfällt, erzeueen die Lichtdetektoren der T,::v 31 32 33 und 34 entsprechend der Intensität 0-0 eingefallenen lichtes verschiedene Ausgangsini.-, mationen. Hierdurch ergibt sich eine zweidimc sionale Kennzeichnung der Lichtst-ihlmtensita; -.-verteilung. Die Lage der Irisblende wud selbständig von der Steuervorrichtung eingestellt, die von atu Au^a'.igsinformatioren der Lichtdetektoren gesteuer;

wird. .

Bei normalem Betrieb der Steuervorrichtung lur die Irisblenden werden schwache Trägerlichtstrahlenkomponenten auf die Lichtdetektoren zum Einfalle", gebracht, wobei die Störkomponenten ebenfalls a.-i die Irisblende einfallen. Da die Störlichtinlensitätsverteilung konstant ist, ergeben sich keine Urne: schiede bei den Ausgangsgrößen der Lichtdetektor. Fehlerhafte Einstellungen der Steuervorrichtung fur die Irisblenden treten im wesentlichen nicht auf wenn das Störlicht nicht extrem intensiv ist.

Auf Grund der Erfindung ist es nicht notwendig. Ausrichtungen vorzunehmen, um das Einfallen eines Laserlichtstrahles genau auf die Achse des Konvergenziichtleiters zum Einfallen zu bringen. Aus diesem Grunde läßt sich die Handhabung von Lasereinrichtungen wesentlich vereinfachen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Vorrichtung zur Ausblendung von Störlicht, insbesondere in Laserübertragungseinrichtungen mit einem Lichtleiterkörper, dessen Brechungsindex eine Querschnittsverteilung nach der Beziehung η = «ο (1 — αχ²) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß im Objekt- und im Bildraum des - Lichtleiterkörpers (1) je eine Blende (2, 3) angeordnet ist, die koaxial zum eintretenden bzw. austretenden (Laser)-Lichtstrahl einstellbar sind mittels an den Blenden vorgesehener Lichtdetektoren und Steuervorrichtungen (4, S), die von den Ausgangssignalen der Lichtdetektoren steuerbar sind.