JP2003015085A

JP2003015085A - 偏光解消板および分光器

Info

Publication number: JP2003015085A
Application number: JP2001196745A
Authority: JP
Inventors: Tomokazu Yamamoto; 智一山本; Tsutomu Kaneko; 力金子
Original assignee: Ando Electric Co Ltd
Current assignee: Ando Electric Co Ltd
Priority date: 2001-06-28
Filing date: 2001-06-28
Publication date: 2003-01-15
Also published as: US20030007149A1

Abstract

(57)【要約】【課題】任意の偏光状態の入射光に対して分光素子であ
る回折格子の偏光依存性を解消し、真の中心波長をもつ
スペクトラムを測定して、分光特性を向上する。【解決手段】本願の主要発明は、光学軸１２に対し４５
°方向に厚みが連続的に変化する水晶板１Ｂと、厚みが
連続的に変化する水晶板１Ｃとが貼り合わされ、水晶板
１Ｂの光学軸１２と水晶板１Ｃの光学軸１３とが４５°
の角度を成し、水晶板１Ｂの厚みの減少方向と水晶板１
Ｃの厚みの減少方向とが逆方向にされてなる偏光解消板
１である。また図３に示すように偏光解消板１を分光器
に使用する。その際、水晶板１Ｂの厚みが連続的に変化
する方向と回折格子５の分散方向とを垂直にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、分光器の偏波依
存性を解消するために用いる偏光解消に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に分光器で用いられる分散素子には
偏波依存性があり、直線偏光のような特定方向へ偏った
光が入射すると、同じエネルギーの光でも偏波方向によ
って異なった出力特性を示す。分光器で用いられる分散
素子の代表例として回折格子が挙げられるが、回折格子
は入射光の偏光状態によって回折効率が異なるという偏
光依存性を持つ。つまり、回折格子に刻まれた溝に対し
て垂直な偏光成分と、溝に対して水平な偏光成分とで
は、反射率が異なる。このため、回折格子を使用した分
光器は、入射光の偏光状態により効率が変わり、光の分
光特性を求める上で障害となる。このような偏波依存性
を取り除くためには、任意の偏光状態を持った入射光を
円偏光か無偏光に変換する偏波スクランブラが必要であ
る。

【０００３】偏波スクランブラとして偏光解消板が用い
られている。従来技術（特許第2995985号）による偏光
解消板の例を図４を用いて説明する。図４の２は偏光解
消板、２Ａと２Ｂは水晶板である。水晶板２Ａは水晶の
光学軸に対し４５°方向に厚みが連続的に変化し、水晶
板２Ｂは光学軸に対し４５°方向に厚みが連続的に変化
する。２１は水晶板２Ａの光学軸であり、２２は水晶板
２Ｂの光学軸である。水晶板２Ａと水晶板２Ｂは同形で
あり、光学軸２１と光学軸２２を互いに直交して水晶板
２Ａと水晶板２Ｂを貼り合わせ、偏光解消板２を構成す
る。

【０００４】次に、図４の偏光解消板２の作用を図５に
より説明する。図５は偏光解消板２の側面図である。水
晶は、その結晶構造のため、特定の方向に光学軸をも
つ。水晶に侵入した光波は光学軸に平行な平面波と垂直
な平面波に分かれ、異なった位相速度で結晶中を進行す
る。この現象を複屈折という。すなわち水晶は、水晶を
透過する光のうち、光学軸に平行に振動する光成分と、
光学軸に垂直に振動する光成分との間に位相差を与える
という複屈折性を有する。ここで与えられる位相差は、
水晶の厚みに比例する。水晶板２Ａや水晶板２Ｂは厚み
が連続的に変化し、光が透過する場所により厚みが異な
るので、光が透過する場所により与えられる位相差が異
なる。

【０００５】例えば、図５のキ、ク、ケの光の透過前の
偏光状態が同じでも、水晶板２Ａと水晶板２Ｂで与えら
れる位相差がそれぞれ異なるので、透過後の光の偏光状
態はそれぞれ異なる。したがって、偏光解消板２は、光
の偏光状態を空間的にみて多くの偏光状態の混ざった状
態に変換できる。つまり、偏光状態が空間的に攪乱され
る。但し、偏光解消板２は、光学軸に平行又は垂直に振
動する入射光に対しては効果がなく、これらの入射光は
そのままの偏光状態で透過する。

【０００６】次に、偏光解消板２の使用例を図１４より
説明する。図１４は偏光解消板２を使用した分光器の構
成図である。図１４の３は入射スリット、４は凹面鏡、
５は回折格子、６は凹面鏡、７Aは出射スリットであ
る。偏光解消板２は、入射スリット３の後に、回折格子
５の溝方向に対し光学軸が45°の方向となるように配置
される。

【０００７】偏光解消板２は入射光を多くの偏光状態の
混ざった状態に変換する。光学軸に平行又は垂直に振動
する偏光解消板２への入射光はそのままの偏光状態で透
過するが、偏光解消板２を透過したこれらの光は回折格
子５の溝に対して45°の角度で入射する。したがって、
偏光解消板２への入射光の偏光状態がどのようであって
も、回折格子５への入射光は、常に溝に垂直に振動する
光成分と溝に平行に振動する光成分との比が等しくな
る。よって入射光の偏光状態により効率が変動すること
はない。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】次に、従来技術の問題
点を図１１により説明する。図１１は偏光解消板２の側
面図である。水晶板２Ａと水晶板２Ｂとは互いの光学軸
が直交するので、水晶板２Ａの光学軸に平行な光は、水
晶板２Ｂの光学軸に垂直となる。したがって、斜面の両
側で屈折率が異なるので、光は斜面で屈折を起こす。し
かも、屈折角は、水晶板２Ａの光学軸２１に平行に振動
する光成分と、光学軸２１に垂直に振動する光成分とで
異なる。例えば、図１１の入射光ソは、光学軸２１に平
行に振動する光成分は屈折光ハになり、光学軸２１に垂
直に振動する光成分は屈折光ヒになる。つまり、偏光解
消板２には、斜面の方向にそって光が２つの光線に分離
してしまうという欠点がある。

【０００９】したがって、図１４においても、偏光解消
板２で光が２つの方向に分離され、出射スリット７Ａ上
で光線の焦点位置が２つに分かれてしまう。図６は、図
１４の出射スリット７Ａの正面図である。図６におい
て、サは偏光解消板２がない場合の焦点位置、コとシは
偏光解消板２を挿入した場合の２つの焦点位置である。

【００１０】

【数１】

【００１１】また、焦点をコとする光線と焦点をシとす
る光線の各パワーは入射光の偏光状態により変わる。光
の偏光状態を表すＪｏｎｅｓベクトル表記を用いると、
式１のように任意の完全偏光の入射光E₀を表すことが出
来る。式１の第１成分はＸ方向成分の大きさを表し、式
１の第２成分はＹ方向成分の大きさを表す。式１のｆは
周波数、δ₀は初期位相、δはＸ方向成分とＹ方向成分
の位相差、φは方位角である。式１で表される入射光が
図１４に示す偏光解消板２を通過した後に２つの光線
（ハ・ヒ）に分かれ、回折格子５を通過する。回折格子
５を通過した２つの光線は、図６に示すように出射スリ
ット７Ａ上で２つの焦点コとシに結ばれる。

【００１２】図７において焦点コにおける光線の状態は
式４のＥ₁、そのパワーは式６のＰ₁となる。焦点シにお
ける光線の状態は式５のＥ₂となり、そのパワーは式７
のＰ₂となる。式２のＰθは方位角θの部分偏光子を表
し、式３のＧは、X方向成分の回折効率がα、Ｙ方向成
分の回折効率がβである回折格子を表す。式６と式７の
＊は複素共役を表す。式８からわかるように、２つの焦
点コ・シにおける光線の総強度は入射光の状態に依らず
一定であるが、式６と式７からわかるように、焦点コに
おける光線と焦点シにおける光線の強度比は入射光Ｅ₀
の状態によって変化する。

【００１３】図１４の分光器において、偏光解消板２を
通過して２つに分離した光は、凹面鏡４で反射し、回折
格子５によって回折される。回折格子５への入射角度と
回折角度の関係は式０で表せる。

【００１４】

【数２】式０・・・ｍλ＝ｄcosξ(sinΨ₁＋sinΨ₂)

【００１５】式０にておいて、ｍは回折次数、ｄは回折
格子の格子定数、λは光の波長、ξは回折格子５の格子
溝に対して垂直な面と入射光がなす角度、Ψ₁は回折格
子５への入射光の入射角度、Ψ₂は回折格子５からの回
折光の回折角度である。図１５にξ、Ψ₁、Ψ₂の関係を
図示した。部品配置の制約等の問題により凹面鏡４の軸
を外して光を反射させ、Ｙ軸方向に傾きを持たせて回折
格子５に光が入射する場合がある。２つの屈折光（ハ・
ヒ）は回折格子５に入射するとき、式０における角度Ψ
₁は同じであるが、角度ξは異なった値で入射する。し
たがって式０からわかるように、２つ光は異なった回折
角Ψ₂で出射され、図１４及び図１５に示すＸ軸方向に
ずれを生じる。その結果、図７に示すように２つの焦点
コ・サは出射スリット７の切り込み方向に対して斜め方
向に分かれる。すなわち、焦点コと焦点サとでは、出射
スリット７の切り込み方向に垂直な方向に関する位置が
ことなる。

【００１６】以上のように焦点コと焦点サとで、出射ス
リット７の切り込み方向に垂直な方向に関する位置が異
なった上に、式６と式７を用いて説明したように、入射
光の状態によって２つの焦点コ・サにおける光線の強度
比が変化すると、分光器での測定中心波長は真の中心波
長とは違った値を出力する。図１３は図１４中のスペク
トラム表示部１０に出力されるスペクトラム波形を示し
た図である。図１３（ト）は光線が分かれずに出射スリ
ット７上で焦点が１つの時の測定スペクトラム、図１３
（ナ）は図７に示した２つの焦点コ・シにおける光線の
強度比が１：０のときの測定スペクトラム、図１３
（ニ）は図７に示した２つの焦点コ・シにおける光線の
強度比が０：１のときの測定スペクトラムである。図１
３中のλ₀は入射光の真の中心波長であり、Δλは真の
中心波長と測定中心波長との差である。偏光解消板２を
用いた分光器から得られる測定スペクトラムは、光の偏
光状態によって図１３（ナ）に示す状態から図１３
（ニ）に示す状態まで変化してしまい、真の中心波長を
測定することが困難である。

【００１７】もし、任意の偏光状態の入射光に対して、
図７における出射スリット上の焦点コと焦点シのうち、
どちらかのパワーが常に０となり、他方のパワーが常に
一定となれば、任意の偏光状態に対して安定した中心波
長をもつスペクトラムが得られる。例えば、常に図１３
（ナ）のような状態が得られれば、測定中心波長から定
数Δλを常に引くような補正機能を加えることによっ
て、真の中心波長をもつスペクトラムを測定できる。

【００１８】本発明は、任意の偏光状態の入射光に対し
て分光素子の偏光依存性を解消し、真の中心波長をもつ
スペクトラムを測定することができ、分光特性の優れた
分光器を実現すること、及びそのような分光器を実現可
能な偏光解消板を提供することを課題とする。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上記課題を達成する本願
の主要発明は、光学軸１２に対し４５°方向に厚みが連
続的に変化する第一の板１Ｂと、厚みが連続的に変化す
る第二の板１Ｃとが貼り合わされ、前記第一の板１Ｂの
光学軸１２と前記第二の板１Ｃの光学軸１３とが４５°
の角度を成し、前記第一の板１Ｂの厚みの減少方向と前
記第ニの板１Ｃの厚みの減少方向とが逆方向にされてな
る偏光解消板１である。

【００２０】また例えば図１に示すように、第一の板１
Ｂと第二の板１Ｃに加え、第三の板１A及び第四の板１D
を貼り合わせても良い。すなわち、2枚の板１B・１C、3
枚の板１A・１B・１C若しくは１B・１C・１D、又は4枚
の板１A・１B・１C・１Dにより偏光解消板を構成する。
これらの板は複屈折性結晶構造を有する板であり、水
晶、方解石、雲母又はフッ化マグネシウム等により構成
できる。枚数が少ないほど、簡単かつ安価に作製でき
る。

【００２１】その一方、3枚、２枚と枚数が少なくなる
に従って、板厚の大きい部分と小さい部分とで光路長差
が大きくなる、すなわち、収差が大きくなるため、分光
器の出射スリット上のスポット径が大きくなる。その結
果、分光器の波長分解能が低下する。したがって、2枚
より３枚、3枚より4枚とすることによりスポット径を小
さくし、分光器の波長分解能を向上させることができ
る。

【００２２】また本発明による分光器は、例えば図３に
示すように、前記第一の板１Ｂの厚みが連続的に変化す
る方向と分光素子（例えば回折格子５）の分散方向とが
垂直になるように、前記分光素子に対して偏光解消板１
が配置された分光器である。このように配置することに
より、偏光解消板に備わる入射光に対する斜面の方向を
分光素子の分散方向と垂直な方向（回折格子５の場合そ
の溝方向）に一致させる。

【００２３】また本発明による分光器は、例えば図１２
に示すように、偏光解消板１を通過する際に分離する4
つの光線タ・チ・ツ・テのうち光線タ・光線ツ又は光線
チ・テを選び取り信号処理に用いる。4つの光線タ・チ
・ツ・テの取捨選択に、例えば図１０に示すように、光
線タ・光線ツ及び光線チ・テのうち一方を通過させ、他
方を遮断する出射スリットを用いる。

【００２４】また、光が分光素子をｎ回通過するマルチ
パスの分光器に本発明の偏光解消板を使用し、高波長分
解能かつ高波長精度の分光器を実現する。

【００２５】

【発明の実施形態】以下に、本発明の一実施形態につき
図面を参照して説明する。以下は本発明の一実施形態で
あって本発明を限定するものではない。

【００２６】〔第1の実施形態〕まず、第1の実施形態に
おける偏光解消板につき図１、図２を参照して説明す
る。図１（ア）は偏光解消板の外観斜視図、図１（イ）
は偏光解消板の分解斜視図である。図２（ウ）、
（エ）、（オ）、（カ）は、それぞれ水晶板１Ａ・１Ｂ
・１Ｃ・１Ｄの正面図と平面図と側面図である。１は偏
光解消板、１Ａと１Ｂと１Ｃと１Ｄは水晶板である。１
１、１２、１３、１４は、それぞれ水晶板１Ａ・１Ｂ・
１Ｃ・１Ｄの光学軸の光学軸である。

【００２７】偏光解消板１は、第一の板として水晶板１
Ｂ、第二の板として水晶板１Ｃ、第三の板として水晶板
１Ａ、第四の板として水晶板１Ｄを図１（ア）に示すよ
うに全体として厚みが一定になるように貼り合わせたも
のである。板の材質としては水晶に代えて、方解石、雲
母、フッ化マグネシウムなどの複屈折性をもつ結晶を使
用できる。また、水晶板１Ａ及び水晶板１Ｄのうちいず
れか一方又は双方を省略できる。本実施形態においては
４枚の水晶板１Ａ・１Ｂ・１Ｃ・１Ｄを用いる場合を基
本にして説明する。

【００２８】図１及び図２に示すように、４つの水晶板
１Ａ・１Ｂ・１Ｃ・１Ｄは、片側に斜面が設けられて厚
みが連続して変化する形状に形成されている。

【００２９】図１に示すように４つの水晶板１Ａ・１Ｂ
・１Ｃ・１Ｄは、それぞれ隣り合う水晶板と互いの厚み
を補うように重ね合わされている。水晶板１Ａと水晶板
１Ｂが貼り合わされ、水晶板１Ｂと水晶板１Ｃが貼り合
わされ、水晶板１Ｃと水晶板１Ｄが貼り合わされる。水
晶板１Ａの厚みの減少方向と水晶板１Ｂの厚みの減少方
向は逆方向である。水晶板１Ｂの厚みの減少方向と水晶
板１Ｃの厚みの減少方向も逆方向である。水晶板１Ｃの
厚みの減少方向と水晶板１Ｄの厚みの減少方向も逆方向
である。

【００３０】水晶板１Ａは光学軸１１に対し４５°方向
に厚みが連続的に変化する。水晶板１Ｂは光学軸１２に
対し４５°方向に厚みが連続的に変化する。水晶板１Ｃ
は光学軸１３に対して垂直方向に厚みが連続的に変化す
る。水晶板１Ｄは光学軸１４に対して平行方向に厚みが
連続的に変化する。

【００３１】以上のことからもわかるように、水晶板１
Ａの光学軸１１と水晶板１Ｂの光学軸１２とは直交す
る。また、水晶板１Ｂの光学軸１２と水晶板１Ｃの光学
軸１３とは４５°の角度を成す。水晶板１Ｃの光学軸１
３と水晶板１Ｄの光学軸１４とは直交する。

【００３２】以上のように水晶板１Ａ・１Ｂ・１Ｃ・１
Ｄは、厚みが連続的に変化するので、光が透過する場所
により厚み、すなわち、透過する距離が異なる。したが
って、偏光解消板１によれば、光が透過する場所によっ
て水晶板１Ａ・１Ｂ・１Ｃ・１Ｄから与えられる位相差
が異なり、光の偏光状態を空間的に見て多くの偏光状態
の混ざった状態に変換できる。光学軸１２に対して平行
又は垂直に振動する偏光は、水晶板１Ａと水晶板１Ｂに
よって位相差を生じることはないが、水晶板１Ｃと水晶
板１Ｄによって（水晶板１Ｄが省略される場合は、水晶
板１Ｃのみによって）位相差を生じ、偏光状態の混ざっ
た状態に変換される。光学軸１３に対して平行又は垂直
に振動する偏光は、水晶板１Ｃと水晶板１Ｄによって位
相差を生じることはないが、水晶板１Ａと水晶板１Ｂに
よって（水晶板１Ａが省略される場合は、水晶板１Ｂの
みによって）位相差を生じ、偏光状態の混ざった状態に
変換される。

【００３３】次ぎに、第一の実施形態における分光器の
構成について図３を参照して説明する。なお、本発明は
図３のツェルニ・ターナー型分光器だけに限定されるも
のではなく、リトロー型分光器等種々の変形型分光器へ
適用できる。本実施形態の分光器は本実施形態の偏光解
消板１を使用するものであり、その他の構成は図１４を
参照して説明した分光器と異ならないものとする。図３
に示すように偏光解消板１は、光路に沿って入射スリッ
ト３の後に配置される。その際、偏光解消板１は水晶板
１Ｂの厚みが連続的に変化する方向と分光素子たる回折
格子５の分散方向とが垂直になるように配置される。こ
れにより、水晶板１Ａ・１Ｂ・１Ｃ・１Ｄに設けられた
斜面の方向は回折格子５の溝方向と平行になる。また、
水晶板１Ｂと水晶版１Ｃの貼り合わせ面の反対側となる
水晶板１Ｂの外面及び水晶版１Ｃの外面が入射光に対し
てそれぞれ斜に配置される。すなわち、これらの外面は
水晶板１Ａ（水晶板１Ａが省略される場合は空気）と水
晶板１Ｂとの境界面である斜面と、水晶板１Ｃと水晶板
１Ｄ（水晶板１Ｄが省略される場合は空気）との境界面
である斜面を構成する。

【００３４】次ぎに、光線の分離について図１２を参照
して説明する。水晶板１Ａと水晶板１Ｂとは互いの光学
軸が直交するので、水晶板１Ａの光学軸に平行に振動す
る光は、水晶板１Ｂの光学軸に対しては垂直に振動す
る。複屈折性の結晶では光学軸に平行に振動する光波に
対する屈折率と光学軸に垂直に振動する光波に対する屈
折率とが異なる。したがって、水晶板１Ａ（水晶板１Ａ
が省略される場合は空気）と水晶板１Ｂとの境界面であ
る斜面の両側で屈折率が異なるので、光は水晶板１Ａと
水晶板１Ｂの境界面（斜面）で屈折を起こす。しかも、
屈折角は水晶板１Ｂの光学軸１１に平行に振動する光成
分と、光学軸１１に垂直に振動する光成分とで異なる
で、光は２つの屈折光に分離する。さらに、水晶板１Ｃ
と水晶板１Ｄとは互いの光学軸が直交するので、水晶板
１Ｃの光学軸１３に平行に振動する光成分は、水晶板１
Ｄの光学軸１４に対しては垂直振動する。したがって、
水晶板１Ｃと水晶板１Ｄ（水晶板１Ｄが省略される場合
は空気）との境界面である斜面の両側で屈折率が異なる
ので、光は水晶板１Ｃと水晶板１Ｄの境界面（斜面）で
屈折を起こす。しかも、屈折角は水晶板１Ｃの光学軸１
３に平行に振動する光成分と、光学軸１３に垂直に振動
する光成分とで異なるで、さらに２つの屈折光は４つの
屈折光に分離する。

【００３５】すなわち、図１２に示すように入射光ソ
は、光線タ、光線チ、光線ツ、光線テの４つの光に分離
する。

【００３６】

【数３】

【００３７】光の偏光状態を表すＪｏｎｅｓベクトル表
記を用いると、式９のように任意の完全偏光の入射光E₀
を表すことが出来る。式９の第１成分はＸ方向成分の大
きさを表し、式１の第２成分はＹ方向成分の大きさを表
す。式９においてｆは周波数、δ₀は初期位相、δはＸ
方向成分とＹ方向成分の位相差、φは方位角である。式
９で表される入射光が図３に示すように配置された偏光
解消板１を通過した後に図１２に示すように４つの光線
タ・チ・ツ・テに分かれる。４つの光線タ・チ・ツ・テ
は回折格子５を通過し、出射スリット７Ａ上で図８に示
すように４つの焦点ス・セ・ソ・ヌに結ばれる。このと
き、光線タは焦点スに、光線チは焦点ソに、光線ツは焦
点セに、光線テは焦点ヌにそれぞれ対応する。水晶板1B
の斜面の角度を小さくする程、焦点スと焦点セの間隔及
び焦点ソと焦点ヌの間隔は小さくなる。水晶板1Ｃの斜
面の角度を小さくする程、焦点スと焦点ソの間隔及び焦
点セと焦点ヌの間隔は小さくなる。水晶板1Ｃの斜面の
角度より水晶板1Bの斜面の角度を小さくすることによ
り、焦点スと焦点ソの間隔及び焦点セと焦点ヌの間隔よ
り焦点スと焦点セの間隔及び焦点ソと焦点ヌの間隔を小
さくする。

【００３８】焦点スにおける光線の状態は式１２のＥ₁
により、そのパワーは式１６のＰ₁により表されされ
る。焦点セにおける光線の状態は式１３のＥ₂により、
そのパワーは式１７のＰ₂により表される。焦点ソにお
ける光線の状態は式１４のＥ₃により、そのパワーは式
１８のＰ₃により表される。焦点ヌにおける光線の状態
は式１５のＥ₄により、そのパワーは式１９のＰ₄により
表される。式１０のＰθは方位角θの部分偏光子を表
し、式１１のＧは、X方向成分の回折効率がα、Ｙ方向
成分の回折効率がβである回折格子を表す。式１６〜式
１９の＊は複素共役を表す。

【００３９】一般に回折格子５は入射する光の振動方向
に対して回折効率が違うという特徴がある。式１６〜式
１９からわかるようにＸ方向の回折効率α＝１、Ｙ方向
の回折効率β＝０を満たすとき、図９に示すように出射
スリット７Ａ上の焦点は焦点スと焦点セの２つだけとな
る。これにより光線タと光線ツの組と、光線チと光線テ
の組のうち前者の組が選取される。α＝０、β＝１とす
れば、後者の組が選取される。

【００４０】上述のように水晶板1Bの斜面の角度を比較
的小さくしておけば、出射スリット７Ａ上での焦点スと
焦点セの間隔は小さくなり、分光器の特性上１つの焦点
とみなせる。式２０から、焦点スにおける光線と焦点セ
における光線のパワーの和は一定である。すなわち、任
意の偏光状態に対して、パワーが一定な光が１つの焦点
（スポット）に収束する。

【００４１】そのため、図３に示すスペクトラム表示部
１０で測定されるスペクトラムは図１３（ナ）のように
なり、任意の偏光状態に対して安定した中心波長をもつ
スペクトラムが得られる。図３に示す信号処理部９に測
定中心波長から定数Δλを常に引くような補正機能を加
えることによって、真の中心波長をもつスペクトラムを
測定ができる。

【００４２】すなわち、任意の偏光状態の入射光に対し
て真の中心波長をもつスペクトラムを測定でき、従来の
偏光解消板を用いた分光器に比較して分光特性が改善さ
れる。

【００４３】〔第2の実施形態〕次に第2の実施形態につ
いて説明する。第1の実施形態では図８及び図９に示す
ような4つの光線タ・チ・ツ・テを焦点ス・セ・ソ・ヌ
を経由して通過させる出射スリット７Ａを用いたが、本
実施形態では出射スリット７Ａの代わりに図１０のよう
な出射スリット７Ｂを用いる。出射スリット７Ｂの長方
形状開口部は出射スリット７Ａの長方形状開口部に対し
て波長選択に無関係な方向へ短くしたものである。図１
０に示すように、スリット７Ｂによって焦点ソ・ヌに到
達する2つの光線チ・テは遮られ、焦点ス・セに到達す
る２つの光線タ・ツはスリット７Ｂを通過する。このよ
うにして２つの光線タ・ツ選取されるので、第1の実施
形態のように光線タ・ツのパワーを相対的に強め、光線
チ・テのパワーを相対的に弱めなくても良い。

【００４４】第1の実施形態と同様に水晶板1Bの斜面の
角度を小さくしておけば、出射スリット７Ｂ上での焦点
スと焦点セの間隔は小さくなり、分光器の特性上１つの
焦点とみなせる。式２０から、図８の焦点スと焦点セに
おける光線のパワーの和は一定である。すなわち、任意
の偏光状態に対して、パワーが一定な１つの焦点（スポ
ット）が得られる。

【００４５】そのため、図３のスペクトラム表示部１０
で測定されるスペクトラムは図１３（ナ）のようにな
り、任意の偏光状態に対して安定した中心波長をもつス
ペクトラムが得られる。図３の信号処理部９に測定中心
波長から定数Δλを常に引くような補正機能を加えるこ
とによって、真の中心波長をもつスペクトラムを測定で
きる。

【００４６】〔第3の実施形態〕次に第３の実施形態に
ついて説明する。第1の実施形態では、図３に示す回折
格子を１回だけ利用するシングルパスの分光器を用いた
が、本実施形態では、回折格子を複数回利用するマルチ
パスの分光器を使用する。

【００４７】すなわち第1の実施形態では、光が分光素
子である回折格子を１回だけ通過するシングルパスの分
光器を用いたが、本実施形態は光が分光素子である回折
格子をｎ回通過するマルチパスの分光器に偏光解消板１
を使用する。このようにマルチパスの分光器に偏光解消
板１を使用することにより、次のように顕著な効果が発
揮される。

【００４８】本実施形態の場合、式１１〜式２２はαを
αⁿにβをβⁿに置き換えたものとなる。光の回折格子へ
の通過回数ｎが多くなるに従って、2つの焦点ス・セに
おける光線のパワーが相対的に大きくなり、図９に示す
ように２つの焦点ス・セのみを得られやすくなる。すな
わち、光線の取捨選択が容易になる。その結果、スペク
トラムの中心波長精度を上げることができる。一方、光
を回折格子へ多重回通過させると波長分解能が上がるこ
とが一般に知られている。したがって、本実施形態のよ
うに本発明の偏光解消板１をマルチパスの分光器に使用
すると、高波長分解能かつ高波長精度の分光器が実現で
きる。

【００４９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の偏光解消
板を分光器に用いると、任意の偏光状態の入射光に対し
て真の中心波長をもつスペクトラムを測定することがで
き、かつ分光素子の偏光依存性を解消した分光器が実現
可能となる。すなわち、従来の偏光解消板を用いた分光
器に比較して分光特性が改善される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明一実施形態の偏光解消板１の斜視図
（ア）及び分解斜視図（イ）である。

【図２】本発明一実施形態の偏光解消板１を構成する各
水晶板の正面図、平面図及び側面図である。

【図３】本発明一実施形態の分光器の構成図である。

【図４】従来の一例の偏光解消板２の構成図である。

【図５】従来の一例の偏光解消板２の偏光解消特性を説
明するため偏光解消板２の側面図である。

【図６】従来の一例の分光器における出射スリット７Ａ
の正面図である。

【図７】従来の一例の分光器における出射スリット７Ａ
の正面図である。

【図８】本発明一実施形態の分光器における出射スリッ
ト７Ａの正面図である。

【図９】本発明一実施形態の分光器における出射スリッ
ト７Ａの正面図である。

【図１０】本発明他の一実施形態の分光器における出射
スリット７Ｂの正面図である。

【図１１】従来の一例の偏光解消板２の屈折特性を説明
するための偏光解消板２の側面図である。

【図１２】本発明一実施形態の偏光解消板１の屈折特性
を説明するための偏光解消板１の側面図である。

【図１３】図３及び図１４に示すスペクトラム表示部１
０に表示されるスペクトラム図である。

【図１４】従来の一例の分光器の構成図である。

【図１５】図３及び図１４に示す回折格子５の斜視図で
ある。

【符号の説明】

１偏光解消板１Ａ水晶板１Ｂ水晶板１Ｃ水晶板１Ｄ水晶板２偏光解消板２Ａ水晶板２Ｂ水晶板３入射スリット４凹面鏡５回折格子６凹面鏡７Ａ出射スリット７Ｂ出射スリット８受光部９信号処理部１０スペクトラム表示部１１光学軸１２光学軸１３光学軸１４光学軸２１光学軸２２光学軸

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光学軸に対し４５°方向に厚みが連続的
に変化する第一の板と、厚みが連続的に変化する第二の
板とが貼り合わされ、前記第一の板の光学軸と前記第二
の板の光学軸とが４５°の角度を成し、前記第一の板の
厚みの減少方向と前記第ニの板の厚みの減少方向とが逆
方向にされてなる偏光解消板。
【請求項２】光学軸に対し４５°方向に厚みが連続的
に変化する第三の板が前記第一の板に貼り合わされ、前
記第一の板の光学軸と前記第三の板の光学軸とが直交
し、前記第一の板の厚みの減少方向と前記第三の板の厚
みの減少方向とが逆方向にされてなる請求項１に記載の
偏光解消板。
【請求項３】厚みが連続的に変化する第四の板が前記
第ニの板に貼り合わされ、前記第ニの板の光学軸と前記
第四の板の光学軸とが直交し、前記第ニの板の厚みの減
少方向と前記第四の板の厚みの減少方向とが逆方向にさ
れてなる請求項１又は請求項２に記載の偏光解消板。
【請求項４】前記板を水晶、方解石、雲母又はフッ化
マグネシウムの結晶とする請求項１、請求項２又は請求
項３に記載の偏光解消板。
【請求項５】請求項１から請求項４のうちいずれか一
に記載の偏光解消板と、分光素子とを備え、前記第一の
板の厚みが連続的に変化する方向と前記分光素子の分散
方向とが垂直にされてなる分光器。
【請求項６】前記第一の板と前記第二の板の貼り合わ
せ面の反対側となる前記第一の板の外面及び前記第二の
板の外面が入射光に対してそれぞれ斜に配置され、前記
第一の板の外面で屈折して分離した２つの光線のうち一
方の屈折光が前記第二の板の外面でさらに屈折して分離
した２つの屈折光を光線タと光線チとし、他方の屈折光
が前記第二の板の外面でさらに屈折して分離した２つの
屈折光を光線ツと光線テとする場合に、分光した光を波
長選択する出射スリット上で、光線タの焦点と光線チの
焦点に比較して光線タの焦点と光線ツの焦点が近接し、
光線タと光線ツの組と、光線チと光線テの組のうちいず
れか一方の組が選取されることを特徴とする請求項５に
記載の分光器。
【請求項７】光線タと光線ツの組と、光線チと光線テ
の組のうちいずれか一方の組が、前記出射スリットの開
口部を通過し、他方の組が前記出射スリットによって遮
断されることを特徴とする請求項６に記載の分光器。
【請求項８】光が分光素子をｎ回通過することを特徴
とする請求項５、請求項６又は請求項７に記載の分光
器。