DE9312945U1 - Spektrum-Analysator - Google Patents

Description

Gebrauchsmusteranme!dung
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Bodenseewerk Gerätetechnik GmbH, Alte Nußdorfer Straße 15 Überlingen (Bodensee)

Spektrum-Analysator
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Die Neuerung betrifft einen Spektrum-Analysator. Insbesondere bezieht sich die Neuerung auf einen Spektrum-Analysator zur Analyse der Emissions-Spektren von Halbleiter-Lasern.
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Der Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, einen einfach aufgebauten Spektrum-Analysator mit hoher Auflösung und geringer Rückstreuung zu schaffen.

Neuerungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch einen faseroptischen Ringresonator, einen photoelektrischen Detektor, eine lichtleitende Faser, in welche zu analysierendes Licht einkoppelbar ist und durch welche dieses Licht auf den photoelektrischen Detektor geleitet wird, einen Koppler zum optischen Koppeln der Faser mit dem faseroptischen Ringresonator und Mittel zum Variieren der Resonanzfrequenz des faseroptischen Ringresonators.

Bei einem solchen Spektrum-Analysator ergibt sich eine geringe Rückstreuung in die zu analysierende Lichtquelle zurück. Das ist wichtig bei der Messung an Lasern, weil diese durch Rückstreuung gestört würden. Der Spektren-Analysator ist vollständig mit Faseroptik aufgebaut. Dadurch wird der Spektren-Analysator preisgünstig und störunanfällig.
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Ausgestaltung der Neuerung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Ein Ausführungsbeispiel der Neuerung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen näher erläutert.

Fig.l zeigt den Aufbau des Spektrum-Analysators.
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Fig.2 zeigt den Anschluß des Spektrum-Analysators.

Fig.3 zeigt den Verlauf des Detektorsignals bei Anliegen eines Kontinuums von über die Frequenzen hinweg im wesentlichen konstanter Intensität in Abhängigkeitvon der Frequenz.

Fig.4 zeigt den Verlauf des Detektorsignals bei gegenüber der

Darstellung von Fig.4 gedehnter Abszisse.
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Fig.5 zeigt ein typisches Spektrum eines Einmoden-Lasers, wie es mit einem Spektren-Analysator der beschriebenen Art gemessen wird.

In Fig.l ist mit 10 eine lichtleitende Faser bezeichnet, in welche Licht einer zu untersuchenden (nicht dargestellten) Lichtquelle eingespeist werden kann. Die Faser 10 ist zu einem photoelektrischen Detektor 12 geführt. An dem Detektor 12 sind Vorkehrungen getroffen, die eine Reflexion an dem Detektor weitgehend verhindern. Dadurch wird die Rückstreuung des Lichts vermindert, die bei der Vermessung eines Lasers als Lichtquelle eine Störung dieser Lichtquelle bewirkt.

Die lichtleitende Faser 10 ist über einen Koppler 14 mit einem ebenfalls von einer lichtleitenden Faser 16 gebildeten Ringresonator 18 gekoppelt. Ein von der Lichtquelle zu dem Detektor 12 hin laufendes Lichtbündel wird teilweise über den Koppler 14 im Uhrzeigersinn von Fig.l in den Ringresonator 18 eingekoppelt. Der Ringresonator 18 enthält einen Steller 20, durch welchen die optische Weglänge des Ringresonators 18 nach Maßgabe eines elektrischen Signals veränderbar ist. Dadurch wird auch die Resonanzfrequenz des Ringresonators 18

verändert. Das elektrische Signal liegt an einem Eingang 22 an. Der Steller 20 enthält einen zylindrischen Körper aus einem piezoelektrischen, sich bei Anlegen einer Spannung verformenden Material, um den die Faser 16 des Ringresonators 18 in einer Schleife 26 herumgelegt ist.

Der in Fig.l dargestellte Spektrum-Analysator ist in Fig.2 generell mit 28 bezeichnet. Die lichtleitende Faser 10 ist über einen Polarisations-Steller 30 mit einem optischen Eingang 32 verbunden.

An dem Eingang 22 liegt ein Dreiecks-Frequenzgenerator 34, der ein Dreieckssignal 36 erzeugt. Der Dreiecks-Frequenzgenerator 34 ist außerdem mit einem Oszilloskop verbunden. Das Signal des Dreiecks-Frequenzgenerators 34 steuert die Abszissen-Ablenkung des Oszilloskops 38. Das Oszilloskop 38 ist weiterhin mit einem Ausgang 40 des Spektrum-Analysators 28 verbunden. An dem Ausgang 40 liegt das Detektor-Signal des photoelektrischen Detektors 12. Der Ausgang 40 steuert die Ordinaten-Ablenkung des Oszilloskops 38. An einem Eingang 42 des Spektrum-Analysators 28 liegt ein Netzteil 44. Das Netzteil 44 liefert die Stromversorgung für den Detektor 12.

Fig. 3 zeigt frequenzabhängig das über den Koppler 14 zum Detektor 12 hindurchtretende Licht und damit frequenzabhängig das am Detektor auftretende Detektor-Signal. Die Abszisse ist das Verhältnis der Frequenz des Lichtes zum freien Spektralbereich FSB des Ringresonators. Die Ordinate ist das Detektor-Signal des Detektors 12 bezogen auf dasjenige Detektor-Signal, das bei Abwesenheit des Ringresonators 18 und Kopplers 14 auftreten würde. Man erkennt, daß bei einer Folge von Resonanzfrequenzen, die jeweils um den freien Spektralbereich FSB voneinander getrennt sind, das Licht in einem scharfen Peak in den Ringresonator 18 geleitet wird und das Detektor-Signal einen entsprechenden Einschnitt 46 zeigt.

In Fig.4 ist dieser Einschnitt bei gedehnter Abszisse dargestellt. Man erkennt aus Fig.4, daß der Einschnitt 46 eine

sehr geringe Bandbreite besitzt. Über den Steller 20 kann die optische Weglänge des Ringresonators 18 entsprechend dem Dreieckssignal 36 verändert werden. Damit kann ein Emissions-Spektrum einer Lichtquelle abgetastet werden. Dieses Emissions-Spektrum wird durch das Oszilloskop 38 dargestellt: Die Abszisse des Oszilloskops 38 entspricht dem Dreieckssignal 36 von Fig.2 und damit der Änderung der Resonanzfrequenz gegenüber einer ohne Ansteuerung des Stellers 20 als Resonanzfrequenz auftretenden Referenzfrequenz. Die Amplitude entspricht der frequenzabhängigen Intensität.

Ein solches Emissions-Spektrum eines Einmoden-Lasers, wie es auf dem Bildschirm des Oszilloskops erscheint, ist in Fig.5 als Beispiel dargestellt. Der Spektrum-Analysator kann benutzt werden für hochauflösende spektrale Messungen, Messung der Modenstruktur und Stabilität, Linienbreiten- und Jittermessung oder die Messung des Modulationsindex (Seitenbänder).

Bei dem beschriebenen Spektren-Analysator 28 und der Meßanordnung von Fig.2 ist kein optischer Isolator zur Eliminierung von rückgestreutem Licht vorgesehen.

Claims (4)

Schutzansprüche

1. Spektrum-Analysator, gekennzeichnet durch einen faseroptischen Ringresonator (18), einen photoelektrischen Detektor (12), eine lichtleitende Faser (10), in welche zu analysierendes Licht einkoppelbar ist und durch welche dieses Licht auf den photoelektrischen Detektor (12) geleitet wird, einen Koppler (14) zum optischen Koppeln der Faser (10) mit dem faseroptischen Ringresonator (18) und Mittel (20) zum Variieren der Resonanzfrequenz des faseroptischen Ringresonators (18).

2. Spektrum-Analysator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Variieren der Resonanzfrequenz einen piezoelektrischen Steller (20) zur Veränderung der Länge des Resonanzhohlraumes enthalten, der von einem Dreieckssignal-Generator (34) angesteuert wird.

3. Spektrum-Analysator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der photoelektrische Detektor (12) Mittel zur Verminderung der Reflexion an dem Detektor (12) aufweist.

4. Spektrum-Analysator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß kein optischer Isolator zur Eliminierung von rückgestreutem Licht vorgesehen ist.