DE69012083T2 - Trennanordnung für optische Interferenzsignale. - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft eine Trennanordnung für ein optisches Interferenzsignal zur Verwendung bei der Messung der Spektralverteilung von Licht.
• Fig. 1 zeigt eine herkömmliche Trennvorrichtung für ein optisches Interferenzsignal. Die Bezugszahl 10 bezeichnet eine Lichtquelle, die zu messendes Licht abstrahlt, während 20 ein optisches Interferometer bezeichnet, das in der Lage ist, eine optische Wegdifferenz zu wobbeln, das heißt eine optische Wegdifferenz kontinuierlich zu ändern. Bei diesem Beispiel ist das optische Interferometer 20 als ein Michelson-Interferometer dargestellt, es kann sich aber auch um ein Fabry-Perot-Interferometer handeln.
• Das Michelson-Interferometer 20 umfaßt einen Halbspiegel oder semitransparenten Spiegel 21 zum Aufspalten und Zusammenführen von Licht, einen festen Spiegel 22 zur Bildung eines festen optischen Wegs 24 und einen beweglichen Spiegel 23 zur Bildung eines variablen optischen Wegs 25.
• Das von der Lichtquelle 10 ausgestrahlte Licht 11 wird mittels des Halbspiegels 21 auf den festen optischen Weg 24 und den variablen optischen Weg 25 aufgeteilt, und Licht des ersteren sowie Licht des letzteren werden von dem Halbspiegel 21 zu einem Lichtstrahl zusammengeführt oder überlagert, der mittels eines Photodetektors 30 in ein elektrisches Signal SA umgesetzt wird.
• Das Licht, das den festen optischen Weg 24 durchlaufen hat, und dasjenige, das den variablen optischen Weg 25 durchlaufen hat, haben infolge der optischen Wegdifferenz eine Phasendifferenz, so daß sie miteinander interferieren, wenn sie von dem Halbspiegel 21 zusammengeführt werden. Die Lichtinterferenz ändert sich mit der Bewegung des beweglichen Spiegels 23. In anderen Worten, die Intensität des Interferenzlichts von dem optischen Interferometer 20 ändert sich mit der Bewegung des beweglichen Spiegels 23 wiederholt entsprechend Interferenzstreifen. Die Intensitätsänderungen des Interferenzlichts entsprechend der Bewegungsstrecke Δl des beweglichen Spiegels 23 von der Position, wo die optische Wegdifferenz 0 ist, wird durch Umwandeln des Pegels eines elektrischen Signals mittels des Photodetektors 30 gemessen, wodurch man ein optisches Interferenzsignal SA erhalten kann, wie es in Fig. 2 dargestellt ist. Die Bewegung des beweglichen Spiegels 23 über die Strecke Δl verursacht eine optische Wegdifferenz von 2Δl, in der folgenden Beschreibung wird jedoch aus Gründen der Einfachheit, manchmal die Bewegungsstrecke Δl als optische Wegdifferenz bezeichnet werden. Durch Frequenzanalyse des Interferenzsignals SA mittels Fourier-Transformation kann man die Spektralverteilung des zu messenden Lichts 11 erhalten. Wenn die Bewegungsgeschwindigkeit des beweglichen Spiegels 23 konstant ist, kann die Abszisse in Fig. 2 die seiner Bewegungsstrecke entsprechende Zeit t darstellen.
• Fig. 2 zeigt die Wellenform des Interferenzsignals SA, wenn die optische Leistung des zu messenden Lichts stabil ist. Wenn die optische Leistung (durch SB in Fig. 2 dargestellt) des Lichts 11 stabil ist, kann man ein Interferenzsignal mit einem guten Signal/Rausch-Verhältnis erhalten. Wenn andererseits die optische Leistung SB des Lichts 11 schwankt, so wie es in Fig. 3 dargestellt ist, wird das Signal/Rausch-Verhältnis des Interferenzsignals SA schlecht, und die Ergebnisse seiner Frequenzanalyse enthalten als Spektralkomponenten auch Modulationskomponenten höherer Ordnung, die von der Schwankung der optischen Leistung des Lichts 11 herrühren und es unmöglich machen, die Wellenlängenverteilung im Licht 11 genau zu messen.
• Die in Fig. 1 dargestellte und oben erläuterte Trennanordnung für ein optisches Interferenzsignal ist in dem Dokument "J.E.E. Journal of Electronic Engineering", Band 23, Nr. 236, August 1986, Seiten 58-60; N. Arakawa offenbart. Obwohl in Fig. 1 nicht dargestellt, enthält dieser Stand der Technik außerdem eine Referenzlichtquelle, die Referenzlicht eines schmalen Spektrums abstrahlt, das zusammen mit dem zu messenden Licht dem optischen Interferometer zugeführt wird. Ein zweiter Photodetektor dient dazu, von dem Interferometer abgestrahltes Referenzinterferenzlicht in ein elektrisches Signal umzusetzen, und ein Vervielfacher vervielfacht die Frequenz des Ausgangssignals des zweiten Photodetektors zu einer gewünschten Frequenz und legt die letztere als Abtasttakt an einen A/D-Umsetzer an, der dazu verwendet wird, das Ausgangssignal von dem Photodetektor 30 für die weitere Signalverarbeitung in ein digitales Signal umzusetzen.
• Das Dokument "Review of Scientific Instruments", Band 59, Nr. 2, Februar 1988, Seiten 242- 248, New York, US: F. Ozanam et al, offenbart ein elektromoduliertes Infrarotspektrometer mit Fourier-Transformation für Studien an der elektrochemischen Grenzfläche. Dieses bekannte Spektrometer verwendet ein Michelson-Interferometer und offenbart einen Strahlspalter zur Abspaltung eines Teiles des auf das Interferometer auftreffenden Lichts, und leitet es zu einer Photodiode, um ein Signal zu erhalten, das die Leistung der Lichtquelle repräsentiert. Dieses Signal wird von einer Stabilisiervorrichtung zur Ansteuerung der Lichtquelle verwendet. In dem Michelson-Interferometer wird die optische Weglänge mittels eines Abtastspiegelantriebs gewobbelt, und der Ausgangsstrahl des Interferometers wird auf eine zu untersuchende Probe fokussiert. Der Lichtstrahl von der Probe wird auf einen Photodetektor fokussiert, welcher es in ein elektrisches Signal umwandelt. Das Signal wird in eine Gleichstromkomponente und eine Wechselstromkomponente aufgeteilt, welche in jeweiligen gesonderten Kanälen verarbeitet werden.
• Das Dokument FR-A-2 621 753 offenbart ein Sende-Empfangssystem, das so ausgelegt ist, daß jedwede Abschwächung, der das gesendete Signal im Übertragungsweg zwischen dem Sender und dem Empfänger unterliegt, kompensiert wird. Zu diesem Zweck wird auf der Sendeseite jegliche unbestimmte Gleichstromkomponente von dem zu sendenden Signal entfernt und statt dessen eine bekannte Gleichstromkomponente hinzugefügt. Die Summe der Wechselstromkomponente und der bekannten Gleichstromkomponente wird an den Empfänger übertragen. In dem Empfänger werden die Wechselstromkomponente und die Gleichstromkomponente, die in dem Übertragungsweg jeweils um denselben Faktor abgeschwächt wurden, von einander getrennt, und die Wechselstromkomponente wird mittels eines Verstärkers verstärkt, dessen Verstärkung von der Gleichstromkomponente gesteuert wird. Unter der Voraussetzung, daß die Verstärkung des Verstärkers der Gleichstromkomponente umgekehrt proportional ist, wird der Abschwächungsfaktor in der Wechselstromkomponente entfernt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
• Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Trennanordnung für ein optisches Interferenzsignal zu schaffen, die es erlaubt, Rauschen zu entfernen, das von einer Änderung der optischen Leistung des zu messenden Lichts herrührt.
• Diese Aufgabe wird mit einer Trennanordnung für ein optisches Interferenzsignal gelöst, wie sie beansprucht wird.
• Bei der Lösung gemäß der vorliegenden Erfindung kann das Leistungssignal entweder dadurch erhalten werden, daß das optische Interferenzsignal einem Tiefpaßfilter zugeführt wird, oder dadurch, daß das zu messende Licht direkt unter Verwendung eines zweiten Photodetektors in ein elektrisches Signal umgesetzt wird.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
• Fig. 1 ist ein Blockdiagramm zur Erläuterung des Standes der Technik;
• Fig. 2 ist ein Wellenformdiagramm zur Erläuterung der Wellenform eines optischen Interferenzsignals;
• Fig. 3 ist ein Wellenformdiagramm, das ein durch Änderungen der optischen Leistung beeinträchtigtes optisches Interferenzsignal zeigt;
• Fig. 4 ist ein Blockdiagramm, das eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
• Fig. 5 ist ein Blockdiagramm, das eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
• Fig. 6 ist ein Blockdiagramm, das eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt; und
• Fig. 7 ist ein Blockdiagramm, das noch eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
• Fig. 4 zeigt in Blockform eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In Fig. 4 sind Teile, die solchen in Fig. 1 entsprechen, mit denselben Bezugszahlen versehen. Da die Anordnung des optischen Interferometers 20, bei dem es sich um ein optisches System zur Messung des Lichts 11 von der Lichtquelle 10 handel, genau die gleiche ist wie die in Fig. 1 gezeigte, wird das optische Interferometer 20 nicht beschrieben. Bei dieser Ausführungsform wird das optische Interferenzsignal SA von dem Photodetektor 30 zu einem Tiefpaßfilter 40 abgezweigt, wo eine Niederfrequenzkomponente SB des optischen Interferenzsignals SA abgetrennt wird.
• Die Niederfrequenzkomponente SB des optischen Interferenzsignals SA ist ein gleichstromartiges optisches Leistungssignal SB des Lichts 11, das eine niederfrequente Änderungskomponente enthält. Das heißt, wenn die Lichtquelle 10 aus dem üblichen Netz gespeist wird, ist das 16 optische Interferenzsignal SA mit einem Rauschen von 50 oder 60 Hz oder 100 oder 120 Hz vermischt. Auch im Fall einer gleichstromgespeisten Lichtquelle führt eine Schwankung der Spannung der Gleichstromquelle zu einer niederfrequenten Änderung der optischen Leistung. Das optische Leistungssignal SB, das diese Änderung der optischen Leistung als Rauschkomponente enthält, wird mittels des Tiefpaßfilters 40 abgetrennt und an eine Recheneinheit 50 angelegt.
• Das optische Interferenzsignal SA von dem Photodetektor 30 wird ebenfalls der Recheneinheit 50 zugeführt, in der es durch das optische Leistungssignal SB geteilt wird, wodurch man ein optisches Interferenzsignal SC ohne Rauschkomponente enthält. Bezeichnet man den Leistungspegel des Lichts 11 von der Lichtquelle 10 mit lB und die Wellenlänge beliebigen Lichts innerhalb des Analysefrequenzbandes, beispielsweise die Mittenfrequenz, mit λ0, dann kann die Wellenform des optischen Interferenzsignals SA beim Leistungspegel lA, die in Fig. 2 gezeigt ist, in folgender Weise ausgedrückt werden:
• IA = IB + IBycos 2π 2Δ1/λ0 (1)
• worin y als Kohärenz bezeichnet wird, die Interferenzlichtkomponenten bei Wellenlängen mit Ausnahme von λ0 repräsentiert und sich mit der Bewegungsstrecke Δl des beweglichen Spiegels 23 ändert. 2Δl/λ0 wird als Interferenzstreifenfrequenz bezeichnet. Wenn man, bezogen auf Fig. 4, die Bewegungsgeschwindigkeit des beweglichen Spiegels 23 mit V bezeichnet, dann gilt Δl = Vt, sodaß der Ausdruck (1) wie folgt dargestellt werden kann:
• IA = IB + IBYcos 2π 2Δ1/λ0 = IB + IBycos 2πfF t (2)
• wobei fF die Grundfrequenz des optischen Interferenzsignals SA darstellt, wie sie in Fig. 2 gezeigt ist und Photodetektor 30 erfaßt wird, während der bewegliche Spiegel 23 mit der Geschwindigkeit V in Fig. 4 bewegt wird. Diese Grundfrequenz wird manchmal als Interferenzstreifenfrequenz bezeichnet. In der Praxis wird die Bewegungsgeschwindigkeit des beweglichen Spiegels 23 so gewählt, daß die Interferenzstreifenfrequenz fF beispielsweise etwa 50 kHz beträgt.
• Die Leistung lB des von der Lichtquelle 10 abgestrahlten Lichts 11 schwankt, wie zuvor in Verbindung mit Fig. 3 erwähnt. Drückt man ihre Schwankungskomponente und ihre Gleichstromkomponente durch Δl(t) bzw. l0 aus, dann ergibt sich die Leitung lB des Lichts 11 zu
• IB = I0 + ΔI(t) (3)
• Die Schwankungskomponente Δl(t) moduliert, wie aus dem Ausdruck (3) hervorgeht, die Amplitude des optischen Interferenzsignals, so daß selbst, wenn die Frequenz der Schwankungskomponente Δl(t) (als fn angenommen) ausreichend niedriger als die Interferenzstreifenfrequenz fF ist, Spektren von fF ± fn und fF ± 2fn beispielsweise als Rauschen in der Nähe der Interferenzstreifenfrequenz fF in dem zu messenden Frequenzband auftreten. Folglich enthält die Wellenform des optischen Interferenzsignals SA, die tatsächlich von dem Photodetektor 30 erfaßt wird, Rauschkomponenten, wie in Fig. 3 gezeigt. Bei der in Fig. 4 gezeigten Ausführungsform wird das Lichtleistungssignal SB, bei dem es sich um das Eingangslicht 11 handelt, und das durch den Ausdruck (3) gegeben ist, mittels des Tiefpaßfilters 40 aus dem optischen Interferenzsignal SA extrahiert, bei dem es sich um das Ausgangssignal des Photodetektors 30 26 handelt, das durch den Ausdruck (1) gegeben ist. Das Verhältnis SA/SB zwischen den Pegeln der Signale SA und SB wird von der Recheneinheit 50 errechnet. Aus den Ausdrücken (2) und (3) ergibt sich das Pegelverhältnis SA/SB wie folgt:
• SA/SB = IA/IB = 1 + ycos 2πfF t (4)
• Da das Ausgangssignal SC der Recheneinheit 50 nicht dem Einfluß der Leistungsschwankung des Eingangslichts 11 unterliegt, wie sich aus dem Ausdruck (4) ergibt, ist seine Wellenform im wesentlichen dieselbe wie die des optischen Interferenzsignals, das in Fig. 2 gezeigt ist und sich ergibt, wenn die Leistung des Eingangslichts 11 keiner Schwankung unterliegt. Folglich 36 kann ein genaues Spektrum des Eingangslichts 11 durch eine Frequenzanalyse des Ausgangssignals SC der Recheneinhek 50 beispielsweise durch die schnelle Fourier-Transformation erhalten werden. Indem die Grenzfrequenz des Tiefpaßfilters 40 bei dieser Ausführungsform unterhalb des Bandes der Interferenzstreifenfrequenz entsprechend dem Spektrummeßband gewählt wird, kann sämtliches auf Schwankungskomponenten unterhalb dieser Grenzfrequenz zurückzuführendes Rauschen aus dem optischen Interferenzsignal SA entfernt werden.
• Obwohl bei der Ausführungsform von Fig. 4 das optische Leistungssignal SB entsprechend der Leistung des einfallenden Lichts 11 mittels des Tiefpaßfilters 40 aus dem optischen Interferenzsignal SA, das heißt dem Ausgangssignal des Photodetektors 30, extrahiert wird, kann die Leistung des Lichts 11 von der Lichtquelle 10 auch direkt als das optische Leistungssignal SB erfaßt werden. Eine Ausführungsform hierfür ist in Fig. 5 dargestellt, bei der das von der Lichtquelle 10 abgestrahlte Licht 11 mittels eines Halbspiegels 12 aufgeteilt wird in Licht, das den Halbspiegel 12 durchsetzt und dann auf das optische Interferometer 20 auftrifft, sowie Licht, das von dem Halbspiegel 12 reflektiert wird und dann auf einen zweiten Photodetektor 41 auftrifft. Das Leistungssignal SB entsprechend der Leistung des Lichts 11 wird von dem zweiten Photodetektor 41 erfaßt und wird für die Teilung SA/SB an die Recheneinheit 50 geliefert. Die anderen Teile dieser Ausführungsform sind die gleichen wie jene der Ausführungsform von Fig. 4, so daß sie aus Gründen der Einfachheit nicht beschrieben werden sollen. Gemäß der Ausführungsform von Fig. 5 kann sämtliches Rauschen, das auf Schwankungskomponenten im gesamten in dem Licht 11 enthaltenen Frequenzband zurückzuführen ist, aus dem optischen Interferenzsignal SA entfernt werden.
• Fig. 6 zeigt eine modifizierte Form der in Fig. 4 gezeigten Ausführungsform.
• Wie zuvor beschrieben, erhält man das optische Interferenzsignal SA am Ausgang des Photodetektors 30, wenn sich der bewegliche Spiegel 23 des optischen Interferometers 20 mit einer konstanten Geschwindigkeit bewegt. Wenn jedoch die Bewegungsgeschwindigkeit des beweglichen Spiegels 23 variiert, dann schwankt auch die Interferenzstreifenfrequenz des optischen Interferenzsignals SA entsprechend, und genaue Ergebnisse der Spektralanalyse können nicht erhalten werden. Bei der in Fig. 6 gezeigten Ausführungsform wird Referenzlicht, das ein Linienspektrum einer stabilen Wellenlänge aufweist, etwa Laserlicht, dem optischen Interferometer 20 zusammen mit dem zu messenden Licht zugeführt, und ein optisches Referenzinterferenzsignal wird von Referenzinterferenzlicht abgeleitet, das von dem optischen Interferometer 20 ausgesandt wird. Das optische Interferenzsignal des zu messenden Lichts wird mittels eines Takts der Interferenzstreifenfrequenz des optischen Referenzinterferenzsignals oder einer Frequenz N mal höher als die Interferenzstreifenfrequenz abgetastet, wodurch Abtastwerte des optischen Interferenzsignals entsprechend der Bewegungsstrecke des beweglichen Spiegels 23 nacheinander erzeugt werden, ohne von der Änderung der Bewegungsgeschwindigkeit des beweglichen Spiegels 23 beeinflußt zu sein.
• Bei dieser Ausführungsform ist eine Referenzlichtquelle 60 zusätzlich zur Lichtquelle 10 vorgesehen, und Referenzlicht 61, das von der Referenzlichtquelle 60 ausgeht, wird dem optischen Interferometer 20 zusammen mit dem zu messenden Licht 11 zugeführt, wie in Fig. 6 gezeigt. Die Referenzlichtquelle 60 ist eine mit Wellenlängenstabilität, die eine schmale Spektralcharakteristik aufweist, wie etwa ein He-Ne-Laser. In dem optischen Interferometer 20 wird das Referenzlicht 61 ebenfalls auf den festen optischen Weg 24 und den variablen optischen Weg 25 aufgeteilt, und die beiden Lichtstrahlen von diesen optischen Wegen werden mittels des Halbspiegels 21 zu einem Referenzinterferenzlicht zusammengeführt, das von einem Photodetektor 42 zur Umwandlung in ein elektrisches Signal empfangen wird.
• Dadurch, daß als die Referenzlichtquelle 60 eine Lichtquelle verwendet wird, die Licht einer stabilen Wellenlänge und einer schmalen Spektralcharakteristik ausstrahlt, ändert sich die Amplitude eines optischen Referenzinterferenzsignals SD, das von dem Photodetektor 42 geliefert wird, sinusförmig mit einer konstanten Periode, daß heißt einer konstanten Interferenzstreifenfrequenz, bezogen auf die Bewegungsstrecke Δl des beweglichen Spiegels 23. In anderen Worten, das optische Referenzinterferenzsignal SD hat für jede feste Bewegungsstrecke des beweglichen Spiegels 23 eine Spitze. Wenn sich die Bewegungsgeschwindigkeit des beweglichen Spiegels 23 ändert, ändert sich auch entsprechend die Position der Sitze auf der Zeitachse. Das optische Referenzinterferenzsignal SD wird einem N-Vervielfacher 43 geliefert, von dem ein N-vervielfachtes Signal als ein Abtasttakt CL an einem A/D-Umsetzer 31 angelegt wird, in welchem der Pegel des optischen Interferenzsignals SA des zu messenden Lichts 11 von dem Photodetektor 30 für jeden Abtasttakt CL in einen Digitalwert umgesetzt wird. Der Wert N des N-Vervielfachers 43 ist so gewählt, daß die Frequenz des Abtasttakts CL mehr als doppelt so hoch wie die Interferenzstreifenfrequenz des optischen Interferenzsignals SA ist.
• Die von dem A/D-Umsetzer 31 zur Verfügung stehenden Abtastdaten werden einem Speicher 32 geliefert, in welchen Abtastdaten eines Wobbelhubs des beweglichen Spiegels 23 in Zuordnung zu dem Wobbelhub eingeschrieben werden. Die Abtastdaten von dem A/D-Umsetzer 31 16 werden außerdem an ein digitales Tiefpaßfilter 44 geliefert, durch das eine Niederfrequenzkomponente, die die Gleichstromkomponente und die Schwankungskomponente der Leistung des Eingangslichts 11 enthält, als das optische Leistungssignal SB abgetrennt wird, und Daten über das optische Leistungssignal SB eines Wobbelhubs des beweglichen Spiegels 23 werden ebenfalls in einen Speicher 45 eingeschrieben.
• Nach Abschluß des Einschreibens der Daten für einen Wobbelhub, werden die Daten SA und SB aus den Speichern 32 und 45 ausgelesen und an eine Recheneinheit 51 geliefert, wo die Teilung SA/SB, die oben unter Bezug auf Fig. 4 beschrieben wurde, ausgeführt wird, um die optischen Interferenzsignaldaten SC zu erhalten, von denen die Schwankungskomponente entfernt ist. Die so erhaltenen Daten SC können beispielsweise einer Spektralanalyse mittels eines FFT-Analysators 52 unterzogen werden, wodurch das Spektrum des Eingangslichts 11 erhalten werden kann.
• Das von der Teilung SA/SB erhaltene optische Interferenzsignal enthält nicht den Term der Leistung lB des Eingangslichts 11, wie aus dem Ausdruck (4) ersichtlich, und folglich ist die durch die Frequenzanalyse des Ergebnisses der Teilung SA/SB erhaltene Spektralkomponente auf die Leistung lB des Eingangslichts 11 normiert und steht nicht in Beziehung zum Leistungspegel des Eingangslichts 11. Das heißt, so lange die Spektralverteilung des Eingangslichts 11 unverändert bleibt, erhält man Spektren derselben Amplituden ungeachtet der Höhe der Leistung des Eingangslichts 11, und die Ergebnisse der Analyse enthalten keine Information über den Leistungspegel des Eingangslichts 11. Bei der Ausführungsform von Fig. 6 multipliziert die Recheneinheit 51 das Ergebnis der Teilung SA/SB mit dem Leistungspegel P&sub0; des Eingangslichts als eines Koeffizienten, um so ein Spektrum einer Amplitude zu erhalten, die der Leistung des Eingangslichts 11 proportional ist. Folglich nehmen die Ausgangsdaten SC der Recheneinheit 51 einen Wert an, der dem Leistungspegel P&sub0; des Eingangslichts 11 proportional ist, und die von der Frequenzanalyse der Daten SC gewonnene Amplitude des Spektrums wird ebenfalls proportional dem Leistungspegel P&sub0;. Der Koeffizient P&sub0;, der hier verwendet wird, ist einer der in den Speicher 45 geschriebenen Daten, vorzugsweise das Datum SB einer Reihe von in dem Speicher 45 für einen Wobbelhub gespeicherten Daten, das der Mittenposition des Wobbelhubs entspricht. Noch besser, der bewegliche Spiegel 23 des optischen Interferometers 20 wird um eine Strecke von -Δl bis +Δl bezogen auf die optische Wegdifferenz zwischen dem festen optischen Weg 24 und dem beweglichen optischen Weg 25 bewegt, und das optische Leistungsdatum SB an einer Adresse entsprechend der Nähe der Position, wo die optische Wegdifferenz Null ist, wird aus dem Speicher 45 ausgelesen und als der Koeffizient P&sub0; verwendet. Noch mehr vorzugsweise werden die optischen Leistungsdaten SB in einer vorbestimmten Anzahl von Perioden vor und nach der Position einer optischen Wegdifferenz von Null aus dem Speicher 45 ausgelesen und mittels eines Mittelwertbildners 47 gemittelt, wie durch eine gestrichelte Linie in Fig. 6 dargestellt, und der sich ergebende Mittelwert wird als der Koeffizient P&sub0; verwendet. In diesem Fall wird der Koeffizient P&sub0; weniger von der in der optischen Leistung enthaltenen Schwankungskomponente beeinflußt.
• Die Recheneinheit 51 gibt das optische Interferenzsignal SC aus, von dem die Rauschkomponente entfernt worden ist. Durch eine Frequenzanalyse des optischen Interferenzsignals SC mit dem Frequenzanalysator 52 kann das optische Spektrum des zu messenden Lichts 11 auf einer Anzeige 53 angezeigt werden. Darüberhinaus ist ein Hüllkurvendetektor 54 vorgesehen, mittels dessen eine Änderung der Amplitude des optischen Interferenzsignals SC, das heißt der Kohärenz v im Ausdruck (4) erfaßt wird. Durch Anzeige der Kohärenz y auf einer Anzeige 55, wobei die Abszisse die optische Wegdifferenz Δl repräsentiert, kann die Kohärenz des gemessenen Lichts 11 angezeigt werden. Außerdem können Schwankungen des Lichts 11 dadurch beobachtet werden, daß auf einer Anzeige 56 die optischen Leistungssignaldaten SB, die von dem Speicher 45 ausgelesen werden, angezeigt werden.
• Fig. 7 zeigt eine andere Modifikation der Ausführungsform von Fig. 6, bei der die Methode des Einsatzes des Referenzlichts, wie bei der Ausführungsform von Fig. 6, auf die Ausführungsform von Fig. 5 angewendet wird. In Fig. 7 sind Teile, die solchen in den Fig. 5 und 6 entsprechen, mit denselben Bezugszahlen und -zeichen versehen. Wie in Fig. 7 gezeigt, wird ein Teil des von der Lichtquelle 10 ausgehenden Lichts 11 von dem Halbspiegel 12 zum Photodetektor 41 reflektiert, der die Leistung des Lichts 11 in das elektrische Signal SB umsetzt, das an einen A/D-Umsetzer 46 angelegt wird. Der A/D-Umsetzer 46 setzt den Pegel des optischen Leistungssignals SB in einen Digitalwert um, und zwar jedesmal, wenn an ihn der Abtasttakt CL angelegt wird, der von dem N-Vervielfacher 43 von dem optischen Interferenzsignal SD des Referenzlichts 61 abgeleitet ist. Die Ausgangsdaten des A/D-Umsetzers 46 werden in Verbindung mit dem Wobbelhub des beweglichen Spiegels 23 in den Speicher 45 eingeschrieben. Der Aufbau und die Betriebsweise dieser Ausführungsform sind mit der Ausführungsform von Fig. 6 identisch, so daß hier keine weitere Beschreibung wiederholt zu werden braucht.
• Wie oben beschrieben, kann gemäß der vorliegenden Erfindung, selbst wenn die optische Leistung des zu messenden Lichts 11 schwankt, ein optisches Interferenzsignal erhalten werden, das frei ist von der Schwankungskomponente.
• Es ist ersichtlich, daß viele Modifikationen und Variationen vorgenommen werden können, ohne den Rahmen des neuen Konzepts der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Claims (10)

1. Trennanordnung für ein optisches Interferenzsignal, umfassend, ein optisches Interferometer (20), das zu messendes Licht empfängt und das Interferenzlicht des zu messenden Lichts ausgibt, und bei dem eine optische Wegdifferenz wobbelbar ist,

eine optische Interferenzsignalgeneratoranordnung (30), die das von dem optischen Interferometer einfallende Interferenzlicht empfängt und ein erstes optisches Interferenzsignal ausgibt, bei dem es sich um ein elektrisches Signal handelt, das der Intensität des Interferenzlichts entspricht,

gekennzeichnet durch

eine optische Leistungssignaltrennanordnung (40; 41) zur Erzeugung eines optischen Leistungssignals entsprechend der Leistung des zu messenden Lichts; und

eine Rechenanordnung (50) zum Teilen des ersten optischen Interferenzsignals von der optischen Interferenzsignalgeneratoranordnung durch das optische Leistungssignal von der optischen Leistungssignaltrennanordnung und zur Ausgabe des Ergebnisses der Teilung als eines zweiten optischen Interferenzsignals.

2. Trennanordnung für ein optisches Interferenzsignal nach Anspruch 1, bei der die optische Leistungssignaltrennanordnung ein Tiefpaßfilter (40) enthält, das mit der optischen Interferenzsignalgeneratoranordnung (30) verbunden ist und eine vorbestimmte Grenzfrequenz aufweist.

3. Trennanordnung für ein optisches Interferenzsignal nach Anspruch 1, bei der die optische Signaltrennanordnung einen Photodetektor (41) enthält, der einen Teil des zu messenden Lichts empfängt und dessen Leistung erfaßt und als das optische Leistungssignal ausgibt.

4. Trennanordnung für ein optisches Interferenzsignal nach Anspruch 1, bei der die optische Interferenzsignalgeneratoranordnung enthält: einen ersten Photodetektor (30), der das Interferenzlicht empfängt und es in ein elektrisches Signal umsetzt; einen A/D-Umsetzer (31), der das Ausgangssignal des ersten Photodetektors in ein digitales Signal umsetzt und es als das erste optische Interferenzsignal ausgibt; eine Referenzlichtquelle (60) zur Abgabe von Referenzlicht eines schmalen Spektrums, das dem optischen Interferometer (20) zusammen mit dem zu messenden Licht zugeführt wird; einen zweiten Photodetektor (42) zum Umsetzen von Referenzinterferenzlicht, das von dem optischen Interferometer abgestrahlt wird, in ein elektrisches Signal entsprechend dem Referenzlicht; und einen Vervielfacher (43) der die Frequenz des Ausgangssignals des zweiten Photodetektors zu einer gewünschten Frequenz vervielfacht und das vervielfachte Ausgangssignal als einen Abtasttakt an den A/D-Umsetzer anlegt; und bei der die optische Leistungssignaltrennanordnung ein digitales Tiefpaßfilter (44) enthält, das mit der Ausgabe des A/D-Umsetzers beliefert wird und eine vorbestimmte Grenzfrequenz zur Abtrennung des optischen Leistungssignals in digitaler Form aufweist.

5. Trennanordnung für ein optisches Interferenzsignal nach Anspruch 4, bei der die Rechenanordnung enthält: einen ersten Speicher (32) zur Speicherung des ersten optischen Interferenzsignals, das von dem A/D-Umsetzer (31) ausgegeben wird; einen zweiten Speicher (45) zur Speicherung des optischen Leistungssignals, das von dem digitalen Tiefpaßfilter (44) ausgegeben wird; und eine Teilungsanordnung (51), der das erste optische Interferenzsignal und das optische Leistungssignal, die von dem ersten und dem zweiten Speicher ausgelesen werden, geliefert werden, damit das erste optische Interferenzsignal durch das optische Leistungssignal geteilt wird.

6. Trennanordnung für ein optisches Interferenzsignal nach Anspruch 1, bei der die optische Interferenzsignalgeneratoranordnung enthält: einen ersten Photodetektor (30), der das Interferenzlicht empfängt und es in ein elektrisches Signal umsetzt; einen ersten A/D-Umsetzer (31) zum Umsetzen des Ausgangssignals des ersten Photodetektors in ein digitales Signal zur Ausgabe als das erste optische Interferenzsignal; eine Referenzlichtquelle (60) zur Ausgabe von Referenzlicht eines schmalen Spektrums, das zusammen mit dem zu messenden Licht dem optischen Interferometer (20) zugeführt wird; einen zweiten Photodetektor (42) zum Umwandeln des von dem optischen Interferometer ausgehenden Referenzinterferenzlichts in ein elektrisches Signal entsprechend dem Referenzlicht; und einen Vervielfacher (43), der die Frequenz des Ausgangssignals des zweiten Photodetektors zu einer gewünschten Frequenz vervielfacht und das vervielfachte Ausgangssignal als einen Abtasttakt an den ersten A/D-Umsetzer anlegt; und bei der die optische Leistungssignaltrennanordnung enthält: einen dritten Photodetektor (41), der einen Teil des zu messenden Lichts empfängt, dessen Leistung erfaßt und die erfaßte Leistung als das optische Leistungssignal ausgibt; und einen zweiten A/D-Umsetzer (46), der mit dem Ausgang des dritten Photodetektors verbunden ist, um das optische Leistungssignal in ein digitales optisches Leistungssignal umzusetzen, und zwar bei jedem Anlegen des Abtasttakts von dem Vervielfacher.

7. Trennanordnung für ein optisches Interferenzsignal nach Anspruch 6, bei der die Recheneinheit enthält: einen ersten Speicher 32, zum Speichern des ersten optischen Interferenzsignals, das von dem ersten A/D-Umsetzer ausgegeben wird; einen zweiten Speicher (45) zum Speichern des optischen Leistungssignals, das von dem zweiten A/D-Umsetzer ausgegeben wird; und eine Teilungsanordnung (51), der das erste optische Interferenzsignal und das optische Leistungssignal, die von dem ersten und dem zweiten Speicher ausgelesen werden, geliefert werden, damit das erste optische Interferenzsignal durch das optische Leistungssignal geteilt wird.

8. Trennanordnung für ein optisches Interferenzsignal nach Anspruch 5 oder 7, bei der die Rechenanordnung eine Multiplizieranordnung (51) enthält, durch die das geteilte Ausgangssignal der Teilungsanordnung (51) mit einem der aus dem zweiten Speicher (45) ausgelesenen Abtastdaten des optischen Leistungssignals als einem konstanten Koeffizienten multipliziert wird, wobei das multiplizierte Ausgangssignal der Multiplizieranordnung als das zweite optische Interferenzsignal ausgegeben wird.

9. Trennanordnung für ein optisches Interferenzsignal nach Anspruch 5 oder 7, bei der die Rechenanordnung enthält: eine Mittelwertbildungsanordnung (47) zur Mittelwertbildung einer Vielzahl von aus dem zweiten Speicher (45) ausgelesenen Abtastdaten des optischen Leistungssignal und zur Lieferung der gemittelten Ausgabe als eines konstanten Koeffizienten; und eine Multiplizieranordnung (51) zum Multiplizieren des konstanten Koeffizienten und der geteilten Ausgabe der Teilungsanordnung und zur Lieferung der multiplizierten Ausgabe als das zweite optische Interferenzsignal.

10. Trennanordnung für ein optisches Interferenzsignal nach Anspruch 2, 4 oder 5, bei der die Grenzfrequenz des Tiefpaßfilters (40; 44) niedriger ist, als ein Frequenzband zum Messen des optischen Interferenzsignals entsprechend einem Wellenlängenbereich zur Messung des zu messenden Lichts.