SE526267C2 - Optisk mätanordning - Google Patents

Description

25 30 35 526 267 Sammanfattning av uppfinningen Ett ändamål med föreliggande uppfinning är att tillhandahålla en mätanordning som är förbättrad jämfört med kända mätanordningar.

Ett speciellt ändamål är att tillhandahålla en mätanordning som kan realiseras pà ett kostnadseffektivt sätt, och som enkelt kan styras.

Dessa och andra ändamål uppnås medelst en mätanordning för optisk mätning av en egenskap hos ett mätobjekt, innefattande en huvudresonator som har en första och en andra reflekterande ände, vilka definierar en kavitet som har en effektiv optisk kavitetslângd, ett optiskt förstärkarelement för generering av ljus som rör sig längs en optisk strälväg mellan de första och andra reflekterande ändarna, och ett dispersivt fokuserande resonatorelement som är placerat längs den optiska stràlvägen mellan det optiska förstärkarelementet och den andra reflekterande änden, varvid mätobjektet är anordnat att vara åtminstone delvis placerat inom den optiska strålvägen hos huvudresonatorn, och varvid mätanordningen vidare innefattar detekteringsorgan för detektering av en egenskap hos ljus som avges fràn huvudresonatorn, varvid värdet på den detekterade egenskapen är ett mått på en egenskap hos mätobjektet.

Uppfinningen baseras på insikten att mätobjektet påverkar den effektiva kavitetslàngden hos huvudresonatorn och/eller resonatorförlusten, varvid en egenskap hos ljuset som avges från resonatorn påverkas pä grund av egenskaperna hos det dispersiva fokuserande elementet. Egenskapen hos ljuset som avges kan enligt uppfinningen variera monotont när den effektiva kavitetslàngden och/eller resonatorförlusten ändras.

Därigenom uppnås en mätanordning som är enkel att styra och avläsa. Dessutom kan mätanordningen på grund av den enkla konstruktionen vara mindre kostsam att tillverka. 10 15 20 25 30 35 526 267 3 Vidare så är mätningen i enlighet med uppfinningen resonant eftersom mätningen sker inuti huvudresonatorn, varvid det effektiva mätavstàndet blir mycket långt. Det år således på grund av arrangemanget enligt uppfinningen möjligt att åstadkomma en mätanordning som har en lång aktiv mätlängd, men som samtidigt har en liten fysisk storlek, vilket förhöjer användbarheten.

Företrädesvis är ljusegenskapen som ska detekteras åtminstone en av våglängden, effekten, polarisationen och fasen hos det avgivna ljuset.

I en utföringsform av uppfinningen är objektet som ska mätas ett fast objekt. Företrädesvis utgör mätobjektet den andra reflekterande änden av mätanordningen. Mâtobjektet verkar således som ett àterkopplingselement och reflekterar ljus tillbaka i resonatorkaviteten. Mätanordningen enligt denna utföringsform kan till exempel användas för att mäta ett läge för mätobjektet. Mätobjektets läge påverkar den effektiva optiska kavitetslängden hos huvudresonatorn, vilket i sin tur påverkar en egenskap hos ljuset som avges från resonatorn, varvid den egenskapen är ett mått på mätobjektets läge.

Vidare kan mätobjektet och resten av mätanordningen företrädesvis vara anordnade att förflyttas i förhållande till varandra i en riktning som är väsentligen vinkelrät mot ritningen hos den optiska strålen som reflekteras av mätobjektet, d.v.s. i ett plan som är vinkelrätt mot strålen. Således kan mätobjektet flyttas, medan den återstående mätanordningen är väsentligen fast.

Alternativt kan den återstående mätanordningen flyttas, medan mätobjektet hålls väsentligen orörligt. Som ett ytterligare alternativ kan både mätobjektet och resten av mätanordningen flyttas i förhållande till omgivningen.

Genom att förflytta mätobjektet och resten av mätanordningen i förhållande till varandra kan ett objekt som har en ytrelief med fördel mätas. Ytreliefen bringar den effektiva optiska kavitetslàngden hos huvudresonatorn ._ lisa:iovteytïoïnstructor .HRE 206%; CB--üêä 10 15 20 25 30 35 526 267 4 att ändras, varvid egenskapen hos ljuset som avges ändras på grund av egenskaperna hos det dispersiva fokuserande resonatorelementet, och varvid värdet pä en egenskap hos det avgivna ljuset är ett mätt pà ytreliefen. Detta möjliggör en enkel och användbar mätanordning som exempelvis kan användas i ett svepmikroskop.

Mätanordningen enligt denna utföringsform kan också med fördel användas som en pickup i exempelvis en CD-spelare, DVD-spelare eller CD-ROM-spelare, för att läsa skivans dataspår. I detta fall behövs ingen förflyttning av pickupen i samband med kompensation för vobbling eftersom pickupen enligt uppfinningen är väsentligen sjålvinställande. Pickupen kan således konstrueras med färre rörliga delar, vilket till exempel förenklar tillverkning och säkerställer stabil drift. Pickupen kan också med fördel vara anordnad att samtidigt läsa information fràn flera skikt, till exempel pà en optisk skiva med dubbla skikt.

Enligt en annan utföringsform av uppfinningen är mätobjektet exempelvis en gas, en vätska eller en partikelaerosol, vilket mätobjekt är anordnat att flöda genom huvudresonatorns optiska strålbana. Flödet kan ha en flödeshastighet på 0 m/s eller mer, beroende pà tillämpning. Flödet av mätobjektet påverkar den effektiva optiska kavitetslângden hos huvudresonatorn, varvid en egenskap hos ljuset som avges från resonatorn ändras. Ändringen i till exempel våglängden eller effekten hos det avgivna ljuset kan detekteras av detekteringsorganet.

Màtanordningen kan med fördel användas för flera typer av mätningar, till exempel för att mäta närvaron av ett mätobjekt.

I en ytterligare utföringsform av uppfinningen innefattar mätanordningen också en justerbar drivkrets för matning av huvudresonatorn, samt en strömdetekteringsanordning för detektering av strömmen som används av drivkretsen. När ett mätobjekt påverkar resonatorförlusterna kommer ljuset som avges från .ppiícatfortextïclnstructor :nice 200: u; if;- 10 15 20 25 30 35 526 267 5 resonatorn att ändras, varvid drivkretsen justeras sä att det avgivna ljusets effekt hålls konstant, varvid strömmen som används av nämnda justerbara drivkrets är ett mätt pà en egenskap hos mätobjektet. Vidare, genom att förflytta den andra reflekterande änden, exempelvis ett spegelelement, sä kan mätanordningen konfigureras att verka vid vissa våglängder och/eller avsöka ett brett intervall av våglängder för att exempelvis fastställa vid vilken eller vilka våglängder som resonatorförluster sker. Förlusterna kan vara ett resultat av till exempel absorption och/eller spridning. Mätanordningen enligt denna utföringsform kan med fördel användas för att detektera exempelvis halten eller koncentrationen av ett känt mätobjekt, eller för att detektera vilken eller vilka substanser som finns i en blandning, liksom koncentrationerna av substanserna i blandningen.

Företrädesvis avges det ljus som ska detekteras av detekteringsorganet från åtminstone en av den första och den andra reflekterande änden av huvudresonatorn.

Kort beskrivning av ritningarna För närvarande föredragna utföringsformer av uppfinningen kommer nu att närmare beskrivas med hänvisning till de medföljande ritningarna, pà vilka: fig 1 schematiskt visar en mätanordning enligt ett första alternativ av en första utföringsform av uppfinningen, fig 2 schematiskt visar arbetsprincipen för uppfinningen, fig 3 schematiskt visar en mätanordning enligt ett andra alternativ av en första utföringsform av uppfinningen, figurerna 4a-4b schematiskt visar diagram över utdata som genereras av mätanordningen i fig 3, fig 5 schematiskt visar en andra utföringsform av uppfinningen, 10 15 20 25 30 35 526 267 6 fig 6 schematiskt visar en tredje utföringsform av uppfinningen, figurerna 7-8 schematiskt visar diagram över utdata som genereras av mätanordningen i fig 6, och figurerna 9a-9b schematiskt visar multipla turochreturbanor för en stràle som cirkulerar i en resonator i en màtanordning enligt uppfinningen.

Detaljerad beskrivning av föredragna utföringsformer av uppfinningen Ett första alternativ av en första utföringsform av föreliggande uppfinning visas i fig 1. Fig 1 visar en màtanordning 6 som innefattar en huvudresonator ll med en 2, vilka definierar en kavitet 7, varvid den andra reflekterande första och en andra reflekterande ände 1, änden 2 utgörs av ett mätobjekt 12 för vilket en egenskap ska mätas. Ett optiskt förstärkarelement 3 är anordnat inuti resonatorkaviteten 7. Det optiska förstärkarelementet 3 kan exempelvis vara ett kantemitterande halvledarelement sà som i fig 1.

Alternativt kan det optiska förstärkarelementet vara ett ytemitterande halvledarelement.

Termen kantemitterande halvledarelement skall tolkas som ett optiskt förstârkarelement i vilket en ljusstråle utbreder sig i en riktning som är väsentligen vinkelrät mot ytnormalen av de epitaxiella lagren som utgör det aktiva materialet i det optiska förstärkarelementet.

Termen ytemitterande halvledarelement skall förstås som ett optiskt förstärkarelement i vilket en ljusstràle utbreder sig i en riktning som är väsentligen parallell till ytnormalen av de epitaxiella lagren som utgör det aktiva materialet i det optiska förstärkarelementet.

Det optiska förstärkarelementet har en första och en andra motstàende ändyta 3a, 3b, varvid den första ändytan 3a i detta fall är anordnad att utgöra huvudresonatorns 11 första reflekterande ände 1. ëppÉyi.CaI"'f;i':L!-ï><åToïnstiïxxcicar ffï-OCEÉ-Cl ~G9 10 15 20 25 30 35 526 267 7 Mätanordningen 6 innefattar vidare ett dispersivt, fokuserande element 5, vilket är anordnat inuti kaviteten mellan den andra ändytan 3b hos det optiska förstärkarelementet 3 och den andra reflekterande änden 2 av kaviteten, d.v.s. mâtobjektet 12. Det dispersiva, fokuserande elementet 5 uppvisar en vâglängdsberoende brännvidd, vilket genererar en våglängdsberoende position för ett bildplan, så som indikeras i fig 2. I fig 2 visas schematiskt att ljus som har en första våglängd kl fokuseras i ett första plan, ljus som har en andra våglängd X2 fokuseras i ett andra plan och ljus som har en tredje våglängd Ä3 fokuseras i ett tredje plan.

Således kommer ett reflekterande element som är placerat i exempelvis det första planet reflektera ljus som har våglängden ll. Det dispersiva, fokuserande elementet 5 kan exempelvis utgöras av ett refraktivt och ett diffraktivt element. Det dispersiva, fokuserande elementets 5 konstruktion kommer att beskrivas närmare nedan.

Mätanordningen 6 i fig l inkluderar också ett detekteringsorgan 8. Detekteringsorganet 8 i detta fall är anordnat intill huvudresonatorn ll för att detektera en ljusegenskap, till exempel våglängden, effekten, polarisationen eller fasen hos ljuset som avges från huvudresonatorn. Detekteringsorganet 8 kan till exempel vara en våglängdsdetektor eller en V ljusintensitetsdetektor beroende på egenskapen som ska mätas.

Som en följd av egenskaperna hos det dispersiva, fokuserande elementet 5 som nämnts ovan så kan màtanordningen 6, genom att förflytta mätobjektet mellan olika longitudinella läge, d.v.s. längs med den optiska strålvägen i resonatorn, och därigenom variera den effektiva längden på kaviteten 7, anordnas att avge ljus med olika våglängder, varvid ljus som avges med en viss våglängd entydigt motsvarar ett visst longitudinellt läge för mätobjektet. Det dispersiva, fokuserande elementet ^@9 10 15 20 25 30 35 526 267 8 möjliggör ett högt Q-värde för resonatorn, d.v.s. små förluster för ett smalt väglängdsintervall för varje position hos mätobjektet.

Följaktligen àstadkommes en mätning av mätobjektets läge längs med z-axeln genom detektering av den väglängd som motsvarar till det bildplan vid ett avstånd från det dispersiva, fokuserande elementet 5 i vilket mätobjektets reflekterande yta är placerad. Väglängden kan fàs att variera monotont med avseende pà förflyttningen av mätobjektet.

Mätningen kan utföras över ett relativt stort avständsintervall (och således vàglängdsintervall) utan att orsaka modhopp i resonatorn. Detta beror på det faktum att det dispersiva fokuserande elementet 5 är utformat sä att en midja hos en mod i resonatorn rör sig med samma hastighet som utbredningen av nodmönstret längs kavitetens optiska axel, varvid den totala fasförskjutningen i resonatorn hälls konstant vid förflyttning av mätobjektet, vilket innebär att modhopp undviks. Vâglängdsområdet hos mätanordningen enligt uppfinningen begränsas endast av det optiska förstärkarelementets bandbredd.

Företrädesvis kopplas ljuset ut genom den första reflekterande änden 1 hos huvudresonatorn 11, d.v.s. i detta fallet genom den första ändytan 3a hos det optiska förstärkarelementet 3, varvid ljuset kan detekteras av detekteringsorganet 8 som är anordnat intill kaviteten.

En viss våglängd som detekteras av detekteringsorganet 8 motsvarar vidare en viss längd på huvudresonatorkaviteten 7. Sä som beskrivits ovan definieras huvudresonatorn ll i detta fall av den första reflekterande änden 1 och mätobjektet 12, och sålunda kan mätobjektets absoluta läge enkelt erhållas. Mätanordningen 6 kan också användas för kontinuerlig mätning, varvid en ändring i våglängd som detekteras av detekteringsorganet 8 motsvarar en ändring i relativ position mellan mätobjektet och mätanordningen. pl. i.c¿.-ï.i-:>:1tez:t'2c»l nstruistrir > C 3 » G9 10 15 20 25 30 35 526 267 9 Mätanordningen enligt detta första alternativ av den första utföringsformen kan användas i flera tillämpningar som exempelvis hänför sig till detektering av avstånd till ett mätobjekt eller avkänning av en okänd yttopografi. Det senare kan uppnås genom att förflytta mätobjektet i xy-planet i förhållande till mätanordningen, varvid en ytrelief kan detekteras.

Alternativt förflyttas mätanordningen i xy-planet i förhållande till mätobjektet. Till exempel kan anordningen användas i ett svepmikroskop i vilket mätanordningen sveps över ett mätobjekt. Väglängderna som reflekteras av objektets yta detekteras sedan av detekteringsorganet, varvid variationerna i resonant våglängd blir ett mått pà yttopografin, vilket kan användas för att visa en förstorad bild av nämnda objekt.

Enligt ett andra alternativ av den första utföringsformen av uppfinningen kan mätanordningen användas som en pickup i en spelare för optiska skivor, till exempel en CD-spelare, en DVD-spelare eller CD~ROM- spelare. En anordning enligt detta andra alternativ av den första utföringsformen visas schematiskt i fig 3. Fig 3 visar en huvudresonator 11 med en första och andra reflekterande ände 1, 2, vilka definierar en kavitet 7, varvid den andra reflekterande änden 2 utgörs av ett mätobjekt, i detta fall en CD-skiva 15. Ett optiskt förstärkarelement 3, till exempel ett kantemitterande halvledarelement så som beskrivet ovan i samband med det första alternativet av denna första utföringsform, är anordnat inuti resonatorkaviteten. Alternativt kan ett ytemitterande halvledarelement användas som optiskt förstärkarelement. Det optiska förstärkarelementet 3 har en första och en andra motstàende ândyta 3a, 3b, varvid den första ändytan 3a i detta fall är anordnad att utgöra huvudresonatorns ll första reflekterande ände 1.

Mätanordningen 6 innefattar vidare ett dispersivt, fokuserande element 5, vilket är anordnat inuti kaviteten 7 mellan den andra ändytan 3b hos det optiska pi*šcaïíoutextïolnstrinczotr äaëcf: 209 ~ 10 15 20 25 30 35 526 267 10 förstärkarelementet 3 och mâtobjektet. Det dispersiva, fokuserande elementet 5 uppvisar en vàglängdsberoende brännvidd, vilket genererar en vàglängdsberoende position för ett bildplan, sä som visas i fig 2. Det dispersiva, fokuserande elementet kan exempelvis utgöras av ett refraktivt och ett diffraktivt element.

Mätanordningen i fig 3 inkluderar också ett detekteringsorgan 8. Detekteringsorganet 8 är anordnat intill huvudresonatorn 11 för att detektera en egenskap hos ljus som avges från huvudresonatorn.

Detekteringsorganet kan till exempel vara en fotodiod som detekterar effekt, och/eller en våglängdsdetekteringsanordning.

Mätobjektet, d.v.s. CDn 15, digital form. Den digitala datan representeras av små innehåller data lagrad i fördjupningar som bildar en ytrelief 16 inbäddad i skivan. Fördjupningarna är anordnade i ett spiralformat dataspàr på skivan. En fördjupning representerar ett första datavàrde, medan ett område pä dataspàret som inte är en fördjupning representerar ett andra datavärde.

Skivan är positionerad i förhållande till màtanordningen så att en fördjupning representerar en annan longitudinell position längs en optisk stràlbana hos resonatorn jämfört med en icke-fördjupning.

Därigenom, som ett resultat av egenskaperna hos det dispersiva, fokuserande elementet 5 så som beskrivits ovan, kommer en fördjupning och en icke-fördjupning att reflektera ljus med olika våglängder, vilken respektive våglängder motsvarar ett bildplan vid ett avstånd längs z-axeln från det dispersiva, fokuserande elementet. En första våglängd representerar således fördjupningar, och en andra våglängd representerar icke-fördjupningar.

Det ska noteras här att när ljuset fokuseras för att läsa CD-spåret så täcker ljusets fokuserade avläsningsomräde mer än bredden pà en fördjupning i spåret. Detta betyder att när avläsningsljuset är i läge vid en fördjupning så kommer en första del av ljuset 10 15 20 25 30 35 526 267 ll reflekteras av fördjupningen och en andra del av ljuset kommer reflekteras av omrâdet av skivan som omger fördjupningen. Detta betyder att den första delen av det reflekterade ljuset på grund av det dispersiva, fokuserande elementet kommer att ha en viss våglängd, medan den andra delen av det reflekterade ljuset kommer att ha en annan våglängd. I områden med fördjupningar ser således olika tvärgående delar av resonatormoden olika fasförskjutningar, vilket effektivt ökar kavitetsförlusten och resulterar i minskad uteffekt hos resonatorn.

Följaktligen kan en återgivning av datan på den optiska skivan åstadkommas genom att detektera effekten hos ljuset som avges från resonatorn och översätta utmatningen till ettor och nollor, varvid strängen med ettor och nollor därefter kan avkodas och demoduleras och omvandlas till exempelvis musik. Effektutmatningen i förhållande till positionen för skivan visas schematiskt i fig 4a.

Företrädesvis kopplas ljuset ut genom den första reflekterande änden 1 av huvudresonatorn ll, d.v.s. i detta fall genom den första ändytan 3a hos det optiska förstârkarelementet 3, varvid effekten hos det avgivna ljuset kan detekteras av detekteringsorganet.

Så som visas i figur 2 fokuseras ljus med en våglängd Ål i ett plan ZMJ och ljus med en våglängd X3 fokuseras i ett plan zæ. Det maximala området Zn-zæ beror på det optiska förstårkarelementets bandbredd. I en föredragen anordning är området zu-zu mycket större än djupet på en fördjupning pà den optiska skivan, vilken skiva ska läsas av pickupen. Beroende på skivans position längs z-axeln kommer olika våglängder och sålunda effektnivåer att detekteras av pickupen så som beskrivits ovan. Den relativa skillnaden mellan effekten som genereras av en fördjupning och effekten som genereras av en icke-fördjupning år väsentligen lika för alla positioner, vilket betyder att återgivning av datan på ._ “ "ÅFXÄFFL EEÄX ~ '7 ' âplplicäticïïtextïcljnstructcv: 29013 -Iàš--C V) 10 15 20 25 30 35 526 267 12 den optiska skivan kan åstadkommas. Följaktligen kan skivan vara belägen vid vilken placering som helst inom området zu-zu längs z-axeln. Detta visas schematiskt i fig 4b.

I fig 4b illustreras två olika schematiska datasignaler som detekteras av detekteringsorganet. Y- axeln indikerar våglängden eller skivans axiella position, medan x-axelns beteckning ”position” hänför sig till positionen längs dataspàret på skivans yta. Även om de två signalerna är pä olika våglängdsnivåer (vilket indikerar två olika lägen för skivan längs med z-axeln) kommer de ändock att generera väsentligen samma utmatning till skivspelaren eftersom de relativa positionerna för de första och andra datavärdena, d.v.s. ettor och nollor, i de olika datasignalerna år samma. Pickupen är således självinställande med avseende på läget längs med z-axeln i fig 3. De små förändringarna våglängd för de tvà kurvorna i fig 4b resulterar i ändringar i ljusets effekt, vilket respresenterar informationen på skivan, så som beskrivits ovan.

Självinställningen är en fördel när det gäller kompensering för vobbling. Vobbling sker när skivan inte är helt plan, varvid avståndet mellan skivan och pickupen varierar när skivan snurrar. I kända spelare för optiska skivor används typiskt en servomekanism för att flytta pickupen mot eller iväg från skivan för att hälla fokus, d.v.s. kompensering för vobbling. Genom att använda en pickup i enlighet med föreliggande uppfinning undviks vobblingsproblem eftersom linsen inte behöver flyttas för att hålla fokus. Istället är pickupen självinställande och ingen servomekanism behövs, vilket resulterar i en pickup som är mer robust och enklare att tillverka.

Pickupen enligt uppfinningen kan också med fördel användas för att samtidigt läsa information från olika skikt på den optiska skivan. Skikten, till exempel två skikt på en sida av skivan, representerar olika avstånd längs z-axeln från det dispersiva fokuserande elementet, .Li<::fte> 10 15 20 25 30 35 526 267 13 varvid ljus som reflekteras har olika våglängder, sä som beskrivits ovan. Under förutsättning att skivans skikt är tillräckligt separerade längs z-axeln kan de mindre vàglängdsändringarna och sålunda de motsvarande effektândringarna som fördjupningarna ger upphov till extraheras sä att reproduktion av datan pà den optiska skivan kan åstadkommas. Givetvis kan aspekten med kompensering för vobbling även tillämpas på denna flerskiktsavlâsning.

En andra utföringsform av föreliggande uppfinning visas i fig 5. Fig 5 visar en màtanordning 6 innefattandes en huvudresonator ll som har en kavitet 7, vilken definieras av en första och en andra reflekterande ände 1, 2. Ett optiskt förstärkarelement 3, till exempel ett kantemitterande halvledarelement så som beskrivet ovan i samband med det första alternativet av den första utföringsformen, är anordnat inuti resonatorkaviteten 7.

Alternativt kan ett ytemitterande halvledarelement användas som optiskt förstärkarelement. Det optiska förstärkarelementet 3 har en första och en andra motstáende ändyta 3a, 3b, varvid den första ändytan 3a i detta fall är anordnad att utgöra huvudresonatorns 11 första reflekterande ände 1. Mätanordningen innefattar vidare ett dispersivt, fokuserande element 5, vilket är anordnat inuti kaviteten 7 mellan den andra ändytan 3b hos det optiska förstärkarelementet 3 och den andra reflekterande änden 2. Det dispersiva, fokuserande elementet 5 uppvisar en vàglängdsberoende brännvidd, vilket genererar en vàglàngdsberoende position för ett bildplan, så som indikeras i fig 2. Det dispersiva, fokuserande elementet 5 kan exempelvis utgöras av ett refraktivt och ett diffraktivt element.

Mätanordningen i fig 5 inkluderar också ett detekteringsorgan 8. Detekteringsorganet 8 är anordnat intill huvudresonatorn 11 för att detektera en egenskap hos ljus som avges fràn huvudresonatorn. 226135 G3 A 2113 _]_.2 : 53H+36 ï~ï«'.>O::çc,=.11.í_.f-.sat. wšïjlflßí-'É 10 15 20 25 30 35 526 267 14 Detekteringsorganet kan till exempel vara en vàglängdsdetektor.

I mätanordningen enligt denna utföringsform âr ett màtobjekt, till exempel en gas, en vätska eller en partikelaerosol, anordnat att flöda genom den optiska stràlvägen hos huvudresonatorn ll. Flödet kan ha en flödeshastighet på O m/s eller mer. Mätobjektet kan flöda pà endera sidan om det dispersiva fokuserande elementet 5.

Den reflekterande änden 2, vilken i detta fall exempelvis kan utgöras av ett spegelelement, är anordnad vid ett fast longitudinellt läge längs resonatorns optiska strälväg, varvid när inget mätobjekt finns i kaviteten så kan resonatorn anordnas att avge ljus med en konstant våglängd. Denna konstanta våglängd kan detekteras av detekteringsorganet 8.

När emellertid ett mätobjekt (till exempel en gas 18) finns i huvudresonatorn bringar gasens 18 närvaro och egenskaper resonatormediets brytningsindex att ändras.

Detta resulterar i sin tur i att den effektiva optiska kavitetslängden hos resonatorn ändras, varvid våglängden på ljuset som avges från huvudresonatorn ändras på grund av det dispersiva, fokuserande elementet 5 så som beskrivits ovan i samband med det första alternativet av den första utföringsformen.

Följaktligen kan mätanordningen enligt denna utföringsform av uppfinningen användas för att detektera närvaron av ett mätobjekt i mätanordningen, varvid närvaron indikeras av en ändring i våglängd eller effekt hos ljuset som avges från resonatorn, vilket ljus detekteras av detekteringsorganet 8. Mätanordningen i fig 5 kan också användas för att mäta exempelvis förändringar i tryck, temperatur och/eller fuktighet, vilka förändringar ändrar resonatorns brytningsindex.

I fig 5 kopplas ljuset som ska detekteras av detekteringsorganet 8 ut genom den första reflekterande änden 1 av huvudresonatorn ll, d.v.s. genom den första °| al. pl ica; íonte>

Claims (12)

10 15 20 25 30 35 526 267 25 PATENTKRAV

1. Mätanordning (6), för att optiskt mäta en egenskap hos ett mätobjekt (l2; 15; 18), varvid mätanordningen (6) innefattar: en huvudresonator (ll) som har en första och en andra reflekterande ände (1, 2), vilka definierar en kavitet (7) som har en effektiv optisk kavitetslängd, ett optiskt förstärkarelement (3) för generering av ljus som rör sig längs en optisk strälväg mellan nämnda första och andra reflekterande ändar (1, 2), ett dispersivt fokuserande resonatorelement (5) som är placerat längs den optiska stràlvägen mellan nämnda optiska förstärkarelement (3) och nämnda andra reflekterande ände (2), varvid mätobjektet är anordnat att vara åtminstone delvis placerat inom den optiska strälvägen hos nämnda huvudresonator (ll), varvid mätanordningen (6) vidare innefattar detekteringsorgan (8) för detektering av en egenskap hos ljus som avges från nämnda huvudresonator, varvid värdet på den detekterade egenskapen är ett mätt pà en egenskap hos nämnda mätobjekt.

2. Mätanordning (6) enligt krav 1, varvid ljusegenskapen som ska detekteras av nämnda detekteringsorgan (8) är åtminstone en av våglängden (Ä), effekten (P), polarisationen eller fasen hos ljuset som avges frän nämnda huvudresonator (ll).

3. Mätanordning enligt krav l eller 2, varvid nämnda mätobjekt är ett fast objekt.

4. Mätanordning enligt krav 1, 2 eller 3, varvid den reflekterande änden (2) utgörs av nämnda mätobjekt. 2003-ü¿»29 12:53æa+s6 *-\ A Yoïamiïv :äicntsxtTc1nsLruc:or MR? 2^ü%»G3fG9 10 15 20 25 30 35 526 267 26

5. Mätanordning enligt krav 4, varvid nämnda mätobjekt och resten av mätanordningen är anordnade att förflyttas i förhållande till varandra i en riktning som är väsentligen vinkelrät mot riktningen hos den optiska stràlen som reflekteras av nämnda mätobjekt.

6. Mätanordning enligt krav 5, varvid nämnda detekteringsorgan (8) är anordnat att detektera en ytrelief pá nämnda mätobjekt.

7. Mätanordning enligt krav 1 eller 2, varvid mätobjektet är ett av en gas, en vätska eller en partikelaerosol.

8. Mätanordning enligt krav 7, varvid nämnda mätobjekt är anordnat att flöda genom den optiska stràlbanan hos nämnda huvudresonator (ll), och därigenom påverka den effektiva optiska kavitetslängden.

9. Mätanordning enligt något av föregående krav, varvid nämnda mätanordning vidare innefattar en justerbar drivkrets (9) för att mata nämnda optiska förstärkarelement (3) med variabel drivström.

10. Mätanordning enligt krav 9, varvid nämnda mätanordning vidare innefattar en strömdetekteringsanordning (10) för detektering av den ström som används av nämnda drivkrets (9) för att mata nämnda optiska förstärkarelement.

11. Mätanordning enligt något av föregående krav, varvid nämnda optiska förstärkarelement (3) har en första och en andra motstàende ändyta (3a, 3b), varvid nämnda andra yta (3b) är belägen inuti nämnda huvudresonator (ll) . ~ä_NoCrganisationäåLFà ESX QDXEISÜERQQ app]jcationLextTo1nstruc:o" ïkE 2903 03~G9 äng till svenska.öeC 526 267 27

12. Mätanordning enligt något av föregående krav, varvid ljuset som avges från huvudresonatorn (11) avges från åtminstone en av nämnda reflekterande ändar (1, 2). oaxïonlezLïoïnstructofl' VR? .RC-CS - G3 »- 05: