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DE19922782B4 - Vorrichtung und Verfahren zur optischen Spektroskopie - Google Patents

Vorrichtung und Verfahren zur optischen Spektroskopie Download PDF

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DE19922782B4
DE19922782B4 DE1999122782 DE19922782A DE19922782B4 DE 19922782 B4 DE19922782 B4 DE 19922782B4 DE 1999122782 DE1999122782 DE 1999122782 DE 19922782 A DE19922782 A DE 19922782A DE 19922782 B4 DE19922782 B4 DE 19922782B4
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Germany
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resonator
optical
wavelength
optical spectroscopy
dependent
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DE1999122782
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Thilo Weitzel
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OPTEGON AG, CH
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CAMPUS TECHNOLOGIES AG
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Publication date
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/28—Investigating the spectrum
    • G01J3/45—Interferometric spectrometry
    • G01J3/453—Interferometric spectrometry by correlation of the amplitudes

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  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Instruments For Measurement Of Length By Optical Means (AREA)
  • Spectrometry And Color Measurement (AREA)

Abstract

Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 17 des Patents DE 198 01 469 , dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung einen optischen Resonator bildet.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Zusatz zu dem deutschen Patent DE 198 01 469 .
  • Erfindungsgemäß werden die im obengenannten Patent dargestellten interferometrischen Vorrichtungen derart ausgeführt oder weitergebildet, daß ein optischer Resonator entsteht. Dies hat zur Folge, daß die Vorrichtungen mehrfach genutzt wird und die resultierenden Interferenzen durch Überlagerung mehrerer, gegebenenfalls sehr vieler, Teilstrahlen gebildet werden. Eine derartige Überlagerung vieler Teilstrahlen zeigt, verglichen mit der entsprechenden Zweistrahl-Interferenz, gegebenenfalls sehr viel schärfere Minima bzw. Maxima der Intensität.
  • Bei geeigneter Bearbeitung der jeweiligen Meßwerte und/oder geeigneter Modulation der Phasenlage oder der Differenz der optischen Weglängen kann so eine entsprechend höhere Genauigkeit bzw. spektrale Auflösung erreicht werden.
  • Die technische Ausführung des Resonators ist dabei von untergeordneter Bedeutung. Neben einfachen Resonatoren mit nur zwei Bauelementen (1) kommen alle Arten von Resonatoren insbesondere auch Ring-Kavitäten in Frage.
  • Besonders vorteilhaft sind Ausführungen bei denen mindestens ein Element des Resonators als wellenlängenabhängiges Element ausgeführt ist oder bei denen sich ein wellenlängenabhängiges Element im Inneren des Resonators befindet (oder beides).
  • Die Funktionsweise wird dargestellt anhand von 1):
    Der Strahlteiler wird gebildet durch einen halbdurchlässigen Spiegel S, der einen Teil des Lichtes reflektiert. Das wellenlängenabhängige Element ist im Beispiel als Gitter G ausgeführt und derart dimensioniert und angeordnet, daß Licht einer bestimmten Wellenlänge λ zum Spiegel S zurück reflektiert wird [Gitterkonstante = λ/(2sin(φ))]. Der dort transmittierte Teil interferiert mit dem vom Spiegel ursprünglich reflektierten Licht.
  • Abhängig von der Effizienz des Gitters und den Reflektions- bzw. Transmissionskoeffizienten des Spiegels treten mehrfachreflektierte Strahlen unterschiedlicher Intensität auf, welche die resultierenden Interferenzmuster in der oben dargestellten Weise beeinflussen.
  • 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel des vorgenannten Funktionsprinzips. Der Resonator wird durch die Elemente S1 und G gebildet. Die Wellenlänge des Resonators kann durch Drehung des Gitters G verändert werden, die relative Phasenlage der Teilstrahlen kann durch geeignete Verschiebung von S1 beeinflußt werden. Das entsprechend der Phasenlage modulierte Interferenzsignal wird über einen weiten Strahlteiler S2 und eine Linse L2 zum Detektor Sig. geführt. Mit E ist die Eintritts- und mit A die Aperturblende bezeichnet. L ist ein Kollimator.
  • 3 zeigt ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel. Hier wird die 0-te Beugungsordnung des Gitters, d. h. der ungebeugt reflektierte Teil des Lichtes zum Detektor geführt.
  • Besonders vorteilhaft kann es sein, Teile der Vorrichtung mit Hilfe von faseroptischen Lichtleitern F zu realisieren (4). In diesem Ausführungsbeispiel bezeichnet Ref. einen zweiten Detektor, der ein Referenzsignal aufzeichnet.
  • In einer weiteren Ausführung (5) wird die optische Weglänge d vergrößert oder variabel gehalten. Die Interferenzen werden dann auf Komponenten des einfallenden Lichtes mit entsprechend hoher Kohärenzlänge bzw. kleiner Bandbreite begrenzt.
  • Bei geeigneter Auswertung der Meßwerte abhängig von d können, insbesondere bei hoher Effizienz des Gitters G und hohem Reflektionskoeffizienten von S sehr hohe spektrale Auflösungen erzielt werden.

Claims (6)

  1. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 17 des Patents DE 198 01 469 , dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung einen optischen Resonator bildet.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere wellenlängenabhängige Elemente im Inneren des Resonators angeordnet sind oder mindestens ein Element des Resonators wellenlängenabhängig ausgeführt ist.
  3. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung oder Teile der Vorrichtung mehrfach ausgeführt sind.
  4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenz der optischen Weglängen der zur Interferenz gebrachten Strahlen verändert werden kann.
  5. Verwendung einer Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4 als optisches Spektrometer.
  6. Verwendung einer Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5 als optischer Empfänger.
DE1999122782 1998-01-16 1999-05-18 Vorrichtung und Verfahren zur optischen Spektroskopie Expired - Lifetime DE19922782B4 (de)

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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4533247A (en) * 1981-09-03 1985-08-06 International Standard Electric Corporation Optical transmission system
US5412474A (en) * 1992-05-08 1995-05-02 Smithsonian Institution System for measuring distance between two points using a variable frequency coherent source
DE19801469C2 (de) * 1998-01-16 2001-05-17 Campus Technologies Ag Zug Vorrichtung zur Erfassung oder Erzeugung optischer Signale

Patent Citations (3)

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