JPH0843293A

JPH0843293A - ガスセル

Info

Publication number: JPH0843293A
Application number: JP19724794A
Authority: JP
Inventors: Seiji Funakawa; 清次舩川
Original assignee: Ando Electric Co Ltd
Current assignee: Ando Electric Co Ltd
Priority date: 1994-07-29
Filing date: 1994-07-29
Publication date: 1996-02-16

Abstract

(57)【要約】【目的】ガスセルの内部に光の反射領域を設けること
により、ガスセルでの出力光の低下及び変動等の悪影響
を最低限に留めると共に、光学系の安定化を図り、ガス
セル内を通過する光の光路長を容易に長くし光の吸収特
性を変化させることなく吸収量を上げ、小型なガスセル
を提供することを目的とする。【構成】光の入出射領域(1) を最低一ヶ所有した容器
(2) 内に、ある特定の周波数νａの光を吸収するガス
(3) を封入し、光の入出射領域(1) を除いた部分の容器
(2) の内部に光の反射領域(4) を、一ヶ所以上備えるこ
とを特徴とするガスセル。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、容器内に封入された
ガスの光の吸収を利用した測定装置および制御装置につ
いてのものであって、特に封入ガスの持つ特定の光の吸
収周波数に半導体レーザの発振周波数を固定し、発振周
波数の値の精度が高く、発振周波数の安定度が高いレー
ザ光源の制御装置に利用される。

【０００２】

【従来の技術】容器内に特定の周波数もしくは多数の周
波数の光を吸収するガスを封入したガスセルに光を通過
させ、ガスの光の吸収特性を利用した測定及び制御が従
来から行われている。容器内に封入するガスの光吸収率
が小さい場合、ガスセルの光の吸収量を大きくするため
に、ガスセルを長くしガスセル内を通過する光の光路長
を長くするまたは、ガスセルに封入するガスの封入圧力
を高くした。しかしガスセルを長くする方法では、ガス
セルの占有体積が大きくなり、ガスの封入圧力を高くし
て必要な光の吸収量を得る方法では、封入圧力を高くす
るに従いガスの光吸収帯域幅が広がり単一性の高い光吸
収特性が得られず、ガスの封入圧力をあげる方法のみで
は必要な光吸収量を得ることができない場合が多い。

【０００３】ガスセル内を通過する光の光路長を長くす
るための従来の技術を図４、図５により説明する。図４
の２は容器であり、図４の１ａ、１ｂは光の入出射領域
であり、例えばガラス板のような光透過性物質で形成さ
れている。図４の５は枝管である。枝管５より容器２内
部にガス３を所望の圧力で導入したのち枝管５を閉じ気
密封止されガスセルが構成される。またＬはガスセルの
長さでありＡは平行光である。また、図５の６はそれぞ
れミラーであり他は図４と同様である。

【０００４】従来の技術では、ガスセル内を通過する光
の光路長を長くするために図４のガスセルの長さＬを長
くする、または図５に示したようにガスセルの外部にミ
ラー６を設けガスセル自体を光が往復することでガスセ
ル内を通過する光の光路長を長くしていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】図４においてガスセル
長Ｌを長くすると、ガスセルの占める体積が大きくな
る。また図５に示した手段においてガスセル内を通過す
る光Ａの光路長を長くした場合、図５の光Ａが光の入出
射領域１ａ、１ｂを通過する回数の和は４回である。光
Ａがガスセル内をｎ回往復するようにミラー６をガスセ
ルの光の入出射面の両側に配置した場合、光の入出射領
域１ａ、１ｂを光Ａが通過する回数の和は、ｎ×４回と
なる。図４の光Ａの光の入出射領域１ａ、１ｂを光Ａが
通過する際、光の入出射領域１ａ、１ｂの表面での反射
により光Ａの反射および干渉が生じ、ガスセルからの出
射光出力の低下及び変動等の悪影響が起きる。また、図
５に示したように光Ａをガスセルを通過させるように往
復させるために多数のミラー６を必要とし構成が複雑と
なり光学系の不安定化を招き、また往復回数を増やすと
系が大型化する。

【０００６】この発明は、ガスセルの内部に光の反射領
域を設けることにより、ガスセルでの出力光の低下及び
変動等の悪影響を最低限に留めると共に、光学系の安定
化を図り、ガスセル内を通過する光の光路長を容易に長
くし光の吸収特性を変化させることなく吸収量を上げ、
小型なガスセルを提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、この発明では、ガスセルへの光の入出射領域を除い
た部分のガスセルの内部に光の反射領域を設け、ガスセ
ル内部のみで光の往復路を形成する。

【０００８】

【作用】次に、この発明のガスセルの構成を図１により
説明する。図１の１は光の入出射領域であり、４は光の
反射領域であり、図１のθは光Ａのガスセルへの入射角
度であり、他は図４と同じである。

【０００９】光Ａが光の入出射領域１からガスセル内に
角度θで入射しガスセル内でガスによる光吸収を受けな
がら進行し、光の反射領域４に到達する。光の反射領域
４に到達した光Ａは、光の反射領域４で反射し、再びガ
スによる光吸収を受けながら進行し、光の入出射領域１
へ到達し、ガスセルから出射される。このとき、光の入
出射領域１を通過するのはガスセル内へ入射するとき
と、ガスセル内から出射するときの２回のみであるた
め、光の入出射領域１の表面による光の反射と、光の入
出射領域１内部での光の干渉を最小限にとどめる事がで
きる。また、ガスセルの外部にミラー等の他の素子を光
に対して位置合せをして配置する必要がないためそれら
の素子の軸ずれ等による光学系の不安定性が無く、また
ミラーと光の入出射領域１との光Ａの経路が存在しない
ためミラーと光の入出射領域１間との間およびミラーを
介した光の入出射領域１間での干渉が無くなり、光の入
出射領域１の表面での反射も存在しなくなる。また、ミ
ラー等が占有する体積も必要としないためガスセル自体
の大きさ以上の体積を必要とすることなく光Ａの光路長
を容易に長くすることができる。

【００１０】また、光の入出射領域１ａ、１ｂと光の反
射領域４ａ、４ｂを図２に示すように互いに平行に配置
し、光Ａを角度θにより入射する事で図１に示した光路
長に比べ１．５倍の長さが得られる事がわかる。また、
光Ａのガスセルへの入射角度θを小さくして配置する事
により光の反射領域４ａ、４ｂへの光の入出射角度が小
さくなるため容易に光路長を１往復分またはそれ以上増
やす事が可能になる事がわかる。

【００１１】このようにガスセル内部に光の反射領域４
を１ヶ所以上設ける事により、ガスセル内部で光の往復
路を形成することで、ガスセル内を通過する光の光路長
を容易に長くすることができる。また、ガスセル内部で
往復路を形成したためガスセルによる反射と干渉の影響
を最小限にとどめることができ、出力光の低下及び変動
を極めて低く保つ事ができる。また、ガスセル自体に光
の反射領域４が作り付けられているため温度、振動等に
よる光学系の軸ずれを起す部分を無くし、光学系の安定
性をはかる事ができる。したがって、ガスセル内部に光
の反射領域４を１ヶ所以上設ける事により、光の吸収特
性を変化させることなく光の吸収量を上げ、ガスセルを
小型化することが可能になる。

【００１２】

【実施例】次に、この発明によるガスセルの実施例の構
成を図を用いて説明する。図１は実施例１である。図１
の１は光の入出射領域であり、パイレックスガラスで構
成されている。図１の２は容器であり材質はパイレック
スガラスである。図１の５は枝管であり材質はパイレッ
クスガラスである。図１の３は圧力２０Ｔｏｒｒで封入
されたアセチレンガスである。図１の光の反射領域４に
はアルミの蒸着膜による全反射ミラーが形成されてい
る。光Ａは、約１５３３．５ｎｍのレーザ光であり平行
光とされている。

【００１３】図２は実施例２である。図１の１は光の入
出射領域であり、パイレックスガラスで構成されてい
る。図２の２は容器であり材質はパイレックスガラスで
ある。図２の５は枝管であり材質はパイレックスガラス
である。図２の３は圧力２０Ｔｏｒｒで封入されたアセ
チレンガスである。図２の光の反射領域４にはアルミの
蒸着膜による全反射ミラーが形成されている。光Ａは、
約１５３３．５ｎｍのレーザ光であり平行光とされてい
る。

【００１４】図３は実施例３である。図３の１ａ、１ｂ
は光の入出射領域であり、パイレックスガラスで構成さ
れている。図３の２は容器であり材質はパイレックスガ
ラスである。図３の５は枝管であり材質はパイレックス
ガラスである。容器内２にはアセチレンガス３が圧力２
０Ｔｏｒｒで枝管５から導入された後で密封され封入さ
れている。図３の４ａ、４ｂは光の反射領域でありガラ
ス容器２の内面にアルミの蒸着膜による全反射ミラーが
形成されている。光Ａは、約１５３３．５ｎｍのレーザ
光であり平行光とされ、光の入出射領域１ａよりガスセ
ル内に角度θで入射される。ガスセル内に入射した光Ａ
はアセチレンガス３による吸収を受けながら光の反射領
域４ｂに到達する。光の反射領域４ｂに到達した光Ａは
反射され、再びアセチレンガス３による吸収を受けなが
ら光の反射領域４ａに到達する。光の反射領域４ａに到
達した光Ａは再び反射され光の反射領域４ａ、４ｂの間
をアセチレンガス３の吸収を受けながら光の入出射領域
１ｂへ到達し、角度θで出射される。

【００１５】実施例では容器２はパイレックスガラスと
し光透過性の材料を用いたが、容器２はガスセル内部の
ガスを気密封止可能な材料であれば光透過性を有する必
要はなく、例えば金属などを容器２の材料として使用す
ることも当然可能である。

【００１６】

【発明の効果】この発明は、ガスセルの内部に光の反射
領域を設けることにより、ガスセルからの出力光の低下
及び変動などの悪影響を最低限に留めると共も、光学系
の安定化を図り、ガスセル内を通過する光の光路長を容
易に長くし、光の吸収特性を変化させることなく光の吸
収量を上げ、小型化することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明によるガスセルの構成図である。

【図２】この発明によるガスセルの構成図である。

【図３】この発明によるガスセルの構成図である。

【図４】従来技術によるガスセルの構成図である。

【図５】従来技術によるガスセルの構成図である。

【符号の説明】

１光の入出射領域１ａ光の入出射領域１ｂ光の入出射領域２容器３ガス４光の反射領域４ａ光の反射領域４ｂ光の反射領域５枝間６ミラーＬガスセルの長さＡ光 θ 光の入射角度

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光の入出射領域(1) を最低一ヶ所有した
容器(2) 内に、特定の周波数の光を吸収するガス(3) を
封入し、光の入出射領域(1) を除いた部分の容器(2) の
内部に光の反射領域(4) を、一ヶ所以上備えることを特
徴とするガスセル。
【請求項２】光の入出射領域(1) を一ヶ所有した容器
(2) 内に、特定の周波数の光を吸収するガス(3) を封入
し、容器(2) の内側の光の入出射領域(1) に平行な面に
光の反射領域(4) を備えたガスセルであって、光を光の
入出射領域(1) に入射角度θで入射させ、光の反射領域
(4) で光を反射させ光の入出射領域(1) から光を取りだ
す事を特徴としたガスセル。
【請求項３】容器(2) の平面に光の入出射領域(1a)を
一ヶ所有し、かつ同じ面内の容器(2) の内面に光の反射
領域(4a)を有し、前記平面に平行な面の光の入出射領域
(1a)に対向する部分の容器(2) の内面に光の反射領域(4
b)を有し、かつ光の反射領域(4a)に対向する部分に光の
入出射領域(1b)を有し、容器(2) 内に特定の周波数の光
を吸収するガス(3) を封入したガスセルであって、光を
光の入出射領域(1aもしくは1b)に入射角度θで入射さ
せ、光の反射領域(4aもしくは4b)と光の反射領域(4bも
しくは4a)とでそれぞれ１回以上反射させ光の入出射領
域(1bもしくは1a)から光を取りだす事を特徴としたガス
セル。