DE3041375A1

DE3041375A1 - Optische filteranordnung mit interferenzfiltern

Info

Publication number: DE3041375A1
Application number: DE19803041375
Authority: DE
Inventors: Helmut Dipl.-Phys. 7500 Karlsruhe Oster
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1980-11-03
Filing date: 1980-11-03
Publication date: 1982-06-09
Also published as: JPS57104825A

Description

Optische Filteranordnung mit Interferenzfiltern
Die Erfindung bezieht sich auf eine optische Eilteranordnung mit Interferenzfiltern.
Derartige Filteranordnungen werden häufig für spektralphotometrische Messungen eingesetzt, insbesondere bei der Mehrkomponenten-Gasanalyse zur selektiven Bestimmung einzelner Absorptionsbanden.
Bei der Mehrkomponenten-Gasanalyse war man bisher auf die Eigenschaften der einfachen Interferenzfilter angewiesen, die eine Trennung eng beieinanderliegender Absorptionsbanden verschiedener Komponenten nicht mehr zufließen, was bei der Messung eine hohe Querempfindlichkeit der Komponenten gegeneinander ergab.
Es besteht deshalb die Aufgabe, eine Filteranordnung mit Interferenzfiltern zu schaffen, bei der mit einfachen Mitteln eine Verringerung der Halbwertsbreite des spektralen Durchlaßbereichs einer bestimmten Filterart erreicht wird.
Eine Lösung der Aufgabe wird darin gesehen, daß zwei gleiche plane Interferenzfilter) einen kleinen Winkel zwischen 0 und 5 ° einschließend, hintereinander im Strahlengang angeordnet sind.
Mit Hilfe dieser Filteranordnung läßt sich die Halbwertsbreite der resultierenden Durchlaßkurve beträchtlich verringern, ohne daß der Transmissionsgrad im Vergleich zu einem einfachen lilter unter einen für die Meßaufgabe noch brauchbaren W'rt sinkt.
Werden beide Filter spiegelbildlich zu einer zwischen ihnen liegenden Querschnittsebene des Strahlengangs angeordnet, ergibt sich eine resultierende Durchlaßkurve mit etwa gleicher Schwerpunktwellenlänge.
Schließt das eine Filter einen anderen Winkel zu der Querschnittsebene ein als das andere Filter, wird die Schwerpunktswellenlänge nach kürzeren bzw. längeren Wellenlängen verschoben, wobei noch eine weitere Verringerung der Halbwertsbreite erreichbar ist.
Zur Erläuterung der Erfindung sind in den Figuren 1 bis 3 Filteranordnungen in verschiedenen Lagen zur Querschnittsebene dargestellt, Figur 4 zeigt spektrale Durchlaßkurvon, die mit den Filteranordnungen erzielbar sind.
Figur 1: Im Strahlengang 1 einer hier nicht im einzelnen dargestellten spektral-photometrischen Meßeinrichtung sind zwei gleiche plane Interferenzfilter F1, F2 spiegelbildlich zu einer Querschnittsebene e - e des Strahlengangs 1 angeordnet und schließen einen kleinen Winkel OC ein, der 0 zwischen 0 und 5 ° liegen kann.
Bei dieser Anordnung bleibt die Schwerpunktswellenlänge der resultierenden, spektralen Durchlaßkurve etwa gleich.
In Figur 2 ist das erstc Interferenzfilter F1 in der Querschnittsebene e - e angeordnet, während das zweite Interferenzfilter F2 wieder in dem kleinen Winkel zu dem ersten Interferenzfilter F1 angebracht ist.
In der Anordnung nach Figur 3 ist es umgekehrt.
Die in den Figuren 2 und 3 gezeigten Anordnungen stellen die Extremfälle der Möglichkeiten dar, eine Verschiebung des Durchlaßbereichs nach höheren oder niedrigeren Wellenlängen zu erreichen. Bei der Anordnung nach Figur 2 wird der spektrale Durchlaßbereich nach größeren Wellenlängen hin verschoben, in der Anordnung nach Figur 3 nach kürzeren.
In der Figur 4 sind spektrale Durchlaßkurven verschiedener Anordnungen dargestellt.
Die gestrichelte Kurve a zeigt den spektralen Durchlaßbereich eines einzelnen Interferenzfilters mit der Halbwertsbreite ra.
Die ausgezogene Kurve b kennzeichnet den resultierenden spektralen Durchlaßbereich zweier gleichartiger, hintereinandergeschalteter Filter in der Anordnung gemäß Figur 1.
Bei etwa gleicher Schwerpunktswellenlänge ist die Halbwertsbreite X b merkbar verringert, so daß sich ein schmälerer Durchlaßbereich ergibt bei geringfügig verringertem Transmissionsgrad.
Mit nicht spiegelbildlich zur Querschnittsebene geneigten Interferenzfiltern läßt sich die Halbwertsbreite weiter verringern bei gleichzeitiger Verschiebung der Schwerpunktswellenlänge des Durchlaßbereichs. Die spektrale Durchlaßkurve c ist rnit einer Filteranordnung gemäß Figur 3 zu erzielen, die fialbwertsbreite X c beträgt etwa ein Drittel der Halbwertsbreite A a eines einfachen Filters gleicher Art, der Schwerpunkt des Durchlaßbereichs ist nach niedrigeren Wellenlängen verschoben.
Eine Verschiebung des Durchlaßbereichs nach höheren Wellenlängen läßt sich in entsprechender Weise mit einer Anordnung nach Figur 2 erzielen, die resultierende Durchlaßkurve ist in der Figur der Ubersichtlichkeit halber jedoch nicht eingezeichnet.
4 Patentansprüche 4 Figuren

Claims

Patentansprüche 1. Optische Filteranordnung mit Interferenzfiltern, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß zwei gleiche plane Interferenzfilter (F1, F2) einen kleinen Winkel (cc) zwischen 0 ° und 5 ° einschließen und hintereinander in einem Strahlengang (1) angeordnet sind.
2. Optische Filteranordnung nach Anspruch 1, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Interferenzfilter (F1, F2) zu einer Querschnittsebene (e - e) des Strahlengangs (1) in einem dem Betrage nach gleichen Winkel geneigt angeordnet sind.
3. Optische Filteranordnung nach Anspruch 1, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Interferenzfilter (F1, F2) zu einer Querschnittsebene (e - e) des Strahlengangs (1) mit unterschiedlichen Winkeln geneigt angeordnet sind.
4. Optische Filteranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h ihre Verwendung im Strahlengang optischer Mehrkomponenten-Gasanalysegeräte.