JP7164654B2

JP7164654B2 - リットマン型分光器及び折り返しミラー

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Publication number: JP7164654B2
Application number: JP2021055787A
Authority: JP
Inventors: 元洋伴野; 太一村上; 晋司森本; 英之坂本
Original assignee: Anritsu Corp
Current assignee: Anritsu Corp
Priority date: 2021-03-29
Filing date: 2021-03-29
Publication date: 2022-11-01
Anticipated expiration: 2041-03-29
Also published as: JP2022152856A

Description

本発明は、リットマン型分光器及び折り返しミラー、に関する。

上述したリットマン型分光器としては、図５に示すものが提案されている。リットマン型分光器１００においては、一般的には、入射スリット１０１を通って入射された光をコリメータ１０２で平行光とし、回折格子１０３に入射する。回折格子１０３によって回折した回折光は、コーナープリズム１０４で折り返して再度回折格子１０３に入射され、再度回折された平行光を集光器１０５で集光して、出射スリット１０６から出射される。コーナープリズム１０４を回転させることによって、集光器１０５に入射される波長を選択することができる。

上述したリットマン型分光器１００は、コーナープリズム１０４の光入射面Ｓ１０から光が入射され、互いに直交する２つの反射面Ｓ１１で反射されて、回折格子１０３に入射される。しかしながら、コーナープリズム１０４では、光入射面Ｓ１０や側面Ｓ１２でも光が反射される。そして、光入射面Ｓ１０や側面Ｓ１２で反射された光が、回折格子１０３に入射され、集光器１０５に入射されるおそれがあった。即ち、選択された波長でない光が、コーナープリズム１０４の光入射面Ｓ１０や側面Ｓ１２で反射されて、集光器１０５に入射されるマルチパスモードの光が発生し、これにより分光精度が低下する、という問題があった。

そこで、２つのプリズムの間にギャップを有するくさび型のプリズムから構成されるコーナープリズムを用いて、不要なマルチパスモードの光をブロックするようにした光スペクトルアナライザが提案されている（特許文献１）。

米国特許出願公開２０１０／００１４０８２号公報

しかしながら、特許文献１に記載された方法では、複雑な形状のプリズムやその組み立てを必要である、という問題があった。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡素な構成で精度向上を図ったリットマン型分光器及び当該リットマン型分光器に用いられる折り返しミラーを提供することにある。

前述した目的を達成するために、本発明に係るリットマン型分光器及び折り返しミラーは、下記［１］～［４］を特徴としている。
［１］
被測定光を入力する光入射部（２）と、
前記光入射部（２）に入射された被測定光を平行光とするコリメータ（３）と、
前記平行光が入射されて回折光を出力する回折格子（４）と、
前記回折光が入射され再び前記回折格子（４）に向けて反射する折り返しミラー（５）と、
前記回折格子（４）で再度回折した回折光を集光する集光器（６）と、
前記集光器（６）の集光位置に設けられた出射スリット（７）と、を備えたリットマン型分光器（１）において、
前記折り返しミラー（５）は、２つの平面ミラー（８、９）から構成され、
前記２つの平面ミラー（８、９）が互いに直角となるように接着固定されるミラーホルダ（１０）であって、前記折り返しミラーが前記回折格子（４）の刻線方向（Ｄ１）に沿った回転軸回りに回転されるように回転する前記ミラーホルダ（１０）を、さらに備えた、
リットマン型分光器（１）であること。
［２］
［１］に記載のリットマン型分光器（１）であって、
前記ミラーホルダ（１０）は、表面視二等辺三角形に設けられた平板状の第１ホルダ部（１１）及び第２ホルダ部（１２）を有し、
前記第１ホルダ部（１１）は、前記二等辺三角形の一番長い辺に対応する側面に２つの前記平面ミラー（８、９）の一方の背面（Ｓ１３）が接着され、
前記第２ホルダ部（１２）は、表面において前記二等辺三角形の互いに等しい二辺に沿った縁部のうち一方に２つの前記平面ミラー（８、９）の一方の側面（Ｓ１４）が接着固定され、他方に２つの前記平面ミラー（８、９）の他方の側面（Ｓ１４）が接着固定されている、
リットマン型分光器（１）であること。
［３］
［２］に記載のリットマン型分光器（１）であって、
前記第１ホルダ部（１１）は、複数並べて設けられている、
リットマン型分光器（１）であること。
［４］
回折格子（４）からの回折光が入射され再び前記回折格子（４）に向けて反射する折り返しミラー（５）において、
前記折り返しミラー（５）は、２つの平面ミラー（８、９）から構成され、
前記２つの平面ミラー（８、９）が互いに直角となるように接着固定されるミラーホルダであって、前記折り返しミラーが前記回折格子（４）の刻線方向（Ｄ１）に沿った回転軸回りに回転されるように回転する前記ミラーホルダ（１０）を備えた
折り返しミラー（５）であること。

上記［１］及び［４］の構成のリットマン型分光器及び折り返しミラーによれば、折り返しミラーには、コーナープリズムのように光入射面、側面がないため、不要なマルチパスモードの光が発生しない。また、折り返しミラーは、２枚の平面ミラーをミラーホルダに接着固定する簡素な構成となっている。これにより、簡素な構成で精度向上を図ることができる。
上記［２］の構成のリットマン型分光器によれば、より一層、簡素な構成で２枚の平面ミラーを互いに直角になるように、固定することができる。
上記［３］の構成のリットマン型分光器によれば、安定して平面ミラーを支持することができる。

本発明によれば、簡素な構成で精度向上を図ったリットマン型分光器及び当該リットマン型分光器に用いられる折り返しミラーを提供することができる。

以上、本発明について簡潔に説明した。更に、以下に説明される発明を実施するための形態（以下、「実施形態」という。）を添付の図面を参照して通読することにより、本発明の詳細は更に明確化されるであろう。

図１は、本発明のリットマン型分光器の一実施形態を示す構成図である。図２は、図１に示す折り返しミラーの斜視図である。図３は、図２に示す折り返しミラーを構成する平面ミラー及び第１ミラーホルダの側面図である。図４は、図３に示す平面ミラー及び第１ミラーホルダを背面側から見た斜視図である。図５は、従来のリットマン型分光器の一例を示す構成図である。

本発明に関する具体的な実施形態について、各図を参照しながら以下に説明する。

図１に示すように、リットマン型分光器１は、入射スリット（光入射部）２と、コリメータ３と、回折格子４と、折り返しミラー５と、集光器６と、出射スリット７と、を備えている。入射スリット２は、被測定光が入射される。入射スリット２は、その長手方向が後述する回折格子４の刻線方向Ｄ１に沿って設けられている。コリメータ３は、入射スリット２を通って入力された被測定光を平行光とするレンズである。

回折格子４には、コリメータ３からの平行光が入射される。回折格子４は、刻線方向Ｄ１に沿った微細な溝が複数並べて形成され、コリメータ３からの平行光が入射されると、回折現象によって波長ごとに異なる方向に強められた回折光を発生する。折り返しミラー５は、回折光が入射され、入射された回折光を再び回折格子４に向けて反射する。集光器６は、回折格子４で再度回折された回折光のうち特定方向に出射された光を集光する。出射スリット７は、集光器６の集光位置に設けられ、特定方向に出射された波長の光を出射する。

上記折り返しミラー５を刻線方向Ｄ１に沿った回転軸回りに回転させることにより、回折格子４から特定方向に出射される（即ち集光器６に向かって出射される）光の波長を調整して、集光器６に入射される光の波長を選択することができる。

次に、上述した折り返しミラー５の詳細について以下説明する。折り返しミラー５は、図２に示すように、２つの平面ミラー８、９と、ミラーホルダ１０と、を備えている。

２つの平面ミラー８、９は、長方形の平板から構成され、表面Ｓ１１にミラー印刷などにより光反射面が形成されている。２つの平面ミラー８、９は、同じ大きさ、同じ形状に設けられている。図３等に示すように、平面ミラー８、９は、短手方向Ｄ２一方の側面には傾斜面Ｓ１２が設けられている。本実施形態では傾斜面Ｓ１２は、表面Ｓ１１との成す角が４５度となるように、形成されている。また、平面ミラー８、９の長手方向Ｄ３両側、短手方向Ｄ２他方側の側面Ｓ１４、Ｓ１５（図４参照）は、表面Ｓ１に対して直角に設けられている。

ミラーホルダ１０は、２つの平面ミラー８、９が互いに直角となるように接着固定でき、回折格子４の刻線方向Ｄ１に沿った回転軸回りに回転される。ミラーホルダ１０は、第１ホルダ部１１と、第２ホルダ部１２とを備えている。第１ホルダ部１１及び第２ホルダ部１２は、表面視二等辺三角形に設けられた平板状に設けられている。本実施形態では、第１ホルダ部１１が２つ設けられ、第２ホルダ部１２が２つ設けられている。また、本実施形態では、２つの第１ホルダ部１１及び第２ホルダ部１２は、同じ大きさ、同じ形状に設けられている。

第１ホルダ部１１は、図４に示すように、二等辺三角形の一番長い辺に対応する側面に平面ミラー８の背面Ｓ１３が接着されている。このとき、二等辺三角形の互いに等しい辺に対応する側面Ｓ２１と、平面ミラー８の傾斜面Ｓ１２と、が同一平面上となるように接着される。この第１ホルダ部１１により、後述する第２ホルダ部１２上に平面ミラー８を斜めにした状態で支持することができる。また、本実施形態では、２つの第１ホルダ部１１は、長手方向Ｄ３に沿って並べて設けられている。

第２ホルダ部１２は、表面において二等辺三角形の互いに等しい二辺に沿った縁部のうち一方に平面ミラー８の長手方向Ｄ３の側面Ｓ１４が接着され、他方に平面ミラー９の長手方向Ｄ３の側面Ｓ１４が接着されている。このとき、二等辺三角形の互いに等しい二辺のうち一方に対応する側面Ｓ３１と、平面ミラー９の背面Ｓ１３と、が同一平面上となるように接着される。また、二等辺三角形の互いに等しい二辺のうち他方に対応する側面Ｓ３２と、平面ミラー８の背面Ｓ１３と、平面ミラー９の短手方向Ｄ２他方側の側面Ｓ１５と、が同一平面上となるように接着される。この第２ホルダ部１２により、平面ミラー８、９を互いに直角に固定することができる。なお、第２ホルダ部１２で反射した光がマルチパスモードを発生するのを抑制するため、第２ホルダ部１２は、光を反射しない材質を採用するか、或いは、光を反射しない表面処理をする必要がある。

上述した実施形態によれば、折り返しミラー５は、２つの平面ミラー８、９と、２つの平面ミラー８、９が互いに直角となるように接着固定され、刻線方向Ｄ１に沿った回転軸回りに回転するミラーホルダ１０と、を有する。折り返しミラー５には、コーナープリズムのように光入射面、側面がないため、不要なマルチパスモードの光が発生しない。また、折り返しミラー５は、２枚の平面ミラー８、９をミラーホルダ１０に接着固定する簡素な構成となっている。これにより、簡素な構成で精度向上を図ることができる。

また、もし仮に、２つの平面ミラー８、９の成す角が直角に対して誤差を生じて取り付けられた場合、集光器６によって集光された集光ビームには、出射スリット７の長手方向（＝波長分散方向に対して直交する方向）にボケが生じる。しかしながら、集光ビームの波長分散方向のボケは小さく、測定される波長分解能には影響しない。

上述した実施形態によれば、二等辺三角形状の第１ホルダ部１１及び第２ホルダ部１２により、平面ミラー８、９を互いに直角に固定することができる。これにより、より一層簡素な構成で２枚の平面ミラー８、９を互いに直角になるように固定することができる。

上述した実施形態によれば、第１ホルダ部１１は、長手方向Ｄ３に沿って複数並べて設けられている。これにより、安定して平面ミラー８、９を支持することができる。

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。その他、上述した実施形態における各構成要素の材質、形状、寸法、数、配置箇所、等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。

上述した実施形態によれば、二等辺三角形状の第２ホルダ部１２により平面ミラー８、９を互いに直角に固定していたが、これに限ったものではない。例えば、Ｌ字状の第２ホルダ部１２により、平面ミラー８、９を互いに直角に固定するようにしてもよい。

また、上述した実施形態によれば、第１ホルダ部１１及び第２ホルダ部１２は同じ大きさに設けられていたが、これに限ったものではない。第１ホルダ部１１及び第２ホルダ部１２は異なる大きさに設けられていてもよい。

ここで、上述した本発明に係るリットマン型分光器及び折り返しミラーの実施形態の特徴をそれぞれ以下［１］～［４］に簡潔に纏めて列記する。
［１］
被測定光を入力する光入射部（２）と、
前記光入射部（２）に入射された被測定光を平行光とするコリメータ（３）と、
前記平行光が入射されて回折光を出力する回折格子（４）と、
前記回折光が入射され再び前記回折格子（４）に向けて反射する折り返しミラー（５）と、
前記回折格子（４）で再度回折した回折光を集光する集光器（６）と、
前記集光器（６）の集光位置に設けられた出射スリット（７）と、を備えたリットマン型分光器（１）において、
前記折り返しミラー（５）は、２つの平面ミラー（８、９）と、前記２つの平面ミラー（８、９）が互いに直角となるように接着固定でき、前記回折格子（４）の刻線方向（Ｄ１）に沿った回転軸回りに回転されるミラーホルダ（１０）と、を有する、
リットマン型分光器（１）。
［２］
［１］に記載のリットマン型分光器（１）であって、
前記ミラーホルダ（１０）は、表面視二等辺三角形に設けられた平板状の第１ホルダ部（１１）及び第２ホルダ部（１２）を有し、
前記第１ホルダ部（１１）は、前記二等辺三角形の一番長い辺に対応する側面に２つの前記平面ミラー（８、９）の一方の背面（Ｓ１３）が接着され、
前記第２ホルダ部（１２）は、表面において前記二等辺三角形の互いに等しい二辺に沿った縁部のうち一方に２つの前記平面ミラー（８、９）の一方の側面（Ｓ１４）が接着固定され、他方に２つの前記平面ミラー（８、９）の他方の側面（Ｓ１４）が接着固定されている、
リットマン型分光器（１）。
［３］
［２］に記載のリットマン型分光器（１）であって、
前記第１ホルダ部（１１）は、複数並べて設けられている、
リットマン型分光器（１）。
［４］
回折格子（４）からの回折光が入射され再び前記回折格子（４）に向けて反射する折り返しミラー（５）において、
２つの平面ミラー（８、９）と、
前記２つの平面ミラー（８、９）が互いに直角となるように接着固定され、前記回折格子（４）の刻線方向（Ｄ１）に沿った回転軸回りに回転されるミラーホルダ（１０）と、を備えた
折り返しミラー（５）。

１リットマン型分光器
２光入射部（入射スリット）
３コリメータ
４回折格子
５折り返しミラー
６集光器
７出射スリット
８、９平面ミラー
１０ミラーホルダ
１１第１ホルダ部
１２第２ホルダ部
Ｓ１３背面
Ｓ１４側面

Claims

被測定光を入力する光入射部（２）と、
前記光入射部（２）に入射された被測定光を平行光とするコリメータ（３）と、
前記平行光が入射されて回折光を出力する回折格子（４）と、
前記回折光が入射され再び前記回折格子（４）に向けて反射する折り返しミラー（５）と、
前記回折格子（４）で再度回折した回折光を集光する集光器（６）と、
前記集光器（６）の集光位置に設けられた出射スリット（７）と、を備えたリットマン型分光器（１）において、
前記折り返しミラー（５）は、２つの平面ミラー（８、９）から構成され、
前記２つの平面ミラー（８、９）が互いに直角となるように接着固定され、前記折り返しミラー（５）が前記回折格子（４）の刻線方向（Ｄ１）に沿った回転軸回りに回転されるように回転するミラーホルダ（１０）を、さらに備えた、
リットマン型分光器（１）。
請求項１に記載のリットマン型分光器（１）であって、
前記ミラーホルダ（１０）は、表面視二等辺三角形に設けられた平板状の第１ホルダ部（１１）及び第２ホルダ部（１２）を有し、
前記第１ホルダ部（１１）は、前記二等辺三角形の一番長い辺に対応する側面に２つの前記平面ミラー（８、９）の一方の背面（Ｓ１３）が接着され、
前記第２ホルダ部（１２）は、表面において前記二等辺三角形の互いに等しい二辺に沿った縁部のうち一方に２つの前記平面ミラー（８、９）の一方の側面（Ｓ１４）が接着固定され、他方に２つの前記平面ミラー（８、９）の他方の側面（Ｓ１４）が接着固定されている、
リットマン型分光器（１）。
請求項２に記載のリットマン型分光器（１）であって、
前記第１ホルダ部（１１）は、複数並べて設けられている、
リットマン型分光器（１）。