CN101688808A - 分光计 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种响应速度快、体积小的分光计。本发明的一个实施方式的分光计包括：光束偏转器，该光束偏转器包含具有电光效应的电光晶体、以及用于对该电光晶体的内部施加电场的电极对；对来自所述光束偏转器的出射光进行分光的分光装置，和从用该分光装置分离出的出射光中选择任意波长的光的波长选择装置。

Description

分光计
技术领域
本发明涉及分光计，更详细地，涉及用于选择任意波长的光信号的分光计。
背景技术
分光计常用于测量物质的吸收光谱、荧光光谱等的分光特性的装置中(参考非专利文献1)。
在图1中示出使用了现有棱镜的分光计。分光计100包括：作为分光装置的棱镜101、作为波长选择装置的狭缝板102、和光检测器103。
在图2中示出使用了现有衍射光栅的分光计。分光计200包括作为分光装置的衍射光栅201、作为波长选择装置的狭缝板202、和光检测器203。
在图1和图2中，使用棱镜101和衍射光栅201这样的波长色散元件作为分光装置，使入射光在空间上按各波长向不同方向散射。通过波长选择装置仅取出已散射的光的一部分，就能得到特定波长的光。此时，通过使棱镜101及衍射光栅201机械地旋转，就能任意地选择取出的波长。
另一方面，在光通信领域的信号处理中，分光计用于波长的选择。在图3中示出使用了现有的阵列波导光栅的分光计。阵列波导光栅301包括：连接到输入波导302的输入波导板(input slab waveguide)303、连接到输出波导307的输出波导板(output slab waveguide)306以及连接在输入波导板303和输出波导板306之间的阵列波导304。阵列波导304中，在相邻的波导间设定一定的光程差，在各波导中设置加热器305a和305b。
输入到输入波导302的光信号经过输入波导板303分配给阵列波导304。在输出波导板306的入射面上，分别为光信号赋予与其波长相应的不同相位。输出波导板306作为聚光透镜工作，在输出波导板306和输出波导307的边界，将光信号按不同波长汇聚在不同的位置。因此，从输出波导307只输出汇聚在输出波导板306和输出波导307的边界处的特定波长的光信号。
此时，通过对配置在阵列波导304上的加热器305a或305b通以电流，就能利用热光学效应，改变阵列波导304的等效折射率。按照等效折射率的变化，改变通过阵列波导304的光信号的相位。因此，通过控制该相位的变化量，就能从输出波导307仅输出任意波长的光信号。
非专利文献1：栉田孝司著“光物理学”，共立出版株式会社，1993年4月15日初版第8次印刷发行，第128-135页。
发明内容
但是，在图1及图2所示的现有的分光计中，存在这样的问题，由于需要设置用于使作为分光装置的棱镜和衍射光栅机械式旋转的马达和用于驱动马达的驱动电路等机械的控制结构，因而使分光计的结构变大。此外，由于是以机械方式工作，所以还存在在波长可变的情况下时间响应速度慢(需要几毫秒)的问题。
在图3示出的现有的分光计中，由于产生热光学效应，所以对加热器通电所用的耗电量大。因此，需要热控制结构作为对电力供给和发热的措施，所以存在不能实现装置的小型化这样的问题。此外，由于是利用热光学效应，所以还有在改变波长时的时间响应迟缓(达到2～60ms)的缺点。
本发明是鉴于此问题而提出的，其目的在于，提供一种响应速度快、体积小的分光计。
本发明的第一实施方式提供一种分光计，其特征在于：包括：光束偏转器，包含具有电光效应的电光晶体和用于对该电光晶体的内部施加电场的电极对；分光装置，对来自上述光束偏转器的出射光进行分光；以及波长选择装置，从用该分光装置分光后的出射光中选择任意波长的光。
上述第一实施方式由于包括由具有电光效应的电光晶体构成的光束偏转器，分光装置和波长选择装置，所以能够实现快速响应，并能实现小型化。
此外，第二实施方式的目的在于：在实现小型化和快速响应的基础上，加大光束偏转器的开口以实现分光计的高灵敏度。即，第二实施方式的特征在于，使第一实施方式中的光束偏转器的宽度比该光束偏转器的厚度更大。此外，第二实施方式相关的分光计也可进一步具有使剖面为椭圆形的光射入到上述光束偏转器上的装置。此时，剖面为椭圆形的光以该椭圆的长轴方向和上述宽度的方向一致的方式入射到上述光束偏转器上。
此外，第三实施方式的目的在于：在实现小型化及快速响应的基础上，采用折射率色散低的棱镜和折射率色散高的棱镜作为分光装置，以通过一次测量同时实现高分辨率测量和宽带测量。即，第三实施方式的特征在于：使第一实施方式中的上述分光装置包括第一棱镜和比该第一棱镜折射率色散更大的第二棱镜，第三实施方式的分光计进一步具有将输入光向两个不同方向输出的输出装置，并且上述向两个不同的方向输出的光分别入射至第一棱镜和第二棱镜。
在第三实施方式中，上述输出装置可以配置在上述光束偏转器与上述第一棱镜和第二棱镜之间；此外，上述输出装置也可以设置为向上述两个不同的方向输出从上述光束偏转器射出的光。
此外，在第三实施方式中，上述输出装置也可以配置在上述光束偏转器的前方；向上述两个不同方向输出的光可以分别入射至上述光束偏转器的不同区域上，再入射至上述第一棱镜和第二棱镜。
此外，在第三实施方式中，上述光束偏转器还可以包含第一光束偏转器和第二光束偏转器；上述输出装置配置在上述第一光束偏转器和第二光束偏转器的前方，向上述两个不同方向输出的光可以分别入射至上述第一光束偏转器及第二光束偏转器，然后入射至上述第一棱镜和第二棱镜。
并且，在第三实施方式中，上述波长选择装置可以包括配置在上述第一棱镜后方的第一波长选择装置和配置在上述第二棱镜后方的第二波长选择装置；上述第二波长选择装置可以是可移动的。
此外，第四实施方式的目的在于：在实现小型化和快速响应的基础上，通过将分光装置中所包含的电光晶体的入射端及出射端的至少一方加工为楔形，以简单地实现高分辨率的分光计。即，第四实施方式提供一种分光计，其特征在于包括：分光装置，该分光装置包括具有电光效应的电光晶体和用于对该电光晶体的内部施加电场的电极对，其入射端和出射端中至少之一是厚度从第一面向第二面逐渐变薄的楔形端面，上述第一面配置有上述电极对中的第一电极，上述第二面配置有上述电极对中的第二电极且与上述第一面相对；波长选择装置，从该分光装置分光后的出射光中选择任意波长的光。
此外，第五实施方式的目的在于，在不增大从设置有具有电光效应的电光晶体的光束偏转器射出的光的偏转角的情况下获得高分辨率，并且降低施加于上述光束偏转器以获得预定分辨率的电压。为了实现上述目的，可增大光束偏转器与棱镜或衍射光栅之类的分光装置之间的光程差。
即，第五实施方式的特征在于，在第一实施方式中，设对上述电极对施加第一电压时上述光束偏转器的出射光入射至上述分光装置的位置为第一入射位置，对上述电极对施加第二电压时上述光束偏转器的出射光入射至上述分光装置的位置为第二入射位置，对上述电极对施加第一电压时光从上述分光装置射出的位置为第一出射位置，对上述电极对施加第二电压时光从上述分光装置射出的位置为第二出射位置，则在施加于上述电极对的电压从第一电压变化为第二电压时，上述第一出射位置到第二出射位置的出射位置位移量大于上述第一入射位置到第二入射位置的入射位置位移量。
此外，在第五实施方式中，通过对上述电极对施加第三电压，则在施加第一电场以对波长为要检测波段中最短波长的光进行检测时，在上述光束偏转器的出射光中包含的波长为上述要检测波段中最短波长的光从上述分光装置的出射面射出，设该最短波长光的光轴方向与上述出射面所成角度为第一角度；通过对上述电极对施加第四电压，则在施加第二电场以对要检测波段中最长波长的光进行检测时从上述分光装置的出射面射出波长为上述要检测波段中最长波长的光，设该最长波长的光的光轴方向与上述出射面所成角度为第二角度，设定上述第一电压及上述第二电压以使上述第二角度大于上述第一角度。
此外，在第五实施方式中，分光装置也可以是棱镜。在此情况下，设对上述电极对施加第三电压以以要检测波段中最短波长的光进行检测时，上述光束偏转器的出射光入射至上述棱镜的位置为第三入射位置，设对上述电极对施加第四电压以对要检测波段中最长波长的光进行检测时，上述光束偏转器的出射光入射至上述棱镜的位置为第四入射位置，设对上述电极对施加第三电压时，光从上述棱镜射出的位置为第三出射位置，设对上述电极对施加第四电压时，光从上述棱镜射出的位置为第四出射位置，并且，设在施加上述第三电压时从上述光束偏转器射出的光的光轴和上述棱镜的入射面所成的角为θ，在施加上述第四电压时从上述光束偏转器射出的光的偏转角为φ，上述棱镜的折射率为n，上述棱镜的顶角为β，从上述顶角到上述第三入射位置的距离为P1，从上述顶角到上述第四入射位置的距离为P2，从上述顶角到上述第三出射位置的距离为F1，从上述顶角到上述第四出射位置的距离为F2，上述光束偏转器和上述棱镜之间的光程差为L；则P2＝P1+L(Sinθ-Cosθ·Tan(θ-φ))，F1＝P1Cosβ+P1Tan(β-Sin-1(1/n·Sinθ))Sinβ，F2＝P2Cosβ+P2Tan(β-Sin-1(1/n·Sin(θ-φ)))Sinβ，可以设定上述光束偏转器和上述棱镜之间的光程差L，使F2和F1之差(F2-F1)为预定值。
此外，第一实施方式的分光计还可以包括偏光板，该偏光板只将与上述电场平行的偏振光轴方向上的入射光入射至上述光束偏转器。
此外，在第一实施方式中，上述分光装置可以是棱镜。
此外，在第一实施方式中，光束偏转器可以设置为入射端和出射端中的至少之一可以是从配置了上述电极对中的第一电极的第一面向配置了上述电极对中的第二电极且与上述第一面相对的第二面厚度逐渐变薄的楔形端面。
此外，在第一实施方式中，上述分光装置也可以是衍射光栅。
此外，在第一实施方式中，上述波长选择装置也可以是狭缝板。
此外，在第一实施方式中，上述电光晶体也可以是KTaO3、KTa1-xNbxO3、K1-yLiyTa1-xNbxO3(0＜x＜1、0＜y＜1)、LiNbO3、LiTaO3、LiIO3、KNbO3、KTiOPO4、BaTiO3、SrTiO3、Ba1-xSrxTiO3(0＜x＜1)、Ba1-xSrxNb2O6(0＜x＜1)、Sr0.75Ba0.25Nb2O6、Pb1-yLayTi1-xZrxO3(0＜x＜1、0＜y＜1)、Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3、KH2PO4、KD2PO4、(NH4)H2PO4、BaB2O4、LiB3O5、CsLiB6O10、GaAs、CdTe、GaP、ZnS、ZnSe、ZnTe、CdS、CdSe、及ZnO之一。
由于本发明包含由具有电光效应的电光晶体构成的光束偏转器、分光装置和波长选择装置，所以可以实现快速响应和小型化。
附图说明
图1是表示现有的使用了棱镜的分光计的图。
图2是表示现有的使用了衍射光栅的分光计的图。
图3是表示现有的使用了阵列波导光栅的分光计的图。
图4是表示本发明一个实施方式中的分光计的图。
图5是用于说明本发明一个实施方式中的光束偏转器的原理的图。
图6是向本发明一个实施方式中的电光晶体施加的电压和偏转角的关系图。
图7是用于说明通过本发明一个实施方式中的棱镜分光的原理的图。
图8是表示本发明一个实施方式中的分光计的图。
图9是用于说明本发明一个实施方式中的分光原理的图。
图10是用于说明本发明的一个实施方式中的分光的原理的图。
图11是用于说明本发明一个实施方式中的为了能够对波长在要检测波段内的光进行检测所需条件的图。
图12是表示本发明一个实施例中的棱镜在第一电压施加状态和第二电压施加状态下出射位置之间的位移量与光束偏转器到棱镜的距离的关系的图。
图13是表示本发明一个实施例中的棱镜在第一电压施加状态和第二电压施加状态下的出射位置之间的位移量与光束偏转器的偏转角及施加到光束偏转器上的电压的关系的图。
图14是用于说明本发明一个实施方式中的为了能够对波长在要检测波段内的光进行检测所需条件的图。
图15是表示本发明一个实施方式中的分光计的图。
图16是表示本发明一个实施方式中的分光计的图。
图17是表示本发明一个实施方式中的分光计的图。
图18是表示本发明一个实施方式中的光束偏转器的立体图。
图19是表示本发明一个实施方式中的分光计的图。
图20A是表示本发明一个实施方式中的分光计的图。
图20B是表示本发明一个实施方式中的分光计的图。
图20C是表示本发明一个实施方式中的分光计的图。
图21是用于说明本发明一个实施方式中的出射端设置为楔形时的效果的图。
图22是用于说明本发明一个实施方式中的出射端设置为楔形时的效果的图。
具体实施方式
下面，参考附图详细说明本发明的实施方式。在以下说明的附图中，对具有相同功能的部分使用相同标号，并不再重复说明。
(第一实施方式)
本发明的目的在于，实现比现有分光计响应速度快、且更加小型化的分光计。为了实现此目的，在本发明的一个实施方式中，在分光时光行进方向上，将采用具有电光效应的电光晶体并可偏转入射光的光束偏转器配置在作为分光装置的棱镜或衍射光栅的上游侧。图4表示了这种形式的分光计的结构。
在图4中，分光计10包括：控制入射光中偏振光的偏光板11，由具有电光效应的晶体构成的光束偏转器12，作为分光装置的棱镜13，作为波长选择装置的狭缝板14，以及光检测器15。
电光学常数大的晶体例如是KTaO3、KTa1-xNbxO3(0＜x＜1、以下称为KTN)、K1-yLiyTa1-xNbxO3(0＜x＜1、0＜y＜1)、LiNbO3、LiTaO3、LiIO3、KNbO3、KTiOPO4、BaTiO3、SrTiO3、Ba1-xSrxTiO3(0＜x＜1)、Ba1-xSrxNb2O6(0＜x＜1)、Sr0.75Ba0.25Nb2O6、Pb1-yLayTi1-xZrxO3(0＜x＜1、0＜y＜1)、Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3、KH2PO4、KD2PO4、(NH4)H2PO4、BaB2O4、LiB3O5、CsLiB6O10、GaAs、CdTe、GaP、ZnS、ZnSe、ZnTe、CdS、CdSe、及ZnO等。
参考图5对本发明一个实施方式中的光束偏转器的偏转原理进行说明。
例如，光束偏转器12具有由具有组分KTa1-xNbxO3(x＝约0.40)的KTN晶体21，在上表面和下表面上蒸镀Ti/Pt/Au的电极22和23。本说明书中，Ti/Pt/Au表示在最底层的Ti上依次层积有Pt和Au的结构。KTN晶体21的尺寸为6mm长(z轴方向)、4mm宽(y轴方向)、0.5mm厚(x轴方向)。分别在上表面和下表面上蒸镀的电极22和23在z轴方向的长度为5mm。此处虽然说明正电极22设置于上表面、负电极23设置于下表面，但也可以反过来设置该电极，或者可以将极性能够切换的电源连接至该电极。
例如，通过偏光板11，入射光中仅与电场平行的偏振光轴方向(x轴方向)的成分入射至KTN晶体21。在图4中，虽然将偏光板11的易透射轴作为平行于电极22和23所形成的电场的方向(x轴方向)，但不限于此。例如，使偏光板11的易透射轴为与上述电场的平行方向垂直的方向(y轴方向)或与上述电场的平行方向成任意角度的方向亦可。或者，也可以不设置偏光板11。即，在本发明的一个实施方式中，重要的是如后所述：要根据向KTN晶体21施加的电压状态将光束偏转器12的出射光偏转。尽管根据入射至KTN晶体21的光的偏振状态，其偏转程度将产生差异，但如后所述，入射至KTN晶体21的光是根据施加电压所产生的电场倾斜而偏转。因此，入射至KTN晶体21的光的偏振状态可以是任意的。
但是，入射至KTN晶体21的光在上述电场的平行方向上振动时所得偏转角最大。因此，如图4所示，优选采用设置有偏光板11的方式，以仅使入射光中与电场平行的偏振光轴方向(x轴方向)的成分入射至KTN晶体21。
在此，特别是采用KTN等具有电光效应的电光晶体且电极为欧姆接触时，只要施加电压，电光晶体中就会产生电场倾斜。因此，如果将电源24连接到电极22和23上，在电极间施加直流电压，KTN晶体21内部就会产生电荷，在对KTN晶体21施加电压的方向上产生电场倾斜。
由于该电光晶体内部产生的电场倾斜，所以与入射光束的光轴垂直的剖面中的电光效应将导致折射率变化量的倾斜。即，与电场倾斜相应地产生折射率的倾斜。因此，该折射率倾斜导致与光束光轴垂直的剖面上会产生光的行进速度分布的倾斜。从而，光在晶体内部传播时，光的行进方向就会根据折射率的倾斜不断变化，且偏转角叠加。
即，通过电极22和23向KTN晶体21施加电压，可使入射光在KTN晶体21内偏转，从而输出偏转角为θ的出射光。
在图6中示出对电光晶体所施加的电压与其偏转角的关系。如图5所示，施加电压为+250V时，来自光束偏转器12的出射光的偏转角θ最大，为125mrad，在施加电压为-250V时，来自光束偏转器12的出射光的偏转角θ最大，为-125mrad。即，可获得共计约250mrad的偏转角。
由于通过这样简单的结构能够获得大的偏转角，所以采用光束偏转器12改变作为分光装置的棱镜13的入射角，就能得到响应速度快的分光计。此外，分光计中不用机械控制结构也能实现装置的小型化。由于仅对KTN晶体21施加电场，电流损耗降低，因此不安装热控制结构亦可。并且，光束偏转器12的响应速度是微秒级，与现有分光计相比，速度的提高达到了3位数的程度。
参照图7以棱镜为一例对分光原理进行说明。例如，棱镜13由BK7玻璃形成，透光一侧的边长是15mm，顶角a是60度，从光束偏转器12到棱镜13的光程是20mm。此外，棱镜13如果使用更小型的棱镜，则能进一步缩短光程。在图7中，标号31表示从入射光中选出的具有可透过狭缝板14的波长的光。标号32a表示施加电压为-55V时波长为400nm的光信号，标号33a表示施加电压为-55V时波长为700nm的光信号，标号32b表示施加电压为+55V时波长为400nm的光信号，标号33a表示施加电压为+55V时波长为700nm的光信号。
在图7中，设入射光的波长范围为400nm～700nm。向光束偏转器12施加+55V的电压时，设入射至棱镜13的入射光的入射角为40度，以通过狭缝板14由光检测器15检测出波长为700nm的光信号33b。光束偏转器12的出射光由棱镜13按照波长分光为光信号32至光信号33。因此，调整光束偏转器12的施加电压，就能从入射光中对通过狭缝板14的光的波长进行选择。
使光束偏转器12的施加电压从+55V变化为-55V，入射至棱镜13的入射光的入射角就从40度变化为42度。波长700nm的光信号33b至波长400nm的光信号32b可通过狭缝板14由光检测器15检测。此时扫描波长范围700nm～400nm的光所用时间是微秒级。
狭缝板14的狭缝宽度是200μm。波长分辨率取决于光束的发散角、棱镜材料的折射率的波长色散、入射至棱镜13的入射角以及棱镜13到狭缝板14的距离。在第一实施方式中，光束偏转器12的光束直径是400μm，棱镜材料是BK7，入射至棱镜13的入射角是40度，棱镜13到狭缝板14的距离是130mm。波长在400nm附近时，波长分辨率约为4nm，波长在700nm附近时，波长分辨率约为35nm。
(棱镜)
在此，将上述BK7玻璃、F2玻璃以及SF玻璃进行比较来对棱镜的材料进行说明。求得入射光的中心波长为550nm时的最小偏角条件以及700nm波长与400nm波长的折射角之差，如表1所示。由此，折射角产生差异是因为不同棱镜材料的折射率对波长的依赖性不同。表1中还示出700nm波长与400nm波长的折射率之差。
再有，偏角是利用棱镜使光偏转的角度。即棱镜的入射光和棱镜的出射光所成的角度。最小偏角条件是此偏角最小时的条件，在棱镜的入射角和出射角相等时即可实现。满足最小偏角条件时，分辨率最大，而光的反射损失最小。
[表1]
    材料     最小偏角条件     折射角之差     折射率之差
    BK7玻璃     49.4度     1.57度     0.018
    F2玻璃     53.2度     3.96度     0.036
    SF10玻璃     60.1度     7.42度     0.061
折射角之差越大，分光计的波长分辨率就越高，所以如果选择SF10玻璃作为棱镜材料，波长分辨率为最高。另一方面，对于棱镜中入射角的变化和出射角的变化，当入射角的变化很小以至于达到10度以下时，其关系几乎成比例关系。表2中示出用于扫描波长范围700nm～400nm时入射角的变化。表2中也示出为改变该入射角所需要的对光束偏转器12施加电压的变化量。可根据图6求出对光束偏转器12施加的电压。
[表2]
    材料   入射角的变化     施加电压的变化量
    BK7玻璃   约1.6度(＝28mrad)     +55～-55V
    F2玻璃   约4.0度(＝70mrad)     +80～-80V
    SF10玻璃   约7.4度(＝130mrad)     +130～-130V
由此可见，波长分辨率与施加电压是一种折衷的关系。本实施方式中使用了BK7玻璃以优先进行低电压操作。此外，为使在700nm波长附近时波长分辨率为40nm以下，设定入射至棱镜13的入射角为小于最小偏角条件(49.4度)的40度。由此，波长范围700nm～400nm的折射角之差为2度(＝35mrad)，大于最小偏角条件情况下的折射角之差。此时，光束偏转器12中施加电压的变化是+55～-55V。
(第二实施方式)
图8示出本发明的用于提高响应速度和实现小型化的第二实施方式的分光计。分光计40包括：控制入射光偏转的偏转板41，由具有电光效应的晶体构成的光束偏转器42，作为分光装置的衍射光栅43，作为波长选择装置的狭缝板44，以及光检测器45。在该方式中，分光装置采用了衍射光栅以替代第一实施方式中使用的棱镜。
衍射光栅43的形状为边长20mm的正方形，光栅条数是150条/mm。光束偏转器42到衍射光栅43的光程是20mm。此外，如果使用更小型的衍射光栅作为衍射光栅43，就能进一步缩短光程。
设入射光的波长范围为400nm～700nm。设定光束偏转器42的施加电压为-85V时，入射至衍射光栅43的入射光的入射角为43.5度，经衍射的光中波长700nm的光通过狭缝板44由光检测器45检测出。来自光束偏转器42的出射光由衍射光栅43按照波长进行分光。因此，通过调整光束偏转器42的施加电压，就能从入射光中选择通过狭缝板44的光的波长。
将光束偏转器42的施加电压从-85V改变到+85V，则射向衍射光栅43的入射光的入射角从43.5度变化为47.8度。因此700nm波长到400nm波长的光将通过狭缝板44并由光检测器45检测。此时，扫描波长范围700nm～400nm所用时间是微秒级。
狭缝板44的狭缝宽度是200μm。波长分辨率取决于光束的发散角、衍射光栅43的光栅条数、入射到衍射光栅43的入射角以及衍射光栅43到狭缝板44的距离。在本实施方式中，光束偏转器42的光束直径是400μm、衍射光栅43的光栅条数是150条/mm、入射至衍射光栅43的入射角是43.5度、衍射光栅43到狭缝板44的距离是120mm。此时，波长分辨率在400nm波长附近约为4.5nm，在700nm波长附近约为9nm。
使用衍射光栅作为分光装置的情况与使用棱镜相同，波长分辨率和施加电压为折衷关系。虽然衍射光栅43的光栅条数越多，波长分辨率越高，但扫描要求的波长范围所施加的电压的变化量也会变大。因此，考虑到这些问题，有必要确定衍射光栅43的光栅条数以及射向衍射光栅43的入射角。
如上所述，第一及第二实施方式中使用了具有电光效应的晶体所构成的光束偏转器以改变入射至分光装置的入射光的入射角，因此与现有的分光计中通过旋转作为分光装置的棱镜或衍射光栅来改变入射光的入射角相比，能提高响应速度。此外，分光计中不需要机械控制结构，从而可降低电流消耗，而且，由于不需要热控制结构，因而能得到小型的分光计。
如此，由于第一及第二实施方式的结构具有上述效果且可以优化分光计，所以该结构非常有用。在这样的有用结构中，如果在得到高分辨率的同时不用增大光束偏转器12和42的偏转角，且可以降低为获得预定的分辨率而施加于光束偏转器12和42的电压，那么该结构将更加有效。
(第三实施方式)
本实施方式中对以下分光计进行说明：在使用棱镜作为分光装置(分光介质)的情况下，能够得到高分辨率而无需增大从具有电光效应的电光晶体的光束偏转器出射的光的偏转角，且可降低为了获得预定的分辨率而施加给上述光束偏转器的电压。
图9是用于说明第一实施方式的分光原理的图。
图9中，标号131是棱镜13的顶角，标号132表示棱镜13的出射面，从光束偏转器12射出的光从该出射面射出。标号134a表示在光束偏转器12处于第一电压施加状态的情况下棱镜13的出射光中的波长在要检测波段中最长的光(也称为出射光134a)。标号134b表示在光束偏转器12处于第一电压施加状态的情况下棱镜13的出射光中的波长在要检测波段中最短的光(也称为出射光134b)。标号135a表示在光束偏转器12处于不同于第一电压状态的第二电压施加状态时棱镜13的出射光中的波长在要检测波段中最长的光(也称为出射光135a)。标号135b表示在光束偏转器12处于上述第二电压施加状态下棱镜13的出射光中的波长在要检测波段中最短的光(也称为出射光135b)。
在第一实施方式中，为了实现分光功能，重要的是根据对光束偏转器12施加的电压的状态来改变通过狭缝板14的光的波长。为了实现此重要条件，在第一实施方式中，按照通过狭缝板14的用光检测器15检测出的波长的光，控制对光束偏转器12施加的各电压的状态，从而控制从光束偏转器12出射的光的偏转角，使从光束偏转器12入射到棱镜13上的入射角改变。而且，由于波长色散使得来自出射面132的光的波长越短折射就越大，因此为了对要检测波段中的长波长光进行检测，需要使得在检测该长波长光时出射面132上的光的折射大于检测短波长光时出射面132上的光的折射。在第一实施方式中，通过偏转从光束偏转器12出射的光来控制上述入射角，通过控制向光束偏转器12施加电压的状态，使检测短波长光时出射面132上出射光的折射大于检测长波长光时的折射。也就是说，设定电压施加状态以实现入射光136入射至棱镜13的入射角的偏转，从而使入射面132出射的在要检测波段中波长最长的光的光轴与波长最短的光的光轴所成的角度即出射角的变化量θout发生变化。
再有，对光束偏转器12的电压施加状态是指利用电极22和23向KTN晶体21施加电压时，所施加电压的大小(所形成的电场的强度)，也包括不施加电压的状态。特别地，第一电压施加状态用于使要检测波段中波长最短的光通过狭缝板14的狭缝。第二电压施加状态用于使要检测波段中波长最长的光通过狭缝板14的狭缝。当然，在对波长在要检测波段中最短波长和最长波长之间的光进行检测时，设置合适的电压施加状态即可。
此外，虽然根据在光束偏转器12上的电压施加状态改变从光束偏转器12入射到棱镜13的入射光的偏转方向，但在图9中，为了使附图简化，无论对光束偏转器12的电压施加状态如何，都表示为一定方向的光(入射光136)。
并且，在上述第一实施方式中，举例说明了从光束偏转器12到棱镜13的光程为20mm的形态。在这种情况下，从光束偏转器12入射至棱镜13的入射光136在棱镜13的入射面上的入射位置，在第一电压施加状态(相对于要检测波段中所检测出的最长波长的光的情形)和第二电压施加状态(相对于要检测波段中所检测出的最短波长的光的情形)下，几乎没有变化。因此，在第一电压施加状态及第二电压施加状态的两种状态下，射入棱镜13并在棱镜13中传播的光就会从基本相同的位置133射出。
在这种情况下，为了提高分辨率，有必要使用色散大的棱镜作为棱镜13，并增大光束偏转器12的偏转角。为了增大偏转角，需要增大向光束偏转器12施加的电压。
也就是说，在图9中，由于在短波长的检测及长波长的检测中，棱镜13的出射位置基本不发生变化，所以在检测长波长时，需要增大来自出射面132的出射光的折射。即必须加大从光束偏转器12出射的入射光136的偏转角，从而在第一电压施加状态下，在要检测波段中的波长最短的光134b通过狭缝板14的狭缝；在第二电压施加状态下，在要检测波段中的波长最长的光135a通过狭缝板14的狭缝。因此，在第二电压施加状态下，必须增大向光束偏转器12施加的电压。
也就是说，所谓具有高分辨率是对应于在从棱镜等分光装置出射的光中对要检测波段所进行的广角色散。就是说，通过增大图9中出射光134a的光轴方向和出射光134b的光轴方向所成的角度，就能实现高分辨率。此时，为了检测整个要检测波段(出射光134a和出射光134b之间的波段)，必须增大光束偏转器12的偏转角的变化，同时获得使整个要检测波段都射入狭缝板14的狭缝的出射角变化。因此，如上所述，必须增大向光束偏转器12施加的电压。
因此，在本实施方式中，为了在不增大向光束偏转器12的施加电压的情况下也能实现高分辨率，通过使光束调制器12和棱镜13相对拉开距离，即增大从光束偏转器12到棱镜13的光程，来使检测长波长时出射面132的出射位置从检测短波长时出射面132的出射位置移位。
图10是用于说明本实施方式的分光原理的图。
在图10中，标号140表示向光束偏转器12施加的电压状态为第一电压施加状态时出射面132上的光出射位置，标号141表示向光束偏转器12施加的电压状态为第二电压施加状态时出射面132上的光出射位置。标号142表示将图9所示结构(从光束偏转器12到棱镜13的光程为20mm)中的光束偏转器12与棱镜13之间的光路延长后(从光束偏转器12到棱镜13的光程为500mm)棱镜13的入射面。标号143表示在第一电压施加状态下从光束偏转器12出射的光在入射面142上的入射位置，标号144表示在第二电压施加状态下从光束偏转器12出射的光在入射面142上的入射位置。
标号145表示虚拟面，假定棱镜13设置在与如图10所示配置的光束偏转器12相距20mm的位置(即图9的结构)，则标号145表示从光束偏转器12出射的光入射至该棱镜13上的入射面。标号146表示对上述假设的结构施加第一电压的状态时从光束偏转器12出射的光射到入射面145上的入射位置，标号147表示对上述假设的结构施加第二电压的状态时从光束偏转器12出射的光射到入射面145上的入射位置。
在如图9所示的第一实施方式中，由于光束偏转器12和棱镜13的入射面145相距大约20mm，所以第一电压施加状态下的入射位置146和第二电压施加状态下的入射位置147也相距不远。因此，如图9所示，来自棱镜13的出射位置在第一电压施加状态和第二电压施加状态之间几乎没有移动。
与此相对照，如图10所示，通过将光束偏转器12和棱镜13分离，使从光束偏转器12到棱镜13的光程加长，结果，第一电压施加状态下的入射位置143和第二电压施加状态下的入射位置144就会分离。即入射面142在第二电压施加状态下的入射位置144就会从入射面142在第一电压施加状态下的入射位置143移位。
因此，如图10所示，在第一电压施加状态下，从光束偏转器12出射的光从入射面142上的入射位置143入射到棱镜13上，并在棱镜13中传播，然后从出射面132上的出射位置140射出。另一方面，在第二电压施加状态下，从光束偏转器12出射的光从入射面142上的入射位置144、即从入射位置143移位的位置入射到棱镜13上，然后在棱镜13中传播，并在出射面132上的出射位置141、即从出射位置140移位的位置射出。此时，出射位置140和出射位置141之间的距离为6mm，出射位置充分地移位。
如此，在本实施方式中，通过使光束偏转器12和棱镜13远离等来延长从光束偏转器12到棱镜13的光路，就能根据向光束偏转器12施加电压的状态移动入射光在棱镜13上的入射位置，从而能移动入射光在棱镜13上的出射位置。
在本实施方式中，通过这样移动出射位置，即使施加给光束偏转器的电压为低电压也能实现高分辨率。下面说明其理由。
在第一实施方式中，如图9所示那样仅利用棱镜13上的出射角控制射向狭缝板14的入射波长，而在本实施方式中，可以利用棱镜13上的出射角及出射位置两者来控制射向狭缝13的入射波长。在本实施方式中，如图10所示，出射位置从位置140移到位置141，有助于检测的波长根据出射角的变化而发生改变。因此，在作为色散介质的棱镜的材料相同时，与图9的结构相比，图10的结构中即使光束偏转器12的偏转角小也可以实现高分辨率，即在低电压下也可以。此外，在如图9所示的出射位置几乎未移位的结构中，如上所述，在想得到高分辨率的情况下，必须使用色散大的棱镜，加大出射角的变化及对其起决定作用的偏转角的变化。与此相对，在图10所示的本实施方式的结构中，由于出射位置的移位使入射到狭缝板14的波长的变化增大，所以出射角的变化更小且偏转角的变化也更小。即，在更低的电压下可得到高分辨率。
也就是说，分离由KTN等具有电光效应的电光晶体构成的光束偏转器12和作为分光装置的棱镜13使其距离为预定的光程以上，所以在第一电压施加状态变成第二电压施加状态时，能增大出射光在棱镜13上的出射位置的位移量(出射位置140与出射位置141之间的距离：出射位移量)，使其大于入射光在棱镜13上的入射位置的位移量(入射位置143与入射位置144之间的距离：入射位移量)。因此，可以通过增大上述出射位移量而得到使入射到狭缝板14的入射波长的变化增大的效果，由此，即使不增大光束偏转器12中的偏转角也能实现高分辨率。因此，能够在低驱动电压下实现高分辨率。
如此，在本实施方式中，重要的是将光束偏转器12和棱镜13之间的光程设定为使出射位移量能够增大的长度以上。在基本上无出射位移量的情况下，如上所述，出射位置在第一电压施加状态和第二电压施加状态下几乎没有变化。因此，在分光时，在棱镜13的出射面中几乎相同的出射位置上分配角度，来检测要检测波段中的长波长和短波长。因此，为了实现高分辨率，必须增大向光束偏转器12施加的电压。
对此，在本实施方式中，本质上是使对要检测波段中的短波长进行检测时的出射位置(图10的出射位置140)和对要检测波段中的长波长进行检测时的出射位置(图10的出射位置141)不同，即，使出射位置移位。通过使出射位置的位移量明显地大于入射位置的位移量，就能够使出射位置的变化较大。即，在增大光束偏转器12和棱镜13之间的光程时，从棱镜13出射的位置的变化就会加大。此时，如果设置光束偏转器12和棱镜13之间的光程在一定的长度以上，则能使对上述要检测波段中的短波长进行检测时的出射位置和对上述要检测波段中的长波长进行检测时的出射位置充分地远离。这样的长度是前文所述的预定的光程。
而且，如上所述，在本实施方式中，本质上是使光束偏转器12和棱镜13具有预定的光程以上的间隔。除此之外，本发明是涉及分光计的发明，所以优选为能检测想要检测波段(所关心波段)内的所有波长的光。为此，重要的是能够控制来自光束偏转器12的光的偏转并检测出上述要检测波段的最长波长的光和最短波长的光。也就是说，重要的是，在第一电压施加状态下，从出射位置140出射的出射光134b(即要检测波段中最短波长的光)可射入狭缝板14的狭缝，而在第二电压施加状态下，从出射位置141出射的出射光135a(即想要检测的波段中最长波长的光)可射入狭缝板14的狭缝。
图11是用于说明在本实施方式中用于检测波长在要检测波段内的光的条件的图。
在图11中，θ1是在对光束偏转器12施加用于检测要检测波段的最短波长光的电压的时候(第一电压施加状态)，从棱镜13的出射面132出射的出射光134b的光轴方向与出射面132所成的角度(也称为出射角θ1)。此外，θ2是在对光束偏转器12施加用于检测要检测波段的最长波长的光的电压的时候(第二电压施加状态)，从棱镜13的出射面132出射的出射光135a的光轴方向与出射面132所成的角度(也称为出射角θ2)。
在本实施方式中，棱镜13的出射面132上的出射位置根据从光束偏转器12出射的光的偏转角的不同而不同(移位)。因此，出射光135a的出射位置141从出射光134b的出射位置140移位，所以出射角θ1和出射角θ2相等时，即出射光134b和出射光135a平行时，波长在要检测波段中最长的光即出射光135a不能射入狭缝板14的狭缝。因此，不能对要检测波段中波长最长的光进行检测，从而不能检测想要检测波段的光。
因此，在本实施方式中，控制第一电压施加状态和第二电压施加状态下的出射位置的位移，从而满足
θ1＜θ2
的条件，以便可以对要检测波段中的最短波长的光和最长波长的光进行检测，从而检测出波长在整个要检测波段区域内的光。此时虽然θ2满足θ1＜θ2，但希望θ2尽量大些。
上述θ1和θ2由光束偏转器12到棱镜13的光程以及棱镜中的光程中的至少之一和施加给KTN晶体21(光束偏转器12)的电压决定。因此，在本实施方式中，根据从光束偏转器12上的出射位置到棱镜13上的出射位置的光程设定第一电压施加状态及第二电压施加状态，以满足
θ1＜θ2
的条件。
再有，在本实施方式中，重要的是根据向光束偏转器12施加的电压的状态使棱镜13的出射位置移位。为此，使光束偏转器12和棱镜13相距一段距离，以根据上述电压施加状态使棱镜13上的入射位置移位。在此，基于提高分辨率的考虑，其本质不是加大光束偏转器12和棱镜13的距离，而是加大光束偏转器12和棱镜13之间的光程。即，不限于加大光束偏转器12与棱镜13的物理距离的方式。
例如，也可以在光束偏转器12和棱镜13之间配置至少一个反射镜，通过该反射镜使从光束偏转器12出射的光入射棱镜13。此外，也可以使用采用透镜的光学系统。根据这样的结构，即使光束偏转器12和棱镜13的物理距离近，也能增加光束偏转器12和棱镜13之间的光程，从而能够延长从光束偏转器12到棱镜13的光程，同时实现装置的小型化。
此外，在本实施方式中，如果能增加从光束偏转器12的出射位置到棱镜13的出射位置的光程，就能使上述棱镜13的出射位置移位。因此，使用大棱镜而不是增加光束偏转器12和棱镜13之间的光程，也能增加从光束偏转器12的出射位置到棱镜13的出射位置的光程。
在本实施方式中，如果满足θ1＜θ2这样的条件，则即使设置为增加光束偏转器12和棱镜13之间的光程以实现高分辨率，也能对要检测波段中波长最长的光及波长最短的光进行检测，从而可以检测出整个要检测波段内波长的光。
在本实施方式中，重要的是，为了使棱镜13的出射位置在第一电压施加状态和第二电压施加状态下得到充分的位移而加大从光束偏转器12到棱镜的光程和/或加大棱镜13的尺寸。但是，在将光束偏转器12固定在预定位置的情况下，要是只增加光程，则存在不能用检测器15对要检测的整个波段的光进行检测的情况。因此，本实施方式的目的之一在于，在对要检测波段的长波长和短波长进行检测时使棱镜13的出射位置较大地改变，但为了使其起到分光计的作用，重要的是使要检测波段中最长波长和最短波长的光通过狭缝板14的狭缝。即，在本实施方式中，重要的是，即使为了增大分辨率而加大光束偏转器12和棱镜13之间的光程、或加大棱镜以延长通过棱镜中的光的光路，也能很好地检测出要检测波段中波长最长的光和波长最短的光。因此，在本实施方式中，按照所配置的装置结构设定对光束偏转器12施加的电压，以满足θ1＜θ2的条件。
反过来说，只要设计为满足θ1＜θ2的条件，就可以不依赖于光束偏转器12与棱镜13之间的光程或棱镜的尺寸而能够对要检测波段中波长最长的光和波长最短的光进行很好的检测，并且为了获得高分辨率，可增大光束偏转器12和棱镜13之间的光程或增大棱镜13。
如上所述，根据本实施方式，即使不加大从光束偏转器12出射的光的偏转角也能实现高分辨率，所以不增大对光束偏转器12施加的电压也能得到高分辨率。即，对本实施方式的光束偏转器12和第一实施方式的光束偏转器12施加相同的电压时，本实施方式与第一实施方式相比可获得更高的分辨率。
此外，由于在减小光束偏转器12的偏转角的同时能够不降低波长分辨率，所以当本实施方式和第一方式实现相同的分辨率时，本实施方式中施加给光束偏转器12的电压与第一实施方式相比更低。
由此，可以实现降低施加给构成光束偏转器12的电光晶体(KTN晶体21)的电压，从而相应地使耗电量降低。
(实施例)
在本实施例中，使用BK7玻璃作为棱镜13，棱镜的顶角设为60°。此外，设定光束偏转器12中使用的KTN晶体21的长度为5mm、厚度为0.5mm、折射率为2.2、s11为1.0×10-14m2/V2。此外，设从入射位置143到顶角131的距离为10mm，从出射位置140到狭缝板14的距离为130mm。在本实施例中，设定要检测波段为400nm～700nm。
棱镜13上的入射位置(入射位置143和144)及棱镜13上的出射位置(出射位置140和141)取决于从光束偏转器12到棱镜13的距离(光程差)L和光束偏转器12的偏转角。
在图10中，如果设定顶角131到入射位置143的距离为P1、从入射位置143到入射位置144的入射位置移位所需的偏转角为φ(第二电压施加状态时的偏转角)，则从顶角131到入射位置144的距离P2可用式(1)表示：
P2＝P1+L(Sinθ3-Cosθ3·Tan(θ3-φ))                式(1)
在此，θ3是从光束偏转器12射出的光在入射位置143处对棱镜13的入射角(射向棱镜13的入射光的光轴方向和入射面142所成的角)。
如果设定从顶角131到出射位置140的距离为F1，β为顶角131，棱镜13的折射率为n，则有
F1＝P1Cosβ+P1Tan(β-Sin-1(1/n·Sinθ3))Sinβ       式(2)
同样地，如果设从顶角131到出射位置141的距离为F2，则可用式(3)表示：
F2＝P2Cosβ+P2Tan(β-Sin-1(1/n·Sin(θ3-φ)))Sinβ  式(3)
图12是表示在为了能检测整个要检测波段而用光束偏转器进行偏转的情况下，按式(1)～式(3)所示的条件，在第一电压施加状态和第二电压施加状态下从棱镜13出射的位置的位移量(F2-F1)与光束偏转器12到棱镜13的距离L的关系的图。
由图12可知，通过增加光束偏转器12和棱镜13之间的光程，从第一电压施加状态的出射位置140到第二电压施加状态的出射位置141的出射位置的位移量变大。
在本实施例中，上述偏转角φ是给光束偏转器12施加第二电压状态时的偏转角，即对要检测波段中最长波长的光进行分光时的偏转角。因此，即使是为了在低驱动电压下进行工作而设定第二电压施加状态为较低的情况下(例如Vα)，也能通过设定出射位置的位移量为预定的值来得到满意的分辨率，从而根据式(1)～(3)求出适当的距离(光程差)L。反过来说，通过将光束偏转器12和棱镜13之间的光程差设定为满足“预定的出射位置位移量＝F1-F2”这样的适当距离(光程差)L，并且将第二电压施加状态设定为Vα，就可以使第二电压施加状态时的棱镜13的出射位置充分移位，从而实现低驱动电压下的高分辨率。
这样，通过利用“F1-F2＝预定的出射位置位移量”的关系，如图12所示，例如从光束偏转器12到棱镜13的距离(光程差)L在0～500mm的范围内，越增加上述距离L，就越能加大出射位置的位移量，并进行低驱动电压下的高分辨率输出。此外，虽然考虑小型化时优选减小距离L，但由于是按照上述关系进行的设计，所以在0～500mm的范围内只稍稍加大距离L就能加大出射位置的位移量。
并且，通过利用“F1-F2＝预定的出射位置位移量”这样的关系，就能求出用于实现为达到所希望的分辨率所需要的出射位置位移量的距离L。因此，能将在光束偏转器12和棱镜13之间的距离(光程差)L设定为最适合得到上述所希望的分辨率的距离。
再有，如图12所示，当光束偏转器12和棱镜13之间的光程在500mm以上时，出射位置的位移量的值变大，约为6mm，或者成为基本固定的值。因此，在本实施例中，如果从为了利用低驱动电压来实现高分辨率而加大出射位置的位移量来考虑，则优选光束偏转器12和棱镜13之间的光程为500mm以上。
出射位置的位移量由从光束偏转器到棱镜的光程和光束偏转器的偏转角决定。图13中示出对应了出射位置的位移量的光束偏转器的偏转角。此偏转角是检测400nm到700nm波长所需的光束偏转器的偏转角。在各个出射位置的位移量中，光束偏转器和棱镜的距离如图12所示。施加电压的宽度是检测400nm波长时的电压和检测700nm波长时施加的电压之差。
如表2所示，在出射位置没有移位的情况下，光束偏转器的偏转角是28mrad，施加电压的变化量从+55V到-55V，在图13中检测400nm波长时的电压和检测700nm时施加的电压之差为110V。另一方面，根据本实施例，光束偏转器和棱镜的距离(光程)为500mm时得到的出射位置的位移量是6mm，此时所需的光束偏转器的偏转角为10mrad。为获得此偏转角，施加电压之差可为64V，施加电压的变化可在+32V到-32V之间。就是说，与几乎没有出射位置的移位的情形(第一基本结构)相比，只需要施加58％的电压。如果进一步加大出射位置的移位，降低施加电压的效果就更明显。
并且，通过将施加给光束偏转器12的电压分为两个电压：确定操作中心点的直流电压(偏置电压)，和控制射入狭缝板14上所形成的狭缝的入射波长的交流电压，本实施方式的效果就会更显著。
具有KTN和KLTN等电光晶体的光束偏转器的偏转角与施加电压的2次方成比例，所以在施加电压的变化量相同的情况下，高电压时的偏转角的变化增大。例如，在设置决定动作中心点的直流电压(偏置电压)为240V的情况下，检测400nm到700nm波长所需的电压变化量如表3所示。
[表3]
    施加电压的变化量
第一实施方式(偏置电压+交流电压)     +237V～+242V
第一基本结构(偏置电压+交流电压)     +233V～+246V
由表3可知，在使用偏置电压的情况下，控制射向狭缝的入射波长的交流电压的振幅与第一基本结构中的相比，变为38％，与不使用偏置电压的情况相比，本发明的效果更加显著。
(第四实施方式)
在本实施方式中，对分光计进行说明。该分光计使用衍射光栅作为分光装置(分光介质)，不增大光从具备具有电光效应的电光晶体的光束偏转器出射的偏转角就能得到高分辨率，并且可使为了获得预定的分辨率而向上述光束偏转器施加的电压降低。
在本实施方式中，重要的是，为了在得到高分辨率的同时不加大从光束偏转器出射的光的偏转角，且能降低用于获得预定的分辨率而施加给上述光束偏转器的电压，使出射光在衍射光栅43上的出射位置移位，因此也加大了光束偏转器42和衍射光栅43之间的光程。此时，重要的是检测要检测波段中最长波长的光及最短波长的光，以便能检测在整个要检测波段中的波长的光。
再有，在本实施方式中，由于使用衍射光栅43作为分光装置，所以相对于某一波长的光，其在衍射光栅43上的入射位置和出射位置相同。
图14用于说明与本实施方式相关的能够检测波长在要检测波段内的光的条件。
在图14中，标号150表示施加于光束偏转器42的电压状态为第三电压施加状态时，光在衍射光栅43的出射面154上的出射位置，标号151表示施加于光束偏转器42的电压状态为第四电压施加状态时，光在出射面154上的出射位置。
另外，在本实施方式中，第三电压施加状态用于使要检测波段中波长最长的光通过狭缝板44的狭缝。第四电压施加状态用于使要检测波段中波长最短的光通过狭缝板44的狭缝。
标号152a表示在使衍射光栅43处于第三电压施加状态下时，衍射光栅43的出射光中波长为要检测波段中最短波长的光(也称为出射光152a)。标号152b表示在使衍射光栅43处于第三电压施加状态下时，衍射光栅43的出射光中波长为要检测波段中最长波长的光(也称为出射光152b)。标号153a表示在使衍射光栅43处于第四电压施加状态下时，衍射光栅43的出射光中波长为要检测波段中最短波长的光(也称为出射光153a)。标号153b表示在使衍射光栅43处于第四电压施加状态下时，衍射光栅43的出射光中波长为要检测波段中最长波长的光(也称为出射光153b)。
另外，θ1′是在对衍射光栅43施加用于检测要检测波段中的最长波长光的电压的情况下(第三电压施加状态)，从衍射光栅43的出射面154出射的出射光152b的光轴方向与出射面154所成的角度(也称为出射角θ1′)。此外，θ2′是在对衍射光栅43施加用于检测要检测波段的最短波长光的电压的情况下(第四电压施加状态)，从衍射光栅43的出射面154出射的出射光153a的光轴方向与出射面154所成的角度(也称为出射角θ2′)。
在本实施方式中，如图14所示，设在对要检测波段中最长波长的光进行检测时对光束偏转器43施加电压的状态为第三电压施加状态，从光束偏转器43出射的光射在出射位置150上。于是，该入射的光在出射位置150上被分光，由出射位置150对各频率的光根据其各自的波长进行衍射，要检测波段中波长最长的光即出射光152b入射到狭缝板44的狭缝上，然后由光检测器45检测。
另一方面，当光束偏转器43处于对要检测波段中最短波长光进行检测的第四电压施加状态时，从光束偏转器43出射的光入射至从衍射光栅43的出射位置150移位的位置，即出射位置151上。因此，在第四电压施加状态下，就会从与第三电压施加状态下的出射位置不同的出射位置151射出分光的光。此时，要检测波段中最短波长的光即出射光153a射入狭缝板44的狭缝，然后由光检测器45检测。
这样，通过使衍射光栅43上的出射位置移位，就能像第三实施方式一样，能够实现高分辨率而不用增大从光束偏转器42出射的光的偏转角。
但是，在本实施方式中，也与第三实施方式相同，如果第三电压施加状态下的出射光152b和第四电压施加状态下的出射光153a平行，则该出射光153a也不能入射到狭缝板44的狭缝上。因此，在本实施方式中，也根据从光束偏转器42的出射位置到衍射光栅43的出射位置的光程设定第三电压施加状态及第四电压施加状态，以满足
θ1′＜θ2′
的条件。另外，此时虽然θ2′满足θ1′＜θ2′，但希望θ2′尽量更大。
通过这样的设定，即使为了实现高分辨率而加大从光束偏转器42到衍射光栅43的光程，也能检测要检测波段中所有波长的光。
再有，在第三实施方式或第四实施方式中，虽然说明了将施加于光束偏转器的电压从第一电压施加状态变为第二电压施加状态的形式，或从第三电压施加状态变为第四电压施加状态的形式，但不限于此。例如，也可以将施加于光束偏转器的电压从第二电压施加状态变为第一电压施加状态，还可以从第四电压施加状态变为第三电压施加状态。
(第五实施方式)
本实施方式的目的在于，在实现响应速度的高速化及小型化的基础上，在一次测量中同时实现高分辨率测量及宽带测量。
为了在分光计中实现高分辨率，有必要从棱镜这样的色散介质中获得更广角的波长色散。但是，如果从高分辨率的角度考虑，在利用色散介质得到更广角的波长色散时，相应地要求光束偏转器的偏转角也要更大。此外，在用光束偏转器实现的偏转角的变化量一定的情况下，进行宽带测量时必须减小上述色散介质的折射率色散，因而分辨率就会下降。
因此，在本实施方式中，为了在同一分光计中在一次测量中同时进行高分辨率测量及宽带测量，将具备KTN之类的电光晶体的光束偏转器输出的光向两个不同的方向分波。而且，将该分波后的一个方向的光用于对所希望的测量频带进行全部分光(用于宽带测量)，将另一方向的光用于对测量频带的一部分进行高分辨率分光(用于高分辨率测量)。
图15是表示本实施方式中在一次测量中可同时实现高分辨率测量和宽带测量的分光计的图。
在图15中，在具有KTN晶体21的光束偏转器12的后方，配置偏振光分束器151，作为将输入的光向两个不同的方向输出的装置。
在上述光束偏转器12中，一旦在电极22和23上施加电压，就会在KTN晶体21中产生电场倾斜。而且，作为非偏振光的入射光156入射至发生电场倾斜的KTN晶体21上时，该入射光156的垂直偏振光成分和平行偏振光成分就会分别在KTN晶体21中偏转。在此，由于在电光效应中存在偏振相关性，所以相对于垂直偏振光成分的折射率变化的倾斜与相对于平行偏振光成分的折射率变化的倾斜不同。因此，在利用KTN晶体21偏转的垂直偏振光成分和平行偏振光成分中实现的偏转角不同。
在本说明书中，“平行偏振光”是其偏振方向垂直于光轴并与配置在电光晶体上的电极间所产生的电场方向一致的偏振光。在图15中是偏振方向在纸面内且垂直于光轴的偏振光。
此外，在本说明书中，“垂直偏振光”是其偏振光方向垂直于光轴并与配置在电光晶体上的电极间所产生的电场的方向垂直相交的偏振光。在图15中是偏振方向为垂直于纸面的方向的偏振光。
尽管如上所述，一旦施加电压就会从光束偏转器12输出平行偏振光成分和垂直偏振光成分，但在图15中，为了简化附图，显示为光157，其包含上述平行偏振光成分和垂直偏振光成分。
偏振光分束器151在光束偏转器12出射的光157入射进来时，就会分离上述平行偏振光成分和垂直偏振光成分，将它们向不同的方向输出。即，偏振光分束器151使入射的光157中的平行偏振光成分透过，输出作为平行偏振光的光158a。另一方面，偏振光分束器151使入射的光157中的垂直偏振光成分反射，输出作为垂直偏振光的光158b。在偏振光分束器151输出光158a的一侧配置具有低折射率色散特性(与波长相关的折射率变化小)的棱镜152。在偏振光分束器151的光158b的输出侧配置比棱镜152的折射率色散更大的高折射率色散(与波长相关的折射率变化大)的棱镜153。
并且，在棱镜152，153各自的后级配置作为波长选择装置的狭缝板154，155。
在这样的结构中进行测量时，具有平行偏振光及垂直偏振光以外的任意偏振光成分的入射光156入射至光束偏转器12。此时，如果对光束偏转器12施加电压，就会从光束偏转器12输出以预定的角度偏转的平行偏振光成分和垂直偏振光成分。当包含该平行偏振光成分及垂直偏振光成分的光157入射在偏振光分束器151上时，该偏振光分束器151就将入射的光157根据不同的偏振光成分进行分离，并向两个不同的方向分波。即，平行偏振光成分透过偏振光分束器151作为光158a入射在棱镜152上，垂直偏振光成分由偏振光分束器151反射并作为光158b入射在棱镜153上。
光158a由棱镜152进行分光，利用配置在狭缝板154后级的光检测器(未图示)测量整个要检测波段(所希望的波段)。
在此，例如，设定检测出的波段为400nm～700nm。而且，设使要检测波段中波长最长的光通过狭缝板154而施加给光束偏转器12的电压状态为第五电压施加状态。此外，设使要检测波段中波长最短的光通过狭缝板155而施加给光束偏转器12的电压状态为第六电压施加状态。
测量时，根据需要将第五电压施加状态变至第六电压施加状态，就能对整个想要检测波段进行测量。
另外，也可以根据要检测波段来设定光束偏转器12、偏振光分束器151、棱镜152及狭缝板154的位置，棱镜152的材料，以及第五和第六电压施加状态等。
光158b由棱镜153进行分光，由配置在狭缝板155后级的光检测器(未图示)以高分辨率仅对要检测波段(所希望的波段)的一部分进行测量。
在此，例如设要以高分辨率检测的波段为600nm～650nm。
在本实施方式中，棱镜153的折射率色散比用于对要检测的整个波段进行检测的棱镜152的折射率色散更大。因此，棱镜153可比棱镜152更大程度地折射光。因此，当着眼于500nm～750nm的波段时，在某一电压状态下，从棱镜153出射的500nm波长的光的光轴方向与750nm波长光的光轴方向所成的角度比从棱镜152出射的500nm波长光的光轴方向与750nm波长的光的光轴方向所成的角度更大。因此，当施加于光束偏转器12的电压状态从第五电压施加状态变为第六电压施加状态时，棱镜153的出射光中通过狭缝板155的光的波长变化量比棱镜152的出射光中通过狭缝板154的光的波长变化量更小。
因此，即使光束偏转器12中的偏转角的变化量固定(施加电压的变化量固定的情况)，也可以在棱镜153中进行高于棱镜152的分辨率的测量。即，在本实施方式中，在棱镜153侧，在第五电压施加状态下可以进行600nm波长光的检测，在第六电压施加状态下可以进行650nm波长光的检测。
另外，也可以根据要以高分辨率检测的波段来设定光束偏转器12、偏振光分束器151、棱镜153及狭缝板155的位置，棱镜153的材料，以及第五和第六电压施加状态等。
此外，本实施方式是可在同一装置的一次测量中同时对要检测的整个波段进行测量和对该要检测波段的一部分进行测量的结构。即，在从第五电压施加状态变化为第六电压施加状态时，在棱镜152侧对要检测的整个波段进行测量，在棱镜153侧对该波段的一部分进行测量。
在用于进行上述高分辨率测量的棱镜153中，能够有效地改变以高分辨率检测的波段。因此，在本实施方式中，为了使高分辨率检测的波段可变，优选在狭缝板155中设置可移动部，使狭缝板155根据需要移动。
即，在固定狭缝板155的时候，能使以高分辨率检测的波段(例如600nm～650nm)固定。
另一方面，通过使狭缝板155移动，就能改变以高分辨率检测的波段。在根据需要驱动狭缝板155时，例如也可以将狭缝板155配置在轨道之类的上面，通过手动使其移动。此外，例如通过在传动器等动力控制部上设置狭缝板155，能够自动进行狭缝板155的移动。
在本实施方式中，在将狭缝板155固定在某个位置的情况下，当从第五电压施加状态变为第六电压施加状态时，入射在狭缝板155上的光的波长范围就在想以高分辨率检测的波段内。因此，上述光的波长范围相应于狭缝板155的位置变化。因此，在本实施方式中，通过使狭缝板155可移动，射入狭缝板155的光的波长范围就是可变的。即，在从第五电压施加状态变为第六电压施加状态的时候，通过根据要以高分辨率检测的波段确定狭缝板155的位置，使得要以上述高分辨率检测的波段中的光射入狭缝板155，就能改变以高分辨率检测的波段。
如上所述，在本实施方式中，使用具有相对较低的折射率色散的棱镜152以检测整个要检测波段，使用具有相对较高的折射率色散的棱镜15以检测要检测波段的一部分。而且，利用光束偏转器12将作为待测光的光156偏转并分为两束光，将该分波后的各束光入射到低折射率色散的棱镜152及高折射率色散的棱镜153，并进行分光。因此，在棱镜152侧能够对要检测的整个波段进行测量，与此同时在棱镜153侧能够进行高分辨率测量。
此外，如上所述，由于将光束偏转器12偏转的光分波为测量想要检测的整个波段所用的光及高分辨率测量所用的光，所以仅对光束偏转器12的电压进行控制，就能对想要检测的整个波段的测量和高分辨率测量进行控制。
另外，在本实施方式中，虽然测量想要检测的整个波段所用的偏振光成分及高分辨率测量所用的偏振光成分可以使用平行偏振光成分及垂直偏振光成分中的任意一个，但是对于平行偏振光成分，如果是相同的测量波段则能够进行高分辨率测量，如果是相同的分辨率则能够进行宽带测量。
在本实施方式中，如上所述，其本质并不在于使用偏振光分束器151，重要的是为了使光束偏转器12偏转的光射入棱镜152及棱镜153而将其分波为两束。在本实施方式中，也可以替代偏振光分束器151而使用例如半反射镜等任何可将入射光向两个不同方向分波并输出的装置。
使用半反射镜时，为了进行良好的测量，优选平行偏振光成分及垂直偏振光成分中的任意一个(优选平行偏振光成分)射入棱镜152及153。
例如，在KTN晶体21的2次电光常数s11和s12符号相反的情况下，垂直偏振光成分和平行偏振光成分向相反方向偏转。因此，在各棱镜中，在使用平行偏振光进行测量时，垂直偏振光成分的光也会射入棱镜，一旦施加给光束偏转器12的电压的极性发生改变，就会存在垂直偏振光成分的光影响测量的情形。因此，使用半反射镜时，优选使用平行偏振光成分及垂直偏振光成分的任意一个。
因此，使用半反射镜作为分波装置时，可在光束偏转器12的前方设置偏振器，利用该偏振器使平行偏振光成分及垂直偏振光成分之一射入光束偏转器12。
此外，在本实施方式中，如上所述，重要的是在同一装置内通过一次测量同时对整个要检测波段进行测量和对一部分要检测波段进行测量(高分辨率测量)。即，其本质在于将作为测量光的入射光156分波，然后将分波后的一个方向的光射入棱镜152以测量整个要检测波段，将另一方向的光射入棱镜153以进行高分辨率测量。
因此，在本实施方式中，如图16所示，也可以在光束偏转器12的前方将入射光156分为两束。在图16中，标号161表示λ/2波片，标号162表示反射镜。
在本实施方式中，由于优选使用平行偏振光成分，所以优选用λ/2波片改变从偏振光分束器151分波出的垂直偏振光成分的偏振光方向。即，通过在偏振光分束器151的后方的输出垂直偏振光成分的一侧设置λ/2波片161，就能将平行偏振光成分入射到棱镜152和棱镜153。
另外，当然也可以不设置λ/2波片161。
在图16中，为了在同一处进行光束偏转器的偏转控制，有必要使入射至棱镜152的光和入射至棱镜153的光入射在光束偏转器12的不同区域的其中一个区域。因此，在λ/2波片161的后级设置反射镜162，改变从λ/2波片161出射的光的方向。
此外，在本实施方式中，如图17所示，也可以在从偏振光分束器151分波出的光的光路上分别设置光束偏转器12。
(第六实施方式)
本实施方式的目的在于，在实现快速响应和小型化的基础上，实现分光计的高灵敏度。
为了实现高灵敏度的分光计，优选入射在具备KTN这样的电光晶体的光束偏转器上的光量足够多，且有必要加大光束偏转器的入射面的开口。加大开口对于难以向小直径部位聚光或校准的非相干光的分光是十分重要的。
加大开口的时候，在利用了KTN之类的具有2次电光效应的电光晶体使电极间产生折射率的倾斜且使光束发生偏转的光束偏转器中，如果电极间的距离(晶体的厚度)为a倍，则获得相同的偏转角需要
Figure G2008800235616D00301
倍的电压。
因此，在本实施方式中，为了加大光束偏转器的入射面的开口而不需要增大获得某一偏转角所需的电压，利用宽度大于厚度的电光晶体以使KTN等电光晶体的厚度(电极间的距离)保持在为获得某个偏转角所需的厚度而不发生变化。并且，该电光晶体能使剖面为椭圆形状的入射光入射光束偏转器。
再有，在本说明书中，“(电光晶体的)厚度”是指形成电极的两个相对面之间的电光晶体的长度。此外，在本说明书中，“(电光晶体的)宽度”是指电光晶体沿着与电光晶体的厚度方向和电光晶体中的光行进方向相垂直的方向上的长度。
图18是与本实施方式相关的光束偏转器的立体图。
在图18中，KTN晶体21的宽度大于厚度。因此，不改变电极22和23之间的距离，就能加大光束偏转器12的入射面181中的开口。因此，即使加大开口也能够防止所需的电压增大。
此外，在本实施方式中，将剖面是椭圆形的入射光182入射至入射面181。因此，与入射圆形剖面的光相比，该圆形剖面的半径等于入射光182的椭圆形剖面形状的短轴长度，可通过入射光182的椭圆形剖面形状的长轴的增大部分增大入射光的量。因此，能够实现分光计的高灵敏度而不会导致所需电压的增大。
再有，在本实施方式中，通过使测量光入射到柱面透镜或狭缝等，就能得到剖面为椭圆形状的入射光182。这种用于使剖面为椭圆形状的光入射至入射面182的装置不限于柱面透镜或狭缝，可以使用能够将入射的光变成剖面为椭圆形状的光并输出的任何装置。
当加大开口时，如果像现有技术一样着眼于加大厚度方向的尺寸时，则虽然通过增大KTN晶体21的厚度而加大了开口，但由于电极22和23之间的距离会变大，所以如上所述，获得相同偏转角所需的电压也会变大。
因此，在本实施方式中，为了加大开口而不引起所需电压的增大，不是控制对电压造成影响的厚度，而是控制不影响所需电压的宽度方向。也就是说，本实施方式的目的在于，通过增大KTN晶体21的宽度使其远大于厚度，确保实现某一偏转角所需的电压，即确保与上述所需电压相应的厚度，来实现开口的增大。
由于与KTN晶体21的宽度比厚度大的部分相应地加大开口，所以即使入射光182是非相干光，也能很好地入射至光束偏转器12。但是，如果像现有技术那样采用剖面是圆形的入射光，即使加大开口使入射光和光束偏转器12良好地匹配，入射光的圆形剖面的半径对于入射光量也是一种限制因素。因此，即使是扩宽KTN晶体21的宽度来加大开口，也并没有加大KTN晶体21的厚度，因此，可能无法增加入射光量。
但是，在本实施方式中，由于使入射光182的剖面为椭圆形状，所以能加大KTN晶体21的宽度增加的部分以及入射光182的椭圆形剖面的长轴。因此，能加大射在光束偏转器12上的入射光量和实现高灵敏度。
因此，在本实施方式中，为了使非相干光也能与光束偏转器良好地耦合，加大光束偏转器的入射面上的开口很重要。此时，如果将电光晶体的厚度增大为a倍并加大开口，则获得相同偏转角所需的电压就会变成
Figure G2008800235616D00311
倍，从而导致电压的增大。因此，在本实施方式中，为了加大开口而增大所用的电光晶体的宽度使其大于其厚度，以防止所需电压增大。
此外，通过在光束偏转器中使电光晶体的宽度大于厚度，不增大所需电压，并实现大的开口，则在使入射至该光束偏转器的入射光的剖面为椭圆形、并以该椭圆的长轴与电光晶体的宽度平行的方式入射上述入射光时，就能加大射向光束偏转器的入射光的量，从而实现高灵敏度的分光计。
(第七实施方式)
本实施方式的目的在于，在实现快速响应和小型化的基础上，实现简单的、高分辨率的分光计。
在本实施方式中，为了以简单的结构实现响应速度快的分光计，对光束偏转器12的入射端及出射端中的至少之一进行楔形加工，使该至少一端成为楔形面。通过此加工，可以用一个装置实现第一～第六实施方式中的光束偏转器和棱镜这样的分光装置。
图19是表示与本实施方式相关的分光计的图。
在图19中，分光计190包括KTN晶体191。在该KTN晶体191的第一面上形成电极192，在与该第一面相对的第二面上形成电极193。标号194表示分光计190的入射端，标号195表示分光计190的出射端。
在分光计190(KTN晶体191)的出射端195，按照与因电压施加而产生光束偏转的面形成角度的方式将该出射端加工成楔形，从而形成楔形的出射端196。即，在出射端195形成厚度逐渐变薄的楔形出射端196，以从形成电极193的第二面向形成电极192的第一面形成斜面。
上述楔形加工可通过制作图5所示的光束偏转器12之后，切断或研磨出射端来实现。
由此，通过形成楔形的出射端196，就能按照施加给电极192和193的电压状态分配从楔形的出射端196射出的光。
在本实施方式中，即使在出射端195上形成与光束偏转的面的垂直方向成一定角度的楔形出射端(在图19中，从纸的表面(或纸的里面)到纸的里面(纸的表面)厚度逐渐变薄这样的楔形的出射端)，光偏转的方向和由楔形斜面引起色散的方向也不一致。因此，不能起到分光计的作用。相对于此，如图19所示，通过使KTN晶体191的厚度变化方向和电场的施加方向一致，使楔形的出射端196上的色散方向和光偏转的方向一致，所以可以很好地起到分光计的作用。
而且，如果使KTN这样的电光晶体的出射端成为楔形，在电光晶体内传播的光射到该出射端(楔形的出射端)的界面上的入射就会成为斜入射。由于KTN这样的电光晶体具有折射率的波长色散(通常波长越短，折射率越大)，所以在上述斜入射的情况下，各波长光的出射角就会变化。由此，就能仅用光束偏转器进行分光。
如此，在本实施方式中，使出射端成为楔形的出射端196，就能够从出射面196射出根据各波长而散射的光。而且，由于形成楔形的出射面196是按照电极192和193之间形成的电场方向作为其厚度逐渐变薄的方向，所以能使被散射光的发散方向(散射的方向)与光偏转的方向一致，从而实现分光计的功能。
再有，当仅利用KTN晶体191的出射端分光而不能得到满意的分辨率时，可在分光计190的后方配置棱镜和衍射光栅等色散介质。
此外，在本实施方式中，不仅限于在出射端进行楔形加工，也可以在入射端(图20A)或入射端和出射端双方(图20B、20C)进行楔形加工。
在图21和22中，对本实施方式中将分光计190的出射端加工成楔形的效果进行说明。
图21及22示出通过KTN晶体191中的光射向出射端195的入射角与射向晶体外部的出射角的变化量即发散角的关系。设KTN晶体191在700nm波长时的折射率为2.25，在400nm波长时的折射率最高为0.1或0.2，将700nm和400nm波长时的出射角之差表示为发散角。KTN晶体191内部的偏转角与波长无关，为-50mrad到50rmad。
图21显示了出射端195未加工成楔形的情况。在此情况下，如图21所示，随着KTN晶体195内部的偏转角的变大，对出射端195的入射成为斜入射，且在晶体外部的发散角也变大，但最多1mrad左右。
另一方面，图22示出KTN晶体191内部不发生偏转的情况下将出射端195加工成楔形以具有20度(349mrad)的入射角时，KTN晶体191的楔形出射端196上的入射角和发散角的关系。折射率差是0.1时，发散角最大且为8mrad，折射率差是0.2时，发散角最大可为19mrad。如此，射向KTN晶体191的出射端的入射角越大，发散角就越大，楔形形状的效果显著。
此外，在KTN晶体191的出射端未加工成楔形的情况下，如图21所示，存在发散角为0的情形。与此相对照，如本实施方式那样将KTN晶体191的出射端195设为楔形的出射端196时，就得到始终产生色散的状态，如图22所示。
因此，如本实施方式那样，通过将KTN晶体的入射端及出射端的至少一个加工成楔形，就能作为分光计起作用，所以能实现结构简单的分光计。

Claims (15)

1.分光计，其特征在于包括：
光束偏转器，包含具有电光效应的电光晶体和用于对该电光晶体的内部施加电场的电极对；
分光装置，对来自所述光束偏转器的出射光进行分光；以及
波长选择装置，从用该分光装置分光后的出射光中选择任意波长的光。
2.根据权利要求1所述的分光计，其特征在于：
所述光束偏转器的宽度大于该光束偏转器的厚度。
3.根据权利要求1所述的分光计，其特征在于：
还具有用于使剖面为椭圆形状的光入射到所述光束偏转器的装置，
所述剖面为椭圆形状的光以该椭圆的长轴方向与所述宽度的方向一致的方式入射到所述光束偏转器。
4.根据权利要求1所述的分光计，其特征在于：
还包括偏光板，该偏光板使得仅有与所述电场平行的偏振光轴方向上的入射光成分入射至所述光束偏转器。
5.根据权利要求1所述的分光计，其特征在于：
所述分光装置是棱镜。
6.根据权利要求5所述的分光计，其特征在于：
所述分光装置包括第一棱镜和第二棱镜，所述第二棱镜的折射率色散大于所述第一棱镜的折射率色散；
还包括使输入的光向两个不同的方向输出的输出装置；以及
向所述两个不同的方向输出的光分别入射至第一棱镜及第二棱镜。
7.根据权利要求6所述的分光计，其特征在于：
所述输出装置被配置在所述光束偏转器与所述第一棱镜和第二棱镜之间；
所述输出装置将所述光束偏转器射出的光向所述两个不同的方向输出。
8.根据权利要求6所述的分光计，其特征在于：
所述输出装置被配置在所述光束偏转器的前方；
向所述两个不同方向输出的光分别入射至所述光束偏转器的不同区域，并分别入射至所述第一棱镜和所述第二棱镜。
9.根据权利要求6所述的分光计，其特征在于：
所述光束偏转器包含第一光束偏转器和第二光束偏转器；
所述输出装置被配置在所述第一光束偏转器和第二光束偏转器的前方；
向所述两个不同方向输出的光分别入射至所述第一光束偏转器和第二光束偏转器，并分别入射至所述第一棱镜和第二棱镜。
10.根据权利要求6所述的分光计，其特征在于：
所述波长选择装置包括配置在所述第一棱镜的后方的第一波长选择装置和配置在所述第二棱镜的后方的第二波长选择装置；
所述第二波长选择装置是可移动的。
11.根据权利要求1所述的分光计，其特征在于：
所述光束偏转器的入射端和出射端中至少之一是楔形的端面，所述楔形端面的厚度从第一面向第二面逐渐减小，所述第一面设置有所述电极对中的第一电极，所述第二面与所述第一面相对，并设置有所述电极对中的第二电极。
12.根据权利要求1所述的分光计，其特征在于：
所述光束偏转器和所述分光装置由相同的电光晶体构成；
所述电光晶体的入射端和出射端中至少之一是楔形的端面，所述楔形端面的厚度从第一面向第二面逐渐减小，所述第一面设置有所述电极对中的第一电极，所述第二面与所述第一面相对，并设置有所述电极对中的第二电极。
13.根据权利要求1所述的分光计，其特征在于：
所述分光装置是衍射光栅。
14.根据权利要求1所述的分光计，其特征在于：
所述波长选择装置是狭缝板。
15.根据权利要求1所述的分光计，其特征在于：
所述电光晶体是KTaO3、KTa1-xNbxO3、K1-yLiyTa1-xNbxO3(0＜x＜1、0＜y＜1)、LiNbO3、LiTaO3、LiIO3、KNbO3、KTiOPO4、BaTiO3、SrTiO3、Ba1-xSrxTiO3(0＜x＜1)、Ba1-xSrxNb2O6(0＜x＜1)、Sr0.75Ba0.25Nb2O6、Pb1-yLayTi1-xZrxO3(0＜x＜1、0＜y＜1)、Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3、KH2PO4、KD2PO4、(NH4)H2PO4、BaB2O4、LiB3O5、CsLiB6O10、GaAs、CdTe、GaP、ZnS、ZnSe、ZnTe、CdS、CdSe、及ZnO中的任意一种。
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