JPH0989665A - 光スペクトラム測定装置 - Google Patents
光スペクトラム測定装置Info
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Abstract
軽減すること。 【解決手段】 光源1は出射端1aから種々の波長成分
が含まれる光を出射するものである。光ファイバ2は、
一方の端部2aから上記光を入射し、他方の端部2bか
ら出射する。この端部2b、凹面鏡3,5、回折格子
4、及び出射スリット6によりツェルニ・ターナ形分散
分光計が形成されている。マスク9は開口径を制限する
ものであり、出射スリット6を通過した光のうちマスク
9の開口径より広がった光が除去される。
Description
トラム特性を測定する光スペクトラム測定装置に関す
る。
構成を示す構成図である。図5において1は種々の波長
からなる光を発生する光源であり、この光は出射部1a
から出射される。2は光ファイバであり、一方の端部2
aが光源1の出射部1aの近傍に配され、この端部2a
から光源1からの光が入射される。端部2aから入射さ
れた光は、光ファイバ2を伝搬し他方の端部2bから出
射される。
し平行光にするための凹面鏡である。4は表面に多数の
線状の溝4aが各々平行に形成されている回折格子であ
り、この溝4aに平行な軸4bを中心として回動自在と
なっている。この回折格子4は入射する平行光を、波長
によって定まる方向に回折し、各波長成分毎に分離する
ためのものである。また、5は凹面鏡であり、回折格子
4において回折された波長成分を反射して集光するため
のものである。6は出射スリットであり、通過する波長
成分及び光強度を制限するものである。また7は集光を
行うレンズである。8は入射した光を、その光強度に比
例した電気信号に変換する光検出器であり、変換された
電気信号は検出信号として出力端子8aから出力され
る。尚、上記端部2b、凹面鏡3,5、回折格子4、及
び出射スリット6によりツェルニ・ターナ形分散分光器
が形成されている。
ら出射された種々の波長成分からなる光は光ファイバ2
の一方の端部2aから入射し、光ファイバ2を伝搬して
他方の端部2bから出射する。端部2bから出射した光
は端部2bの開口数で決まる開口角を境界とする範囲内
を広がりながら伝搬し、凹面鏡3により反射されて平行
光となる。次に、この平行光は回折格子4に入射し、波
長成分毎に異なった角度で回折される。この回折格子4
において回折された波長成分のうち、凹面鏡5の方向に
回折された波長成分は凹面鏡5で反射される。この凹面
鏡5で反射される波長成分は、回折格子4の分散の大き
さ、回折格子4と凹面鏡5との距離、及び凹面鏡5の開
口面積によって定まる波長幅を有する。この凹面鏡5で
反射される波長成分のうち出射スリット6の位置におい
て結像した特定の波長成分のみが出射スリット6を通過
する。
ズ7において集光されて光検出器8へ入射する。そし
て、この波長成分は光強度に比例した電気信号に変換さ
れ、変換された電気信号は検出信号として出力端子8a
から出力される。また、図5中の回折格子4の角度を、
特定の波長成分が出射スリット6を通過するように設定
すれば、光源1の出射部1aから出射される光のうち、
特定の波長成分の光強度を知ることができる。また、回
折格子4の角度を変化させて波長走査を行えば、光源1
から出射される光の波長強度特性を得ることができる。
ラム測定装置の性能を評価するうえで、重要な指標とさ
れるものは、迷光成分がいかに抑制されているかであ
る。理想的な光スペクトラム測定装置は、特定の波長成
分だけが出射スリット6を通過できるように図5中の回
折格子4の角度を設定すれば、出射スリット6の幅で決
まる波長範囲以外の波長成分は出射スリット6を全く通
過しないよう構成されている。しかし、実際には回折格
子4の形状誤差や、凹面鏡3、5の表面精度や収差など
により迷光成分が生じ、不必要な波長成分が光検出器8
に入射するという問題があった。本発明は上記事情に鑑
みてなされたものであり、迷光成分を軽減する光スペク
トラム測定装置を提供することを目的とする。
少なくとも1つの出射スリットを有する分光器におい
て、前記少なくとも1つの出射スリットの各々に備え付
けられ、前記出射スリットを通過する波長成分の開口径
を制限するマスクを具備することを特徴とするものであ
る。請求項2記載の発明は、少なくとも1つの出射スリ
ットを有する分光器において、前記少なくとも1つの出
射スリットの各々に、前記出射スリットの位置が一方の
焦点位置となるように配され、前記出射スリットの通過
光を平行光に変換する第1のレンズと、前記第1のレン
ズの他方の焦点位置に配され、前記平行光を通過させ開
口径を制限するマスクとを具備することを特徴とするも
のである。
実施形態について説明する。 〔第1実施形態〕図1は本発明による光スペクトラム測
定装置の第1の実施形態を示す構成図であり、この図に
おいて図5と共通する部分には同一の符号を付し、その
説明を省略する。この図に示す光スペクトラム測定装置
が図5に示すものと異なる点は、開口径を制限するため
のマスク9を有することである。このマスク9は円形の
孔を有し、出射スリット6から出射した光がこの孔を通
過するように、出射スリット6とレンズ7との間に配さ
れている。また、上記出射スリット6、マスク9の孔の
中心、及びレンズ7の焦点が同一直線上に位置するよう
に配されている。
波長成分のみが出射スリット6を通過するように回折格
子4の角度を設定する。次に、光源1の出射部1aから
種々の波長成分からなる光を出射させて、光ファイバ2
の一方の端部2aから入射させる。端部2aから入射し
た光は光ファイバ2を伝搬して他方の端部2bから出射
する。端部2bから出射した光は端部2bの開口数で決
まる開口角を境界とする範囲を広がりながら伝搬し、凹
面鏡3により反射され平行光となる。次に、この平行光
は回折格子4に入射し、波長成分毎に異なった角度に回
折される。この回折格子4において回折された波長成分
のうち、凹面鏡5の方向に回折した特定の波長成分は凹
面鏡5で反射される。この凹面鏡5で反射される波長成
分は、回折格子4の分散の大きさ、回折格子4と凹面鏡
5との距離、及び凹面鏡5の開口面積によって定まる波
長幅を有する。この凹面鏡5で反射される波長成分のう
ち出射スリット6の位置において結像した特定の波長成
分のみが出射スリット6を通過する。
からなる光は、端部2bの開口数で決まる開口角以上に
は広がらない。従って、凹面鏡3,5及び回折格子4が
理想的なものであれば、回折格子4によって回折され凹
面鏡5に入射した特定の波長成分のみが出射スリット6
の位置で結像し出射スリット6を通過することができ
る。しかし、実際には凹面鏡3,5及び回折格子4によ
り散乱や収差が生じるため、迷光成分が生じる。この迷
光成分は、本来、出射スリット6を通過すべき特定の波
長成分以外の波長成分が含まれ、出射スリット6の位置
で結像されずに出射スリット6を通過するものである。
出射スリット6を通過した迷光成分を含む特定の波長成
分は、図1に示されているように、マスク9により開口
径が制限される。このとき、特定の波長成分はマスク9
を通過するが、迷光成分のうち、マスク9の開口径より
広がる部分はマスク9を通過しない。したがって、迷光
成分が軽減されることとなる。
装置の光学系の構成の一部分を示す図である。また、図
2(a)は図1中の出射スリット6の幅が狭い場合の光
の通過する経路を示す図であり、図2(b)は図1中の
出射スリット6の幅が広い場合の光の通過する経路を示
す図である。図2(a)において、出射スリット6′の
ように幅が狭い場合、本来通過すべき特定の波長成分の
開口角にあわせてマスク9′の孔の径が設定される。し
かし、実際は、出射スリット6′を通過する波長帯域幅
を広くする等の理由により、図2(a)中の出射スリッ
ト6′のように幅が狭く設定されず、図2(a)中の出
射スリット6″のように、ある程度の幅をもつように設
定される場合がある。この場合、出射スリット6″の幅
の方向に広がった波長成分、即ち、図2(a)において
出射スリット6′の位置で結像しない他の波長成分も出
射スリット6″を通過することとなる。
1の経路をたどるが、第2の波長成分は図2(b)中の
B1の経路をたどる。この場合、光検出器8で検出され
る検出信号は第1の波長成分と第2の波長成分との間の
波長成分の光強度の平均値であり、この平均値の正確な
値を得るには、第1の波長成分と第2の波長成分との間
の波長成分を通過させなければならない。しかし、第1
の波長成分と第2の波長成分との両方を通過させようと
すると、図1中のマスク9の開口径を図2(b)中のマ
スク9″のように大きくしなければならないが、開口径
を大きくすると迷光成分の除去効果が低くなる。また、
図1中の出射スリット6の幅に連動させてマスク9の開
口径を変化させる方法も考えられるが、装置の構造が複
雑になるという欠点がある。
る光スペクトラム測定装置の第2の実施形態を示す構成
図であり、図1と共通する部分には同一の符号を付し、
その説明を省略する。この第2の実施形態は第1の実施
形態において生じる欠点を解消したものである。図3に
おいて10は図1中の出射スリット6とマスク9との間
に配されたレンズであり、出射スリット6からの距離が
このレンズ10の一方の焦点距離となるように配されて
いる。このレンズ10は出射スリット6を通過する波長
成分を平行光にするためのものである。また、上記マス
ク9はレンズ10の他方の焦点の位置に再配置されてい
る。また、11はレンズであり、マスク9の通過光を光
検出器8に結像させるように配置されている。
ム測定装置の作用について説明するが、光源1の出射部
1aから出射した光が出射スリット6を通過するまでの
作用は、第1の実施形態において説明した作用と同一で
あるので説明を省略する。出射スリット6を通過した光
はレンズ10を通過する。レンズ10は出射スリット6
の位置に、一方の焦点が合うように配されているので、
レンズ10を通過した光は平行光となる。また、マスク
9はレンズ10の他方の焦点の位置に配されているの
で、レンズ10において平行光となった光のマスク9上
での通過位置は波長成分に依らず常に一定となる。
る理由を図4(a),(b)を参照して説明する。図4
は図3に示された、光スペクトラム測定装置の構成の一
部分を示す図である。また、図4(a)は図3中の出射
スリット6の幅が狭い場合の光がたどる経路を示す図で
あり、図4(b)は図3中の出射スリット6の幅が広い
場合の光がたどる経路を示す図である。
(a)中の出射スリット6′のように狭い場合は、本来
通過すべき特定の波長成分のみを通過するようにマスク
9の開口径を設定することが可能である。また、図3中
の出射スリット6の幅が、図4(b)中の出射スリット
6″ように広い場合は、異なる経路を通り出射スリット
6″を通過する光の波長範囲が広がる。例えば、第1の
波長成分は図4(b)中のA2の経路をたどり、第2の
波長成分は図4(b)中のB2の経路をたどる。しか
し、マスク9はレンズ10の一方の焦点の位置に配され
ているので、マスク9を通過する位置は、A2の経路を
たどった波長成分と、B2の経路をたどった波長成分と
は同一である。従って図4(a)中に記載されているマ
スク9の開口径と同一の開口径を有するマスク9を用い
ることが可能である。即ち、図3中の出射スリット6の
幅を変化させた場合にも、マスク9の開口径を変化させ
る必要がなく、常に最大の迷光成分除去効果を得ること
ができる。
スク9はレンズ7と光検出器8との間に配しても良い。
また、第1の実施形態及び第2の実施形態においてマス
ク9は円形の孔を有すると説明したが、これに限らず、
マスク9の孔の形状はスリットの形状及びピンホールの
形状であっても良い。また、上記第1の実施形態及び第
2の実施形態において分光器はツェルニ・ターナ形分散
分光器であるとしたが、これに限らず、例えばリトロー
形分散分光器等の他の分光器を用いても良い。
光を光ファイバ2を用いて伝搬させているが、これに限
らず、空間中を伝搬させても良い。この場合、図1中の
端部2bに相当するものは、入射スリットである。さら
に、凹面鏡3,5の代わりにレンズを用いても良い。あ
るいは、凹面鏡3,5を使用せず回折格子4を凹面回折
格子とすることにより、凹面鏡3,5の機能を兼ねさせ
ても良い。なお、本発明による光スペクトラム測定装置
において、凹面鏡の焦点距離280[mm]、回折格子の溝本
数900[本/mm]、出射スリットの幅15[μm]の分光器を使
用し、波長1523.1[nm]に対して1[nm]離れた波長成分で
の迷光成分の光強度を測定した。結果、図5に示されて
いる従来の光スペクトラム測定装置の構成に比べ、図1
及び図3の構成では迷光成分が約40%減少することが確
認された。
スペクトラム測定装置においては、分光器の出射スリッ
トを通過した波長成分の迷光成分をマスクにより除去し
ているため、迷光成分の少ない波長成分を得ることがで
きるという効果がある。
実施形態を示す構成図である。
系の構成の一部分を示す図である。
実施形態を示す構成図である。
系の構成の一部分を示す図である。
成図である。
Claims (2)
- 【請求項1】 少なくとも1つの出射スリットを有する
分光器において、 前記少なくとも1つの出射スリットの各々に備え付けら
れ、前記出射スリットを通過する波長成分の開口径を制
限するマスクを具備することを特徴とする光スペクトラ
ム測定装置。 - 【請求項2】 少なくとも1つの出射スリットを有する
分光器において、 前記少なくとも1つの出射スリットの各々に、前記出射
スリットの位置が一方の焦点位置となるように配され、
前記出射スリットの通過光を平行光に変換する第1のレ
ンズと、 前記第1のレンズの他方の焦点位置に配され、前記平行
光を通過させ開口径を制限するマスクとを具備すること
を特徴とする光スペクトラム測定装置。
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