JP5313213B2 - 光ガイド - Google Patents

Description

本発明は、例えば分光器の入力用ガイドに関し、特に空間光を効率的に分光器に導きながら、かつ高分解能な測定が可能な光ガイドに関するものである。

一般に分光器の分解能は、入力スリット幅と出射スリット幅で決定される。高い分解能を得るためには、入力スリット幅および出射スリット幅を狭くする必要がある。
また、入力スリット幅は出射スリット幅よりも狭く設定しなければ、所望の分解能が得られない。

すなわち、入力スリット幅の大小により、測定時の分解能が制約される。入力スリット幅を狭く設定しておくと、高分解能な測定が期待できるが、半面、分光器に取り込める光量が少なくなり測定時のＳＮが悪化する。入力スリット幅の設定は、測定時に必要な分解能とＳＮによって適切に決定する必要がある。

図２（ａ〜ｃ）はこのような分光器（図示省略）に用いる光ガイドの従来例を示す構成図で、バンドル光ファイバを利用したものである。バンドル光ファイバとは、複数の光ファイバを束ねた光ケーブルである。バンドル光ファイバを用いることで、ハンドリングが容易となり被測定対象を容易に分光器に取り込むことが出来る。

図２（ａ）において、１はバンドル光ファイバであり、一端に第１継手２が他端に第２継手３が接続されている。バンドル光ファイバ１の両端は第１、第２継手に挿入されており、接着剤４やハーメチックシールなどによりそれぞれの継手に固定されている。

分光器に用いられる場合、第１継手２のＡ端が分光器の入力に接続される。第２継手３のＢ端は空間光を取り込む入力口となる。特徴としては、Ａ端イ部を拡大した図２（ｂ）に示すようにＡ端が長さＹで示すスリット形状になっていることである。これは１本１本の光ファイバをライン上に配列させることで実現される。図２（ｃ）はＢ端ロ部の拡大図である。

この方法によれば、複数の光ファイバを用いているためコアの面積が束ねるファイバ本数倍となり多くの光を取り込むことができる。
さらに分光器に接続されるＡ端がスリット形状になっているため、スリット幅は１本のファイバのコア径と等価であり高分解能な測定を実現できる。

ここで、Ａ端のスリット形状が、分光器の入射スリット形状とマッチングしていることが条件となる。具体的には、スリット形状の高さＹの値は、分光器の出射スリットの高さ方向の長さと同等であることが効率的である。

特開平０９−１８４８０８号公報 特開平０４−２７８４２８号公報 特開平０６−２０１９１７号公報

ところで、バンドル光ファイバで取り込める光量は、使用する光ファイバのコア面積と束ねる光ファイバの本数で決まる。バンドル光ファイバ全体のコア面積と取り込める光量は比例する。先にも述べたとおり、バンドル光ファイバのスリット形状の高さＹの値は、分光器の入射スリットの高さ方向の長さと同等であることが効率的である。

一般的に入射スリットの高さ方向の長さは数ｍｍ程度である。このことから必然的に束ねる光ファイバの本数が決まってくる。
また、一般的にバンドル光ファイバに用いられる光ファイバは、ファイバコア径に対してファイバ外径が大きくないファイバ（コア占有率が高い）が用いられる。しかし、ファイバコア径が１００μ以上の光ファイバがほとんどである。

しかしながら、分光器の分解能を高めるためには、（入射スリット幅）＝（光ファイバのコア径）をより小さくする必要がある。具体的には、20μm程度の入射スリットが要求される。

ところが、光ファイバのコア径が50μｍ以下になると、コア占有率の高いファイバはほとんど市販されていない。具体的には、コア径20μmの場合、一般的なファイバ外径は125μmとなる。

例えば、このような光ファイバを使用して、スリット高さ1mmのライン配列を形成した場合、光ファイバを8本並しか並べることが出来ない。すなわち、スリット高さ1mmに対して、20μm×8本分の光量しか取り込むことが出来ない。

即ち、従来の光ガイドを用いた場合は、分光器の分解能を高めるためにコア径の小さな光ファイバでバンドル光ファイバを作成しても、効率的に光を取り込むことが出来ないという課題があった。
したがって本発明は、分光器の分解能を高めることと、効率的に光を取り込むことを両立させることのできる光ガイドを提供することを目的としている。

このような課題を達成するために、本発明の光ガイドは請求項１においては
分光器の入力手段として用いられる光ファイバを用いた入力用ガイドにおいて、コア径が１５０μｍ以上の大口径光ファイバの一端に光遮断部材からなる光遮断膜を形成し、該光遮断膜に他端から入射した前記光ファイバを伝搬してきた光を通過させると共に高分解能測定が可能な長さ１５０μｍ以上、幅が２０μｍ程度のスリットを形成したことを特徴とする光ガイド。

請求項２においては請求項１に記載の光ガイドにおいて、
前記光遮断部材は前記光ファイバの一端を覆って形成されたスリット付キャップであることを特徴とする。

本発明の請求項１、２によれば、例えばコア径１５０μｍ以上の光ファイバの一端に光を遮断する光遮断部材を形成し、その光遮断部材に他端から入射した前記光ファイバを伝搬してきた光を通過させるためのスリットを形成し、スリット幅を２０μｍ程度に狭くすることにより効率的に光を取り込むことができ、例えば分光器に接続すれば、高分解能測定が可能となり、かつ、同時に高いＳ／Ｎで測定することが可能な光ガイドを実現することができる。

本発明の光ガイドの実施形態の一例を示す構成図（ａ）、Ａ端の拡大図（ｂ）及びＢ端の拡大図（ｃ）である。 従来例を示す構成図（ａ）、Ａ端の拡大図（ｂ）及びＢ端の拡大図（ｃ）である。

図１（ａ〜ｃ）は本発明の光ガイドの実施形態の一例を示すものである。図（ａ）において、１ａはコア径が１５０μｍ以上の大口径光ファイバであり、一端に第１継手２ａが他端に第２継手３ａが接続されている。この大口径光ファイバ１ａの両端は第１、第２継手に挿入されており、クラッド部８が接着剤４やハーメチックシールなどにより端部が面一になるようにそれぞれの継手に固定されている。

分光器に用いられる場合、第１継手２ａのＡ端が分光器の入力に接続される。第２継手３ａのＢ端は空間光を取り込む入力口となる。特徴としては、拡大したＡ端の図１（ｂ）に示すようにＡ端が長さＹで示すスリット形状になっていることである。

これは例えば光ファイバのコア径が１５０μｍ以上の大口径光ファイバ１ａの端部に光遮蔽部材としての光遮蔽膜7を形成しスリット部５ａを形成することで実現される。スリット幅は例えば２０μｍ程度である。図１（ｃ）はＢ端の拡大図であり、ハで示す直径１５０μｍ以上のコア径が光取り入れ口となる。

光遮蔽部材７としては大口径光ファイバ１ａの端部のみに遮蔽膜を形成してもよく、第１継手２ａのＡ端全体に形成してもよい。スリット部５ａは遮蔽膜７と同時に形成してもよく、遮蔽膜形成後半導体技術を用いたエッチング等により形成してもよい。

なお、以上の説明は、本発明の説明および例示を目的として特定の好適な実施例を示したに過ぎない。たとえば、端部が透明なキャップを用い、そのキャップの透明部に遮蔽膜を形成してスリット部を設け、光遮蔽部材７として第１継手２ａに被せてスリット付きキャップとしてもよい。
従って本発明は、上記実施例に限定されることなく、その本質から逸脱しない範囲で更に多くの変更、変形を含むものである。

１ バンドル光ファイバ
１ａ 大口径光ファイバ
２，２ａ 第１継手
３，３ａ 第２継手
４ 接着剤
５，５ａ スリット部
６ クラッド部
７ 光遮蔽部材（光遮蔽膜）

Claims (2)

1. 分光器の入力手段として用いられる光ファイバを用いた入力用ガイドにおいて、コア径が１５０μｍ以上の大口径光ファイバの一端に光遮断部材からなる光遮断膜を形成し、該光遮断膜に他端から入射した前記光ファイバを伝搬してきた光を通過させると共に高分解能測定が可能な長さ１５０μｍ以上、幅が２０μｍ程度のスリットを形成したことを特徴とする光ガイド。
2. 前記光遮断部材は前記光ファイバの一端を覆って形成されたスリット付キャップであることを特徴とする請求項１に記載の光ガイド。