用于改善电光混合装置进行中的测量质量的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术指出用于改善激光／电光混合器（ＥＯＭ）测量和数据传输线路段的信号和传输特性的装置和方法。所追求的激光相干性抑制在此是新颖的，因为迄今多数技术应用中都在追求尽可能大的相干性或者相干性长度。本发明专利技术的特征是：借助于光学方法抑制激光ＥＯＭ光路中的相干性和强度起伏，并且抑制激光光源输出光束中的相干性，例如通过被调制的电流脉冲调制或者在一个激光二极管（ＶＣＳＥＬ）内部激励多个模式。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于改善电光混合装置运行中的测量质量的方法和装置。在现有技术的许多应用中，例如，在其中必须相同地照明两个互相分开地半导体的装置中，在光敏层或者在标准的光电检测器上提供均匀的强度分布是有利的。由此，尽管采用激光束可以在测量方法中达到高的精确度，但是还是出现了缺点，例如产生“斑点”图形，由此丢失关于要测量的系统的信息或者数据传输的信息。为了消除这种干扰部分使用例如减少激光光束的相干性并且从而使得在光敏层上能够有均匀的强度分布的方法。在中概括了用于抑制激光光束的相干性的现有技术。一种用于抑制相干性的散射可以在发射机光学装置中进行，例如通过采用有高色散作用的光纤，采用相应的光纤的变形，或采用根据的“衍射光学元件”。事实表明还有多种可能性直接在激光二极管上进行相干抑制。为了产生激光二极管的强度调制，大多调制流过激光二极管的电流。那么存在通过对调制电压采取的有针对性的措施让激光二极管不再以相干性或者以很少的相干性发射的可能性。在此第一个可能性是采用超大容量表面发射激光二极管(VCSEL)。如果用相对高的功率运行激光二极管，那么该二极管就过渡到多模式运行中并且从而失去相干性。但是在迄今的VCSEL应用中这种激光特征是有缺点的。采用最高频率的强度可调制的激光二极管，特别是在含有电光混合器(EOM)譬如金属-半导体-金属结构或根据的光混合元件的系统中也是有利的，因为该系统可以在数字通信系统中使得能够明显地提高数据率，并且在根据的遥测系统中由于其高的带宽可能明显地提高精确度。可惜在采用诸如PMD或者MSM之类的电光混合器的方法中的测量具有原因不知道的系统误差。采用电光混合器的通信系统是数字的并且有比特误差。还有在使用电光混合器的模拟的遥测/速度测量方法中，也可以证明存在测量误差。当前还不知道用在电光混合器的运行中可以消除有干扰成分的输出信号的理论。下面说明的本专利技术基于这样的认识新型的电光混合器在一定情况下在输出信号中具有通常取决于半导体的物理特征与有位置区别的照明强度的相互作用的干扰产物。准确地说，众所周知，照明强度的取决于位置变化在电光混合器中导致AC干扰成分，并且这种干扰成分在不同的测量方法中影响较重。在此这种作用的可能的原因是干扰电流的载流子注入，这种干扰电流在一定层的基础上相继地在电光混合器的半导体中放大。如果用稍稍不同的强度分布照明电光混合器，就出现取决于局部照明状态的干扰信号成分，这种干扰信号成分例如造成遥测误差。一种照明改变的情况例如可以在遥测系统中通过测量单元与目标之间的距离改变其形成，因为在这种情况下由于不可避免的三角测量作用，入射在电光混合器上的光斑易于飘移。其它电光混合器上的照明强度起伏可由于机械冲击和温度胀缩，这也在纤维光学系统出现。另一个问题在于，大批量生产中易于出现公差起伏。尽管现有技术在例如其中使用光电检测器的方法中提供了用于降低干扰成分的方法，但是迄今还不知道校正电光混合装置发出的干扰信号的装置和方法，因为干扰信号的作用及其在电光混合装置中的原因迄今还不知道。在使用电光混合器的光学测量方法中应观察的误差在附图说明图1中示出。有鉴于认识到采用电光混合器时严重的测量误差是由于光的起伏或者强度起伏引起的，本专利技术的任务是，提出一种方法和/或装置，用所述方法/装置达到改善电光测量系统中的信号和传输特性，特别是还针对使用激光束和电光混合器的测量系统。该任务通过独立权利要求的特征得出解决方案。本专利技术有利的扩展由从属权利要求得出。所述解决方案方案在于，在入射到电光混合器以前，抑制测量方法中使用的光束的相干性。附加地还保证抑制不是由相干性引起的强度起伏。本专利技术的特征在于与其中多数迄今的利用具有电光混合器的技术应用中追求尽可能大的相干性或相干性长度的相干性降低的现有技术相反，达到相干性抑制。在用于减少电光测量过程中的干扰信号的方法中，在入射到光接收单元前用相干性减少单元减少光束的相干性。在此光接收单元理解为具有至少一个电光混合器的单元。所述光接收单元可以通过如散射元件“DOE-衍射性光元件”、透镜或光阑的接收光学装置构成。电光混合器一般地也由混合的半导体元件组成。换言之，还可以采用以半导体为基础制造的电光混合器。特别地还优选采用PMD(光电混合设备)、MSM(金属-半导体-金属)结构和/或MSM-PMD结合。不论散射单元还是进行光波调制或者改变光波模式的单元都属于相干性减少单元。本专利技术可以用于其中用激光束作为光波或光束的方法中。本专利技术包含多个可以使用的散射单元，例如，优选地用在光发射单元中或者直接在光发射单元外在光束的光路中的光纤。在此所述的光纤可以直接地与激光光源连接。散射单元的其它例子是粗糙(raue)层，或者特别是在光接收单元中或者直接在光接收单元外使用的散光玻片。如果散射元件尽可能紧密地安装在光接收单元前在原则上是有利的，因为由此降低光功率的损耗。所述的粗糙层优化地设在光敏层上，特别是设在电光混合器上。在本专利技术的另一个扩展中所述的粗糙层具有散射颗粒和/或粗糙表面。在此所述的散射颗粒可以在散射单元中加工或者如同粉末敷设在光接收层上。散光玻片优化地用在光接收单元中或者直接在光接收单元外在光束或者激光的光路中。根据本专利技术的电光混合装置各包含至少一个光源、一个光接收单元和一个减少光束的相干性的相干性减少单元。从而相干性减少单元在入射到电光混合装置前抑制光束的相干性。上述的电光混合装置由此扩展光接收单元具有一个带有上述散射单元的壳和一个光敏层，特别是一个电光混合器。本专利技术通过被调制的电流脉冲调制或者在激光二极管(VCSEL)内部激励多个模式使得能够进一步相干性抑制，所述的多个模式单独使用或者结合上述装置和方法被使用。为此提供一个相应的调制装置，所述的调制装置影响测量方法或者数据传输方法中的光束的电磁特性借助于附图和实施例详细地说明本专利技术。在附图中图2用于描述的用下面说明的本专利技术实施方案的遥测中减少测量误差的图表图3本专利技术的示意4用EOM在接收机方进行相干性减少的示意5可以在接收机方进行相干性减少的第一装置的实例。图6可以在接收机方进行相干性减少的第二装置的实例。在图2中可以看出通过采用根据本专利技术设计的装置产生的效果。与其中没有在入射到电光混合器前进行相干性减少的系统比较，具有系统误差的标准差在遥测中将近减少了2/3。图3示意性地示出可以进行上述减少的装置。光源(1)，例如激光，用光束La照明待检测的物体(4)，所述光束La首先由物体(4)反射和/或部分散射到光接收单元(2)。光束入射到光接收单元(2)之前光束再次地由相干性减少单元(3)散射。在此，相干性减少单元(3)可以构成散散单元，或者构成为调制单元，所述的调制单元调制光波，或改变光束的模式。可以设想这两种单元的结合，其中优选地在发射方物体(4)的前边采用调制单元。图4示出相干性减少的散光玻片(3`)，所述散光玻片(3`)安排在光接收单元(2`)与透镜(5)之间在入射光Lb的光路中。图5中示出本专利技术的一个特别低成本并且还低损耗的实施方案，其中散射元件(3``)，例如散光玻片，是电光混合器(6)的壳和支座(7)的部分。在芯片上平行地安排电光混合器时尽管有所期望的散射分开照明各个元件的也是可能的。可能发生的“横向照明”可能会降低本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于减少电光测量过程中的干扰信号的方法，其中在入射具有电光混合器（６）的光接收单元（２）以前，减少光束的相干性。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：P古尔登，M沃斯克，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]