JP2000074742A - Spectroscope and light spectrum analyzer - Google Patents

Spectroscope and light spectrum analyzer

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JP2000074742A
JP2000074742A JP10244744A JP24474498A JP2000074742A JP 2000074742 A JP2000074742 A JP 2000074742A JP 10244744 A JP10244744 A JP 10244744A JP 24474498 A JP24474498 A JP 24474498A JP 2000074742 A JP2000074742 A JP 2000074742A
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JP
Japan
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light
array element
phosphor
wavelength
spectroscope
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP10244744A
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Japanese (ja)
Inventor
Yoshihiko Tachikawa
義彦 立川
Yoshihiro Sanpei
義広 三瓶
Yasuyuki Minagawa
恭之 皆川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yokogawa Electric Corp
Original Assignee
Yokogawa Electric Corp
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Publication date
Application filed by Yokogawa Electric Corp filed Critical Yokogawa Electric Corp
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Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a spectroscope easy to realize a good resolution, downsizing and cost reduction by placing a phosphor in the front of an array element, and detecting a fluorescent light excited by long-wavelength light, using the array element. SOLUTION: A wavelength converter 110 composed of a phosphor is disposed in front of a photo detecting array element 15 and irradiated with a light dispersed through a wavelength dispersion element 13. The wavelength converter 110 has a part excited to emit a fluorescent light when this part is irradiated with a light to be measured. The array element 15 behind it detects the fluorescent light to measure the intensity of the light to be measured. If the phosphor of the wavelength converter 110 is formed only at a part corresponding to a photo element, the fluorescent light will not so spread as to be detected by adjacent elements on the array elements 15, thus easily improving the resolution. If a phosphor film is formed on the surface of the array element 15 by the deposition, etc., the phosphor well adheres to the array element 15 to reduce a stray light due to sneaking of the fluorescent light.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、波長分散素子とア
レイ状の光検出素子を用いたポリクロメータ方式の分光
器に関し、詳しくは光検出器部分の波長変換に関するも
のである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a polychromator type spectrometer using a wavelength dispersion element and an array of photodetectors, and more particularly to wavelength conversion of a photodetector.

【0002】[0002]

【従来の技術】図13にポリクロメータ方式の分光器を
内蔵した従来の光スペクトラムアナライザの一例を示
す。この光スペクトラムアナライザは、波長分散素子と
アレイ素子を有する分光器10と、分光器10のアレイ
素子の駆動および信号読み出しを行う駆動装置20と、
演算装置30と、表示装置40より構成されている。
2. Description of the Related Art FIG. 13 shows an example of a conventional optical spectrum analyzer having a built-in polychromator type spectroscope. The optical spectrum analyzer includes a spectroscope 10 having a wavelength dispersion element and an array element, a driving device 20 for driving an array element of the spectrometer 10 and reading signals,
It comprises an arithmetic unit 30 and a display unit 40.

【0003】分光器10は、スリット11、コリメーテ
ィングミラー12、回折格子等で構成された波長分散素
子13、フォーカシングミラー14、受光用のアレイ素
子15から構成される。
The spectroscope 10 comprises a slit 11, a collimating mirror 12, a wavelength dispersing element 13 composed of a diffraction grating, a focusing mirror 14, and an array element 15 for receiving light.

【0004】スリット11の入射口を通して入射された
被測定光はコリメーティングミラー12で平行光となり
波長分散素子13に入射する。波長分散素子13の出射
光はフォーカシングミラー14でアレイ素子15上に収
束する。この場合、波長分散素子13は固定されてい
て、アレイ素子15に当たる光スポットの位置は被測定
光の波長に対応してずれる。
The light to be measured incident through the entrance of the slit 11 becomes parallel light by the collimating mirror 12 and enters the wavelength dispersion element 13. Light emitted from the wavelength dispersion element 13 is converged on the array element 15 by the focusing mirror 14. In this case, the wavelength dispersion element 13 is fixed, and the position of the light spot hitting the array element 15 is shifted according to the wavelength of the light to be measured.

【0005】アレイ素子は、短冊状あるいは点状の受光
部(これを素子または受光素子という)が配列されたも
のである。各素子の位置は波長に対応しており、この各
素子の光強度をアレイ素子の駆動および信号読み出しを
行う駆動装置20により読み出して演算装置30で適宜
の処理を行うことにより光スペクトラムが測定される。
その光スペクトラムは表示装置40に表示することがで
きる。
[0005] The array element is formed by arranging strip-shaped or dot-shaped light receiving portions (hereinafter referred to as elements or light receiving elements). The position of each element corresponds to the wavelength, and the optical spectrum is measured by reading out the light intensity of each element by the driving device 20 for driving the array element and reading out the signal and performing appropriate processing by the arithmetic unit 30. You.
The light spectrum can be displayed on the display device 40.

【0006】また、演算装置30は、各素子の出力か
ら、例えばガウシアン分布を仮定して、レーザ光の中心
波長を精度よく内挿することもできる。
The arithmetic unit 30 can also accurately interpolate the center wavelength of the laser beam from the output of each element, for example, assuming a Gaussian distribution.

【0007】使用される光検出用のアレイ素子は、被測
定光波長領域をカバーする素子が使用されている。例え
ば、1μm以下の短波長では、Siが使用され、1.3μ
mや1.55μm等の長波長帯では、InGaAsやGeが使用
される。
As an array element for light detection, an element covering the wavelength region of the light to be measured is used. For example, at a short wavelength of 1 μm or less, Si is used and 1.3 μm is used.
In a long wavelength band such as m or 1.55 μm, InGaAs or Ge is used.

【0008】LANを除く長距離、中距離の通信領域で
は、1.3μmや1.55μmの長波長帯のレーザを複
数使用して、各波長のレーザ光に信号を載せる波長多重
方式が実用化されつつある。
In the long-range and medium-range communication areas except LAN, a wavelength multiplexing system in which a plurality of lasers in a long wavelength band of 1.3 μm or 1.55 μm are used and a signal is carried on laser light of each wavelength has been put into practical use. Is being done.

【0009】この分野の分光に使用されるポリクロメー
タでは、InGaAsのフォトダイオードアレイが光検出器と
して使用される。一般に、この検出器では短波長のSiの
ように光検出部と検出した信号を順次送り出すマルチプ
レクサを同一材料上で構成することが困難であり、InGa
Asの光検出器とSi上に形成されたマルチプレクサ等の信
号処理部をワイヤボンディングやフリップチップボンデ
ィングを使ってハイブリッド接続し、検出モジュールと
している。
In a polychromator used for spectroscopy in this field, an InGaAs photodiode array is used as a photodetector. Generally, in this detector, it is difficult to form a photodetector and a multiplexer for sequentially transmitting a detected signal on the same material, such as short-wavelength Si.
The detection module is made by hybrid-connecting the As photodetector and a signal processing unit such as a multiplexer formed on Si using wire bonding or flip chip bonding.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、III−
V族系の材料であるInGaAsは、脆性でかつ高価であるた
め、広い面積を有する素子を実現することは現実的に難
しい。また、Siとのハイブリッド構成をとる必要がある
ため、短波長帯のSi検出器(例えば、CCD)のように信
号処理部と集積化した小型の素子に実装することは難し
く、形状は大きくなりがちである。
However, III-
InGaAs, which is a group V material, is brittle and expensive, so it is practically difficult to realize a device having a large area. In addition, since it is necessary to adopt a hybrid configuration with Si, it is difficult to mount it on a small element integrated with the signal processing unit, such as a short-wavelength band Si detector (for example, a CCD). Tends to.

【0011】Siのように素子密度を高くして、素子数を
増加することで、分光の分解能を向上することは可能で
あるが、信号処理系との配線領域が素子面積以上に大き
くなり、全体構成が大掛かりになるという課題があっ
た。現在、Siの1次元CCDアレイでは2048もしくは4096
素子のものが実現されているが、InGaAsでは256素子を
欠陥なく実現することも容易ではない。
Although it is possible to improve the spectral resolution by increasing the element density and increasing the number of elements as in the case of Si, the wiring area with the signal processing system becomes larger than the element area. There was a problem that the entire configuration became large. At present, 2048 or 4096 for Si one-dimensional CCD array
Although devices have been realized, it is not easy for InGaAs to realize 256 devices without defects.

【0012】本発明の目的は、上記課題を解決するもの
で、蛍光体をアレイ素子の前面に配置し、多素子化が容
易な短波長用のアレイ素子で波長変換された光を検出す
ることにより、高分解能、小型化および低価格化が容易
に実現できる分光器を提供するものである。また、本発
明の他の目的は、上記のように課題の解決された分光器
を用いた光スペクトラムアナライザを実現しようとする
ものである。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and to dispose a phosphor on the front surface of an array element to detect light whose wavelength has been converted by an array element for short wavelength, which is easy to increase the number of elements. Accordingly, the present invention provides a spectroscope that can easily realize high resolution, small size, and low cost. Another object of the present invention is to realize an optical spectrum analyzer using a spectroscope which has solved the problems as described above.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、請求項1の発明では、被測定光の波長を分散
させる波長分散素子とその分散した波長の光を受光する
アレイ素子を基本構成とする分光器において、前記アレ
イ素子の前面に蛍光体を配置し、長波長の光で励起され
た蛍光をアレイ素子で検出するように構成したことを特
徴とする。
In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, there is provided a wavelength dispersion element for dispersing the wavelength of light to be measured and an array element for receiving light of the dispersed wavelength. In a spectroscope having a basic configuration, a phosphor is arranged on the front surface of the array element, and fluorescence excited by long-wavelength light is detected by the array element.

【0014】このような構成によれば分散素子で分光さ
れた長波長帯の複数波長のレーザ光の光パワーを、安価
で素子数の多い短波長用の素子列で受光することがで
き、容易に小型・高分解能・低価格の分光器を実現する
ことができる。
According to such a configuration, the optical power of the laser light of a plurality of wavelengths in the long wavelength band dispersed by the dispersive element can be received by the element array for the short wavelength having a large number of elements at low cost, and can be easily obtained. In addition, a compact, high-resolution, low-cost spectrometer can be realized.

【0015】上記発明において、請求項2のように、蛍
光体を、アレイ素子のピッチに合わせて蛍光のない部分
とある部分が格子状になるように形成すれば、蛍光が広
がってアレイ素子の隣接素子で検出されることがなくな
り、スペクトラム分解能の向上が図れる。
In the above invention, if the fluorescent material is formed so that a portion having no fluorescent light and a certain portion are formed in a lattice pattern in accordance with the pitch of the array element, the fluorescent light is spread and the array element is formed. Detection is not performed by the adjacent element, and the spectrum resolution can be improved.

【0016】また、請求項3または請求項4のように蛍
光体をアレイ素子上に密着して層状に形成すれば、被測
定光が照射されていない部位への蛍光の回り込みによる
迷光を減少できる。
Further, if the fluorescent material is formed in a layered form in close contact with the array element as described in claim 3 or 4, stray light due to the spillage of the fluorescent light to a portion not irradiated with the measured light can be reduced. .

【0017】また、請求項5のように蛍光体をアレイ素
子の受光感度のある素子上にのみ形成してもよい。この
場合も上記と同様、迷光の影響を減らすことができる。
Further, the phosphor may be formed only on the element having the light receiving sensitivity of the array element. Also in this case, similarly to the above, the influence of stray light can be reduced.

【0018】また、請求項6の発明は、アレイ素子を2
次元状に配列すると共に、各列の素子を波長分散方向に
ずらしたものである。このような構成によれば、素子の
各列ごとにパワースペクトルを得ることができ、波長方
向の分解能および精度を向上することができる。
Further, according to the invention of claim 6, the array element has two elements.
The elements are arranged in a dimension, and the elements in each row are shifted in the wavelength dispersion direction. According to such a configuration, a power spectrum can be obtained for each column of the element, and the resolution and accuracy in the wavelength direction can be improved.

【0019】この場合、アレイ素子としては請求項7の
ようにSiを基本とした光検出器を用いることができる。
In this case, a photodetector based on Si can be used as the array element.

【0020】請求項8の発明は、被測定光をチョッピン
グする遮蔽機構を設けたもので、被測定光を適宜のタイ
ミングで遮蔽して蛍光体をリフレッシュすることによ
り、蛍光体の飽和を解消することができる。
The invention according to claim 8 is provided with a shielding mechanism for chopping the measured light, and eliminates saturation of the fluorescent material by refreshing the fluorescent material by shielding the measured light at an appropriate timing. be able to.

【0021】請求項9の発明は、蛍光体を使用した波長
変換部を非線形光学効果を有する材料に代えたもので、
この場合には波長変換部でのビームの散乱が小さくな
り、迷光による影響が軽減される。
According to a ninth aspect of the present invention, the wavelength converter using the phosphor is replaced with a material having a nonlinear optical effect.
In this case, scattering of the beam at the wavelength conversion unit is reduced, and the influence of stray light is reduced.

【0022】なお、被測定光の導入は、請求項10のよ
うに、空間光入力または光ファイバ入力のいずれの構成
とすることもできる。
The light to be measured can be introduced by either a spatial light input or an optical fiber input.

【0023】請求項11の発明は、偏光解消素子を配置
したもので、これにより回折格子の偏光依存性の影響が
抑えられ、被測定光の偏光状態が変動してもアレイ素子
上では光強度が一定となるように補正することができ
る。
According to an eleventh aspect of the present invention, the depolarizing element is disposed, whereby the influence of the polarization dependence of the diffraction grating is suppressed, and even if the polarization state of the light to be measured fluctuates, the light intensity on the array element is changed. Can be corrected to be constant.

【0024】なお、請求項12のように、蛍光体の代わ
りにりん光体を用いても同様の効果を得ることができ
る。
Similar effects can be obtained by using a phosphor instead of a phosphor.

【0025】請求項13は、請求項1記載の分光器に、
アレイ素子から読み出した出力信号に適宜の処理を施し
被測定光の光スペクトラムを求めこれを表示装置に表示
する手段を設け、光スペクトラムアナライザとしたもの
である。このような構成によれば、小型・高分解能・低
価格の分光器を使用した光スペクトラムアナライザを容
易に実現できる。
According to a thirteenth aspect, in the spectroscope according to the first aspect,
An optical spectrum analyzer is provided with means for performing an appropriate process on an output signal read from the array element to obtain an optical spectrum of the measured light and displaying the optical spectrum on a display device. According to such a configuration, an optical spectrum analyzer using a small, high-resolution, low-cost spectroscope can be easily realized.

【0026】この場合、分光器としては、請求項14な
いし21に記載のような構成とすることができる。な
お、それぞれの作用効果は、上記分光器で述べたのと同
様であるのでその説明は省略する。
In this case, the spectroscope can be configured as described in claims 14 to 21. Since the respective functions and effects are the same as those described for the spectroscope, description thereof will be omitted.

【0027】[0027]

【発明の実施の形態】以下図面を用いて本発明を詳しく
説明する。図1は本発明に係る分光器の一実施例を示す
構成図である。図13の従来例と同一部分については同
一符号を付し、その部分の説明を省略する。本発明にお
いては、光検出用のアレイ素子15の前方に蛍光体で構
成された波長変換部110を配置する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of the spectroscope according to the present invention. The same parts as those in the conventional example of FIG. In the present invention, a wavelength converter 110 made of a phosphor is disposed in front of the light detection array element 15.

【0028】波長分散素子13で分光された光は、この
波長変換部110に照射される。波長変換部110は被
測定光が当たっている部分が励起され、蛍光を発する。
なお、ここでは波長変換部を蛍光体とも呼ぶ。この蛍光
をその後方に位置するアレイ素子15で受光することに
より、被測定光の強度を測定することができる。
The light split by the wavelength dispersion element 13 is applied to the wavelength converter 110. The wavelength conversion section 110 emits fluorescence when a portion to which the light to be measured is irradiated is excited.
Here, the wavelength converter is also called a phosphor. The intensity of the light to be measured can be measured by receiving the fluorescence with the array element 15 located behind it.

【0029】図2(側面図)は本発明の他の実施例を示
す図である。図1の波長変換部110の蛍光体を光素子
に対応する部分にのみ形成したものである。このような
構成によれば、蛍光が広がってアレイ素子15上の隣接
素子で検出されることが極めて少なくなり、容易にスペ
クトラム分解能を向上させることができる。
FIG. 2 (side view) shows another embodiment of the present invention. The phosphor of the wavelength conversion unit 110 in FIG. 1 is formed only in a portion corresponding to an optical element. According to such a configuration, the amount of spread of fluorescence and detection by adjacent elements on the array element 15 is extremely reduced, and the spectral resolution can be easily improved.

【0030】図3(aは正面図、bは側面図)は本発明
の更に他の実施例を示す図である。本実施例は、アレイ
素子15の表面に、蒸着、スパッタ、印刷等により蛍光
体膜113aを形成したものである。この場合は蛍光体
113aがアレイ素子15に密着しており、被測定光が
照射されていない部位への蛍光の回り込みによる迷光を
減少できる特徴がある。
FIG. 3 (a is a front view, b is a side view) is a view showing still another embodiment of the present invention. In this embodiment, the phosphor film 113a is formed on the surface of the array element 15 by vapor deposition, sputtering, printing, or the like. In this case, the fluorescent substance 113a is in close contact with the array element 15, and there is a feature that stray light due to the sneak of the fluorescent light to a part not irradiated with the light to be measured is reduced.

【0031】図4(aは正面図、bは側面図)は、更に
他の実施例を示した図である。図4の構成は図3の構成
と同様にアレイ素子15の表面に蛍光体膜113bを形
成するが、蛍光体をアレイ素子15上にのみ形成するこ
とにより、アレイ素子15の隣接素子への迷光の影響を
更に軽減することができるものである。
FIG. 4 (a is a front view, b is a side view) is a view showing still another embodiment. In the configuration of FIG. 4, the phosphor film 113 b is formed on the surface of the array element 15 similarly to the configuration of FIG. 3, but by forming the phosphor only on the array element 15, stray light to adjacent elements of the array element 15 is Can be further reduced.

【0032】図5(いずれもaは正面図、bは側面図)
は本発明の更に他の実施例を示す構成図である。アレイ
素子116を2次元状に配列すると共に、波長分散方向
に対して各列の素子をずらして配列し、そのアレイ素子
116の上に蛍光体117aを形成したものである。
FIG. 5 (a is a front view, b is a side view)
FIG. 7 is a configuration diagram showing still another embodiment of the present invention. The array elements 116 are arranged two-dimensionally, and the elements in each row are arranged with a shift in the wavelength dispersion direction, and a phosphor 117a is formed on the array elements 116.

【0033】測定は、各列ごとにスキャンして各素子の
出力信号レベルを求め、これを演算装置30内の記憶装
置(図示せず)に記憶する。そして、列ごとに中心波長
とレベルを演算し、素子の測定パワーレベルが演算によ
り求めたパワーレベルに近い列の演算結果を基にその光
の中心波長とする。
In the measurement, the output signal level of each element is obtained by scanning each column, and this is stored in a storage device (not shown) in the arithmetic unit 30. Then, the center wavelength and the level are calculated for each column, and the center wavelength of the light is determined based on the calculation result of the column in which the measured power level of the element is close to the calculated power level.

【0034】この方法により波長方向の分解能および精
度を向上することができる。なお、図6(aは正面図、
bは側面図)に示すものは、図4と同様に各素子の上に
蛍光体117aを形成したものである。
With this method, the resolution and accuracy in the wavelength direction can be improved. In addition, FIG. 6 (a is a front view,
(b is a side view) is one in which a phosphor 117a is formed on each element similarly to FIG.

【0035】図7は更に他の実施例を示す構成図であ
る。蛍光体は強い光が当たると飽和が生じる。これを解
消するために、本実施例では被測定光を遮る例えばシャ
ッタ機構17を設置する。シャッタ17により被測定光
が遮られている間に蛍光体はリフレッシュされ、常に所
定の感度を得ることができる。また、シャッタによりそ
のときのアレイ素子15の暗電流レベルも測定すること
ができ、この値を被測定値から減算することにより暗電
流のドリフトの影響も除去でき、高精度な測定が実現で
きる。
FIG. 7 is a block diagram showing still another embodiment. Phosphors are saturated when exposed to strong light. In order to solve this, in the present embodiment, for example, a shutter mechanism 17 that blocks light to be measured is provided. The phosphor is refreshed while the light to be measured is blocked by the shutter 17, so that a predetermined sensitivity can always be obtained. Further, the dark current level of the array element 15 at that time can also be measured by the shutter. By subtracting this value from the measured value, the influence of the drift of the dark current can be removed, and highly accurate measurement can be realized.

【0036】図8は更に他の実施例を示す構成図で、図
6の構成に表示装置40を備え、光スペクトラムアナラ
イザとしたものである。
FIG. 8 is a block diagram showing still another embodiment, in which a display device 40 is added to the configuration of FIG. 6 to form an optical spectrum analyzer.

【0037】図9(aは正面図、bは側面図)は更に他
の実施例を示す構成図で、上記実施例の蛍光体を使用し
た波長変換部を非線形光学効果を有する材料118aで
構成し、この材料に照射された光の第2高調波をアレイ
素子15で受光する構成としたものである。この場合、
効率は落ちるが波長変換部でのビームの散乱が小さくな
り、迷光による影響は軽減される。
FIG. 9 (a is a front view, b is a side view) is a configuration diagram showing still another embodiment, in which the wavelength conversion section using the phosphor of the above embodiment is made of a material 118a having a nonlinear optical effect. Then, the second harmonic of the light applied to the material is received by the array element 15. in this case,
Although the efficiency is reduced, the scattering of the beam in the wavelength converter is reduced, and the influence of the stray light is reduced.

【0038】なお、図10(aは正面図、bは側面図)
は図4と同様に各素子の上に非線形光学効果を有する材
料118bを形成したものである。
FIG. 10 (a is a front view, b is a side view)
Is formed by forming a material 118b having a non-linear optical effect on each element as in FIG.

【0039】図11は更に他の実施例を示す構成図であ
る。上記実施例のものが空間光入力を前提とするもので
あるが、本実施例ではこの空間光入力部を光ファイバ1
8による入力(光ファイバ入力)に置き換えたものであ
る。そのため、アライメントが容易になり、再現性の良
い安定した測定が実現できる。
FIG. 11 is a block diagram showing still another embodiment. In the above embodiment, the spatial light input is assumed, but in this embodiment, the spatial light input section is connected to the optical fiber 1.
8 (optical fiber input). Therefore, alignment becomes easy, and stable measurement with good reproducibility can be realized.

【0040】図12は更に他の実施例を示す構成図であ
る。波長分散素子特に回折格子は偏光依存性が大きい。
この偏光依存性を除去するため、偏光解消素子16を配
置して、被測定光の偏光状態が変動してもアレイ素子1
5上では光強度が一定になるように補正するようにした
ものである。
FIG. 12 is a block diagram showing still another embodiment. A wavelength dispersion element, particularly a diffraction grating, has a large polarization dependence.
In order to remove this polarization dependence, a depolarizing element 16 is arranged so that the array element 1 can be operated even when the polarization state of the measured light changes.
On 5, the light intensity is corrected so as to be constant.

【0041】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、各実施例の構成を更に変更あるいは変形し
たものも本発明に含むことができる。例えば、上記実施
例では反射光学系を使用しているが、レンズ等を使用し
た透過光学系とすることもできる。また、上記各実施例
の構成要素を適宜に組み替えた構成とすることもでき
る。
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and that the present invention can include modifications or alterations of the configuration of each embodiment. For example, in the above embodiment, a reflection optical system is used, but a transmission optical system using a lens or the like may be used. In addition, a configuration in which the components of each of the above-described embodiments are appropriately rearranged may be adopted.

【0042】また、蛍光体の代わりにりん光体を用いて
もよい。また、波長分散素子としては、回折格子に限ら
ずプリズムを使用しても良い。更に、傾斜光学膜との組
み合わせでも良い。
Further, a phosphor may be used instead of the phosphor. Further, the wavelength dispersion element is not limited to a diffraction grating, and a prism may be used. Furthermore, a combination with an inclined optical film may be used.

【0043】[0043]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば次の
ような効果がある。請求項1に記載の発明によれば、蛍
光体をアレイ素子の前面に配置し、波長分散素子で分光
された長波長帯の複数波長のレーザ光で励起された蛍光
(光パワー)を安価で素子数の多い短波長用の光素子列
で受光する構成としたため、小型・高分解能・低価格の
分光器を容易に実現することができる。
As described above, according to the present invention, the following effects can be obtained. According to the first aspect of the present invention, the fluorescent material is arranged on the front surface of the array element, and the fluorescent light (optical power) excited by the laser light of a plurality of wavelengths in the long wavelength band dispersed by the wavelength dispersive element can be produced at low cost. Since the light is received by the short wavelength optical element array having a large number of elements, a small-sized, high-resolution, low-cost spectroscope can be easily realized.

【0044】また、このような分光器に、アレイ素子か
ら読み出した出力信号に適宜の処理を施し被測定光の光
スペクトラムを求めこれを表示装置に表示する手段を設
けることにより、小型・高分解能・低価格の分光器を用
いた光スペクトラムアナライザを容易に実現することが
できる。
Further, by providing such a spectroscope with means for subjecting an output signal read from the array element to appropriate processing to obtain an optical spectrum of the light to be measured and displaying the spectrum on a display device, a small and high resolution device can be provided. -An optical spectrum analyzer using a low-cost spectroscope can be easily realized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係る分光器の一実施例を示す構成図で
ある。
FIG. 1 is a configuration diagram showing one embodiment of a spectroscope according to the present invention.

【図2】本発明のアレイ素子部の他の実施例を示す図で
ある。
FIG. 2 is a diagram showing another embodiment of the array element section of the present invention.

【図3】本発明のアレイ素子部の更に他の実施例を示す
図である。
FIG. 3 is a diagram showing still another embodiment of the array element section of the present invention.

【図4】本発明のアレイ素子部の更に他の実施例を示す
図である。
FIG. 4 is a diagram showing still another embodiment of the array element section of the present invention.

【図5】本発明のアレイ素子部の更に他の実施例を示す
図である。
FIG. 5 is a diagram showing still another embodiment of the array element section of the present invention.

【図6】本発明のアレイ素子部の更に他の実施例を示す
図である。
FIG. 6 is a diagram showing still another embodiment of the array element section of the present invention.

【図7】本発明に係る分光器の他の実施例を示す図であ
る。
FIG. 7 is a diagram showing another embodiment of the spectroscope according to the present invention.

【図8】本発明に係る分光器の更に他の実施例を示す図
である。
FIG. 8 is a view showing still another embodiment of the spectroscope according to the present invention.

【図9】本発明のアレイ素子部の更に他の実施例を示す
図である。
FIG. 9 is a view showing still another embodiment of the array element section of the present invention.

【図10】本発明のアレイ素子部の更に他の実施例を示
す図である。
FIG. 10 is a diagram showing still another embodiment of the array element section of the present invention.

【図11】本発明に係る分光器の更に他の実施例を示す
図である。
FIG. 11 is a view showing still another embodiment of the spectroscope according to the present invention.

【図12】本発明に係る分光器の更に他の実施例を示す
図である。
FIG. 12 is a view showing still another embodiment of the spectroscope according to the present invention.

【図13】従来の分光器の一例を示す構成図である。FIG. 13 is a configuration diagram illustrating an example of a conventional spectroscope.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 分光器 11 スリット 12 コリメーティングミラー 13 波長分散素子 14 フォーカシングミラー 15,116 アレイ素子 16 偏光解消素子 17 シャッタ機構 18 光ファイバ 20 駆動装置 30 演算装置 40 表示装置 110,111 波長変換部 113a,113b 波長変換部 118a,118b 波長変換部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Spectroscope 11 Slit 12 Collimating mirror 13 Wavelength dispersion element 14 Focusing mirror 15, 116 Array element 16 Depolarization element 17 Shutter mechanism 18 Optical fiber 20 Driving device 30 Computing device 40 Display device 110, 111 Wavelength converter 113a, 113b Wavelength converters 118a, 118b Wavelength converters

Claims (21)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】被測定光の波長を分散させる波長分散素子
とその分散した波長の光を受光するアレイ素子を基本構
成とする分光器であって、 前記アレイ素子の前面に蛍光体を配置し、長波長の光で
励起された蛍光をアレイ素子で検出するように構成した
ことを特徴とする分光器。
1. A spectroscope having a wavelength dispersion element for dispersing a wavelength of light to be measured and an array element for receiving light of the dispersed wavelength, wherein a phosphor is disposed in front of the array element. A spectroscope characterized in that fluorescence excited by long-wavelength light is detected by an array element.
【請求項2】前記蛍光体は、アレイ素子のピッチに合わ
せて蛍光のない部分とある部分が格子状に形成されたこ
とを特徴とする請求項1記載の分光器。
2. The spectroscope according to claim 1, wherein the phosphor has a portion where there is no fluorescence and a portion where there is no fluorescence in a lattice shape in accordance with the pitch of the array element.
【請求項3】前記蛍光体をアレイ素子上に密着して層状
に形成したことを特徴とする請求項1記載の分光器。
3. The spectroscope according to claim 1, wherein said phosphor is formed in a layered form in close contact with said array element.
【請求項4】前記蛍光体層は蒸着あるいは塗布によりア
レイ素子上に形成したことを特徴とする請求項3記載の
分光器。
4. The spectroscope according to claim 3, wherein said phosphor layer is formed on the array element by vapor deposition or coating.
【請求項5】前記蛍光体がアレイ素子の受光感度のある
素子上にのみ形成されたことを特徴とする請求項3記載
の分光器。
5. The spectroscope according to claim 3, wherein said phosphor is formed only on an element having a light receiving sensitivity of the array element.
【請求項6】前記アレイ素子は2次元状に配列されると
共に、各列の素子が波長分散方向に対してずれた配置と
なっていることを特徴とする請求項3または請求項5記
載の分光器。
6. The device according to claim 3, wherein the array elements are arranged two-dimensionally, and the elements in each row are displaced with respect to the wavelength dispersion direction. Spectrograph.
【請求項7】前記アレイ素子はSiを基本とした光検出器
であることを特徴とする請求項1ないし6記載の分光
器。
7. The spectroscope according to claim 1, wherein said array element is a photodetector based on Si.
【請求項8】前記蛍光体の飽和を解消するために被測定
光をチョッピングする遮蔽機構を設けたことを特徴とす
る請求項1ないし7記載の分光器
8. The spectroscope according to claim 1, further comprising a shielding mechanism for chopping the light to be measured in order to eliminate saturation of the phosphor.
【請求項9】前記蛍光体を使用した波長変換部を非線形
光学効果を有する材料を使用し、この材料に照射された
光の第2高調波を前記アレイ素子で受光するように構成
したことを特徴とする請求項1ないし8記載の分光器。
9. A wavelength converter using said phosphor, wherein a material having a non-linear optical effect is used, and a second harmonic of light applied to said material is received by said array element. 9. The spectroscope according to claim 1, wherein the spectroscope is used.
【請求項10】前記被測定光の導入は空間光入力または
光ファイバ入力であることを特徴とする請求項1ないし
9記載の分光器。
10. The spectroscope according to claim 1, wherein the light to be measured is introduced through a spatial light input or an optical fiber input.
【請求項11】偏光解消素子を配置し、被測定光の偏光
状態の変動がアレイ素子の光強度に影響しないようにし
たことを特徴とする請求項1ないし10記載の分光器。
11. The spectroscope according to claim 1, wherein a depolarizing element is arranged so that a change in the polarization state of the measured light does not affect the light intensity of the array element.
【請求項12】前記蛍光体をりん光体としたことを特徴
とする請求項1ないし11記載の分光器。
12. A spectroscope according to claim 1, wherein said phosphor is a phosphor.
【請求項13】被測定光の波長を分散させる波長分散素
子とその分散した波長の光を受光するアレイ素子を基本
構成とし、前記アレイ素子の前面に蛍光体を配置し、長
波長の光で励起された蛍光をアレイ素子で検出するよう
に構成した分光器と、 前記アレイ素子から読み出した出力信号に適宜の処理を
施し被測定光の光スペクトラムを求めこれを表示装置に
表示する手段を備えたことを特徴とする光スペクトラム
アナライザ。
13. A wavelength dispersive element for dispersing the wavelength of a light to be measured and an array element for receiving light of the disperse wavelength. A phosphor is disposed in front of the array element, and a long wavelength light is provided. A spectroscope configured to detect the excited fluorescence with an array element, and a means for performing appropriate processing on an output signal read from the array element to obtain an optical spectrum of the measured light and displaying the same on a display device. An optical spectrum analyzer.
【請求項14】前記蛍光体は、アレイ素子のピッチに合
わせて蛍光のない部分とある部分が格子状に形成された
ことを特徴とする請求項13記載の光スペクトラムアナ
ライザ。
14. An optical spectrum analyzer according to claim 13, wherein said phosphor has a portion having no fluorescence and a portion having a lattice shape in accordance with a pitch of an array element.
【請求項15】前記蛍光体を蒸着あるいは塗布によりア
レイ素子上に密着して層状に形成したことを特徴とする
請求項13記載の光スペクトラムアナライザ。
15. An optical spectrum analyzer according to claim 13, wherein said phosphor is formed in a layered form by vapor deposition or coating on said array element.
【請求項16】前記蛍光体がアレイ素子の受光感度のあ
る素子上にのみ形成されたことを特徴とする請求項13
記載の光スペクトラムアナライザ。
16. The apparatus according to claim 13, wherein said phosphor is formed only on an element having a light receiving sensitivity of said array element.
Optical spectrum analyzer as described.
【請求項17】前記蛍光体の飽和を解消するために被測
定光をチョッピングする遮蔽機構を設けたことを特徴と
する請求項13記載の光スペクトラムアナライザ。
17. The optical spectrum analyzer according to claim 13, further comprising a shielding mechanism for chopping the measured light in order to eliminate the saturation of the phosphor.
【請求項18】前記蛍光体を使用した波長変換部を非線
形光学効果を有する材料を使用し、この材料に照射され
た光の第2高調波を前記アレイ素子で受光するように構
成したことを特徴とする請求項13記載の光スペクトラ
ムアナライザ。
18. A wavelength conversion unit using the phosphor, wherein a material having a nonlinear optical effect is used, and a second harmonic of light applied to the material is received by the array element. The optical spectrum analyzer according to claim 13, wherein:
【請求項19】前記被測定光の導入は空間光入力または
光ファイバ入力であることを特徴とする請求項13記載
の光スペクトラムアナライザ。
19. The optical spectrum analyzer according to claim 13, wherein the light to be measured is introduced through a spatial light input or an optical fiber input.
【請求項20】偏光解消素子を配置し、被測定光の偏光
状態の変動がアレイ素子の光強度に影響しないようにし
たことを特徴とする請求項13記載の光スペクトラムア
ナライザ。
20. The optical spectrum analyzer according to claim 13, wherein a depolarizing element is arranged so that a change in the polarization state of the measured light does not affect the light intensity of the array element.
【請求項21】前記蛍光体としてりん光体を用いたこと
を特徴とする請求項13ないし20記載の光スペクトラ
ムアナライザ。
21. An optical spectrum analyzer according to claim 13, wherein a phosphor is used as said phosphor.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002365592A (en) * 2001-06-08 2002-12-18 Ando Electric Co Ltd Depolarizing plate and optical device using depolarizing plate
CN104713646A (en) * 2015-02-09 2015-06-17 南京邮电大学 Broadband spectrometer and spectrum reconstruction method thereof
WO2022185565A1 (en) * 2021-03-04 2022-09-09 株式会社島津製作所 Spectroscopic measurement device

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