CN112752967A - 分光分析用光源、分光分析装置以及分光分析方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的课题在于提供一种利用超连续光在1100nm～1200nm的波长范围对固相试样或液相试样进行分光分析时的最适合的结构。通过对来自脉冲激光源(1)的光通过非线性元件(2)产生非线性效应而生成的包含1100nm以上且1200nm以下的波长范围的超连续光通过脉冲扩展元件(3)进行脉冲拉伸，并照射到固相或液相的试样(S)。在超连续光中，1脉冲内的经过时间与波长以1比1对应，运算单元(5)基于来自接收透过了试样(S)的光的受光器(4)的输出的时间变化计算光谱。

Description

分光分析用光源、分光分析装置以及分光分析方法
技术领域
本申请发明涉及分光分析的技术。
背景技术
对试样照射光、对来自被光照射的试样的光进行分光测量而进行该试样的分析的分光分析的技术多用于新材料的开发及各种研究中。典型的分光分析装置是使用衍射光栅那样的分散元件的装置。
以往技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2013-205390号公报
发明内容
发明所要解决的课题
使用衍射光栅的分光分析装置需要与进行测量的波长范围一致地使衍射光栅的姿势变化(扫描)。因此，这种分光分析装置不适合需要高速进行分光分析的用途。
另外，在使用衍射光栅的分光分析装置中，为了充分提高测量的SN比或进行高灵敏度的测量，需要多次进行扫描来增多入射到受光器的光的总量(光量)，这一点也成为无法进行高速分析的主要原因。
在使用将多个光电转换元件排列成一列的区域传感器的多通道型的分光分析装置中，不需要衍射光栅的扫描，但为了进行高SN比或高灵敏度的分析需要增加光量，无法解决不能进行高速分析的问题。
另外，在照射试样中的吸收多的波长的光来进行分光分析的情况下，来自入射到受光器的试样的光变得微弱，因此高速进行SN比高的分析对于以往的装置而言是非常困难的。
另一方面，在这样的分光测量的领域中，最近，正在进行利用超连续光的研究(例如专利文献1)。超连续光(以下，简称为SC光)是使激光产生非线性效应，在保留作为激光的性质的同时使波长宽波段化的激光。
利用了这样的SC光的分光测量的研究主要是如大气中的气体的分析那样仅进行气相试样的分析，对固相、液相的试样不进行如下研究，即进行使用了SC光的分光分析的研究。
另外，关于波长范围，几乎都是使用了比1300nm长的波长侧(例如1300～2000nm)的研究，没有发现使用1200nm以下的波长范围的研究的报告。
根据发明人的研究，在进行基于固相试样、液相试样的吸收光谱的分析的情况下，1100～1200nm左右的波长范围特别有效。例如，在对具有厚度的固相试样照射光而捕捉该透射光从而测量吸收光谱的情况下，在1300nm以上的波长范围吸收较大，因此透过光过于微弱，多数情况下无法以充分的精度进行分析。另一方面，在1100～1200nm下成为泛频吸收的情况多，吸收变得微弱，因此即使是具有厚度的固相试样，透射光也成为某种程度的强度而被受光器捕捉。
但是，在使用了SC光的分光测量的研究中，并非处理1100～1200nm的波长范围，没有任何最佳构成的提案。根据发明人的研究，认为未处理1100～1200nm的波长范围的原因在于脉冲拉伸时的损耗。即，如专利文献1所公开的那样，为了将SC光用于分光测量，需要使SC光如分散补偿光纤那样通过脉冲拉伸元件，使脉冲的时间宽度变宽(脉冲拉伸)。此时，在1100～1200nm的波长范围中，认为存在光纤中的损耗非常大、无法在保持耐用的强度的状态下进行脉冲拉伸的情况。
虽然存在这样的情况，但发明人考虑，是否通过对脉冲拉伸时的结构进行改进，即使为1100～1200nm的波长范围，也能够在保持某种强度的状态下进行脉冲拉伸，能够更高速且高精度地进行利用了SC光的分光分析。基于这样的着眼点，进行了深入研究，完成了本申请发明。
因此，本申请发明中的解决课题在于提供一种利用SC光在1100～1200nm的波长范围对固相试样、液相试样进行分光分析时的最佳结构。
用于解决课题的手段
为了解决上述课题，本申请的技术方案1所述的发明是分光分析用光源，在对固相或液相的试样照射光并通过测量来自被照射的试样的光的光谱来分析该试样时使用，其特征在于，
该分光分析用光源具备：
脉冲激光源；
非线性元件，使来自脉冲激光源的光产生非线性效应而输出包含1100nm以上且1200nm以下的波长范围的超连续光；以及
脉冲拉伸元件，使来自非线性元件的超连续光的脉冲宽度拉伸，
脉冲拉伸元件是以1100nm以上1200nm以下的波长范围中的1个脉冲内的波长与经过时间的关系成为1比1的方式进行脉冲拉伸的元件，且是以每波长1nm的时间分散成为10皮秒以上的方式进行脉冲拉伸的元件。
另外，为了解决上述课题，技术方案2所记载的发明在上述技术方案1的结构中具有如下结构，所述脉冲拉伸元件是以1100nm以上1200nm以下的波长范围中的光谱强度平坦性为±50％以内的方式进行所述脉冲拉伸的元件。
另外，为了解决上述课题，技术方案3所记载的发明在上述技术方案1或2的结构中具有如下结构，所述非线性元件是光子晶体光纤或非线性光纤。
另外，为了解决上述课题，技术方案4所记载的发明在上述技术方案1至3中任一项的结构的基础上构成为，所述脉冲拉伸元件由单模光纤、多模光纤、衍射光栅、啁啾光纤布拉格光栅或棱镜构成。
另外，为了解决上述课题，技术方案5所述的发明在上述技术方案1至3中任一项的结构的基础上构成为，所述脉冲拉伸元件由长度10km以下的单模光纤构成。
另外，为了解决上述课题，技术方案6所记载的发明在上述技术方案5的结构中具有如下结构，入射到所述脉冲拉伸元件的所述超连续光的峰值照度为1GW/cm2以下。
另外，为了解决上述课题，技术方案7所述的发明具有如下结构，具备：
权利要求1～6中任一项所述的分光分析用光源，能够对固相或液相的试样照射光；
受光器，配置在接收来自试样的光的位置，且检测来自试样的光的强度并输出，该试样被来自该分光分析用光源的光照射；以及
运算单元，将来自受光器的输出的时间变化转换为光谱。
另外，为了解决上述课题，技术方案8所述的发明是一种分光分析方法具有如下结构，其特征在于，包括：
对固相或液相的试样照射来自权利要求1～6中任一项所述的分光分析用光源的光的工序；
利用受光器接收来自被光照射的试样的光并使光的强度向受光器输出的工序；以及
通过运算将从受光器输出的时间变化转换为光谱的工序。
发明的效果
如以下说明的那样，根据本申请的各技术方案记载的发明，由于将SC光作为分光分析用的光而照射到试样，因此能够进行高速、高灵敏度、高SN比的分光分析。而且，由于能够将1100～1200nm的波长范围作为分光分析的频带而包含，因此能够由该频带中的分子振动的泛频吸收进行分析，能够在该频带进行高速、高灵敏度、高SN比的分光分析。
另外，根据技术方案2所述的发明，除了上述效果以外，由于1100nm以上且1200nm以下的波长范围中的光谱强度平坦性为±50％以内，因此分析的精度不会因动态范围的关系而降低，能够在该频带进行高精度的分光分析。
附图说明
图1是实施方式的分光分析用光源的概略图。
图2是示意性地表示在实施方式的分光分析用光源中，脉冲拉伸后的SC光的脉冲内时刻与波长的关系的图。
图3是实施方式的分光分析装置的概略图。
图4是表示分光分析软件所包含的分析程序的结构的概略图。
图5是表示作为脉冲拉伸元件使用的光纤的分散特性的一例的概略图。
图6是表示光纤的脉冲拉伸的一例的概略图。
图7是表示对使高峰值的SC光脉冲拉伸的情况下的输出光的紊乱进行了确认的实验的结果的图。
图8是表示实施例1的分光分析用光源的输出特性的概略图。
图9是表示实施例2的分光分析用光源的输出特性的概略图。
图10是表示脉冲拉伸元件的其他例子的概略图。。
具体实施方式
以下，对用于实施本申请发明的方式(实施方式)进行说明。
图1是实施方式的分光分析用光源的概略图。实施方式的分光分析用光源是为了对固相或液相的试样进行分光分析而特别构成的光源，其用于对试样照射1100～1200nm的波长范围的光，检测来自该试样的光的强度，由此进行分光分析。
具体而言，实施方式的分光分析用光源在1100～1200nm的波长范围内输出具有充分的强度和光谱强度平坦性的SC光。更具体而言，该光源具备：脉冲激光源1；非线性元件2，使来自脉冲激光源1的光产生非线性效应而输出SC光；以及脉冲拉伸元件3，使来自非线性元件2的SC光的脉冲宽度拉伸。
另外，此处的光谱强度平坦性是指在1100～1200nm的波长范围中，将最高的强度设为Smax，将最低的强度设为Smin时，用{(Smax-Smin)/(Smax+Smin)}×100(％)表示的量。因此，光谱强度平坦性为50％以内是指Smax为Smin的3倍以内。
作为脉冲激光源1，可以使用各种激光源，例如可以使用增益开关激光器、微芯片激光器、光纤激光器等。另外，作为脉冲激光源1，未必需要在1100～1200nm的波长范围内具有振荡波长。这是因为，在通过非线性元件2生成SC光时，有时会新生成1100～1200nm的波长范围的光。
作为非线性元件2，大多使用光纤。例如，光子晶体光纤或其他非线性光纤可以用作非线性元件2。作为光纤的模式，单模式的情况较多，即使是多模式但只要显示出充分的非线性，则也能够作为非线性元件2使用。
关于脉冲拉伸元件3，大多使用光纤，但也可能使用光纤以外的元件作为脉冲拉伸元件。关于光纤，可以使用单模光纤、多模光纤中的任一种。作为光纤以外的元件，如后所述，能够使用使用了衍射光栅、啁啾光纤布拉格光栅(CFBG)等的元件。
作为脉冲拉伸元件3的特性，重要的是以1脉冲的经过时间与波长的关系为1比1对应的方式使SC光伸长。以下，对这一点进行说明。图2是示意性地表示在实施方式的分光分析用光源中，脉冲拉伸后的SC光的脉冲内的经过时间与波长的关系的图。图2中的(1)表示相对于1脉冲内的经过时间的强度，图2中的(2)表示各波长的强度。另外，图2中的(3)表示脉冲内的经过时间与波长的关系。
如图2中的(1)～(3)所示，脉冲拉伸后的SC光的1脉冲内的经过时间和波长以1比1对应。即，如果将1个脉冲的开始时刻设为t1，将该脉冲的结束时刻设为tn，则在1个脉冲的开始的初期，存在最长波长λ1的光。随着时间的经过，存在的光的波长向短波长侧偏移。并且，在脉冲的终期tn的近前存在最短波长λn的光。这样，脉冲内的波长与经过时间以1比1对应，因此若确定从脉冲的初期t1起的经过时间而取得光的强度，则其强度成为特定的波长的强度。即，各经过时间的强度是各波长的强度，这正是光谱。
如后所述，这样的经过时间和波长的唯一性在根据来自受光器的输出的时间变化而求出光谱的实施方式的分光分析中是特别重要的，但波长的变化相对于时间的经过的比例也是重要的。这一点是波长1nm的差异以何种程度的时间偏差(时间分散)存在，在图2的(3)中以Δt/Δλ表示。实施方式的分光分析用光源在Δλ为1nm时Δt为10皮秒以上。
另外，以上的脉冲拉伸元件3的各特性在使用光纤作为脉冲拉伸元件3的情况下，如后所述，能够通过选择具有适当的分散特性的光纤，并且使用适当的长度的光纤来实现。
接着，对分光分析装置及分光分析方法的各发明的实施方式进行说明。
图3是实施方式的分光分析装置的概略图。图3所示的分光分析装置具备：光源10，配置在能够向试样照射光的位置；受光器4，将来自被光照射的试样的光配置在受光位置；以及运算单元5，对来自受光器4的输出进行处理。
作为光源10，使用上述实施方式的分光分析用光源。试样S配置在由近红外线的透射率高的材料形成的支承板7上。根据需要设置向支承板7上的试样S照射来自光源10的光的光学系统40。
在支承板7的光出射侧配置有受光器4。作为受光器4，使用光电二极管。可以优选使用频带0.1～10GHz左右的高速响应的光电二极管。
作为运算单元5，能够使用具备处理器50以及存储器51的通用PC。在存储器51中安装有分光分析软件，在此包含包括将来自受光器4的输出的时间变化转换为光谱的代码的分析程序511、在光谱的计算时使用的基准光谱数据512等。另外，在受光器4与通用PC之间设置有AD转换器6，受光器4的输出通过AD转换器6转换为数字数据并输入到通用PC。
图4是表示分光分析软件所包含的分析程序的结构的概略图。图4的例子是用于测量吸收光谱(分光吸收率)的结构的例子。
基准光谱数据是作为用于计算吸收光谱的基准的每个波长的值。基准光谱数据通过使来自分光分析用光源的光在不经由试样的状态下入射到受光器4而取得。即，不经过试样而使光直接入射到受光器4，使受光器4的输出经由AD转换器6输入到通用PC，取得每个时间分辨率Δt的值。各值作为每个Δt的各时刻(t1、t2、t3、…)的基准强度而被存储(V1、V2、V3、……)。
各时刻t1、t2、t3、…的基准强度V1、V2、V3、…是对应的各波长λ1、λ2、λ3、…的强度(光谱)。预先调查1个脉冲内的时刻t1、t2、t3、…与波长的关系，将各时刻的值V1、V2、V3、…处理为各λ1、λ2、λ3、…的值。
然后，在使经过了试样S的光入射到受光器4时，来自受光器4的输出经过AD转换器6同样地作为各时刻t1、t2、t3、…的值(测量值)存储在存储器中(v1、v2、v3、…)。各测量值与基准光谱数据进行比较(v1/V1、v2/V2、v3/V3、…)，其结果成为吸收光谱(严格来说，除以100％而得到的各值)。
以进行上述那样的运算处理的方式，对分析程序进行编程。需要说明的是，在图4的例子中，仅调查吸收光谱，但实际上还存在通过调查吸收光谱来分析试样的成分的比率、或鉴定试样的情况。
接着，对实现这样的分光分析的分光分析用光源的更优选的结构进行详细说明。
图5是表示作为脉冲拉伸元件3使用的光纤的分散特性的一例的概略图。作为脉冲拉伸元件3的光纤优选至少在1100～1200nm的波长范围中不包含0分散。即，在1100～1200nm的波长范围内，优选全部为正常分散特性或全部为异常分散特性。图5是正常分散特性的光纤的例子。
若在1100～1200nm的波长范围中包含0分散，则在同一时刻2个以上的波长对应，并且容易产生不希望的非线性光学效果，因此上述的时间波长唯一性可能会被破坏。另外，与异常分散相比，优选在1100～1200nm中显示正常分散的光纤。SC光多具有长波长侧的光先出射、短波长侧的光后出射的特性。在该情况下，SC光的脉冲在初期存在长波长的光，之后随着时间经过而向短波长侧位移。若使用正常分散特性的光纤作为脉冲拉伸元件3，则成为短波长侧的光比长波长侧的光相比进一步延迟的结果，因此维持上述时间的关系而成为进一步拉伸的状态。因此，能够在不破坏时间波长唯一性的情况下容易地得到长脉冲的光。
另外，也可以在1100～1200nm的波长范围中使用异常分散的光纤作为脉冲拉伸元件3。在该情况下，由于在SC光中存在于脉冲的初期的长波长侧的光延迟、在之后的时刻存在的短波长侧的光前进的状态下分散，因此在1个脉冲内的时间关系反转，在1个脉冲的初期存在短波长侧的光、随着时间经过而存在更长波长侧的光的状态下进行脉冲拉伸。但是，与正常分散的情况相比，需要进一步延长用于脉冲拉伸的传播距离的情况多，损失容易变大。因此，在这一点上优选正常分散。
另外，根据发明人的研究，特别是在使用1100～1200nm的波长范围的情况下，从提高分析精度的观点出发，优选作为脉冲拉伸元件3使用的光纤的长度为10km以下。以下，参照图6对这一点进行说明。
图6是表示光纤的脉冲拉伸的一例的概略图。在图6的例子中，将古河电工(株)制的分散补偿纤维SMFDK-S以11km的长度使用而进行脉冲拉伸。图6的横轴表示波长，纵轴用dB表示相对于输入的衰减比。
如果用光纤进行脉冲拉伸，则光在一定程度上衰减是不可避免的，但问题是，如图6所示，在1100～1200nm的范围内衰减比会有很大不同。即，在该例子中，1200nm为-16dB左右的衰减，而1100nm为-21dB左右的衰减，有5dB差异。这样，若衰减比存在差异，则即使输入相同强度的光，在脉冲拉伸后也会产生较大的输出之差。若使用这样的光来进行分光分析，则由于受光器4的动态范围的关系，分析的精度容易降低。
另一方面，即使在使用相同的分散补偿光纤的情况下，若使长度为3km左右，则在1100～1200nm的波长范围内成为大致-3dB的衰减比。因此，动态范围不那么大，分析的精度不会降低。
根据发明人的研究，在将光纤作为脉冲拉伸元件3使用的情况下，若通常为超过10km的长度，则在1100～1200nm的波长范围内产生较大的衰减比的差，对分析精度产生影响。因此，优选设为10km以下，更优选设为5km以下。
在这样的实施方式的分光分析用光源中，为了能够进行高精度的分析，入射到脉冲拉伸元件3的SC光的峰值照度的大小也是重要的参数。根据发明人的研究可知，从维持时间波长唯一性的观点出发，将SC光的峰值照度设为1GW(千兆瓦特)/cm2以下是重要的。以下，对这一点进行说明。
入射到脉冲拉伸元件3的SC光的峰值照度是指脉冲拉伸元件3的入射面处的有效照度，是在1个脉冲内的时间经过中最高的照度(全波长下的照度)。“有效的照度”是指在入射到脉冲拉伸元件3并传播这一意义上有效的光的照度。图7是表示对使高峰值的SC光脉冲拉伸的情况下的输出光的紊乱进行了确认的实验结果的图。在图7中，纵轴是对数刻度。
在图7中示出结果的实验中，将中心波长1064nm、脉冲宽度2纳秒的微芯片激光放入作为非线性元件2的光子晶体光纤中作为SC光，将其用长度5km的单模光纤进行脉冲拉伸。单模光纤是在1100～1200nm的范围内正常分散的光纤。此时，使向单模光纤的入射SC光的能量变化为0.009μJ、0.038μJ、0.19μJ、0.79μJ。
如图7所示，在入射SC光的能量为0.19μJ以下的情况下，在1100～1200nm的波长范围中射出光强度没有大的偏差，但在0.79μJ的情况下，射出光强度根据波长而剧烈变动。可以认为这样的变动表示在入射到作为脉冲拉伸元件3的单模光纤而传输的过程中在SC光中产生了不希望的进一步的非线性效应。如果这样产生剧烈的变动，则如上所述，由于动态范围的关系，分析精度降低。另外，若产生这样的不希望的非线性效应，则时间波长唯一性也降低，因此在这一点上分析精度也降低。
在图7中示出结果的实验中，由于入射SC光的脉冲宽度没有变化，因此使峰值变化。在该情况下，根据发明人的研究，在峰值为300W以上的情况下，容易产生这样的不希望的非线性效应。作为脉冲拉伸元件3的光纤的模场直径为6μm左右，因此入射光的峰值照度一般优选设为1GW/cm2以下。
根据这样的实施方式的分光分析用光源、分光分析装置或分光分析方法，由于将SC光作为分光分析用的光照射到试样，因此能够实现高速且高灵敏度的分光分析。即，虽然SC光是通过非线性效应而宽带化的光，但能够高效地对试样照射高能量的光。因此，即使需要数次的脉冲光的照射，与以往相比也能够进行高速的测量。由于能够以高照度进行照射，因此与气相试样相比，特别适合吸收变大的固相、液相的试样的分光分析。能够以高照度进行照射意味着对于吸收大的试样也能够使比较强的透射光到达受光器，意味着能够进行高灵敏度的分光分析。
而且，由于能够将1100～1200nm的波长范围作为分光分析的频带而包含，因此能够对该频带中的分子振动的泛频吸收进行分析，能够在该频带进行高速、高灵敏度、高SN比的分光分析。此时，1100nm以上且1200nm以下的波长范围中的光谱强度平坦性为±50％以内，因此分析的精度不会因动态范围的关系而降低，能够在该频带进行高精度的分光分析。
另外，此时，时间波长唯一性中的时间分散的大小Δt/Δλ为10皮秒以上，因此成为在实用的检测系统的响应速度下能够实现1nm以上的波长分辨率的结构。即，受光器4的信号的输出周期、AD转换器6的处理速度规定检测系统的响应速度，但它们以10皮秒左右为限度。因此，通过使Δt/Δλ为10皮秒以上，能够提供能够实现1nm以上的波长分辨率的实用的结构。
另外，峰值照度高的SC光不会入射到脉冲拉伸元件，因此，产生不希望的非线性效应，输出光的时间波长唯一性被毁，或者降低光谱强度平坦性降低到限度以上的可能性。为了得到该效果，如上所述，入射到脉冲拉伸元件的SC光的峰值照度优选为1GW/cm2以下。
接着，对属于上述实施方式的几个实施例进行说明。
图8是表示实施例1的分光分析用光源的输出特性的概略图。在实施例1中，作为脉冲激光源1使用增益开关激光(中心波长1060nm，脉冲宽度100皮秒，重复频率1MHz，平均功率200mW)。使来自该脉冲激光源1的光入射到作为非线性元件2的非线性光纤而生成SC光，使生成的SC光在1100～1200nm的范围以单模传播且正常分散(-10ps/nm/km以下)的光纤进行脉冲拉伸。纤维的长度为3km。图8(1)表示该实施例中的脉冲拉伸后的波长对强度的关系，图8(2)是表示波长对时间的关系的图。
如图8(1)所示，根据该实施例，在1100～1200nm的范围内成为±30％左右，得到50％以内的光谱强度平坦性。另外，如图8(2)所示，可知根据该实施例，每1nm的分散为80皮秒左右，在10皮秒/nm以上分散的状态下得到了时间波长唯一性。
另外，图9是表示实施例2的分光分析用光源的输出特性的概略图。在实施例2中，作为脉冲激光源1使用了微芯片激光(中心波长1064nm、脉冲宽度2纳秒、重复频率20kHz、平均功率100mW)。将来自该脉冲激光源1的光作为非线性元件2入射到光子晶体光纤中，生成SC光。将该SC光作为脉冲拉伸元件3在1100～1200nm的范围内入射到单模传播且正常分散(-10ps/nm/km以下)的光纤而使其脉冲伸长。纤维的长度为3km。
图9中的(1)表示该实施例中的脉冲拉伸后的波长对强度的关系，图9中的(2)是表示波长对时间的关系的图。
如图9中的(1)所示，根据该实施例，在1100～1200nm的范围内同样为±30％左右，得到50％以内的光谱强度平坦性。另外，如图9中的(2)所示，可知根据该实施例，1100～1200nm中的每1nm的分散同样为80皮秒左右，在10皮秒/nm以上分散的状态下得到了时间波长唯一性。
此外，虽然省略了图示，但使用Yb光纤激光(中心波长1060nm、脉冲宽度2皮秒、重复频率1MHz、平均功率10m W)作为脉冲激光源1，使来自该激光源的光入射到非线性光纤而生成SC光。将该SC光同样地通过正常分散的单模光纤进行脉冲拉伸，结果同样在1100～1200nm的范围、光谱强度平坦性50％以内、10皮秒/nm以上的分散下实现了时间波长唯一性。
接着，参照图10对脉冲拉伸元件3的其他例子进行说明。图10是示出了脉冲拉伸元件3的另一例的示意图。作为脉冲拉伸元件3，除了光纤以外，还可以使用衍射光栅、啁啾光纤布拉格光栅(CFBG)、棱镜等来构成。例如，如图10中的(1)所示，使用2个衍射光栅81使波长分散。此时，根据波长形成光程差，在达到了时间波长唯一性的状态下进行脉冲拉伸。在该示例中，光路随着长波长的光而变短。
另外，如图10中的(2)所示，也可以使用CFBG82进行脉冲拉伸。FBG是周期性地设置在纤芯的长度方向上折射率变化的部位而构成衍射光栅的光纤，但其中，CFBG82能够以使用光纤来实现啁啾镜的功能的方式使反射位置根据波长而成为不同的位置。在作为脉冲拉伸元件3使用的情况下，在CFB82中，入射的光中，例如以长波长侧的光在光纤中的行进方向的近前侧反射而返回、随着成为短波长侧而在里侧反射而返回的方式形成核内的折射率变动层。其是与正常分散光纤相同的结构。由于越是短波长侧越延迟地返回，所以同样地确保了时间波长唯一性。
进而，如图10中的(3)所示，也可以使用棱镜83进行脉冲拉伸。在该例子中，使用4个棱镜83，以越是短波长侧则光路越长的方式配置，由此构成脉冲拉伸元件3。在该例子中，由于越是短波长侧越延迟地到达受光器4，所以能够确保时间波长唯一性。
另外，在图10中的(1)～(3)的例子中，在折返光时形成光程差。作为取出回路的光的结构，可以采用将偏振分束器和1/4波长板组合后的结构配置在脉冲拉伸元件3的近前的光路上的结构。关于去程，光按照偏振分束器、1/4波片的顺序前进而入射到脉冲拉伸元件3，关于回程，构成为从脉冲拉伸元件3返回的光按照1/4波长板、偏振分束器的顺序前进。
另外，在上述各实施方式中，说明了透过了试样的光入射到受光器4进行分光分析，但也存在反射到试样的光入射到受光器而进行分光分析的情况。关于反射光，除了在试样的表面反射的情况以外，还存在内部反射光(交互影响反射光)的情况。
另外，作为分光分析装置、分光分析方法的结构，有时也设置使来自光源10的光不经由试样S而入射到受光器的参照用光学系统。在该情况下，也存在如下情况：采用通过分束器等将来自光源10的光分割为测量用的光和参照用的光并分别利用受光器检测强度的结构，实时地得到基准光谱数据并进行分光分析。
符号说明
1 脉冲激光源
2 非线性元件
3 脉冲拉伸元件
4 受光器
5 运算单元
6 AD转换器
7 支承板

Claims (8)

1.一种分光分析用光源，在对固相或液相的试样照射光、通过测量来自被照射的试样的光的光谱来分析该试样时使用，其特征在于，
该分光分析用光源具备：
脉冲激光源；
非线性元件，使来自脉冲激光源的光产生非线性效应而输出包含1100nm以上且1200nm以下的波长范围的超连续光；以及
脉冲拉伸元件，使来自非线性元件的超连续光的脉冲宽度拉伸，
脉冲拉伸元件是以1100nm以上1200nm以下的波长范围中的1个脉冲内的波长与经过时间的关系成为1比1的方式进行脉冲拉伸的元件，且是以每波长1nm的时间分散成为10皮秒以上的方式进行脉冲拉伸的元件。
2.根据权利要求1所述的分光分析用光源，其特征在于，
所述脉冲拉伸元件是以1100nm以上1200nm以下的波长范围中的光谱强度平坦性为±50％以内的方式进行所述脉冲拉伸的元件。
3.根据权利要求1或2所述的分光分析用光源，其特征在于，
所述非线性元件是光子晶体光纤或非线性光纤。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的分光分析用光源，其特征在于，
所述脉冲拉伸元件由单模光纤、多模光纤、衍射光栅、啁啾光纤布拉格光栅或棱镜构成。
5.根据权利要求1～3中任一项所述的分光分析用光源，其特征在于，
所述脉冲拉伸元件由长度10km以下的单模光纤构成。
6.根据权利要求5所述的分光分析用光源，其特征在于，
入射到所述脉冲拉伸元件的所述超连续光的峰值照度为1GW/cm2以下。
7.一种分光分析装置，其特征在于，
具备：
权利要求1～6中任一项所述的分光分析用光源，配置在能够对固相或液相的试样照射光的位置；
受光器，配置在接收来自试样的光的位置，且检测来自试样的光的强度并输出，该试样被来自该分光分析用光源的光照射；以及
运算单元，将来自受光器的输出的时间变化转换为光谱。
8.一种分光分析方法，其特征在于，包括：
对固相或液相的试样照射来自权利要求1～6中任一项所述的分光分析用光源的光的工序；
利用受光器接收来自被光照射的试样的光并使光的强度向受光器输出的工序；以及
通过运算将来自受光器的输出的时间变化转换为光谱的工序。
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