Beamsplitter

Strahlteiler (engl. Beamsplitter) sind optische Bauteile, mit denen einfallende Strahlungsbündel in verschiedene Teile aufgespaltet werden. Die Aufteilung kann in einem bestimmten Intensitätsverhältnis, nach unterschiedlichen Wellenlängen oder nach unterschiedlicher Polarisation erfolgen. Dafür werden jeweils verschiedene optische Effekte genutzt. Oft kommen halbdurchlässige Spiegel zum Einsatz, bei denen ein Strahlungsanteil reflektiert und der andere durchgelassen wird. Aber auch Prismen und andere Anordnungen sind gebräuchlich. Reine Reflexionsstrahlteiler reflektieren jeweils Teile der auftreffenden Strahlung in verschiedene Richtungen. Solche Reflexionsanordnungen eignen sich im infraroten Spektralbereich auf Grund des dort sehr hohen Reflexionsgrades der meisten Metalle besonders gut. Außerdem erlauben sie exakt gleiche Intensitäten der einzelnen Teilstrahlungsbündel mit einfachen konstruktiven Lösungen.

Reflexionsstrahlteiler als besondere Form der Beamsplitter

Beamsplitter-Detektoren von InfraTec

Die von InfraTec in Mehrkanaldetektoren eingesetzten Beamsplitter sind reine Reflexionsstrahlteiler und bestehen aus hochreflektierenden goldbeschichteten Mikrostrukturen. Die durch die Aperturöffnung des Detektors eintretende Strahlung wird an diesen Strukturen innerhalb des Detektors in mehrere Teilstrahlungsbündel gleicher Intensität aber unterschiedlicher Richtung getrennt. Anschließend treffen die Bündel jeweils auf ein pyroelektrisches Sensorelement mit einem vorgeschalteten optischen Filter. Die Mikrostrukturen unterscheiden sich nach dem Detektortyp. In Vierkanaldetektoren gleichen sie vierseitigen Mikro-Pyramiden, während es sich in Zweikanaldetektoren um V-förmige Rillen handelt.

Exakte und langzeitstabile Messergebnisse

Im Unterschied zu herkömmlichen Mehrkanaldetektoren haben Beamsplitter-Detektoren nur eine einzige Aperturöffnung. Der Großteil der einfallenden Strahlung trifft somit senkrecht auf das Pyroelektrikum, was insbesondere in der Gasanalyse für äußerst präzise Ergebnisse sorgt. So genügt bei einer Gasküvette ein wirksamer Durchmesser von nur 2,5 mm. Neben einem beschleunigten Gasaustausch ergeben sich damit sehr geringe Totvolumina des Messsystems. Mit dem Detektor ausgerüstete Messgeräte können entsprechend kleiner ausfallen. Das dauerhaft stabile Signalverhältnis zwischen den einzelnen Kanälen sichert ein hohes Maß an Messgenauigkeit. Der Grund dafür ist, dass mechanische Ausdehnungen im optischen System des Messgerätes, Alterungseffekte oder eventuelle Verschmutzungen bei diesen Detektoren schon vor der Strahlteilung wirken und damit alle Kanäle in gleicher Weise beeinflussen.

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