DE4204521C1 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein integriert-optisches
Interferometer, umfassend eine Basisplatte mit darin
integrierten Wellenleitern,
- - von welchen integrierten Wellenleitern ein Eingangsabschnitt bis an den Rand der Basisplatte geführt ist und dort lichtleitend an ein Primärlicht von einer Laserlichtquelle zuleitende Eingangs-Lichtleitfaser angeschlossen ist und
- - von welchen integrierten Wellenleitern ein Ausgangsabschnitt ebenfalls bis an den Rand der Basisplatte geführt ist und dort lichtleitend an ein Interfererenzlicht zu einer Detektionseinrichtung ableitende Ausgangs- Lichtleitfaser angeschlossen ist ,
- - ferner mit einer dem Eingangsabschnitt der integrierten Wellenleiter nachgeordneten, in der Basisplatte integrierten Lichtteilungseinrichtung zur Aufteilung des eingeleiteten Primärlichtes auf einen einen Referenzarm bildenden Abschnitt und auf einen einen Meßarm bildenden Abschnitt der Wellenleiter,
- - und mit einem das Licht aus dem Referenzarm und das aus dem Meßarm zusammenführenden integrierten, in den Ausgangsabschnitt übergehenden Lichtkoppler.
Ein solches Interferometer geht beispielsweise aus einem Beitrag
in der DE-Z: tm - Technisches Messen 58 (1991), Heft 4, Seiten
152 bis 157, R. Fuest, "Integriert optisches Michelson-Interfe
rometer mit Quadraturdemodulation in Glas zur Messung von Ver
schiebewegen" als bekannt hervor. Was hier aus Gründen der An
schaulichkeit als Basisplatte bezeichnet ist, wird in der wis
senschaftlichen Literatur meist als "Substrat" bezeichnet, was
hinsichtlich der körperlichen Gestaltung des die Wellenleiter
tragenden Basis keine Vorstellung vermittelt, weshalb hier der
Begriff Basisplatte bevorzugt wird.
Bei dem aus der oben zitierten Literaturstelle bekannten Inter
ferometer ist nur der Referenzarm in der Basisplatte integriert,
wogegen der Meßarm nur zu einem kleinen und vor allem meßtech
nisch passiven Anteil in der Basisplatte integriert ist. Und zwar
ist der integrierte Teil des Meßarmes zum Rand der Basisplatte
geführt, wo er über eine kleine Linse in eine außerhalb der Ba
sisplatte liegenden Meßstrecke eingestrahlt wird, an deren Ende
ein Reflektor angeordnet ist, dessen Verschiebeweg interferome
trisch ermittelt werden soll. Es wird dort also ein Freistrahl-
Interferometer des Michelson-Typs in integriert-optischer Minia
turbauweise geschildert. In dieser Literaturstelle wird auch über
verschiedene integriert-optische Strukturen von Wellenleitern zur
Erzeugung phasenverschobener Interferenzsignale berichtet, mit
denen nicht nur die Bewegungsrichtung - Annähern bzw. Entfernen -
erkennbar, sondern auch eine höhere Meßauflösung erreichbar wird.
Eine der hier beschriebenen Wellenleiterstrukturen ist der sog.
3×3-Richtkoppler, mit dem drei Interferenzsignale mit jeweils
vorzugsweise 120° Phasenversatz erzeugt werden können. Auf die
Frage einer speziellen meßtechnischen Anwendung des miniaturi
sierten Freistrahl-Interferometers geht diese Literaturstelle
nicht ein; das ist auch nicht die Absicht dieses Beitrages; es
wird lediglich von Verschiebungsmessungen des den Reflektor am
Ende des Meßarmes tragenden Bauteiles gesprochen. Außer der
Miniaturbauweise wird u. a. die Störsicherheit gegenüber elektro
magnetischen Feldern als Vorteil hervorgehoben.
Ein anderer Beitrag in derselben Zeitschrift tm - Technisches
Messen 58 (1991), Heft 4, Seiten 146 bis 151 von G. Ulbers, "In
tegriert-optische Sensoren für die Weg-, Kraft- und Brechungsin
dexmessung auf der Basis von Silizium", in welchem ebenfalls mi
niaturisierte Freistrahl-Interferometer des Michelson-Typs be
schrieben werden, erwähnt verschiedene meßtechnische Anwendungs
möglichkeiten derartiger Sensoren. Bei einem der dargestellten
Anwendungsfälle wird an einer in eine Materialprüfmaschine ein
gespannten und zunehmend auf Zug beanspruchten und gedehnten
Zugprobe die Dehnung interferometrisch gemessen. Und zwar sind an
den beiden Enden der Zugprobe quer von der Probe abragende Ku
gelreflektoren angebracht, die einen parallel zur Probenachse von
den Endseiten her eingestrahlten Interferometer-Meßstrahl wieder
parallel zu den endseitigen Interferometern reflektieren. Die
Interferometer selber sind nicht an der Zugprobe, sondern orts
fest am Maschinenrahmen der Materialprüfmaschine angebracht. Es
wird hervorgehoben, daß die interferometrische Dehnungsmessung im
Vergleich zu konventionellen Dehnungsmeßmethoden den Vorteil ei
ner berührungsfreien Messung und einer hohen Auflösung bringt.
Als nachteilig an der bekannten Art der interferometrischen Deh
nungsmessung ist die sehr umständliche und gegenüber der wider
standselektrischen Dehnungsmessung mit Dehnmeßstreifen recht vo
luminösen Applikation.
Ein weiterer Artikel in der Zeitschrift Feinwerktechnik & Meß
technik 97 (1989), Heft 10, Seiten 415 bis 421 von K. Großkopf,
"Glasanwendung für integrierte Optik", zeigt unter anderem sche
matisch ein vollständig integriertes, d. h. sowohl mit dem Meßarm
als auch mit dem Referenzarm in eine Basisplatte integriertes
Interferometer nach dem Mach-Zehnder-Typ, bei dem jedoch beide
geradlinig ausgebildeten Interferometerarme parallel in der
Basisplatte nebeneinander her verlaufen. Werden die optischen
Bedingungen durch eine zu messende Größe in einem der parallelen
Interferometerarme im Vergleich zum Referenzarm geändert, so än
dert sich das Interferenzmuster im Ausgangskanal. Danach läßt
sich nach optoelektronischer Auswertung ein Meßwert beispiels
weise für Stoffkonzentration oder Magnetfelder im umgebenden Me
dium ableiten. An eine Anwendung dieses Interferometers zu Deh
nungsmessungen ist weder gedacht noch ist sie möglich.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Interferometer so auszubilden, daß es
ebenso einfach und platzsparend wie ein herkömmlicher
widerstandselektrischer Dehnmeßstreifen verwendet
werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß auf zweierlei Weise, nämlich
zum einen durch die Merkmale von Anspruch 1 für ein Zweistrahl-
Interferometer nach Michelson oder nach Mach-Zehnder und zum an
deren durch die Merkmale von Anspruch 2 für ein Einstrahl-Inter
ferometer nach Fabry-Perot gelöst. Dank der vollständigen Inte
gration beider Interferometerarme in die Basisplatte des inte
griert-optischen Zweistrahl-Interferometers und der dehnungsmeß
technisch neutralen Ausbildung bzw. Anordnung des Referenzarmes
darin zum einen und dank des mehrfach schlaufenartigen Verlaufes
wenigstens des Meßarmes in der Basisplatte wird das
erfindungsgemäße Interferometer nicht nur ganz erheblich gegen
über der bekannten Freistrahl-Ausführung verkleinert und verein
facht, sondern auch seine Applikation an zu belastenden Bauteilen
im Prinzip ebenso einfach wie die eines widerstandselektrischen
Dehnmeßstreifens. Es ist verblüffend, daß die integrierten Wel
lenleiter bei relativ enger Krümmung und auch bei sich überkreu
zendem Verlauf dämpfungsarm in die Basisplatte integriert werden
können. Das Interferometer nach Anspruch 1 kann - wie gesagt -
als Michelson-Interferometer oder als Mach-Zehnder-Interferometer
ausgebildet sein. Das Fabry-Perot-Interferometer nach
Anspruch 2 funktioniert ähnlich, bezüglich seiner Vorteile ver
hält es sich jedoch im Prinzip gleichartig.
Um eine selbständige Kompensation der temperaturbedingten Dehnung
zu erreichen, ist beim Zweistrahl-Interferometer zweckmäßiger
Weise auch der Referenzarm entsprechend Anspruch 4 schlaufenartig
gewunden und gleichlang wie der Meßarm ausgebildet und dabei
selbstverständlich dehnungsmeßtechnisch neutral angeordnet. Eine
vergleichbare Ausgestaltung für ein Einstrahl-Interferometer ist
in Anspruch 3 angegeben.
Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung können den an
deren Unteransprüchen entnommen werden; im übrigen ist die Er
findung an hand mehrerer in den Zeichnungen dargestellter Aus
führungsbeispiele nachfolgend noch erläutert; dabei zeigen:
Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines integriert-opti
schen Dehnungs-Interferometers nach dem Michelson-Typ
und Anschluß der Eingangs- bzw. der Ausgangs-Licht
leitfasern von einer Laserlichtquelle bzw. zu einer
Detektionseinrichtung,
Fig. 2 eine perspektivische Darstellung des Anschlusses der
Eingangs- bzw. der Ausgangs-Lichtleitfasern an die den
integriert-optischen Dehnungs-Interferometer bildenden
Basisplatte nach Fig. 1,
Fig. 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines integriert
optischen Dehnungs-Interferometers nach dem Mach-Zehn
der-Typ mit reflektiver Umlenkung der Wellenfronten in
den Wellenleiter-Schlaufen des Meß- bzw. Referenzarmes,
Fig. 4 ein drittes Ausführungsbeispiel eines integriert-opti
schen Dehnungs-Interferometers ebenfalls nach dem Mach-
Zehnder-Typ mit sich überkreuzenden, an den Umkehrstel
len bogenförmig geführten Wellenleiter-Schlaufen im
Meß- bzw. Referenzarm,
Fig. 5 ein viertes Ausführungsbeispiel eines integriert-opti
schen Dehnungs-Interferometers ebenfalls nach dem Mach-
Zehnder-Typ mit in ovalen Doppelspiralen geführten Wel
lenleiter-Schlaufen im Meß- bzw. Referenzarm und
Fig. 6 ein fünftes Beispiel eines integriert-optischen Deh
nungs-Interferometers, und zwar als Fabry-Perot-Inter
ferometer, allerdings in Doppelanordnung.
Bevor auf die verschiedenen, in den Figuren dargestellten inte
griert-optischen Dehnungs-Interferometer nacheinander eingegangen
wird, sei zunächst auf einige allgemeine Merkmale bzw. Gesichts
punkte der dargestellten Zweistrahl-Varianten eingegangen. Die
integriert-optischen Dehnungs-Interferometer enthalten als einen
ganz wesentlichen Bestandteil eine Basisplatte 10, 20, 30 bzw.
40, in die definierte Muster von Wellenleitern integriert sind.
Die dazu erforderlichen Verfahren werden hier als bekannt voraus
gesetzt. Der Werkstoff der Basisplatte ist vorzugsweise ein Glas.
Es kann sich aber auch um eine Siliziumplatte handeln, auf der
eine Siliziumoxidschicht, also eine Quarzschicht aufgebaut wird,
in die ihrerseits dann die Wellenleiter integriert werden. In die
Siliziumschicht könnten dann elektrische Halbleiterelemente inte
griert werden. Ferner sind Basisplatten aus durchsichtigen Po
lymeren oder aus Halbleitermaterialien denkbar. Zwar erlauben die
Basisplatten aus nicht-polymerem Werkstoff nur eine vergleichswei
se geringe Maximaldehnung in der Größenordnung von etwa 5×10-4
und darüber, jedoch ist dies angesichts der Tatsache, daß mit den
integriert-optischen Dehnungsinterferometern nach der Erfindung
Dehnungen bis herab zu 10-8 sicher detektierbar sind, nicht von
Nachteil, da immer noch ein Dehnungsmeßbereich von knapp vier
Zehnerpotenzen ausgenutzt werden kann. Basisplatten aus Polymer
werkstoffen erlauben eine wesentlich höhere Dehnung, die über der
Grenzdehnung der meisten zu überprüfenden Bauteilwerkstoffe lie
gen dürfte.
Mit den in die Basisplatte integrierten Wellenleitern wird ein
Interferometer aufgebaut. Dazu ist ein Eingangsabschnitt 11, 21,
31 oder 41 eines Wellenleiters etwa orthogonal bis an den Rand
der Basisplatte geführt und dort lichtleitend an eine Eingangs-
Lichtleitfaser 51 angeschlossen. Ferner sind Ausgangsabschnitte
12, 22, 32 bzw. 42 von integrierten Wellenleitern ebenfalls bis
an den Rand der Basisplatte geführt und dort lichtleitend an
Ausgangs-Lichtleitfasern 52 angeschlossen. Die Eingangs-Licht
leitfaser 51 überträgt Laserlicht von einer Laserlichtquelle 53;
die Ausgangs-Lichtleitfasern 52 übertragen Interferenzlicht von
den Ausgangsabschnitten zu einer Detektionseinrichtung 54. Um die
Lichtleitfasern 51 bzw. 52 nicht nur optisch, sondern auch me
chanisch sicher an die Basisplatte ankoppeln zu können, ist eine
Verbindungsplatte 57 unterseitig an die Basisplatte angeklebt,
die mit V-Nuten 58 versehen ist, in die die Lichtleitfasern 51
bzw. 52 ihrerseits eingelegt und eingeklebt werden können. Da
durch bekommen sie einen mechanisch belastbaren Halt. Die Stirn
seite der Lichtleitfasern ist gleichachsig zu den Enden der Ein
gangs- bzw. Ausgangsabschnitte lichtleitend angeklebt.
Zum Aufbau eines in die Basisplatte integrierten Interferometers
muß das eingeleitete Licht auf zwei unterschiedliche Wege, näm
lich einen Meßarm 15, 25, 35 bzw. 45 einerseits und einen Refe
renzarm 16, 26, 36 bzw. 46 andererseits aufgeteilt werden, wozu
in den unterschiedlichen Ausführungsvarianten entsprechende
Lichtteilungseinrichtungen angebracht sind. Das aus dem Meßarm
und aus dem Referenzarm wieder austretende Licht muß zur Inter
ferenz gebracht werden, wozu entsprechende Kopplungseinrichtungen
in die Basisplatte integriert sind. Das Interferenzlicht wird
schließlich in die Ausgangs-Lichtleitfasern zur Detektionsein
richtung weitergeleitet.
Gemeinsames Merkmal aller integriert-optischen Dehnungs-Interfe
rometer in Zweistrahlbauart ist, daß nicht nur der Referenzarm
des Interferometers, sondern insbesondere der Meßarm auf seiner
gesamten Länge in der Basisplatte integriert und in mehreren
Schlaufen mit parallel zueinander ausgerichteten geraden Wirk
teilstücken und dazwischenliegenden Umlenkstücken angeordnet ist,
wobei überall ein koppelfreier gegenseitiger Mindestabstand aller
geraden Wirkteilstücke und Umlenkstücke des den Meßarm bildenden,
integrierten Wellenleiters eingehalten ist. Bei Verwendung eines
solcherart gebildeten integriert-optischen Dehnungs-Interferome
ters wird die Basisplatte auf die Oberfläche eines mechanisch
beanspruchten Werkstückes an einer besonders interessierenden
Stelle nach Art eines konventionellen, widerstandselektrischen
Dehnungsmeßstreifens appliziert, derart, daß die geraden Wirk
teilstücke des Meßarmes parallel zu der Beanspruchungsrichtung
liegen und entsprechend der Bauteilbeanspruchung gedehnt bzw.
gestaucht werden. Diese Oberflächendehnung bzw. -stauchung kann
interferometrisch gemessen werden. Hierbei kann eine sehr hohe
Auflösung der Dehnungsmessung erreicht werden, so daß das Bauteil
nur relativ wenig beansprucht zu werden braucht. Dehnungen in der
Größenordnung von 10-8 können noch sicher detektiert werden. Ein
weiterer Vorteil der interferometrischen Dehnungsmessung liegt in
der Unempfindlichkeit gegen elektromagnetische Störstrahlungen.
Selbstverständlich wird die Meßempfindlichkeit des integriert
optischen Dehnungs-Interferometers um so höher, eine um so grö
ßere Gesamtlänge von geradlinigen Wirkteilstücken innerhalb der
Schlaufen des Meßarmes auf der Basisplatte untergebracht werden
können. Es wäre daher denkbar, die zur Verfügung gestellte Fläche
der Basisplatte möglichst vollständig für die Unterbringung von
Schlaufen des Meßarmes auszunützen und dem Referenzarm möglichst
die Länge Null zu geben, wie dies bei Freistrahl-Interferometern
üblich ist. Etwaige, rein temperaturbedingte Dehnungen des Werk
stückes müßten bei einer solchen Gestaltung dann allerdings über
eine Temperaturmessung rechnerisch kompensiert werden.
Um auf eine solche laufende Temperaturmessung und rechnerische
Temperaturdehnungs-Kompensation verzichten zu können, ist es
zweckmäßiger, auch den Referenzarm 16, 26, 36 bzw. 46 in mehreren
Schlaufen mit parallel zueinander ausgerichteten geraden Wirk
teilstücken 17′, 27′, 37′, 47′ und dazwischenliegenden Umlenk
stücken in einer mit der Länge des Meßarmes 15, 25, 35, 45 über
einstimmenden Länge anzuordnen. Dabei müssen allerdings die ge
raden Wirkteilstücke des Referenzarmes in einer zur Richtung der
geraden Wirkteilstücke des Meßarmes sich dehnungsmeßtechnisch
neutral verhaltenden Richtung, vorzugsweise orthogonal zu ihnen
in der Basisplatte angeordnet werden. Selbstverständlich muß auch
überall ein koppelfreier gegenseitiger Mindestabstand der geraden
Wirkteilstücke und Umlenkstücke des den Referenzarm bildenden
integrierten Wellenleiters untereinander und zu den Wellenleitern
des Meßarmes eingehalten werden. Bei allen dargestellten Ausfüh
rungsbeispielen von integriert-optischen Dehnungs-Interferometern
ist diese zweckmäßige Ausgestaltung mit gleichlangen Meß- bzw.
Referenzarmen, die quer zueinander angeordnet sind, vorgesehen.
Zur platzsparenden Unterbringung der Schlaufen des Meßarmes bzw.
des Referenzarmes dürfen die integrierten Wellenleiter sich ohne
weiteres überkreuzen. Dadurch kann auch auf einer relativ kleinen
Fläche der Basisplatte eine relativ große Länge sowohl des Meß
armes als auch des Referenzarmes untergebracht werden.
Das in Fig. 1 bzw. Fig. 2, dort allerdings nur ausschnittswei
se, dargestellte integriert-optische Dehnungs-Interferometer ist
als Michelson-Interferometer ausgebildet. Die Lichtteilungsein
richtung und der Lichtkoppler sind - wie bei Michelson-Interfero
metern üblich - baulich in einer einzigen Wellenleiterkonfigu
ration, und zwar beim dargestellten Ausführungsbeispiel in einem
an sich bekannten sog. 3×3-Richtkoppler 14 vereinigt. Ein solcher
Richtkoppler weist drei in Koppelabstand über eine definierte
Länge nebeneinander geführte Wellenleiter 50 auf, wobei der mitt
lere, stumpf endigende Wellenleiter des Richtkopplers den Ein
gangsabschnitt 11 darstellt und die beiden anderen Wellenleiter
einerseits in den Meßarm 15 bzw. in den Referenzarm 16 übergehen
und andererseits in die Ausgangsabschnitte 12 übergehen. An den
beiden Ausgangsabschnitten 12 stehen zwei phasenmäßig um einen
definierten Periodenbruchteil versetzt liegende Interferenzsig
nale an. Vorzugsweise wird bei drei Ausgangsabschnitten ein 120°-
Versatz angestrebt, was durch geeignete Bemessung der Größe des
Koppelabstandes und/oder der Lauflänge der in gegenseitigem Kop
pelabstand nebeneinander verlaufenden Wellenleiter erreicht wer
den kann; auf diese Weise ist - was in Abhängigkeit von der An
zahl der Ausgangsabschnitte nach Zweckmäßigkeitsgesichtspunkten
ausgewählt wird - auch jeder beliebige andere Phasenversatz, bei
spielsweise ein gegenseitiger 90°-Versatz realisierbar. An den
freiliegenden Enden des Meßarmes 15 bzw. des Referenzarmes 16 ist
jeweils ein quer zum Wellenleiter stehender Meßreflektor 55 bzw.
Referenzreflektor 56 angebracht, wozu der fein bearbeitete Außen
rand der Basisplatte ausgenutzt werden kann. Bei der in Fig. 1
gewählten Gestaltung der Schlaufen des Meßarmes 15 bzw. des Refe
renzarmes 16 sind mehrere geradlinige Wirkteilstücke 17 innerhalb
des Meßarmes bzw. 17′ innerhalb des Referenzarmes vorgesehen, die
jeweils durch halbkreisförmige Bogenstücke 18 bzw. 18′ ineinander
übergehen. Die Schlaufen sind mäanderartig ohne gegenseitige An
näherung oder Überschneidung angeordnet. Die Wirkteilstücke 17′
des Referenz-armes 16 sind - wie gesagt - orthogonal zu den ent
sprechenden Wirkteilstücken 17 des Meßarmes 15 angeordnet. Bei
der Applikation des Dehnungs-Interferometers ist also darauf zu
achten, daß die Wirkteilstücke 17 des Meßarmes 15 parallel zur
Bauteilbeanspruchung liegen, die gemessen werden soll.
Die in den Fig. 3, 4 und 5 dargestellten Ausführungsbeispiele
von integriert-optischen Dehnungs-Interferometern sind als Mach-
Zehnder-Interferometer ausgebildet. Sie weisen demgemäß eine von
der als sog. Y-Verzweiger ausgebildete Lichtteilungseinrichtung
gesonderte Einrichtung zur Interferenzbildung auf; der Meßarm und
der Referenzarm werden jeweils nur einmal und in einer Richtung
durchlaufen. Dadurch ist zwar die Auflösung nicht so hoch wie
beim Michelson-Interferometer mit einem zweimaligen Durchlauf des
Laserlichtes durch den Meßarm und durch den Referenzarm, jedoch
bietet der Mach-Zehnder-Interferometer den Vorteil, daß kein
Licht aus den Interferometerarmen in die Laserlichtquelle
zurückgekoppelt wird, was zur Verschlechterung der spektralen
Eigenschaften des Lasers führen kann. An den Eingangsabschnitt
21, 31 bzw. 41 der Dehnungs-Interferometer der Fig. 3, 4 und 5
schließt sich eine integrierte Lichtteilungseinrichtung in Form
einer Verzweigung 23, 33 bzw. 43 - häufig auch Y-Verzweiger ge
nannt - an, wobei einer der beiden abzweigenden Wellenleiter in
den Meßarm 25, 35 bzw. 45 übergeht und der andere abzweigende
Wellenleiter in den Referenzarm 26, 36 bzw. 46 übergeht. Der das
Licht aus dem Meßarm und aus dem Referenzarm vereinigende Licht
koppler ist auch bei den hier dargestellten Ausführungsbeispielen
in Form eines 3×3-Richtkopplers 24, 34 bzw. 44 ausgebildet, wobei
allerdings auch andere Strukturen in dieser Hinsicht bekannt und
anwendbar sind. Auch bei dem als besonders zweckmäßig empfundenen
und in den Beispielen dargestellten 3×3-Richtkoppler sind drei in
Koppelabstand über eine definierte Länge nebeneinander geführte
Wellenleiter vereinigt, wobei der mittlere, stumpf endigende
Wellenleiter des 3×3-Richtkopplers einen von drei Ausgangsab
schnitten 22, 32 bzw. 42 darstellt und die beiden anderen, au
ßenseitig liegenden Wellenleiter des 3×3-Richtkopplers einerseits
in den Meßarm bzw. in den Referenzarm übergehen und andererseits
in weitere Ausgangsabschnitte übergehen. An den insgesamt drei
Ausgangsabschnitten 22 (Fig. 3) bzw. 32 (Fig. 4) bzw. 42 (Fig. 5)
stehen drei phasenmäßig zu vorzugsweise 120° versetzt liegende
Interferenzsignale an, die den Vorteil einer exakten Richtungs
erkennung der Längenänderung des Meßarmes als Dehnung bzw. als
Stauchung ergeben.
Bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel eines in
tegriert-optischen Dehnungs-Interferometers sind die Schlaufen
des Meßarmes 25 bzw. des Referenzarmes 26 ebenfalls mäanderförmig
ohne gegenseitige Überschneidung bzw. Annäherung angeordnet; in
soweit ist dieses Ausführungsbeispiel ähnlich wie das nach Fig.
1 ausgebildet. Im Unterschied zu Fig. 1 sind jedoch bei dem In
terferometer nach Fig. 3 die Umlenkstücke zwischen zwei aufein
anderfolgenden geraden Wirkteilstücken 27 bzw. 27′ innerhalb des
Meßarmes bzw. des Referenzarmes durch ein geradlinig verlaufendes
und scharfkantig-orthogonal an die jeweiligen Wirkteilstücke an
schließendes Verbindungsstück und durch einen Umlenkspiegel ge
bildet, der an jeder Ecke von Wellenleiterstücken angeordnet ist.
Und zwar ist der Umlenkspiegel gebildet durch die totalreflek
tierende Seitenfläche eines in die Basisplatte 20 senkrecht zur
Glasoberfläche eingearbeiteten Schlitzes 28′′. Der Schlitz ist im
Bereich der Ecke der Wellenleiterstücke unter 45 Grad zu den zu
sammenlaufenden Wirkteilstücken 27 bzw. 27′ einerseits und den
Verbindungsstücken 28 bzw. 28′ andererseits angeordnet. Nachdem
die einzelnen Schlitze 28′ mit sehr hoher Genauigkeit in Relation
zur Lage der Wellenleiterstücke angebracht werden müssen und
nachdem das Anbringen der vielen Schlitze 28′′ beispielsweise
durch reaktives Ionenätzen in einem weitern, aufwendigen Masken
schritt erfolgen muß, sei die Ausgestaltungsmöglichkeit der Um
lenkstücke zwischen den geradlinigen Wirkteilstücken von Wellen
leitern lediglich als eine zwar denkbare Alternative vorgestellt;
im praktischen Fall wird man sicher der spiegelfreien, kreisbo
genförmigen Umlenkung nach den anderen dargestellten Ausführungs
beispielen den Vorzug gegeben. Es sei an dieser Stelle lediglich
noch erwähnt, daß anstelle einer halbkreisförmigen Umlenkung auch
eine Umlenkung mittels zweier Viertelkreisbögen erfolgen kann.
Bei den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 1 und 3 ist eine
Überschneidung der Wellenleiter innerhalb der Schlaufen des Meß
armes bzw. des Referenzarmes vermieden worden. Dies ist jedoch -
wie gesagt - nicht unbedingt erforderlich. Bei dem in Fig. 4
dargestellten Ausführungsbeispiel sind unterschiedliche Arten von
Überschneidungen von Wellenleitern vorgesehen, was durchaus zu
lässig ist. Zwar kann durch eine relativ hohe Anzahl derartiger
Überschneidungen eine gewisse Dämpfung der Lichtintensität ein
treten, jedoch kann bei entsprechend hoher Ausgangsintensität des
Primärlichtes eine solche Dämpfung in der Regel ohne weiteres in
Kauf genommen werden. Trotz einer solchen Dämpfung können immer
noch saubere und sicher abzählbare Interferenzsignale erzeugt
werden. Zum einen überschneiden sich die Wellenleiter beim In
terferometer nach Fig. 4 im Bereich der Bogenstücke 38 und 38′,
wobei hier eine spitzwinklige Überschneidung unvermeidbar ist.
Auch eine solche Überschneidung ist ohne weiteres zulässig, so
lange die Winkel nicht zu klein werden. Überschneidungen mit ei
nem sehr schleifenden Schnitt sollten allerdings vermieden wer
den. Eine weitere Überschneidung von Wellenleitern kommt beim
Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 dadurch zustande, daß die
Schlaufen des Meßarmes 35 die Schlaufen des Referenzarmes 36
überqueren, so daß die Wirkteilstücke 37 des Meßarmes die Wirk
teilstücke 37′ des Referenzarmes rechtwinklig kreuzen. Selbst
verständlich ist die Darstellung nach Fig. 4 stark vereinfacht.
Zweckmäßigerweise wird man bei einer konkreten Realisierung die
einzelnen Wellenleiter in wesentlich dichterer Folge und in grö
ßerer Anzahl anordnen, so daß eine relativ große Gesamtlänge von
geradlinigen Wirkteilstücken innerhalb der Schlaufen auf der Ba
sisplatte untergebracht werden kann. Die Ausgestaltung nach Fig. 4
würde bei einer sehr hohen Anzahl von Wirkteilstücken 37 bzw.
37′ zu einer entsprechend hohen Anzahl von Überkreuzungsstellen
führen.
Um auch bei einer hohen Anzahl von Wirkteilstücken die Anzahl der
Überkreuzungsstellen von Wellenleitern nicht nur gering zu hal
ten, sondern nach Möglichkeit ganz zu vermeiden, sind gemäß Fig.
5 die Schlaufen des Meßarmes 45 und/oder die des Referenzarmes 46
in Form wenigstens einer ovalen Doppelspirale 59 und 59′ - für
den Meßarm - bzw. 60, 60′ - für den Referenzarm - angeordnet. Es
wird gewissermaßen aus einem U-förmig hin- und herverlaufenden
Wellenleiterstück, dessen parallelverlaufende Schenkelstücke über
eine Endschleife 69, 69′ ineinander übergehen, eine ovale Spirale
gewunden. Dabei wird ein Wellenleiter-Teilstück 61 von
dem zuäußerst liegenden Wirkteilstück 47 bzw. 47′ der einen Dop
pelspirale überkreuzungsfrei zu der benachbarten Doppelspirale
geführt. Selbstverständlich können in einem praktisch realisier
ten Ausführungsbeispiel wesentlich mehr Windungen innerhalb einer
ovalen Spirale und auch wesentlich mehr Spiralen nebeneinander
angeordnet werden, so daß eine insgesamt sehr große Gesamtlänge
von geradlinigen Wirkteilstücken von Wellenleitern innerhalb der
ovalen Doppelspiralen untergebracht werden können. Nachdem die
Wellenleiter in einem gegenseitigen Querabstand von etwa 50 bis
150 µm nebeneinander angeordnet werden können, ohne daß die in
den Wellenleitern fließen Lichtwellen aneinander ankoppeln und
nachdem Krümmungsradien in etwa gleicher Größenordnung an den
Umkehrstellen der Wellenleiter realisiert werden können, leuchtet
es ohne weiteres ein, daß auch auf kleinen Basisplatten bei ent
sprechend dichter "Packung" von Wellenleitern relativ große Ge
samtlängen von geradlinigen Wirkteilstücken der Wellenleiter un
tergebracht werden können. Eine kumulierte Gesamtlänge der Wirk
teilstücke von etwa 50 cm auf einer Fläche der Basisplatte von
etwa 1 cm2 erscheint ohne weiteres realisierbar.
Bei dem in Fig. 6 dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein in
tegriert-optisches Dehnungs-Interferometer nach Fabry-Perot bei
reflektivem Betrieb (volle Linien) exemplifiziert; allerdings ist
das dort gezeigte Interferometer in Doppelstrahlbauweise mit zwei
optisch-funktionell parallel angeordneten Resonatoren 75 und 76
ausgeführt, von denen der eine Resonator 75 zum Messen dient und
der andere (76) zur Temperaturkompensation. Wie gesagt, funktio
niert ein Fabry-Perot-Interferometer auch mit nur einem einzigen
Strahlkanal, wobei dieser eigentlich einen Resonator darstellt,
der durch eine Längenänderung um Wellenlängen-Bruchteile ver
stimmt bzw. außer Resonanz gebracht werden kann. Durch geeignete,
bekannte und hier nicht weiter interessierende Auswerteverfahren
kann bzw. muß bei einer Längenänderung des Resonators die Anzahl
der Resonanzdurchgänge mitgezählt werden und dabei auch die
Richtung des Durchlaufens der jeweiligen Resonanzstellen erfaßt
werden, so daß analog zur Richtung der Längenänderung vorzei
chenrichtig steigend bzw. fallend gezählt werden kann. Mit einer
geeigneten Ergänzung der Signalauswertung, die ebenfalls bekannt
ist und hier nicht näher erläutert zu werden braucht, können so
wohl beim einfachen als auch beim doppelten Fabry-Perot-Interfe
rometer selbst kleine Wellenlängenbruchteile sicher erfaßt wer
den. Wenn nur ein einziger Resonator in der Basisplatte inte
griert wäre, so würden thermisch bedingte Dehnungen oder Stau
chungen interferometrisch mitgemessen werden. Um dies zu vermei
den, müßte bei Verwendung eines solchen, einfachen Dehnungsin
terferometers laufend eine Temperaturmessung mit durchgeführt
werden und die thermisch bedingte Dehnung bzw. Stauchung aus dem
interferometrisch gewonnenen Meßergebnis herausgerechnet werden.
Um dies zu vermeiden, sind bei dem in Fig. 6 dargestellten Deh
nungsinterferometer - wie gesagt - zwei Resonatoren 75 und 76
vorgesehen, von denen der eine Resonator 76 zur Temperaturkom
pensation dient. Es wird dann nur der Dehnungsunterschied des
Meßresonators 75 gegenüber dem Kompensationsresonator 76 erfaßt.
Von den in die Basisplatte 70 integrierten Wellenleitern verläuft
ein Eingangsabschnitt 71 bis zum Rand der Basisplatte und ist
dort lichtleitend an eine Primärlicht von einer Laserlichtquelle
zuleitenden Eingangs-Lichtleitfaser angeschlossenen, was jedoch
in Fig. 6 nicht mehr dargestellt ist. Über eine Y-förmige Ver
zweigung 73 ist der eingangsseitig angeordnete Wellenleiter auf
gesplittet. Ferner sind zwei weitere Abschnitte, die Ausgangsab
schnitt 72, 72′, ebenfalls bis zum Rand der Basisplatte geführt.
Jeweils ein vom Eingangsabschnitt herkommender, aufgesplitteter
Wellenleiter und je einer der beiden Ausgangsabschnitte 72, 72′
sind über jeweils einen Y-Verzweiger 65, 65′ zu einem gemeinsamen
Wellenleiter 68, 68′ vereinigt. Diesem gemeinsamen Wellenleiter
68, 68′ ist optisch jeweils einer der Resonatoren 75, 76 nachge
ordnet. Jeder dieser Resonatoren ist aus einem in die Basisplatte
integrierten, orthogonal zum Wellenleiter 68, 68′ stehenden,
teildurchlässigen Spiegel 63, 63′, einem integrierten Resonator-
Wellenleiter und einem am anderen Ende des Resonator-Wellenlei
ters angeordneten Endspiegel 64, 64′ gebildet. Die jeweils einen
Resonator bildenden Wellenleiter sind in mehreren Schlaufen mit
parallel zueinander ausgerichteten geraden Wirkteilstücken 77,
77′ und dazwischenliegenden bogenförmigen Umlenkstücken angeord
net. Dabei ist überall ein koppelfreier gegenseitiger Mindestab
stand aller geraden Wirkteilstücke und Umlenkstücke des
resonator-bildenden, integrierten Wellenleiters sowohl innerhalb
jedes einzelnen Resonators als auch zwischen beiden Resonatoren
75 bzw. 76 eingehalten. Die Wellenleiter der beiden Resonatoren
75, 76 sind ferner untereinander gleichlang, um bei thermisch
bedingten Dehnungen bzw. Stauchungen in beiden Resonatoren
gleiche Weglängenänderungen zu bekommen. Damit der zur Tempera
turkompensation dienende Resonator 76 sich dehnungsmeßtechnisch
neutral verhält, sind die geraden Wirkteilstücke 77 des zum Mes
sen dienenden Resonators 75 orthogonal zu den geraden Wirkteil
stücken 77′ des zur Temperaturkompensation dienenden Resonators
76 angeordnet.
Der Vollständigkeit halber sei erwähnt, daß das Fabry-Perot-In
terferometer nach Fig. 6 außer der in vollen Linien dargestell
ten Ausführungsform mit reflektivem Betrieb auch für transmissive
Betriebsweise ausgebildet sein kann, was strichliert in Fig. 6
angedeutet ist. Die Ausgänge wären bei dieser Ausführungsvariante
unten, links von den Endspiegeln 64, 64′ anzuordnen, wobei die
Endspiegel teildurchlässig ausgebildet sein müßten. Wegen der -
bei der transmissiven Variante - endseitig an den Resonatoren 75
bzw. 76 angebrachten Ausgänge würden selbstverständlich die in
Fig. 6 oben angeordneten Ausgangsabschnitte 72, 72′ sowie die
beiden Y-Verzweiger 65, 65′ entfallen.
Bei den Resonatoren 75 und 76 ist eine gegenüber dem Ausfüh
rungsbeispiel nach Fig. 5 modifizierte Anordnung bzw. Unter
bringung der Wellenleiter gewählt, die zwar Überkreuzungen von
Wellenleitern enthält, aber die trotz hoher Anzahl von Wirkteil
stücken die Anzahl der Überkreuzungsstellen von Wellenleitern
gering hält. Und zwar sind hier die Schlaufen des messenden
Resonators 75 und die des kompensativen Resonators 76 jeweils in
Form zweier einfacher ovaler Spiralen 66 und 66′ bzw. 67, 67′
angeordnet, wobei jeweils ein Wellenleiter-Teilstück 62 bzw. 62′
von dem zuinnerst liegenden Wirkteilstück 77 bzw. 77′ zu einem
außerhalb der ovalen Spirale liegenden Bereich geführt ist. Dabei
tritt nur eine der Windungszahl der Spirale entsprechende, ohne
weiteres tolerierbare Anzahl von Kreuzungsstellen auf.
Claims (11)
1. Integriert-optisches Zweistrahl-
Interferometer, umfassend eine Basisplatte (10, 20, 30,
40) mit darin integrierten Wellenleitern,
- - von welchen integrierten Wellenleitern ein Eingangsabschnitt (11, 21, 31, 41) bis an den Rand der Basisplatte (10, 20, 30, 40) geführt ist und dort lichtleitend an ein Primärlicht von einer Laserlichtquelle (53) zuleitenden Eingangs-Lichtleitfaser (51) angeschlossen ist und
- - von welchen integrierten Wellenleitern wenigstens ein Ausgangsabschnitt (12, 22, 32, 42) ebenfalls bis an den Rand der Basisplatte (10, 20, 30, 40) geführt ist und dort lichtleitend an eine Interferenzlicht zu einer Detektionseinrichtung (54) ableitenden Ausgangs- Lichtleitfaser (52) angeschlossen ist,
- - ferner mit einer dem Eingangsabschnitt (11, 21, 31, 41) der integrierten Wellenleiter nachgeordneten, in der Basisplatte (10, 20, 30, 40) integrierten Lichtteilungseinrichtung (23, 33, 43) zur Aufteilung des eingeleiteten Primärlichtes auf einen einen Referenzarm (16, 26, 36, 46) und auf einen einen Meßarm (15, 25, 35, 45) bildenden Abschnitt der Wellenleiter,
- - und mit einem das Licht aus dem Referenzarm (16, 26, 36, 46) und das aus dem Meßarm (15, 25, 35, 45) zusammenführenden integrierten, in den/die Ausgangsabschnitt(e) (12, 22, 32, 42) übergehenden Lichtkoppler (14, 24, 34, 44), wobei
- - sowohl der Referenzarm (16, 26, 36, 46) bildende Abschnitt der Wellenleiter als auch der den Meßarm (15, 25, 35, 45) bildende Abschnitt der Wellenleiter jeweils auf ihrer gesamten Länge in der Basisplatte (10, 20, 30, 40) integriert sind,
- - zumindest der den Meßarm (15, 25, 35, 45) bildende Abschnitt der Wellenleiter in mehreren Schlaufen mit parallel zueinander ausgerichteten geraden Wirkteilstücken (17, 27, 37, 47) und dazwischenliegenden Umlenkstücken (18, 28, 38) angeordnet ist, wobei überall ein koppelfreier gegenseitiger Mindestabstand aller geraden Wirkteilstücke (17, 27, 37, 47) und Umlenkstücke (18, 28, 38) des den Meßarm (15, 25, 35, 45) bildenden Abschnitts der Wellenleiter eingehalten ist, und
- - der den Referenzarm (16, 26, 36, 46) bildende Abschnitt der Wellenleiter derart ausgebildet und/oder in der Basisplatte (10, 20, 30, 40) angeordnet ist, daß bei Dehnung der Basisplatte (10, 20, 30, 40) in Richtung der Wirkteilstücke (17, 27, 37, 47) des Meßarmes (15, 25, 35, 45) der Referenzarm (16, 26, 36, 46) sich dehnungsmeßtechnisch neutral verhält.
2. Integriert-optisches Interferometer
des Fabry-Perot-Typs, umfassend eine Basisplatte
(70) mit darin integrierten Wellenleitern,
- - von welchen integrierten Wellenleitern ein Eingangsabschnitt (71) bis zum Rand der Basisplatte (70) verläuft und dort lichtleitend an eine Primärlicht von einer Laserlichtquelle zuleitenden Eingangs-Lichtleitfaser angeschlossen ist und
- - von welchen integrierten Wellenleitern ein Ausgangsabschnitt (72) ebenfalls bis zum Rand der Basisplatte (70) verläuft und dort lichtleitend an eine Interferenzlicht zu einer Detektionseinrichtung ableitenden Ausgangs- Lichtleitfaser angeschlossen ist,
- - ferner mit einem den Eingangsabschnitt (71) und den Ausgangsabschnitt (72) zu einem gemeinsamen Wellenleiter (68, 68′) vereinigenden, Y-förmigen Vereinigungsglied (65, 65′),
- - wobei dem gemeinsamen Wellenleiter (68, 68′) des Vereinigungsgliedes (65, 65′) optisch ein Resonator (75, 76) nachgeordnet ist, der aus einem in die Basisplatte (70) integrierten, orthogonal zum Wellenleiter stehenden, teildurchlässigen Spiegel (63, 63′), einem integrierten Resonator-Wellenleiter und einem am anderen Ende des Resonator-Wellenleiters angeordneten Endspiegel (64, 64′) gebildet ist, und
- - wobei der Resonator-Wellenleiter in mehreren Schlaufen mit parallel zueinander ausgerichteten geraden Wirkteilstücken (77, 77′) und dazwischenliegenden Umlenkstücken derart angeordnet ist, überall ein koppelfreier gegenseitiger Mindestabstand aller geraden Wirkteilstücke (77, 77′) und Umlenkstücke des Wellenleiters eingehalten ist.
3. Interferometer nach Anspruch 2,
gekennzeichnet durch
folgende Merkmale:
- - es sind zwei Resonatoren (75, 76) mit untereinander gleich langen Resonator-Wellenleitern in die Basisplatte integriert, wobei die Resonator-Wellenleiter beider Resonatoren (75, 76) in mehreren Schlaufen mit parallel zueinander ausgerichteten geraden Wirkteilstücken (77, 77′) und dazwischenliegenden Umlenkstücken in der Basisplatte (70) angeordnet sind und wobei überall ein koppelfreier gegenseitiger Mindestabstand aller geraden Wirkteilstücke (77, 77′) und Umlenkstücke sowohl innerhalb jedes einzelnen Resonators (75, 76) als auch zwischen beiden Resonatoren (75, 76) eingehalten ist,
- - die geraden Wirkteilstücke (77) des einen Resonators (75) sind in einer zur Richtung der geraden Wirkteilstücke (77′) des anderen Resonators (76) sich dehnungsmeßtechnisch neutral verhaltenden Richtung in der Basisplatte (70) angeordnet.
4. Interferometer nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß auch der Referenzarm (16, 26, 36, 46) in mehreren Schlaufen
mit parallel zueinander ausgerichtetten geraden Wirkteilstücken
(17′, 27′, 37′, 47′) und dazwischenliegenden Umlenkstücken (18′,
28′, 38′) in einer mit der Länge des Meßarmes (15, 25, 35, 45)
übereinstimmenden Länge angeordnet ist, wobei die geraden Wirkteilstücke
(17′, 27′, 37′, 47′) des Referenzarmes (16, 26, 36
46) in einer zur Richtung der geraden Wirkteilstücke (17, 27, 37,
47) des Meßarmes (15, 25, 35, 45) sich dehnungsmeßtechnisch neutral
verhaltenden Richtung in
der Basisplatte (10, 20, 30, 40) angeordnet sind und wobei
überall ein koppelfreier gegenseitiger Mindestabstand der
geraden Wirkteilstücke (17′, 27′, 37′, 47′) und Umlenkstücke (18′,
28′, 38′)
des den Referenzarm (16, 26, 36, 46) bildenden Abschnitts der Wellenleiter
untereinander und zu den geraden Wirkteilstücken (17,
27, 37, 47) und Umlenkstücken (18, 28, 38) des Meßarmes (15,
25, 35, 45) eingehalten ist.
5. Interferometer nach Anspruch 1 oder 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Umlenkstücke zwischen zwei aufeinander folgenden geraden
Wirkteilstücken (17, 27, 37, 47; 17′, 27′, 37′, 47′) innerhalb
des Meßarms (15, 25, 35, 45) oder innerhalb des Referenzarms
(16, 26, 36, 46)
jeweils gebildet sind durch ein halbkreisförmiges Bogenstück (18,
38, 18′, 38′) oder durch ein Paar spiegelbildlich angeordneter,
viertelkreisförmiger Bogenstücke mit dazwischen angeordnetem
geradlinigem Verbindungsstück.
6. Interferometer nach Anspruch 1 oder 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Umlenkstücke zwischen zwei aufeinander folgenden geraden
Wirkteilstücken (27, 27′) innerhalb des Meßarms (25) oder innerhalb
des Referenzarms (26)
jeweils gebildet sind durch ein geradlinig verlaufendes
und scharfkantig-orthogonal an die jeweiligen Wirkteilstücke
27, 27′) anschließendes Verbindungsstück (28, 28′) und
durch an jedem der beiden solcherart gebildeten Ecken von Wellenleiterstücken
angeordnete Umlenkspiegel, wobei die Umlenkspiegel
ihrerseits gebildet sind durch die reflektierende
Seitenfläche jeweils eines in die
Basisplatte (20) orthogonal zur Oberfläche und unter 45° zu
den zusammenlaufenden Wirkteil- (27, 27′) und Verbindungsstücken
(28. 28′) eingearbeiteten Schlitzes (28′′).
7. Interferometer nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die aus geraden Wirkteilstücken und kreisbogenförmigen Umlenkstücken
zusammengesetzten Schlaufen des den Meßarm (45) und/
oder des den Referenzarm (46) bildenden Abschnitts der Wellenleiter in Form
wenigsten zweier ovaler Doppelspiralen (59, 59′; 60, 60′) angeordnet
sind, bei der ein U-förmig hin- und herverlaufender Wellenleiter,
dessen parallelverlaufende Schenkelstücke über eine
Endschleife (69, 69′) ineinander übergehen, jeweils oval-spiralig
gewunden angeordnet ist, wobei ein Wellenleiter-Teilstück (61)
von dem zuäußerst liegenden Wirkteilstück
der einen Doppelspirale (59; 60) überkreuzungsfrei
zu der benachbarten Doppelspirale (59′; 60′) geführt
ist.
8. Interferometer nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die aus geraden Wirkteilstücken und dazwischenliegenden Umlenkstücken
zusammengesetzten Schlaufen
der Resonator-
Wellenleiter in Form wenigsten einer ovalen Spirale (66, 66′;
67, 67′) angeordnet sind, wobei ein Wellenleiter-Teilstück
(62, 62′) von einem zuinnerst liegenden Wirkteilstück
die anderen Wirkteilstücke der Seite der ovalen Spirale
(66, 66′; 67, 67′) kreuzend - zu einem außerhalb der ovalen
Spirale (66, 66′; 67, 67′) liegenden Bereich geführt ist.
9. Interferometer nach Anspruch 1 oder 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß bei einer Ausbildung des Interferometers als Michelson-In
terferometer die Lichtteilungseinrichtung und
der Lichtkoppler baulich in einer einzigen Wellenleiterkonfigu
ration, und zwar in einem
3×3-Richtkoppler (14) mit drei in Koppelabstand über eine defi
nierte Länge nebeneinander geführten Wellenleitern (50) vereinigt
sind, wobei der mittlere, stumpf endigende Wellenleiter des 3×3-
Richtkopplers (14) den Eingangsabschnitt (11) darstellt und die
beiden anderen Wellenleiter des 3×3-Richtkopplers (14) einerseits
in den endseitig mit einem Reflektor (55) versehenen Meßarm (15)
bzw. in den ebenfalls endseitig mit einem Reflektor (56) versehe
nen Referenzarm (16) übergehen und andererseits
in Ausgangsabschnitt (12) übergehen, wobei an den beiden je einen
Ausgangsabschnitten (12) zwei phasenmäßig
versetzt liegende Interferenzsignale anstehen.
10. Interferometer nach Anspruch 1 oder 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß bei einer Ausbildung des Interferometers als Mach-Zehnder-
Interferometer die Lichtteilungseinrichtung
in Form einer Verzweigung (23, 33, 43) eines Wellenleiters
ausgebildet ist, wobei einer der beiden abzweigenden Wellenleiter
in den Meßarm (25, 35, 45) und der andere in den Referenzarm (26,
36, 46) übergeht, und daß der das Licht aus dem Meßarm (25, 35,
45) und aus dem Referenzarm (26, 36, 46) vereinigende Lichtkopp
ler in Form eines 3×3-Richtkoppler (24, 34, 44) mit drei in Kop
pelabstand über eine definierte Länge nebeneinander geführten
Wellenleitern ausgebildet ist, wobei der mittlere, stumpf endi
gende Wellenleiter des 3×3-Richtkopplers (24, 34, 44) einen von
drei Ausgangsabschnitten (22, 32, 42) darstellt und die beiden
anderen, außenseitig liegenden Wellenleiter des 3×3-Richtkopplers
(24, 34, 44) einerseits in den Meßarm (25, 35, 45) bzw. in den
Referenzarm (26, 36, 46) übergehen und anderer
seits in die zwei weiteren Ausgangsabschnitte (22, 32, 42) übergehen, wobei
an den insgesamt drei Ausgangsabschnitten (22, 32, 42) drei pha
senmäßig versetzt liegende Interferenzsigna
le anstehen.
11. Verwendung eines Interferometers nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4
als ein auf die Oberfläche eines mechanisch beanspruchten Bau
teiles nach Art eines Dehnmeßstreifens appli
ziertes, der oberflächennahen Bauteilverformung unterworfenes
Dehnungsmeßglied.
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