JP2005300197A - 分光器、可変波長選択器および可変等価器 - Google Patents

Abstract

【課題】複単色計の構成であっても波長分散手段の偏向特性を変化することなく波長分解能の高い分光器、可変波長選択器および可変等価器を実現することにある。
【解決手段】本発明は、入射口からの光を同一の波長分散手段に複数回入射させる分光器に改良を加えたものである。本装置は、入射口からの光を平行光にし波長分散手段に出射するコリメータ手段と、波長分散手段で分散された光を集光する集光手段と、この集光手段で集光される像面近傍に、集光手段からの光のうち所望の波長の光を集光手段に反射して波長分散手段に入射させる波長選択手段とを設けたことを特徴とするものである。
【選択図】 図１

Description

本発明は、入射口からの光を同一の波長分散手段に複数回入射させる分光器、可変波長選択器および可変等価器に関し、詳しくは、複単色計の構成であっても波長分散手段の偏向特性を変化することなく波長分解能を高くすることができる分光器、可変波長選択器および可変等価器に関するものである。

被測定光の波長特性（例えば、スペクトラム、光パワー等）を測定する測定器として分光器が用いられている。分光器には、モノクロメータ（単色計）と呼ばれるものや、同一の回折格子に被測定光を複数回入射させることにより波長分解能を高くしたダブルモノクロメータ（複単色計）等様々な種類のものがある。

図１４は、従来の分光器（単色計）の構成図である（例えば、特許文献１参照）。図１４において、入射スリット１は、入射口であり、被測定光が入射される。コリメータ手段２は、レンズや放物面鏡等であり、入射スリット１からの被測定光を平行光にする。回折格子３は、波長分散手段であり、コリメータ手段２からの被測定光を波長ごとに異なる角度に偏向して出射する。もちろん、回折格子３は、反射型でも透過型でもよい。集光手段４は、レンズ（例えば、写真レンズ）や放物面鏡等であり、回折格子３からの回折光を結像する。出射スリット５は、集光手段４によって結像される結像面または近傍に設けられる。検出器６は、出射スリット５のみを透過した透過光を受光素子（例えば、フォトダイオード）で検出する。

また、図１４に示すように、回折格子３が被測定光を波長ごとに異なる位置Ｐ１，Ｐ２に結像させるので、この回折格子３を回転させて、偏向特性を変化させることにより、検出する波長を選択できる。

次に回折格子３の偏向特性を変化させずに検出を行う分光器の例を図１５に示す（例えば、特許文献２参照）。図１５は、複数の受光素子を用いた従来の分光器の構成図である。ここで、図１４と同一のものは同一符号を付し、説明を省略する。図１５において、出射スリット５と検出器６との変わりに、複数の受光素子が波長の分散方向に沿って並べられた検出器７が設けられる。そして、検出器７の受光素子の位置と回折格子３で分散された被測定光が結像する位置は１対１に対応するので、各受光素子によって検出する波長を選択することができる。従って、回折格子３の偏向特性を変化させる必要がない。

続いて、図１６は、従来の分光器（複単色計）の構成図である（例えば、特許文献３参照）。ここで、図１４と同一のものは同一符号を付し、説明を省略する。図１６において、集光手段４が取り外され、出射スリット５と検出器６との代わりに鏡８が設けられる。鏡８は、回折格子３からの回折光を回折格子３に反射する。そして、回折格子３が鏡８からの反射光を再度波長ごとに異なる角度に偏向して出射する。そして、図示しない出射スリットを透過して被測定光を検出する。このように、被測定光を回折格子３に複数回入射させるので、波長分解能を高くすることができる。もちろん、回折格子３を回転させて偏向特性を変化させ、検出する波長を選択する。

特開平５−２５６７０１号公報（段落番号０００２−０００３、第２−３図）。 特開２０００−３０４６１３号公報（段落番号０００２−０００６、第６図）。 特開２００１−１８３２３３号公報（段落番号０００２−０００５、第４−５図）。

しかしながら、図１４、図１６に示す分光器のように回折格子３の偏向特性を変化させる場合、回折格子３を回転させる必要がある。そのため、回折格子３の回転角の制御が難しいという問題があった。特に図１６に示す複単色計では、より構成が複雑になり制御もより困難になるという問題があった。

一方、図１５に示す分光器で波長分解能を高くするには、検出器７の受光素子を多くし、受光素子間のピッチを細かくすればよい。しかしながら、受光素子を多くすることは製造歩留まりが悪くなり、波長分解能を高くすることが難しい。さらに、波長分解能が高い複単色計の構成には不向きという問題があった。

そこで本発明の目的は、複単色計の構成であっても波長分散手段の偏向特性を変化することなく波長分解能の高い分光器、可変波長選択器および可変等価器を実現することにある。

請求項１記載の発明は、
入射口からの光を同一の波長分散手段に複数回入射させる分光器において、
前記入射口からの光を平行光にし前記波長分散手段に出射するコリメータ手段と、
前記波長分散手段で分散された光を集光する集光手段と、
この集光手段で集光される像面近傍に、前記集光手段からの光のうち所望の波長の光を前記集光手段に反射して前記波長分散手段に入射させる波長選択手段と
を設けたことを特徴とするものである。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、
波長選択手段は、
前記集光手段からの光を反射する鏡と、
この鏡と前記集光手段との間に、波長の分散方向に沿って可動する可動スリットと
を設けたことを特徴とするものである。

請求項３記載の発明は、請求項１記載の発明において、
波長選択手段は、
前記集光手段からの光を反射する鏡と、
この鏡と前記集光手段との間に、透過率が可変なシャッターを波長の分散方向に沿って複数並べた可変シャッター列と
を設けたことを特徴とするものである。

請求項４記載の発明は、請求項１記載の発明において、
波長選択手段は、
反射率が可変な鏡を波長の分散方向に沿って複数並べ、前記集光手段からの光を反射する可変鏡列であることを特徴とするものである。

請求項５記載の発明は、請求項１記載の発明において、
波長選択手段は、
前記集光手段からの光を前記波長の分散方向に対して垂直方向に偏向する第１の折り返し手段と、
この第１の折り返し手段からの光を、前記集光手段に反射する第２の折り返し手段と、
前記第１の折り返し手段と前記第２の折り返し手段との間の像面近傍に、波長の分散方向に沿って可動する可動スリットと
を設けたことを特徴とするものである。

請求項６記載の発明は、請求項１記載の発明において、
波長選択手段は、
前記集光手段からの光を前記波長の分散方向に対して垂直方向に偏向する第１の折り返し手段と、
この第１の折り返し手段からの光を、前記集光手段に反射する第２の折り返し手段と、
第１の折り返し手段と前記第２の折り返し手段との間の像面近傍に、透過率が可変なシャッターを波長の分散方向に沿って複数並べた可変シャッター列と
を設けたことを特徴とするものである。

請求項７記載の発明は、請求項１記載の発明において、
波長選択手段は、
前記集光手段からの光を前記波長の分散方向に対して垂直方向に偏向する第１の折り返し手段と、
この第１の折り返し手段からの光を、前記集光手段に反射する第２の折り返し手段と、
を設け、前記第１の折り返し手段または前記第２の折り返し手段の少なくとも一方が、反射率が可変な鏡を波長の分散方向に沿って複数並べた可変鏡列であることを特徴とするものである。

請求項８記載の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の発明において、
入射口は入射スリットであり、
前記波長選択手段で反射され前記入射スリットを再度透過した復路の光を偏向する偏向手段と、
この偏向手段で偏向された光を検出する検出器と
を設け、前記入射スリットは前記コリメータ手段が復路の光を結像する位置にあることを特徴とするものである。

請求項９記載の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の発明において、
入射口は第１の光ファイバであり、この第１の光ファイバに前記波長選択手段で反射される復路の光が再度入射され、ファイバ端は前記コリメータ手段が復路の光を結像する位置にあることを特徴とするものである。

請求項１０記載の発明は、請求項９記載の発明において、
前記第１の光ファイバで伝送される往路の光と復路の光とを分離する分離手段を設けたことを特徴とするものである。

請求項１１記載の発明は、請求項１、５〜７のいずれかに記載の発明において、
入射口は第１の光ファイバであり、
前記波長選択手段で反射される復路の光を検出する検出器を設けたことを特徴とするものである。

請求項１２記載の発明は、請求項１、５〜７のいずれかに記載の発明において、
入射口は第１の光ファイバであり、
前記波長選択手段で反射される復路の被測定光が入射され、前記コリメータ手段が復路の被測定光を結像する位置に出射光ファイバを設けたことを特徴とするものである。

請求項１３記載の発明は、請求項１、３、４、６、７のいずれかに記載の発明において、
波長選択手段は、複数の波長の光を反射することを特徴とするものである。

請求項１４記載の発明は、
請求項９または１０記載の分光器を用いて、前記第１の光ファイバで伝送される復路の光を出力光として出射することを特徴とするものである。

請求項１５記載の発明は、
請求項１２記載の分光器を用いて、前記出射光ファイバで伝送される復路の光を出力光として出射することを特徴とするものである。

請求項１６記載の発明は、
請求項９または１０記載の分光器と、
この分光器の波長選択手段が反射する光パワーを調整する調整手段と
を設け、各波長の光パワーを調整し前記第１の光ファイバで伝送される復路の光を出力光として出射することを特徴とするものである。

請求項１７記載の発明は、
請求項１２記載の分光器と、
この分光器の波長選択手段が反射する光パワーを調整する調整手段と
を設け、各波長の光パワーを調整し前記出射光ファイバで伝送される復路の光を出力光として出射することを特徴とするものである。

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１〜１３によれば、波長選択手段が複数の波長を含む光のうち所望の波長の光のみを波長分散手段に反射し、反射された光が再度波長分散手段で分散される。これにより複単色計の構成であっても波長分散手段の偏向特性を変化することなく波長分解能を高くすることができる。

請求項１４、１５によれば、波長選択手段が所望の波長の光のみを再度波長分散手段に反射して分散させる。そして、再度分散された光を光ファイバにて伝送して外部に出射する。これにより、複単色計の構成であっても波長分散手段の偏向特性を変化することなく波長分解能を高くすることができる。従って、波長分解能が高い可変波長選択器を構成することができる。

請求項１６、１７によれば、調整手段が波長選択手段で反射される光パワーを波長ごとに調整し、波長選択手段が所望の波長の光のみを再度波長分散手段に反射して分散させる。そして、再度分散された光を光ファイバにて伝送して外部に出射する。これにより、複単色計の構成であっても波長分散手段の偏向特性を変化することなく波長分解能を高くすることができる。従って、波長分解能が高い可変等価器を構成することができる。

以下図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。
［第１の実施例］
図１は本発明の第１の実施例を示す構成図である。ここで、図１４と同一のものは同一符号を付し、説明を省略する。図１において、出射スリット５、検出器６の変わりに波長選択手段１０が設けられる。波長選択手段１０は、鏡１１、可動スリット１２とを有し、集光手段４で集光される像面近傍に設けられ、所望の波長の被測定光を集光手段４に反射して回折格子３に入射させる。

鏡１１は、像面近傍に設けられ、被測定光を反射する。可動スリット１２は、鏡１１と集光手段４との間の像面近傍に設けられる。また、可動スリット１２のスリットは、回折格子３での波長の分散方向に沿って可動する。そして、可動スリット１２のスリット方向は、回折格子３での波長の分散方向に対して垂直方向（つまり、回折格子３の溝に沿った方向）と平行に設けられる。さらに、可動スリット１２のスリット幅は、被測定光が結像するときのビーム径程度またはビーム径より小さくするとよい。

ハーフミラー２０（偏向手段）が新たに設けられ、波長選択手段１０で反射され、入射スリット１を再度透過した復路の被測定光を偏向（例えば、９０°）する。ここで、被測定光が波長選択手段１０で反射され、再度集光手段４、回折格子３、コリメータ手段２に向かう光路を復路とする。一方、被測定光が入射スリット１からコリメータ手段２、回折格子３、集光手段４に向かう光路を往路とする。

そして、検出器２１が新たに設けられる。検出器２１は、検出器６と同様に単一の受光素子を有し、ハーフミラー２０で偏向された被測定光を検出する

このような装置の動作を説明する。
入射スリット１から入射した被測定光は、コリメータ手段２により平行光になり、回折格子３により波長ごとに偏向され、集光手段４により波長ごとに異なる位置（図１中、Ｐ１、Ｐ２）に像を作る。このとき、像面近傍に設けられた可動スリット１２を、所望の波長が結像する位置（例えば、Ｐ１）にあわせる。これにより、可動スリット１２の開口部に像を結んだ波長だけが鏡１１で反射され、往路の被測定光とは逆向きに集光手段４により反射光は平行光になる、回折格子３で再度波長ごとに偏向され、コリメータ手段２を通り、入射スリット１で結像する。そして、入射スリット１を通過した被測定光をハーフミラー２０が、往路の入射光とは別の向きに偏向する。そして、検出器２１がハーフミラー２０で偏向された被測定光（つまり、復路の被測定光）を検出する。なお、異なる波長の被測定光を検出する場合、可動スリット１２を波長の分散方向に移動すればよい。

このように、波長選択手段１０の可動スリット１２を所望の波長の被測定光が結像する位置に置き、この可動スリット１２の開口部に像を結んだ波長の被測定光のみが鏡１１で反射され、再度回折格子３で分散される。これにより、１個の受光素子からなる検出器２１を用いた複単色計の構成であっても回折格子３の偏向特性を変化することなく波長分解能を高くすることができる。

［第２の実施例］
図２は本発明の第２の実施例を示す構成図である。ここで、図１と同一のものは同一符号を付し、説明を省略する。図２において、波長選択手段１０の可動スリット１２の代わりに、鏡１１と集光手段４との間に透過率が可変なシャッターを波長の分散方向に沿って複数並べた可変シャッター列１３が設けられる。各シャッターの幅は、図１に示す可動スリット１２のスリット幅と同程度でよい。

このような装置の動作を説明する。
入射スリット１から入射した被測定光は、コリメータ手段２により平行光になり、回折格子３により波長ごとに偏向され、集光手段４により波長ごとに異なる位置（図２中、Ｐ１、Ｐ２）に像を作る。このとき、像面近傍に設けられた可変シャッター列１３のうち、所望の波長が結像する位置（例えば、Ｐ１）のシャッターの透過率を１００％にし、その他の透過率を０％にする。これにより、可変シャッター列１３のうち、開口部に像を結んだ波長だけが鏡１１で反射され、往路の被測定光とは逆向きに集光手段４、回折格子３、コリメータ手段２を通り、入射スリット１で結像する。そして、入射スリット１を通過した被測定光をハーフミラー２０が、往路の入射光とは別の向きに偏向する。そして、検出器２１がハーフミラー２０で偏向された被測定光（つまり、復路の被測定光）を検出する。なお、異なる波長の被測定光を検出する場合、可変シャッター列１３の各シャッターの透過率を変更すればよい。

このように、波長選択手段１０の可変シャッター列１３のうち所望の波長の被測定光が結像する位置のシャッターのみを開け（透過率を１００％）、この可変シャッター列１３の開口部に像を結んだ波長の被測定光のみが鏡１１で反射され、再度回折格子３で分散される。これにより、１個の受光素子からなる検出器２１を用いた複単色計の構成であっても回折格子３の偏向特性を変化することなく波長分解能を高くすることができる。

［第３の実施例］
図３は本発明の第３の実施例を示す構成図である。ここで、図１と同一のものは同一符号を付し、説明を省略する。図３において、また、可動スリット１２が取外される。そして、波長選択手段１０の鏡１１の代わりに、反射率が可変な鏡を波長の分散方向に沿って複数並べた可変鏡列１４が設けられる。各鏡の幅は、図１に示す可動スリット１２のスリット幅と同程度でよい。

このような装置の動作を説明する。
入射スリット１から入射した被測定光は、コリメータ手段２により平行光になり、回折格子３により波長ごとに偏向され、集光手段４により波長ごとに異なる位置（図３中、Ｐ１、Ｐ２）に像を作る。このとき、像面近傍に設けられた可変鏡列１４のうち、所望の波長が結像する位置（例えば、Ｐ１）の反射率を１００％にし、その他の反射率を０％にする。これにより、可変鏡列１４のうち反射率が１００％の可変鏡に像を結んだ波長だけが反射され、往路の被測定光とは逆向きに集光手段４、回折格子３、コリメータ手段２を通り、入射スリット１で結像する。そして、入射スリット１を通過した被測定光をハーフミラー２０が、往路の入射光とは別の向きに偏向する。そして、検出器２１がハーフミラー２０で偏向された被測定光（つまり、復路の被測定光）を検出する。なお、異なる波長の被測定光を検出する場合、可変鏡列１４の各可変鏡の反射率を変更すればよい。

このように、波長選択手段１０の可変鏡列１４のうち所望の波長の被測定光が結像する位置の可変鏡の反射率を１００％にし、この可変鏡列１４の反射率が１００％の可変鏡に像を結んだ波長の被測定光のみが可変鏡列１４で反射され、再度回折格子３で分散される。これにより、１個の受光素子からなる検出器２１を用いた複単色計の構成であっても回折格子３の偏向特性を変化することなく波長分解能を高くすることができる。

［第４の実施例］
図４は本発明の第４の実施例を示す構成図である。また、図４（ａ）は上面図であり、図４（ｂ）は側面図である。ここで、図１と同一のものは同一符号を付し、説明を省略する。図４において、波長選択手段１０の鏡１１、可動スリット１２の代わりに、鏡１５ａ、１５ｂ、可動スリット１６が設けられる。鏡１５ａは、第１の折り返し手段であり、入射スリット１から入射され、集光手段４によって集光される被測定光を回折格子３での波長の分散方向に対して垂直方向（つまり、回折格子３の溝に沿った方向）に偏向する。鏡１５ｂは、第２の折り返し手段であり、鏡１５ａからの被測定光を、集光手段４に反射する。つまり、往路の光軸と復路の光軸とは、回折格子３の溝に沿った上下方向にのみずれる。可動スリット１６は、図１に示す可動スリット１２と同様のものだが往路と復路との光軸に対して９０°傾けられて鏡１５ａと鏡１５ｂとの間の像面近傍に設けられ、波長の分散方向に沿って可動する。

また、ハーフミラー２０がとりのぞかれ、検出器２１が、入射スリット１の同一面上で、入射スリット１の下側（回折格子３の溝に沿った方向）にずらして設けられる。

このような装置の動作を説明する。
入射スリット１から入射した被測定光は、コリメータ手段２により平行光になり、回折格子３により波長ごとに偏向され、集光手段４により集光される。そして、鏡１５ａで下側に偏向され、波長ごとに異なる位置（図４中、Ｐ１、Ｐ２）に像を作る。このとき、像面近傍に設けられた可動スリット１６を、所望の波長が結像する位置（例えば、Ｐ１）にあわせる。これにより、可動スリット１６の開口部に像を結んだ波長だけが鏡１５ｂで偏向される。そして、往路の被測定光の光軸から平行に下側にずれた復路の被測定光が、往路の被測定光とは逆向きに集光手段４、回折格子３、コリメータ手段２を通る。さらに、検出器２１が、入射スリット１と同一面上で結像した被測定光（つまり、復路の被測定光）を検出する。なお、異なる波長の被測定光を検出する場合、可動スリット１６を波長の分散方向に移動すればよい。

このように、波長選択手段１０の可動スリット１６を所望の波長の被測定光が結像する位置に置き、この可動スリット１６の開口部に像を結んだ波長の被測定光のみが鏡１５ｂで反射され、再度回折格子３で分散される。これにより、１個の受光素子からなる検出器２１を用いた複単色計の構成であっても回折格子３の偏向特性を変化することなく波長分解能を高くすることができる。

［第５の実施例］
図５は本発明の第５の実施例を示す構成図である。ここで、図４と同一のものは同一符号を付し、説明を省略する。図５において、波長選択手段１０の可動スリット１６の代わりに、可変シャッター列１７が設けられる。可変シャッター列１７は、図２に示す可変シャッター１３と同様のものだが往路と復路との光軸に対して９０°傾けられて鏡１５ａと鏡１５ｂとの間の像面近傍に設けられ、透過率が可変なシャッターが波長の分散方向に沿って複数並べられている

このような装置の動作を説明する。
入射スリット１から入射した被測定光は、コリメータ手段２により平行光になり、回折格子３により波長ごとに偏向され、集光手段４により集光される。そして、鏡１５ａで下側に偏向され、波長ごとに異なる位置（図５中、Ｐ１、Ｐ２）に像を作る。このとき、像面近傍に設けられた可変シャッター列１７のうち、所望の波長が結像する位置（例えば、Ｐ１）の透過率を１００％にし、その他の透過率を０％にする。これにより、可変シャッター列１７のうち、開口部に像を結んだ波長だけが鏡１５ｂで偏向される。そして、往路の被測定光の光軸から平行に下側にずれた復路の被測定光が、往路の被測定光とは逆向きに集光手段４、回折格子３、コリメータ手段２を通る。さらに、検出器２１が、入射スリット１と同一面上で結像した被測定光（つまり、復路の被測定光）を検出する。なお、異なる波長の被測定光を検出する場合、可変シャッター列１７の各シャッターの透過率を変更すればよい。

このように、波長選択手段１０の可変シャッター列１７のうち所望の波長の被測定光が結像する位置のシャッターのみを開け（透過率を１００％）、この可変シャッター列１７の開口部に像を結んだ波長の被測定光のみが鏡１５ｂで反射され、再度回折格子３で分散される。これにより、１個の受光素子からなる検出器２１を用いた複単色計の構成であっても回折格子３の偏向特性を変化することなく波長分解能を高くすることができる。

［第６の実施例］
図６は本発明の第６の実施例を示す構成図である。ここで、図４と同一のものは同一符号を付し、説明を省略する。図６において、可動スリット１６が取り外される。そして、波長選択手段１０の鏡１５ｂの代わりに、可変鏡列１５ｃが設けられる。可変鏡列１５ｃは、図３に示す可変鏡１４と同様のものだが往路と復路との光軸に対して上側に４５°傾けられ、鏡１５ａからの被測定光を集光手段４に反射する。また、可変鏡列１５ｃは、第２の折り返し手段であり、反射率が可変な鏡を波長の分散方向に沿って複数並べられている。

このような装置の動作を説明する。
入射スリット１から入射した被測定光は、コリメータ手段２により平行光になり、回折格子３により波長ごとに偏向され、集光手段４により集光される。そして、鏡１５ａで下側に偏向され、波長ごとに異なる位置（図６中、Ｐ１、Ｐ２）に像を作る。このとき、像面近傍に設けられた可変鏡列１５ｃのうち、所望の波長が結像する位置（例えば、Ｐ１）の反射率を１００％にし、その他の反射率を０％にする。これにより、可変鏡列１５ｃのうち、開口部に像を結んだ波長だけが可変鏡列１５ｃで偏向される。そして、往路の被測定光の光軸から平行に下側にずれた復路の被測定光が、往路の被測定光とは逆向きに集光手段４、回折格子３、コリメータ手段２を通る。さらに、検出器２１が、入射スリット１と同一面上で結像した被測定光（つまり、復路の被測定光）を検出する。なお、異なる波長の被測定光を検出する場合、可変鏡列１５ｃの各可変鏡の反射率を変更すればよい。

このように、波長選択手段１０の可変鏡列１５ｃのうち所望の波長の被測定光が結像する位置の可変鏡の反射率を１００％にし、この可変鏡列の反射率が１００％の可変鏡に像を結んだ波長の被測定光のみが可変鏡列１５ｃで反射され、再度回折格子３で分散される。これにより、１個の受光素子からなる検出器２１を用いた複単色計の構成であっても回折格子３の偏向特性を変化することなく波長分解能を高くすることができる。

なお、波長選択手段１０の鏡１５ｂの代わりに可変鏡列１５ｃを設ける構成を示したが、鏡１５ａの方を可変鏡列にしてもよい。または、波長選択手段１０の鏡１５ａ、１５ｂのそれぞれを可変鏡列にしてもよい。

［第７の実施例］
図７は本発明の第７の実施例を示す構成図である。ここで、図６と同一のものは同一符号を付し、説明を省略する。図７において、入射スリット１の代わりに入射光ファイバ（第１の光ファイバ）２２が設けられる。

このような装置の動作を説明する。
入射光ファイバ２２によって被測定光が伝送（伝搬とも呼ばれる）される。そして、入射光ファイバ２２のファイバ端から空間に放射されて入射した被測定光は、コリメータ手段２により平行光になり、回折格子３により波長ごとに偏向され、集光手段４により集光される。そして、鏡１５ａで下側に偏向され、波長ごとに異なる位置（図７中、Ｐ１、Ｐ２）に像を作る。このとき、像面近傍に設けられた可変鏡列１５ｃのうち、所望の波長が結像する位置（例えば、Ｐ１）の反射率を１００％にし、その他の反射率を０％にする。これにより、可変鏡列１５ｃのうち、開口部に像を結んだ波長だけが可変鏡列１５ｃで偏向される。そして、往路の被測定光の光軸から平行に下側にずれた復路の被測定光が、往路の被測定光とは逆向きに集光手段４、回折格子３、コリメータ手段２を通る。さらに、検出器２１が、入射光ファイバ２２のファイバ端と同一面上で結像した被測定光（つまり、復路の被測定光）を検出する。なお、異なる波長の被測定光を検出する場合、可変鏡列１５ｃの各可変鏡の反射率を変更すればよい。

このように、波長選択手段１０の可変鏡列１５ｃのうち所望の波長の被測定光が結像する位置の可変鏡の反射率を１００％にし、この可変鏡列の反射率が１００％の可変鏡に像を結んだ波長の被測定光のみが可変鏡列１５ｃで反射され、再度回折格子３で分散される。これにより、１個の受光素子からなる検出器２１を用いた複単色計の構成であっても回折格子３の偏向特性を変化することなく波長分解能を高くすることができる。

なお、図４、図５に示す装置においても、図７に示す装置と同様に、入射スリット１の代わりに入射光ファイバ２２にしてもよい。

［第８の実施例］
図８は本発明の第８の実施例を示す構成図である。ここで、図７と同一のものは同一符号を付し、説明を省略する。図８において、検出器２１の代わりに出射光ファイバ２３が設けられる。この出射光ファイバ２３は、波長選択手段１０で反射される復路の被測定光が入射され、コリメータ手段２が復路の被測定光を結像する位置に設けられる。出射光ファイバ２３のファイバ径は、図１に示す可動スリット１２のスリット幅と同程度でよい。

このような装置の動作を説明する。
入射光ファイバ２２によって被測定光が伝送され、入射光ファイバ２２のファイバ端から空間に放射されて入射した被測定光は、コリメータ手段２により平行光になり、回折格子３により波長ごとに偏向され、集光手段４により集光される。そして、鏡１５ａで下側に偏向され、波長ごとに異なる位置（図８中、Ｐ１、Ｐ２）に像を作る。このとき、像面近傍に設けられた可変鏡列１５ｃのうち、所望の波長が結像する位置（例えば、Ｐ１）の反射率を１００％にし、その他の反射率を０％にする。これにより、可変鏡列１５ｃのうち、開口部に像を結んだ波長だけが可変鏡列１５ｃで偏向される。そして、往路の被測定光の光軸から平行に下側にずれた復路の被測定光が、往路の被測定光とは逆向きに集光手段４、回折格子３、コリメータ手段２を通る。さらに、出射光ファイバ２３のファイバ端に、入射光ファイバ２２のファイバ端と同一面上で結像した被測定光（つまり、復路の被測定光）が出射される。そして、出射光ファイバ２３が、図示しない光検出器（受光素子は１個でよい）に被測定光を伝送する。なお、異なる波長の被測定光を検出する場合、可変鏡列１５ｃの各可変鏡の反射率を変更すればよい。

このように、波長選択手段１０の可変鏡列１５ｃのうち所望の波長の被測定光が結像する位置の可変鏡の反射率を１００％にし、この可変鏡列の反射率が１００％の可変鏡に像を結んだ波長の被測定光のみが可変鏡列１５ｃで反射され、再度回折格子３で分散される。これにより、復路の被測定光を伝送するための出射光ファイバ２３を１本にした複単色計の構成であっても回折格子３の偏向特性を変化することなく波長分解能を高くすることができる。

なお、図４、図５に示す装置においても、図８に示す装置と同様に、光検出器２１の代わりに出射光ファイバ２３にしてもよい。

［第９の実施例］
図９は本発明の第９の実施例を示す構成図である。ここで、図１と同一のものは同一符号を付し、説明を省略する。図９において、ハーフミラー２０、検出器２１が取り外される。そして、入射スリット１の代わりに入出射光ファイバ２４が設けられる。この入出射光ファイバ２４は、第１の光ファイバであり、波長選択手段１０で反射される復路の被測定光が再度入射され、コリメータ手段２が復路の被測定光を結像する位置に設けられる。

このような装置の動作を説明する。
入出射光ファイバ２４によって被測定光が伝送され、入出射光ファイバ２４のファイバ端から空間に放射されて入射した被測定光は、コリメータ手段２により平行光になり、回折格子３により波長ごとに偏向され、集光手段４により波長ごとに異なる位置（図９中、Ｐ１、Ｐ２）に像を作る。このとき、像面近傍に設けられた可動スリット１２を、所望の波長が結像する位置（例えば、Ｐ１）にあわせる。これにより、可動スリット１２の開口部に像を結んだ波長だけが鏡１１で反射され、往路の被測定光とは逆向きに集光手段４、回折格子３、コリメータ手段２を通る。さらに、入出射光ファイバ２４のファイバ端に、コリメータ手段２によって結像した被測定光（つまり、復路の被測定光）が出射される。そして、入出射光ファイバ２４が、図示しない光検出器（受光素子は１個でよい）に被測定光を伝送する。なお、異なる波長の被測定光を検出する場合、可動スリット１２を波長の分散方向に移動すればよい。

このように、波長選択手段１０の可動スリット１２を所望の波長の被測定光が結像する位置に置き、この可動スリット１２の開口部に像を結んだ波長の被測定光のみが鏡１１で反射され、再度回折格子３で分散される。これにより、復路の被測定光を伝送するための入出射光ファイバ２４を１本にした複単色計の構成であっても回折格子３の偏向特性を変化することなく波長分解能を高くすることができる。

なお、図２、図３に示す装置においても、図９に示す装置と同様に、ハーフミラー２０、検出器２１を取り外し、入射スリット１の代わりに入出射光ファイバ２４を設けてもよい。

［第１０の実施例］
図１０は本発明の第１０の実施例を示す構成図であり、入出射光ファイバ２４で伝送される往路と復路の被測定光を分離する一例をしめす。ここで、図９と同一のものは同一符号を付し、説明を省略する。図１０において、入出射光ファイバ２４で伝送される往路の被測定光と復路の被測定光とを分離する光ファイバカプラ２５が設けられる。なお、光ファイバカプラ２５は、分離手段であり、ポート２５ａ〜２５ｃを有する。

このような装置の動作を説明する。
光ファイバカプラ２５のポート２５ａから入射された往路の被測定光は、ポート２５ｂを経て入出射光ファイバ２４に入射する。そして、入出射光ファイバ２４によって被測定光が伝送され、入出射光ファイバ２４のファイバ端から空間に放射されて入射した被測定光は、コリメータ手段２により平行光になり、回折格子３により波長ごとに偏向され、集光手段４により波長ごとに異なる位置（図１０中、Ｐ１、Ｐ２）に像を作る。このとき、像面近傍に設けられた可動スリット１２を、所望の波長が結像する位置（例えば、Ｐ１）にあわせる。これにより、可動スリット１２の開口部に像を結んだ波長だけが鏡１１で反射され、往路の被測定光とは逆向きに集光手段４、回折格子３、コリメータ手段２を通る。さらに、入出射光ファイバ２４のファイバ端に、コリメータ手段２によって結像した被測定光（つまり、復路の被測定光）が出射される。そして、入出射光ファイバ２４からの復路の被測定光がポート２５ｂより光ファイバカプラ２５に入射する。さらに、光ファイバカプラ２５によって、往路の被測定光とは別の方向のポート２５ｃから、復路の被測定光のみが出射される。そして、図示しない光検出器（受光素子は１個でよい）で被測定光を検出するとよい。なお、異なる波長の被測定光を検出する場合、可動スリット１２を波長の分散方向に移動すればよい。

このように、波長選択手段１０の可動スリット１２を所望の波長の被測定光が結像する位置に置き、この可動スリット１２の開口部に像を結んだ波長の被測定光のみが鏡１１で反射され、再度回折格子３で分散される。これにより、復路の被測定光を伝送するための入出射光ファイバ２４を１本にした複単色計の構成であっても回折格子３の偏向特性を変化することなく波長分解能を高くすることができる。

なお、図２、図３に示す装置においても、図１０に示す装置と同様に、ハーフミラー２０、検出器２１を取り外し、入射スリット１の代わりに入出射光ファイバ２４を設け、さらに光カプラ２５を設けてもよい。

［第１１の実施例］
図１１は本発明の第１１の実施例を示す構成図であり、入出射光ファイバ２４で伝送される往路と復路の被測定光を分離する他の一例をしめす。ここで、図１０と同一のものは同一符号を付し、説明を省略する。図１１において、光ファイバカプラ２５の代わりに、入出射光ファイバ２４で伝送される往路の被測定光と復路の被測定光とを分離する光サーキュレータ２６が設けられる。なお、光サーキュレータ２６は、分離手段であり、ポート２６ａ〜２６ｃを有する。そして、光サーキュレータ２６は、ポート２６ａからポート２６ｂに被測定光を伝送し、ポート２６ｂからポート２６ｃに被測定光を伝送する。そして、逆方向への伝送を遮断するものである。

このような装置の動作を説明する。
光サーキュレータ２６
のポート２６ａから入射された往路の被測定光は、ポート２６ｂを経て入出射光ファイバ２４に入射する。そして、入出射光ファイバ２４によって被測定光が伝送され、入出射光ファイバ２４のファイバ端から空間に放射されて入射した被測定光は、コリメータ手段２により平行光になり、回折格子３により波長ごとに偏向され、集光手段４により波長ごとに異なる位置（図１１中、Ｐ１、Ｐ２）に像を作る。このとき、像面近傍に設けられた可動スリット１２を、所望の波長が結像する位置（例えば、Ｐ１）にあわせる。これにより、可動スリット１２の開口部に像を結んだ波長だけが鏡１１で反射され、往路の被測定光とは逆向きに集光手段４、回折格子３、コリメータ手段２を通る。さらに、入出射光ファイバ２４のファイバ端に、コリメータ手段２によって結像した被測定光（つまり、復路の被測定光）が出射される。そして、入出射光ファイバ２４からの復路の被測定光がポート２６ｂより光サーキュレータ２６に入射する。さらに、光サーキュレータ２６によって、復路の被測定光はポート２６ｃの方向にのみ伝送されポート２６ｃから出射される。そして、図示しない光検出器（受光素子は１個でよい）で被測定光を検出するとよい。なお、異なる波長の被測定光を検出する場合、可動スリット１２を波長の分散方向に移動すればよい。

このように、波長選択手段１０の可動スリット１２を所望の波長の被測定光が結像する位置に置き、この可動スリット１２の開口部に像を結んだ波長の被測定光のみが鏡１１で反射され、再度回折格子３で分散される。これにより、復路の被測定光を伝送するための入出射光ファイバ２４を１本にした複単色計の構成であっても回折格子３の偏向特性を変化することなく波長分解能を高くすることができる。

なお、図２、図３に示す装置においても、図１０に示す装置と同様に、ハーフミラー２０、検出器２１を取り外し、入射スリット１の代わりに入出射光ファイバ２４を設け、さらに光サーキュレータ２６を設けてもよい。

［第１２の実施例］
図１２は本発明の第１２の実施例（可変波長選択器）を示す構成図である。ここで、図９と同一のものは同一符号を付し、説明を省略する。構成は、図９に示す分光器とほぼ同様であり、コリメータ手段２への往路の光およびコリメータ手段からの復路の光が、入出射光ファイバ２４の一方のファイバ端に入出射する。

このような装置の動作は、図９に示す装置とほぼ同様であるが、異なる動作を説明する。入出射光ファイバ２４の図示しない他方のファイバ端に、例えば、波長λ１、λ２、…、λｎの光が入射される。そして、入出射光ファイバ２４で伝送される光が一方のファイバ端より空間光となりコリメータ手段２で平行光となる。ここで、波長λ１の光は図１２中のＰ１に像を作るとする。そして、波長選択手段１０で反射された波長λ１の光のみが再度入出射光ファイバ２４に入射して、入出射光ファイバ２４で伝送され、図示しない他方のファイバ端から可変波長選択器の出力として出射される。

このように、波長選択手段１０が所望の波長の光のみを再度回折格子３に反射して分散させる。そして、再度分散された光を入出射光ファイバ２４にて伝送して外部に出射する。これにより、複単色計の構成であっても回折格子３の偏向特性を変化することなく波長分解能を高くすることができる。従って、波長分解能が高い可変波長選択器を構成することができる。

なお、波長選択手段１０に図２、図３に示す構成を用いてもよい。

また、波長選択手段１０に図４〜図６に示す構成を用いてよい。この場合、図８に示す入射光ファイバ２２、出射光ファイバ２３を用いて光を入出射して、可変波長選択器にするとよい。

また、波長選択手段１０に図２、図３、図５、図６に示す構成を用いる場合、単一の波長だけでなく複数の波長を反射してもよい。

さらに、図１０、図１１に示す光ファイバカプラ２５や光ファイバサーキュレータ２６を用いてもよい。

［第１３の実施例］
図１３は本発明の第１３の実施例（可変等価器）を示す構成図である。ここで、図９と同一のものは同一符号を付し、説明を省略する。波長選択手段１０に図２に示す可変シャッター列１３が可動スリット１２の代わりに用いられる。また、波長選択手段１０が出射する光パワーを調整する調整手段３０が新たに設けられる。

このような装置の動作は、図９に示す装置とほぼ同様であるが、異なる動作を説明する。入出射光ファイバ２４の図示しない他方のファイバ端に複数の波長、例えば、波長λ１、λ２の光が入射される。ここで、（波長λ１の光パワー）＜（波長λ２の光パワー）とする。そして、入出射光ファイバ２４で伝送される光が一方のファイバ端より空間光となりコリメータ手段２で平行光となる。ここで、波長λ１、λ２それぞれの光は図１３中のＰ１、Ｐ２に像を作るとする。そして、調整手段３０が、像面近傍に設けられた可変シャッター列１３のうち、波長λ１が結像する位置Ｐ１のシャッターの透過率と、波長λ２が結像する位置Ｐ２のシャッターの透過率を調整（（波長λ１が結像する位置Ｐ１のシャッターの透過率）＞（波長λ２が結像する位置Ｐ２のシャッターの透過率）＞０）して、波長選択手段１０で反射される波長λ１、λ２の光パワーを同程度にする。もちろん、その他の位置のシャッターの透過率は０％にする。これにより、波長選択手段１０で反射された波長λ１、λ２の光のみが再度入出射光ファイバ２４に入射する。そして、入出射光ファイバ２４で伝送され、図示しない他方のファイバ端２４ｂから同じ光パワーの波長λ１、λ２の光が可変等価器の出力として出射される。

このように、調整手段３０が波長選択手段１０で反射される光パワーを波長ごとに調整し、波長選択手段１０が所望の波長の光のみを再度回折格子３に反射して分散させる。そして、再度分散された光を光ファイバにて伝送して外部に出射する。これにより、複単色計の構成であっても回折格子３の偏向特性を変化することなく波長分解能を高くすることができる。従って、波長分解能が高い可変等価器を構成することができる。

なお、波長選択手段１０が２波長の光を反射する構成をしめしたが、反射する波数はいくつでもよい。

また、波長選択手段１０に図３に示す構成を用いてもよく、調整手段３０が可変鏡列１４の反射率を調整して各波長の光パワーの調整をする。

また、波長選択手段１０に図５、図６に示す構成を用いてよい。この場合、図８に示す入射光ファイバ２２、出射光ファイバ２３を用いて光を入出射して、可変等価器にするとよい。

また、波長選択手段１０が波長λ１、λ２の光パワーを同程度にして出射する構成を示したが、異なる光パワーにして出射してもよい。

さらに、図１０、図１１に示す光ファイバカプラ２５や光ファイバサーキュレータ２６を用いてもよい。

本発明の第１の実施例を示した構成図である。 本発明の第２の実施例を示した構成図である。 本発明の第３の実施例を示した構成図である。 本発明の第４の実施例を示した構成図である。 本発明の第５の実施例を示した構成図である。 本発明の第６の実施例を示した構成図である。 本発明の第７の実施例を示した構成図である。 本発明の第８の実施例を示した構成図である。 本発明の第９の実施例を示した構成図である。 本発明の第１０の実施例を示した構成図である。 本発明の第１１の実施例を示した構成図である。 本発明の第１２の実施例を示した構成図である。 本発明の第１３の実施例を示した構成図である。 従来の分光器の構成を示した図である。 従来の分光器のその他の構成を示した図である。 従来の分光器のその他の構成を示した図である。

符号の説明

１ 入射スリット
２ コリメータ手段
３ 回折格子
４ 集光手段
１０ 波長選択手段
１１、１５ａ、１６ｂ 鏡
１２、１６ 可動スリット
１３、１７ 可変シャッター列
１４、１５ｃ 可変鏡列
２０ ハーフミラー
２１ 検出器
２２ 入射光ファイバ
２３ 出射光ファイバ
２４ 入出射光ファイバ
２５ 光ファイバカプラ
２６ 光サーキュレータ
３０ 調整手段

Claims (17)

1. 入射口からの光を同一の波長分散手段に複数回入射させる分光器において、
   前記入射口からの光を平行光にし前記波長分散手段に出射するコリメータ手段と、
   前記波長分散手段で分散された光を集光する集光手段と、
   この集光手段で集光される像面近傍に、前記集光手段からの光のうち所望の波長の光を前記集光手段に反射して前記波長分散手段に入射させる波長選択手段と
   を設けたことを特徴とする分光器。
2. 波長選択手段は、
   前記集光手段からの光を反射する鏡と、
   この鏡と前記集光手段との間に、波長の分散方向に沿って可動する可動スリットと
   を設けたことを特徴とする請求項１記載の分光器。
3. 波長選択手段は、
   前記集光手段からの光を反射する鏡と、
   この鏡と前記集光手段との間に、透過率が可変なシャッターを波長の分散方向に沿って複数並べた可変シャッター列と
   を設けたことを特徴とする請求項１記載の分光器。
4. 波長選択手段は、
   反射率が可変な鏡を波長の分散方向に沿って複数並べ、前記集光手段からの光を反射する可変鏡列であることを特徴とする請求項１記載の分光器。
5. 波長選択手段は、
   前記集光手段からの光を前記波長の分散方向に対して垂直方向に偏向する第１の折り返し手段と、
   この第１の折り返し手段からの光を、前記集光手段に反射する第２の折り返し手段と、
   前記第１の折り返し手段と前記第２の折り返し手段との間の像面近傍に、波長の分散方向に沿って可動する可動スリットと
   を設けたことを特徴とする請求項１記載の分光器。
6. 波長選択手段は、
   前記集光手段からの光を前記波長の分散方向に対して垂直方向に偏向する第１の折り返し手段と、
   この第１の折り返し手段からの光を、前記集光手段に反射する第２の折り返し手段と、
   第１の折り返し手段と前記第２の折り返し手段との間の像面近傍に、透過率が可変なシャッターを波長の分散方向に沿って複数並べた可変シャッター列と
   を設けたことを特徴とする請求項１記載の分光器。
7. 波長選択手段は、
   前記集光手段からの光を前記波長の分散方向に対して垂直方向に偏向する第１の折り返し手段と、
   この第１の折り返し手段からの光を、前記集光手段に反射する第２の折り返し手段と、
   を設け、前記第１の折り返し手段または前記第２の折り返し手段の少なくとも一方が、反射率が可変な鏡を波長の分散方向に沿って複数並べた可変鏡列であることを特徴とする請求項１記載の分光器。
8. 入射口は入射スリットであり、
   前記波長選択手段で反射され前記入射スリットを再度透過した復路の光を偏向する偏向手段と、
   この偏向手段で偏向された光を検出する検出器と
   を設け、前記入射スリットは前記コリメータ手段が復路の光を結像する位置にあることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の分光器。
9. 入射口は第１の光ファイバであり、この第１の光ファイバに前記波長選択手段で反射される復路の光が再度入射され、ファイバ端は前記コリメータ手段が復路の光を結像する位置にあることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の分光器。
10. 前記第１の光ファイバで伝送される往路の光と復路の光とを分離する分離手段を設けたことを特徴とする請求項９記載の分光器。
11. 入射口は第１の光ファイバであり、
    前記波長選択手段で反射される復路の光を検出する検出器を設けたことを特徴とする請求項１、５〜７のいずれかに記載の分光器。
12. 入射口は第１の光ファイバであり、
    前記波長選択手段で反射される復路の被測定光が入射され、前記コリメータ手段が復路の被測定光を結像する位置に出射光ファイバを設けたことを特徴とする請求項１、５〜７のいずれかに記載の分光器。
13. 波長選択手段は、複数の波長の光を反射することを特徴とする請求項１、３、４、６、７のいずれかに記載の分光器。
14. 請求項９または１０記載の分光器を用いて、前記第１の光ファイバで伝送される復路の光を出力光として出射することを特徴とする可変波長選択器。
15. 請求項１２記載の分光器を用いて、前記出射光ファイバで伝送される復路の光を出力光として出射することを特徴とする可変波長選択器。
16. 請求項９または１０記載の分光器と、
    この分光器の波長選択手段が反射する光パワーを調整する調整手段と
    を設け、各波長の光パワーを調整し前記第１の光ファイバで伝送される復路の光を出力光として出射することを特徴とする可変等価器。
17. 請求項１２記載の分光器と、
    この分光器の波長選択手段が反射する光パワーを調整する調整手段と
    を設け、各波長の光パワーを調整し前記出射光ファイバで伝送される復路の光を出力光として出射することを特徴とする可変等価器。
    

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