JPH0827212B2 - 分光器 - Google Patents

分光器

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JPH0827212B2
JPH0827212B2 JP62282769A JP28276987A JPH0827212B2 JP H0827212 B2 JPH0827212 B2 JP H0827212B2 JP 62282769 A JP62282769 A JP 62282769A JP 28276987 A JP28276987 A JP 28276987A JP H0827212 B2 JPH0827212 B2 JP H0827212B2
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Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ この発明は分光器に関し、さらに詳細にいえば、光源
からの照射光又は被観測試料からの反射光若しくは透過
光等のサンプル光を分散光学系に導き、分散光を出射さ
せる分光器に関する。
＜従来の技術＞ 上記の分光器は、サンプル光を分散させ、特定の波長
の分散光を取り出す目的で使用される。また、分散光を
電気信号に変換することにより分光光度計としても利用
される。すなわち分光光度計は、被観測試料からの反射
光や透過光の測光、あるいは測色、又は光源スペクトル
を測定する目的のために用いられるものであり、照射光
源から出た白色光を被観測試料に照射し、その反射光又
は透過光を分散光学系を有する分光器に導いて分散光を
得、分散光のうち特定の波長成分を有する光を選択的に
光電変換素子に導き、電気信号に変換するものである。
ところで、上記分光器から出射された分散光は、波長
に依存した偏光特性を有する場合がある。したがって、
ある特定の波長の光をサンプル光として用いると、この
偏光のために一様な照射ができないことがある。これ
は、分散光学系には通常回折格子やプリズムが用いられ
ており、出射強度が偏光面の相違に応じて変化するから
である。
また、分光光度計の光電変換素子等にも偏光選択性が
あることが多く、上記分散光が偏光性を有している場
合、その偏光方向に応じて観測データのレベルが異なっ
てくることとなる。したがって、サンプル光や分散光学
系や光電変換素子等の偏光特性が波長に依存する場合、
本来のスペクトル波形が上記偏光性で変調された形とな
り、正確なスペクトルデータを得ることができない。
そこで、従来の分光器では、光の偏光性の影響を極力
低減するために、当該偏光を解消する光学素子を分散光
学系の前段又は後段に配置するようにしていた。上記偏
光を解消する光学素子とは、例えば偏光解消子や、光フ
ァイバ等の投光手段によって球内に光を投射し内壁で何
回も反射させ再び球外に取り出す積分球のことをいい、
いずれも、光の偏光を特定の成分に偏らせることなく、
あらゆる方向にほぼ均一に分布させることができるもの
である。したがって、偏光解消子や積分球を通過させれ
ば、光の偏光性にかかわらず本来の光強度を得ることが
できる。
＜発明が解決しようとする問題点＞ ところが、１枚だけの偏光解消子では偏光が充分解消
されず、数枚を重ねて用いる必要がある。しかし、偏光
解消子は水晶を材料としており、高価なので何枚も使用
することが難しい。
また、積分球を使用した場合、受光用光ファイバによ
って積分球内に閉じこめられた光を取り出す必要がある
が、積分球の内壁に塗布している硫酸バリウム等の反射
層は反射率の波長依存性が大きく、特に紫外領域に近く
なると反射率が低くなり（第５図参照）、光量の損失が
増える。また、積分球は完全な球形ではないことも損失
が増える原因となる。したがって、損失の分だけ光量が
低下するので、測定データのS/Nが低下する。これを補
うため、投光量を大きくする必要がある。そのため、照
射光源を大容量のものとする必要があるが、照射光源の
消費電力が大きくなり、発熱が多く故障しやすくなると
いう問題がある。
この発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、
サンプル光を分散光学系に導いて分散光を出射させる分
光器において、精度よく測光、測色あるいは分光を行え
る分光器を提供することを目的としている。
＜問題点を解決するための手段＞ 上記の目的を達成するためのこの発明の分光器は、分
散光学系の入射側若しくは出射側又はその両方に、らせ
ん状、渦巻状又は波状に４回以上屈曲させたマルチモー
ド光ファイバを設置することによって、光を多数回内部
反射させ、光の偏光を解消可能にしたことを特徴とす
る。
また、上記マルチモード光ファイバは、コアが誘電体
で満たされた一般的なマルチモード光ファイバをいい、
中空で内面が鏡面である光ファイバを除外する。
＜作用＞ 上記構成の分光器によれば、分散光学系への入射光又
は分散光学系からの出射光が特定の偏光性を有していて
も、上記光ファイバを通過することにより多数回内部反
射し、その結果偏光が解消されることになる。
なお、一般に光ファイバでは、光が伝達途中で何回も
内部反射される時に、光ファイバの不整等により伝搬モ
ードが偏光面の異なるモードに変換されて、偏光性が崩
れてしまうという現象が起こりやすい。そこで、偏光性
を保存することが一つの課題となっていたのである。
しかし、この発明では、この現象を積極的に活用し
た。すなわち、光ファイバをらせん状、渦巻状又は波状
に４回以上屈曲させ、これに光を通すことによって、多
数回内部反射させ（第２図参照。図では反射回数は４回
となっている）、積極的にモード変換を起こし、結果的
には、一つの方向に偏光していた光を偏光のない状態に
変換することができる。
＜実施例＞ 次いで、この発明の実施例について図を参照しながら
以下に説明する。
第１図は、この発明の分光器の一例を示す概略図であ
り、照射光源（４）から発したビームを投光用光ファイ
バ（２）によって被観測試料（Ｓ）に照射し、観測試料
（Ｓ）からの反射光を受光用光ファイバ（１）により集
めて分散光学系（５）に導いている。
受光用光ファイバ（１）は図示のように棒（６）を中
心にして螺旋状に数回巻かれており、この巻かれた部分
が光を多数回内部反射させ得る屈曲したマルチモード光
ファイバに相当する部分となる。なお、（７）は棒
（６）を固定するスタンドである。
上記の構成により、観測試料（Ｓ）から出た偏光した
反射光は、受光用光ファイバ（１）を通るときに何回も
内部反射し、そのたびに伝搬光の一部が別のモードに変
換され、偏光面の異なるモード成分が増加していく。つ
まり、観測試料（Ｓ）から出た反射光の偏光面は、受光
用光ファイバ（１）を通ることにより、特定の方向に偏
ることなく平均化されていく。このようにして、分散光
学系に偏光選択性があっても精度よく測光、測色あるい
は分光をすることができる。
しかも、光ファイバは容易に形状を変えることがで
き、上記のように棒（６）等に簡単に巻き付けることが
できる。
また、偏光解消度を増加させようとすれば、光ファイ
バの巻数や曲率を多くすればよく、このとき別段のスペ
ースが必要となることもない。したがって、全体として
非常にコンパンクトに装置を構成することができる。
なお、この発明は上記の実施例に限定されるものでは
なく、例えば、分散光学系（５）の出射側に屈曲した光
ファイバを設置してもよい。また、光ファイバを、円筒
基板の側面上にらせん状に形成したり、あるいは渦巻き
状に形成して使用してもよい。その他この発明の要旨を
変更しない範囲内において、種々の設計変更を施すこと
が可能である。
＜実験例＞ 次に、屈曲した光ファイバの偏光解消特性を測定する
実験例を説明する。
第３図は実験に用いた光学系を示し、2mWのHe−Neレ
ーザ（11）から出た照射光を偏光板（12）、（13）を通
し、光電変換素子（13）により受光して電気信号に変換
し、表示器（15）に表示している。偏光板（13）は光軸
を中心として180゜回転可能となっている。
第３図（ａ）は両偏光版（12）（13）の間に何も置か
ない場合、第３図（ｂ）は長さ80cmの直線状光ファイバ
を挿入した場合、第３図（ｃ）は螺旋状に屈曲された状
態の長さが80cmの光ファイバを挿入した場合をそれぞれ
示す。
He−Neレーザ（11）からコヒーレント光を照射して、
まず、両偏光版（12）（13）の間に何も置かない状態で
測定した。偏光板（13）は、偏光板（12）の偏光方向に
対して−90゜から＋90゜まで回転させていくと、表示器
（15）の表示レベルは、第４図の曲線ａに示すような曲
線となった。
次に、長さ80cmの直線状光ファイバを挿入した状態で
同様に測定したところ、第４図の曲線ｂに示すように、
極小点で必ずしも０にならず、最大レベルから最少レベ
ルまでのレベル差は、最大レベルを１と正規化すると、
0.6程度となった。
最後に、螺旋状に屈曲された状態の長さが80cmの光フ
ァイバを挿入した状態で測定したところ、第４図の曲線
ｃに示すように、最大レベルから最少レベルまでのレベ
ル差は、最大レベルを１と正規化すると、0.4程度とな
った。
以上から明らかなように、直線状光ファイバを挿入し
た場合でも、偏光性は解消されること、螺旋状に屈曲さ
れた光ファイバを挿入した場合は、直線状光ファイバを
挿入した場合よりもより偏光解消の効果が大きくなって
いることが分かる。
＜発明の効果＞ 以上のように、この発明の分光器によれば、らせん
状、渦巻状又は波状に４回以上屈曲させたマルチモード
光ファイバを分散光学系の入射側若しくは出射側又はそ
の両方に設置したので、特定の偏光性を有する光が屈曲
した光ファイバを通過することにより多数回内部反射
し、その結果偏光が解消される。しかも、従来のように
積分球等を用いた場合と比べて光量の損失が少なく、照
射光源の消費電力も少なくて済む。したがって、分散光
学系が偏光選択性を有していても、当該偏光選択性に影
響されない一様な出射光を得ることができる。また、分
光光度計として使用した場合でも、偏光特性に影響され
ない測光、測色することが可能になり、測定の精度が向
上する。
【図面の簡単な説明】
第１図はこの発明の分光器の一実施例を示す概略図、 第２図は光ファイバを屈曲させ、これに光を通すことに
よって、多数回内部反射させた状態を示す説明図、 第３図は屈曲した光ファイバの偏光解消特性を実測した
実験装置を示す概略図、 第４図は同実験データを示すグラフ、 第５図は従来の積分球内壁に塗布した硫酸バリウム反射
率を示すグラフであり、折れ線Ａは最も良好な反射特性
を有するもの、折れ線Ｂはあまり良好でない反射特性を
有するものを表す。 （１）……光ファイバ、 （５）……分散光学系、 （Ｓ）……被観測試料

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】光を、波長に依存した偏光特性を持つ分散
    光学系に入射して分散光を出射させるようにした分光器
    において、分散光学系の入射側若しくは出射側又はその
    両方に、らせん状、渦巻状又は波状に４回以上屈曲させ
    たマルチモード光ファイバを設置することによって、光
    を多数回内部反射させ、光の偏光を解消可能にしたこと
    を特徴とする分光器。
JP62282769A 1987-11-09 1987-11-09 分光器 Expired - Lifetime JPH0827212B2 (ja)

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DE3850217T DE3850217T2 (de) 1987-11-09 1988-11-09 Spektroskop.
EP88118647A EP0315967B1 (en) 1987-11-09 1988-11-09 Spectroscope

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