DE4321084A1

DE4321084A1 - Vorrichtung zur Messung der spektralen Empfindlichkeit von optischen Komponenten mit einer Lichtquelle mit breitem Emissionsspektrum

Info

Publication number: DE4321084A1
Application number: DE19934321084
Authority: DE
Inventors: Hon Huynh
Original assignee: Krone GmbH
Current assignee: ADC GmbH
Priority date: 1993-06-19
Filing date: 1993-06-19
Publication date: 1994-12-22

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Messung der spektrale Empfindlichkeit von optischen Komponenten mit einer Lichtquelle mit breitem Emis sionsspektrum gemäß dem Oberbegriff des Patentan spruches 1.

Eine der wichtigsten physikalischen Kenngrößen für op tische Komponenten, insbesondere in der optischen Nachrichtentechnik, ist die spektrale Empfindlichkeit. Die Kenntnis der spektralen Empfindlichkeit von Kopplern, WDM (Wavelength Divison Multiplexing), Steckern, Photodioden, Spleißstellen usw. ermöglicht es, entweder die Komponenten in den geeignesten Fre quenzbereichen zu betreiben oder aber Herstellungs prozesse zu optimieren und so die Qualität der optischen Komponenten zu verbessern, was dazu führt, das Gesamtsystem in zulässigen Toleranzbereichen zu realisieren.

Um die spektrale Empfindlichkeit von optischen Kompo nenten messen zu können, muß eine geeignete Lichtquel le mit ausreichender Lichtleistung und breitem Emis sionsspektrum zur Verfügung stehen. Im Bereich der op tischen Nachrichtentechnik liegt das relevante Wellen längenintervall im Bereich zwischen 1200 und 1600 nm.

In der Ausgabe vom 1. Dezember 1982 der Fachzeitschrift Applied Optics Vol. 21 No. 23 ist der Artikel "Refrac tive index of HF from 2.5 um to 2.9 um" von D.L. Drum mond erschienen, aus dem eine Meßmethode zur Bestim mung der spektralen Empfindlichkeit von optischen Kom ponenten bekannt, bei der eine "weiße" Lichtquelle z. B. Halogen-Lampe) verwendet wird. Das Licht wird mittels eines Choppers gepulst, mittels eines Linsen systems gebündelt und in einen Monochromator einge speist. Der Monochromator hat die gleiche Funktion wie ein Wobbler, nämlich den gesamten Frequenzbereich durchzustimmen. Nacheinander werden die einzelnen Fre quenzanteile durch ein weiteres Linsensystem gebündelt und mittels eines Glasfaserkabels in die auszumessende optische Komponente eingespeist. Die resultierende Lichtleistung am Ausgang der optischen Komponente wird mittels eines Optoelektrischen-Wandlers in ein elek trisches Signal umgewandelt und auf den Eingang eines Lock-In-Verstärkers gegeben, der mit der Frequenz des Choppers synchronisiert wird. Gibt man nun den Ausgang des Lock-In-Verstärkers auf den Y- und den dazuge hörigen Frequenzanteil des Monochromators auf den X-Kanal eines XY-Schreibers, so erhält man die gra phische Darstellung der spektralen Empfindlichkeit der auszumessenden optischen Komponente.

Nachteilig bei diesem Verfahren ist, daß sich die Ein kopplung der Lichtleistung in die optischen Komponen ten als schwierig, instabil und nicht immer reprodu zierbar erweist. Zum anderen sind die Meßergebnisse stark von äußeren Einflüssen wie Luftfeuchtigkeit, Staub, Erschütterungen oder Fremdlicht abhängig. Auch müssen die Messungen wegen der schwachen Lichtleistung meist, wie oben beschrieben, mit einem Lock-In-Ver stärker durchgeführt werden. Dadurch werden die Mes sungen langsam, aufwendig und teuer.

Ein Weg die beschriebenen Probleme zu überwinden, ist das Verwenden von Halbleiter-Lasern, die auf verschie denen Wellenlängen arbeiten. Mit Hilfe eines Multi plexers werden die verschiedenen Halbleiter-Laser nacheinander geschaltet. Die jeweilige Lichtleistung wird mittels eines Glasfaserkabels in die auszumes sende optische Komponente eingekoppelt.

Nachteilung bei diesem Meßverfahren ist, daß keine kontinuierliche Meßkurve erzielt wird, sondern dis krete Meßwerte auf genommen werden. Um eine gute Ap proximation an die reelle Meßkurve zu erreichen, müs sen viele verschiedene Halbleiter-Laser verwendet wer den, die auf unterschiedlichen Wellenlängen arbeiten. Allerdings sind Halleiter-Laser für bestimmte Wellen längen nicht handelsüblich, so daß sie entweder spe ziell angefertigt werden müssen oder aber man verzich tet auf diese Meßpunkte um den Preis einer grob digi talisierten Meßkurve. Des weiteren ist zu beachten, daß auch handelsübliche Halbleiter-Laser sehr teuer sind, so daß bei diesem Meßprinzip schnell beachtliche Kosten entstehen, um eine brauchbare Meßkurve aufzu nehmen. Zudem sind für die Halbleiter-Laser aufwendige Regelkreise notwendig. Außerdem ist die Meßvorrichtung empfindlich gegen Reflexionen, so daß teure optische Isolatoren verwendet werden müssen.

Auch das Verwenden von durchstimmbaren Halbleiter-La serdioden löst nicht das Problem. Zum einen gibt es zur Zeit keinen durchstimmbaren Halbleiter-Laser, der über das gesamte für die optische Nachrichtentechnik interessante Wellenlängenintervall durchstimmbar ist. Dies ist auch mit Verwendung mehrerer Halbleiter-Laser nicht zu erreichen. Zum anderen sind durchstimmbare Halbleiter-Laser extrem teuer.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, die kostengünstig über ein großes Wellenlängenintervall die spektrale Empfind lichkeit optischer Komponenten ausmessen kann, unem pfindlich auf äußere Umwelteinflüsse reagiert und eine kontinuierliche Meßkurve aufnimmt.

Die Lösung der Aufgabe ergibt sich aus den kenn zeichnenden Merkmalen des Anspruches 1. Durch das er findungsgemäße Verwenden mindestens einer Lumineszenz diode wird es möglich, in dem Wellenlängenintervall, in dem die Lumineszenzdiode abstrahlt, die spektrale Empfindlichkeit von optischen Komponenten kontinuier lich auszumessen. Die Vorrichtung ist unempfindlich gegen äußere Umwelteinflüsse und durch die Verwendung von Lumineszenzdioden sehr viel preiswerter als Vor richtungen, die Halbleiter-Laser verwenden. Durch die sehr kurze Kohärenzlänge von Lumineszenzdioden ist die erfinderische Vorrichtung unempfindlich gegen Reflex ionen.

Durch Verwendung mehrerer Lumineszenzdioden als Licht quelle, deren Spektren mittels eines Kopplers zu einem Gesamtspektrum vereinigt werden, kann ein ausreichend breites Emissionsspektrum der Lichtquelle erzielt wer den. Durch geeignete Wahl der Lumineszenzdioden kann auch erreicht werden, daß die abgestrahlte Lichtleis tung der Lichtquelle nahezu konstant ist, was für die Präzision von Messungen der spektralen Empfindlichkeit eine besondere Rolle spielen kann.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand einer in der Zeichnungen dargestellten bevorzugten Ausführungsform beschrieben. Es zeigen

Fig.

1 das Blockschaltbild der Vorrichtung zur Mes sung der spektralen Empfindlichkeit optisch er Komponenten und

Fig. 2 die schematische Darstellung der Gesamtemis sion zweier Lumineszenzdioden als Lichtquel le der Vorrichtung.

Die Fig. 1 zeigt das Blockschaltbild der Vorrichtung zur Messung der spektralen Empfindlichkeit von op tischen Komponenten. Die Emissionsspektren der beiden Lumineszenzdioden 1 werden mittels Glasfaserkabel 2 in einen Koppler 3 eingespeist. Der Koppler 3 erzeugt ein resultierendes Gesamtemissionsspektrum 7. Mittels Glasfaserkabel 2 und eines Steckers 4 wird die Licht leistung des Gesamtemissionsspektrums 7 in die zu prü fende optische Komponente, den Prüfling 5, einge speist. Die Lichtleistung am Ausgang des Prüflings 5 wird über Glasfaserkabel 2 an einen optischen Spek trums-Analysator 6 weitergeleitet und dort ausgewertet und graphisch dargestellt.

Die Fig. 2 zeigt schematisch vereinfacht, wie sich das Gesamtemissionsspektrum 7 aus den einzelnen Spektren der Lumineszenzdioden 1 ergibt. Durch Verwendung meh rerer geeigneter Lumineszenzdioden 1 kann so ein aus reichend breites Gesamtemissionsspektrum 7 nahezu konstanter spektraler Lichtleistung erzeugt werden. Das Prinzip ähnelt der Erzeugung einer pulsierenden Gleichspannung aus einer Wechselspannung mittels einer Graetz-Schaltung.

Bezugszeichenliste

1 Lumineszenzdiode
2 Glasfaserkabel
3 Koppler
4 Stecker
5 Prüfling
6 optischer Spektrums-Analysator
7 Gesamtemissionsspektrum.

Claims

1. Vorrichtung zur Messung der spektralen Empfindlich keit von optischen Komponenten mit einer Lichtquel le mit breitem Emissionsspektrum, dadurch gekennzeichnet, daß als Lichtquelle mindestens eine Lumineszenz diode (1) verwendet wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß bei Verwendung mehrerer Lumineszenzdioden (1) als Lichtquelle, deren Spektren mittels eines Kopplers (3) zu einem Gesamtemissionsspektrum (7) vereinigt werden.