DE2302055A1

DE2302055A1 - Verfahren zur bestimmung der wellenlaenge elektromagnetischer strahlung

Info

Publication number: DE2302055A1
Application number: DE19732302055
Authority: DE
Inventors: Heinz Dr Haemmerling
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1973-01-17
Filing date: 1973-01-17
Publication date: 1974-07-25

Description

"Verfahren zur Bestimmung der Wellenlänge elektromagnetischer Strahlung" Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der We3-lenlänge elektromagnetischer Strahlung.
Lichtemittierende Dioden und Farbstofflaser emittieren elektromagnetische Strahlung im ultravioletten, sichtbaren und infraroten Spektralbereich. Die Emissionswellenlänge derartiger Elemente wird üblicherweise mit Prismen-, G-tter-und Fourierspektrometern sowie durch Verwendung scgmalbandiger Interferenzfil ter bestimmt. Diese bekannten Methoden erfordern jedoch einen relativ hohen Aufwand, da die dazu erforderlichen Meßinstrumente und Filter sehr kostspielig sind Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Vcrfahren zur Bestimmung der Wellenlänge elektromagnetischer Strahlung anzugeben, welches keinen s,o hohen Aufwand erfordert Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einem solchen Verfahren nach der Erfindung vorgeschlagen, daß die Wellenlänge Ettels Filter bestimmt wird, deren spektrales Durchlaßvermögen eine monoton ansteigende oder monoton abfallende Funktion der Wellenlänge ist. Der Ausdruck "monoton" bedeutet in diesem Zusammenhang, daß das Durchlaßvermögen des Filters mit zunehmender Wellenlänge ständing zu- oder abnimmt.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung wird die Strahlungeleistung zunächst ohne Filter und dann unter Zwischenschal@ung eines Filters gemessen. Außer diesen Strahlungsleistungen muß die Transparenz des Filters als Funktion der Wellenlänge bekannt sein. Diese Transparenzkurve wird vorzugsweise normiert aufgetragen, und zwar bezogen auf die Strahlungsleistung, die ohne Zwischenschaltung des Filters ermittelt wurde.
In diesem Fall ist also auf der Ordinate das Verheltnis von Strahlungsleistung mit Filter zu Strahlungsleistung ohne Filter aufgetragen. Der Abszissenwert ist die Wellenlänge.
Hat man diese Transparenzkurve des verwendeten Filters ermittelt und kennt man die Strahlungsleistung der Strahiungsquelle mit und ohne Filter, so oc-ht man mit dem Quotienten, bestehend aus dem Verhältnis von Strahlungsleistung der Strahlungsquelle ohne Filter, in die Transparenzkurve, wodurch sich in einfacher Weise die Wellenlänge der von der Strahlung @elle emittier@n Strahlung ereibt.
@em@ einer besonderen Ausführungsform der Erfindung werden zur @@@besseiund des spektraler Auflösungsvermögens zw @il@@@ verwerdet, von denen das eine ein monoton mit der Wellenplänge ansteigendes und das andere ein monoton abstei-@@ndes Durchlaßvermögen ha@, In diesem Fall werden die Strahlungsleistung unter Vorschaltung eines Filters mit monoton abfallendem Durchlaßvermögen gemessen. Die Wellenlänge der Strahlung wird dann mit Hilfe dieser gemessener Strahlungsleistungen und mit Hilfe des in Abhängigkeit von der Wellenlänge ermittelten Qiotienten des Durchlaßvermögens der beiden Filter bestimmt. Als Filter w rden sowohl bei Verwendung von nur einem Filter als auch bei Verwendung von zwei Filtern vorzugsweise eingefärbte Gläser verwendet.
Die Erfindung wird im folgenden an einem Ausführungsbeispii näher erläutert.
Zur Erläuterung der Erfindung wird im folgenden als Ausfül-irungsbeispiel die Wellenlängenmessung rot leuchtender Ga As P -Dioden beschrieben. Zu diesem Zweck wird nach der Erfindung ein Strahlenfilter benötigt, welches in Abhängigkeit von der Wellenlänge # gemäß der Figur 1 eine monoton ansteigende oder gemäß der Figur 2 eine monoton abfallende Durchlässigkeit (Transparenz) hat. Die Kurven der Figuren 1 und 2 werden beispielsweise mit Hilfe eines Monochromators ermittelt, der in Abhängigkeit von der Wellenlänge die Strahlungsleistung einer Strahlungsqueile mißt, und zwar mit dazwischengeschaltetem Filter und ohne Filter Die in den Kurven 1 und 2 auf der Ordinate aufgetragenen prozentualen Durchl aßwerte entsprechen dem Verhältnis (Quotienten) der bei einer bestimmten Wellenlänge gemessenen Strahlungsleistung mit Filter zu der bei derselben Wellenlänge gemessenen Strahlungsleistung ohne Filter. Um prozentuale Angaben zu erhalten, ist dieser Wert noch mit dem Faktor loo zu multiplizieren. Als Filter mit monoton ansteigender oder monoton abfaRender Durchlässigkeit können beispielsweise eingefärbte Gläser verwendet werden.
Mit Hilfe der Kurve 1 oder der Kurve 2 wird nun die Wellenlänge des von der Diode ausgestrahlten Lichtes in einfacher Weise dadurch ermittelt, daß die Strahlungsleistung der Diode mit und ohne Filter gemessen wird. Anschließend wird wie bei der Ermittlung der Kurven selbst der Quotient von Strahlungsleistung mit Filter zu Strahlungsleistung ohne Filter gebildet und mit dem Faktor loo multipliziert. Mit dem dabei ermittelten prozentualen Durchlaßwert geht man dann in die-entsprechende Filterkurve und erhält in einfacher Weise den dazugehörigen Wellenlängenwert, der gleich der Wellenlcillye der Strahlung der zu bestimmenden Diode ist.
Zur Erhöhung der Genauigkeit der Wellenlängenbestimmung werden gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung zwei Filter verwendet, von denen das eine ein monoton ansteigende und das andere Filter eine monoton abfallende Durchlässigkeit haben. Als Filter mit monoton ansteigender Durchlässigkeit wird beispelsweise ein rotes Plexiglas und als Filter mit monoton fallender Charakteristik ein grünes Flaschenglas verwendet. Wird das Licht einer Diode, für die die Wellenlänge zu bestimmen ist, z.B. durch ein rot eingefärbtes Glas auf eine Solarzelle als Meßgerät zur Bestimmung der Durchlässigkeit gerichtet, so erhält man eine gemessene relative Lichtintensität von z.B. RL Einheiten. Mißt man für dieselbe Diode die durch ein grünes Glas gefilterte Lichtintensität, so ergeben sich beispielsweise GL Einheiten.
Geht man mit dem Quotienten RL/GL in eine Kurve oder in eine Tabelle, die die Abhängigkeit des Quotienten R( ')/G( 2) von der Wellenlänge angibt, so erhält man wiederum in einfacher Weise die Wellenlänge des von der Diode ausgestrahlten Lichtes. R(A) bzw. G(#) geben die Durchlässigkeit des roten bzw. grünen Filterglases in Abhängigkeit von der Wellenlänge an. Die beiden Durchlässigkeitskurven können wiederum mit Hilfe eines Monochromators ermittelt werden.
Bei dem angeführten Beispiel zur Bestimmung der Emissionswellenlänge rotleuchtender Dioden ist die spektrale Auflösung nach dem geschilderten Verfahren beispielsweise besser als 1 nm. Das Verfahren nach der Erfindung kann selbstverständlich durch Verwendung anderer farbiger Gläser z.B. auf andere interessierende Spektralbereiche wie z,Bo das Infrarotgebiet Anwendung finden. Die Empfindlichkeit des Verfahrens nach der Erfindung sowie der mit einem gefärbten Glas jeweils überstreichbare Spektralbereich können durch Kombination mehrerer Gläser, die beispielsweise zusammengeklebt werden, nach Wunsch verändert werden. Die optimale Kombination mehrerer Gläser zu einem Filter mit gewünschter Durchlässigkeit als Funktion der Wellenlänge kann z.B. mittels eines numerischen Optimierungsprogramms mit Hilfe eines Digitalrechners ermittelt werden.

Claims

t e n t a n s p r ü c h e

Verfahren zur Bestimmung der Wellenlänge elektromagnetischer Strahlung, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellenlänge mittels Filter bestimmt wird, deren spektrales Durchlaßvermögen eine monoton ansteigende oder monoton abfallende Funktion der Wellenlänge ist.
2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsleistung ohne Verwendting eines Filters sowie unter Zwischenschaltung eines Filters gemessen wird und daß die Wellenlänge der Strahlung mit Hilfe dieser gemessenen Strahlungsleistungen und der in Abhängigkeit von der Wellenlange ermittelten Transparenz des Filters bestimmt wird.
3) Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verbesserung des spektralen Auflösungsvermögens zwei Filter verwendet werden, von denen das eine ein monoton ansteigendes und das andere ein monoton absteigendes Durchlaßvermögen hat.
4) Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsleistung unter Verwendung eines Filters mit monoton ansteigendem Durchlaßvermögen sowie die Strahlungsleistung unter Vorschaltung eines Filters mit monoton abfallendem Durchlaßvermögen gemessen werden und daß dann die Wellen]. änge der Strahlung mit Hilfe dieser gemessenen Strahlungsleistungen und mit Hilfe des in Abhängigkeit von der Wellenlänge ermittelten Quotienten des Durchlaßvermögens der beiden Filter bestimmt wird.
5) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Filter eingefärbte Gläser verwendet werden.