DE4437575C2 - Spektrometer mit kohärenter und periodisch gepulster Strahlung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Spektroskopieverfahren unter Verwendung von kohärenter und periodisch gepulster Strahlung und eine Vorrichtung zur seiner Durchführung.

Spektrometer arbeiten gewöhnlich mit elektromagnetischer Strahlung eines vorgegebenen Frequenzbereichs, die im Dauerstrich, d. h. als sinusförmige Wellenform auf eine zu untersuchende Materialprobe gerichtet ist, und einer Empfangseinrichtung, die die Signalhöhe der an der Material­ probe transmittierten oder reflektierten Strahlung detektiert und zur Anzeige bringt. In jüngster Zeit sind jedoch Spektrometer entwickelt worden, die auf der Grundlage elektromagnetischer Impulse mit definierter Repetitions­ frequenz ω arbeiten. Bei diesem Spektrometerkonzept besteht der zur Verfügung stehende Frequenzbereich infolge der nicht-sinusförmigen Zeitabhängigkeit der elektromagnetischen Strahlung aus Komponenten, die im wesentlichen den ganz­ zahligen Vielfachen der Repetitionsfrequenz ω entsprechen. Die Einhüllende dieses "Frequenzkamms" ergibt sich aus einer Fouriertransformation eines einzelnen elektromagnetischen Impulses. Die zeitliche Kürze der einzelnen Impulse bestimmt also im wesentlichen die zur Verfügung stehende Frequenz­ bandbreite. Durch Abstimmung der Repetitionsfrequenz ω kann also theoretisch in dem zur Verfügung stehenden Frequenzbereich jede gewünschte Frequenzkomponente erzeugt werden.

Als Beispiele für ein derartiges Spektrometerkonzept seien hier die Publikationen von Grischkowsky et al. (Journal of the Optical Society of America B7, 2006-2015 (1990) und Bostak et al. (OSA Topical Meeting on Ultrafast Electronics and Optoelectronics, San Francisco, Jan. 23-25, 1993) genannt.

Bei Grischkowsky et al. wird durch Bestrahlung eines defekt­ reichen, mit Leiterbahnstrukturen versehenen Halbleiters mit Femtosekundenlaserimpulsen ein extrem kurzzeitiger Stromfluß durch den Halbleiter erzielt, durch den ein kurzer elektro­ magnetischer Impuls in den freien Raum über der Probe abgestrahlt wird. Nachteilig bei diesem Aufbau sind die Größe und die Kosten der Laserstrahlquelle. Außerdem ist die Pulswiederholfrequenz ω nicht beliebig einstellbar.

Die Vorrichtung von Bostak et al. ist dagegen erheblich kompakter, da sie ohne den Gebrauch von Femtosekundenlasern auskommt. Sie verwendet stattdessen nichtlineare elektrische Leiterbahnen, durch die elektrische Impulse verkürzt werden und über geeignete Antennenstrukturen in den freien Raum abgestrahlt werden.

Beide Konzepte haben jedoch darüberhinaus den Nachteil, daß die Empfangseinrichtung ebenso kompliziert aufgebaut ist wie die Sendeeinrichtung. Das liegt daran, daß die Detektion der für die Spektroskopie verwendeten ultrakurzen elektro­ magnetischen Transienten, deren Erzeugung bereits aufwendige nichtkonventionelle Techniken erfordert, ebensowenig durch konventionelle Empfangselektronik erfolgen kann. In der Praxis bedeutet dies, daß bei dem Spektrometer von Grischkowsky et al. auf der Empfängerseite ein ultrakurzer Leitfähigkeitstransient erzeugt werden muß, und daß bei dem Spektrometer von Bostak et al. auf der Empfängerseite ein von einer Signalquelle angesteuerter nichtlinearer Schalt­ kreis vorhanden sein muß. Der zeitliche Verlauf des durch die Materialprobe transmittierten elektromagnetischen Impulses muß durch eine Autokorrelationstechnik ermittelt werden. Das Spektrum kann dann durch Fouriertransformation dieser Zeitfunktion berechnet werden.

Der Nachteil insbesondere des Spektrometers von Bostak et al. ist demgemäß, daß zwei separate nichtlineare Schaltkreise in der Sendevorrichtung und in der Empfangsvorrichtung ange­ ordnet werden müssen. Eine derartige Anordnung ist relativ unflexibel und kann nur unter Schwierigkeiten auf veränderte Versuchsbedingungen oder Probengeometrien eingestellt werden. Ein weiterer Nachteil konventioneller Spektrometer nach Fig. 2 ist, daß bestimmte Response-Funktionen der Material­ probe wie z. B. die Leitfähigkeit nicht gemessen werden können. Weiterhin ist die inhärente Phasenempfindlichkeit gattungsgemäßer Spektrometer zwar für viele Anwendungen wichtig. Sie ist aber z. B. bei Gasanalysen nicht erwünscht und kann im Falle von Streuung oder Strahlfluktuationen beim Durchgang des Meßstrahls durch die zu untersuchende Materialprobe sogar von Nachteil sein.

Aus der WO 86/05878 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Doppelmodulationsspektroskopie bekannt, bei denen eine zu un­ tersuchende Probe mit einem monochromatischen Licht bestrahlt wird, das mit zwei verschiedenen Modulationsfrequenzen modu­ liert ist. Diese Doppelmodulation erzeugt eine Vielzahl von Seitenbändern, von denen eine erste Gruppe von Seitenbändern Frequenzen in einem Spektralbereich enthalten, in dem die Pro­ be vermessen werden soll, und eine zweite Gruppe von Seiten­ bändern Frequenzen außerhalb des interessierenden Spektralbe­ reichs enthalten, die als Referenzfrequenzen verwendet werden.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Spektro­ skopieverfahren mit einem erweiterten Einsatzbereich anzuge­ ben. Die Aufgabe der Erfindung ist es auch, ein verbessertes Spektrometer zur Durchführung eines derartigen Verfahrens an­ zugeben.

Diese Aufgaben werden durch ein Verfahren bzw. ein Spektrome­ ter mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 bzw. 9 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

Das erfindungsgemäße Spektrometer verwendet auf der Sender­ seite zwei Signalquellen, die beide elektromagnetische, kohärente Strahlung in Form von Impulsen mit einer einstell­ baren Repetitionsfrequenz emittieren, wobei die zeitliche Im­ pulslänge klein ist gegen die Impulsperiode. Die Repetitions­ frequenzen der von den Signalquellen emittierten elektromagne­ tischen Strahlungsbündel betragen ω und ω + Δ und unterschei­ den sich somit um einen Frequenzbetrag Δ voneinander, der klein ist gegen die Frequenz ω. Die zu untersuchende Material­ probe wird von den beiden Strahlungsbündeln durchstrahlt. In einer Empfangseinrichtung werden die Strahlungsbündel zur Überlagerung gebracht. Diese Vorrichtung hat den Vorteil, daß die Empfangsvorrichtung einfach aufgebaut sein kann, z. B. nur aus einem in dem betreffenden Frequenzbereich strahlungsempfindlichen Detektor bestehen kann. Dies ermög­ licht Versuchsaufbauten, die mit den bisher im Stand der Technik beschriebenen Spektrometerkonzepten nicht möglich wären.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von bevor­ zugten Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Figuren näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Spektrometers;

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Spektrometers nach dem Stand der Technik;

Fig. 3 eine Zweifach-Antenne;

Fig. 4 eine schematische Darstellung einer weiteren Aus­ führungsform eines erfindungsgemäßen Spektrometers.

In Fig. 2 ist ein Spektrometer nach dem Stand der Technik schematisch dargestellt, wie es z. B. von Bostak et al. vorbeschrieben ist. Eine Sendeeinrichtung 1 enthält einen Signalgenerator 11, der ein annähernd sinusförmiges Spannungssignal einer Frequenz ω, z. B. im GHz-Bereich einem nichtlinearen Schaltkreis (NLC) 12 zuführt, durch den die Signalflanken des sinusförmigen Signals aufgesteilt werden. Im Frequenzbild heißt dies, daß durch den NLC eine Kamm­ struktur mit Frequenzen erzeugt wird, die ganzzahligen Viel­ fachen der Frequenz ω innerhalb einer Einhüllkurve ent­ sprechen. Die Bandbreite der Einhüllkurve, d. h. ihr Abfall auf der Hochfrequenzseite wird durch die zeitliche Länge der durch den NLC verkürzten Signalflanken bestimmt. Mit der somit erzeugten Strahlung wird das Spektrum einer Materialprobe 2 in Transmission gemessen. Eine Empfangs­ vorrichtung 3 ist im Prinzip ähnlich wie die Sendeein­ richtung 1 aufgebaut, enthält also ebenso einen Signal­ generator 31, der ein annähernd sinusförmiges Spannungs­ signal einer Frequenz ω + Δ erzeugt, und einen nichtlinearen Schaltkreis (NLC) 32, wodurch elektromagnetische Strahlung mit Frequenzkomponenten ω + Δ, 2ω + 2Δ, ... erzeugt wird. Zur Messung der von der Materialprobe 3 transmittierten Impulse werden diese in einem Sampler 33 mit der in dem NLC 32 erzeugten Strahlung überlagert. Die komplexe Amplitude des Ausgangssignals des Samplers 33 bei der Frequenz nΔ steht in einer linearen Beziehung mit der komplexen Amplitude der transmittierten, elektromagnetischen Welle bei der Frequenz nΔ. Gleichermaßen kann anstelle der Erzeugung eines Signals mit der Frequenz ω + Δ auch ein Signal mit der Frequenz ω verwendet werden, dessen Phasenlage durch einen bei der Frequenz Δ arbeitenden Phasenschieber periodisch verschoben wird. Mit letzterem gleichbedeutend sind die Autokorrelationstechniken, wie sie z. B. bei Grischkowsky et al. eingesetzt werden.

In Fig. 1 ist eine Ausführungsform der Erfindung schematisch dargestellt. Sie enthält eine Sendeeinrichtung 5, die zu untersuchende Materialprobe 6 und einen Detektor 7. Die Sendeeinrichtung 5 enthält ihrerseits zwei Signalquellen 51 und 52, die identisch aufgebaut sein können, wobei jede von ihnen einen Signalgenerator 511 bzw. 521 aufweist, der jeweils einen nichtlinearen Schaltkreis (NLC) 512 bzw. 522 mit einem annähernd sinusförmigen Spannungssignal, z. B. im GHz-Bereich, versorgt. Die Signalgeneratoren 511 und 521 arbeiten bei Frequenzen ω bzw. ω + Δ, wobei Δ klein gegen ω ist. Durch die NLC's werden Frequenzen ω + Δ, 2ω + 2Δ, ... bzw. ω, 2ω... erzeugt. Anschließend können beide Signale in einem Kombinierer 53 zu einem gemeinsamen Strahlengang miteinander vereinigt werden. Die Strahlung kann dann z. B. durch eine Antenne in den Raum abgestrahlt werden. Im Falle einer Transmissionsmessung, wie dar­ gestellt, wird die durch eine Materialprobe 6 hindurch­ tretende Strahlung gemessen. Anstelle einer Messung in Transmission kann jedoch auch eine Messung in Reflexion vorgenommen werden.

Der Detektor 7 enthält gemäß der Erfindung keine kohärente Strahlungsquelle wie die Vorrichtungen nach dem Stand der Technik, wie z. B. Bostak et al., und ist somit erheblich einfacher aufgebaut. Im Detektor 7 findet nur noch eine Intensitätsmessung der beim Mischen der beiden Signale entstandenen Frequenzkomponenten Δ, 2Δ, ... statt. Die gemessene Amplitude bei der Frequenz nΔ steht in linearer Beziehung mit dem geometrischen Mittel der bei den Frequenzen nω und n(ω + Δ) durch die Materialprobe trans­ mittierten Strahlungsamplituden.

Der Detektor 7 kann z. B. ein Bolometer sein. Seine Ansprech­ geschwindigkeit muß mindestens so hoch sein, daß der Detektor 7 der höchsten Frequenz nΔ folgen kann. An den Detektor 7 kann z. B. ein Spectrum Analyzer zur Anzeige des Frequenzspektrums angeschlossen sein.

Die beiden von den Signalquellen 51 und 52 stammenden kohärenten Teilwellen A und B sollen miteinander inter­ ferieren. Aus diesem Grund sollten sie zueinander eine möglichst gute Kohärenzbeziehung haben. Diese läßt sich dadurch erreichen, daß beide Teilwellen vor der Material­ probe 6 zu einem gemeinsamen Strahlengang vereinigt werden. Dies hat zur Folge, daß die Wahrscheinlichkeit für Phasen­ verluste zwischen den beiden Signalen durch Streuung oder Fluktuationen des Strahls beim Durchtritt durch die Materialprobe erheblich herabgesetzt ist. Derart hervor­ gerufene Phasenverluste machen sich somit nur noch als Störungen der Phasenlage des Gesamtstrahls bemerkbar. In solchen Fällen, in denen Phasenänderungen in der Material­ probe nicht zu erwarten sind, kann jedoch auch eine getrennte Strahlführung der Teilwellen A und B durch die Materialprobe vorgesehen sein, wenn man hinreichend sicher sein kann, daß die beiden Teilwellen A und B auch nach dem Durchtritt durch die Materialprobe noch ausreichend kohärent zueinander sind. Die Vereinigung der Teilwellen kann dann hinter der Materialprobe oder erst auf dem Detektor statt­ finden.

Wie in Fig. 1 dargestellt, kann die Vorrichtung derart kompakt aufgebaut sein, daß beide Signalquellen 51 und 52 auf einem gemeinsamen Substrat angeordnet sind. Die unmittelbare Nähe beider Signalquellen zueinander kann jedoch zu einer Streukopplung zwischen den Signalquellen führen. Dies ist von Nachteil, da Mischfrequenzen entstehen könnten, die die Detektion der Frequenzen nΔ am Detektor 7 erschweren könnte. Um die Streukopplung zwischen den Signal­ quellen A und B möglichst auszuschalten, kann z. B., wie in Fig. 3 schematisch dargestellt, für die Abstrahlung eine Zweifach-Antenne mit aufeinander orthogonaler Polarisation für die Teilstrahlen A und B eingesetzt werden. Nach Vereinigung der beiden Teilstrahlen kann dann ein linearer Polarisator (nicht dargestellt) in den gemeinsamen Strahlengang gestellt werden, dessen Polarisation derart eingestellt ist, daß er beide Teilwellen zum Teil durch­ läßt.

Um Streukopplung jedoch völlig auszuschalten, kann auch die in Fig. 4 dargestellte nicht ganz so kompakte Ausführungs­ form verwendet werden, bei der zwei voneinander hinreichend räumlich getrennte Sendeeinheiten 8 und 9 eingesetzt werden, deren Ausgangsstrahlung orthogonal zueinander polarisiert sind. Die beiden Teilstrahlen werden durch einen polari­ sierenden Strahlteiler 17 zusammengeführt, worauf der Gesamtstrahl durch einen linearen Polarisator (nicht dar­ gestellt) hindurchtritt, dessen Polarisation derart ein­ gestellt ist, daß beide Teilwellen je zum Teil transmittiert werden.

Die Erfindung hat den großen Vorteil, daß der Empfänger sehr einfach aufgebaut ist, wodurch der Anwendungsbereich derartiger Spektrometer erheblich erweitert wird. Mit dem erfindungsgemäßen Spektrometer können z. B. Leitfähigkeits­ messungen durchgeführt werden. Es können auch Experimente durchgeführt werden, bei denen die Materialprobe in großer Entfernung, z. B. in einem Mischkryostaten für Sub-Kelvin- Temperaturen angeordnet ist. Darüberhinaus können anstelle eines Empfängers auch mehrere Empfänger parallel betrieben werden. Damit würden simultane Messungen von z. B. mehreren Gasabsorptionslinien oder unterschiedlichen Materialien möglich.

Für viele Anwendungen empfiehlt es sich einen sichtbaren Laserstrahl dem Strahlengang hinzuzufügen, um den Strahlen­ gang sichtbar zu machen und damit die Justage der Anordnung zu erleichtern. Dieser Justierstrahl kann zusätzlich mit einer Frequenz Δ moduliert sein, so daß er auch als Referenz bei der Frequenzanalyse des Ausgangssignals des Empfängers dienen kann. Ein weiterer Aspekt dieser Referenz ist die Möglichkeit der Korrektur der Phasenfluktuationen der Sendeeinrichtung, in dem die zeitabhängige Variation von Δ aufgezeichnet wird und die gemessenen Daten in geeigneter Weise korrigiert werden.

Der Anwendungsbereich des erfinderischen Konzeptes der Kombination zweier Signalquellen in einer Sendeeinrichtung läßt sich noch durch Aufwärtsmischung (upconversion) beträchtlich erweitern. Zu diesem Zweck wird die Ausgangs­ strahlung der Sendeeinrichtung zuerst zusammen mit einer hochfrequenten Welle einer Frequenz Ω << N(ω + Δ) einer Upconversion-Vorrichtung zugeführt. Falls die Upconversion- Vorrichtung derart konzipiert ist, daß sie nur Ausgangs­ wellen mit Frequenzkomponenten Ω + nω und Ω + n(ω + Δ) erzeugt, jedoch die Frequenzkomponenten Ω - nω, Ω - n(ω + Δ) und nω unterdrückt, mißt das Empfänger-Aus­ gangssignal bei der Frequenz nΔ die spektrale Information bei der Eingangsfrequenz Ω + nω. So kann z. B. die Frequenz ω im Mikrowellenbereich, z. B. bei 1 GHz und die Frequenz Ω 30 THz (Ausgangsfrequenz des CO₂-Lasers) betragen. Mit N = 100 wäre das kohärente Spektrometer somit in der Lage, 100 äquidistante Frequenzkomponenten in einem Bereich 30.0 bis 30.1 THz zu erzeugen, und diese zur Spektroskopie an einer Materialprobe zu verwenden.

Die Erfindung ist, obwohl sie nur für elektromagnetische Strahlung beschrieben wurde, auch für andere Strahlungsarten anwendbar, z. B. für akustische Strahlung. Bei upconversion muß die Strahlung bei den Frequenzen ω und Ω dabei nicht von demselben Typ sein, d. h. die Strahlung bei der Frequenz Ω kann eine elektromagnetische Strahlung sein, während die Strahlung bei der Frequenz ω eine akustische Strahlung ist.

Claims (15)

1. Verfahren zur Bestimmung spektroskopischer Eigenschaften einer Probe (6) unter Verwendung von kohärenter, periodisch ge­ pulster Strahlung, umfassend die Schritte:
Emission eines periodisch gepulsten Strahlungsbündels (A) mit einer Repetitionsfrequenz ω mit einer ersten Strahlungs­ quelle (51);
Emission eines periodisch gepulsten Strahlungsbündels (B) mit einer Repetitionsfrequenz ω + Δ mit einer zweiten Strah­ lungsquelle (52), wobei die Frequenz Δ kleiner als ω ist und jeder Puls der gepulsten Strahlungsbündel (A) und (B) jeweils entsprechend durch Frequenzkomponenten ω, 2ω, 3ω... und (ω + Δ), 2(ω + Δ), 3(ω + Δ)..., die höhere Vielfache der Repetitionsfre­ quenzen sind, gebildet wird;
Kombination der gepulsten Strahlungsbündel (A) und (B) in ein gemeinsames, zeitlich kohärentes Strahlungsbündel und si­ multane Bestrahlung der Probe (6) mit dem gemeinsamen, zeitlich kohärenten Strahlungsbündel; und
simultane Detektion von Strahlung, die aufgrund dieser Be­ strahlung durch die Probe (6) transmittiert oder reflektiert wird, mit einer Empfangseinrichtung (7), in der die Amplituden der Frequenzkomponenten Δ, 2Δ, ..., nΔ bestimmt werden, und Er­ mittlung der spektroskopischen Eigenschaften der Probe bei den Frequenzen ω + Δ, 2(ω + Δ), ..., n(ω + Δ) aus diesen Amplituden.

2. Spektroskopieverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Strahlungsbündel von den Signalquellen mit aufeinander senkrecht stehender Polarisation emittiert werden und nach ihrer Vereinigung in ihrer Polarisation aufeinander ausgerichtet werden.

3. Spektroskopieverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Strahlungsbündel von räumlich voneinander getrennten Signalquellen emittiert werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsbündel im Strahlengang vor der Materialprobe (6) miteinander vereinigt und zusammen mit einem weiteren Strahlungsbündel, dessen Frequenz Ω größer ist als die höchste in den Strahlungsbündeln (A) und (B) enthaltene Frequenzkomponente, einer Upconversion-Einrichtung zugeführt werden, und daß die Ausgangsstrahlung der Upconversion-Einrichtung auf die Materialprobe gerichtet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsstrahlung der Upconversion-Einrichtung Frequenz­ komponenten Ω + nω und Ω + n(ω + Δ) mit n = 1, 2... enthält, und daß durch die Upconversion-Einrichtung Frequenzkomponenten Ω - nω, Ω - n(ω + Δ) und nω mit n = 1, 2, ... unterdrückt werden.

6. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein sichtbarer Laser­ strahl dem Strahlengang hinzugefügt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der sichtbare Laserstrahl mit einer Frequenz Δ moduliert wird und als Referenz bei der Frequenzanalyse des Ausgangs­ signals der Empfangsvorrichtung verwendet wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die zeitabhängige Variation von Δ aufgezeichnet wird und die gemessenen Daten in geeigneter Weise korrigiert werden.

9. Spektrometer zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8, das umfaßt:
eine erste Strahlungsquelle (51), die zur Emission eines periodisch gepulsten Strahlungsbündels (A) mit einer Repeti­ tionsfrequenz ω ausgebildet ist;
eine zweite Strahlungsquelle (52), die zur Emission eines periodisch gepulsten Strahlungsbündels (B) mit einer Repeti­ tionsfrequenz ω + Δ ausgebildet ist, wobei die Frequenz Δ kleiner als ω ist und jeder Puls der gepulsten Strahlungs­ bündel (A) und (B) jeweils entsprechend durch Frequenzkomponen­ ten ω, 2ω, 3ω... und (ω + Δ), 2(ω + Δ), 3(ω + Δ)..., die höhere Vielfache der Repetitionsfrequenzen sind, gebildet wird,
einen Kombinierer (53), der zur Kombination der gepulsten Strahlungsbündel (A) und (B) in ein gemeinsames, zeitlich kohärentes Strahlungsbündel und simultanen Bestrahlung der Pro­ be (6) mit dem gemeinsamen, zeitlich kohärenten Strahlungsbün­ del ausgebildet ist; und
eine Empfangseinrichtung (7), die zur simultanen Detektion von Strahlung, die aufgrund dieser Bestrahlung durch die Probe (6) transmittiert oder reflektiert wird, zur Bestimmung der Am­ plituden der Frequenzkomponenten Δ, 2Δ, ..., nΔ und zur Ermitt­ lung der spektroskopischen Eigenschaften der Probe bei den Fre­ quenzen ω + Δ, 2(ω + Δ), ... n(ω + Δ) aus diesen Amplituden ausgebil­ det ist.

10. Spektrometer nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Kombinierer (53) im Strahlengang vor der Material­ probe (6) angeordnet ist.

11. Spektrometer nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Kombinierer (53) im Strahlengang hinter der Materialprobe (6) angeordnet ist.

12. Spektrometer nach einem oder mehreren der Ansprüche 9 bis 11, gekennzeichnet durch eine duale Antenne zur Abstrahlung der Strahlungsbündel (A, B) (Fig. 3).

13. Spektrometer nach einem oder mehreren der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsquellen (51, 52) je einen Signalgenerator (511, 521) und einen mit diesem gekoppelten nichtlinearen Schaltkreis (NLC) (512, 522) enthalten.

14. Spektrometer nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine weitere Strahlungs­ quelle zur Erzeugung eines Strahlungsbündels mit einer Frequenz Ω und einer im Strahlengang zwischen der Sende­ einrichtung und der Materialprobe angeordneten Upconversion- Einrichtung.

15. Spektrometer nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfangsein­ richtung ein Bolometer enthält.