• 专利附录
  • 专利说明
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  • 同族专利
  • 引用文献
  • 法律状态
  • 优先权
    • 专利摘要:
    Ein Lasersignal wird überwacht. Das Lasersignal wird zu einem Etalon weitergeleitet. Licht, das durch das Etalon durchgelassen wird, wird erfaßt. Licht, das von dem Etalon reflektiert wird, wird erfaßt. Von dem erfaßten Licht, das durch das Etalon durchgelassen wird, und dem Licht, das von dem Etalon reflektiert wird, wird ein Verhältnis berechnet.
    公开号:DE102004020265A1
    申请号:DE200410020265
    申请日:2004-04-26
    公开日:2005-04-14
    发明作者:Michael B. North Tucson Morris
    申请人:Agilent Technologies Inc；
    IPC主号:G01B9-02
    专利说明:
    [0001] Dievorliegende Erfindung bezieht sich auf Signal-Test und -Messungund bezieht sich insbesondere auf Laserüberwachung unter Verwendung sowohlder reflektierten als auch der durchgelassenen Interferenzstruktureneines Etalons.
    [0002] WennGeräteverwendet werden, die die Wellenlänge oder Frequenz von optischenSignalen messen, wie z. B. optische Spektrumanalysatoren oder Wellenlängenmeßgeräte, isteine Kalibrierung wichtig, um sicherzustellen, daß genaueMessungen durchgeführtwerden. Wenn eine Kalibrierung durchgeführt wird, werden Kalibrierungsreferenzenverwendet, um einen Satz von genauen bekannten Frequenzen oder Wellenlängen zuliefern.
    [0003] Fabry-Perot-Etalonswurden als Kalibrierungsreferenz verwendet, um einzelne Referenzpunkte über einengrößeren Bereichvon Wellenlängenzu liefern, als typischerweise verfügbar ist, wenn eine Gasabsorptionszelleverwendet wird. Siehe beispielsweise USPN 6,421,120 B1, erteiltam 6. Juli 2002 an Kenneth R. Wildnauer für EXTENDED WAVE-LENGTH CALIBRATIONREFERENCE.
    [0004] Esist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahrenzum Überwachen einesLasersignals und ein verbessertes System zum Überwachen eines Lasersignalszu schaffen.
    [0005] DieseAufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 sowie ein Systemgemäß Anspruch 7und 17 gelöst.
    [0006] Gemäß einemAusführungsbeispielder vorliegenden Erfindung wird ein Lasersignal überwacht. Das Lasersignal wirdan ein Etalon weitergeleitet. Licht, das durch das Etalon durchgelassenwird, wird erfaßt.Licht, das von dem Etalon reflektiert wird, wird erfaßt. Vondem erfaßtenLicht, das durch das Etalon durchgelassen wird, und dem Licht, dasvon dem Etalon reflektiert wird, wird ein Verhältnis berechnet.
    [0007] BevorzugteAusführungsbeispieleder vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend aufbeiliegende Zeichnungen nähererläutert. Eszeigen:
    [0008] 1 ein Blockdiagramm, dasLaserwellenlängenüberwachungdarstellt, unter Verwendung sowohl der reflektierten als auch derdurchgelassenen Interferenzstrukturen eines Etalons gemäß einem Ausführungsbeispielder vorliegenden Erfindung;
    [0009] 2 beispielhafte Diagrammevon Signalverhältnissenfür reflektierteund durchgelassene Interferenzstrukturen eines Etalons während Laserwellenlängenüberwachunggemäß einemAusführungsbeispielder vorliegenden Erfindung;
    [0010] 3 ein beispielhaftes Diagrammdes verbesserten Dynamikbereichs der Übertragungsspitze, wenn einVerhältnisgemäß einemAusführungsbeispielder vorliegenden Erfindung verwendet wird; und
    [0011] 4 ein Blockdiagramm, dasLaserwellenlängenüberwachungunter Verwendung sowohl der reflektierten als auch durchgelassenenInterferenzstrukturen eines Etalons gemäß einem weiteren Ausführungsbeispielder vorliegenden Erfindung darstellt.
    [0012] 1 zeigt ein Etalon 23,das verwendet wird, um einen abstimmbaren Laser 21 zu überwachen.Das Etalon 23 ist beispielsweise ein Fabry-Perot-Etalon.Ein Fabry-Perot- Etalonumfaßtzwei reflektierende Oberflächenmit einem Übertragungsmediumzwischen den beiden reflektierenden Oberflächen. Ein Detektor 25 erfaßt Licht,das durch das Etalon 23 durchgelassen wird. Ein Detektor 26 erfaßt Licht,das von dem Etalon 23 reflektiert wird.
    [0013] Wenndas Etalon ein wenig kompliziertes Fabry-Perot-Etalon ist, kanndas Licht, das durch den Detektor 25 und durch den Detektor 26 erfaßt wird, beinahewie eine Sinuswelle aussehen, aber mit einem schlechten Randkontrast.Wenn das Etalon 23 ein hochkompliziertes Fabry-Perot-Etalonist, kann das Licht, das durch den Detektor 25 und durchden Detektor 26 erfaßtwird, sehr steile Spitzen oder Senken aufweisen, die einzelne Referenzpunkteliefern.
    [0014] Eine Überwachungsvorrichtung 27 verwendetein Verhältnisdes reflektierten Lichts, das durch den Detektor 26 erfaßt wird,und des durchgelassenen Lichts, das durch den Detektor 26 erfaßt wird,um die Wellenlängedes abstimmbaren Lasers 21 zu verfolgen. Die Übertragungsspitzendes Etalons 23 werden größer und schmaler, wenn das Übertragungssignal,das durch den Detektor 25 erfaßt wird, durch die reflektiertenSignale dividiert wird, die durch den Detektor 26 erfaßt werden.Die steileren Spitzen könnenverwendet werden, um das Etalon 23 zu sperren oder mitanderen Referenzen zu vergleichen, um absolute Wellenlängenmessungenzu liefern.
    [0015] DasDividieren des reflektierten Signals, das durch den Detektor 26 erfaßt wird,durch das übertrageneSignal, das durch den Detektor 25 erfaßt wird, erzeugt ein sinusförmiges Signal,das ideal ist zum Verfolgen der relativen Wellenlänge desabstimmbaren Lasers 21. Das sinusförmige Signal liefert einen gutenKontrast zum Interpolieren zwischen Spitzen.
    [0016] Obwohldas Etalon 23 ein hochkompliziertes Fabry-Perot-Etalon oder ein andererEtalontyp sein kann, gibt es Vor teile beim Verwenden eines wenig kompliziertenFabry-Perot. Beispielsweise sind wenig komplizierte Fabry-Perot-Etalonsnormalerweise weniger aufwendig als hochkomplizierte Fabry-Perot-Etalons, dawenig komplizierte Fabry-Perot-Etalons leichter auszurichten sind,im allgemeinen nur einen Hohlraum erfordern und keine äußerst hohen reflektivenBeschichtungen erfordern.
    [0017] Dasdurchgelassene Signal (Pt[λ]), das durch denDetektor 25 erfaßtwird, kann beschrieben werden, wie es nachfolgend durch die Gleichung1 ausgeführtist:
    [0018] Beider Gleichung 1 stellt Pt[λ] die erfaßte Leistungdar, T stellt den Durchlässigkeitsgraddar, F ist der Kompliziertheitskoeffizient, n der Brechungsindexin dem Hohlraum des Etalons 23, d die Hohlraumlänge, θ der Winkel,in dem der einfallende Strahl durch den Hohlraum verläuft, und λ ist dieWellenlänge.
    [0019] Dasreflektierte Signal Pt[λ], das durch den Detektor 26 erfaßt wird,kann beschrieben werden, wie es nachfolgend in der Gleichung 2 ausgeführt ist:
    [0020] Beider Gleichung 2 stellt Pt[λ] die erfaßte Leistungdar, R stellt das Reflexionsvermögendar, F ist der Kompliziertheitskoeffizient, n der Brechungsindexin dem Hohlraum des Etalons 23, d ist die Hohlraumlänge, θ ist derWinkel, in dem der Einfallsstrahl durch den Hohlraum verläuft, und λ ist dieWellenlänge.
    [0021] Die Überwachungseinrichtung 27 verwendet dasVerhältnis,das gebildet wird, wenn das durchgelassene Signal, das durch denDetektor 25 erfaßt wird,durch die reflektierten Signale dividiert wird, die durch den Detektor 26 erfaßt werden,um das Etalon 23 zu sperren oder mit einer anderen Referenzzu vergleichen, um absolute Wellenlängenmessungen zu liefern. DiesesVerhältnisist in der nachfolgenden Gleichung 3 gezeigt:
    [0022] In 2 gibt der Signalverlauf 33 einbeispielhaftes Diagramm des Verhältnissesder Gleichung 3, wobei die x-Achse 32 dieWellenlängein Nanometern (nm) darstellt und die y-Achse 31 Dezibel(dB) darstellt.
    [0023] Die Überwachungseinrichtung 27 verwendet dasVerhältnis,das gebildet wird, wenn die reflektierten Signale, die durch denDetektor 26 erfaßtwerden, durch das gesendete Signal dividiert werden, das durch denDetektor 25 erfaßtwird, beispielsweise für dieInterpolation, wenn die relative Wellenlänge verfolgt wird. Dieses Verhältnis istin der nachfolgenden Gleichung 4 gezeigt:
    [0024] In 2 ist der Signalverlauf 36 einbeispielhaftes Diagramm des Verhältnissesvon Gleichung 4, wobei die x-Achse 34 dieWellenlängein Nanometern (nm) darstellt und die y-Achse 35 Dezibel(dB) darstellt. Der Signalverlauf 36 kann durch die Überwachungseinrichtung 27 beispielsweiseauf einer Anzeige 28 (in 1 gezeigt)angezeigt werden.
    [0025] 3 zeigt ein Beispieldiagrammdes verbesserten Dynamikbereichs der Übertragungsspitze, wenn einVerhältnisverwendet wird. Das Diagramm stellt den Fall dar, wo die Kompliziertheit(F) gleich 10 ist, und das Reflexionsvermögen (R) gleich dem Durchlässigkeitsgrad(T) ist. In 4 stelltder Signalverlauf 44 das Verhältnis Pt/Pr dar. Der Signalverlauf 43 stelltPt dar. Die X-Achse 43 stellt ∂/π dar. Die Y-Achse 35 stelltDezibel (dB) dar.
    [0026] Diesteileren Spitzen könnenverwendet werden, um ein Etalon zu sperren oder mit einer anderen Referenzzu vergleichen, um absolute Wellenlängenmessungen zu liefern. Diesist durch 4 dargestellt. 4 zeigt ein Etalon 13,das verwendet wird, um einen abstimmbaren Laser 11 zu überwachen. DasEtalon 13 ist beispielsweise ein Fabry-Perot-Etalon. Ein Detektor 15 erfaßt Licht,das durch das Etalon 13 durchgelassen wird. Ein Detektor 16 erfaßt Licht,das von dem Etalon 13 reflektiert wird. Ein Detektor 14 erfaßt Lichtdurch eine Gasabsorptionszelle 12. Die Gasabsorptionszelle 12 liefertAbsorptionsleitungen in einem speziellen Teil des Spektrums, das zumindesteinen Teil der periodischen Antwort des Etalons 13 überlappt.Die Gasabsorptionszelle 12 ist beispielsweise mit Acetyl,Methan, Hydrogencyanid, Kohlenstoffmonoxid, Hydrogeniodid oder Wasserdampfgefüllt.Die Gasabsorptionszelle 12 wirkt als eine Referenz zumLiefern absoluter Wellenlängenmessungen.
    [0027] Eine Überwachungseinrichtung 17 verwendetein Verhältnisdes reflektierten Lichts, das durch den Detektor 16 erfaßt wird,und des durchgelassenen Lichts, das durch den Detektor 16 erfaßt wird,um die Wellenlängedes abstimmbaren Lasers 11 zu verfolgen. Die Übertragungsspitzendes Etalons 13 werden größer und schmaler, wenn dasdurchgelassene Signal, das durch den Detektor 15 erfaßt wird,durch die reflektierten Signale dividiert wird, die durch den Detektor 16 erfaßt werden.Die steileren Spitzen könnenverwendet werden, um das Etalon 13 zu sperren oder mitdem Signal zu vergleichen, das durch den Detektor 14 erfaßt wird.
    权利要求:
    Claims (20)
    [1] Verfahren zum Überwachen eines Lasersignals(11, 21), das folgende Schritte umfaßt: (a)Weiterleiten des Lasersignals (11, 21) an einEtalon (13, 23); (b) Erfassen von Licht,das durch das Etalon (13, 23) durchgelassen wird; (c)Erfassen von Licht, das von dem Etalon (13, 23) reflektiertwird; und (d) Berechnen eines Verhältnisses von erfaßtem Licht,das durch das Etalon (13, 23) durchgelassen wird,zu dem Licht, das von dem Etalon (13, 23) reflektiertwird.
    [2] Verfahren gemäß Anspruch1, bei dem bei (d) das Verhältnisgleich ist der Leistung des Lichts, das durch das Etalon (13, 23)durchgelassen wird, dividiert durch die Leistung des Lichts, dasvon dem Etalon (13, 23) reflektiert wird.
    [3] Verfahren gemäß Anspruch1 oder 2, bei dem bei (d) das Verhältnis gleich ist der Leistungdes Lichts, das von dem Etalon (13,23) reflektiertwird, dividiert durch die Leistung des Lichts, das durch das Etalon(13,23) durchgelassen wird.
    [4] Verfahren gemäß einemder Ansprüche1 bis 3, bei dem bei (d) das Verhältnis nachfolgend dargestelltist:
    [5] Verfahren gemäß einemder Ansprüche1 bis 4, bei dem bei (d) das Verhältnis nachfolgend dargestelltist:
    [6] Verfahren gemäß einemder Ansprüche1 bis 5, bei dem das Etalon (13,23) ein Fabry-Perot-Etalon ist.
    [7] System, das ein Lasersignals (11, 21) überwacht,wobei das System folgende Merkmale umfaßt: ein Etalon (13,23),das das Lasersignal (11, 21) empfängt; einenersten Detektor (15, 25), der Licht erfaßt, das durchdas Etalon (13,23) durchgelassen wird; einenzweiten Detektor (16, 26), der Licht erfaßt, das vondem Etalon (13,23) reflektiert wird; und eine Überwachungseinrichtung(17, 27), die ein Verhältnis berechnet von dem erfaßten Licht,das durch das Etalon (13,23) durchgelassen wird,zu dem Licht, das von dem Etalon (13,23) reflektiertwird.
    [8] System gemäß Anspruch7, bei dem das Verhältnisgleich der Leistung des Lichts ist, das durch das Etalon (13,23)durchgelassen wird, dividiert durch die Leistung des Lichts, dasvon dem Etalon (13,23) reflektiert wird.
    [9] System gemäß Anspruch7, bei dem das Verhältnisgleich der Leistung des Lichts ist, das von dem Etalon (13,23)reflektiert wird, dividiert durch die Leistung des Lichts, das durchdas Etalon (13,23) durchgelassen wird.
    [10] System gemäß einemder Ansprüche7 bis 9, bei dem bei das Verhältnisnachfolgend dargestellt ist:
    [11] System gemäß einemder Ansprüche7 bis 10, bei dem bei das Verhältnisnachfolgend dargestellt ist:
    [12] System gemäß einemder Ansprüche7 bis 11, bei dem das Etalon (13,23) ein Fabry-Perot-Etalonist.
    [13] System gemäß einemder Ansprüche7 bis 12, bei dem das System zusätzlichfolgende Merkmale umfaßt: eineReferenzvorrichtung (12), die das Lasersignal (11, 12)empfängt;und einen Detektor (16), der Licht erfaßt, dasdurch die Referenzvorrichtung (12) durchgelassen wird.
    [14] System gemäß Anspruch13, bei dem die Referenzvorrichtung (12) eine Gaszelleist.
    [15] System gemäß Anspruch13 oder 14, bei dem die Überwachungseinrichtung(17, 27) ein Verhältnis verwendet, das gleichder Leistung des Lichts ist, das durch das Etalon (13,23)durchgelassen wird, dividiert durch die Leistung des Lichts, dasvon dem Etalon (13,23) reflektiert wird, um dasEtalon (13,23) mit der Referenzvorrichtung (12)zu vergleichen.
    [16] System gemäß einemder Ansprüche13 bis 15, bei dem die Überwachungseinrichtung(17, 27) ein Verhältnis verwendet, das gleichder Leistung des Lichts ist, das durch das Etalon (13,23)durchgelassen wird, dividiert durch die Leistung des Lichts, das vondem Etalon (13,23) reflektiert wird, um das Etalon(13,23) mit der Referenzvorrichtung (12)zu vergleichen, und die Überwachungseinrichtung(17, 27) ein Verhältnis verwendet, das gleichder Leistung des Lichts ist, das von dem Etalon (13,23)reflektiert wird, dividiert durch die Leistung des Lichts, das durchdas Etalon (13,23) durchgelassen wird, zum Interpolieren zwischenSpitzen.
    [17] System, das ein Lasersignal überwacht, wobei das Systemfolgende Merkmale umfaßt: eineMeßeinrichtungzum Empfangen des Lasersignals (11, 21); eineerste Erfassungseinrichtung (15, 25) zum Erfassenvon Licht, das durch die Meßeinrichtungdurchgelassen wird; eine zweite Detektoreinrichtung (16, 26)zum Erfassen von Licht, das von der Meßeinrichtung (11, 21) reflektiertwird; und eine Vorrichtungseinrichtung zum Berechnen eines Verhältnissesvon dem erfaßtemLicht, das durch die Meßeinrichtungdurchgelassen wird, zu dem Licht, das von der Meßeinrichtung reflektiert wird.
    [18] System gemäß Anspruch17, bei dem das Verhältnisgleich ist wie die Leistung des Lichts, das durch die Meßeinrichtungdurchgelassen wird, dividiert durch die Leistung des Lichts, dasvon der Meßeinrichtung(11, 21) reflektiert wird.
    [19] System gemäß Anspruch17 oder 18, bei dem das Verhältnisgleich der Leistung des Lichts ist, das von der Meßeinrichtung(11, 21) reflektiert wird, dividiert durch dieLeistung des Lichts, die durch die Meßeinrichtung (11, 21)durchgelassen wird.
    [20] System gemäß einemder Ansprüche17 bis 19, bei dem das System zusätzlich folgende Merkmale umfaßt: eineReferenzeinrichtung (12) zum Empfangen des Lasersignals(11, 21); und eine dritte Detektoreinrichtungzum Erfassen von Licht, das durch die Referenzvorrichtung (12)durchgelassen wird.
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    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2005-04-14| OP8| Request for examination as to paragraph 44 patent law|
    2007-10-04| 8127| New person/name/address of the applicant|Owner name: AGILENT TECHNOLOGIES, INC. (N.D.GES.D. STAATES, US |
    2008-11-20| 8131| Rejection|
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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