DE3711634A1

DE3711634A1 - LASER SYSTEM WITH HETERODYNDETECTION AND SUPPRESSION OF INTERFERENCE LIGHT EFFECTS

Info

Publication number: DE3711634A1
Application number: DE19873711634
Authority: DE
Inventors: Jean Louis Meyzonnette; Remy Bertrand
Original assignee: Thomson CSF SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 1986-04-08
Filing date: 1987-04-08
Publication date: 1993-01-14
Also published as: GB2256764B; GB2256764A; GB8708269D0; FR2677456A1; FR2677456B1

Abstract

The system cancels transmitter to receive breakthrough. A laser transmitter (1) and a modulator (2), send towards a target a modulated transmission wave and reception means comprise a first mixer (24) for mixing a local wave from transmitter (1) with the wave reflected by the target, to produce a beat wave OB. A detector (9) furnishes the useful signal. Means (26) taps a fraction of said transmitted modulated wave, and modulators (7) and (8) modulate in phase and in amplitude said tapped wave to produce a correction optical wave OC. A second mixer (15), mixes said beat wave OB with the correction optical wave OC modulated in phase and in amplitude. A control circuit (10) for controlling said phase and amplitude modulation means (7 and 8) receives said useful signal so as to control said phase and amplitude modulation means (7 and 8) to eliminate the stray components that are superimposed on said beat wave, by minimising the amplitude of the useful wave SU. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft allgemein Lasersysteme mit einem oder mehreren Lasern, die einem Empfänger zugeordnet sind, der mit Heterodyndetektion arbeitet. Besonders geeignete Anwendungen sind die Laser-Telemetrie oder aktive Laser-Abbildungstechnik im Militärbereich.The invention relates generally to laser systems with a or several lasers that are assigned to one receiver, who works with heterodyne detection. Particularly suitable Applications are laser telemetry or active Laser imaging technology in the military sector.

Bei solchen Lasersystemen, mit denen die Erfindung sich befaßt, wird angestrebt, eine Information über ein Objekt, ein Ziel oder ein Landschaftselement zu erfassen, indem die Szene durch einen mit einem Laser ausgerüsteten Sender beleuchtet wird und das von dem Objekt, Ziel oder Land schaftselement rückgestreute Licht mittels eines Empfän gers erfaßt wird, bei dem die Heterodyndetektion angewen det wird.In such laser systems with which the invention is concerned is concerned, information about an object is sought, to capture a goal or landscape element by the scene through a transmitter equipped with a laser is illuminated by the object, destination or country shaft element backscattered light by means of a receiver gers is detected using heterodyne detection det.

Bei dieser Empfangstechnik wird über eine Mischvorrichtung eine Interferenz auf der fotoempfindlichen Oberfläche eines optischen Detektors mittels eines Lokaloszillators zwi schen dem vom Ziel rückgestreuten und ggf. fokussierten Lichtfluß und einem optischen Referenzsignal hervorgeru fen. Dieses optische Referenzsignal kann von dem Licht bündel eines zweiten Lasers abgeleitet sein, der den Lokaloszillator-Laser bildet, oder einen Bruchteil des vom Sender-Laser abgegebenen Lichtbündels bilden. Der optische Detektor des Empfängers erzeugt ein elektrisches Signal bei einer Schwebungsfrequenz. Durch Analyse dieses Signals können charakteristische Eigenschaften der durch den Sender beleuchteten Szene bestimmt werden. Diese cha rakteristischen Eigenschaften können beispielsweise die Entfernung eines Punktes, der Helligkeitsbezugswert einer Oberfläche oder die Frequenzverschiebung sein, die auf der Bewegungsgeschwindigkeit des Zieles beruht (Doppler verschiebung).With this reception technique, a mixing device is used an interference on the photosensitive surface of a optical detector using a local oscillator between that is backscattered from the target and possibly focused Luminous flux and an optical reference signal fen. This optical reference signal can be from the light bundle of a second laser can be derived, the Local oscillator laser forms, or a fraction of the form the light beam emitted by the transmitter laser. The optical detector of the receiver produces an electrical one Signal at a beat frequency. By analyzing this Signals can be characteristic of the through the transmitter illuminated scene can be determined. This cha characteristic properties can be, for example, the Distance of a point, the brightness reference value of a Surface or the frequency shift that is on based on the speed of movement of the target (Doppler shift).

Ein solches System ist in der FR-OS 24 62 717 beschrieben, die insbesondere die elektromagnetische Detektion mit Im pulskompression beschreibt, welche zur Verwirklichung eines Laser-Telemetriesystems bestimmt ist. Ein solches System ermöglicht die Messung sowohl der Entfernung als auch der Geschwindigkeit eines Ziels.Such a system is described in FR-OS 24 62 717, which in particular the electromagnetic detection with Im Pulse compression describes which to achieve a laser telemetry system. Such one System enables both distance and distance measurement also the speed of a target.

In diesem System wird eine Laser-Sendergruppe verwendet, die periodische Impulse gegen ein Ziel aussendet, wobei die Dauer jedes Impulses in der Größenordnung von 20 Mikro sekunden liegt. Ein im Sender enthaltenes optisches Modula tionssystem moduliert den Lichtstrahl beispielsweise mit Frequenzmodulation. Eine Empfängergruppe fängt die rück gestreuten Lichtwellen auf, die mit einer lokalen Licht welle zur Interferenz gebracht werden, um eine Schwebung zu erhalten, woraus die charakteristische Komponente des Ziels abgeleitet werden kann. A laser transmitter group is used in this system, which sends periodic impulses against a target, whereby the duration of each pulse on the order of 20 micro seconds. An optical module contained in the transmitter tion system modulates the light beam with, for example Frequency modulation. A recipient group catches the back scattered light waves on with a local light wave to be brought to interference to a beat to get from which the characteristic component of the Target can be derived.

Das Ergebnis dieser Schwebung wird durch einen optischen Detektor analysiert, der ein elektrisches Nutzsignal ab gibt.The result of this beat is an optical one Detector that analyzes an electrical useful signal gives.

Bei einem solchen System mit einem Laser, der Impulse von relativ kurzer Dauer sendet, tritt jedoch der Mangel auf, daß ein Teil des Laserlichtflusses, der von den Elementen der Senderkette, beispielsweise optischer Modulator oder optische Elemente wie Linsen oder Spiegel, gestreut wird, auf den optischen Detektor des Empfangssystems fällt. Es tritt dann ein zusätzliches störendes Signal in Erschei nung, das einem Signal von einem Ziel in praktisch ver schwindender Entfernung und verschwindender Relativge schwindigkeit analog ist. Dieses Signal kann sehr störend sein, denn es ist dem Nutzsignal überlagert und oft von sehr viel höherer Intensität als dieses, welches von einem weiter entfernten Ziel stammt.In such a system with a laser that pulses from broadcasts for a relatively short period of time, that part of the laser light flow from the elements the transmitter chain, for example optical modulator or optical elements such as lenses or mirrors, is scattered, falls on the optical detector of the receiving system. It then an additional disruptive signal occurs that practically ver. a signal from a target dwindling distance and disappearing relative ge speed is analog. This signal can be very bothersome be, because it is superimposed on the useful signal and often by much higher intensity than that of one more distant target.

Diese Erscheinung ist besonders störend, wenn eine optische Untergruppe verwendet wird, die dem Sendeweg und dem Emp fangsweg gemeinsam ist, wodurch störende Reflexionen leich ter auftreten können. Diese Erscheinung wird aus der nach stehenden Beschreibung besser verständlich.This phenomenon is particularly troublesome when an optical Subgroup is used, the transmission path and the Emp path is common, making annoying reflections easy ter can occur. This phenomenon is the after description is easier to understand.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diesem Mangel abzuhelfen. Insbesondere wird angestrebt, einem derartigen System Mittel hinzuzufügen, die es gestatten, das Störsi gnal zu eliminieren, indem im Bereich der empfindlichen Oberfläche des optischen Detektors ein optisches Signal überlagert wird, welches kohärent mit dem Störsignal ist. Durch Einstellung von Amplitude und Phase dieses zusätzli chen Signals kann die schädliche Auswirkung des Störsignals durch Interferenz stark vermindert oder sogar beseitigt werden.The object of the invention is based on this defect remedy. In particular, the aim is such System add means that allow the Störsi eliminate gnal by putting in the sensitive area Surface of the optical detector an optical signal is superimposed, which is coherent with the interference signal. By adjusting the amplitude and phase of this additional Chen signal can be the harmful effect of the interference signal greatly reduced or even eliminated by interference will.

Gegenstand der Erfindung ist somit ein Lasersystem mit Heterodyndetektion, das einerseits Sendeeinrichtungen umfaßt, um eine modulierte Sendewelle gegen ein Ziel abzustrahlen, mit einem Lasersender und einem Modulator, und andererseits Empfangseinrichtungen aufweist, um die von dem Ziel reflektierte Lichtwelle zu empfangen, mit einem ersten Mischer zum Mischen der von einem Lokaloszil lator abgegebenen Lichtwelle mit der reflektierten Welle, um eine Schwebung zu erzeugen, und einem Schwebungsdetek tor, der ein elektrisches Nutzsignal liefert, welches charakteristisch für die Schwebung und für die Störsi gnale ist, die auf Elemente zurückzuführen sind, woraus die Sendekette gebildet ist.The invention thus relates to a laser system Heterodyne detection, on the one hand transmitters includes a modulated transmission wave against a target emit, with a laser transmitter and a modulator, and on the other hand has receiving devices to receive the to receive light wave reflected from the target with a first mixer for mixing that from a local oszil emitted light wave with the reflected wave, to create a beat and a beat detect gate, which supplies an electrical useful signal which characteristic of the beat and the Störsi gnale, which are due to elements, from what the transmission chain is formed.

Dieses Lasersystem ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeich net, daß es Mittel zum Abgreifen eines Teils der von der Sendekette ausgehenden modulierten Lichtwelle, Mittel zur Phasen- und Amplitudenmodulation der modulierten Welle zur Erzeugung einer Korrekturwelle, einen zweiten Mischer zur Mischung der Schwebungswelle mit der Korrekturwelle und eine Steuerschaltung zur Steuerung der Phasen- und Amplituden-Modulationsmittel, welche das genannte Nutz signal empfangen, enthält, um die Phasen- und Amplituden-Modu lationsschaltungen so zu steuern, daß die der Schwe bungswelle über lagerte Störkomponente eliminiert wird.This laser system is characterized according to the invention net that there are means of tapping part of the from the Transmitting chain outgoing modulated light wave, means for Phase and amplitude modulation of the modulated wave to generate a correction wave, a second mixer for mixing the beat wave with the correction wave and a control circuit for controlling the phase and Amplitude modulation means, which the said benefit received signal, contains the phase and amplitude mod Control circuits so that the welding Exercise wave is eliminated via superimposed interference component.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und aus der Zeichnung, auf die Bezug genommen wird. In der Zeichnung zeigen:Further features and advantages of the invention result from the following description and from the drawing which is referenced. The drawing shows:

Fig. 1, 2 und 3 Signalformen zur Verdeutlichung der bei bekannten Vorrichtungen auftretenden Mängel; Figures 1, 2 and 3 waveforms to illustrate the shortcomings occurring in known devices.

Fig. 4 ein Diagramm eines erfindungsgemäßen Systems; und Fig. 4 is a diagram of a system according to the invention; and

Fig. 5 ein Blockschema einer möglichen Ausfüh rungsform einer erfindungsgemäßen Vor richtung. Fig. 5 is a block diagram of a possible exporting approximately form a pre inventive direction.

Das in Fig. 1 gezeigte Signal veranschaulicht die von einer bekannten Vorrichtung ausgesendete Welle OE. Diese ist aus aufeinanderfolgenden Impulsen der Dauer ΔI zusam mengesetzt.The signal shown in FIG. 1 illustrates the shaft OE emitted by a known device. This is composed of successive pulses of the duration ΔI.

In Fig. 2 ist die reflektierte Welle OR für die Sendewel le OE gezeigt. Diese Welle ist aus Impulsen geringerer Intensität, aber derselben Dauer ΔI wie bei der Sende welle zusammengesetzt. Ferner sind diese Impulse um die Zeitspanne ΔT gegenüber der Sendewelle versetzt, wobei diese Zeitspanne dem Weg bis zum Ziel und von diesem zu rück bis zur Vorrichtung entspricht.In Fig. 2 the reflected wave OR is shown for the Sendewel le OE. This wave is composed of pulses of lower intensity, but of the same duration ΔI as for the transmission wave. Furthermore, these pulses are offset by the time period ΔT with respect to the transmission wave, this time period corresponding to the way to the destination and from there back to the device.

Wenn angenommen wird, daß die Dauer ΔI der vom Lasersen der abgegebenen Impulse 20 Mikrosekunden beträgt, während das angetroffene Ziel sich in 3 km Entfernung befindet und die Lichtgeschwindigkeit 3 · 10⁸ m pro Sekunde beträgt, so trifft die reflektierte Lichtwelle nach einer Zeit spanne von 20 Mikrosekunden ein. Daraus kann z. B. abge leitet werden, daß für jedes Ziel in einer Entfernung von weniger als 3 km von der Vorrichtung der Empfänger den Anfang des rückgesendeten Impulses empfängt, während der Sender noch das Ende desselben Impulses aussendet. Dies ist in den Fig. 1 und 2 dargestellt.If it is assumed that the duration .DELTA.I of the laser from the emitted pulses is 20 microseconds while the target found is 3 km away and the speed of light is 3 · 10 ⁸ m per second, the reflected light wave strikes after a period of 20 microseconds. From this, e.g. B. Abge leads that for each target at a distance of less than 3 km from the device, the receiver receives the beginning of the returned pulse while the transmitter still sends the end of the same pulse. This is shown in FIGS. 1 and 2.

In Fig. 3 ist mit breiter Linie das Signal eingezeichnet, welches der optische Detektor des Empfängers abgibt und auf Störlicht zurückzuführen ist; es entspricht einem Im puls der gesendeten Lichtwelle. Mit feiner Linie ist das elektrische Signal gezeigt, welches der optische Detektor für die Impulse der reflektierten Welle abgibt. Wenn man berücksichtigt, daß diese reflektierte Lichtwelle eine sehr viel geringere Intensität von beispielsweise einem Tausendstel der gesendeten Lichtwelle aufweist, wird leich ter verständlich, daß es erforderlich ist, die auf die Sendekette zurückzuführenden Störlichteffekte zu unter drücken. In Fig. 3, the signal is drawn with a broad line, which emits the optical detector of the receiver and is due to stray light; it corresponds to a pulse of the transmitted light wave. The electrical signal which the optical detector emits for the pulses of the reflected wave is shown with a fine line. If one takes into account that this reflected light wave has a much lower intensity of, for example, a thousandth of the transmitted light wave, it will be easier to understand that it is necessary to suppress the stray light effects due to the transmission chain.

Das Störlicht kann nämlich als eine von dem Ziel reflek tierte Lichtwelle interpretiert werden, wobei sich für das Ziel eine verschwindende Entfernung und Geschwindig keit ergibt.The stray light can namely reflect as one of the target be interpreted light wave, whereby for the goal is a vanishing distance and speed results.

Es wird auf Fig. 4 Bezug genommen. Das System nach der Erfindung hat einige Elemente mit dem bekannten System gemeinsam. Die gesendete Lichtwelle wird von einem Laser generator 1 erzeugt und durch einen Modulator 2 mit einem Modulationssignal SM moduliert. Die modulierte Lichtwelle OM wird an einen Sender 11 angelegt, der die Sendewelle OE in Richtung eines möglichen Zieles aussendet. Diese drei Elemente bilden die Sendekette des Systems.Referring to Fig. 4, reference. The system according to the invention has some elements in common with the known system. The transmitted light wave is generated by a laser generator 1 and modulated by a modulator 2 with a modulation signal SM. The modulated light wave OM is applied to a transmitter 11 , which emits the transmission wave OE in the direction of a possible target. These three elements form the system's transmission chain.

Die Empfangskette ist in erster Linie durch einen Empfän ger 12 gebildet, welcher die reflektierte Lichtwelle OR empfängt. Um diese Informationen auswerten zu können, die durch die Impulse der Sendewelle bzw. reflektierten Welle gebildet sind, wird letztere im Empfänger auf einen er sten Mischer 4 geführt, der ferner eine von einem Lokal oszillator 3 abgegebene Lokalschwingung OL empfängt. Diese Lokalschwingung OL ist von gleicher Art wie die Sendewelle OE vor ihrer Modulation. Die Interferenz dieser beiden Schwingungen im ersten Mischer 4 ergibt eine Schwebung, die nur die Impulse darstellt, welche von der reflektier ten Welle ausgehen. In weiterhin bekannter Weise wird die se Schwebung OB an einen optischen Detektor 9 angelegt, der ein Nutzsignal SU abgibt. Dieses Nutzsignal wird für die Telemetrie und aktive Abbildungstechnik ausgewertet.The reception chain is primarily formed by a receiver 12 , which receives the reflected light wave OR. In order to be able to evaluate this information, which is formed by the pulses of the transmission wave or reflected wave, the latter is guided in the receiver to a mixer 4 which it also receives a local oscillator 3 emitted by a local oscillator 3 . This local oscillation OL is of the same type as the transmission shaft OE before it is modulated. The interference of these two vibrations in the first mixer 4 results in a beat that represents only the pulses emanating from the reflected wave. In a further known manner, this beat OB is applied to an optical detector 9 , which emits a useful signal SU. This useful signal is evaluated for telemetry and active imaging technology.

Wie zuvor erläutert wurde, bildet das Störlicht die Haupt komponente der reflektierten Welle, während die Impulse der Sendewelle OE in den meisten Fällen nicht mehr unter scheidbar sind.As previously explained, the stray light is the main one component of the reflected wave while the pulses the transmission shaft OE in most cases no longer under are divorced.

Gemäß der Erfindung wird der Schwebung OB vor dem opti schen Detektor 9 eine optische Korrekturwelle OC überlagert, die kohärent mit der Schwebungswelle OB ist, um so eine zweite Schwebung zu erzeugen. Diese Korrekturwelle ist die in Phase und Amplitude modulierte Welle OM, deren Mo dulation so gewählt ist, daß diese Schwebung möglichst vollständig unterdrückt wird, um auf diese Weise am Detek tor nur einen verschwindenden Bruchteil des Störlichtes zu erhalten.According to the invention, the beat OB is superimposed on the optical detector 9 an optical correction wave OC which is coherent with the beat wave OB so as to generate a second beat. This correction wave is the phase and amplitude modulated wave OM, the mo dulation is chosen so that this beat is suppressed as completely as possible, in order to obtain only a vanishing fraction of the stray light at the detector.

Zu diesem Zweck werden also Entnahmeeinrichtungen 6 zum Abzweigen eines Teils der modulierten Welle verwendet, um ein genaues Abbild dieser modulierten Welle zu schaf fen. Diese Entnahmemittel 6 sind am Ausgang des Modula tors 2 vor dem Sender 11 angeordnet. Hiermit in Reihe geschaltet sind ein Phasenmodulator 7 und ein Amplituden modulator 8. Die Reihenfolge dieser Modulatoren hat prak tisch keine Bedeutung.For this purpose, removal devices 6 are used to branch off a part of the modulated wave in order to create an accurate image of this modulated wave. These removal means 6 are arranged at the output of the modulator 2 in front of the transmitter 11 . A phase modulator 7 and an amplitude modulator 8 are hereby connected in series. The order of these modulators is practically irrelevant.

Der Phasenmodulator kann in herkömmlicher Optik ausgebil det werden, wobei entweder der elektrooptische Effekt eines auf einem Klotz angebrachten Spiegels oder aber der piezoelektrische Effekt ausgenutzt wird. Der Amplituden modulator kann durch optische Modulatoren verwirklicht werden, bei denen entweder der elektrooptische Effekt mit oder ohne Polarisatoren oder eine Leiteroptik ausgenutzt wird. Die so modulierte Welle bildet die Korrekturwelle OC, die anschließend auf optischem Wege in einem zweiten Mi scher 5 mit der Schwebungswelle OB gemischt wird, welche die Störlichtwelle bildet. Die Ausgangsgröße des zweiten Mischers wird an den Detektor 9 angelegt, der wie beim Stand der Technik das Nutzsignal SU abgibt.The phase modulator can be formed in conventional optics, either using the electro-optical effect of a mirror attached to a block or the piezoelectric effect. The amplitude modulator can be implemented by optical modulators, in which either the electro-optical effect with or without polarizers or a conductor optic is used. The wave modulated in this way forms the correction wave OC, which is then mixed optically in a second mixer 5 with the beat wave OB, which forms the stray light wave. The output variable of the second mixer is applied to the detector 9 , which emits the useful signal SU as in the prior art.

Gemäß der Erfindung empfängt eine Steuerschaltung 10 zur Steuerung der Phasenmodulationseinrichtung 7 und Amplitu denmodulationseinrichtung 8 das Nutzsignal. Sie erzeugt in Abhängigkeit von diesem Steuerspannungen VP und VA, die an den Phasenmodulator bzw. Amplitudenmodulator ange legt werden. Diese Steuerschaltung enthält einen Speicher, worin ein Programm für die Änderung dieser beiden Steuer spannungen VP und VA abgelegt ist, damit die Korrektur welle OC so moduliert wird, daß das Mischungsprodukt der Korrekturwelle mit der Schwebungswelle OE der Störlicht komponente entgegenwirkt.According to the invention, a control circuit 10 for controlling the phase modulation device 7 and amplitude modulation device 8 receives the useful signal. It generates depending on this control voltages VP and VA, which are applied to the phase modulator or amplitude modulator. This control circuit contains a memory, in which a program for changing these two control voltages VP and VA is stored, so that the correction wave OC is modulated so that the mixture product of the correction wave with the beat wave OE counteracts the stray light component.

Die Ansprechzeit dieser Regelschleife muß an die charak teristischen Zeitspannen für die Entwicklung der Stör lichtwelle an der empfindlichen Oberfläche des optischen Detektors 9 angepaßt sein. Diese Entwicklung hängt mit den Veränderungen des optischen Weges zusammen, den die Störlichtwelle nimmt und die auf inneren Bewegungen der verschiedenen Elemente des Systems beruhen. Diese Bewe gungen von mechanischer Art können relativ langsam erfol gen, so daß die Regelschleife der Phasen- und Amplituden entwicklung der Störlichtwelle an der empfindlichen Ober fläche des Detektors folgt.The response time of this control loop must be adapted to the characteristic time periods for the development of the interference light wave on the sensitive surface of the optical detector 9 . This development is related to the changes in the optical path which the stray light wave takes and which are based on internal movements of the various elements of the system. These movements of a mechanical nature can take place relatively slowly, so that the control loop of the phase and amplitude development of the stray light wave follows on the sensitive surface of the detector.

Eine mögliche Ausführungsform dieses Systems ist in Fig. 5 gezeigt. Auf den dort gezeigten Lasersender 1 folgt der Modulator 2, bei dem es sich um einen akustooptischen Mo dulator handeln kann, der die modulierte Welle OM erzeugt. In gleicher Darstellung wie in Fig. 4 ist der Phasenmodu lator 7 gezeigt, auf den der Amplitudenmodulator 8, der Detektor 9 und die Steuerschaltung 10 folgen, welche in den folgenden Absätzen beschrieben wird.A possible embodiment of this system is shown in FIG. 5. The laser transmitter 1 shown there is followed by the modulator 2 , which can be an acousto-optical modulator that generates the modulated wave OM. In the same representation as in FIG. 4, the phase modulator 7 is shown, followed by the amplitude modulator 8 , the detector 9 and the control circuit 10 , which is described in the following paragraphs.

Der Sender und der Empfänger sind in Form von zwei gemein samen Elementen 13 und 14 verwirklicht. Der Sender ist eine optische Vorrichtung, die sowohl den Sendebetrieb als auch den Empfang durchführt und insbesondere eine ge meinsame Ablenkvorrichtung aufweist. Eine Trennvorrich tung 14 zur Trennung der Sendewelle OE von der reflektier ten Welle OR richtet diese reflektierte Welle OR auf den Mischer 24, der durch eine halbreflektierende Platte ge bildet sein kann. Diese halbreflektierende Platte empfängt ferner die Lokalwelle OL aus dem Lokaloszillator, der bei dieser Ausführungsform dadurch gebildet ist, daß ein Bruch teil der von dem Lasersender 1 abgegebenen Welle abgegrif fen wird. Zu diesem Zweck wird eine weitere halbreflektie rende Platte 23 verwendet, die einen Bruchteil des Laser bündels abgreift. Diese Entnahmemittel zum Abgreifen eines Teils der modulierten Lichtwelle und die Mischeinrichtung zum Mischen der Korrekturwelle OC mit der Schwebungswelle OB sind durch die halbreflektierende Platte 24 gebildet, können aber auch durch weitere halbreflektierende Platten 26 bzw. 15 gebildet sein. Das von dem Detektor 9 abgege bene Nutzsignal SU wird an die Steuerschaltung 10 angelegt, die in den folgenden Absätzen beschrieben wird, worin auch ihre Funktionsweise erläutert ist.The transmitter and the receiver are realized in the form of two common elements 13 and 14 . The transmitter is an optical device which carries out both the transmission operation and the reception and in particular has a common deflection device. A Trennvorrich device 14 for separating the transmission wave OE from the reflecting th wave OR directs this reflected wave OR to the mixer 24 , which can be formed by a semi-reflective plate ge. This semi-reflecting plate also receives the local wave OL from the local oscillator, which is formed in this embodiment in that a fraction of the wave emitted by the laser transmitter 1 is tapped. For this purpose, another semi-reflective plate 23 is used, which picks up a fraction of the laser beam. These removal means for tapping a part of the modulated light wave and the mixing device for mixing the correction wave OC with the beat wave OB are formed by the semi-reflective plate 24 , but can also be formed by further semi-reflective plates 26 and 15 . The useful signal SU emitted by the detector 9 is applied to the control circuit 10 , which is described in the following paragraphs, which also explains its mode of operation.

Das Nutzsignal wird zunächst in einer Verarbeitungsschal tung 25 aufbereitet. Bei dieser Aufbereitung kann es sich um die Impulskompression, Spektralanalyse und ggf. Ver stärkung handeln. Am Ausgang der Verarbeitungsschaltungen ist das Nutzsignal zur Steuerung der Phasen- und Amplitu den-Modulatoren geeignet. Zu diesem Zweck wird es an einen Prozessor 27 angelegt, der nach der im folgenden beschrie benen Prozedur zwei Rampengeneratoren 28 und 29 steuert, die jeweils eine Spannung abgeben, die sich in bestimmter Weise ändert. Die von diesen beiden Rampengeneratoren ab gegebenen Spannungen bilden nach Verstärkung im Verstär ker 31 bzw. 32 die Steuerspannungen VP und VA für den Phasenmodulator und den Amplitudenmodulator.The useful signal is first processed in a processing circuit 25 . This preparation can involve pulse compression, spectral analysis and possibly amplification. At the output of the processing circuits, the useful signal for controlling the phase and amplitude modulators is suitable. For this purpose, it is applied to a processor 27 which controls two ramp generators 28 and 29 according to the procedure described below, each of which outputs a voltage which changes in a certain way. The voltages given by these two ramp generators starting from amplification in amplifiers 31 and 32 form the control voltages VP and VA for the phase modulator and the amplitude modulator.

Die Modulationssteuerung für die Korrekturwelle OC ist folgende.The modulation control for the correction wave is OC the following.

Für die Phasenmodulation wird angestrebt, daß eine entge gengesetzte Phasenlage zwischen der Korrekturwelle OC und der Schwebungswelle vorhanden ist. Zu diesem Zweck be steht der erste Schritt darin, mittels des Rampengenera tors 28 die Phase in bestimmter Weise zu verändern. Der zweite Schritt besteht darin, den Minimalwert des Nutzsi gnals nach Aufbereitung zu bestimmen, in Abhängigkeit von den Änderungen des Phasensteuerwertes VP. Der Phasensteuer wert VP₀ entsprechend minimalem Nutzsignal wird dann ge speichert und an den Phasenmodulator 7 während der Ampli tudenmodulation angelegt.For phase modulation, the aim is that there is an opposite phase position between the correction wave OC and the beat wave. For this purpose, the first step is to change the phase in a certain way by means of the ramp generator 28 . The second step is to determine the minimum value of the useful signal after processing, depending on the changes in the phase control value VP. The phase control value VP ₀ corresponding to the minimum useful signal is then stored and applied to the phase modulator 7 during the amplitude modulation.

Diese Amplitudenmodulation beginnt mit einer ersten Phase, die darin besteht, mittels des Rampengenerators 29 den Steuerwert für die Amplitude VA zu verändern. Die zweite Phase besteht darin, die minimale Amplitude des Nutzsi gnals nach Aufbereitung zu bestimmen und den entsprechen den Amplitudensteuerwert VA₀ zu vermerken.This amplitude modulation begins with a first phase, which consists in changing the control value for the amplitude VA by means of the ramp generator 29 . The second phase consists in determining the minimum amplitude of the useful signal after processing and noting the corresponding amplitude control value VA ₀ .

Der Zyklus wird in dieser Weise fortgesetzt, indem erneut mit einer Phasenmodulation durch Veränderung der Phasen steuerspannung VP begonnen wird, wobei die Amplituden steuerspannung VA auf den vorausgehenden Wert VA₀ fest gelegt wird. Der Zyklus wird endlos fortgesetzt, nachdem der Wert des Nutzsignals nach einigen Zyklen stabilisiert wurde. In jedem Zyklus können die besonderen Steuerwerte VP₀ und VA₀ geringfügig variieren, in dem Maße, wie sich die Störlichtwellen zeitlich entwickeln.The cycle is continued in this way by starting again with a phase modulation by changing the phase control voltage VP, the amplitude control voltage VA being set to the previous value VA ₀ . The cycle continues indefinitely after the value of the useful signal has stabilized after a few cycles. In each cycle, the special control values VP ₀ and VA _{0 can} vary slightly, to the extent that the stray light waves develop over time.

Claims

1. Laser system with heterodyne detection, comprising:

- Transmitting devices to direct a modulated transmission wave (OE) against a target, with a laser transmitter ( 1 ) and a modulator ( 2 ), and
- Receiving devices for receiving the wave reflected by the target (OR), with a first mixer ( 4 ) for mixing the local wave (OL) emitted by a local oscillator ( 3 ) with the reflected wave (OR) to produce a beat wave (OB) generate a detector ( 9 ) for detecting the beat wave and generating an electrical useful signal (SU) which is characteristic of the beat wave and for stray light waves due to the optical elements of the system,

characterized by :

- Removal means ( 6 ) for tapping a part of the modulated light wave (OM) emitted by the transmission chain;
- Phase and amplitude modulation means ( 7 , 8 ) for modulating said modulated wave to produce a correction wave (OC);
- A second mixer ( 5 ) for mixing the beat wave (OB) with the phase and amplitude modulated correction wave (OC);
- A control circuit ( 10 ) for controlling the phase and amplitude modulation means, which receives said useful signal in order to control the phase and amplitude modulation means so that the interference component added to the beat wave is suppressed.

2. Laser system according to claim 1, characterized in that the removal means ( 6 ) are formed by a semi-reflecting plate ( 26 ).

3. Laser system according to claim 1 or 2, characterized in that the second mixer ( 5 ) for mixing the beat wave (OB) with the correction wave (OC) is formed by a semi-reflective plate ( 15 ).

4. Laser system according to one of the preceding claims, characterized in that the first mixer for mixing the local wave (OL) with the reflected wave (OR) is formed by a semi-reflecting plate ( 24 ).

5. Laser system according to one of the preceding claims, characterized in that the local oscillator is formed by a semi-reflecting plate ( 23 ) which is arranged at the output of the laser transmitter ( 1 ).

6. Laser system according to one of the preceding claims, characterized in that the phase and amplitude modulation means by a phase modulator ( 7 ), which is controlled by a control circuit ( 10 ) output phase control voltage (VP), and by an amplitude modulator ( 8 ) are formed, which is controlled by an output from the control circuit ( 10 ) amplitude control voltage (VA), these modulators being connected in series.

7. Laser system according to claim 6, characterized in that the control circuit ( 10 ) contains two ramp generators ( 28 , 29 ), one of which gives the phase control voltage (VP) and the other the amplitude control voltage (VA), and a processor ( 27 ) contains, which alternately controls the two ram pen generators in such a way that when one voltage is held the other voltage is changed in a manner which is determined by the characteristic data of the ramp generator controlling it, this first control voltage is then set, which is at a constant value (VP ₀ ) for which the received useful signal has a minimum value and the control voltage that has been fixed is varied in accordance with the characteristic data of the ramp generator controlling it, this second control voltage (VA ₀ ) is fixed, which varies at a specific control value for which the Useful signal has a minimum value, and this control cycle for control of the existing generators is repeated during the operation of the system.

8. Laser system according to claim 7, characterized in that the processor receives the useful signal (SU) emitted by the detector ( 9 ) after passing through processing circuits ( 26 ).

9. Laser system according to one of the preceding claims, characterized in that the transmission and reception are carried out by means of an optical device ( 13 ) which is common to the transmission side and the reception side and which contains a deflection device, and that a separation system ( 14 ) is provided, which separates the transmission waves from the reception waves and receives the modulated wave (OM) emitted by the extraction means ( 6 , 26 ) and directs the reflected wave (OR) towards the first mixer ( 4 , 24 ).