DE19506814C2

DE19506814C2 - Spectral apparatus

Info

Publication number: DE19506814C2
Application number: DE1995106814
Authority: DE
Inventors: Georges Przyrembel
Original assignee: Fraunhofer Institut fuer Nachrichtentechnik Heinrich Hertz Institute HHI
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 1995-02-27
Filing date: 1995-02-27
Publication date: 2001-03-01
Anticipated expiration: 2015-02-28
Also published as: DE19506814A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Spektralapparat zum Trennen von Spektralanteilen von Eingangslicht mit einer Phasengitteranord nung, die aus einer Anzahl von Lichtleitern, deren Längen sich jeweils um ganzzahlige Vielfache einer festen optischen Längendif ferenz unterscheiden, besteht und in die das Eingangslicht ein koppelbar ist, und mit einer von Ausgangslicht der Phasengitter anordnung beaufschlagten Empfängereinheit.The invention relates to a spectral apparatus for separating Spectral components of input light with a phase grating arrangement voltage, which consists of a number of light guides, the lengths of which are each by integer multiples of a fixed optical length dif difference, exists and in which the input light can be coupled, and with one of the output light of the phase grating arrangement charged receiver unit.

Ein derartiger Spektralapparat ist aus dem Artikel "Arrayed-Wave guide Grating for Wavelength Division Multi/Demultiplexer with Nanometre Resolution" von H. Takahashi, S. Suzuki, K. Kato und I. Nishi aus der Zeitschrift ELECTRONICS LETTERS, Band 26 Nr. 2, erschienen am 18. Januar 1990, bekannt. Bei diesem Spektral apparat ist eine Phasengitteranordnung vorgesehen, die aus Licht wellenleitern mit um eine feste optische Längendifferenz unter schiedlichen optischen Weglängen aufgebaut ist. Durch eine große optische Längendifferenz zwischen benachbarten Lichtleitern ist eine verhältnismäßig hohe spektrale Auflösung von etwa 0,6 Nanometer bei Überschneidung benachbarter Linien auf dem halben Wert des Maximums erzielt.Such a spectral apparatus is from the article "Arrayed-Wave guide Grating for Wavelength Division Multi / Demultiplexer with Nanometer Resolution" by H. Takahashi, S. Suzuki, K. Kato and I. Nishi from the magazine ELECTRONICS LETTERS, Volume 26 No. 2 , published on January 18, 1990. In this spectral apparatus, a phase grating arrangement is provided, which is made up of optical fibers with a fixed optical length difference under different optical path lengths. A large optical length difference between adjacent light guides results in a relatively high spectral resolution of approximately 0.6 nanometers when adjacent lines overlap at half the value of the maximum.

Mit diesem Spektralapparat sind zwar spektral verhältnismäßig dicht beieinanderliegende Spektralanteile mit einem Abstand von etwa 1 Nanometer oder weniger auflösbar, allerdings ist es ein Ziel, in der zukünftigen Nachrichtentechnik mit einer noch höheren spektralen Dichte sehr breitbandig Informationen zu übertragen. Der vorbekannte Spektralapparat jedoch weist lediglich eine Spek tralbreite von etwa 40 Nanometer auf, so daß auf lediglich etwa 20 Frequenzkanälen störungssicher übertragen werden kann. Weiterhin ist dieser Spektralapparat zum genauen Bestimmen von Spektralanteilen über einen großen Spektralbereich nicht geeignet. With this spectral apparatus are spectrally proportional closely spaced spectral components with a distance of about 1 nanometer or less resolvable, but it is a Aim in future communications technology with an even higher one spectral density to transmit very broadband information. The previously known spectral device, however, has only one spec tral width of about 40 nanometers, so that only about 20 frequency channels can be transmitted without interference. Furthermore, this spectral apparatus is for the exact determination of Spectral components over a large spectral range are not suitable.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Spektralapparat der eingangs genannten Art zu schaffen, der das Trennen von sehr dicht beieinanderliegender Spektralanteile über einen großen Spektralbereich gestattet.The invention has for its object a spectral apparatus of the type mentioned at the beginning, which is the separation of very closely spaced spectral components over a large one Spectral range allowed.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Phasengitteranordnung wenigstens zwei Lichtleitergruppen auf weist, die jeweils aus Lichtleitern bestehen, deren Längen sich jeweils um ganzzahlige Vielfache einer festen optischen Längendif ferenz unterscheiden, wobei die jeweiligen festen optischen Län gendifferenzen der Lichtleitergruppen sich unterscheiden und so abgestimmt sind, daß sich verschiedene Ordnungen einer Licht leitergruppe zugeordnete Spektralbereiche in der Empfängereinheit mit dem von einer anderen Lichtleitergruppe mit einer größeren Spektralbreite empfangenen Spektralbereich einer einzigen Ord nung überlagern.This object is achieved in that the Phase grating arrangement on at least two light guide groups points, each consisting of optical fibers, the lengths of which each by integer multiples of a fixed optical length dif difference, with the respective fixed optical length gene differences of the light guide groups differ and so are coordinated that different orders of a light spectral ranges assigned to the conductor group in the receiver unit with that of another light guide group with a larger one Spectral width received spectral range of a single ord layer overlay.

Durch die Kombination von mehreren Lichtleitergruppen mit unter schiedlichen spektralen Auflösungsvermögen und damit reziprok korrelierter Spektralbreite ist ein Spektralapparat geschaffen, der die hochpräzise Trennung von engen Spektralanteilen über einen sehr großen Spektralbereich gestattet. Das Mehrdeutigkeitsprob lem bei der Überlagerung des Ausgangslichtes verschiedener Ordnungen einer Lichtleitergruppe ist durch Korrelation mit der zugeordneten Spektralkomponente in dem Ausgangslicht einer einzigen Ordnung einer Lichtleitergruppe mit einer größeren Spek tralbreite gelöst. Dadurch sind auch eng benachbarte Spektral komponenten von Eingangslicht innerhalb der Spektralbreite des Spektralapparates mit einer hohen Genauigkeit bestimmbar.By combining several light guide groups with below different spectral resolution and thus reciprocal correlated spectral width, a spectral apparatus is created that the high-precision separation of narrow spectral components over one very large spectral range allowed. The ambiguity test lem at the superposition of the output light different Orders of an optical fiber group is due to correlation with the assigned spectral component in the output light of a single order of an optical fiber group with a larger spec tral width solved. This also makes the spectral closely adjacent components of input light within the spectral range of the spectral apparatus can be determined with high accuracy.

In einer Ausgestaltung der Erfindung sind die Licht leitergruppen in einer Ebene nebeneinander angeordnet. Das Ausgangslicht jeder Lichtleitergruppe beaufschlagt einen einzigen Zeilendetektor, wobei mittels einer von dem Eingangslicht beaufschlagten, in einer zeitlichen Abfolge umschaltbaren Lichtweiche jede Lichtleitergruppe einzeln mit dem Eingangslicht beaufschlagbar ist. Mittels einer an den Zeilendetektor angeschlossenen Auswerteelektronik sind die zeitlich nacheinander detek tierten Signale in hochpräzise Spektralwerte umrechenbar und als Spektrum in graphischer Form oder als eine Spitzenwertliste anzeigbar.In one embodiment of the invention, the light leader groups arranged on one level next to each other. The output light of each light guide group is applied a single line detector, with one of the input light, in a temporal Sequence of switchable light switches for each light guide group can be acted upon individually with the input light. By means of a connected to the line detector Evaluation electronics are the detec one after the other signals can be converted into high-precision spectral values and as a spectrum in graphical form or as one Peak value list can be displayed.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind mehrere Lichtleitergruppen aufeinanderliegend in einer Stapelstruktur angeordnet, wobei jede Lichtleitergruppe einen ihr zugeordneten Zeilendetektor mit Ausgangslicht beaufschlagt. Die simultan vorliegenden Ausgangssignale der Zeilendetektoren sind mit einer nachgeschalteten Auswerteelektronik zu einem Spektrum oder zu einer Maximalwertliste umrechenbar. Diese Ausgestaltung zeichnet sich durch einen besonders kompakten optischen Aufbau aus, die zweckmäßigerweise bei relativ intensivem Eingangslicht verwendet wird, da dieses auf alle Licht leitergruppen aufgeteilt ist.In a further embodiment of the invention several light guide groups lying one on top of the other in one Stacked structure arranged, each light guide group an associated line detector with output light acted upon. The simultaneous output signals the line detectors are followed by a Evaluation electronics for a spectrum or for a Maximum value list can be converted. This configuration is characterized by a particularly compact optical Build out, which is expedient at relatively intense Input light is used as this is on all light leader groups is divided.

Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung eines in der Zeichnung dargestellten Aus führungsbeispieles. Es zeigen: Further expedient refinements of the invention are Subject of the subclaims and the following Description of one shown in the drawing leadership example. Show it:

Fig. 1 einen Spektralapparat mit zwei Lichtleiter gruppen, deren Ausgangslichtbündel einen Zeilen detektor beaufschlagen und Fig. 1 groups a spectral apparatus with two light guides, the output light beam act on a line detector and

Fig. 2 in einem Blockschaltbild eine an den Zeilen detektor gemäß Fig. 1 angeschlossene Steuer- und Auswerteelektronik. Fig. 2 is a block diagram of a line to the Fig. 1 Detector according connected control and evaluation electronics.

Fig. 1 zeigt einen in planarer Mikrotechnik mit Sili ziumoxid als Basismaterial ausgeführten Spektralapparat zum Trennen von Spektralanteilen von in einem Eingangs lichtleiter 1 eingekoppeltem Eingangslicht. Der Ein gangslichtleiter 1 mündet in eine Lichtweiche 2, mit der die im wesentlichen vollständige Intensität des Ein gangslichtes durch eine Steuer- und Auswerteelektronik 3 gesteuert in entweder einen ersten Einkoppellichtleiter 4 oder einen zweiten Einkoppellichtleiter 5 überführbar ist. Fig. 1 shows a spectral apparatus executed in planar microtechnology with silicon oxide as the base material for separating spectral components from input light coupled into an input light guide 1 . The input light guide 1 opens into a light switch 2 , with which the essentially complete intensity of the input light can be converted by control and evaluation electronics 3 into either a first input light guide 4 or a second input light guide 5 .

Der erste Einkoppellichtleiter 4 mündet in einen ersten Eingangskoppler 6 eines an sich bekannten Typs, mit dem das in dem ersten Einkoppellichtleiter 4 geführte Ein gangslicht in einer Anzahl von Phasenlichtleitern 7 einer ersten Lichtleitergruppe 8 einkoppelbar ist. Die an den ersten Eingangskoppler 6 einmündenden Enden der Phasenlichtleiter 7 liegen im wesentlichen auf dem Umfang eines Kreises mit Mittelpunkt in der Mündung des ersten Einkoppellichtleiters 4 in den Eingangskoppler 6. Ein typischer Wert für die Anzahl der Phasenlichtleiter 7 der ersten Lichtleitergruppe 8 liegt bei etwa 50.The first coupling light guide 4 opens into a first input coupler 6 of a type known per se, with which the input light guided in the first coupling light guide 4 can be coupled into a number of phase light guides 7 of a first light guide group 8 . The opening out to the first input coupler 6 ends of the phase light guide 7 lie substantially on the circumference of a circle centered in the mouth of the first Einkoppellichtleiters 4 in the input coupler. 6 A typical value for the number of phase light guides 7 in the first light guide group 8 is approximately 50.

Der zweite Einkoppellichtleiter 5 mündet in einen ent sprechend dem ersten Eingangskoppler 6 aufgebauten zweiten Eingangskoppler 9, an den eine Anzahl mit einem typischen Wert von etwa 50 von Phasenlichtleitern 10 einer zweiten Lichtleitergruppe 11 angeschlossen sind.The second coupling light guide 5 opens into an accordingly constructed the first input coupler 6 second input coupler 9 , to which a number with a typical value of about 50 of phase light guides 10 of a second light guide group 11 are connected.

Die Phasenlichtleiter 7, 10 sind Monomodewellenleiter, die jeweils zu ihrem benachbarten Wellenleiter derselben Lichtleitergruppe 8, 11 eine konstante optische Längen differenz aufweisen. Die optischen Weglängen, die durch die geometrischen Längen multipliziert mit dem je weiligen Brechungsindex gegeben sind, der Phasenlicht leiter 7, 10 einer Lichtleitergruppe 8, 11 unterscheiden sich somit um ganzzahlige Vielfache der innerhalb einer Lichtleitergruppe 8, 11 festen optischen Längendiffe renz, wobei sich auch die optischen Längendifferenzen der Lichtleitergruppen 8, 11 voneinander unterscheiden. In einem Ausführungsbeispiel ist die optische Längen differenz zwischen zwei benachbarten Phasenlichtleitern 7 der ersten Lichtleitergruppe 8 etwa um eine Größen ordnung kleiner als die optische Längendifferenz zwischen zwei benachbarten Phasenlichtleitern 10 der zweiten Lichtleitergruppe 11.The phase light guides 7 , 10 are single-mode waveguides, each having a constant optical length difference to their adjacent waveguide, the same light guide group 8 , 11 . The optical path lengths, which are given by the geometric lengths multiplied by the respective refractive index, the phase light guide 7 , 10 of a light guide group 8 , 11 thus differ by integer multiples of the optical length difference within a light guide group 8 , 11 , which also distinguish the optical length differences of the light guide groups 8 , 11 from each other. In one embodiment, the optical length difference between two adjacent phase light guides 7 of the first light guide group 8 is approximately one order of magnitude smaller than the optical length difference between two adjacent phase light guides 10 of the second light guide group 11 .

Der in Fig. 1 dargestellte Verlauf der Phasenlichtleiter 7, 10 stellt eine von mehreren zweckmäßigen geometri schen Anordnungen dar. In abgewandelten Ausführungen sind die Phasenlichtleiter 7, 10 beispielsweise auf Kreisumfangsabschnitten mit jeweils geringfügig unter schiedlichen Radien angeordnet.The course of the phase light guides 7 , 10 shown in FIG. 1 represents one of several expedient geometrical arrangements. In modified versions, the phase light guides 7 , 10 are arranged, for example, on circumferential sections, each with slightly different radii.

Die von den Eingangskopplern 6, 9 abgewandten Austritts enden 12, 13 der Phasenlichtleiter 7, 10 sind in dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel in einer der optischen Weglänge innerhalb einer Wellenleitergruppe 8, 11 entsprechenden Reihenfolge mit einem gleichbleibenden Abstand nebeneinander angeordnet. Aufgrund der unter schiedlichen optischen Weglängen innerhalb einer Licht leitergruppe 8, 11 weisen die in den Phasenlichtleitern 7, 11 geführten Lichtanteile eine durch die optische Längendifferenz festgelegte Phasendifferenz auf. Auf grund der kreisförmigen Anordnung der den Eingangskopp lern 6, 9 zugewandten Enden der Phasenlichtleiter 7, 10 sowie der monomodigen Lichtführung treten ansonsten keine Phasenverschiebungen auf.The exit ends 12 , 13 of the phase light guides 7 , 10 facing away from the input couplers 6 , 9 are arranged in the embodiment shown in FIG. 1 in a sequence corresponding to the optical path length within a waveguide group 8 , 11 with a constant distance next to one another. Due to the optical path length difference union within a light conductor group 8, 11 have a length determined by the optical differential phase difference in the phase of light guides 7, 11, guided to the light components. Because of the circular arrangement of the ends of the phase light guides 7 , 10 facing the input couplers 6 , 9 and the single-mode light guide, no phase shifts otherwise occur.

In Abhängigkeit der Wellenlänge einer Spektralkomponente des Eingangslichtes findet in einer für diese Spektral komponente charakteristischen Richtung eine konstruktive Überlagerung der aus den Austrittsenden 12, 13 der Phasenlichtleiter 7, 10 austretenden Lichtanteile statt. In Fig. 1 ist beispielhaft ein erstes Ausgangslicht bündel 14, das aus den Phasenlichtleitern 7 der ersten Lichtleitergruppe 8 stammt, sowie ein zweites Ausgangs lichtbündel 15, das aus den Phasenlichtleitern 10 der zweiten Lichtleitergruppe 11 stammt, dargestellt, die einer Spektralkomponente entsprechen und aufgrund der spiegelsymmetrischen Ausgestaltung der Lichtleiter gruppen 8, 11 von einer Mittelachse wegweisend ausge richtet sind. Die Ausgangslichtbündel 14, 15 breiten sich als Freistrahlen in einer Schicht mit einheitlichem Brechungsindex wie beispielsweise Luft aus und beauf schlagen mit einer in Fig. 1 nicht dargestellten Sammel optik fokussiert einen Zeilendetektor 16, der aus einzelnen Detektorelementen aufgebaut ist. Der Zeilen detektor 16 ist zum Auslesen an die Steuer- und Aus werteelektronik 3 angeschlossen.Depending on the wavelength of a spectral component of the input light, there is a constructive superposition of the light components emerging from the exit ends 12 , 13 of the phase light guides 7 , 10 in a direction characteristic of this spectral component. In Fig. 1, a first output light bundle 14 , which originates from the phase light guides 7 of the first light guide group 8 , and a second output light bundle 15 , which originates from the phase light guides 10 of the second light guide group 11 , are shown as an example, which correspond to a spectral component and because of the Mirror-symmetrical design of the light guide groups 8 , 11 are directed from a central axis. The output light beams 14 , 15 spread out as free rays in a layer with a uniform refractive index, such as air, for example, and act with a collection optics (not shown in FIG. 1) focused on a line detector 16 which is composed of individual detector elements. The line detector 16 is connected to the control and evaluation electronics 3 for reading out.

In einer Abwandlung sind mehrere Lichtleitergruppen in aufeinanderliegenden Schichten angeordnet und bezüglich der Ausrichtung der Phasenlichtleiter gleichsinnig orientiert. Das Ausgangslicht jeder dieser Lichtleiter gruppen beaufschlagt jeweils einen Zeilendetektor, so daß bei einem kompakten Aufbau eine eindeutige simultane Detektion des Ausgangslichtes der Lichtleitergruppen durchführbar ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel teilt eine Lichtweiche das Eingangslicht in die Einkoppel lichtleiter auf.In a modification, several light guide groups are in superimposed layers and related the alignment of the phase light guides in the same direction oriented. The output light of each of these light guides groups each apply a line detector, see above that with a compact structure a clear simultaneous Detection of the output light of the light guide groups is feasible. In this embodiment, divides a light switch the input light into the coupling light guide on.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel dient das Ausgangslicht der ersten Lichtleitergruppe 8 aufgrund der gegenüber der optischen Längendifferenz der zweiten Lichtleitergruppe 11 deutlich kleineren Längen differenz zwischen den Phasenlichtleitern 7 einer Grob messung des Spektrums des in den Eingangslichtleiter 1 eingekoppelten Eingangslichtes in einem Spektralbereich von etwa 300 Nanometer, wobei die konstruktive Über lagerung innerhalb des Detektionsbereiches des Zeilen detektors 16 in einer einzigen, verhältnismäßig niedri gen Ordnung von beispielsweise etwa 2 bis 10 statt findet.In the example shown in Fig. 1 embodiment, the output light of the first optical fiber group 8 serves due to the relative to the optical length difference of the second optical fiber group 11 considerably smaller length difference measurement of a coarse between the phase optical fibers 7 of the spectrum of the light coupled into the input optical fiber 1 input light in a spectral range of about 300 nanometers, the constructive superposition within the detection range of the line detector 16 taking place in a single, relatively low order of, for example, about 2 to 10.

Aufgrund der bedeutend größeren optischen Längen differenz zwischen benachbarten Phasenlichtleitern 10 der zweiten Lichtleitergruppe 11 überlagert deren Aus gangslicht auf dem Zeilendetektor 16 in sehr viel höhe ren Ordnungen von beispielsweise 80 bis 100, wobei die optischen Längendifferenzen der Lichtleitergruppen 8, 11 so abgestimmt sind, daß sich verschiedenen Ordnungen der Lichtleitergruppe 11 zugeordnete Spektralbereiche von etwa 10 Nanometer bei einer Auflösung von etwa 0,1 Nanometer auf den Zeilendetektor 16 mit dem von der ersten Lichtleitergruppe 8 empfangenen Spektralbereich einer einzigen Ordnung überlagern.Due to the significantly larger optical length difference between adjacent phase light guides 10 of the second light guide group 11 superimposed from the output light on the line detector 16 in much higher ren orders of, for example, 80 to 100, the optical length differences of the light guide groups 8 , 11 are adjusted so that Spectral ranges of about 10 nanometers assigned to different orders of the light guide group 11 are superimposed on the line detector 16 with a spectral range of a single order received by the first light guide group 8 with a resolution of about 0.1 nanometers.

Für eine eineindeutige Bestimmung eines Maximums ist es vorteilhaft, daß die optischen Längendifferenzen sowie die Breite des Zeilendetektors 16 so aufeinander abge stimmt sind, daß Spektralbereiche aufeinanderfolgender Ordnungen jeweils einen gleichen, auf gegenüberliegenden Randseiten des Zeilendetektors 16 detektierten Spektral abschnitt aufweisen. Dadurch ist sichergestellt, daß ein relatives Maximum einer Spektralkomponente eineindeutig bestimmbar ist, auch wenn ihr gesamter Spektralbereich über den von zwei verschiedenen Ordnungen abgedeckten Spektralbereich verläuft.For a unambiguous determination of a maximum, it is advantageous that the optical length differences and the width of the line detector 16 are coordinated with one another in such a way that spectral regions of successive orders each have the same spectral section detected on opposite edge sides of the line detector 16 . This ensures that a relative maximum of a spectral component can be unambiguously determined, even if its entire spectral range extends over the spectral range covered by two different orders.

Fig. 2 zeigt die Steuer- und Auswerteelektronik 3, an die die Lichtweiche 2 sowie der Zeilendetektor 16 gemäß Fig. 1 angeschlossen sind. Die Signalpegel des Zeilen detektors 16 sind nach Abschluß einer Belichtung mit dem Ausgangslicht der Lichtleitergruppe 8 einem Schiebe register 17 durch eine an eine Steuerschaltung 18 ange schlossene Taktleitung 19 gesteuert einlesbar. Bei Verschieben des Speicherinhaltes des Schieberegisters 17 sind die Ausgangspegel zum einen über eine Schiebe leitung 20 dem Schieberegister 17 rückgeführt, zum anderen einem Analog-Digital-Wandler 21 sowie einem Maximumsdetektor 22 eingespeist. Das Ausgangssignal des Analog-Digital-Wandlers 21 ist einer Speicheranzeige 23 zur graphischen Darstellung zugeführt, mittels der von der Steuerschaltung 18 angesteuert der Speicherinhalt des Schieberegisters 17 als ein Spektrum des von dem Zeilendetektor 16 detektierten Ausgangslichtes anzeigbar ist. FIG. 2 shows the control and evaluation electronics 3 to which the light switch 2 and the line detector 16 according to FIG. 1 are connected. The signal level of the line detector 16 are readable after completion of an exposure to the output light of the light guide group 8 a sliding register 17 by a connected to a control circuit 18 clock line 19 controlled. When shifting the memory content of the shift register 17 , the output levels are fed back to the shift register 17 via a shift line 20 , and an analog-digital converter 21 and a maximum detector 22 are also fed. The output signal of the analog-to-digital converter 21 is fed to a memory display 23 for graphic display, by means of which the memory content of the shift register 17, controlled by the control circuit 18, can be displayed as a spectrum of the output light detected by the line detector 16 .

Relative Maxima in dem von dem Zeilendetektor 16 detek tierten Spektralbereich sind bestimmbar, indem die Speicherwerte aus dem Schieberegister 17 über die Takt leitung 19 gesteuert in dem Maximumsdetektor 22 einles bar und auswertbar sind. Ein dem Spektralwert eines aufgefundenen relativen Maximums entsprechendes Aus gangssignal ist über einen Bereichsschalter 24 in Ab hängigkeit der Stellung der Lichtweiche 2 bei An steuerung der ersten Lichtleitergruppe 8 einem Meßband speicher 25 und bei Ansteuerung der zweiten Lichtleiter gruppe 11 einem Meßkanalspeicher 26 einspeisbar.Relative maxima in the spectral range detected by the line detector 16 can be determined by the stored values from the shift register 17 being controlled via the clock line 19 in the maximum detector 22 and being readable and evaluable. An output signal corresponding to the spectral value of a found relative maximum can be fed via a range switch 24 in dependence on the position of the light switch 2 when controlling the first light guide group 8 a measuring tape memory 25 and when controlling the second light guide group 11 a measuring channel memory 26 .

Zu Beginn der Vermessung von Spektralanteilen von Ein gangslicht befindet sich der Bereichsschalter 24 über eine an der Steuerschaltung 18 angeschlossenen Schalt leitung 27 gesteuert in der in Fig. 2 dargestellten Stellung zum Verbinden des Maximumsdetektors 22 mit dem Meßbandspeicher 25. Sind mehrere Maxima in dem durch die erste Lichtleitergruppe 8 innerhalb einer Ordnung erfaß ten Spektralbereich zu unterschiedlichen Meßbereichen der höher auflösenden zweiten Lichtleitergruppe 11 detektiert und in dem Meßbandspeicher 25 abgelegt, läuft über eine Statusleitung 28 ein Signal zu der Steuer schaltung 18 zum Beenden der Messung, da in diesem Fall erst beispielsweise durch die Verwendung von Vorfiltern eine eindeutige Zuordnung von Detektionssignalen aus der zweiten, höher auflösenden Lichtleitergruppe 11 möglich ist. Die Steuerschaltung 18 gibt über eine Auslese leitung 29 ein Signal zum Auslesen auf dem Meßband speicher 25 sowie zu dem in diesem Fall leeren Meßkanal speicher 26.Transmission light at the start of measurement of spectral components of A is the range switch 24 via a device connected to the control circuit 18, switching circuit 27 is controlled as shown in Fig. 2 illustrated position for connecting the detector 22 with the maximum Meßbandspeicher 25th If several maxima are detected in the spectral range detected by the first light guide group 8 within an order for different measuring ranges of the higher-resolution second light guide group 11 and stored in the measuring tape memory 25 , a signal runs to the control circuit 18 via a status line 28 to end the measurement, since in this case a clear assignment of detection signals from the second, higher-resolution light guide group 11 is only possible, for example, by using pre-filters. The control circuit 18 outputs a readout line 29 a signal for reading out on the measuring tape memory 25 and to the empty measuring channel memory 26th in this case.

Liegen nur in einem Meßbereich der höher auflösenden zweiten Lichtleitergruppe 11 Maximumswerte in dem Meß bandspeicher 25 ab, ist über ein zugehöriges Ausgangs signal des Meßbandspeichers 25 über die Statusleitung 28 an die Steuerschaltung 18 die Lichtweiche 2 sowie der Bereichsschalter 24 umschaltbar, so daß nach Belichtung des Zeilendetektors 16 mit dem Ausgangslicht der zweiten Lichtleitergruppe 11 und nach Auslesen des Schiebe registers 17 die durch den Maximumsdetektor 22 bestimm ten relativen Maxima in dem Ausgangslicht der zweiten Lichtleitergruppe 11 in dem Meßkanalspeicher 26 ab speicherbar sind.Are maximum values in the measuring tape memory 25 from only in a measuring range of the higher-resolution second light guide group 11, the light switch 2 and the range switch 24 can be switched via an associated output signal from the measuring tape memory 25 via the status line 28 to the control circuit 18 , so that after exposure of the Line detector 16 with the output light of the second light guide group 11 and after reading out the sliding register 17, the relative maxima determined by the maximum detector 22 in the output light of the second light guide group 11 can be stored in the measuring channel memory 26 .

Die Speicherinhalte des Meßbandspeichers 25 sowie des Meßkanalspeichers 26 sind mittels eines Auslesesignals in der Ausleseleitung 29 aus der Steuerschaltung 18 über einen Bandadreßwandler 30 beziehungsweise einem Kanal adreßwandler 31 einem Abrufspeicher 32 zugeführt. Die Adreßwerte aus den Adreßwandlern 30, 31 sind in dem Abrufspeicher 32 zu einer Gesamtadresse zusammengefügt, die ein Speicherelement anspricht, dessen Speicherinhalt beispielsweise einer Wellenlänge entspricht. Diese Werte sind als Ausgabewerte mittels einer an den Abrufspeicher 32 angeschlossenen Maximumsanzeige 33 anzeigbar.The memory contents of the measuring tape memory 25 and the measuring channel memory 26 are fed to a retrieval memory 32 by means of a read signal in the read line 29 from the control circuit 18 via a tape address converter 30 or a channel address converter 31 . The address values from the address converters 30 , 31 are combined in the call memory 32 to form an overall address which addresses a memory element whose memory content corresponds, for example, to a wavelength. These values can be displayed as output values by means of a maximum display 33 connected to the call memory 32 .

Ist der Meßkanalspeicher 26 leer, ist in der Maximums anzeige 33 anzeigbar, daß es sich bei den angezeigten Maximumswerten um eine Grobmessung aufgrund einer nicht eineindeutig möglichen Zuordnung von Spektralkomponenten in dem Ausgangslicht der zweiten Lichtleitergruppe 11 handelt.If the measuring channel memory 26 is empty, it can be shown in the maximum display 33 that the maximum values displayed are a rough measurement due to an unambiguously possible assignment of spectral components in the output light of the second light guide group 11 .

In der abgewandelten Ausführungsform mit aufeinander liegenden Lichtleitergruppen, die jeweils einen Zeilen detektor mit Ausgangslicht beaufschlagen, sind mehrere, der Anzahl der Lichtleitergruppen und Zeilendetektoren entsprechende Schieberegister vorgesehen, deren Spei cherwerte simultan mittels zugeordneter Maximumsdetekto ren verarbeitbar sind. Auf diese Weise ist ein Umschal ten zwischen Meßspeichern nicht notwendig, so daß eine deutlich kürzere Aktualisierungszeit der Anzeigen er reicht ist. Bei einem Mehrdeutigkeitsproblem aufgrund von Maximumswerten in einem übergeordneten Spektralbe reich zu mehreren Meßbereichen einer höher auflösenden Lichtleitergruppe ist ein Warnsignal zum Vermeiden von Ablesefehlern anzeigbar.In the modified embodiment with each other lying light guide groups, each one line Applying output light to the detector are several the number of light guide groups and line detectors Corresponding shift registers are provided, whose memory values simultaneously using assigned maximum detectors are processable. In this way, a shawl th between measurement memories is not necessary, so that a significantly shorter update time of the ads is enough. If there is an ambiguity problem due to of maximum values in a higher spectral spectrum rich to several measuring ranges of a higher resolution Light guide group is a warning signal to avoid Reading errors can be displayed.

Insbesondere der Spektralapparat der abgewandelten Aus führungsform ist auch als Spektralfilter verwendbar. Bei diesem Filter sind die Spektralkomponenten der Licht leitergruppe mit der höchsten Auflösung mittels einer zeilenartigen Lichtleiterempfängergruppe der Empfänger einheit weiterleitbar, während das Ausgangslicht der Lichtleitergruppen mit geringerer Auflösung und höherer Spektralbreite zur Identifizierung der weitergeleiteten Spektralkomponenten Zeilendetektoren beaufschlagen. Dieses Filter weist somit über einen großen Spektral bereich von mehreren 100 Nanometern eine Auflösung von typischerweise einem bis wenigen Zehntel Nanometer auf.In particular the spectral apparatus of the modified Aus form of guidance can also be used as a spectral filter. At this filter are the spectral components of light leader group with the highest resolution using a row-like fiber optic receiver group of receivers unit forwardable while the output light of the Light guide groups with lower resolution and higher Spectral width to identify the forwarded Apply spectral components to line detectors. This filter thus has a large spectrum range of several 100 nanometers a resolution of typically one to a few tenths of a nanometer.

Claims

1. Spectral apparatus for separating spectral components from an input light with a phase grating arrangement which consists of a number of light guides, the lengths of which differ from each other by a number of multiples of a fixed optical length difference, and into which the input light can be coupled, and with one of output light the phase grating arrangement acted upon receiver unit, characterized in that the phase grating arrangement has at least two light guide groups ( 8 , 11 ), each consisting of light guides, the lengths of which differ by integer multiples of a fixed optical length difference, the respective fixed optical length differences limit the light guide groups ( 8 , 11 ) differ and are coordinated so that different orders of a light guide group ( 11 ) assigned spectral ranges in the receiver unit ( 16 ) with that of another light guide group ( 8 ) with a larger spectra overlap the broad spectral range received in a single order.

2. Spectral apparatus according to claim 1, characterized in that the one order of a light guide group ( 11 ) assigned th spectral ranges with a spectral range of a neighboring order overlap spectral sections which fall on the edge of the receiver unit ( 16 ).

3. Spectral apparatus according to one of claims 1 or 2, characterized in that the receiver unit has a light-sensitive line detector ( 16 ) constructed from individual elements.

4. Spectral apparatus according to claim 3, characterized in that the light guide groups ( 8 , 11 ) with an optical switch ( 2 ) can be controlled.

5. Spectral apparatus according to claim 1 or 2, characterized ge indicates that the receiver unit is one of the Number of light guide groups corresponding number of light-sensitive line detectors, that of the output light each of a light guide group are acted upon.

6. Spectral apparatus according to one of claims 1 to 5, characterized in that the receiver unit has evaluation electronics ( 3 ) with which the intensity of spectral components of the light guide groups ( 8 , 11 ) emerging and little least a line detector ( 16 ) acting light can be determined as the spectrum of the input light.

7. Spectral apparatus according to claim 6, characterized in that the evaluation electronics ( 3 ) has a maximum detector ( 22 ) for determining relative maxima of the at least one line detector ( 16 ) having striking spectral ranges.

8. Spectral apparatus according to claim 7, characterized in that the maximum values of a spectral range determined by means of the maximum detector ( 22 ) can be stored in a storage element ( 25 , 26 ).

9. Spectral apparatus according to claim 8, characterized in that when there are at least two maxima in the spectral range of a light guide group ( 8 ) with compared to another light guide group ( 11 ) larger spectral width, which in different spectral ranges of the higher-resolution light guide group ( 11 ) fall, a notification signal can be output by means of a display device.

10. Spectral apparatus according to one of claims 6 to 9, characterized in that the positions of the maxima on the line detector detecting them ( 16 ) can be converted into a spectral value by means of a computing unit ( 30 , 31 , 32 ).