JP2000304614A - 分光装置 - Google Patents
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- JP2000304614A JP2000304614A JP11118064A JP11806499A JP2000304614A JP 2000304614 A JP2000304614 A JP 2000304614A JP 11118064 A JP11118064 A JP 11118064A JP 11806499 A JP11806499 A JP 11806499A JP 2000304614 A JP2000304614 A JP 2000304614A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 波長分散特性の平坦化が可能な分光装置を実
現する。 【解決手段】 波長分散素子を用いた分光装置におい
て、入射光を平行光にするコリメーティングレンズと、
このコリメーティングレンズからの平行光を波長分散さ
せる波長分散素子と、この波長分散素子の出射角の非線
形性を補償する非線形分散補償手段と、この非線形分散
補償手段の出力を集光するフォーカシングレンズと、こ
のフォーカシングレンズの出力光を検出する光検出器と
を設ける。
現する。 【解決手段】 波長分散素子を用いた分光装置におい
て、入射光を平行光にするコリメーティングレンズと、
このコリメーティングレンズからの平行光を波長分散さ
せる波長分散素子と、この波長分散素子の出射角の非線
形性を補償する非線形分散補償手段と、この非線形分散
補償手段の出力を集光するフォーカシングレンズと、こ
のフォーカシングレンズの出力光を検出する光検出器と
を設ける。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、波長分散素子を用
いた分光装置に関し、特に波長分散特性の平坦化が可能
な分光装置に関する。
いた分光装置に関し、特に波長分散特性の平坦化が可能
な分光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の分光装置では入射光を波長分散素
子である回折格子等に照射して波長分散された光を光検
出器で受光することにより波長毎に光を分離して検出す
るものである。
子である回折格子等に照射して波長分散された光を光検
出器で受光することにより波長毎に光を分離して検出す
るものである。
【０００３】図６はこのような従来の分光装置の一例を
示す構成図である。図６において１は外部から光源の出
力光、若しくは、光ファイバからの出射光が入射される
入射端、２はコリメーティングレンズ、３は回折格子等
の波長分散素子、４はフォーカシングレンズ、５はフォ
トダイオードアレイ等を用いた光検出器である。
示す構成図である。図６において１は外部から光源の出
力光、若しくは、光ファイバからの出射光が入射される
入射端、２はコリメーティングレンズ、３は回折格子等
の波長分散素子、４はフォーカシングレンズ、５はフォ
トダイオードアレイ等を用いた光検出器である。
【０００４】入射端１からの出力光はコリメーティング
レンズ２により平行光に変換されて波長分散素子３に入
射される。波長分散素子３からの波長分散された光はフ
ォーカシングレンズ４により集光されて光検出器５に入
射される。
レンズ２により平行光に変換されて波長分散素子３に入
射される。波長分散素子３からの波長分散された光はフ
ォーカシングレンズ４により集光されて光検出器５に入
射される。
【０００５】ここで、図６に示す従来例の動作を説明す
る。回折格子等の波長分散素子３に入射された光はその
波長により回折角が異なるので、それぞれ異なる方向に
回折光として出射され、フォーカシングレンズ４により
光検出器５を構成する各受光素子にそれぞれ集光され
る。
る。回折格子等の波長分散素子３に入射された光はその
波長により回折角が異なるので、それぞれ異なる方向に
回折光として出射され、フォーカシングレンズ４により
光検出器５を構成する各受光素子にそれぞれ集光され
る。
【０００６】例えば、図６中”ＦＰ０１”、”ＦＰ０
２”及び”ＦＰ０３”に位置する受光素子では異なる波
長の光が集光される。図６に示す従来例では回折格子等
の波長分散素子３を回転させる必要がないので高速性及
び信頼性に優れている。
２”及び”ＦＰ０３”に位置する受光素子では異なる波
長の光が集光される。図６に示す従来例では回折格子等
の波長分散素子３を回転させる必要がないので高速性及
び信頼性に優れている。
【０００７】例えば、回折格子等の波長分散素子３の回
折の次数を”ｍ”、回折格子等の波長分散素子３の格子
定数を”ｄ”、回折格子等の波長分散素子３への入射角
及び出射角を”ｉ”及び”θ”、波長を”λ”とすれ
ば、 ｍλ／ｄ＝sinｉ＋sinθ （１） となる。
折の次数を”ｍ”、回折格子等の波長分散素子３の格子
定数を”ｄ”、回折格子等の波長分散素子３への入射角
及び出射角を”ｉ”及び”θ”、波長を”λ”とすれ
ば、 ｍλ／ｄ＝sinｉ＋sinθ （１） となる。
【０００８】図６に示すような分光装置をＷＤＭ（Wave
length Division Multiplxing：波長多重）伝送システ
ム監視モニタ等のように狭い波長範囲を扱うように設計
した場合にはフォーカシングレンズ４の焦点距離と比較
して波長分散による光路の広がりが小さくなり、光検出
器５として１次元配列のフォトダオードアレイを用いた
時の各素子の位置と出射角はほぼ比例関係になる。
length Division Multiplxing：波長多重）伝送システ
ム監視モニタ等のように狭い波長範囲を扱うように設計
した場合にはフォーカシングレンズ４の焦点距離と比較
して波長分散による光路の広がりが小さくなり、光検出
器５として１次元配列のフォトダオードアレイを用いた
時の各素子の位置と出射角はほぼ比例関係になる。
【０００９】但し、波長と出射角との関係は式（１）を
微分した、 ｄλ／ｄθ｜i＝（ｄ／ｍ）・cosθ （２） となる。
微分した、 ｄλ／ｄθ｜i＝（ｄ／ｍ）・cosθ （２） となる。
【００１０】式（２）から分かるように波長と分散角は
出射角の余弦に比例することになる。この出射角は分光
装置の波長範囲、用いる回折格子の格子定数及びフォー
カンシングレンズ４の焦点距離等を用いて式（１）から
求めることができる。
出射角の余弦に比例することになる。この出射角は分光
装置の波長範囲、用いる回折格子の格子定数及びフォー
カンシングレンズ４の焦点距離等を用いて式（１）から
求めることができる。
【００１１】図７はこのような分光装置の一設計例を示
す表であり、図８は各波長に対する出射角を示す表であ
る。この場合、例えば、”λ＝１．５５［μｍ］”、溝
本数”９００［ｌ／ｍｍ］”及び”３２［ｎｍ］”の波
長範囲で”１９０素子”の受光素子とすれば、平均波長
分散は”３２／１９０＝約０．１７［ｎｍ］”となる。
す表であり、図８は各波長に対する出射角を示す表であ
る。この場合、例えば、”λ＝１．５５［μｍ］”、溝
本数”９００［ｌ／ｍｍ］”及び”３２［ｎｍ］”の波
長範囲で”１９０素子”の受光素子とすれば、平均波長
分散は”３２／１９０＝約０．１７［ｎｍ］”となる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】しかし、図６に示す従
来例において図７に示す表を用いて式（２）から実際の
波長の波長分散を計算すると図９に示すようになる。図
９は波長と波長分散との関係を示す表であり、図９から
分かるように”１５３１［ｎｍ］”の波長の波長分散は
光検出器５を構成する受光素子１素子当たり”０．１９
２７［ｎｍ］”であるのに対して、”１５６３［ｎ
ｍ］”の波長の波長分散は光検出器５を構成する受光素
子１素子当たり”０．１４６２［ｎｍ］”となり、波長
分散に依存性があることが分かる。
来例において図７に示す表を用いて式（２）から実際の
波長の波長分散を計算すると図９に示すようになる。図
９は波長と波長分散との関係を示す表であり、図９から
分かるように”１５３１［ｎｍ］”の波長の波長分散は
光検出器５を構成する受光素子１素子当たり”０．１９
２７［ｎｍ］”であるのに対して、”１５６３［ｎ
ｍ］”の波長の波長分散は光検出器５を構成する受光素
子１素子当たり”０．１４６２［ｎｍ］”となり、波長
分散に依存性があることが分かる。
【００１３】すなわち、最悪値を基準として分光装置を
設計した場合にはある波長領域ではオバースペックとな
りコスト高になってしまうと言った問題点があった。従
って本発明が解決しようとする課題は、波長分散特性の
平坦化が可能な分光装置を実現することにある。
設計した場合にはある波長領域ではオバースペックとな
りコスト高になってしまうと言った問題点があった。従
って本発明が解決しようとする課題は、波長分散特性の
平坦化が可能な分光装置を実現することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】このような課題を達成す
るために、本発明のうち請求項１記載の発明は、波長分
散素子を用いた分光装置において、入射光を平行光にす
るコリメーティングレンズと、このコリメーティングレ
ンズからの前記平行光を波長分散させる波長分散素子
と、この波長分散素子の出射角の非線形性を補償する非
線形分散補償手段と、この非線形分散補償手段の出力を
集光するフォーカシングレンズと、このフォーカシング
レンズの出力光を検出する光検出器とを備えたことによ
り、波長分散素子の出射角の余弦成分に起因する非線形
性が非線形分散補償手段の余弦成分による非線形性で補
償されることになり、波長分散特性の平坦化が可能にな
る。
るために、本発明のうち請求項１記載の発明は、波長分
散素子を用いた分光装置において、入射光を平行光にす
るコリメーティングレンズと、このコリメーティングレ
ンズからの前記平行光を波長分散させる波長分散素子
と、この波長分散素子の出射角の非線形性を補償する非
線形分散補償手段と、この非線形分散補償手段の出力を
集光するフォーカシングレンズと、このフォーカシング
レンズの出力光を検出する光検出器とを備えたことによ
り、波長分散素子の出射角の余弦成分に起因する非線形
性が非線形分散補償手段の余弦成分による非線形性で補
償されることになり、波長分散特性の平坦化が可能にな
る。
【００１５】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明である分光装置において、前記波長分散手段が、回折
格子であることにより、波長分散特性の平坦化が可能に
なる。
明である分光装置において、前記波長分散手段が、回折
格子であることにより、波長分散特性の平坦化が可能に
なる。
【００１６】請求項３記載の発明は、請求項１記載の発
明である分光装置において、前記非線形分散補償手段
が、プリズムであることにより、波長分散特性の平坦化
が可能になる。
明である分光装置において、前記非線形分散補償手段
が、プリズムであることにより、波長分散特性の平坦化
が可能になる。
【００１７】請求項４記載の発明は、請求項１記載の発
明である分光装置において、前記非線形分散補償手段
が、前記波長分散素子からの出力光を同一平面上で相対
する方向に１回づつ屈折するように同一屈折角の２つの
プリズムを配置したことことにより、屈折角の温度特性
を補償することが可能になる。
明である分光装置において、前記非線形分散補償手段
が、前記波長分散素子からの出力光を同一平面上で相対
する方向に１回づつ屈折するように同一屈折角の２つの
プリズムを配置したことことにより、屈折角の温度特性
を補償することが可能になる。
【００１８】請求項５記載の発明は、請求項１記載の発
明である分光装置において、前記非線形分散補償手段と
前記波長分散素子を一体化したことにより、波長分散素
子の出射角の余弦成分に起因する非線形性が非線形分散
補償手段の余弦成分による非線形性で補償されることに
なる。また、一体化することにより互いの位置の調整が
不要になるので信頼性が向上する。
明である分光装置において、前記非線形分散補償手段と
前記波長分散素子を一体化したことにより、波長分散素
子の出射角の余弦成分に起因する非線形性が非線形分散
補償手段の余弦成分による非線形性で補償されることに
なる。また、一体化することにより互いの位置の調整が
不要になるので信頼性が向上する。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下本発明を図面を用いて詳細に
説明する。図１は本発明に係る分光装置の一実施例を示
す構成図である。図１において１，２，３，４及び５は
図６と同一符号を付してあり、６はプリズム等の非線形
分散補償手段である。
説明する。図１は本発明に係る分光装置の一実施例を示
す構成図である。図１において１，２，３，４及び５は
図６と同一符号を付してあり、６はプリズム等の非線形
分散補償手段である。
【００２０】入射端１からの出力光はコリメーティング
レンズ２により平行光に変換され回折格子等の波長分散
素子３に入射される。回折格子等の波長分散素子３から
の回折光は非線形分散補償手段６を介してフォーカシン
グレンズ４により集光されて光検出器５に入射される。
レンズ２により平行光に変換され回折格子等の波長分散
素子３に入射される。回折格子等の波長分散素子３から
の回折光は非線形分散補償手段６を介してフォーカシン
グレンズ４により集光されて光検出器５に入射される。
【００２１】ここで、図１に示す実施例を図２を用いて
説明する。図２は波長分散素子３及び非線形分散補償手
段６での光路を説明する説明図であり、また、基本的な
動作は図６に示す従来例と同様であるので説明は省略す
る。
説明する。図２は波長分散素子３及び非線形分散補償手
段６での光路を説明する説明図であり、また、基本的な
動作は図６に示す従来例と同様であるので説明は省略す
る。
【００２２】式（２）を変形すると、 ｄλ＝（ｄ／ｍ）・cosθ・ｄθ （３） となり、光検出器５を構成する受光素子が等間隔である
とすると余弦成分（ｃｏｓθ）に起因して波長分散に不
均一が生じることなる。言い換えれば、非線形性が存在
する。
とすると余弦成分（ｃｏｓθ）に起因して波長分散に不
均一が生じることなる。言い換えれば、非線形性が存在
する。
【００２３】一方、屈折の式は媒質の屈折率を”ｎ1 ”
及び”ｎ2 ”、入射角及び出射角を”φ”及び”ψ”と
すると、 ｎ1・sinφ＝ｎ2・sinψ （４） となり、”φ”で微分すると、 ｎ1・cosφ・ｄφ＝ｎ2・cosψ・ｄψ （５） となる。
及び”ｎ2 ”、入射角及び出射角を”φ”及び”ψ”と
すると、 ｎ1・sinφ＝ｎ2・sinψ （４） となり、”φ”で微分すると、 ｎ1・cosφ・ｄφ＝ｎ2・cosψ・ｄψ （５） となる。
【００２４】式（５）から分かるように屈折角もまた余
弦成分に依存する。従って、波長分散素子３の出射角の
余弦成分に起因する非線形性を屈折（非線形分散補償手
段６）の余弦成分による非線形性で補償することが可能
になる。
弦成分に依存する。従って、波長分散素子３の出射角の
余弦成分に起因する非線形性を屈折（非線形分散補償手
段６）の余弦成分による非線形性で補償することが可能
になる。
【００２５】図２において波長分散素子３の入射角及び
出射角を”θ1 ”及び”θ2 ”、非線形分散補償手段６
の入射角及び出射角を”θ3 ”及び”θ4 ”とし、非線
形分散補償手段６の屈折率を”ｎ”、波長を”λ”とす
れば、 sinθ1+sinθ2＝λ／ｄ （６） （１／ｎ）・（ｄθ2／ｄλ）＝−ｄθ3／ｄλ （７） ｎ・sinθ3＝sinθ4 （８） となる。
出射角を”θ1 ”及び”θ2 ”、非線形分散補償手段６
の入射角及び出射角を”θ3 ”及び”θ4 ”とし、非線
形分散補償手段６の屈折率を”ｎ”、波長を”λ”とす
れば、 sinθ1+sinθ2＝λ／ｄ （６） （１／ｎ）・（ｄθ2／ｄλ）＝−ｄθ3／ｄλ （７） ｎ・sinθ3＝sinθ4 （８） となる。
【００２６】そして、式（６）から式（８）を微分して
整理することにより平均波長分散が得られ、 ｄθ4／ｄλ＝cosθ3／（ｄ・cosθ2・cosθ4） （９） となる。
整理することにより平均波長分散が得られ、 ｄθ4／ｄλ＝cosθ3／（ｄ・cosθ2・cosθ4） （９） となる。
【００２７】さらに、式（９）を変形して、 ｄ2θ4／ｄλ2＝（ｄθ4／ｄλ）2 ×｛sinθ4／cosθ4 −（sinθ2・cosθ4）／（cosθ2・cosθ3） −（sinθ3・cosθ4）／（ｎ・cos2θ3）｝ （１０） となる。
【００２８】ここで、この特性が線形であるために
は、”ｄ2θ4／ｄλ2＝０”であるから、式（１０）を
変形して、 tanθ3／（１−ｎ2・sin2θ3） ＝ｎ・tanθ2／（ｎ2−１） （１１） となる。
は、”ｄ2θ4／ｄλ2＝０”であるから、式（１０）を
変形して、 tanθ3／（１−ｎ2・sin2θ3） ＝ｎ・tanθ2／（ｎ2−１） （１１） となる。
【００２９】例えば、以下の条件に基づいて波長分散特
性を式（９）を用いて計算すると図３に示すようにな
る。図３は受光素子位置に対する波長差を示す特性曲線
図である。 （ａ）光検出器５の使用素子数 約１８０ （ｂ）光検出器５の素子間隔 ５０［μm］ （ｃ）フォーカシングレンズの焦点距離 １０３．５［mm］ （ｄ）使用波長範囲 １５３２〜１５６４［nm］ （ｅ）回折格子の入射角 ３１．２２［°］ （ｆ）回折格子の出射角 ６１［°］ （ｇ）回折格子のライン数 ９００［本／ｍｍ］ （ｈ）プリズムの入射角 ３３．５６４３［°］ （ｉ）プリズムの出射角 ５６［°］ （ｊ）屈折率 １．５
性を式（９）を用いて計算すると図３に示すようにな
る。図３は受光素子位置に対する波長差を示す特性曲線
図である。 （ａ）光検出器５の使用素子数 約１８０ （ｂ）光検出器５の素子間隔 ５０［μm］ （ｃ）フォーカシングレンズの焦点距離 １０３．５［mm］ （ｄ）使用波長範囲 １５３２〜１５６４［nm］ （ｅ）回折格子の入射角 ３１．２２［°］ （ｆ）回折格子の出射角 ６１［°］ （ｇ）回折格子のライン数 ９００［本／ｍｍ］ （ｈ）プリズムの入射角 ３３．５６４３［°］ （ｉ）プリズムの出射角 ５６［°］ （ｊ）屈折率 １．５
【００３０】図３から分かるように隣接する受光素子間
の波長誤差は”０．１７３〜０．１７４５”の範囲であ
り図９に示した従来例よりも平坦な特性になっている。
の波長誤差は”０．１７３〜０．１７４５”の範囲であ
り図９に示した従来例よりも平坦な特性になっている。
【００３１】この結果、波長分散素子３の出射光を非線
形分散補償手段６で補正することにより、波長分散素子
３の出射角の余弦成分に起因する非線形性が非線形分散
補償手段６の余弦成分による非線形性で補償されること
になり、波長分散特性の平坦化が可能になる。
形分散補償手段６で補正することにより、波長分散素子
３の出射角の余弦成分に起因する非線形性が非線形分散
補償手段６の余弦成分による非線形性で補償されること
になり、波長分散特性の平坦化が可能になる。
【００３２】なお、図１に示す実施例では非線形分散補
償手段６と波長分散素子３を別個に記載しているが一体
化したものであっても構わない。図４はこのような波長
分散素子と一体化したプリズム等の非線形分散補償手段
の一例を示す構成図である。
償手段６と波長分散素子３を別個に記載しているが一体
化したものであっても構わない。図４はこのような波長
分散素子と一体化したプリズム等の非線形分散補償手段
の一例を示す構成図である。
【００３３】図４において３ａは回折格子等の波長分散
素子、７は波長分散素子３ａに一体形成されたプリズム
等の非線形分散補償手段である。図４中”ＩＬ１１”に
示す入射光は図４中”Ｓ００１”に示す非線形分散補償
手段７の表面を透過して端面に設けられた波長分散素子
３ａに入射する。波長分散素子３ａで生じた回折光は非
線形分散補償手段７内を伝播して図４中”Ｓ００２”に
示す表面で屈折して非線形性が補償されて図４中”ＯＬ
１１”に示す出射光として出射される。
素子、７は波長分散素子３ａに一体形成されたプリズム
等の非線形分散補償手段である。図４中”ＩＬ１１”に
示す入射光は図４中”Ｓ００１”に示す非線形分散補償
手段７の表面を透過して端面に設けられた波長分散素子
３ａに入射する。波長分散素子３ａで生じた回折光は非
線形分散補償手段７内を伝播して図４中”Ｓ００２”に
示す表面で屈折して非線形性が補償されて図４中”ＯＬ
１１”に示す出射光として出射される。
【００３４】この場合には、波長分散素子と非線形分散
補償手段とを一体化することにより互いの位置の調整が
不要になるので信頼性が向上する。この場合の波長分散
特性と平坦化の条件を示す式は以下の通りである。例え
ば、波長分散素子３ａの入射角及び出射角を”θ1’ ”
及び”θ2’ ”、非線形分散補償手段７の入射角及び出
射角を”θ3’ ”及び”θ4’ ”とし、非線形分散補償
手段７の屈折率を”ｎ’”、波長を”λ’”とすれば sinθ1’＋sinθ2’＝λ’／ｄ・ｎ’ （１２） ｄθ2’／ｄλ’＝−ｄθ3’／ｄλ （１３） ｎ’・sinθ3’＝sinθ4’ （１４） となる。
補償手段とを一体化することにより互いの位置の調整が
不要になるので信頼性が向上する。この場合の波長分散
特性と平坦化の条件を示す式は以下の通りである。例え
ば、波長分散素子３ａの入射角及び出射角を”θ1’ ”
及び”θ2’ ”、非線形分散補償手段７の入射角及び出
射角を”θ3’ ”及び”θ4’ ”とし、非線形分散補償
手段７の屈折率を”ｎ’”、波長を”λ’”とすれば sinθ1’＋sinθ2’＝λ’／ｄ・ｎ’ （１２） ｄθ2’／ｄλ’＝−ｄθ3’／ｄλ （１３） ｎ’・sinθ3’＝sinθ4’ （１４） となる。
【００３５】そして、式（１２）から式（１４）を微分
して整理することにより平均波長分散が得られ、 ｄθ4’／ｄλ’＝cosθ3’／（ｄ・cosθ2’・cosθ4’） （１５） となる。
して整理することにより平均波長分散が得られ、 ｄθ4’／ｄλ’＝cosθ3’／（ｄ・cosθ2’・cosθ4’） （１５） となる。
【００３６】さらに、式（１５）を変形して、 ｄ2θ4’／ｄλ’2＝（ｄθ4’／ｄλ’）2 ×｛sinθ4’／cosθ4’ −（sinθ2’・cosθ4’）／（ｎ’・cosθ2’・cosθ3’） −（sinθ3’・cosθ4’）／（ｎ’・cos2θ3’）｝ （１６） となる。
【００３７】ここで、この特性が線形であるために
は、”ｄ2θ4’／ｄλ’2＝０”であるから、式（１
６）を変形して、 tanθ3’／（１−ｎ’2・sin2θ3’） ＝ｎ’・tanθ2’／（ｎ’2−１） （１７） となる。
は、”ｄ2θ4’／ｄλ’2＝０”であるから、式（１
６）を変形して、 tanθ3’／（１−ｎ’2・sin2θ3’） ＝ｎ’・tanθ2’／（ｎ’2−１） （１７） となる。
【００３８】式（１７）は屈折率”ｎ’”の影響分が違
っているだけでありほぼ同一の式となるので図１に示し
た実施例と同様に、波長分散素子３ａの出射角の余弦成
分に起因する非線形性が一体化された非線形分散補償手
段７の余弦成分による非線形性で補償されることにな
り、波長分散特性の平坦化が可能になる。また、一体化
することにより互いの位置の調整が不要になるので信頼
性が向上する。
っているだけでありほぼ同一の式となるので図１に示し
た実施例と同様に、波長分散素子３ａの出射角の余弦成
分に起因する非線形性が一体化された非線形分散補償手
段７の余弦成分による非線形性で補償されることにな
り、波長分散特性の平坦化が可能になる。また、一体化
することにより互いの位置の調整が不要になるので信頼
性が向上する。
【００３９】また、図１に示す実施例では非線形分散補
償手段６として１つのプリズムを用いているが同一屈折
角のプリズムを２つ用いることにより、屈折角の温度特
性を補償することが可能になる。
償手段６として１つのプリズムを用いているが同一屈折
角のプリズムを２つ用いることにより、屈折角の温度特
性を補償することが可能になる。
【００４０】図５は非線形分散補償手段として２つのプ
リズムを用いると共に一方に回折格子等の波長分散素子
を一体化した場合を示す説明図である。図５において３
ｂは回折格子等の波長分散素子、８及び９はプリズム等
である２つの非線形分散補償手段である。
リズムを用いると共に一方に回折格子等の波長分散素子
を一体化した場合を示す説明図である。図５において３
ｂは回折格子等の波長分散素子、８及び９はプリズム等
である２つの非線形分散補償手段である。
【００４１】図５中”ＩＬ２１”に示す入射光は非線形
分散補償手段８を透過して波長分散手段３ｂに入射さ
れ、波長分散素子３ｂで波長分散された光は回折光とし
て再び非線形分散補償手段８を透過して図５中”Ｓ１０
１”に示す表面で時計回りに屈折されて図５中”ＯＬ２
１”に示す出射光となる。さらに、図５中”ＯＬ２１”
に示す出射光は非線形分散補償手段９により図５中”Ｓ
１０２”に示す表面で紙面反時計回りに屈折されて図５
中”ＯＬ２２”に示す出射光となる。
分散補償手段８を透過して波長分散手段３ｂに入射さ
れ、波長分散素子３ｂで波長分散された光は回折光とし
て再び非線形分散補償手段８を透過して図５中”Ｓ１０
１”に示す表面で時計回りに屈折されて図５中”ＯＬ２
１”に示す出射光となる。さらに、図５中”ＯＬ２１”
に示す出射光は非線形分散補償手段９により図５中”Ｓ
１０２”に示す表面で紙面反時計回りに屈折されて図５
中”ＯＬ２２”に示す出射光となる。
【００４２】すなわち、非線形分散補償手段８及び９の
屈折角を同一にすれば同一平面上で相対する方向に１回
づつ屈折されるため波長分散素子３ｂでの回折光と図５
中”ＯＬ２１”に示す出射光との角度は同一である。
屈折角を同一にすれば同一平面上で相対する方向に１回
づつ屈折されるため波長分散素子３ｂでの回折光と図５
中”ＯＬ２１”に示す出射光との角度は同一である。
【００４３】このため、非線形分散補償手段８及び９の
温度特性により屈折角が変動しても互いにその変動分は
相殺されるので、屈折角の温度特性の補償ができること
になる。
温度特性により屈折角が変動しても互いにその変動分は
相殺されるので、屈折角の温度特性の補償ができること
になる。
【００４４】また、波長分散素子３ｂと非線形分散補償
手段８を一体化する場合には波長分散素子３ｂを非線形
分散補償手段８に貼りつけても、非線形分散補償手段８
に直接形成しても構わない。
手段８を一体化する場合には波長分散素子３ｂを非線形
分散補償手段８に貼りつけても、非線形分散補償手段８
に直接形成しても構わない。
【００４５】また、図５に示す実施例では一方のプリズ
ム８と波長分散素子３ｂを一体化しているがこれらを分
離しても構わない。
ム８と波長分散素子３ｂを一体化しているがこれらを分
離しても構わない。
【００４６】また、波長分散素子としては通常の回折格
子を例示したが、高次で用いるEchelon格子やEchelette
格子であっても同様に用いることが可能である。
子を例示したが、高次で用いるEchelon格子やEchelette
格子であっても同様に用いることが可能である。
【００４７】
【発明の効果】以上説明したことから明らかなように、
本発明によれば次のような効果がある。請求項１，２及
び請求項３の発明によれば、波長分散素子の出射光を非
線形分散補償手段で補正することにより、波長分散素子
の出射角の余弦成分に起因する非線形性が非線形分散補
償手段の余弦成分による非線形性で補償されることにな
り、波長分散特性の平坦化が可能になる。
本発明によれば次のような効果がある。請求項１，２及
び請求項３の発明によれば、波長分散素子の出射光を非
線形分散補償手段で補正することにより、波長分散素子
の出射角の余弦成分に起因する非線形性が非線形分散補
償手段の余弦成分による非線形性で補償されることにな
り、波長分散特性の平坦化が可能になる。
【００４８】また、請求項４の発明によれば、波長分散
素子からの出力光を同一平面上で相対する方向に１回づ
つ屈折するように同一屈折角の２つのプリズムを配置し
たことことにより、屈折角の温度特性を補償することが
可能になる。
素子からの出力光を同一平面上で相対する方向に１回づ
つ屈折するように同一屈折角の２つのプリズムを配置し
たことことにより、屈折角の温度特性を補償することが
可能になる。
【００４９】また、請求項５の発明によれば、波長分散
素子と非線形分散補償手段とを一体化することにより、
波長分散素子の出射角の余弦成分に起因する非線形性が
非線形分散補償手段の余弦成分による非線形性で補償さ
れることになる。また、一体化することにより互いの位
置の調整が不要になるので信頼性が向上する。
素子と非線形分散補償手段とを一体化することにより、
波長分散素子の出射角の余弦成分に起因する非線形性が
非線形分散補償手段の余弦成分による非線形性で補償さ
れることになる。また、一体化することにより互いの位
置の調整が不要になるので信頼性が向上する。
【００５０】また、波長分散を均一にすることで、結果
的に検出器上の結晶面で波長に対してビーム径をほぼ一
定にすることができるので安定な光学系が得られる。
的に検出器上の結晶面で波長に対してビーム径をほぼ一
定にすることができるので安定な光学系が得られる。
【図１】本発明に係る分光装置の一実施例を示す構成図
である。
である。
【図２】波長分散素子及び非線形分散補償手段での光路
を説明する説明図である。
を説明する説明図である。
【図３】受光素子位置に対する波長差を示す特性曲線図
である。
である。
【図４】波長分散素子と一体化した非線形分散補償手段
の一例を示す構成図である。
の一例を示す構成図である。
【図５】非線形分散補償手段として２つのプリズムを用
いると共に一方に波長分散素子を一体化した場合を示す
説明図である。
いると共に一方に波長分散素子を一体化した場合を示す
説明図である。
【図６】従来の分光装置の一例を示す構成図である。
【図７】分光装置の一設計例を示す表である。
【図８】各波長に対する出射角を示す表である。
【図９】波長と波長分散との関係を示す表である。
１ 入射端 ２ コリメーティングレンズ ３，３ａ，３ｂ 波長分散素子 ４ フォーカシングレンズ ５ 光検出器 ６，７，８，９ 非線形分散補償手段
Claims (5)
- 【請求項１】波長分散素子を用いた分光装置において、 入射光を平行光にするコリメーティングレンズと、 このコリメーティングレンズからの前記平行光を波長分
散させる波長分散素子と、 この波長分散素子の出射角の非線形性を補償する非線形
分散補償手段と、 この非線形分散補償手段の出力を集光するフォーカシン
グレンズと、 このフォーカシングレンズの出力光を検出する光検出器
とを備えたことを特徴とする分光装置。 - 【請求項２】前記波長分散手段が、 回折格子であることを特徴とする請求項１記載の分光装
置。 - 【請求項３】前記非線形分散補償手段が、 プリズムであることを特徴とする請求項１記載の分光装
置。 - 【請求項４】前記非線形分散補償手段が、 前記波長分散素子からの出力光を同一平面上で相対する
方向に１回づつ屈折するように同一屈折角の２つのプリ
ズムを配置したことを特徴とする請求項１記載の分光装
置。 - 【請求項５】前記非線形分散補償手段と前記波長分散素
子を一体化したことを特徴とする請求項１記載の分光装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11806499A JP3700464B2 (ja) | 1999-04-26 | 1999-04-26 | 分光装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11806499A JP3700464B2 (ja) | 1999-04-26 | 1999-04-26 | 分光装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000304614A true JP2000304614A (ja) | 2000-11-02 |
| JP3700464B2 JP3700464B2 (ja) | 2005-09-28 |
Family
ID=14727126
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11806499A Expired - Fee Related JP3700464B2 (ja) | 1999-04-26 | 1999-04-26 | 分光装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3700464B2 (ja) |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003038383A1 (fr) * | 2001-10-31 | 2003-05-08 | Webtech Co., Ltd. | Procede et dispositif permettant de detecter la teinte et la densite d'une feuille multicolore |
| WO2003046495A1 (en) * | 2001-11-21 | 2003-06-05 | Delta E | Refractive-diffractive spectrometer |
| EP1691180A3 (de) * | 2005-01-31 | 2006-10-04 | Leica Microsystems CMS GmbH | Detektor mit Mikrolinsen-Anordnung |
| JP2007101824A (ja) * | 2005-10-04 | 2007-04-19 | Nikon Corp | プリズムおよび分光器 |
| US7385173B2 (en) | 2005-01-31 | 2008-06-10 | Leica Microsystems Cms Gmbh | Photosensitive array detector for spectrally split light |
| US7408638B2 (en) | 2001-11-21 | 2008-08-05 | Roygbiv, Llc | Refractive-diffractive spectrometer |
| JP2008197043A (ja) * | 2007-02-15 | 2008-08-28 | Yokogawa Electric Corp | 光信号測定装置 |
| JP2010128473A (ja) * | 2008-12-01 | 2010-06-10 | Olympus Corp | 分散素子及び分散素子を備える光学機器 |
| EP2466281A1 (en) | 2010-12-17 | 2012-06-20 | Olympus Corporation | Spectroscopic detector |
| CZ305560B6 (cs) * | 2014-12-10 | 2015-12-09 | Meopta- optika, s.r.o. | Optická soustava zobrazovacího spektrografu s vysokým rozlišením pro Ramanovu spektroskopii v hluboké UV oblasti záření |
| CZ305559B6 (cs) * | 2014-12-10 | 2015-12-09 | Meopta- optika, s.r.o. | Optická soustava zobrazovacího spektrografu s vysokým rozlišením pro Ramanovu spektroskopii v hluboké UV oblasti záření |
| JP2015230396A (ja) * | 2014-06-05 | 2015-12-21 | 住友電気工業株式会社 | 波長選択スイッチ |
| JP2015230397A (ja) * | 2014-06-05 | 2015-12-21 | 住友電気工業株式会社 | 波長選択スイッチ |
-
1999
- 1999-04-26 JP JP11806499A patent/JP3700464B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| US10190912B2 (en) | 2014-12-10 | 2019-01-29 | Meopata—Optika, S.R.O. | Optical system of a high-resolution imaging spectrograph for deep UV Raman spectroscopy |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3700464B2 (ja) | 2005-09-28 |
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