AQ6375B Optischer Spektrumanalysator (EINGESTELLT)

Der AQ6375B wurde entwickelt, um die Produktivität der Mitarbeiter in der Forschung und Entwicklung sowie der Produktion zu erhöhen.

Die Software verfügt über vorinstallierte Analyse-Funktionen für die gängigsten Optoelektronik-Komponenten (passiv und aktiv). Die automatische Berechnung der wichtigsten Parameter für das zu prüfende Bauteil ermöglicht eine schnelle Charakterisierung.

Außerdem lässt sich der AQ6375B programmieren und kann so automatische Messungen durchführen und gleichzeitig andere Labor-Geräte steuern.

Neue Funktionen

Messwerterfassungsfunktion

Aufzeichnung von Analyseergebnissen, wie den Analyse-Daten von einer DFB-LD (Distributed Feedback Laser Diode) und Messungen von mehreren Maxima mit bis zu 10.000 Punkten pro Kanal mit Zeitstempel.

Smoothing-Funktion

Reduziert das Rauschen im gemessenen Spektrum.

Integrierte Analyse-Funktionen zur Erhöhung der Testeffizienz

Die spektrale Breite und die Mittenwellenlänge lassen sich mit den folgenden 4 Berechnungsarten ermitteln:

• THRESH-Methode
• ENVELOPE-Methode
• RMS-Methode
• PEAK RMS-Methode

Messung des Sperrbereichs

Mit dieser Funktion lässt sich die Breite des Durchlass-/Sperrbereichs aus dem gemessenen Signal eines Filters mit V-Typ- oder U-Typ-Wellenlängen-Charakteristik ermitteln.

Analyse von Lichtquellen

Lichtquellen-Parameter können aus dem gemessenen Signal von Lichtquellen mittels DFB-LD-, FP-LD- und LED.PMD-Messungen ermittelt werden.

Die Polarisationsmodendispersion (PMD) eines Testobjekts (wie einer Glasfaser) kann mit dem Instrument in Kombination mit einem Analysator, Polarisationscontroller, Polarisator und einer AES-Lichtquelle (Amplified Spontaneous Emission), einer LED-Lichtquelle mit hoher Ausgangsleistung oder anderer Breitbandlichtquelle gemessen werden.

WDM-Analyse

Mit dieser Funktion lassen sich WDM-Übertragungssignale einfach analysieren. Zudem lässt sich das optische Signal-Rausch-Verhältnis (OSNR) eines DWDM-Übertragungssystems in einem 50 GHz Raster messen. Messungen von WDM-Signalwellenlänge, Pegel, Wellenlängen-Intervall und OSNR können insgesamt auf bis zu 1024 Kanälen durchgeführt werden. Die Analyse-Ergebnisse können in einer Datentabelle dargestellt werden.

Analyse optischer Verstärker

Verstärkungs- und Rauschfaktor-Messungen können auf der Basis der in den optischen Verstärker ein- und austretenden Lichtsignale durchgeführt werden.

Messung der Charakteristik von optischen Filtern

Die Charakteristik von optischen Filtern lässt sich mit Hilfe der Signalform des Lichts messen, das aus der Quelle in den optischen Filter eingeleitet sowie aus dem optischen Filter wieder herauskommt. Die Analyse ist nicht nur bei optischen Filtern mit einem Modus, sondern auch bei Multimode-Filtern (z.B. WDM-Filtern) möglich.

Messung von Pegelschwankungen bei Licht mit nur einer einzigen Wellenlänge

Diese Funktion wird genutzt, um Pegeländerungen über der Zeit bei einem bestimmten Wellenlängenpegel zu messen. Die Sweep-Breite wird auf 0 nm gesetzt und dabei eine Messung bei einer einzigen Wellenlänge vorgenommen. Die horizontale Achse ist die Zeitachse. Diese Messung ist für die Ausrichtung einer optischen Achse nützlich, wenn eine Lichtquelle in eine Glasfaser eingespeist wird.

Template-Analyse

Die Template-Funktion vergleicht die voreingestellten Referenzdaten (Template-Daten) mit einem gemessenen Signal. Wird außerdem eine Funktion zur Darstellung des Zielspektrums (Ziellinie) auf dem Display verwendet, dann kann das Zielspektrum während des Abgleichs der optischen Achse einer optischen Komponente als Referenz genutzt werden.

Go/No-Go-Beurteilung

Die Go/No-Go-Testfunktion vergleicht das aktive Signal mit vom Anwender voreingestellten Referenz-Daten (Template-Daten) und erlaubt somit einen Test des gemessenen Signals (Go/No-Go-Test).
Diese Funktion lässt sich effektiv beispielsweise für Pass/Fail-Tests in Produktionslinien einsetzen.

Analyse zwischen Linienmarkierungen / im Zoom-Bereich

Die Instrumente analysieren nur Signale innerhalb von gewissen Bereichen, die mittels Linienmarkierungen oder durch einen Zoom-Bereich eingegrenzt wurden.

Aufbau von automatisierten Testsystemen

FERNSTEUERUNG

Der AQ6375B ist mit GPIB-, RS-232- und Ethernet-Schnittstellen (10/100Base-T) ausgestattet, die für einen Fernzugriff und die Steuerung über einen externen PC genutzt werden können. Damit lassen sich automatische Testsysteme realisieren. Die enthaltenen Makro-Programmierfunktionen ermöglichen einfache automatisch ablaufende Testprogramme, die das Gerät selbstständig durchführt.

SCPI-KOMPATIBEL

Die Standard-Fernsteuerbefehle des AQ6375B sind SCPI-kompatibel. Dieser Standardcode basiert auf ASCII-Text und das Format entspricht dem Standard IEEE-488.2.

AQ6317 EMULATIONSMODUS Der AQ6375B unterstützt den proprietären Fernsteuer-Programmiercode der weitverbreiteten AQ6317 Serie von Yokogawa. Dies erlaubt den Anwendern von bestehenden automatischen Testlösungen einen einfachen Upgrade.   MAKROPROGRAMMIERUNG Mit Hilfe der Makroprogrammierung lassen sich vom Anwender einfach Testprozeduren erstellen, indem die jeweilige Tasteneingabe und Parameterauswahl aufgezeichnet werden. Ein externer PC ist nicht erforderlich, da das Makroprogramm auch externe Geräte über die Schnittstellen steuern kann.

LabVIEW® TREIBER verfügbar

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AQ6375B Viewer - Emulations- und Fernsteuerungssoftware (optional)

AQ6375Viewer ist eine PC-Anwendungssoftware, die speziell für den optischen Spektrumanalysator AQ6375B von Yokogawa entwickelt wurde. 

EMULATION Die Software bietet genau dieselbe Bedienoberfläche und Funktionen wie der AQ6375B, so dass sich Signaldaten einfach darstellen und analysieren lassen. FERNSTEUERUNG Erlaubt eine Steuerung des AQ6375B über ein Ethernet-Netzwerk. Auf Grund der hohen Datenübertragungsgeschwindigkeit von Ethernet können die Messdaten in Echtzeit aktualisiert werden. Anmerkung: Die Datenaktualisierungsrate ist von der Leistungsfähigkeit und der Belastung des Netzwerks abhängig.

Der AQ6375B ist das ideale Instrument für Tests & eine Charakterisierung von:

• passiven optischen Komponenten wie FBGs, Filter, Spezialfasern (z.B. Thulium dotiert)
• aktiven Optoelektronik-Bauelementen, wie Halbleiter-LASER und Superkontinuum-Lichtquellen, die in industriellen, Telekommunikations- und medizinischen/biomedizinischen Anwendungen sowie in der Umweltanalyse genutzt werden.

Außerdem machen seine spezielle Charakteristik und hohe Leistungsfähigkeit den AQ6375B zum idealen OSA, um Gaskonzentrationen in der Luft mit Hilfe der Laserabsorptionsspektroskopie zu messen.

Charakterisierung passiver und aktiver Bauelemente

Charakterisierung von Faser-Bragg-Gitter (FBG)

Ein Faser-Bragg-Gitter (FBG) ist eine Art Bragg-Spiegel, der in ein kurzes Stück einer Glasfaser integriert ist und bestimmte Wellenlängen des Lichtes reflektiert und alle anderen durchlässt. Das wird durch eine periodische Veränderung der Brechzahl im Glasfaserkern erreicht, was einen Wellenlängen-spezifischen dielektrischen Spiegel erzeugt. Ein FBG kann deshalb als ein optisches Inline-Filter genutzt werden, um bestimmte Wellenlängen zu blockieren oder als ein Wellenlängen-spezifischer Reflektor verwendet werden.

Die Hauptanwendung eines Faser-Bragg-Gitters sind optische Datenübertragungssysteme. Sie werden als Sperrfilter genutzt. Sie kommen auch in optischen Multiplexern und Demultiplexern mit einem optischen Zirkulator oder optischen Add/Drop-Multiplexern (OADM) zum Einsatz.

Faser-Bragg-Gitter sind auch als direkte Sensorelemente für Dehnung und Temperatur verwendbar, da sich die Bragg-Wellenlänge des FBG durch Dehnungs- und Temperaturänderungen über einen piezoelektrischen Stromwandler (Transducer) verändern lässt. Faser-Bragg-Gittern sind daher in messtechnischen Anwendungen wie Seismologie, Drucksensoren für äußerst raue Umgebungen und als Sensoren in Öl- und Gasbohrlöchern für die Messung der Effekte von externem Druck, Temperatur, seismischen Schwingungen und Inline-Durchflussmessung zu finden.

Faser-Bragg-Gitter werden durch "Einschreiben" oder "Schreiben" systematischer (periodischer oder aperiodischer) Veränderungen der Brechzahl in den Kern einer speziellen Glasfaserart mit einer starken UV-Quelle (Ultraviolett) wie KrF- oder ArF-Excimer-Laser erstellt.

Allerdings ist die funktionelle Wellenlänge eines FBGs nicht identisch mit der Schreib-Wellenlänge und für die o. g. Anwendungen außerhalb des Kommunikationsbereichs (Dehnungs- und Temperatursensoren) werden die FBGs auf 2-3 µm abgestimmt. Für die Prüfung derartiger FBGs ist der AQ6375B das perfekte Instrument.

Charakterisierung von Superkontinuum-Lichtquellen

Superkontinuum-Licht wird mit Hilfe von nicht-linearen optischen Effekten in speziellen Materialien erzeugt, z.B. in photonischen Quarzfasern durch Pumpen mit einem modengekoppelten gepulsten Laser (normalerweise ein Femtosekunden-Ti:Saphir-Laser).

Superkontinuum-Licht kann am besten als "breitbandiger als eine Lampe und heller als ein Laser" beschrieben werden. Es ist vergleichbar mit der Charakteristik von Glühlampen und Leuchtstoffröhren - d. h. sehr breites Spektrum - und der Charakteristik von Lasern - d. h. hohe räumliche Kohärenz und sehr hohe Strahldichte. Dadurch ermöglicht es eine optimale Einkopplung in eine Faser und hervorragende Single-Mode-Strahlqualität.

Superkontinuum-Lichtquellen werden heutzutage in unterschiedlichsten Anwendungen eingesetzt, wie optische Kohärenz-Tomographie, Frequenzmessungen, Fluoreszenzlebensdauer-Mikroskopie, optischer Datenübertragung, Gassensorik und vieles anderes.

Erfassung der von einer Superkontinuum-Lichtquelle erzeugten optischen Mehrwellenlängen-Pulse mit dem AQ6375.

Der AQ6375 ist dank seiner hohen Leistungsfähigkeit das richtige Instrument für die Prüfung und Charakterisierung von Superkontinuum-Lichtquellen während der Produktion und für Qualitätsprüfungen nach der Produktion.

Charakterisierung von Lasern für medizinische Anwendungen

Die spezifische LASER-Ausstrahlung um 2 µm wird in der endoskopischen Chirurgie genutzt und Thulium-Laser kommen für den chirurgischen Eingriff bei Prostata-Krebs zum Einsatz.

Der AQ6375B ist ein ideales Messgerät für den Test und die Charakterisierung derartiger LASER während der Produktion und für die Qualitätsprüfung nach der Produktion.

Charakterisierung von Halbleiter-LASERN für die Laserabsorptionsspektroskopie

Die Laserabsorptionsspektroskopie ist ein Messverfahren, mit dem sich die Gaskonzentration in der Luft in offenen und geschlossenen Umgebungen erfassen und messen lässt.

Wie Abbildung 1 unten zeigt, nutzt die Laserabsorptionsspektroskopie einen Laser, der in einer einzigen vertikalen Mode schwingt und die Konzentration der Gasmoleküle durch eine geringe Modulation der Schwingungswellenlänge des Lasers um die spezifische Absorptionswellenlänge des zu messenden Gases und durch die Änderung im Lichtspektrum aufgrund der Molekül-Absorption ermitteln kann.

Die in der Absorptionsspektroskopie verwendeten Laser müssen eine ausgezeichnete Single-Mode-Performance aufweisen, von der die Erfassungsgrenzen direkt abhängen. Außerdem sollten solche Laser eine stabile Schwingung im Absorptionsbereich erzeugen, um eine empfindliche Erfassung des zu erfassenden Gases zu ermöglichen. Die meisten Treibhausgase, wie zum Beispiel CO2, SO2, NOX und CH4, haben starke Absorptionslinien in Wellenlängenbereich von 2 µm.

Bild 2 zeigt das Ergebnis der Messung des Spektrums eines DFB-LD, der im nahen Infrarotbereich von 2 µm mit einer einzelnen vertikalen Mode schwingt.

Gaserkennung und Konzentrationsmessungen mittels Laserabsorptionsspektroskopie

Dank seines Freistrahleinganges kann der AQ6375B auch das Absorptionsspektrum in einem Luftspalt mit der Sonne als Lichtquelle messen, wobei das Licht über eine Multimodefaser durch die Gasprobe geleitet wird.

Bild 4: Absorptionslinien einiger Gase im SW-IR und MW-IR (IR-B DIN) Bereich

Bild 5: Messungseinstellung zur Erkennung eines spezifischen Gases in der Luft, z.B. Methan (CH4):

Cavity Ring-Down-Spektroskopie (CRDS)

CRDS ist ein hoch empfindliches optisches Spektroskopieverfahren, das die Messung der absoluten optischen Extinktion durch Proben ermöglicht, die das Licht streuen und absorbieren. Es wird häufig verwendet, um gasförmige Proben zu untersuchen, die Licht bei spezifischen Wellenlängen absorbieren. Damit lassen sich Konzentrationen noch bis zu einem Bereich von eins zu einer Billion nachweisen. Das Verfahren ist auch unter der Bezeichnung Cavity Ring-Down-Laser-Absorptionsspektroskopie (CRLAS) bekannt.

Ein typischer CRDS-Aufbau enthält einen Laser, der über einen optischen Resonator mit hoher Güte verfügt. Der optische Resonator besteht in seiner einfachsten Form aus zwei hoch reflektierenden Spiegeln. Wenn der Laser in Resonanz mit dem Resonator ist, erhöht sich die Intensität im Resonator durch die konstruktive Interferenz. Der Laser wird dann abgeschaltet und die im Resonator exponentiell zurückgehenden Lichtintensität gemessen. Während dieses Rückgangs wird das Licht tausende Male zwischen den Spiegeln hin und her reflektiert, wodurch sich eine wirksame Pfad-Länge für die Extinktion in der Größenordnung von einigen Kilometern ergibt.

Wird ein Licht-absorbierendes Medium in den Resonator eingeführt, dann nimmt die Lichtmenge schneller ab - bis zur vollständigen Extinktion sind weniger Reflexionen notwendig. Das CRDS-System misst, wie lange es dauert, bis das Lichtintensität auf 1/e seiner ursprünglichen Intensität zurückgegangen ist. Mit Hilfe dieser "Ringdown Zeit" kann die Konzentration der absorbierenden Substanz in der Gasmischung im Resonator berechnet werden.

Die Cavity Ring-Down-Spektroskopie ist eine Form der Laserabsorptionsspektroskopie. Bei der CRDS wird ein Laserpuls in einem hoch reflektierenden Resonator (normalerweise R > 99,9 %) gefangen. Die Intensität des gefangenen Pulses wird bei jeder Runde innerhalb der Zelle aufgrund der Absorption und der Streuung durch das Medium in der Zelle sowie durch Reflexionsverluste um einen festen Prozentsatz reduziert.

Eine der Hauptanwendungen von CRDS ist die Analyse der Atemluft:

Der folgende Graph zeigt die Spektren des Biomarkers Wasserstoffzyanid (HCN) zusammen mit Wasserdampf (H2O) bei atmosphärischem Druck und in den normalerweise in der von einem Menschen ausgeatmeten Atemluft vorkommenden Konzentrationen:

Der AQ6375B verfügt über die idealen Fähigkeiten, um das Ausgangssignal von CRDS-Systemen effektiv zu messen.

Bioanalyse

Die Photonik wird inzwischen immer mehr in der medizinischen Diagnostik eingesetzt. Beispielsweise in der Blutanalyse.

Viele Bestandteile des Bluts haben eine Absorptionswellenlänge im VIS- und NIR-Bereich:
Neutralfett: 656, 724, 756, 796, 882, 1040, 1972, 2270, 2354, 2444 nm
Phosphor: 514, 576, 770, 1132, 1178, 1234, 1250, 1992, 2008, 2384 nm
Kalium: 428, 690, 1228, 1380, 1382, 1952, 2260, 2340, 2396, 2416 nm
Milchsäure: 412, 506, 516, 646, 1918, 1976, 1990, 2040, 2378 nm
Albumin: 604, 1726, 1858, 2192, 2194, 2218, 2220, 2222, 2224, 2248 nm
Glukose: 1500 - 1800 nm

Der AQ6375B und AQ6373B von Yokogawa decken den gesamten Bereich der Absorptionswellenlängen dieser Substanzen ab und können dadurch ihre Anwesenheit und Konzentration mittels der Laserabsorptionsspektroskopie ermitteln.

Vielfältige Verbindungsschnittstellen

Erstmals ist der AQ6375B jetzt mit Ein- und Ausgangs-Anschlüssen für die Gasspülung ausgestattet. Zudem stehen eine ganze Reihe von elektrischen Schnittstellen (GPIB, RS-232, USB, RJ-45 Ethernet, SVGA Videoausgang, analoger Spannungsausgang, Trigger-Eingang & Ausgang) zur Verfügung, die dem Anwender eine einfache Bedienung lokal im Labor aber auch per Fernsteuerung erlauben.

Ansicht Frontseite

Optische Schnittstellen
Der AQ6375B nutzt ein universelles optisches Steckverbinder-System für den optischen Eingang und den Kalibrierausgang, das eine direkte Ankopplung der gängigen optischen Steckverbinder (FC, SC oder ST) ermöglicht. Die Steckverbinder können durch Anwender ausgetauscht werden.

Anmerkung: Die USB-Anschlüsse können nicht für die Fernsteuerung des Instrumentes genutzt werden. Für diesen Zweck hat das Instrument einen RJ45-Ethernet-Anschluss auf der Rückseite.

Ansicht Rückseite