JP5512967B2 - 干渉フィルター - Google Patents
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- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
- G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
- G01N21/35—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light
- G01N21/3504—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light for analysing gases, e.g. multi-gas analysis
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Description
1)与えられたガス濃度は、バンドパスフィルターが使用される場合と比較して、測定された信号において大きな相対的変化を与える。
2)別のガスが同一の波長帯内で吸収される存在である場合、異なるライン以外で同じ範囲内でガスの検出感度を減少するように、測定に最小限の影響を有することができる。
3)光源の温度及び別の外乱による変化は、両方の測定に同程度に影響を与えることができる。
これがフィルターの位置を除いてすべてを作用するために、一定に保たれなければならない。これは、光が可能な限り類似の経路を通ることによって得られることができる。好ましくは、測定に影響を与える全て事柄は、それら上に同じ影響を有することができる。別のガスを加えて、影響は、温度勾配、光学的表面上に蒸着された汚れ、増幅回路内のドリフト、機械的な安定性などである場合もある。
2 表面
3 非反射層
5 電極
6 シリコンディスク
7 基板
9 焦点
19 回折パターン
21 赤外線源
22 集束ミラー
23 ガスセル
24 干渉フィルター
25 バンドパスフィルター
26 集束ミラー
27 検出器
31 干渉フィルターセグメント
32 干渉フィルターセグメント
33 干渉フィルターセグメント
A 方形
B 方形
R1 位相偏移
R2 位相偏移
R3 位相偏移
H1 ステップ
H2 ステップ
T1 光
T2 光
T3 光
S 光源
D1 焦点
D2 焦点
Claims (13)
- 特に選択された波長の範囲内で赤外線によってガスを検出する際に使用するための干渉フィルターであって、
互いに選択された距離で離間された少なくとも2つの略平行な反射面を備え、これにより光が発振している間に、前記反射面によって境界が定められる共振器を形成し、前記反射面のうち少なくとも1つの反射面は、光が前記共振器に向かって又は前記共振器から透過するように部分的に透明とされる干渉フィルターにおいて、
前記共振器内部に少なくとも部分的に位置し、シリコンの屈折率以上の高い屈折率を有する第1の透過材料であって、前記第1の透過材料には、前記反射面の少なくとも1つが設けられる、第1の透過材料を備え、
前記反射面の少なくとも1つは、他方の反射面から異なる距離で2つの異なる平面に配置された少なくとも2つの表面部分に分割されたパターンを含むことによって、異なる波長で共振するために与えられる前記反射面の間で少なくとも2つの異なる光路長を設けており、
前記干渉フィルターは、前記反射面の少なくとも1つの反射面による付加的なパターンを備え、前記付加的なパターンは回折レリーフパターンであり、該回折レリーフパターンは、少なくとも2つの方向で少なくとも2つの波長を回折するための回折格子を備えているように適合されていることを特徴とする、特に選択された波長の範囲内で赤外線によってガスを検出する際に使用するための干渉フィルター。 - 前記反射面のうちの第1の反射面は、略平坦な表面部から成るモザイクパターンによって構成され、
各前記表面部は、選択された共振波長によってファブリペロー干渉計内に第1の反射器を形成し、
前記反射面のうちの第2の反射面は、前記ファブリペロー干渉計内に第2の反射器を構成することを特徴とする請求項1に記載の干渉フィルター。 - 前記回折レリーフパターンは、異なる焦点に向けて異なる波長の状態で光を合焦させるための回折レンズを構成していることを特徴とする請求項1に記載の干渉フィルター。
- 前記パターンは、少なくとも2つの表面部に分割され、且つ前記干渉フィルターを構成するシリコンディスクの一の側面上に設けられることを特徴とする請求項1に記載の干渉フィルター。
- 特に選択された波長の範囲内で赤外線によってガスを検出する際に使用するための干渉フィルターであって、
互いに選択された距離で離間された少なくとも2つの略平行な反射面を備え、これにより光が発振している間に、前記反射面によって境界が定められる共振器を形成し、前記反射面のうち少なくとも1つの反射面は、光が前記共振器に向かって又は前記共振器から透過するように部分的に透明とされる干渉フィルターにおいて、
前記共振器内部に少なくとも部分的に位置し、シリコンの屈折率以上の高い屈折率を有する第1の透過材料であって、前記第1の透過材料には、前記反射面の少なくとも1つが設けられ、前記反射面のうちの1つは、少なくとも2つの表面に分割されたパターンを含み、それによって、異なる波長で共振するために与えられる前記反射面の間で少なくとも2つの異なる光路長を設けられる、第1の透過材料と、
前記第1の透過材料と前記反射面のうちの少なくとも1つとの間に距離を画定するための手段であって、前記第1の透過材料と前記反射面のうちの少なくとも1つとの間に空洞を形成する、手段と、
前記距離を調整するための調整装置であって、少なくとも1つの選択可能な寸法を有している空洞を提供する、調整装置と、
前記第1の透過材料と前記空洞との間の境界面に設けられた反射低減層と、
を備えることを特徴とする、特に選択された波長の範囲内で赤外線によってガスを検出する際に使用するための干渉フィルター。 - 前記反射面のうちの第1の反射面は、前記第1の透過材料の一の側によって構成され、
前記反射低減層は、前記第1の反射面に対して反対側に位置付けられ、
前記反射面のうちの第2の反射面は、前記空洞に面する面の前記反対側で、ディスク上に位置付けられることを特徴とする請求項5に記載の干渉フィルター。 - 前記第1の透過材料は、前記第2の反射面に亘って所定の距離で位置付けられ、これにより前記第1の反射面が前記第1の透過材料の光源側に位置し、前記反射低減層が前記第1の透過材料の焦点側に位置していることを特徴とする請求項6に記載の干渉フィルター。
- 導体によって電源を前記反射面のそれぞれに結合するための手段をさらに備え、これにより静電気的に前記反射面間の距離を変化させることができることを特徴とする請求項7に記載の干渉フィルター。
- 前記反射低減層は、前記空洞及び前記第1の透過材料の屈折率と異なる屈折率と、選択された波長の範囲内で前記境界面における反射を低減させるように選択された厚さと、を有している材料から成る少なくとも1つの層を備えていることを特徴とする請求項5に記載の干渉フィルター。
- 前記反射面のうちの第1の反射面は、略平坦な表面部から成るモザイクパターンによって構成され、
各前記表面部は、選択された共振波長によってファブリペロー干渉計内に第1の反射器を形成し、
前記反射面のうちの第2の反射面は、前記ファブリペロー干渉計内に第2の反射器を構成することを特徴とする請求項5に記載の干渉フィルター。 - 少なくとも2つのパターンに分割された前記パターンは、前記干渉フィルターを構成するシリコンディスクの一の側面上に設けられることを特徴とする請求項5に記載の干渉フィルター。
- 選択された波長の範囲内で光によってガスを検出する際に使用するための干渉フィルターであって、
互いに選択された距離で離間された少なくとも2つの略平行な反射面を備え、これにより光が発振している間に、前記反射面によって境界が定められる共振器を形成し、前記反射面のうち少なくとも1つの反射面は、光が前記共振器に向かって又は前記共振器から透過するように部分的に透明とされる干渉フィルターにおいて、
前記共振器内部に少なくとも部分的に位置する第1の透過材料であって、前記第1の透過材料には、前記反射面の少なくとも1つが設けられ、前記反射面の少なくとも1つは、少なくとも2つの表面に分割されたパターンを含み、それによって、異なる波長で共振するために与えられる前記反射面の間で少なくとも2つの異なる光路長を設けられる、第1の透過材料と、
前記第1の透過材料と前記反射面のうちの少なくとも1つとの間に距離を画定するための手段であって、前記第1の透過材料と前記反射面のうちの少なくとも1つとの間に空洞を形成する、手段と、
前記距離を調整するための調整装置であって、少なくとも1つの選択可能な寸法を有している空洞を提供する、調整装置と、
前記第1の透過材料と前記空洞との間の境界面に設けられた反射低減層であって、前記選択された波長の範囲内で光に対する最小限の反射率を有する反射低減層と、
を備えることを特徴とする、選択された波長の範囲内で光によってガスを検出する際に使用するための干渉フィルター。 - 選択された波長の範囲内で光によってガスを検出する際に使用するための干渉フィルターであって、
互いに選択された距離で離間された少なくとも2つの略平行な反射面を備え、これにより光が発振している間に、前記反射面によって境界が定められる共振器を形成し、前記反射面のうち少なくとも1つの反射面は、光が前記共振器に向かって又は前記共振器から透過するように部分的に透明とされる干渉フィルターにおいて、
前記共振器内部に少なくとも部分的に位置する第1の透過材料であって、前記第1の透過材料には、前記反射面の少なくとも1つが設けられる第1の透過材料を備え、
前記反射面の少なくとも1つは、他方の反射面から異なる距離で2つの異なる平面に配置された少なくとも2つの表面部分に分割されたパターンを含み、該パターン上には、前記選択された波長の範囲内の光に対する最小限の反射率を有する非反射層が設けられ、それによって、異なる波長で共振するために与えられる前記反射面の間で少なくとも2つの異なる光路長を設けており、
前記干渉フィルターは、前記反射面の少なくとも1つの反射面による付加的なパターンを備え、前記付加的なパターンは回折レリーフパターンであり、該回折レリーフパターンは、少なくとも2つの方向で少なくとも2つの波長を回折するための回折格子を備えているように適合されていることを特徴とする、選択された波長の範囲内で光によってガスを検出する際に使用するための干渉フィルター。
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