JP2007093529A - 分光方法及び分光装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】方向性光結合素子36はP偏光に対してのみ光結合している。第2偏光子21はS偏光成分のみを出力し、第1偏光子22はP偏光のみを通過させる素子である。ファラデー偏光子23にパルス磁場が印加されると、この印加期間だけS偏光からP偏光に90度位相が回転し、偏光子23の出力では、パルスP偏光が得られその期間外は連続したS偏光となる。このパルスP偏光レーザ光は方向性光結合素子36に入射して、光ファイバー10に分岐されて、光ファイバー10を循環し、リングダウンパルス光が得られ方向性光結合素子36を介して一部の光が第1光伝送路12側に分岐される。第1偏光子22は、P偏光のみ通過させるので、このP偏光のリングダウンパルス光は、受光素子32に入射する。
【選択図】図1
Description
本発明者らは、連続光を用いて、リングダウン分光ができないかを検討し、本発明を完成させた。
そこで、本発明の目的は、連続光を用いたリングダウン分光を実現することである。
又、請求項2に記載の発明は、試料の光吸収特性を測定する分光方法において、光吸収特性を測定すべき試料に光を導く光ファイバーと、連続光を伝搬させる第1光伝送路とを光結合させ、第1光伝送路を伝搬する連続光の偏光方向をステップ的に、又は、パルス的に変化させることで、所定方向に偏光した光のみを光ファイバーに導入し、光ファイバーを循環又は往復移動するリングダウン光を外部に出力してこのリングダウン光の減衰特性から試料の吸収特性を測定することを特徴とする分光方法である。
光には、レーザやLED光源を用いることができる。レーザには、通常の半導体レーザ、その他の固体レーザ、気体レーザなど任意のレーザを用いることができる。波長可変レーザを用いることで、試料の波長吸収特性を測定することができる。また、広帯域スーパーコンティニュアム光レーザを用いると、受光素子で受光したリングダウンパルス光の波長解析により、波長吸収特性を求めることができる。光結合をステップ的に減少させる場合には、光ファイバーに導入される光の振幅がステップ的に減少することを意味する。パルス的に光結合させる場合には、短いパルス期間の間だけ、光結合させることを意味する。よって、光ファイバーに入射する光の振幅は、ステップ減少関数、又はパルス関数となる。偏光方向を変化させる場合にも、ステップ的変化させる場合とパルス的に変化させる場合がある。ステップ的変化させる場合は、偏波方向を急峻にある方向から他の方向に変化させることであり、パルス的に変化させる場合は、偏波方向を急峻にある方向に変化させて、元の偏波方向や他の偏波方向に変化させることを意味する。
この装置では、第1光伝送路から光ファイバーへの結合をステップ的に減少、又は、パルス的に増加させる光結合制御素子を設けることで、振幅が連続光からステップ減少関数、パルス関数で変化する光を光ファイバーへ入射させるようにしたことが特徴である。
この装置は、連続光の偏波方向をステップ的又はパルス的に変化させて、所定方向に偏光した光だけを光ファイバーに導くようにして、振幅が、ステップ減少関数、又は、パルス関数で変化する光を光ファイバーへ入射させるようにしたことが特徴である。
また、請求項7に記載の発明は、光ファイバーにおいて光結合素子により、リングダウン光を第1光伝送路に出力させることを特徴とする請求項4乃至請求項6の何れか1項に記載の分光装置である。
請求項1、2においては、この光が光ファイバーを循環又は往復移動して、試料の吸収により、光の振幅が減衰する。このリングダウン光を外部に出力して、このリングダウン光の減衰特性から試料の吸収特性が測定できる。連続光の波長を変化させれば、試料の波長吸収特性を得ることができる。これにより試料の同定分析が可能となる。
したがって、光ファイバーにおいては、連続光をステップ的に減少させることができるか、パルス光を伝搬させることができる。すなわち、本発明では、偏光制御素子と光結合素子とにより、所定方向に偏光したパルス光か、ステップ減少する光を得るようにしている。
請求項3、4において、この光は、光ファイバーを循環又は往復移動し、試料による光吸収により、パルス光の振幅が減衰して、リングダウン光が得られる。このリングダウン光を外部に出力して、処理装置により、このリングダウン光の減衰特性から試料の吸収特性が測定される。第1光伝送路に導入する連続光の波長を変化させれば、試料の波長吸収特性を得ることができる。これにより試料の同定分析が可能となる。
したがって、リングダウン光の測定期間においては、光源からの光で偏光制御素子を通過した光には、所定方向に偏光した光が含まれていないので、光源からの連続光は、第1偏光子により遮断されて受光素子で受光されることがないので、連続光によりリングダウン光の受光が妨げられることがない。
この実施例では、光ファイバー10に対するレーザ光の入力系統と、レーザ光の出力系統とを分離した例である。入力系統は、実施例1と、ほぼ、同様であるが、第1偏光子22に代えて、光を透過も反射もさせない終端子24が用いられている点が異なる。新たに設けられたレーザ光の出力系統として、光ファイバー10に光結合する第2の方向性光結合素子37、第2の方向性光結合素子37によって光ファイバー10と結合する第2光伝送路13、終端子25が設けられている。そして、第2光伝送路13の一端に受光素子32を接続している。
また、光結合制御素子としては、ピエゾ駆動結合率可変カプラに代えて、光スイッチとしても良い。すなわち、第1光伝送路12から光ファイバー10の接続と遮断とを高速で行える光スイッチ素子で構成しても、パルス光又はステップ減少光を光ファバー10に入射させることができる。
上記の全ての実施例において、光ファイバー10,100を伝搬する光をパルス光に代えて、ステップ減少する光としても良い。この場合には、実施例1〜3において、処理装置34の出力する連続制御信号により、ファラデー偏光子23に連続磁場が印加される。この結果、第2偏光子21から出力されるS偏光の連続レーザ光は、ファラデー偏光子23により、P偏光に変換される。P偏光レーザ光が方向性光結合素子36を介して、光ファイバー10,100に入射する。次に、連続制御信号を遮断して、ファラデー偏光子23への磁場の印加を停止する。すると、ファラデー偏光子23の出力は、S偏光の連続レーザ光となり、この光は光ファイバー10、100には入射しない。したがって、光ファイバー10、100においては、P偏光レーザ光の振幅がステップ的に減少することになる。このステップ減少する光のリングダウン光を検出して、減衰定数を測定することで、試料の吸収率を測定することが可能となる。
21…第2偏光子
22…第1偏光子
23…ファラデー偏光子
12…第1光伝送路
13…第2光伝送路
36,37…方向性光結合素子
136…ピエゾ駆動結合率可変カプラ
Claims (8)
- 試料の光吸収特性を測定する分光方法において、
光吸収特性を測定すべき試料に光を導く光ファイバーと、連続光を伝搬させる第1光伝送路とを光結合させ、この光結合をステップ的に、又は、パルス的に変化させることで、ステップ的に、又は、パルス的に変化する光を前記光ファイバーに導入し、前記光ファイバーを循環又は往復移動するリングダウン光を外部に出力してこのリングダウン光の減衰特性から試料の吸収特性を測定することを特徴とする分光方法。 - 試料の光吸収特性を測定する分光方法において、
光吸収特性を測定すべき試料に光を導く光ファイバーと、連続光を伝搬させる第1光伝送路とを光結合させ、第1光伝送路を伝搬する連続光の偏光方向をステップ的に、又は、パルス的に変化させることで、所定方向に偏光した光のみを前記光ファイバーに導入し、前記光ファイバーを循環又は往復移動するリングダウン光を外部に出力してこのリングダウン光の減衰特性から試料の吸収特性を測定することを特徴とする分光方法。 - 試料の光吸収特性を測定する分光装置において、
光吸収特性を測定すべき試料に光を導く光ファイバーと、
前記光ファイバーと光結合し連続光を伝搬させる第1光伝送路と、
第1光伝送路から前記光ファイバーへの結合をステップ的に減少、又は、パルス的に増加させる光結合制御素子と、
前記光ファイバーを循環又は往復移動するリングダウン光を外部に出力してこのリングダウン光の減衰特性から試料の吸収特性を測定する処理装置と
を有することを特徴とする分光装置。 - 試料の光吸収特性を測定する分光装置において、
光吸収特性を測定すべき試料に光を導く光ファイバーと、
前記光ファイバーと光結合し連続光を伝搬させる第1光伝送路と、
前記第1光伝送路を伝搬する連続光の偏光方向をステップ的に、又は、パルス的に変化させる偏光制御素子と、
所定方向に偏光した光を前記光ファイバーに分岐させる光結合素子と、
前記光ファイバーを循環又は往復移動するリングダウン光を外部に出力してこのリングダウン光の減衰特性から試料の吸収特性を測定する処理装置と
を有することを特徴とする分光装置。 - 前記第1光伝送路の一端に設けられた受光素子の入射側前方に設けられ前記所定方向に偏光した光のみを通過させる第1偏光子を有することを特徴とする請求項4に記載の分光装置。
- 前記第1光伝送路において前記光結合素子の入射側前方に設けられ前記所定方向と異なる方向に前記連続光を偏光させる第2偏光子を有することを特徴とする請求項4又は請求項5に記載の分光装置。
- 前記光ファイバーにおいて前記光結合素子により、前記リングダウン光を前記第1光伝送路に出力させることを特徴とする請求項4乃至請求項6の何れか1項に記載の分光装置。
- 前記光ファイバーにおいて前記光結合素子と異なる位置に配設された他の光結合素子により、前記リングダウン光を前記第1光伝送路と異なる第2光伝送路に出力させ、この第2光伝送路に前記処理装置を接続したことを特徴とする請求項3、請求項4、又は請求項6に記載の分光装置。
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