DK163083B - Fremgangsmaade til at opretholde en forudbestemt straaleretning ved en laserimpulssender samt apparat til at udoeve fremgangsmaaden - Google Patents

Description

i

DK 163083 B

Den foreliggende opfindelse angår en-fremgangsmåde til at opretholde en forudbestemt stråleretning ved en laserimpulssender med dels en laserresonator, som indbefatter en laserstav med et roterende prisme ved sin ene ende 5 og et udgangsspejl ved sin anden ende, og dels en blitzlampe, som tændes til afgivelse af en blitzimpuls til pumpning af laserstaven samt et apparat til at udøve fremgangsmåden .

I US patentskrift nr. 3 579 140 er omtalt et apparat 10 til opretholdelse af en forudbestemt stråleretning i en laserimpulssender med en resonator og et målekredsløb til måling af strålens afvigelse fra den forudbestemte stråleretning og til afgivelse af et fejlsignal, som modsvarer størrelse og retning åf afvigelsen. Ved dette signal rettes 15 resonatorspejlene ind. I Electronic Engineering, bind 40, no. 481, marts 1986, side 120-122 er omtalt en laserimpulssender med en laserresonator, som indbefatter en laserstav med et roterende prisme i den ene ende og et udgangskoblingsorgan i den anden ende, samt en blitzlampe, som er indrettet 20 til at blive tændt for udsendelse af en blitzimpuls til pumpning af laserstaven.

Ved en laserimpulssender forskydes stråleretningen dels som følge af variationer i omgivelsestemperaturen dels som følge af ældning af blitzlampen og laserresonato-25 ren. Ældningen kan vise sig i form af eksempelvis en belægning på laserresonatorens optiske overflade.

Variationer i omgivelsestemperaturen er hidtil blevet kompenseret ved hjælp af termistorer til ændring af den af blitzlampen afgivne pumpeenergi i afhængighed af tempe-30 raturen.

Stråleretningsforskydningen som følge af blitzlampens og/eller laserresonatorens ældning har det hidtil ikke været muligt at kompensere.

Formålet med den foreliggende opfindelse består i 35 at tilvejebringe en fremgangsmåde og et apparat til at

DK 163083 B

2 kompensere for stråleretningens forskydning både som følge af temperaturvariationer og som følge af ældning-af blitzlampen og laserresonatoren.

Det angivne formål opnås ifølge opfindelsen ved 5 hjælp af en fremgangsmåde, der udmærker sig ved de i krav l's kendetegnende del angivne foranstaltninger samt ved et apparat til at udøve fremgangsmåden ifølge opfindelsen, hvilket apparat har de i krav 6's kendetegnende del angivne konstruktive og kredsløbsmæssige ejendommeligheder. Opfindelsen forklares i det 10 følgende nærmere under henvisning til tegningen, på hvilken fig. 1 viser en første udførelsesform af et apparat ifølge opfindelsen, fig. 2 viser en anden udførelsesform af apparatet ifølge opfindelsen.

15 Fig. 1 viser en laserimpulssender med en første udførelsesform af apparatet ifølge opfindelsen til at opretholde en forudbestemt stråleretning fra laserimpulssenderen. Denne indbefatter dels en laserresonator, som igen indbefatter en laserstav 1 med et roterende prisme 2 ved sin 20 ene ende og et udgangsspejl 3 ved sin anden ende, og dels en blitzlampe 4, som tændes ved hjælp af en tændkreds, til afgivelse af en blitzimpuls til pumpning af laserstaven 1 med lysenergi for derved at frembringe en laserimpuls fra laserresonatoren. Blitzimpulsenergien fås fra en med blitzlampen 25 4 parallelforbundet kondensator Cl, som oplades til den ønskede spænding, eksempelvis lkV, ved hjælp af et højspændingsaggregat 5. En drosselspole L er forbundet i serie med blitzlampen 4 og kondensatoren Cl. Tændkredsen til tænding af blitzlampen 4 er i og for sig kendt og indbefatter en triggertråd 6, 30 der strækker sig langs blitzlampen 4, hvilken triggertråd er forbundet med den ene ende af sekundærviklingen 7 af en transformer, hvis primærvikling 8 i serie med en kondensator C2 er parallelforbundet med en thyristor 9 mellem jord og en ikke nærmere vist jævnspændingskildes positive pol. Blitz-35 lampen 4 tændes ved at thyristoren 9 trigges ved hjælp af en impuls på dens styreelektrode 10, hvorved en tændimpuls frembringes på triggertråden 6. Idet blitzlampen tændes, begynder

DK 163083 B

3 kondensatoren Cl at aflades gennem blitzlampen 4 og drosselspolen L, og blitzimpulsen begynder at frembringes.

I den i fig. 1 viste udførelsesform antages det, at thyristoren 9's styreelektrode 10 er forbundet med en 5 triggerkreds 11, som modtager information angående trigge-tidspunktet fra en sensor 12, eksempelvis en affølingsspole, i afhængighed af det roterende prisme 2's drejningstilstand. Prismet har i dette tilfælde en ikke vist permanent magnet, som afføles af spolen. Formålet er at blitz-10 impulsen fra blitzlampen 4 skal indtræffe, når de optiske akser for de i laserresonatoren indgående elementer dvs. laserstaven 1, det roterende prisme 2 og udgangsspejlet 3 er sammenfaldende.

Som det indledningvis er omtalt, kan laserimpuls-15 senderens stråleretning ændres som følge af, at blitzlampen og/eller de i laserresonatoren indgående komponenter ældes.

Herved ændres også laserimpulssenderens arbejdspunkt. Til at kompensere for denne ændring af laserimpulssenderens arbejdspunkt måles ifølge den foreliggende opfindelse strå-20 lens afvigelse fra den forudbestemte stråleretning, og i afhængighed af afvigelsens størrelse og retning frembringes et signal, som aktiverer blitzlampens tændkreds således, at betingelserne for dennes impuls ændres i overensstemmelse med den forudbestemte stråleretning. I fig. 1 og 2 er vist 25 to forskellige udførelsesformer af et apparat til at udføre denne justering af blitzimpulsen i laserimpulssenderen.

Fælles for begge udførelsesformer er de med 13-18 benævnte organer til måling af afvigelsens størrelse og polaritet. Med 13 er betegnet en stråledeler til afbøjning 30 af en del af laserlysstrålen A i retning mod en konveks linse 14, i hvis brændpunkt et tagrygformet prisme 15 er anbragt til afbøjning af dele af den indfaldende lysstråle i retning mod fotodetektor 16 henholdsvis 17, som er tilpassede til at afgive deres respektive udgangssignaler i afhæn-35 gighed af den mod den pågældende detektor indfaldende lysmængde. Prismet 15 er således anbragt, at hver halvdel af

DK 163083 B

4 det indfaldende lysstrålebundt afbøjes, når stråleretningen stemmer overens med den forudbestemte stråleretning. I dette tilfælde bliver udgangssignalerne fra detektorerne 16 og 17 lige store. Dette afgøres i den viste udførelsesform ved 5 hjælp af en med de to detektorer 16 og 17 forbundet operationsforstærker 18, som er indrettet til at afgive et udgangssignal i afhængighed af størrelsen og polariteten af forskellen mellem signalerne fra detektorerne 16 og 17.

I de i fig. 1 og 2 viste udførelsesformer af apparatet 10 ifølge opfindelsen anvendes operationsforstærkeren 18's udgangssignal på to forskellige måder for at justere laserimpulssenderens blitzimpuls således, som svarer til den ønskede, forudbestemte stråleretning.

I den i fig. 1' viste udførelsesform justeres laser-15 impulssenderens arbejdspunkt ved at blitzimpulsens energi forandres. Dette iværksættes ved at kondensatoren Cl oplades til en højere eller lavere spænding ved hjælp af højspændingsaggregatet 5 i overensstemmelse med størrelsen af udgangssignalet fra operationsforstærkeren 18. Højspændingsaggre-20 gatet 5 styres således fra operationsforstærkeren 18. Når blitzimpulsens energi eksempelvis forøges, vokser også pumpeenergien til laserstaven 1, hvorved stråleretningen fra laserimpulssenderen forandres. Laserimpulssenderens arbejdspunkt bliver herved forskudt til det arbejdspunkt, 25 der svarer til den forudbestemte stråleretning. Når arbejds-punktet har antaget sin forudbestemte position stemmer stråleretningen overens med den forudbestemte stråleretning og forskellen mellem detektorerne 16 og 17's udgangssignaler bliver lig med nul.

30 I den i fig. 2 viste udførelsesform er en styrbar forsinkelseskreds 19 indkoblet mellem generatoren 12 og triggerkredsen 11. Porsinkelseskredsen 19 er forbundet med operationsforstærkeren 18's udgang og indrettet til at styre trigningen af thyristoren 9 således at blitzlampen 4 ^5 pumper laserstaven 1 på det rigtige tidspunkt, dvs. når det roterende prisme 2 og udgangsspejlet 3 danner en laser-

DK 163083 B

5 resonator sammen med laserstaven 1. Tændingen af blitzlampen 4 styres således i udførelsesformen ifølge fig. 2 i afhængighed af det roterende prisme 2's vinkelstilling.

For en fagmand på området, er det åbenbart, at strå-5 lens afvigelse fra den forudbestemte stråleretning kan måles på flere forskellige måder, selv om en enkelt udførelsesform af selve målekredsen er blevet beskrevet. I stedet for prismet 15 og fotodetektorerne 16 og 17 kan eksempelvis anvendes en todelt, plan fotodetektor som er således anbragt, at de to 10 dele hver modtager det halve af det ved hjælp af linsen 14 fokuserede lysstrålebundt så længe stråleretningen stemmer overens med den forudbestemte stråleretning.

Claims (6)

1. Fremgangsmåde til at opretholde en forudbestemt stråleretning ved en laserimpulssender med en laserresonator, som indbefatter en laserstav (1) med et roterende prisme 5 (2) ved sin ene ende og et udgangsspejl (3) ved sin anden ende, samt en blitzlampe (4), som tændes til afgivelse af en blitzimpuls til pumpning af laserstaven og organer (13-18) til måling af strålens afvigelse fra den forudbestemte stråleretning og til frembringelse af et signal, hvis stør-10 relse og polaritet modsvarer denne afvigelse, kendetegnet ved, at dette signal aktiverer blitzlampens (4) tændkreds til ændring af en egenskab ved blitz impulsen.

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at blitziiapulsenergien styres ved signalet.

3. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendeteg net ved, at tidspunktet for tilførsel af energi til blitzlampen i forhold til den roterende prismes vinkelstilling styres ved signalet.

4. Apparat til opretholdelse af en forudbestemt 20 stråleretning ved en laserimpulssender med en laserresonator, som indbefatter en laserstav (1) med et roterende prisme (2) ved sin ene ende og et udgangsspejl (3) ved sin anden ende, samt en blitzlampe (4), som er indrettet til at tændes til afgivelse af en blitzimpuls til pumpning af laserstaven 25 (1), en målekreds (13-18) til måling af strålens afvigelse fra den forudbestemte stråleretning og til afgivelse af et til afvigelsens størrelse og polaritet svarende signal, kendetegnet ved at indbefatte en justeringskreds (5,19) til styring af blitzlampens (4) tændkreds til ændring 30 af en egenskab ved blitzimpulsen.

5. Apparat ifølge krav 4, kendetegnet ved, at der i justeringskredsen er indbefattet et højspændingsaggregat (5) til ændring af blitzimpulsens energi.

6. Apparat ifølge krav 4, kendetegnet 35 ved at indbefatte justeringskredsen (19), som er indrettet til at ændre blitzlampens (4) tændingstidspunkt i afhængighed af det roterende prismes (2) vinkelstilling.