JPH03204604A - Spectroscope and optical demultiplexer - Google Patents

Spectroscope and optical demultiplexer

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JPH03204604A
JPH03204604A JP83590A JP83590A JPH03204604A JP H03204604 A JPH03204604 A JP H03204604A JP 83590 A JP83590 A JP 83590A JP 83590 A JP83590 A JP 83590A JP H03204604 A JPH03204604 A JP H03204604A
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JP
Japan
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optical
light
diffraction element
wavelength
converged
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Application number
JP83590A
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Japanese (ja)
Inventor
Fumihiro Sogawa
十川 文博
Yoshikazu Hori
義和 堀
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To obtain the small-sized, inexpensive spectroscope by providing a plane-shaped optical diffraction element which resolves incident divergent light in wavelength, and diffracts each light beams converged in different directions, and a photodetector which detects the converged light beams respectively. CONSTITUTION:This device is equipped with the plane-shaped optical diffraction element 2 which resolves the incident divergent light 3 in wavelengths, and diffracts the each converged light beams 4 converged in the different directions, and the photodetector 5 which detects the converged light beams respectively. Then when diverged light 3 is made incident on the diffraction element 2, the light is dispersed by wavelength through the diffraction and converged in the different directions and the converged light beams 4 are made incident on and detected by the photodetector 5 respectively. This optical diffraction element 2 is large in the degree in freedom of design of convergence distance, etc., as compared with a conventional concave grating, its replica is easily manufactured because of the plane shape, and the necessary area becomes small. Consequently, the small-sized, low-cost spectroscope is obtained.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、光計測分野に適用される分光器、および光
通信分野に適用され、特に波長多重された光信号を波長
分解する光分波器に関するものである。
[Detailed Description of the Invention] [Field of Industrial Application] This invention is applicable to a spectrometer applied to the field of optical measurement and to the field of optical communication, and in particular to an optical demultiplexer that wavelength-decomposes a wavelength-multiplexed optical signal. It is related to vessels.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

分光器は複数の波長の光を波長分解するものであり、計
測分野においては重要な位1を占める。
A spectrometer is a device that separates light of multiple wavelengths, and occupies an important position in the field of measurement.

従来の分光器の構成を第8図に示す。測定する光を導く
入力用の光ファイバ71の端面付近には、出射瞳を制限
するためのスリット72が設けられており、スリット7
2から発散する光は反射鏡75を反射して凹面グレーテ
ィング73に入射し、凹面グレーティング73により波
長分解され、凹面グレーティング73の凹習の効果によ
り特定面上に集光する。そして波長分解された収束光は
イメージセンサ74で検出される。76はこの光学系の
全体を支持する箱体である。
The configuration of a conventional spectrometer is shown in FIG. A slit 72 for limiting the exit pupil is provided near the end face of the input optical fiber 71 that guides the light to be measured.
The light diverging from the concave grating 73 is reflected by the reflecting mirror 75, enters the concave grating 73, is wavelength-resolved by the concave grating 73, and is focused on a specific surface due to the concave shape of the concave grating 73. The wavelength-resolved convergent light is then detected by an image sensor 74. 76 is a box that supports the entire optical system.

一方、波長多重光通信は、大容量の光通信を可能にする
ものであるが、その実現には複数の波長の光を波長分解
するための光分波器が要求されている。従来の光分波器
の構成を第9図に示す。入力用の光ファイバ81から出
射した光は発散光となるが、セルフォックレンズ82に
より平行光となり、プリズム85を介して平行・等間隔
の直線からなる回折格子83に入射する。光は回折格子
83により回折を受けるが、光の波長が異なると回折角
が異なるので波長分解がなされる。分解された光は、再
度セルフォックレンズ82を通過することにより、それ
ぞれ出力用の光ファイバ群84の端面に集光され、その
各光ファイバに入射する。
On the other hand, wavelength division multiplexing optical communication enables large-capacity optical communication, but its realization requires an optical demultiplexer for wavelength-separating light of a plurality of wavelengths. The configuration of a conventional optical demultiplexer is shown in FIG. The light emitted from the input optical fiber 81 becomes diverging light, but it becomes parallel light by the SELFOC lens 82 and enters the diffraction grating 83 made of parallel and equidistant straight lines via the prism 85. The light is diffracted by the diffraction grating 83, and since different wavelengths of light have different diffraction angles, wavelength separation is performed. The decomposed light passes through the SELFOC lens 82 again and is focused on the end face of each output optical fiber group 84, and enters each of the optical fibers.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

従来の分光器では、波長分解を行う素子として凹面グレ
ーティング73が用いられてきた。これは特定形状の凹
面上に形成された直線グレーティングであり、スリット
72から発散する光を波長分解するとともに、特定形状
の凹面により集光機能を実現するものである。
In conventional spectrometers, a concave grating 73 has been used as an element for wavelength resolution. This is a linear grating formed on a concave surface of a specific shape, and serves to wavelength-resolve the light diverging from the slit 72, and also realizes a light focusing function using the concave surface of a specific shape.

しかし、この凹面グレーティング73は加工が容易でな
くコスト高を招く、また近距離に集光させるためには凹
面の曲率が大きく、グレーティングの周期が小さくなる
ので実現が困難になる。その結果、分光器のサイズを小
さくできないという問題があった。
However, this concave grating 73 is not easy to process, leading to high costs, and in order to focus light at a short distance, the curvature of the concave surface is large and the period of the grating becomes small, making it difficult to realize. As a result, there was a problem in that the size of the spectrometer could not be reduced.

一方、従来の充分波器では、波長分解を行う素子として
平行・等間隔の直線群にパターニングされた反射型の回
折格子83が用いられてきた。入力用の光ファイバ81
からの発散性の出射光をコリメートするため、また回折
格子83で分散を受けた光を集光して出力用の光ファイ
バ群84に導くためセルフォックレンズ82が用いられ
てきた。
On the other hand, in conventional full-wavelength detectors, a reflective diffraction grating 83 patterned into a group of parallel, equally spaced straight lines has been used as an element for wavelength decomposition. Optical fiber 81 for input
A SELFOC lens 82 has been used to collimate the divergent emitted light from the diffraction grating 83 and to condense the light that has been dispersed by the diffraction grating 83 and guide it to a group of optical fibers 84 for output.

ところが、このセルフォックレンズ82を用いると、光
分波器の光学系が複雑になり、小型化が困難となり、か
つコストがかかるという問題があった。
However, when this SELFOC lens 82 is used, there are problems in that the optical system of the optical demultiplexer becomes complicated, making it difficult to downsize and increasing costs.

したがって、この発明の目的は、小型で安価な分光器お
よび光分波器を提供することである。
Therefore, an object of the present invention is to provide a small and inexpensive spectrometer and optical demultiplexer.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

請求項+11の分光器は、入射する発散光を波長分解し
それぞれ異なった方向に収束する収束光を回折する平面
形状の光回折素子と、前記収束光をそれぞれ検出する光
検出器とを備えたものである。
The spectrometer according to claim 11 is provided with a planar optical diffraction element that wavelength-decomposes incident diverging light and diffracts convergent light that converges in different directions, and a photodetector that detects each of the convergent lights. It is something.

請求項(2)の分光器は、請求項(1)において、前記
光回折素子が電子ビーム描画法により回折格子を形成し
たものである。
In the spectrometer according to claim (2), in claim (1), the optical diffraction element forms a diffraction grating by an electron beam drawing method.

請求項(3)の光分波器は、波長多重された発散光を出
射する入力用の光ファイバと、前記発散光を波長分解し
それぞれ異なった方向に収束する収束光を回折する光回
折素子と、前記収束光をそれぞれ入射する出力用の光フ
ァイバ群とを備えたものである。
The optical demultiplexer according to claim (3) includes an input optical fiber that outputs wavelength-multiplexed diverging light, and an optical diffraction element that wavelength-decomposes the diverging light and diffracts convergent light that is converged in different directions. and a group of output optical fibers into which the convergent light enters, respectively.

請求項(4)の光分波器は、請求項(3)において、前
記光回折素子が電子ビーム描画法により回折格子を形成
したものである。
In the optical demultiplexer according to claim (4), in claim (3), the optical diffraction element forms a diffraction grating by an electron beam drawing method.

〔作用〕[Effect]

請求項!11の分光器によれば、発散光が光回折素子に
入射するとその回折により波長ごとに分散してそれぞれ
異なる方向に収束し、各収束光がそれぞれ光検出器に入
射し検出される。この光回折素子は、従来の凹面グレー
ティングと比較して、集光距離などの設計の自由度が大
きく、かつ平面形状ゆえレプリカ作製が容易であり、ま
た必要面積も小さく、したがって著しい小型・低コスト
な分光器が実現される。
Claim! According to the spectrometer No. 11, when diverging light enters the optical diffraction element, it is dispersed into wavelengths by diffraction and converged in different directions, and each convergent light enters a photodetector and is detected. Compared to conventional concave gratings, this optical diffraction element has a greater degree of freedom in design such as focusing distance, and because of its planar shape, it is easy to manufacture replicas, and the area required is small, so it is extremely compact and low cost. A spectrometer is realized.

請求項(2)の分光器によれば、光回折素子の回折格子
が電子ビーム描画法により形成されているため、周期が
小さくかつ曲率が大きいパターンを容易に形成でき、そ
のため分光器の各構成要素間の距離を小さくできるので
分光器をさらに小形化することができる。
According to the spectrometer of claim (2), since the diffraction grating of the optical diffraction element is formed by electron beam lithography, a pattern with a small period and a large curvature can be easily formed. Since the distance between elements can be reduced, the spectrometer can be further downsized.

請求項(3)の光分波器によれば、入力用の光ファイバ
から出射した波長多重された発散光が光回折素子に入射
すると、その回折により波長ごとに分散してそれぞれ異
なる方向に収束し、各収束光が出力用の光ファイバ群に
入射する。したがって、従来のセルフォックレンズ等を
用いないので、小型・低コストな光分波器が実現される
According to the optical demultiplexer of claim (3), when the wavelength-multiplexed diverging light emitted from the input optical fiber enters the optical diffraction element, the diffraction causes it to be dispersed into wavelengths and converged in different directions. Then, each convergent light enters a group of output optical fibers. Therefore, since a conventional SELFOC lens or the like is not used, a compact and low-cost optical demultiplexer can be realized.

請求項(4)の光分波器によれば、光回折素子の回折格
子が電子ビーム描画法により形成されているため、周期
が小さくかつ曲率が大きいパターンを容易に形成でき、
そのため光分波器の各構成要素間の距離を小さくできる
ので光分波器をさらに小形化することができる。
According to the optical demultiplexer of claim (4), since the diffraction grating of the optical diffraction element is formed by electron beam lithography, a pattern with a small period and a large curvature can be easily formed.
Therefore, since the distance between each component of the optical demultiplexer can be reduced, the optical demultiplexer can be further downsized.

〔実施例〕〔Example〕

この発明の第1の実施例を第1図ないし第4図に基づい
て説明する。すなわち、第1図において、1は入力用の
光ファイバ、2は入力用の光ファイバ1の放射方向の光
軸に対して傾斜して配置された反射型の光回折素子であ
る。入力用の光ファイバlの端面から出射されたたとえ
ば白色の発散光3が、光回折素子2によって回折され、
収束光4に変換され光検出器であるイメージセンサ5に
より検出される。波長の異なる収束光4は回折の角度が
異なるため、収束光4は波長毎に分解し、イメージセン
サ5の面上では違った位置で検出される。6はこの光学
系の全体を支持する箱体である。
A first embodiment of the present invention will be described based on FIGS. 1 to 4. That is, in FIG. 1, 1 is an input optical fiber, and 2 is a reflective optical diffraction element arranged obliquely with respect to the optical axis of the input optical fiber 1 in the radiation direction. For example, white diverging light 3 emitted from the end face of the input optical fiber l is diffracted by the optical diffraction element 2,
The light is converted into convergent light 4 and detected by an image sensor 5 which is a photodetector. Since the convergent light beams 4 having different wavelengths have different diffraction angles, the convergent light beams 4 are separated into wavelengths and are detected at different positions on the surface of the image sensor 5. 6 is a box that supports the entire optical system.

第2図を用いて、この光回折素子2の設計原理を示す。The design principle of this optical diffraction element 2 will be explained using FIG.

すなわち、この光回折素子2は曲がりと周期が連続的に
変化する構造を有する回折格子からなり、かつ回折格子
の曲線形状が4次曲線群の一部で表わされるものである
。平面形状の光回折素子2上にx、  yの直交座標系
を仮定し、光の発散点となる入力用の光ファイバlの端
面の中心の点Pと、前記座標の原点0を結ぶ軸が光回折
素子2に対して垂直方向となす角をθ1とし、点Pと原
点0の距離をrlとする。また分光する波長領域の中心
波長λの光を検出するイメージセンサ5の検出位置の中
心の点Qは、原点Oから距llff2にあり、点Qと原
点0とを結ぶ軸が光回折素子2に対して垂直方向となす
角を02とする。但し、θ1とθ2の方向は逆方向に定
義する。
That is, the optical diffraction element 2 is composed of a diffraction grating having a structure in which the curvature and period change continuously, and the curve shape of the diffraction grating is represented by a part of a group of quartic curves. Assuming an orthogonal coordinate system of x and y on the planar optical diffraction element 2, the axis connecting the point P at the center of the end face of the input optical fiber l, which is the divergence point of light, and the origin 0 of the coordinates is The angle between the light diffraction element 2 and the vertical direction is θ1, and the distance between the point P and the origin 0 is rl. In addition, the center point Q of the detection position of the image sensor 5 that detects light with the center wavelength λ of the wavelength range to be separated is located at a distance llff2 from the origin O, and the axis connecting the point Q and the origin 0 is the optical diffraction element 2. The angle made with the perpendicular direction is 02. However, the directions of θ1 and θ2 are defined to be opposite directions.

点Pから放射され光回折素子2上に形成された回折格子
の一点の点Gに到達し、反射して点Qに到達する光の位
相が揃うように前記回折格子の形状が設定されていると
き、この回折格子はレンズとして働くことになる。
The shape of the diffraction grating is set so that the phase of light emitted from point P, reaching point G, which is one point of the diffraction grating formed on optical diffraction element 2, and reflected and reaching point Q, is aligned. In this case, this diffraction grating acts as a lens.

すなわち、点G (x、  y)を回折格子の等位相点
と考えると、回折格子の形状は次式で与えられる。
That is, if the point G (x, y) is considered as the equiphase point of the diffraction grating, the shape of the diffraction grating is given by the following equation.

PC+QG=mλ+(定数) ・−・・−・−+11こ
こで、λは分波領域の中心波長、mは整数である。
PC+QG=mλ+ (constant) ・−・・−・−+11 Here, λ is the center wavelength of the demultiplexing region, and m is an integer.

原点○における前記定数を0と決め、回折格子の形状を
x、  y座標で示すと次式で表される。
If the constant at the origin ○ is set to 0, and the shape of the diffraction grating is expressed by x and y coordinates, it is expressed by the following equation.

=mλ+’ I” f 2    −−(21第3図に
、電子計算器制御の電子ビーム描画法により形成された
光回折素子2の断面を示し、第3A図にその表面パター
ン(全体の大きさはl鶴角であり、実際には曲線と曲線
との間に30本のパターンが入っている。)を示す、す
なわち、シリコン基板7の上にスピンコードされた約0
.3μmのポジ型電子線レジスト8に、前記(2)式で
表される曲線状に電子ビームを照射し、現像液に浸すこ
とにより前記電子ビームの照射された部分を餘去し、さ
らにクロムの薄膜(膜厚0.03μm)および金の薄膜
(IIIO216μm)9を順に形成して高い反射率の
回折格子を形成している。なおりロムの層は金とシリコ
ン基板7の密着性を増すためのものである。また第3B
図はこの光回折素子2に光ファイバlから超高圧水銀ラ
ンプの光を入射した場合の分光スペクトル(同図(a)
)と、He−Neレーザの光を入射した場合(同図(b
))の分光スペクトルを示す(なお横軸の絶対値はfa
)と(blで異なる)。
= mλ+'I" f 2 --(21 Fig. 3 shows a cross section of the optical diffraction element 2 formed by electronic computer-controlled electron beam lithography, and Fig. 3A shows its surface pattern (overall size). is the l-angle, and there are actually 30 patterns between the curves.), that is, about 0
.. A 3 μm positive type electron beam resist 8 is irradiated with an electron beam in the curved shape expressed by the above equation (2), and the portion irradiated with the electron beam is removed by immersing it in a developer. A thin film (film thickness 0.03 μm) and a thin gold film (IIIO 216 μm) 9 are formed in this order to form a diffraction grating with high reflectance. The layer of ROM is intended to increase the adhesion between the gold and the silicon substrate 7. Also 3rd B
The figure shows the spectral spectrum when light from an ultra-high pressure mercury lamp is incident on this optical diffraction element 2 from the optical fiber 1 ((a) in the same figure).
) and when He-Ne laser light is incident ((b) in the same figure).
)) (The absolute value of the horizontal axis is fa
) and (different in bl).

この光回折素子2を用いて第1図に示した分光器を構成
した結果、波長帯域0.4μm〜0.8μm、分解能2
0nmの分光器を得た。この分光器に用いた光回折素子
2の凹部の形状は前記(2)式で表され、パラメータは
’I=2.6m、θ1=65.4”f2=40m、θ2
−0°、λ=0.62μmであり、回折格子の形成され
ている領域の大きさは1×1鶴1である。
As a result of configuring the spectrometer shown in FIG. 1 using this optical diffraction element 2, the wavelength band is 0.4 μm to 0.8 μm, and the resolution is 2.
A 0 nm spectrometer was obtained. The shape of the concave portion of the optical diffraction element 2 used in this spectrometer is expressed by the above equation (2), and the parameters are 'I = 2.6 m, θ1 = 65.4'' f2 = 40 m, θ2
−0°, λ=0.62 μm, and the size of the region where the diffraction grating is formed is 1×1 crane 1.

第4図に、この光回折素子2の分光特性の計算結果を示
す、これは光回折素子2に平行な面での回折格子の開口
に対応する幾何光学的像を示しており、波長20nm間
隔で0.4μmから0.8μmの光の像を表示した(一
つの台形が一波長に当たる)。波長が設計中心慎長0.
62μmから変化すると、像が広がり、かつ位置が変化
するのがわかる。また隣同志の波長の像が重なっていな
いことにより、分解能20μmが満たされる。イメージ
センサ5には大きさ25fi(波長分散方向)X5nの
CCDイメージセンサを用い、その出力をパーソナルコ
ンピュータで処理した。
FIG. 4 shows the calculation results of the spectral characteristics of this optical diffraction element 2. This shows a geometric optical image corresponding to the aperture of the diffraction grating in a plane parallel to the optical diffraction element 2, with a wavelength interval of 20 nm. An image of light from 0.4 μm to 0.8 μm was displayed (one trapezoid corresponds to one wavelength). The wavelength is 0.
It can be seen that when the distance changes from 62 μm, the image spreads and the position changes. Furthermore, since images of adjacent wavelengths do not overlap, the resolution of 20 μm is satisfied. A CCD image sensor with a size of 25fi (wavelength dispersion direction) x 5n was used as the image sensor 5, and its output was processed by a personal computer.

この発明の第2の実施例を第5図および第6図に基づい
て説明する。すなわち、第5図において、10は人力用
の光ファイバ、11は入力用の光ファイバ10の放射方
向の光軸に対して傾斜して配置された反射型の光回折素
子であり、第1の光回折素子と同構成である。入力用の
光ファイバ10の端面12から出射された発散光13は
、光回折素子11に達する。回折現象により光は収束光
14に変換されるが、光分散効果により波長毎に異なる
特定の位置に集光され、出力用の光ファイバ群15の端
面16にそれぞれ入射する。
A second embodiment of the invention will be described based on FIGS. 5 and 6. That is, in FIG. 5, 10 is an optical fiber for manual use, 11 is a reflective optical diffraction element arranged obliquely with respect to the optical axis in the radiation direction of the input optical fiber 10, and It has the same configuration as the optical diffraction element. Divergent light 13 emitted from the end face 12 of the input optical fiber 10 reaches the optical diffraction element 11 . The light is converted into convergent light 14 due to the diffraction phenomenon, but due to the optical dispersion effect, the light is focused at different specific positions for each wavelength, and enters the end faces 16 of the output optical fiber group 15, respectively.

この実施例では、中心波長1.3μm、波長間隔2nm
で5波長の光分波器を得た。この光分波器に用いた光回
折素子11の凹部の形状は前記(2)式で表され、パラ
メータはf+=3.4vs、θ、=42″、r2=47
.8鶴、θ2=−33’、λ−1,3μm、回折格子の
形成されている領域の大きさは1.2 (x方向)xt
、s (y方向)龍2である。
In this example, the center wavelength is 1.3 μm, and the wavelength interval is 2 nm.
We obtained a 5-wavelength optical demultiplexer. The shape of the concave portion of the optical diffraction element 11 used in this optical demultiplexer is expressed by the above equation (2), and the parameters are f+=3.4vs, θ,=42″, r2=47
.. 8 cranes, θ2=-33', λ-1, 3 μm, the size of the area where the diffraction grating is formed is 1.2 (x direction) xt
, s (y direction) is dragon 2.

第6図に、この光回折素子11の分光特性の計算結果を
示す。図は平面形状の光回折素子11に平行な面での回
折格子の開口に対応する幾何光学的像を示しており、波
長2nm1gI隔で1.296μmから1.304μm
の光の像を表示したく一つの四角形が一波長に当たる)
。2重の同心円は出力用の光ファイバ群15の1本の光
ファイバを示し、内側の円がコアを示す、光ファイバは
コア径80μmのマルチモードGlファイバであり、1
25μm間隔で並べられている。なお、1.296μm
から1.304μmまで”lnm間隔で波長が制御され
た1、3μm帯外部共振器型半導体レーザを5台用い、
波長多重を行うことにより入力光としている。
FIG. 6 shows the calculation results of the spectral characteristics of this optical diffraction element 11. The figure shows a geometric optical image corresponding to the aperture of the diffraction grating in a plane parallel to the planar optical diffraction element 11, and the wavelength is 2 nm and 1 gI interval from 1.296 μm to 1.304 μm.
(One square corresponds to one wavelength)
. The double concentric circle indicates one optical fiber of the output optical fiber group 15, and the inner circle indicates the core. The optical fiber is a multimode Gl fiber with a core diameter of 80 μm, and
They are arranged at intervals of 25 μm. In addition, 1.296 μm
Using five 1.3 μm band external cavity semiconductor lasers whose wavelengths are controlled at lnm intervals from 1.304 μm to 1.304 μm,
Input light is obtained by wavelength multiplexing.

この発明の第3の実施例を第7図に示す。すなわち、反
射型の光回折素子11の代わりに透過型の光回折素子1
1′を用いたものである。回折格子の形状は、反射型の
ものと全く同しであるが、基板は透明な石英基板であり
、レジスト表面に第3図に示すような金の薄膜を形成し
ていない。
A third embodiment of the invention is shown in FIG. That is, the transmission type optical diffraction element 1 is used instead of the reflection type optical diffraction element 11.
1' is used. The shape of the diffraction grating is exactly the same as that of the reflective type, but the substrate is a transparent quartz substrate, and a thin gold film as shown in FIG. 3 is not formed on the resist surface.

なお、光回折素子2.11は電子計算器制御の電子ビー
ム描画法を用いて作製したものを原盤として、レプリカ
工程により複製されたものを用いてもよい。
It should be noted that the optical diffraction element 2.11 may be produced using an electronic computer-controlled electron beam lithography method as a master, and may be reproduced by a replica process.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

請求項+11の分光器は、発散光を平板状の光回折素子
により波長ごとに分解しかつそれぞれ異なる方向に収束
させたため、従来の凹面グレーティングと比較して、集
光距離などの設計の自由度が大きく、かつ平面形状ゆえ
レプリカ作製が容易であり、また必要面積も小さく、し
たがって著しい小型・低コストな分光器を実現できると
いう効果がある。
The spectrometer of claim +11 separates the diverging light into wavelengths using a flat optical diffraction element and converges them in different directions, so compared to conventional concave gratings, the spectrometer has greater freedom in design such as focusing distance. Because of its large size and planar shape, it is easy to make a replica, and the area required is small, so it has the effect of realizing a spectrometer that is extremely compact and low cost.

請求項(2)の分光器は、光回折素子の回折格子を電子
ビーム描画法により形成したため、周期が小さくかつ曲
率が大きいパターンを容易に形成でき、分光器の各構成
要素間の距離を小さくできるので分光器をさらに小形化
することができる。
In the spectrometer of claim (2), since the diffraction grating of the optical diffraction element is formed by an electron beam writing method, a pattern with a small period and a large curvature can be easily formed, and the distance between each component of the spectrometer can be reduced. This allows the spectrometer to be further miniaturized.

請求項(3)の光分波器は、波長多重された発散光を平
板状の光回折素子により波長ごとに分解しかつそれぞれ
異なる方向に収束させたため、従来のセルフォックレン
ズ等を用いないので、小型・低コストな光分波器を実現
できるという効果がある。
The optical demultiplexer of claim (3) separates the wavelength-multiplexed diverging light into individual wavelengths using a flat optical diffraction element and converges them in different directions, so it does not use a conventional Selfoc lens or the like. This has the effect of realizing a small, low-cost optical demultiplexer.

請求項(4)の光分波器は、光回折素子の回折格子を電
子ビーム描画法により形成したため、周期が小さくかつ
曲率が大きいパターンを容易に形成でき、光分波器の各
構成要素間の距離を小さくできるので光分波器をさらに
小形化することができる。
In the optical demultiplexer of claim (4), since the diffraction grating of the optical diffraction element is formed by electron beam lithography, a pattern with a small period and a large curvature can be easily formed, and a pattern between each component of the optical demultiplexer can be easily formed. Since the distance can be reduced, the optical demultiplexer can be further downsized.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図はこの発明の第1の実施例の分光器の説明図、第
2図は光回折素子の原理を説明する説明図、第3図は光
回折素子の断面構造を説明する図、第3A図はその表面
パターンの拡大図、第3B図は光回折素子の分光スペク
トル図、第4図はこの分光器に用いた光回折素子の分光
特性の一例を示す図、第5図は第2の実施例の光分波器
の説明図、第6図はこの光分波器に用いた光回折素子の
分光特性を示す図、第7図は第3の実施例の説明図、第
8図は従来例の分光器の説明図、第9図は従来例の光分
波器の説明図である。 2・・・光回折素子、3・・・発散光、4・・・収束光
、5・・・光検出器であるイメージセンサ 第3A図 第3B図 (a) (b) 第 図 第 図 ↓ 一波k (nm) 手 続 ン甫 正 書 (自発) 明細書第9頁第5行目から第7行目、 平成 2年 8月31日 =mλ+f1 +f2 ・・・・・・・・・(2)」 とある 平成 2年 特 許 願 第000835号 二mλ+f。 +f2 ・・・・・・・・・(2)」 と訂正 3゜ 補正をする者 する。 羽生との関係
FIG. 1 is an explanatory diagram of a spectrometer according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is an explanatory diagram explaining the principle of an optical diffraction element, FIG. 3 is an explanatory diagram of the cross-sectional structure of an optical diffraction element, Figure 3A is an enlarged view of the surface pattern, Figure 3B is a spectrum diagram of the optical diffraction element, Figure 4 is a diagram showing an example of the spectral characteristics of the optical diffraction element used in this spectrometer, and Figure 5 is the second FIG. 6 is a diagram showing the spectral characteristics of the optical diffraction element used in this optical demultiplexer, FIG. 7 is an explanatory diagram of the third embodiment, and FIG. 9 is an explanatory diagram of a conventional spectrometer, and FIG. 9 is an explanatory diagram of a conventional optical demultiplexer. 2... Optical diffraction element, 3... Divergent light, 4... Convergent light, 5... Image sensor as a photodetector (Figure 3A) Figure 3B (a) (b) Figure Figure ↓ One wave k (nm) Procedurally published (self-published) Specification page 9, lines 5 to 7, August 31, 1990=mλ+f1 +f2 ・・・・・・・・・(2 )” 1990 Patent Application No. 000835 2mλ+f. +f2 ・・・・・・・・・(2)” and the person who makes the correction by 3 degrees. Relationship with Hanyu

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)入射する発散光を波長分解しそれぞれ異なった方
向に収束する収束光を回折する平面形状の光回折素子と
、前記収束光をそれぞれ検出する光検出器とを備えた分
光器。
(1) A spectrometer comprising a planar optical diffraction element that wavelength-resolves incident diverging light and diffracts convergent light that converges in different directions, and a photodetector that detects each of the convergent lights.
(2)前記光回折素子は、電子ビーム描画法により回折
格子を形成していることを特徴とする請求項(1)記載
の分光器。
(2) The spectrometer according to claim 1, wherein the optical diffraction element has a diffraction grating formed by an electron beam lithography method.
(3)波長多重された発散光を出射する入力用の光ファ
イバと、前記発散光を波長分解しそれぞれ異なった方向
に収束する収束光を回折する光回折素子と、前記収束光
をそれぞれ入射する出力用の光ファイバ群とを備えた光
分波器。
(3) An input optical fiber that outputs the wavelength-multiplexed diverging light, an optical diffraction element that wavelength-decomposes the diverging light and diffracts the convergent light that is converged in different directions, and the convergent light is input to each of them. Optical demultiplexer with a group of optical fibers for output.
(4)前記光回折素子は、電子ビーム描画法により回折
格子を形成していることを特徴とする請求項(3)記載
の光分波器。
(4) The optical demultiplexer according to claim 3, wherein the optical diffraction element forms a diffraction grating using an electron beam lithography method.
JP83590A 1990-01-05 1990-01-05 Spectroscope and optical demultiplexer Pending JPH03204604A (en)

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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS545454A (en) * 1977-06-14 1979-01-16 Nec Corp Multiple branching circuit of optical wavelength using holograms
JPS62109049A (en) * 1985-11-07 1987-05-20 Matsushita Electric Ind Co Ltd Production of minute optical element

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS545454A (en) * 1977-06-14 1979-01-16 Nec Corp Multiple branching circuit of optical wavelength using holograms
JPS62109049A (en) * 1985-11-07 1987-05-20 Matsushita Electric Ind Co Ltd Production of minute optical element

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