JP2002181705A - 分光計測装置 - Google Patents
分光計測装置Info
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- JP2002181705A JP2002181705A JP2000379889A JP2000379889A JP2002181705A JP 2002181705 A JP2002181705 A JP 2002181705A JP 2000379889 A JP2000379889 A JP 2000379889A JP 2000379889 A JP2000379889 A JP 2000379889A JP 2002181705 A JP2002181705 A JP 2002181705A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 波長が固定されたＤＦＢレーザーを、さらに
多数同一基板上に集積化することによって、レーザー自
体の波長掃引を行うことなく、これまでより広い自由度
をもたせ、しかもナノ秒以下の極めて短時間の分光スペ
クトルの計測を可能にする分光計測装置を提供する。 【解決手段】 長さ１０〜２０ｍｍの基板１上に可変波
長レーザー媒質を幅１０〜５０μｍ、厚さ数μｍのスト
ライプ状に整形して数１０〜数１００本平行にならべ、
それぞれに紫外レーザー光を２方向から照射して干渉に
よる縞模様を作り、光エッチング法で周期的な凹凸（回
折格子）を作る。その際、干渉縞の周期は露光用紫外レ
ーザーのビーム入射角で変わるので、それぞれのストラ
イプに違った周期の回折格子を付けることができる。励
起光源には、Ｎｄ：ＹＡＧレーザーや半導体レーザーな
どパルスレーザーが使われる。その際、ストライプ全体
をカバーするように励起用レーザービームを照射する
と、それぞれのストライプはあらかじめ設定した波長で
同時に、かつ独立に発振する。
多数同一基板上に集積化することによって、レーザー自
体の波長掃引を行うことなく、これまでより広い自由度
をもたせ、しかもナノ秒以下の極めて短時間の分光スペ
クトルの計測を可能にする分光計測装置を提供する。 【解決手段】 長さ１０〜２０ｍｍの基板１上に可変波
長レーザー媒質を幅１０〜５０μｍ、厚さ数μｍのスト
ライプ状に整形して数１０〜数１００本平行にならべ、
それぞれに紫外レーザー光を２方向から照射して干渉に
よる縞模様を作り、光エッチング法で周期的な凹凸（回
折格子）を作る。その際、干渉縞の周期は露光用紫外レ
ーザーのビーム入射角で変わるので、それぞれのストラ
イプに違った周期の回折格子を付けることができる。励
起光源には、Ｎｄ：ＹＡＧレーザーや半導体レーザーな
どパルスレーザーが使われる。その際、ストライプ全体
をカバーするように励起用レーザービームを照射する
と、それぞれのストライプはあらかじめ設定した波長で
同時に、かつ独立に発振する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、単一基板上に集積
化された複数のストライプ構造を持つ分布帰還可変波長
レーザーを応用した分光計測装置に係り、特に、マルチ
ストライプ可変波長レーザーを用いた分光計測装置に関
するものである。
化された複数のストライプ構造を持つ分布帰還可変波長
レーザーを応用した分光計測装置に係り、特に、マルチ
ストライプ可変波長レーザーを用いた分光計測装置に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】可変波長レーザーとは、外部から制御す
ることによりその発振波長を広い範囲にわたって連続的
に変化できるレーザーであり、色素レーザー・チタンサ
ファイアレーザー・光パラメトリック発振器等がある。
ることによりその発振波長を広い範囲にわたって連続的
に変化できるレーザーであり、色素レーザー・チタンサ
ファイアレーザー・光パラメトリック発振器等がある。
【０００３】図７は従来の可変波長レーザー及びそれを
用いた分光計測装置の概略構成図である。
用いた分光計測装置の概略構成図である。
【０００４】この図において、１０１は励起光源、１０
２はレーザー媒質、１０３，１０６は鏡、１０４は同調
素子、１０５はその同調素子１０４の波長掃引制御装
置、１０７は被測定物質、１０８は光検知器、１０９は
スペクトル記録装置である。
２はレーザー媒質、１０３，１０６は鏡、１０４は同調
素子、１０５はその同調素子１０４の波長掃引制御装
置、１０７は被測定物質、１０８は光検知器、１０９は
スペクトル記録装置である。
【０００５】その構造は、レーザー媒質１０２と、それ
を励起する光源１０１、２枚の鏡１０３，１０６よりな
る光共振器、及び発振波長を制御する同調素子１０４よ
りなっている。このレーザーで物質の分光スペクトルを
計測するには、レーザーの波長を時間的に掃引しなが
ら、そのスペクトル応答を光検知器１０８で測定し、ペ
ンレコーダー等の記録装置１０９で記録する。
を励起する光源１０１、２枚の鏡１０３，１０６よりな
る光共振器、及び発振波長を制御する同調素子１０４よ
りなっている。このレーザーで物質の分光スペクトルを
計測するには、レーザーの波長を時間的に掃引しなが
ら、そのスペクトル応答を光検知器１０８で測定し、ペ
ンレコーダー等の記録装置１０９で記録する。
【０００６】一方、集積型ＤＦＢ（ｄｉｓｔｒｉｂｕｔ
ｅｄ ｆｅｅｄｂａｃｋ：分布帰還）可変波長レーザー
の構造は、図８に示すように、基板２０１上に厚さ約数
ミクロンのレーザー媒質で形成された平板導波路２０２
を形成し、その導波路２０２に微小な周期的（回折格
子）をつけることにより、特定の波長で分布帰還を得る
もので、レーザー媒質・光共振器・同調素子を一体化し
て基板上に集積化できるため、従来より極めてコンパク
トに可変波長レーザーを構成できる特徴を持っている。
ＤＦＢ発振波長λは媒質の等価屈折率をｎ、凹凸の周期
をａ、次数をｍとすると次式で与えられる。なお、２０
３は励起光、２０４は結合レンズ、２０５は光ファイ
バ、２０６は出力光である。
ｅｄ ｆｅｅｄｂａｃｋ：分布帰還）可変波長レーザー
の構造は、図８に示すように、基板２０１上に厚さ約数
ミクロンのレーザー媒質で形成された平板導波路２０２
を形成し、その導波路２０２に微小な周期的（回折格
子）をつけることにより、特定の波長で分布帰還を得る
もので、レーザー媒質・光共振器・同調素子を一体化し
て基板上に集積化できるため、従来より極めてコンパク
トに可変波長レーザーを構成できる特徴を持っている。
ＤＦＢ発振波長λは媒質の等価屈折率をｎ、凹凸の周期
をａ、次数をｍとすると次式で与えられる。なお、２０
３は励起光、２０４は結合レンズ、２０５は光ファイ
バ、２０６は出力光である。
【０００７】λ＝ａｍｎＤＦＢは現在、半導体レーザー
の発振スペクトルを狭帯域化し、安定化する技術として
広く使われ、また最近では、波長多重光ファイバー通信
用の光源として、マルチストライプ型のＤＦＢ半導体レ
ーザーが開発されている。
の発振スペクトルを狭帯域化し、安定化する技術として
広く使われ、また最近では、波長多重光ファイバー通信
用の光源として、マルチストライプ型のＤＦＢ半導体レ
ーザーが開発されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
レーザー分光計測方式では、掃引域は使用するレーザー
媒体の持つ利得バンド幅内に限られ、自由な設定はでき
なかった。また、掃引は機械的な操作でなされるので、
スペクトルの取得には数分の時間を要した。一方、上記
の集積型ＤＦＢ可変波長レーザーでは、作製時に分布帰
還を与える凹凸の周期が決まってしまうので、発振波長
の制御ができず、そのままでは分光計測の光源としては
適していなかった。
レーザー分光計測方式では、掃引域は使用するレーザー
媒体の持つ利得バンド幅内に限られ、自由な設定はでき
なかった。また、掃引は機械的な操作でなされるので、
スペクトルの取得には数分の時間を要した。一方、上記
の集積型ＤＦＢ可変波長レーザーでは、作製時に分布帰
還を与える凹凸の周期が決まってしまうので、発振波長
の制御ができず、そのままでは分光計測の光源としては
適していなかった。
【０００９】本発明は、上記状況に鑑みて、このような
波長が固定されたＤＦＢレーザーを、さらに多数同一基
板上に集積化することによって、レーザー自体の波長掃
引を行うことなく、これまでより広い自由度をもたせ、
しかもナノ秒以下の極めて短時間の分光スペクトルの計
測を可能にする分光計測装置を提供することを目的とす
る。
波長が固定されたＤＦＢレーザーを、さらに多数同一基
板上に集積化することによって、レーザー自体の波長掃
引を行うことなく、これまでより広い自由度をもたせ、
しかもナノ秒以下の極めて短時間の分光スペクトルの計
測を可能にする分光計測装置を提供することを目的とす
る。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために以下の手段を用いる。
成するために以下の手段を用いる。
【００１１】〔１〕同一基板上に並列に複数本のストラ
イプ型導波路を持つＤＦＢ可変波長レーザーを製作す
る。それぞれのＤＦＢ発振波長を独立に設定し、その励
起も独立に設定できるようにする。
イプ型導波路を持つＤＦＢ可変波長レーザーを製作す
る。それぞれのＤＦＢ発振波長を独立に設定し、その励
起も独立に設定できるようにする。
【００１２】〔２〕上記レーザーにおいて、各ストライ
プのＤＦＢ波長を順次段階的に設定する。その際、各ス
トライプに発振帯域の異なるレーザー媒質を集積化すれ
ば、掃引域を任意に広く取ることができる。
プのＤＦＢ波長を順次段階的に設定する。その際、各ス
トライプに発振帯域の異なるレーザー媒質を集積化すれ
ば、掃引域を任意に広く取ることができる。
【００１３】〔３〕上記レーザーの各ストライプを同時
にパルスレーザー光で励起し、それぞれのストライプが
発するレーザー光の波長に対する物質のスペクトル応答
を空間的に分離してアレイ型光検知器で検知することに
より、レーザー自体の波長掃引なしにスペクトル取得が
できる。
にパルスレーザー光で励起し、それぞれのストライプが
発するレーザー光の波長に対する物質のスペクトル応答
を空間的に分離してアレイ型光検知器で検知することに
より、レーザー自体の波長掃引なしにスペクトル取得が
できる。
【００１４】〔４〕上記レーザーの各ストライプを時間
的に光学的遅延をかけたパルスレーザー光で励起する
と、極めて高速で波長掃引したレーザー光が発生でき
る。その光を物質に当て、スペクトル応答の時間変化を
オシロスコープ等の高速波形計測装置で記録すれば、ス
ペクトルを取得することができる。
的に光学的遅延をかけたパルスレーザー光で励起する
と、極めて高速で波長掃引したレーザー光が発生でき
る。その光を物質に当て、スペクトル応答の時間変化を
オシロスコープ等の高速波形計測装置で記録すれば、ス
ペクトルを取得することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図面に従って詳細
に説明する。
に説明する。
【００１６】図１は本発明の実施例を示すＤＦＢマルチ
ストライプ集積型可変波長レーザーの模式図である。
ストライプ集積型可変波長レーザーの模式図である。
【００１７】この図において、１は基板、２は並列に並
べられたＤＦＢ可変波長レーザー、３は結合レンズ、４
は光ファイバー、５は出力光である。
べられたＤＦＢ可変波長レーザー、３は結合レンズ、４
は光ファイバー、５は出力光である。
【００１８】ここで可変波長レーザーとは、色素レーザ
ー、アレキサンドライトレーザー、チタンサファイアレ
ーザー、色中心レーザー、光パラメトリック発振器な
ど、発振する光の波長を数１０ｎｍ以上連続的に変化で
きるレーザーを総称している。長さ１０〜２０ｍｍの基
板１上に上記の可変波長レーザー媒質を幅１０〜５０μ
ｍ、厚さ数μｍのストライプ状に整形して数１０〜数１
００本平行にならべ、それぞれに紫外レーザー光を２方
向から照射して干渉による縞模様を作り、光エッチング
法で周期的な凹凸（回折格子）を作る。その際、干渉縞
の周期は露光用紫外レーザーのビーム入射角で変わるの
で、それぞれのストライプに違った周期の回折格子を付
けることができる。
ー、アレキサンドライトレーザー、チタンサファイアレ
ーザー、色中心レーザー、光パラメトリック発振器な
ど、発振する光の波長を数１０ｎｍ以上連続的に変化で
きるレーザーを総称している。長さ１０〜２０ｍｍの基
板１上に上記の可変波長レーザー媒質を幅１０〜５０μ
ｍ、厚さ数μｍのストライプ状に整形して数１０〜数１
００本平行にならべ、それぞれに紫外レーザー光を２方
向から照射して干渉による縞模様を作り、光エッチング
法で周期的な凹凸（回折格子）を作る。その際、干渉縞
の周期は露光用紫外レーザーのビーム入射角で変わるの
で、それぞれのストライプに違った周期の回折格子を付
けることができる。
【００１９】励起光源には、Ｎｄ：ＹＡＧレーザーや半
導体レーザーなどパルスレーザーが使われる。その際、
図１に示したストライプ全体をカバーするように励起用
レーザービームを照射すると、それぞれのストライプは
あらかじめ設定した波長で同時に、かつ独立に発振す
る。
導体レーザーなどパルスレーザーが使われる。その際、
図１に示したストライプ全体をカバーするように励起用
レーザービームを照射すると、それぞれのストライプは
あらかじめ設定した波長で同時に、かつ独立に発振す
る。
【００２０】このようなマルチストライプＤＦＢ可変波
長レーザーを用い、波長掃引なしに物質の吸収スペクト
ルを計測する具体例を図２に示す。
長レーザーを用い、波長掃引なしに物質の吸収スペクト
ルを計測する具体例を図２に示す。
【００２１】図２において、１１は励起用パルスレーザ
ー、１２はマルチストライプＤＦＢレーザー、１３，１
５はレンズ、１４は試料物質、１６はアレイ型光検出
器、１７はマイクロコンピュータである。
ー、１２はマルチストライプＤＦＢレーザー、１３，１
５はレンズ、１４は試料物質、１６はアレイ型光検出
器、１７はマイクロコンピュータである。
【００２２】また、励起レーザー光を同時に照射する
と、マルチストライプＤＦＢ可変波長レーザー２は上か
ら下に向かって順次異なった波長で発振する。その光を
試料物質を通した後、ＣＣＤカメラやフォトダイオード
アレイのような場所を区別できるように受光し、コンピ
ューターで画像処理すると、吸収スペクトルを計測する
ことができる。
と、マルチストライプＤＦＢ可変波長レーザー２は上か
ら下に向かって順次異なった波長で発振する。その光を
試料物質を通した後、ＣＣＤカメラやフォトダイオード
アレイのような場所を区別できるように受光し、コンピ
ューターで画像処理すると、吸収スペクトルを計測する
ことができる。
【００２３】この方法では、掃引波長が必要ないために
単一レーザーショットでスペクトルの取得が可能であ
る。したがって、励起レーザーにナノ秒オーダーのパル
ス幅を持つＮｄ：ＹＡＧレーザーなどを用いれば、これ
までになく非常に速い時間分解能で物質のスペクトル計
測が可能となる。
単一レーザーショットでスペクトルの取得が可能であ
る。したがって、励起レーザーにナノ秒オーダーのパル
ス幅を持つＮｄ：ＹＡＧレーザーなどを用いれば、これ
までになく非常に速い時間分解能で物質のスペクトル計
測が可能となる。
【００２４】一方、図３はマルチストライプＤＦＢレー
ザーの励起に時間的な遅延をかける方法により物質の吸
収スペクトルを計測する具体例である。
ザーの励起に時間的な遅延をかける方法により物質の吸
収スペクトルを計測する具体例である。
【００２５】この図において、２１は励起用パルスレー
ザー、２２はマルチストライプＤＦＢレーザー、２３は
試料物質、２４はレンズ、２５は光検出器、２６はオシ
ロスコープである。
ザー、２２はマルチストライプＤＦＢレーザー、２３は
試料物質、２４はレンズ、２５は光検出器、２６はオシ
ロスコープである。
【００２６】この場合には、励起レーザーのビームに上
から下に向かって光学的に遅延させることで、マルチス
トライプＤＦＢレーザーに時間的な波長掃引がかかる。
したがって、その光を試料物質に通し、透過光強度を光
電子倍増管やフォトダイオードのような光検知器で計測
し、その強度の時間変化をオシロスコープ等で観測する
ことにより、吸収スペクトルを計測することができる。
から下に向かって光学的に遅延させることで、マルチス
トライプＤＦＢレーザーに時間的な波長掃引がかかる。
したがって、その光を試料物質に通し、透過光強度を光
電子倍増管やフォトダイオードのような光検知器で計測
し、その強度の時間変化をオシロスコープ等で観測する
ことにより、吸収スペクトルを計測することができる。
【００２７】上記の方法が可能なためには、色素レーザ
ーや色中心レーザー、セリウムＬｉＳＡＦレーザーな
ど、速い緩和時間をもつ可変波長レーザーの場合には、
数１０ｐｓのオーダーまで応答することが確かめられて
いる。
ーや色中心レーザー、セリウムＬｉＳＡＦレーザーな
ど、速い緩和時間をもつ可変波長レーザーの場合には、
数１０ｐｓのオーダーまで応答することが確かめられて
いる。
【００２８】図４はマルチストライプＤＦＢレーザーに
よる励起パルスの光学的遅延を得る一方法を示す図であ
る。
よる励起パルスの光学的遅延を得る一方法を示す図であ
る。
【００２９】この図において、３１は励起用短パルスレ
ーザー（パルス幅１０〜１００ｐｓ）、３２は鏡、３３
はマルチストライプＤＦＢレーザーである。
ーザー（パルス幅１０〜１００ｐｓ）、３２は鏡、３３
はマルチストライプＤＦＢレーザーである。
【００３０】この図に示すように、遅延時間が１００ｐ
ｓの場合には、光学遅延をかけるための光路差は３０ｍ
ｍ程度で済むので、この図に示すように、単に鏡３２を
傾けるだけで達成できる。
ｓの場合には、光学遅延をかけるための光路差は３０ｍ
ｍ程度で済むので、この図に示すように、単に鏡３２を
傾けるだけで達成できる。
【００３１】
【実証実験例】本発明に基づき試作したマルチストライ
プＤＦＢ可変波長レーザーの特性と、それを用いた分光
計測の実施例を述べる。
プＤＦＢ可変波長レーザーの特性と、それを用いた分光
計測の実施例を述べる。
【００３２】レーザー媒質には、ポリメタクリル酸メチ
ル（ＰＭＭＡ）に有機色素ローダミン６Ｇをドープした
ものを使用した。基盤もＰＭＭＡで、その上に厚さ３μ
ｍの膜をスピンコートしたとき、単一伝搬モードで動作
した。導波路の長さは２０ｍｍとした。励起源はＱスイ
ッチＮｄ：ＹＡＧレーザーの第２高調波（波長５３２ｎ
ｍ、パルス幅６ｎｓ）である。
ル（ＰＭＭＡ）に有機色素ローダミン６Ｇをドープした
ものを使用した。基盤もＰＭＭＡで、その上に厚さ３μ
ｍの膜をスピンコートしたとき、単一伝搬モードで動作
した。導波路の長さは２０ｍｍとした。励起源はＱスイ
ッチＮｄ：ＹＡＧレーザーの第２高調波（波長５３２ｎ
ｍ、パルス幅６ｎｓ）である。
【００３３】ＤＦＢ動作させるための回折格子パターニ
ングは、Ｎｄ：ＹＡＧレーザーの第４高調波（波長２６
６ｎｍ）光を２方向から導波路表面に入射させて露光
後、ウエットエッチング法により作製した。凹凸は導波
路の表面に付ける場合と、基盤表面に付ける場合とを試
みたが、大きな差はなかった。
ングは、Ｎｄ：ＹＡＧレーザーの第４高調波（波長２６
６ｎｍ）光を２方向から導波路表面に入射させて露光
後、ウエットエッチング法により作製した。凹凸は導波
路の表面に付ける場合と、基盤表面に付ける場合とを試
みたが、大きな差はなかった。
【００３４】図５は本発明にかかる側面からＮｄ：ＹＡ
Ｇレーザー光で励起したときのＤＦＢ色素レーザーの発
振スペクトルの例である。図５において、横軸に波長
（ｎｍ）、縦軸に分布帰還出力（相対単位）である。
Ｇレーザー光で励起したときのＤＦＢ色素レーザーの発
振スペクトルの例である。図５において、横軸に波長
（ｎｍ）、縦軸に分布帰還出力（相対単位）である。
【００３５】この場合には、レーザーはストライプ状に
はなっておらず、励起ビームを２０×０．５ｍｍに整形
して照射した。すると、図５のように、ＤＦＢ動作によ
って、約０．１ｎｍの狭いスペクトルで発振しているこ
とが確認された。しきい値エネルギーは４０μＪ、スロ
ープ効率は３６％であった。
はなっておらず、励起ビームを２０×０．５ｍｍに整形
して照射した。すると、図５のように、ＤＦＢ動作によ
って、約０．１ｎｍの狭いスペクトルで発振しているこ
とが確認された。しきい値エネルギーは４０μＪ、スロ
ープ効率は３６％であった。
【００３６】次に、電子ビーム加工したフォトマスクを
使って、ストライプの形式を試みた。作製したマルチス
トライプＤＦＢ色素レーザーは５種類でそのサイズは、
表１に示す通りである。全体のサイズはいずれも２０×
０．５ｍｍである。
使って、ストライプの形式を試みた。作製したマルチス
トライプＤＦＢ色素レーザーは５種類でそのサイズは、
表１に示す通りである。全体のサイズはいずれも２０×
０．５ｍｍである。
【００３７】
【表１】
【００３８】このレーザーを側面からＮｄ：ＹＡＧレー
ザーで励起すると、各ストライプは同時にＤＦＢレーザ
ーを発振し、そのスペクトルは図５と同様に狭帯域化し
ているのが確認された。ストライプ幅が狭まると著しく
閾値は減少し、幅１０ｍｍの場合には０．４μＪという
極めて低い値になった。
ザーで励起すると、各ストライプは同時にＤＦＢレーザ
ーを発振し、そのスペクトルは図５と同様に狭帯域化し
ているのが確認された。ストライプ幅が狭まると著しく
閾値は減少し、幅１０ｍｍの場合には０．４μＪという
極めて低い値になった。
【００３９】図６は本発明にかかるマルチストライプＤ
ＦＢレーザーを用いたナトリウム原子Ｄ線の蛍光スペク
トルの計測例を示す図である。
ＦＢレーザーを用いたナトリウム原子Ｄ線の蛍光スペク
トルの計測例を示す図である。
【００４０】図６において、４１はＮｄ：ＹＡＧレーザ
ー（パルス幅５ｎｓ、第２高調波）、４２はマルチスト
ライプＤＦＢレーザー、４３は定温槽、４４はレンズ、
４５はＣＣＤカメラ、４６はマイクロコンピュータであ
る。
ー（パルス幅５ｎｓ、第２高調波）、４２はマルチスト
ライプＤＦＢレーザー、４３は定温槽、４４はレンズ、
４５はＣＣＤカメラ、４６はマイクロコンピュータであ
る。
【００４１】図６に示した装置により、ナトリウム原子
の蛍光スペクトルの取得を試みた。使用したマルチスト
ライプＤＦＢ色素レーザーは、２５ストライプでナトリ
ウム原子のＤ線（波長約５９０ｎｍ）を横切るように作
られている。励起源はパルスのＮｄ：ＹＡＧレーザー
で、パルス幅は５ｎｓである。試料は金属ナトリウムを
減圧したパイレックス（登録商標）容器に封じきったも
ので、このセルを７０〜１００℃に熱することで、１０
8 〜１０9 ／ｃｍ3 程度の金属蒸気を生成した。このセ
ルに色素レーザー光を入射すると、ナトリウム原子は励
起波長と同じ波長で蛍光（いわゆるレーザー誘起蛍光Ｌ
ＩＦ）を発する。この蛍光を直角方向からＣＣＤカメラ
で撮り、その画像をコンピューターで空間分解すること
によって、ナトリウムＤ線のスペクトルを単一レーザー
ショット（約５ｎｓ）で取得できた。
の蛍光スペクトルの取得を試みた。使用したマルチスト
ライプＤＦＢ色素レーザーは、２５ストライプでナトリ
ウム原子のＤ線（波長約５９０ｎｍ）を横切るように作
られている。励起源はパルスのＮｄ：ＹＡＧレーザー
で、パルス幅は５ｎｓである。試料は金属ナトリウムを
減圧したパイレックス（登録商標）容器に封じきったも
ので、このセルを７０〜１００℃に熱することで、１０
8 〜１０9 ／ｃｍ3 程度の金属蒸気を生成した。このセ
ルに色素レーザー光を入射すると、ナトリウム原子は励
起波長と同じ波長で蛍光（いわゆるレーザー誘起蛍光Ｌ
ＩＦ）を発する。この蛍光を直角方向からＣＣＤカメラ
で撮り、その画像をコンピューターで空間分解すること
によって、ナトリウムＤ線のスペクトルを単一レーザー
ショット（約５ｎｓ）で取得できた。
【００４２】同様の手法は可視・紫外部に吸収帯を有す
る分子原子のスペクトル観察に利用でき、たとえば、大
気中のＮＯx 、ＳＯx 等の高感度高速モニタリングに応
用できる。
る分子原子のスペクトル観察に利用でき、たとえば、大
気中のＮＯx 、ＳＯx 等の高感度高速モニタリングに応
用できる。
【００４３】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能
であり、これらを本発明の範囲から排除するものではな
い。
のではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能
であり、これらを本発明の範囲から排除するものではな
い。
【００４４】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、以下のような効果を奏することができる。
よれば、以下のような効果を奏することができる。
【００４５】（Ａ）本発明のマルチストライプ可変波長
レーザーを用いた分光計測装置によれば、集積化された
マルチストライプＤＦＢ可変波長レーザーを用いるよう
にしたので、分光計測装置の大幅な小型化、低コスト化
を図ることができる。
レーザーを用いた分光計測装置によれば、集積化された
マルチストライプＤＦＢ可変波長レーザーを用いるよう
にしたので、分光計測装置の大幅な小型化、低コスト化
を図ることができる。
【００４６】（Ｂ）本発明によるスペクトル計測方法に
よれば、波長掃引をすることなく物質の分光スペクトル
を計測することができ、パルスレーザーで励起すると、
ナノ秒オーダーの短時間でスペクトルを得ることができ
る。
よれば、波長掃引をすることなく物質の分光スペクトル
を計測することができ、パルスレーザーで励起すると、
ナノ秒オーダーの短時間でスペクトルを得ることができ
る。
【００４７】（Ｃ）これまでのスペクトル掃引域は、使
用するレーザー媒質の利得バンド幅で制限されていた
が、各ストライプに発振波長が大幅に異なる媒質をドー
プすることにより、例えば、可視部全域を瞬時にカバー
できるような、従来にない広帯域スペクトルの取得が可
能である。
用するレーザー媒質の利得バンド幅で制限されていた
が、各ストライプに発振波長が大幅に異なる媒質をドー
プすることにより、例えば、可視部全域を瞬時にカバー
できるような、従来にない広帯域スペクトルの取得が可
能である。
【００４８】（Ｄ）励起時間をずらす方法〔図３及び図
４参照〕を用いれば、ピコ秒オーダーでの高速掃引が可
能となり、これまで計測できなかった短寿命の反応生成
体の分析等にも応用できる。
４参照〕を用いれば、ピコ秒オーダーでの高速掃引が可
能となり、これまで計測できなかった短寿命の反応生成
体の分析等にも応用できる。
【図１】本発明の実施例を示すＤＦＢマルチストライプ
集積型可変波長レーザーの模式図である。
集積型可変波長レーザーの模式図である。
【図２】本発明のマルチストライプＤＦＢ可変波長レー
ザーを用い、波長掃引なしに物質の吸収スペクトルを計
測する具体例を示す図である。
ザーを用い、波長掃引なしに物質の吸収スペクトルを計
測する具体例を示す図である。
【図３】本発明のマルチストライプＤＦＢレーザーの励
起に時間的な遅延をかける方法により物質の吸収スペク
トルを計測する具体例を示す図である。
起に時間的な遅延をかける方法により物質の吸収スペク
トルを計測する具体例を示す図である。
【図４】本発明のマルチストライプＤＦＢレーザーによ
る励起パルスの光学的遅延を得る一方法を示す図であ
る。
る励起パルスの光学的遅延を得る一方法を示す図であ
る。
【図５】本発明にかかる側面からＮｄ：ＹＡＧレーザー
光で励起したときのＤＦＢ色素レーザーの発振スペクト
ルの例である。
光で励起したときのＤＦＢ色素レーザーの発振スペクト
ルの例である。
【図６】本発明にかかるマルチストライプＤＦＢレーザ
ーを用いたナトリウム原子Ｄ線の蛍光スペクトルの計測
例を示す図である。
ーを用いたナトリウム原子Ｄ線の蛍光スペクトルの計測
例を示す図である。
【図７】従来の可変波長レーザー及びそれを用いた分光
計測装置の概略構成図である。
計測装置の概略構成図である。
【図８】従来のＤＦＢ集積型可変波長レーザーの概略構
成図である。
成図である。
１ 基板 ２ 並列に並べられたＤＦＢ可変波長レーザー ３ 結合レンズ ４ 光ファイバー ５ 出力光 １１，２１ 励起用パルスレーザー １２，２２，３３，４２ マルチストライプＤＦＢレ
ーザー １３，１５，２４，４４ レンズ １４，２３ 試料物質 １６ アレイ型光検出器 １７，４６ マイクロコンピュータ ２５ 光検出器 ２６ オシロスコープ ３１ 励起用短パルスレーザー（パルス幅１０〜１０
０ｐｓ） ３２ 鏡 ４１ Ｎｄ：ＹＡＧレーザー（パルス幅５ｎｓ、第２
高調波） ４３ 定温槽 ４５ ＣＣＤカメラ
ーザー １３，１５，２４，４４ レンズ １４，２３ 試料物質 １６ アレイ型光検出器 １７，４６ マイクロコンピュータ ２５ 光検出器 ２６ オシロスコープ ３１ 励起用短パルスレーザー（パルス幅１０〜１０
０ｐｓ） ３２ 鏡 ４１ Ｎｄ：ＹＡＧレーザー（パルス幅５ｎｓ、第２
高調波） ４３ 定温槽 ４５ ＣＣＤカメラ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｓ 3/00 Ｈ０１Ｓ 3/00 Ｆ 3/07 3/07 3/08 3/08 3/094 3/094 Ｚ // Ｈ０１Ｌ 31/02 Ｈ０１Ｌ 31/02 Ａ (72)発明者 徳山 世雄 福岡県古賀市天神３−20−１ 株式会社正 興電機製作所内 Ｆターム(参考） 2G020 AA04 AA05 BA12 CA02 CB04 CB23 CB43 CB51 CC02 CC63 CD03 CD13 CD22 CD24 CD31 CD51 2G059 AA01 BB01 CC05 EE01 EE12 GG01 GG08 HH02 HH03 JJ05 JJ11 JJ17 KK04 MM01 MM09 PP05 5F072 AB05 AB20 AC01 KK30 PP07 PP10 YY20 5F088 AA01 BB06 BB10 EA03 EA04
Claims (2)
- 【請求項１】 単一基板上に集積化された複数のストラ
イプ構造を持つ分布帰還可変波長レーザーとアレイ型光
検知器とを組み合わせ、波長掃引なしに物質の分光スペ
クトルを取得可能にすることを特徴とする分光計測装
置。 - 【請求項２】 請求項１記載の分光計測装置において、
前記分布帰還可変波長レーザーにおいて、その励起時間
に順次遅延をかけることによって得られる高速波長掃引
可能なレーザー装置を具備することを特徴とする分光計
測装置。
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|---|---|---|---|
| JP2000379889A JP4489282B2 (ja) | 2000-12-14 | 2000-12-14 | 分光計測装置 |
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| JP2000379889A JP4489282B2 (ja) | 2000-12-14 | 2000-12-14 | 分光計測装置 |
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|---|---|
| JP2002181705A true JP2002181705A (ja) | 2002-06-26 |
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| JP2000379889A Expired - Fee Related JP4489282B2 (ja) | 2000-12-14 | 2000-12-14 | 分光計測装置 |
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| JP (1) | JP4489282B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010164365A (ja) * | 2009-01-14 | 2010-07-29 | General Packer Co Ltd | ガス濃度測定方法及びガス濃度測定装置 |
| CN109596565A (zh) * | 2018-10-12 | 2019-04-09 | 上海禾赛光电科技有限公司 | 一种基于激光器阵列实现接收光强自稳定的装置及方法 |
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-
2000
- 2000-12-14 JP JP2000379889A patent/JP4489282B2/ja not_active Expired - Fee Related
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