Cavity-Ring-Down-Spektroskopie mit nichtlinearen Kristallen

Die präzise Messung von Gaskonzentrationen mittels optischer Sensorik bietet ein breites Spektrum etablierter und gut erforschter Methoden. Mit der Cavity-Ring-Down-Methode lassen sich beispielsweise besonders geringe Konzentrationen zuverlässig bestimmen. Dabei wird das zu analysierende Gas in einen optischen Resonator eingebracht, wodurch die Wechselwirkungsstrecke zwischen Licht und Gas erheblich verlängert wird. Durch das Abschalten der Laserquelle kann das Abklingverhalten des Lichts im Resonator untersucht werden, aus dem sich über den Absorptionskoeffizienten die Gaskonzentration ableiten lässt. Die auftretenden Absorptionsbanden sind charakteristisch für spezifische Gase. Der mittlere Infrarotbereich eignet sich hierfür besonders, da die Absorption im Vergleich zum sichtbaren Spektralbereich deutlich stärker ausgeprägt ist. Die Messtechnik in diesem Bereich ist jedoch technisch aufwendig und kostenintensiv. Durch die Spontaneous Parametric Down-Conversion (SPDC), bei der in einem nichtlinearen Kristall ein sichtbares Pump-Photon in ein sichtbares Signal-Photon und ein infrarotes Idler-Photon zerfällt, kann eine spektroskopische Gasanalyse im mittleren Infrarotbereich mit vergleichsweise einfacher und kostengünstiger Messtechnik des sichtbaren Bereichs realisiert werden. Die Methode beruht auf der Korrelation der Photonenanzahl im infraroten und sichtbaren Spektralbereich. 14 M I Optische Messtechnik I T Andreas W. Stark T W O C H 5 Mittagspause