193436. lajstromszámú szabadalom • Szelektív optikai érzékelő berendezés, főleg optikai hírközlő berendezésekhez és optikai lokátorokhoz
A találmány tárgya szelektív optikai érzékelő berendezés, mely alkalmas optikai jelek vételére olyan alkalmazásoknál, ahol a térben terjedő fény-nyaláb párhuzamos vagy azzá tehető, és lényegében monokromatikus. Az érzékelőnek csupán szűk hullámhossz tartományba eső fényt kell érzékelnie, a tartományon kívüli fényre pedig érzéketlennek kell lennie. Világszerte jelentős kutatások folynak a lokátorok, távmérők, hírközlő eszközök és egyéb speciális mérőeszközök üzemi frekvenciájának optikai tartományba való kiterjesztése érdekében. Azon optoelektronikai berendezések és mérőeszközök esetében, amelyek a térben (kozmikus, atmoszférikus, víz alatti) terjedő kis intenzitású közvetlen, vagy reflektált jeleket veszik, a vevő érzékenységét az érzékelő felületre bejutó háttér és zavaró fény jelentősen lerontja. A vevő látószögébe jutó háttér és zavaró fény lehetetlenné teszi a vevőben alkalmazott elektronikai alkatrészek érzékenységi lehetőségeinek kihasználását. Ezért a fent említett berendezések esetében gyakran külön megadják az éjszakai és nappali teljesítőképességet (hatótávolságot) is. Az ilyen optoelektronikai berendezések vevőjének funkciója rendszerint valamilyen keskeny spektrumú optikai jel vétele. Az érzékelő elem rendszerint valamilyen foton sokszorozó vagy valamilyen fényérzékeny félvezető eszköz, melyek viszonylag széles optikai spektrum vételére alkalmasak, saját szelektivitásuk nincs. Az eddig ismert optoelektronikai berendezések esetében a háttér és zavarófény hatását a vevő látószögének szűkítésével és szelektív avagy színszűrők alkalmazásával csökkentették. Ezen megoldás hiányosságai a következők: a vevő látószögét nem lehet korlátlanul csökkenteni egyrészt a technikai-technológiai korlátok (célzás és rögzítés stabilitása), másrészt a közvetítő közeg inhomogenitása, a nyalábvándorlás miatt. Az optoelektronikai berendezéseknél az érzékelendő spektrum kiválasztását, a háttér és zavaró fény csökkentését szűrők alkalmazásával végzik. Viszonylag jó kiválasztást biztosít a kis sávszélességű interferencia szűrő, melynek spektrumszélessége 5—20 nm körüli érték. Ezeket az interferencia szűrőket alkalmazzák több eddig ismert optoelektronikai berendezés vevőjében. Közös hátrányuk az alkalmazásukkal bevitt többletcsillapítás. Ilyen alkalmazásokra számos példát találunk a szakirodalomban. B.G.King., P.J.Fitzgerald és H.A. Steint: "An Experimental Study of Atmospheric Optical Transmission” című cikkben (The Bell System Technical Journal Vol.62. No.3.1983) ismertetett kommunikációs kísérlethez tervezett optikai vevőben keskenysávú szűrőt használnak, mely 3 dB veszteséget okoz. A szűrő mellett még számos megoldást alkal1 2 maznak a háttérfény hatásának csökkentésére, árnyékoló kazettákat építettek az optika elé, behatárolták a vevő látószögét. M.J. Green: "Application of an Optical Data Link in an Airborne Scanning System (Review of Scientific Instruments, 53.k.8.sz. 1982, 1278—1280 old.) cikkben ismertetett optikai vevőben nagy nyereséget nem eredményező, a látható fényt kizáró infravörös szűrőt alkalmaznak. G.Michael Lauham: "Air Force Lasercom Space Measurement Unit (CH 1939-6/80, 1980 IEEE 27.2.1.—27.2.3.) című anyagban ismertetett optikai rendszerében a vevő keskenysávú (interferencia) szűrőt tartalmaz. Thomas F.Wiener: "Strategic Laser Communications" című cikkében (CH 1539-6/80 IEEE 27.4.1.—27.4.5.) a szabadtéri optikai vevő alapvető problémájaként említi a megfelelő szűrők alkalmazását, és javaslatot tesz a megoldásra is — nagybonyolultságú kristályfizikai szűrő — beépítésére. Ilyen szűrő vázlatát ismerteti az Electronic Design 1979. szeptemberi számában megjelent EÖTF Independently Controls Wavelenghth and Linewidth” cikk. Az interferencia szűrők és hasonló elven működő rezonáns keskenysávú szűrők alkalmazása azonban számos problémát vet fel, amelyek közül a legfontosabbak a következők:- az interferencia szűrők bonyolult technológiával és rendkívüli pontosságigénnyel készülnek, ezért drágák és tömeggyártásuk nehézkes,- az interferencia szűrők szelektivitásából adódó relatív nyereség mellett jelentős veszteséggel is számolni kell, mivel a hasznos jelet is erősen csillapítják, tehát a berendezésbe történő állandó beépítés esetén háttér és zavarófény nélküli esetben, amikor kiválasztásra nincs szükség, lerontják a vevő érzékenységét (csökkentik a hatótávolságot), holott ekkor -a szűrő nélküli jel/zaj viszony még nem korlátozná,- az interferencia szűrők vevő oldali optikai rendszerbe történő beépítése nem egyszerű, mivel szűrő hatásukat főleg tengelyirányú, a rendszer optikai tengelyével párhuzamos nyalábra fejtik ki, a tengelyhez képest más szög alatt érkező nyalábok más hullámhosszokon adnak rezonanciát. A hiba korrigálása csak járulékos optikai elemek beépítésével, az optikai elemek számának növelésével lehetséges. Az optikai határfelületek számának ezzel együttjáró növekedése azonban további veszteségeket, csillapítástöbbletet eredményez,- az interferencia szűrők rögzített hullámhosszra készülnek, nem hangolhatok, így a vevő nem állítható rá az érzékelendő fény hullámhosszára. Az áteresztő hullámtartomány a technológia eredményeként alakul ki, mely később az optikai rendszerbe való beépítés után nem változtatható, ugyanak2 193436 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
