LIDAR MESSVERFAHREN UND VORRICHTUNG MIT SUB-PULSEN ERZEUGT DURCH DOPPELBRECHUNG IM LASERRESONATOR

Es werden ein Messverfahren und eine Messvorrichtung angegeben .

Es sollen ein verbessertes Messverfahren und eine verbesserte Messvorrichtung angegeben werden, die dazu eingerichtet sind, zumindest einen Abstand zu einem externen Obj ekt durch eine Lichtlauf zeitmessung zu bestimmen . Insbesondere soll eine verbesserte Entfernungsauflösung ermöglicht sein . Diese Aufgaben werden durch ein Messverfahren mit den Schritten des Patentanspruchs 1 und mit einer Messvorrichtung gemäß Patentanspruch 8 gelöst .

Vorteilhafte Aus führungs formen und Weiterbildungen des Messverfahrens und der Messvorrichtung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben .

Gemäß einer Aus führungs form des Messverfahrens wird zunächst ein Sendesignal ausgesendet , dass zumindest einen Lichtpuls umfasst . Der Lichtpuls weist eine bestimmte Dauer auf . Eine Intensität des Lichtes des Lichtpulses ist nur während der Dauer des Lichtpulses von Null verschieden . Insbesondere ist der Lichtpuls kein kontinuierliches Lichtsignal . Beispielsweise weist der Lichtpuls eine Dauer zwischen einschließlich 1 Nanosekunde und einschließlich 100 Nanosekunden auf . Eine Amplitude der Intensität des Lichtpulses ist beispielsweise mit einem sinus förmigen Signal mit einer Modulations frequenz zwischen 100 MHz und 1 GHz moduliert . Das Sendesignal kann auch mehrere Lichtpulse umfassen . Die im Folgenden angeführten Merkmale eines Lichtpulses gelten bevorzugt für alle Lichtpulse . Es ist auch möglich, dass sich diese Merkmale für verschiedene Lichtpulse unterscheiden . Beispielsweise können unterschiedliche Lichtpulse eine unterschiedliche Dauer aufweisen .

Der Lichtpuls wird von einem Sender ausgesendet , der eine Lichtquelle aufweist , die zum Aussenden von Lichtpulsen während des Betriebs eingerichtet ist . Beispielsweise umfasst die Lichtquelle zumindest eine Laserdiode oder zumindest eine Leuchtdiode oder ist aus einer Laserdiode oder einer Leuchtdiode gebildet .

Ein Lichtpuls des Sendesignals umfasst bevorzugt kohärentes Licht oder ist aus kohärentem Licht gebildet . Alternativ ist auch ein Lichtpuls aus inkohärentem Licht möglich . Ein Lichtpuls umfasst beispielsweise Licht aus dem infraroten bis ultravioletten Spektralbereich . Bevorzugt weist ein Lichtpuls infrarotes Licht auf , beispielsweise mit einer Wellenlänge zwischen einschließlich 800 Nanometern und einschließlich 1800 Nanometern .

Gemäß einer weiteren Aus führungs form des Messverfahrens ist eine Amplitude einer Intensität des Lichtpulses mit einer Modulations frequenz moduliert . Insbesondere weist die Intensität des Lichtpulses eine zeitlich periodische Variation auf . Beispielsweise os zilliert die Intensität des Lichtpulses als Funktion der Zeit sinus förmig mit der Modulations frequenz . Bevorzugt beträgt die Amplitude der zeitlich variierenden Intensität des modulierten Lichtpulses zwischen einschließlich 20 % und einschließlich 100 % einer zeitlich gemittelten Intensität des Lichtpulses . Gemäß einer weiteren Aus führungs form des Messverfahrens wird ein Empfangssignal detektiert , das zumindest einen Teil des Sendesignals umfasst , das von einem externen Obj ekt reflektiert wird .

Das Empfangssignal wird beispielsweise von einem Fotodetektor detektiert , der das Empfangssignal in ein elektrisches Signal umwandelt . Der Fotodetektor umfasst beispielsweise zumindest eine Fotodiode und/oder zumindest einen Fototransistor oder besteht aus einer Fotodiode und/oder einem Fototransistor .

Der Fotodetektor befindet sich bevorzugt in unmittelbarer Nähe der Lichtquelle des Senders . Besonders bevorzugt ist ein Abstand zwischen dem Fotodetektor und der Lichtquelle viel kleiner als ein Abstand zwischen dem Fotodetektor und dem externen Obj ekt . Beispielsweise ist der Abstand zwischen dem Fotodetektor und dem externen Obj ekt zumindest um einen Faktor Zehn grösser als der Abstand zwischen dem Fotodetektor und der Lichtquelle des Senders .

Bevorzugt empfängt der Fotodetektor kein direktes Licht der Lichtquelle des Senders . Insbesondere ist der Fotodetektor dazu eingerichtet , im Betrieb das von dem externen Obj ekt zumindest teilweise reflektierte Sendesignal zu detektieren .

Der Fotodetektor kann dazu eingerichtet sein, eine Richtung eines auf den Fotodetektor einfallenden Lichtstrahls zu bestimmen . Beispielsweise umfasst der Fotodetektor eine matrixf örmige Anordnung einer Viel zahl von Fotodioden oder Fototransistoren und eine vorgeschaltete Abbildungsoptik . Insbesondere kann somit die Richtung des von dem externen Obj ekt reflektierten Sendesignals bestimmt werden . Das Empfangssignal umfasst ein Zeitintervall , welches unmittelbar auf einen Zeitpunkt des Aussendens des Sendesignals folgt . Eine Dauer des Zeitintervalls des Empfangssignals umfasst zumindest die Summe einer Lauf zeit des Sendesignals von der Lichtquelle des Senders zum externen Obj ekt und einer Lauf zeit des zumindest teilweise reflektierten Sendesignals vom externen Obj ekt zum Fotodetektor . In anderen Worten umfasst das Zeitintervall des Empfangssignals zumindest den Zeitpunkt des Aussendens des Sendesignals und einen Zeitpunkt des Detektierens des zumindest teilweise von dem externen Obj ekt reflektierten Sendesignals .

Neben dem reflektierten Sendesignal empfängt der Fotodetektor auch Hintergrundlicht , beispielsweise Sonnenlicht und/oder Licht einer künstlichen Umgebungsbeleuchtung . Das Hintergrundlicht führt in der Regel zu einem Hintergrundrauschen im Empfangssignal . Das Hintergrundrauschen verringert in der Regel die Entfernungsauflösung von Messverfahren zur Abstandsmessung, die beispielsweise auf einer Lichtlauf zeitmessung des Sendesignals beruhen . Insbesondere nimmt die Intensität des Lichtpulses des zumindest teilweise reflektierten Sendesignals , das vom Fotodetektor detektiert wird, mit zunehmendem Abstand zwischen Fotodetektor und externem Obj ekt ab . I st das reflektierte Sendesignal im Vergleich zum Hintergrundrauschen zu schwach, so kann das zumindest teilweise reflektierte Sendesignal nicht mehr eindeutig vor dem Hintergrundrauschen identi fi ziert werden . Die Lichtlauf zeit ist dann nicht mehr genau zu ermitteln .

Gemäß einer weiteren Aus führungs form des Messverfahrens wird zumindest eine Frequenzkomponente des Empfangssignals ausgewählt , die der Modulations frequenz des Sendesignals entspricht . Die ausgewählte Frequenzkomponente kann beispielsweise durch eine Spektralanalyse des Empfangssignals aus diesem gefiltert werden .

Durch die Auswahl einer Frequenzkomponente , die der Modulations frequenz des Sendesignals entspricht , wird das zumindest teilweise reflektierte Sendesignal aus dem Empfangssignal gefiltert . Dadurch wird insbesondere das Hintergrundrauschen im Empfangssignal unterdrückt und ein Signal- zu-Rausch Verhältnis erhöht . Somit kann die Entfernungsauflösung von Messverfahren zur Abstandsmessung, die auf einer Lichtlauf zeitmessung basieren, erhöht werden .

Gemäß einer weiteren Aus führungs form des Messverfahrens wird ein Abstand zum externen Obj ekt aus einer Zeitdi f ferenz zwischen dem Aussenden des Sendesignals und der Detektion der ausgewählten Frequenzkomponente des Empfangssignals ermittelt .

Bevorzugt ist der Abstand zwischen der Lichtquelle des Senders und dem Fotodetektor viel kleiner als der Abstand zum externen Obj ekt . Beispielsweise ist der Abstand zwischen der Lichtquelle und dem externen Obj ekt um mehr als einen Faktor Zehn größer als der Abstand zwischen der Lichtquelle und dem Fotodetektor . In diesem Fall bestimmt sich der Abstand zum externen Obj ekt durch eine Lichtgeschwindigkeit des Lichtpulses , beispielsweise die Lichtgeschwindigkeit in der Umgebungsluft , multipli ziert mit der Häl fte der Zeitdi f ferenz zwischen dem Aussenden des Sendesignals und dem Detektieren der ausgewählten Frequenzkomponente des Empfangssignals . Gemäß einer bevorzugten Aus führungs form umfasst das Messverfahren folgende Schritte :

- Aussenden eines Sendesignals , das zumindest einen Lichtpuls umfasst , wobei eine Amplitude einer Intensität des Lichtpulses mit einer Modulations frequenz moduliert ist ,

- Detektieren eines Empfangssignals , das zumindest einen Teil des Sendesignals umfasst , das von einem externen Obj ekt reflektiert wird,

- Auswählen zumindest einer Frequenzkomponente des Empfangssignals , die der Modulations frequenz des Sendesignals entspricht ,

- Ermitteln eines Abstandes zum externen Obj ekt aus einer Zeitdi f ferenz zwischen dem Aussenden des Sendesignals und der Detektion der ausgewählten Frequenzkomponente des Empf angssignales .

Bevorzugt werden diese Schritte in der oben angegebenen Reihenfolge durchgeführt .

Eine Idee des hier beschriebenen Messverfahrens besteht darin, die Entfernungsauflösung von Messverfahren zur Abstandsmessung zu verbessern, die auf einer Lauf zeitmessung von Lichtpulsen beruhen . Insbesondere wird die Intensität des Lichtes von zumindest einem Lichtpuls des Sendesignals mit einer Modulations frequenz moduliert . Diese Modulations frequenz wird aus dem Empfangssignal gefiltert , um das Signal- zu-Rausch Verhältnis zu erhöhen .

Bei Lidar-Systemen ( kurz für englisch : „light detection and ranging" ) zur Abstandsmessung ist insbesondere eine maximale Laserleistung des Senders bei gegebener Dauer des Lichtpulses durch Vorgaben für die Augensicherheit begrenzt . Der maximal detektierbare Abstand zu dem externen Obj ekt ist somit durch das Hintergrundrauschen des Fotodetektors , beispielsweise durch Hintergrundlicht , beschränkt . Das Hintergrundrauschen kann zum Beispiel durch einen optischen Filter vor dem Fotodetektor verringert werden . Der optische Filter blockiert Hintergrundlicht außerhalb eines Wellenlängenbereichs des Sendesignals zumindest teilweise . Allerdings können insbesondere Laserdioden in Sendern von Lidar-Systemen Wellenlängenschwankungen aufweisen, beispielsweise aufgrund von Temperaturänderungen der Umgebung . Aus diesem Grund kann eine Bandbreite des optischen Filters nicht beliebig klein gewählt werden . Somit kann das Hintergrundrauschen mit optischen Filtern nur teilweise unterdrückt werden .

Die vorliegende Anmeldung beruht unter anderem auf der Idee , dass durch die Modulation der Intensität des Lichtes eines Lichtpulses des Sendesignals mit einer vorgegebenen Modulations frequenz die Entfernungsauflösung von Lidar- Systemen vergrößert werden kann . Durch Auswahl der entsprechenden Frequenzkomponente des Empfangssignals bei der Modulations frequenz des Sendesignals wird insbesondere das Signal- zu-Rausch Verhältnis verbessert . Dadurch können auch zumindest teilweise reflektierte Sendesignale mit einer schwächeren Intensität , beispielsweise von weiter entfernten externen Obj ekten, über dem Hintergrundrauschen detektiert werden . Insbesondere kann auf einen optischen Filter verzichtet werden .

Gemäß einer weiteren Aus führungs form des Messverfahrens ist die Amplitude der Intensität des Lichtpulses mit einem sinus förmigen Signal moduliert . Alternativ kann die Amplitude auch mit einem anders förmigen Signal moduliert sein, beispielsweise mit einem rechteckförmigen oder einem sägezahnförmigen Signal . Darüber hinaus kann die Intensität des Lichtpulses mit einer beliebigen periodischen Signal form moduliert sein, die eine feste zeitliche Periode aufweist .

Gemäß einer weiteren Aus führungs form des Messverfahrens wird ein Lichtpuls des Sendesignals durch eine Überlagerung von zwei unmodulierten Teilpulsen mit Licht unterschiedlicher Frequenz erzeugt , wobei die Modulations frequenz einem Frequenzunterschied des Lichtes der zwei Teilpulse entspricht .

Insbesondere ist der Frequenzunterschied des Lichtes der zwei unmodulierten Teilpulse viel kleiner als die Frequenz des Lichtes der unmodulierten Teilpulse . Beispielsweise liegt die Frequenz des Lichtes eines unmodulierten Teilpulses zwischen einschließlich 100 Terahertz und einschließlich 400 Terahertz , während der Frequenzunterschied des Lichtes der zwei unmodulierten Teilpulse beispielsweise zwischen einschließlich 100 Megahertz und einschließlich 10 Gigahertz liegt .

Die Überlagerung der zwei unmodulierten Teilpulse mit Licht unterschiedlicher Frequenz führt somit zu einer Schwebung . Dabei os zilliert die Intensität des Lichtpulses , der durch Überlagerung der beiden unmodulierten Teilpulse erzeugt wird, sinus förmig mit der Modulations frequenz , die dem Frequenzunterschied des Lichtes der zwei Teilpulse entspricht . Die Intensität des modulierten Lichtpulses os zilliert dabei mit einer Amplitude , die der zeitlich gemittelten Intensität des Lichtpulses entspricht .

Eine Polarisation des Lichtes der beiden unmodulierten Teilpulse kann dabei beliebig sein . Beispielsweise können beide Teilpulse linear polarisiertes Licht aufweisen, wobei die linearen Polarisationen der zwei unmodulierten Teilpulse insbesondere auch orthogonal aufeinander stehen können .

Gemäß einer weiteren Aus führungs form des Messverfahrens liegt die Modulations frequenz zwischen einschließlich 100 Megahertz und einschließlich 10 Gigahertz . Beispielsweise os zilliert die Intensität des Lichtpulses sinus förmig mit einer Modulations frequenz von ungefähr einem Gigahertz . Die Amplitude der zeitlich os zillierenden Intensität des Lichtpulses liegt beispielsweise zwischen einschließlich 20% und einschließlich 100% der zeitlich gemittelten Intensität des Lichtpulses .

Gemäß einer weiteren Aus führungs form des Messverfahrens beträgt die Dauer eines Lichtpulses zumindest ein Zehnfaches der inversen Modulations frequenz . Anders ausgedrückt entspricht die Dauer des Lichtpulses zumindest einem Zehnfachen der Periode des Signals , mit dem die Amplitude der Intensität des Lichtpulses moduliert wird .

Die Modulations frequenz mit der die Intensität des Lichtpulses moduliert wird, weist insbesondere eine Unschärfe auf , die proportional zur inversen Dauer des Lichtpulses ist . Anders ausgedrückt ist die Modulations frequenz des Lichtpulses umso genauer bestimmbar, j e länger die Dauer des Lichtpulses ist . Um die Modulations frequenz des Lichtpulses möglichst genau aus dem Empfangssignal zu filtern und somit das Hintergrundrauschen bestmöglich zu unterdrücken, ist somit eine möglichst lange Dauer eines Lichtpulses vorteilhaft . Andererseits ist eine möglichst kurze Dauer des Lichtpulses vorteilhaft , da bei einem kürzeren Lichtpuls die Intensität des Lichtes des Lichtpulses erhöht werden kann, ohne die Augensicherheit zu gefährden . Eine höhere Intensität führt zu einem besseren Signal- zu-Rauschverhältnis und somit zu einer größeren Entfernungsauflösung . Die minimale Dauer eines Lichtpulses sowie die maximale Intensität des Lichtpulses können j edoch durch technische Einschränkungen der Lichtquelle begrenzt sein .

Um diesen gegenläufigen Ansprüchen an die Dauer des Lichtpulses gerecht zu werden, ist beispielsweise eine Dauer des Lichtpulses zwischen einschließlich einer Nanosekunde und einschließlich 100 Nanosekunden vorteilhaft .

Gemäß einer weiteren Aus führungs form des Messverfahrens umfasst die Auswahl einer Frequenzkomponente des Empfangssignals eine Fourier-Trans formation . Beispielsweise kann eine schnelle Fourier-Trans formation zur Spektralanalyse des Empfangssignals verwendet werden . Alternativ ist es auch möglich, einen schmalbandigen Bandpass filter zur Auswahl einer Frequenzkomponente des Empfangssignals , die der Modulations frequenz des Sendesignals entspricht , zu verwenden . Beispielsweise kann ein phasenempfindlicher Gleichrichter als schmalbandiger Bandpass filter verwendet werden .

Gemäß einer weiteren Aus führungs form des Messverfahrens wird eine Geschwindigkeit des externen Obj ekts unter Verwendung einer Dopplerverschiebung der Modulations frequenz im Empfangssignal ermittelt . Dadurch kann insbesondere eine Geschwindigkeitskomponente des externen Obj ekts in radialer Richtung ermittelt werden . Radial bezeichnet hier und im Folgenden eine Richtung parallel zu einer Linie zwischen dem Fotodetektor und dem externen Obj ekt . Eine Bewegung des externen Obj ekts in radialer Richtung führt insbesondere zu einer Dopplerverschiebung der Modulations frequenz des reflektierten Lichtpulses , die durch Spektralanalyse des Empfangssignals ermittelt werden kann .

Es wird weiterhin eine Messvorrichtung angegeben . Die Messvorrichtung ist insbesondere dazu eingerichtet , im Betrieb nach dem hier beschriebene Messverfahren zu arbeiten . Das heißt , sämtliche für das Messverfahren beschriebenen Merkmale , welche für die Struktur der Messvorrichtung maßgeblich sind, sind auch für die Messvorrichtung of fenbart . Umgekehrt sind sämtliche für die Messvorrichtung beschriebenen Merkmale , die für das Messverfahren maßgeblich sind, auch für das Messverfahren of fenbart .

Gemäß einer Aus führungs form der Messvorrichtung weist diese eine Sendeeinheit auf , die im Betrieb ein Sendesignal aussendet , das zumindest einen Lichtpuls umfasst .

Die Sendeeinheit weist insbesondere eine Lichtquelle auf , die im Betrieb zur Erzeugung von Lichtpulsen eingerichtet ist . Beispielsweise umfasst die Lichtquelle zumindest eine Laserdiode oder eine Leuchtdiode oder besteht aus einer Laserdiode oder einer Leuchtdiode . Bevorzugt emittiert die Lichtquelle Licht im infraroten Spektralbereich, beispielsweise bei einer Wellenlänge zwischen einschließlich 800 Nanometern und einschließlich 1800 Nanometern . Bevorzugt weisen ein Lichtpuls eine Dauer zwischen einschließlich einer Nanosekunde und einschließlich 100 Nanosekunden auf . Gemäß einer weiteren Aus führungs form der Messvorrichtung ist eine Amplitude einer Intensität des zumindest einen Lichtpulses mit einer Modulations frequenz moduliert .

Die Intensität des Lichtpulses wird beispielsweise durch Betreiben der Lichtquelle mit einem zeitlich konstanten elektrischen Strom während der Dauer des Lichtpulses und einem zusätzlichen, zeitlich os zillierenden elektrischen Strom während der Dauer des Lichtpulses moduliert . Durch den konstanten elektrischen Strom kann insbesondere ein Arbeitspunkt der Lichtquelle , beispielsweise einer Laserdiode , eingestellt werden . Eine Frequenz des zeitlich os zillierenden elektrischen Stroms bestimmt die Modulations frequenz des Lichtpulses , während durch das Verhältnis zwischen konstantem Strom und einer Amplitude des zeitlich os zillierenden Stroms die Amplitude der zeitlich os zillierenden Intensität des Lichtpulses eingestellt werden kann .

Gemäß einer weiteren Aus führungs form der Messvorrichtung wird die Intensität des Lichtpulses durch Überlagerung von zwei unmodulierten Teilpulsen mit Licht unterschiedlicher Frequenz moduliert . Die Überlagerung der beiden unmodulierten Teilpulse führt zu einer Schwebung, wobei die Intensität des Lichtpulses mit einem Frequenzunterschied des Lichtes der beiden Teilpulse os zilliert . Beispielsweise können die beiden unmodulierten Teilpulse von zwei unterschiedlichen Lichtquellen, die Licht unterschiedlicher Frequenz aussenden, erzeugt werden . Alternativ werden die beiden unmodulierten Teilpulse von einer einzelnen Lichtquelle erzeugt , die insbesondere zwei Lichtmoden mit einem festen Frequenzunterschied bereitstellt . Gemäß einer weiteren Aus führungs form der Messvorrichtung weist diese eine Empfängereinheit auf , die im Betrieb ein Empfangssignal detektiert , dass zumindest einen Teil des von einem externen Obj ekt reflektierten Sendesignals umfasst .

Insbesondere weist die Empfängereinheit zumindest einen Fotodetektor auf oder besteht aus einem Fotodetektor, der dazu eingerichtet ist , im Betrieb das von dem externen Obj ekt zumindest teilweise reflektierte Sendesignal zu detektieren . Der Fotodetektor weist beispielsweise eine Fotodiode oder einen Fototransistor auf . Es ist auch möglich, dass der Fotodetektor eine Viel zahl von Fotodioden oder Fototransistoren in einer matrixf örmigen Anordnung aufweist . Des Weiteren kann der Fotodetektor eine Abbildungsoptik umfassen . Beispielsweise ist der Fotodetektor dazu eingerichtet , auch eine Richtung eines einfallenden Lichtstrahls zu bestimmen .

Das Empfangssignal wird vom Fotodetektor insbesondere in ein elektrisches Signal umgewandelt , beispielsweise in einen Fotostrom .

Gemäß einer weiteren Aus führungs form der Messvorrichtung weist diese eine Auswerteeinheit auf , die im Betrieb das Empfangssignal analysiert und dazu eingerichtet ist , zumindest eine Frequenzkomponente des Empfangssignals bei der Modulations frequenz des Sendesignals aus zuwählen .

Die Auswahl einer Frequenzkomponente kann beispielsweise durch eine Spektralanalyse des Empfangssignals erfolgen . Insbesondere führt die Auswerteeinheit eine Fourier- Trans formation des Empfangssignals durch, bevorzugt eine schnelle Fourier-Trans formation . Dafür ist eine Auswahl eines Zeitintervalls des Empfangssignals notwendig . Insbesondere umfasst das Zeitintervall einen Zeitpunkt des Aussendens des Sendesignals und einen Zeitpunkt der Detektion des von dem externen Obj ekt zumindest teilweise reflektierten Sendesignals .

Die Auswahl einer Frequenzkomponente des Empfangssignals kann auch durch einen schmalbandigen Bandpass filter erfolgen . Beispielsweise umfasst der Bandpass filter einen phasenempfindlichen Gleichrichter .

Gemäß einer weiteren Aus führungs form der Messvorrichtung bestimmt die Auswerteeinheit eine Lauf zeit des Sendesignals zwischen dem Aussenden des Sendesignals und dem Empfang des zumindest teilweise von dem externen Obj ekt reflektierten Sendesignals bei der Modulations frequenz des Sendesignals . Daraus wird ein Abstand zum externen Obj ekt ermittelt .

Wenn der Abstand zum externen Obj ekt viel grösser ist als der Abstand zwischen der Lichtquelle der Sendeeinheit und dem Fotodetektor der Empfängereinheit , berechnet sich der Abstand zum externen Obj ekt aus der Häl fte der Lauf zeit multipli ziert mit einer Lichtgeschwindigkeit des Lichtpulses , beispielsweise der Lichtgeschwindigkeit in der Umgebungsatmosphäre .

Gemäß einer weiteren Aus führungs form der Messvorrichtung umfasst der zumindest eine Lichtpuls Laserlicht oder ist aus Laserlicht gebildet .

Laserlicht entsteht durch stimulierte Emission und weist im Unterschied zu elektromagnetischer Strahlung, die durch spontane Emission erzeugt wird, in der Regel eine sehr hohe Kohärenzlänge , eine sehr schmale spektrale Linienbreite und/oder einen hohen Polarisationsgrad auf .

Um die Modulations frequenz eines Lichtpulses möglichst genau bestimmen zu können, sollten zufällige Schwankungen der Modulations frequenz möglichst klein sein . Um zufällige Schwankungen der Modulations frequenz eines Lichtpulses zu verringern, ist eine frequenzstabile Lichtquelle vorteilhaft . Insbesondere ist die spektrale Linienbreite des von der Lichtquelle im Betrieb emittierten Lichtes kleiner als die Modulations frequenz des Lichtpulses .

Gemäß einer weiteren Aus führungs form der Messvorrichtung ist eine spektrale Linienbreite des Laserlichts kleiner als ein Zehntel der Modulations frequenz .

Zur Verbesserung des Signal- zu-Rauschverhältnisses ist es vorteilhaft , die Modulations frequenz möglichst genau zu bestimmen . Zufällige Schwankungen der Frequenz des Laserlichts können zu zufälligen Verschiebungen der Modulations frequenz führen . Zufällige Schwankungen der Frequenz des Laserlichts können daher die Entfernungsauflösung der Messvorrichtung verringern . Bevorzugt ist die spektrale Linienbreite des Laserlichts kleiner als ein Zehntel der Modulations frequenz . Besonders bevorzugt ist die spektrale Linienbreite des Laserlichts kleiner als ein Hundertstel der Modulations frequenz .

Gemäß einer weiteren Aus führungs form der Messvorrichtung umfasst diese einen Resonator, in dem ein Lasermedium und ein doppelbrechendes optisches Element angeordnet sind . Der Resonator und das Lasermedium sind dazu eingerichtet , im Betrieb eine Besetzungsinversion im Lasermedium zu erzeugen . Aufgrund der Besetzungsinversion wird die elektromagnetische Strahlung im Lasermedium durch stimulierte Emission erzeugt , die zur Ausbildung von elektromagnetischer Laserstrahlung führt . Aufgrund der Erzeugung der elektromagnetischen Laserstrahlung durch stimulierte Emission weist die elektromagnetische Laserstrahlung im Unterschied zu elektromagnetischer Strahlung, die durch spontane Emission erzeugt wird, in der Regel eine sehr hohe Kohärenzlänge , eine sehr schmales spektrale Linienbreite und/oder einen hohen Polarisationsgrad auf .

Der Resonator umfasst beispielsweise zwei gegenüberliegende Spiegel , wobei zumindest ein Spiegel zumindest teilweise durchlässig für das Laserlicht ist , um im Betrieb erzeugtes Laserlicht aus dem Resonator aus zukoppeln . Die Spiegel können als externe Spiegel oder als Randflächen des Lasermediums ausgeführt sein . Die Spiegel weisen beispielsweise eine metallische Schicht auf , die für im Betrieb erzeugtes Laserlicht hoch reflektierend ist . Beispielsweise beträgt eine Ref lektivität der Spiegel zwischen 99% und 99 . 9% für im Betrieb erzeugtes Laserlicht . Die Spiegel können auch eine dielektrische Schichtenfolge umfassen oder aus einer dielektrischen Schichtenfolge gebildet sein, die zur Bragg- Reflektion des im Betrieb erzeugten Laserlichtes eingerichtet ist .

Das Lasermedium umfasst beispielsweise eine Halbleiterschichtenfolge mit einer aktiven Schicht , die zur Erzeugung des Laserlichts eingerichtet ist . Insbesondere ist es möglich, dass eine Randfläche der Halbleiterschichtenfolge einen Spiegel des Resonators bildet . Dabei wird Laserlicht am Übergang zwischen der Halbleiterschichtenfolge und beispielsweise der Umgebungsluft totalreflektiert . Es ist auch möglich, dass beide Spiegel des Resonators durch gegenüberliegende Randflächen der Halbleiterschichtenfolge ausgebildet sind .

Das doppelbrechende optische Element weist beispielsweise eine optische Achse auf . Linear polarisiertes Licht wird in dem doppelbrechenden optischen Element in einen ordentlichen und einen außerordentlichen Lichtstrahl auf geteilt . Dabei ist das Licht des ordentlichen Lichtstrahls parallel zur optischen Achse polarisiert und das Licht des außerordentlichen Lichtstrahls senkrecht zur optischen Achse polarisiert . Insbesondere weist das doppelbrechende optische Element zwei unterschiedliche Brechungsindi zes für den ordentlichen und den außerordentlichen Lichtstrahl auf . Somit sind Ausbreitungsgeschwindigkeiten des ordentlichen und des außerordentlichen Lichtstrahls im doppelbrechenden optischen Element unterschiedlich . Dadurch ist eine optische Länge des Resonators für den ordentlichen Lichtstrahl und den außerordentlichen Lichtstrahl unterschiedlich . Laserlicht , welches aus dem Resonator ausgekoppelt wird, weist somit insbesondere zwei orthogonale Polarisationen mit unterschiedlicher Frequenz auf .

Die Überlagerung des ordentlichen und des außerordentlichen Lichtstrahls außerhalb des Resonators führt zu einer Schwebung . Die Amplitude der Intensität des aus dem Resonator ausgekoppelten Laserlichtes ist somit moduliert , wobei die Modulations frequenz dem Frequenzunterschied zwischen dem ordentlichen und dem außerordentlichen Lichtstrahl entspricht . Gemäß einer weiteren Aus führungs form der Messvorrichtung umfasst das doppelbrechende optische Element ein Material aus folgender Gruppe oder ist aus einem Material der folgenden Gruppe gebildet : Quarz , Lithiumniobat , Lithiumtantalat , Magnesiumfluorid .

Gemäß einer weiteren Aus führungs form der Messvorrichtung ist das doppelbrechende optische Element ein elektro-optisches Element . Insbesondere können die Brechungsindi zes des doppelbrechenden optischen Elements durch Anlegen eines elektrischen Feldes verändert werden . Beispielsweise ist das elektro-optische Element eine Pockels-Zelle oder eine Kerr- Zelle . Damit kann durch Anlegen eines elektrischen Feldes der Frequenzunterschied zwischen dem ordentlichen und außerordentlichen Lichtstrahl , die aus dem Resonator ausgekoppelt werden, eingestellt werden .

Gemäß einer weiteren Aus führungs form der Messvorrichtung umfasst das Lasermedium eine Halbleiterschichtenfolge mit einer aktiven Schicht zur Erzeugung des Laserlichts .

Beispielsweise umfasst die Halbleiterschichtenfolge ein I I I /V-Verbindungs-Halbleitermaterial . Ein I I I /V-Verbindungs- Halbleitermaterial weist wenigstens ein Element aus der dritten Hauptgruppe , wie beispielsweise B, Al , Ga, In, und ein Element aus der fünften Hauptgruppe , wie beispielsweise N, P, As , auf . Insbesondere umfasst der Begri f f " I I I /V- Verbindungs-Halbleitermaterial " die Gruppe der binären, ternären oder quaternären Verbindungen, die wenigstens ein Element aus der dritten Hauptgruppe und wenigstens ein Element aus der fünften Hauptgruppe enthalten, beispielsweise Nitrid- und Phosphid-Verbindungshalbleiter . Eine solche binäre , ternäre oder quaternäre Verbindung kann zudem zum Beispiel ein oder mehrere Dotierstof fe sowie zusätzliche Bestandteile aufweisen .

Insbesondere weist die Halbleiterschichtenfolge ein Arsenid- Verbindungs-Halbleitermaterial auf , wobei die Halbleiterschichtenfolge oder zumindest ein Teil davon, besonders bevorzugt zumindest die aktive Schicht vorzugsweise Al _n Ga _m Ini- _n-m As umfasst , wobei 0 < n < 1 , 0 < m < 1 und n+m < 1 ist . Dabei muss dieses Material nicht zwingend eine mathematisch exakte Zusammensetzung nach obiger Formel aufweisen . Vielmehr kann es ein oder mehrere Dotierstof fe sowie zusätzliche Bestandteile aufweisen . Der Einfachheit halber beinhaltet obige Formel j edoch nur die wesentlichen Bestandteile des Kristallgitters (Al bzw . As , Ga, In) , auch wenn diese teilweise durch geringe Mengen weiterer Stof fe ersetzt sein können .

Gemäß einer weiteren Aus führungs form der Messvorrichtung ist die aktive Schicht periodisch strukturiert und bildet einen Interferenz filter . Die periodische Strukturierung der aktiven Schicht führt zu einer wellenlängenselektiven Bragg-Ref lexion des in der aktiven Schicht erzeugten Lichtes . Dadurch kann die spektrale Linienbreite des im Betrieb erzeugten Laserlichtes verringert werden .

Außerdem kann die periodische Strukturierung der Halbleiterschichtenfolge auch außerhalb der aktiven Schicht erfolgen . Insbesondere kann die Halbleiterschichtenfolge zumindest einen dielektrischen Bragg-Spiegel umfassen, welcher zumindest einen Teil des Resonators bildet . Dielektrische Bragg-Spiegel führen zu einer wellenlängenselektiven Reflexion des in der aktiven Schicht erzeugten Lichtes und können die spektrale Linienbreite des Halbleiterlasers verringern .

Gemäß einer weiteren Aus führungs form der Messvorrichtung wird die Modulations frequenz durch eine Dicke des doppelbrechenden optischen Elements und/oder durch einen Winkel zwischen einer optischen Achse des doppelbrechenden optischen Elements und einer optischen Achse des Resonators eingestellt .

Beispielsweise beträgt die Dicke des doppelbrechenden optischen Elements zwischen 100 Nanometern und 100 Mikrometern . Ein dickeres doppelbrechendes optisches Element führt zu einem größeren Unterschied der optischen Länge des Resonators für den ordentlichen und den außerordentlichen Lichtstrahl . Durch ein dickeres doppelbrechendes optisches Element kann somit der Frequenzunterschied zwischen dem ordentlichen und dem außerordentlichen Lichtstrahl vergrößert werden .

Gemäß einer weiteren Aus führungs form der Messvorrichtung ist die Auswerteeinheit zur Bestimmung einer Dopplerverschiebung der Modulations frequenz des Empf angssignales eingerichtet . Insbesondere kann durch eine Spektralanalyse des Empfangssignals die Dopplerverschiebung der Modulations frequenz des zumindest teilweise von dem externen Obj ekt reflektierten Sendesignals bestimmt werden . Die Dopplerverschiebung ist direkt proportional zu einer radialen Geschwindigkeit des externen Obj ekts . Insbesondere kann durch Bestimmung der Dopplerverschiebung die radiale Geschwindigkeit des externen Obj ekts mittels einer Detektion eines einzelnen Lichtpulses ermittelt werden . Weitere vorteilhafte Aus führungs formen und Weiterbildungen des Messverfahrens und der Messvorrichtung ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Aus führungsbeispielen .

Figur 1 zeigt ein schematisches Flussdiagramm mit Schritten eines Messverfahrens gemäß einem Aus führungsbeispiel .

Figur 2 zeigt einen schematischen Lichtpuls eines Messverfahrens gemäß einem Aus führungsbeispiel .

Figur 3 zeigt einen weiteren schematischen Lichtpuls eines Messverfahrens gemäß einem Aus führungsbeispiel .

Figur 4 zeigt ein Frequenzspektrum eines Empfangssignals eines Messverfahrens gemäß einem Aus führungsbeispiel .

Figur 5 zeigt einen schematischen Aufbau einer Messvorrichtung gemäß einem Aus führungsbeispiel .

Figur 6 zeigt einen schematischen Aufbau einer Sendeeinheit einer Messvorrichtung gemäß einem Aus führungsbeispiel .

Figur 7 zeigt einen schematischen Aufbau einer Sendeeinheit einer Messvorrichtung gemäß einem weiteren Aus führungsbeispiel .

Gleiche , gleichartige oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit denselben Bezugs zeichen versehen . Die Figuren und die Größenverhältnisse der in den Figuren dargestellten Elemente untereinander sind nicht als maßstäblich zu betrachten . Vielmehr können einzelne Elemente , insbesondere Schichtdicken zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein .

Figur 1 zeigt ein schematisches Flussdiagramm mit Schritten eines Messverfahrens gemäß einem Aus führungsbeispiel . Im ersten Schritt 91 des Messverfahrens wird ein Sendesignal 11 ausgesendet , das zumindest einen Lichtpuls 12 umfasst . Der Lichtpuls 12 weist insbesondere eine Dauer 121 zwischen einschließlich einer Nanosekunde und einschließlich 100 Nanosekunden auf .

Eine Intensität I des Lichtes des Lichtpulses 12 ist während dessen Dauer 121 nicht zeitlich konstant . Insbesondere ist eine Amplitude 122 der Intensität I des Lichtpulses 12 mit einer Modulations frequenz 123 moduliert . Die Modulations frequenz 123 liegt zwischen einschließlich 100 MHz und einschließlich 10 GHz . Dies entspricht einer Modulationsperiode 124 zwischen einer Zehntel Nanosekunde und 10 Nanosekunden . Die Amplitude 122 der zeitlich sinus förmig 126 variierenden Intensität I des Lichtpulses 12 liegt zwischen einschließlich 20% und einschließlich 100% einer zeitlich gemittelten Intensität 125 des Lichtpulses 12 .

In einem zweiten Schritt 92 des Messverfahrens wird ein Empfangssignal 21 von einem Fotodetektor detektiert . Das Empfangssignal 21 umfasst zumindest einen Teil des von einem externen Obj ekt 4 zumindest teilweise reflektierten Sendesignals 11 . Des Weiteren umfasst das Empfangssignal 21 Hintergrundlicht , beispielsweise Sonnenlicht und/oder Licht einer künstlichen Umgebungsbeleuchtung . Der Fotodetektor wandelt das Empfangssignal 21 in ein elektrisches Signal um . In einem dritten Schritt 93 des Messverfahrens wird zumindest eine Frequenzkomponente 22 des Empfangssignals 21 ausgewählt , die der Modulations frequenz 123 des Sendesignals 11 entspricht . Dadurch kann das zumindest teilweise von dem externen Obj ekt 4 reflektierte Sendesignal 11 aus einem Hintergrundrauschen 23 des Fotodetektors durch Hintergrundlicht gefiltert werden . Die Auswahl der Frequenzkomponente 22 erfolgt durch eine schnelle Fourier- Trans formation des Empfangssignals 21 .

In einem vierten Schritt 94 des Messverfahrens wird ein Abstand 5 zum externen Obj ekt 4 aus einer Lichtlauf zeit ermittelt . Die Lichtlauf zeit ergibt sich aus einer Zeitdi f ferenz zwischen dem Aussenden des Sendesignals 11 und der Detektion der ausgewählten Frequenzkomponente 22 des Empf angssignales 21 .

Figur 2 zeigt schematisch eine Intensität I des Lichtes eines Lichtpulses 12 als Funktion der Zeit t gemäß einem Aus führungsbeispiel . Der Lichtpuls weist eine Dauer 121 auf , während der die Intensität I des Lichtpulses 12 mit einer Amplitude 122 und einer Modulationsperiode 124 moduliert ist . Die Modulationsperiode 124 ist das Inverse einer Modulations frequenz 123 . Die Amplitude 122 beträgt ungefähr 75% einer zeitlich gemittelten Intensität 125 des Lichtpulses . Für eine bessere Darstellbarkeit entspricht die Dauer des Lichtpulses in diesem Beispiel ungefähr fünf Modulationsperioden 124 . Bevorzugt ist die Dauer 121 eines Lichtpulses 12 j edoch länger als zehn Modulationsperioden 124 . Dadurch ist eine Unschärfe der Modulations frequenz 123 , die umgekehrt proportional zur Dauer 121 des Lichtpulses 12 ist , verringert . Eine geringe Unschärfe der Modulations frequenz 123 ist vorteilhaft , um das zumindest teilweise vom externen Obj ekt 4 reflektierte Sendesignal 12 besser aus dem Hintergrundrauschen 23 filtern zu können .

Figur 3 zeigt schematisch eine elektrische Feldstärke E und eine Intensität I eines Lichtpulses 12 gemäß einem weiteren Aus führungsbeispiel als Funktion der Zeit t . Die Intensität I des Lichtes des Lichtpulses 12 ist dabei proportional zum Quadrat der elektrischen Feldstärke E . Der Lichtpuls 12 entsteht durch die Überlagerung von zwei unmodulierten Teilpulsen 13 mit Licht unterschiedlicher Frequenz . Dadurch entsteht eine Schwebung 14 , wobei die Modulations frequenz 123 der Intensität I des Lichtpulses 12 einem Frequenzunterschied des Lichtes der zwei unmodulierten Teilpulse 13 entspricht .

Zur besseren Darstellbarkeit beträgt hier ein Frequenzunterschied des Lichts der zwei Teilpulse 13 ungefähr ein Fünftel der Frequenz des Lichtes eines Teilpulses 13 . Im Fall von Teilpulsen 13 aus Infrarotlicht mit einer Frequenz von beispielsweise 100 Terahertz und einem Frequenzunterschied von beispielsweise einem Gigahertz beträgt der Frequenzunterschied j edoch nur ein Hunderttausendstel der Frequenz des Lichtes eines Teilpulses 13 . Die elektrische Feldstärke E der Schwebung 14 und die Intensität I des Lichtpulses 12 ist daher nur als zeitliche Mittelung über eine Schwingungsperiode der elektrischen Feldstärke E des Lichtes eines Teilpulses 13 gezeigt .

Aufgrund der Schwebung 14 entspricht eine Amplitude 122 einer zeitlich gemittelten Intensität 125 des Lichtpulses 12 . Zur besseren Darstellbarkeit ist hier analog zu Figur 3 eine kurze Pulsdauer 121 im Vergleich zur Modulationsperiode 124 gezeigt . Bevorzugt ist die Dauer 121 des Lichtpulses größer als zehn Modulationsperioden 124 . Figur 4 zeigt ein Frequenzspektrum eines Empfangssignals 21 gemäß einem Aus führungsbeispiel , welches aus einer Fourier- Trans formation eines Empfangssignals 21 folgt . Insbesondere ist eine Intensität I des Empfangssignals 21 als Funktion einer Frequenz f gezeigt . Die Intensität I eines zumindest teilweise von einem externen Obj ekt 4 reflektierten Sendesignals 11 ist mit einer Modulations frequenz 123 moduliert und zeigt sich als Spitze im Frequenzspektrum über einem Hintergrundrauschen 23 . Insbesondere wird im dritten Schritt 93 des Messverfahrens eine Frequenzkomponente 22 , die der Spitze des Frequenzspektrums bei der Modulations frequenz 123 entspricht , ausgewählt .

Die Spitze im Frequenzspektrum weist eine spektrale Linienbreite 15 auf , die sich insbesondere aus einer Unschärfe der Modulations frequenz 123 durch eine endliche Dauer 121 eines Lichtpulses 12 und aus einer spektralen Linienbreite 15 des Laserlichts eines Lichtpulses 12 zusammensetzt . Aus einer Zeitdi f ferent zwischen einem Aussenden eines Lichtpulses 12 und einem Zeitpunkt , an dem die Spitze im Frequenzspektrum bei der Modulations frequenz 123 auftritt , lässt sich eine Lauf zeit des Lichtpulses 12 und daraus ein Abstand 5 zum externen Obj ekt 4 ermitteln .

Eine radiale Geschwindigkeit des externen Obj ekts 4 führt zu einer Dopplerverschiebung der Frequenz , an dem die Spitze im Frequenzspektrum auftritt , die dem zumindest teilweise vom externen Obj ekt 4 reflektierten Sendesignal 11 entspricht . Anhand dieser Dopplerverschiebung kann die radiale Geschwindigkeit des externen Obj ekts 4 ermittelt werden .

Figur 5 zeigt einen schematischen Aufbau einer Messvorrichtung gemäß einem Aus führungsbeispiel , welche eine Sendeeinheit 1 , eine Empfängereinheit 2 und eine Auswerteeinheit 3 umfasst . Die Sendeeinheit 1 ist dazu eingerichtet , während des Betriebs ein Sendesignal 11 aus zusenden, das zumindest einen Lichtpuls 12 umfasst . Der Lichtpuls 12 umfasst infrarotes Laserlicht mit einer Wellenlänge zwischen 800 Nanometern und 1800 Nanometern .

Die Empfängereinheit 2 weist zumindest einen Fotodetektor auf , der zur Detektion eines Empfangssignals 21 eingerichtet ist . Insbesondere ist der Fotodetektor zur Detektion des zumindest teilweise von einem externen Obj ekt 4 reflektierten Sendesignals 11 eingerichtet .

Bevorzugt sind eine Lichtquelle der Sendeeinheit 1 und der Fotodetektor der Empfängereinheit 2 unmittelbar nebeneinander angeordnet . Insbesondere ist ein Abstand zwischen der Lichtquelle der Sendeeinheit 1 und dem Fotodetektor der Empfängereinheit 2 viel kleiner als ein Abstand 5 zum externen Obj ekt 4 . Beispielsweise ist der Abstand 5 zum externen Obj ekt 4 mindestens zehnmal so groß als der Abstand zwischen der Lichtquelle und dem Fotodetektor . Bevorzugt empfängt der Fotodetektor kein direktes Licht der Sendeeinheit 1 sondern ist dazu eingerichtet , indirektes Licht der Sendeeinheit 1 , welches von einem externen Obj ekt 4 reflektiert wird, zu empfangen .

Der Fotodetektor der Empfängereinheit 2 wandelt das Empfangssignal 21 in ein elektrisches Signal um, welches von der Auswerteeinheit 3 analysiert wird . Insbesondere ist die Auswerteeinheit 3 dazu eingerichtet , eine Frequenzkomponente 22 aus dem Empfangssignal 21 aus zuwählen, welche der Modulations frequenz des Sendesignals 11 entspricht . Dadurch wird das von dem externen Obj ekt 4 zumindest teilweise reflektierte Sendesignal 11 aus einem Hintergrundrauschen 23 herausgefiltert . Das Hintergrundrauschen 23 entsteht beispielsweise durch Umgebungslicht , welches auch auf den Fotodetektor auftri f ft .

Figur 6 zeigt einen schematischen Aufbau einer Sendeeinheit 1 einer Messvorrichtung gemäß einem Aus führungsbeispiel . Die Sendeeinheit 1 weist einen Resonator 61 auf , der zwei gegenüberliegende externe Spiegel 6 umfasst . Zumindest einer der zwei externen Spiegel 6 ist teilweise lichtdurchlässig und zum Auskoppeln des im Betrieb erzeugten Laserlichtes und somit des Sendesignals 11 eingerichtet . Innerhalb des Resonators 61 sind ein doppelbrechendes optisches Element 7 und eine Halbleiterschichtenfolge 81 mit einer aktiven Schicht 82 zur Erzeugung von Laserlicht angeordnet .

In der aktiven Schicht 82 wird in Verbindung mit dem Resonator 61 eine Besetzungsinversion erzeugt . Aufgrund der Besetzungsinversion wird die elektromagnetische Strahlung in der aktiven Schicht 82 durch stimulierte Emission erzeugt , die zur Ausbildung von elektromagnetischer Laserstrahlung führt . Aufgrund der Erzeugung der elektromagnetischen Laserstrahlung durch stimulierte Emission weist die elektromagnetische Laserstrahlung im Unterschied zu elektromagnetischer Strahlung, die durch spontane Emission erzeugt wird, in der Regel eine sehr hohe Kohärenzlänge , ein sehr schmales Emissionsspektrum und/oder einen hohen Polarisationsgrad auf .

In diesem Aus führungsbeispiel ist die Halbleiterschichtenfolge 81 ein kantenemittierender Halbleiterlaserchip, der Licht im infraroten Wellenlängenbereich aussendet . Alternativ kann auch ein oberflächenemittierender Halbleiterlaserchip im Resonator 61 angeordnet sein . Die Randflächen 83 der Halbleiterschichtenfolge 81 sind in diesem Aus führungsbeispiel nicht zur Reflektion der des im Betrieb erzeugten Laserlichts eingerichtet und bilden insbesondere keinen stark reflektierenden Resonator für im Betrieb erzeugtes Laserlicht .

Das doppelbrechende optische Element 7 weist eine optische Achse 72 auf und teilt Laserlicht im Resonator in einen ordentlichen und einen außerordentlichen Lichtstrahl . Durch die unterschiedlichen Brechungsindi zes für den ordentlichen und den außerordentlichen Lichtstrahl im doppelbrechenden optischen Element 7 ist eine optische Länge des Resonators 61 für den ordentlichen und den außerordentlichen Lichtstrahl unterschiedlich . Das aus dem Resonator 61 ausgekoppelte Laserlicht weist somit eine unterschiedliche Frequenz für den ordentlichen und den außerordentlichen Lichtstrahl auf . Der ordentliche und der außerordentliche Lichtstrahl sind senkrecht aufeinander polarisiert und interferieren insbesondere außerhalb des Resonators miteinander . Der ordentliche und der außerordentliche Lichtstrahl können somit zwei Teilpulse 13 bilden, deren Überlagerung zu einer Schwebung 14 und somit zu einer Modulation der Intensität des Lichtes eines Laserpulses 12 führt . Dabei ist die Modulations frequenz 123 durch einen Frequenzunterschied zwischen dem ordentlichen und dem außerordentlichen Lichtstrahl bestimmt .

Die Modulations frequenz kann durch die Dicke 71 des doppelbrechenden optischen Elements 7 eingestellt werden . Des Weiteren kann die Modulations frequenz durch einen Winkel 73 zwischen einer optischen Achse 72 des doppelbrechenden optischen Elements 7 und einer optischen Achse 62 des Resonators 61 eingestellt werden .

Figur 7 zeigt ein weiteres Aus führungsbeispiel einer Sendeeinheit 1 einer Messvorrichtung, die einen optischen Resonator 61 umfasst , in dem ein doppelbrechendes optisches Element 7 und eine Halbleiterschichtenfolge 81 angeordnet sind . Im Unterschied zum Aus führungsbeispiel in Figur 2 ist hier eine Randfläche 83 der Halbleiterschichtenfolge 81 als Spiegel und somit als Teil des optischen Resonators 61 ausgebildet . Insbesondere weist die Randfläche 83 eine Ref lektivität von mehr als 99% für im Betrieb erzeugtes Laserlicht auf und ersetzt somit einen der externen Spiegel 6 des Resonators 61 im Aus führungsbeispiel von Figur 6 .

Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 102021121096 . 8 , deren Of fenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird .

Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Aus führungsbeispiele auf diese beschränkt . Vielmehr umfasst die Erfindung j edes neue Merkmal sowie j ede Kombination von Merkmalen, was insbesondere j ede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet , auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht expli zit in den Patentansprüchen oder Aus führungsbeispielen angegeben ist . Bezugs zeichenliste

I Sendeeinheit

I I Sendesignal

1 Intensität t Zeit f Frequenz

12 Lichtpuls

121 Dauer

122 Amplitude

123 Modulations frequenz

124 Modulationsperiode

125 mittlere Intensität

126 sinus förmiges Signal

13 Teilpuls

14 Schwebung

15 spektrale Linienbreite

2 Empfängereinheit

21 Empfangssignal

22 Frequenzkomponente

23 Hintergrundrauschen

3 Auswerteeinheit

4 externes Obj ekt

5 Abstand

6 Spiegel

61 Resonator

62 optische Achse

7 doppelbrechendes optisches Element

71 Dicke

72 optische Achse

73 Winkel

8 Lasermedium

81 Halbleiterschichtenfolge 82 aktive Schicht

83 Randfläche

91 erster Schritt

92 zweiter Schritt 93 dritter Schritt

94 vierter Schritt