DE3030210C2 - - Google Patents
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- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
- H04B10/60—Receivers
- H04B10/66—Non-coherent receivers, e.g. using direct detection
- H04B10/69—Electrical arrangements in the receiver
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
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-
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Messung
der Wellenlänge einer monochromatischen optischen
Strahlung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs.
Allgemein bekannt sind die klassischen Verfahren zur
Wellenlängenmessung mit Hilfe von Prismen oder Beugungs
gittern. Sie erfordern einen hohen Aufwand an optischen
Bauteilen, die Auswertung der Meßergebnisse ist
umständlich.
Ein Verfahren der eingangs genannten Art zur Messung der
Ausgangswellenlänge von Lasern ist durch die
DE-OS 24 17 411 bekannt. Dabei sind zwei Strahlungs
energien erfassende Monitoren (Fotoempfänger) vorgesehen,
welche jeweils eine Fotodiode enthalten. In einem Monitor
(Fotoempfänger) ist der Fotodiode ein wellenlängenabhängi
ges Transmissionsglied in Form eines Schmalbandfilters
vorgeschaltet. Mit dem bekannten Verfahren können nur
optische Strahlungen in einem engen Wellenlängenbereich
gemessen werden, welcher kleiner als die Bandbreite des
Filters ist. Optische Filter sind teure Bauteile und
bedeuten eine zusätzliche Fehlerquelle.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren
zur schnellen und einfachen Messung der Wellenlängen von
monochromatischen Strahlungen anzugeben, welches in einem
breiten Wellenlängenbereich einsetzbar ist, wie es
insbesondere bei der Entwicklung von Anordnungen mit
optischen Wellenleitern oder Lichtleitfasern immer wieder
gebraucht wird.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs
genannten Art erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des
Patentanspruchs genannten Merkmale gelöst.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann zur einfachen
Messung der Wellenlänge einer monochromatischen optischen
Strahlung einer optischen Strahlungsquelle mit relativ
hoher Genauigkeit benutzt werden.
Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen
insbesondere darin, daß die Strahlung unmittelbar auf die
Fotodioden geleitet wird und die Verwendung eines Filters
nicht vorgesehen ist, so daß ein äußerst preisgünstiges
Meßgerät mit einfachster Bedienung verwendet werden kann,
dessen Meßergebnisse für den genannten Zweck ausreichend
genau und leicht ablesbar sind.
Durch das DE-GM 19 64 928 oder durch die
DE-AS 26 27 360 ist es bekannt, daß unterschiedliche
spektrale Empfindlichkeiten von optischen
Empfangseinheiten für die Messung der Strahlungsenergie
ausgenutzt werden können.
Durch die DE-OS 23 02 055 ist es bekannt, die
Wellenlänge elektromagnetischer Strahlung mittels Filter
zu bestimmen.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung
näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 das Blockschaltbild eines Wellenlängenmessers,
Fig. 2 ein Schaltungskonzept,
Fig. 3 die Darstellung der spektralen Empfindlichkeit einer
Fotodiode,
Fig. 4 die Darstellung der spektralen Empfindlichkeit einer
weiteren Fotodiode,
Fig. 5 die graphische Darstellung des Zusammenhanges zwischen
dem Verhältnis der Ausgangsspannungen beider Dioden
mit der Wellenlänge der gemessenen Strahlung.
In Fig. 1 ist schematisch das Blockschaltbild einer Meßanord
nung dargestellt, mit dem die unbekannte Wellenlänge einer
optischen Strahlung unter Anwendung des vorher beschriebenen
Verfahrens gemessen werden kann. Als Beispiel einer optischen
Strahlungsquelle mit unbekannter Wellenlänge ist eine licht
emittierende Diode 1 angedeutet. Die von ihr emittierte Strah
lung oder ein Teil davon wird im Strahlteiler 2 auf zwei Wege
mit beispielsweise gleichem Energiegehalt aufgeteilt. Ein
solcher Strahlteiler 2 kann aus einer Anordnung mit einem
halbdurchlässigen Spiegel bestehen, vorteilhafterweise wird
an dieser Stelle eine der bekannten Anordnungen mit einer Ver
zweigung von Lichtleitfasern verwendet. Die durch den Strahl
teiler 2 in zwei gleiche Komponenten geteilte Strahlung fällt
auf zwei strahlungsempfindliche Dioden 3 und 4.
Der Verlauf ihrer
Empfindlichkeit in Abhängigkeit von der Wellenlänge der empfan
genen Strahlung ist unterschiedlich, aber bekannt. Die Ausgangs
signale der Dioden 3 und 4 werden in der Dividier
schaltung 5 aufbereitet und in eine dem Verhältnis der Ausgangs
signale proportionale Spannung umgewandelt. Sie wird mit einem
Meßgerät 6 angezeigt, auf dessen Skala unmittelbar die Wellen
länge der aufgenommenen Strahlung abgelesen werden kann.
In Fig. 2 ist ein Schaltungskonzept für den Dividierer 5 aus
Fig. 1 schematisch dargestellt. Die beiden Dioden
3 und 4 liegen an der Betriebsspannung UB. Die an den
zugehörigen Längswiderständen auftretenden Ausgangssignale
werden in Operationsverstärkern aufbereitet und der aus vier
Transistoren und vier weiteren Operationsverstärkern bestehen
den Dividierschaltung zugeführt. Die am Spannungsmesser 6 er
scheinende Ausgangsspannung der Dividierschaltung ist ledig
lich vom Verhältnis der Eingangssignale zueinander abhängig,
während die Intensität der aufgenommenen Strahlung nicht in
das Ergebnis eingeht. Die Wirkungsweise der Dividierschaltung
ist an sich bekannt, sie braucht an dieser Stelle nicht näher
erklärt zu werden. Sie wurde lediglich wegen der Vollständig
keit der Lehre aufgenommen. Bausteine nach dem beschriebenen
Prinzip sind auch als integrierte Schaltungen im Handel er
hältlich.
In Fig. 3 ist ein Diagramm gezeigt, das die Empfindlichkeit
der bekannten Fotodiode BPW 24 in Abhängigkeit von der Wellen
länge der empfangenen Strahlung darstellt. Das Maximum ihrer
Empfindlichkeit liegt bei einer Wellenlänge von 900 nm. Die
Empfindlichkeit nimmt nach kleineren Wellenlängen hin fast
linear ab.
Fig. 4 zeigt das entsprechende Diagramm für eine andere Foto
diode BPW 20. Hier liegt das Maximum der Empfindlichkeit bei
700m und fällt nach niedrigeren wie auch nach höheren Wellen
längen hin mit leicht gekrümmtem Verlauf ab.
Stellt man nun das Verhältnis der Empfindlichkeiten beider
Dioden in Abhängigkeit von der aufgenommenen Wellenlänge in
einem Schaubild dar, ergibt sich ein Verlauf dieses Verhält
nisses, wie er in Fig. 5 gezeigt ist. Man erkennt, daß eine
dem Verhältnis proportionale Ausgangsspannungsänderung von
1% etwa einer Wellenlängenänderung um 1,2 nm entspricht. In
dem dargestellten Infrarot-Bereich zwischen 500 und 900 nm
ist also eine gute Auflösung vorhanden und damit eine leichte
Ablesbarkeit gegeben. Gerade dieser Wellenlängenbereich ist
für die Anwendung mit Lichtleitfasern von besonderer Bedeutung.
Durch Verwendung anderer Dioden mit entsprechenden Empfind
lichkeitsverläufen lassen sich auch andere Wellenlängenbe
reiche messen.
Claims (1)
- Verfahren zur Messung der Wellenlänge einer monochromatischen optischen Strahlung, bei welchem mindestens ein Teil der Strahlung durch einen Strahlteiler in zwei Komponenten geteilt wird und auf zwei je eine Fotodiode enthaltende Fotoempfänger geleitet wird, deren spektralen Empfindlichkeitsverläufe unterschiedlich sind, und wobei aus dem Quotienten der Ausgangssignale der beiden Fotoempfänger die Wellenlänge ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß verschiedenartige Fotodioden verwendet werden, deren spektralen Empfindlichkeitsver läufe wesentlich voneinander verschieden, aber bekannt sind, daß die in die beiden Fotoempfänger gelangenden Strahlungen unmittelbar auf die zugehörigen Fotodioden geleitet sind, daß der Quotient der Ausgangssignale beider Fotoempfänger in eine dem Quotienten der Ausgangssignale proportionale Spannung umgesetzt wird, und daß diese Spannung mit einem Meßgerät angezeigt wird, auf dessen Skala unmittelbar die Wellenlänge der monochromatischen Strahlung abgelesen werden kann.
Priority Applications (1)
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Applications Claiming Priority (1)
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Publications (2)
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DE3030210C2 true DE3030210C2 (de) | 1990-08-02 |
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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1980
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Also Published As
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: PHILIPS KOMMUNIKATIONS INDUSTRIE AG, 8500 NUERNBER |
|
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
8120 | Willingness to grant licenses paragraph 23 | ||
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |