JPH102795A - 分光装置 - Google Patents
分光装置Info
- Publication number
- JPH102795A JPH102795A JP15541096A JP15541096A JPH102795A JP H102795 A JPH102795 A JP H102795A JP 15541096 A JP15541096 A JP 15541096A JP 15541096 A JP15541096 A JP 15541096A JP H102795 A JPH102795 A JP H102795A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- diffraction grating
- light
- incident
- filter
- distribution
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Spectrometry And Color Measurement (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】回折格子に入射するビームの振幅分布を制御
し、回折格子の各々の溝からの回折光パワー振幅を制御
することにより、干渉パターンのサイドローブを抑圧
し、高ダイナミックレンジを実現する。 【解決手段】入射光を回折格子に入射し、前記回折格子
から出射される光を複数個の光検出素子を配列してなる
アレイ素子で検出するようにした分光装置において、前
記回折格子に入射する光のビーム断面における振幅分布
を制御する空間フィルタを備える。
し、回折格子の各々の溝からの回折光パワー振幅を制御
することにより、干渉パターンのサイドローブを抑圧
し、高ダイナミックレンジを実現する。 【解決手段】入射光を回折格子に入射し、前記回折格子
から出射される光を複数個の光検出素子を配列してなる
アレイ素子で検出するようにした分光装置において、前
記回折格子に入射する光のビーム断面における振幅分布
を制御する空間フィルタを備える。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光通信や光計測、
分光分析等に利用される分光装置に関し、詳しくは回折
格子を用いた分光装置のダイナミックレンジの改善に関
するものである。
分光分析等に利用される分光装置に関し、詳しくは回折
格子を用いた分光装置のダイナミックレンジの改善に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】分光装置におけるダイナミックレンジと
は、単色光を入射したときに現れる線スペクトルの中心
波長のパワーレベルと、その中心波長から僅かに離れた
波長における迷光のレベルとの差を意味する。ダイナミ
ックレンジはしたがって迷光レベルによって制限され、
逆に迷光レベルによってダイナミックレンジが決まると
も言える。このダイナミックレンジを改善するほとんど
唯一の方法としては、モノクロメータを２つまたはそれ
以上縦列に（一方の出射口が他方の入射口になるよう
に）並べた上で複数の回折格子を連動させ迷光をカット
する方法である。
は、単色光を入射したときに現れる線スペクトルの中心
波長のパワーレベルと、その中心波長から僅かに離れた
波長における迷光のレベルとの差を意味する。ダイナミ
ックレンジはしたがって迷光レベルによって制限され、
逆に迷光レベルによってダイナミックレンジが決まると
も言える。このダイナミックレンジを改善するほとんど
唯一の方法としては、モノクロメータを２つまたはそれ
以上縦列に（一方の出射口が他方の入射口になるよう
に）並べた上で複数の回折格子を連動させ迷光をカット
する方法である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、回折格
子と光検出器を組み合わせたタイプの分光装置において
は、機械的に波長を掃引する機構がないため上記の手法
が適用できず、ダイナミックレンジを改善するのは不可
能に近いという問題があった。
子と光検出器を組み合わせたタイプの分光装置において
は、機械的に波長を掃引する機構がないため上記の手法
が適用できず、ダイナミックレンジを改善するのは不可
能に近いという問題があった。
【０００４】本発明の目的は、このような点に鑑み、回
折格子に入射するビーム（平行光）のパワー分布（ある
いは電界の振幅分布）を制御し、回折格子の各々の溝か
らの回折光パワー（あるいは振幅）を制御することによ
り、干渉パターンのサイドローブを抑圧し、高ダイナミ
ックレンジを実現し得る分光装置を提供することにあ
る。
折格子に入射するビーム（平行光）のパワー分布（ある
いは電界の振幅分布）を制御し、回折格子の各々の溝か
らの回折光パワー（あるいは振幅）を制御することによ
り、干渉パターンのサイドローブを抑圧し、高ダイナミ
ックレンジを実現し得る分光装置を提供することにあ
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために本発明では、入射光を回折格子に入射し、前記
回折格子から出射される光を複数個の光検出素子を配列
してなるアレイ素子で検出するようにした分光装置にお
いて、前記回折格子に入射する光のビーム断面における
振幅分布を制御する空間フィルタを備えたことを特徴と
する。
るために本発明では、入射光を回折格子に入射し、前記
回折格子から出射される光を複数個の光検出素子を配列
してなるアレイ素子で検出するようにした分光装置にお
いて、前記回折格子に入射する光のビーム断面における
振幅分布を制御する空間フィルタを備えたことを特徴と
する。
【０００６】
【発明の実施の形態】以下図面を用いて本発明を詳しく
説明する。図１は本発明に係る分光装置の一実施例を示
す構成図である。図１において、１は入射口であり、例
えばスリットや光ファイバの出射端等である。２は入射
口からの入射光を平行光にするコリメーティングミラー
（またはレンズ）、３は空間フィルタであり、回折格子
４に入射する光のビーム断面における振幅分布を制御す
るフィルタである。このフィルタ３は、中心部で透過率
が高く、周辺部ほど透過率が低くなるような透過特性を
有する。
説明する。図１は本発明に係る分光装置の一実施例を示
す構成図である。図１において、１は入射口であり、例
えばスリットや光ファイバの出射端等である。２は入射
口からの入射光を平行光にするコリメーティングミラー
（またはレンズ）、３は空間フィルタであり、回折格子
４に入射する光のビーム断面における振幅分布を制御す
るフィルタである。このフィルタ３は、中心部で透過率
が高く、周辺部ほど透過率が低くなるような透過特性を
有する。
【０００７】５は回折格子４からの出射光を集束するた
めのフォーカシングミラー（またはレンズ）、６はフォ
ーカシングミラー５で絞られた光を検出する光検出器で
ある。光検出器としては、ここではアレイ素子が用いら
れる。
めのフォーカシングミラー（またはレンズ）、６はフォ
ーカシングミラー５で絞られた光を検出する光検出器で
ある。光検出器としては、ここではアレイ素子が用いら
れる。
【０００８】分光装置の分解能あるいはダイナミックレ
ンジは、単色光を入射したときのスペクトル形状で決ま
る。スペクトル形状は回折格子の各々の溝からの回折光
の干渉パターンである。
ンジは、単色光を入射したときのスペクトル形状で決ま
る。スペクトル形状は回折格子の各々の溝からの回折光
の干渉パターンである。
【０００９】ここで、Ｎ本の溝を持つ回折格子全体から
ある方向に回折される光の振幅（あるいはパワー）につ
いて考察する。図２に示す回折格子（同図（ａ）は側面
図、同図（ｂ）は平面図）の各溝からのＮ個の回折光の
和は次式で求められる。
ある方向に回折される光の振幅（あるいはパワー）につ
いて考察する。図２に示す回折格子（同図（ａ）は側面
図、同図（ｂ）は平面図）の各溝からのＮ個の回折光の
和は次式で求められる。
【数1】 ここに、Ｅn(n=1〜N)はｎ番目の溝からの回折光振幅 φ＝ｄ（sinα＋sinβ）は隣接溝との位相差 ただし、ｄは格子定数 αは入射角 βは回折角 ｋは波数（＝２π／λ）：λは波長
【００１０】振幅分布Ｅnと干渉パターンについては次
の通りである。具体例として、 ｄ＝１．１１１μｍ（９００本／ｍｍ） α＝２８．３゜ β＝６８．１゜（中心波長λ0＝１５５７．５ｎｍ） Ｎ＝１８００１（回折格子の有効幅２０ｍｍ） とし、振幅分布として図３の場合を想定する。すなわ
ち、
の通りである。具体例として、 ｄ＝１．１１１μｍ（９００本／ｍｍ） α＝２８．３゜ β＝６８．１゜（中心波長λ0＝１５５７．５ｎｍ） Ｎ＝１８００１（回折格子の有効幅２０ｍｍ） とし、振幅分布として図３の場合を想定する。すなわ
ち、
【数２】
【００１１】ただし、ガウス分布のスポットサイズ（あ
るいはビーム半径）ωは、 ω＝ｄ（Ｎ−１）／２ とした。干渉パターン（単色光に対するパワースペクト
ラム）は次式となる。
るいはビーム半径）ωは、 ω＝ｄ（Ｎ−１）／２ とした。干渉パターン（単色光に対するパワースペクト
ラム）は次式となる。
【数３】 これを図示すると図４ようになる。図４の（ｂ）は図４
（ａ）の中心波長近傍の横軸拡大図である。回折格子４
に入射する光が一様分布の場合は、
（ａ）の中心波長近傍の横軸拡大図である。回折格子４
に入射する光が一様分布の場合は、
【数４】 であり、よく知られた干渉曲線である。
【００１２】また回折格子４に入射する光をガウス分布
とする場合は、入射口にシングルモードファイバを用い
ればよく、自動的にガウス分布が得られる。空間フィル
タは不要である。
とする場合は、入射口にシングルモードファイバを用い
ればよく、自動的にガウス分布が得られる。空間フィル
タは不要である。
【００１３】中心波長から０．８ｎｍオフセットしたと
ころでの迷光レベルは、 一様分布の場合 ：約−３０ｄＢ ガウス分布の場合 ：約−３６ｄＢ となる。これらはファルタ３を使用しないときに得られ
る値である。
ころでの迷光レベルは、 一様分布の場合 ：約−３０ｄＢ ガウス分布の場合 ：約−３６ｄＢ となる。これらはファルタ３を使用しないときに得られ
る値である。
【００１４】更に、フィルタによりその透過率を変え、
回折格子４に入射するときの振幅分布をガウス分布の２
乗、ガウス分布の４乗とすれば、０．８ｎｍオフセット
での迷光レベルは、 ガウス分布の２乗 ：約−４２ｄＢ ガウス分布の４乗 ：約−５７ｄＢ となり、ダイナミックレンジは大幅に改善できる。ただ
し、迷光レベルを低下させれば、その分のパワーはメイ
ンローブに移るため次表に示すように半値全幅は大きく
なる。
回折格子４に入射するときの振幅分布をガウス分布の２
乗、ガウス分布の４乗とすれば、０．８ｎｍオフセット
での迷光レベルは、 ガウス分布の２乗 ：約−４２ｄＢ ガウス分布の４乗 ：約−５７ｄＢ となり、ダイナミックレンジは大幅に改善できる。ただ
し、迷光レベルを低下させれば、その分のパワーはメイ
ンローブに移るため次表に示すように半値全幅は大きく
なる。
【００１５】
【００１６】なお、回折格子４に入射するときの振幅分
布はガウカ分布の２乗または４乗に限定されるものでは
なく、その乗数は他の正の実数となってもよい。
布はガウカ分布の２乗または４乗に限定されるものでは
なく、その乗数は他の正の実数となってもよい。
【００１７】このように回折格子に入射するビームのパ
ワー分布を制御して回折格子の各溝からの回折光パワー
を制御することにより、干渉パターンのサイドローブを
抑圧し高ダイナミックレンジを実現することができる。
ワー分布を制御して回折格子の各溝からの回折光パワー
を制御することにより、干渉パターンのサイドローブを
抑圧し高ダイナミックレンジを実現することができる。
【００１８】なお、本発明の以上の説明は、説明および
例示を目的として特定の好適な実施例を示したに過ぎな
い。したがって本発明はその本質から逸脱せずに多くの
変更、変形をなし得ることは明らかである。
例示を目的として特定の好適な実施例を示したに過ぎな
い。したがって本発明はその本質から逸脱せずに多くの
変更、変形をなし得ることは明らかである。
【００１９】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、従
来のダプルモノクロ化のような大がかりな仕掛けを必要
とすることなく、簡単にダイミナックレンジの改善（迷
光レベルの低減）ができ、容易に小型化、低コスト化も
図ることができる。なお、本発明の分光装置は、分解能
は多少犠牲になるが、例えば波長多重光通信（ＷＤＭ）
信号のスペクトルのようにある程度スペクトル間隔が決
まっている場合には有効である。更に、ＷＤＭ通信の場
合には、光ファイバアンプのゲイン特性を反映した自然
放出光（ＡＳＥ）ノイズレベルの測定も重要となるが、
ＷＤＭ信号とＡＳＥノイズの同時測定にも有効である。
来のダプルモノクロ化のような大がかりな仕掛けを必要
とすることなく、簡単にダイミナックレンジの改善（迷
光レベルの低減）ができ、容易に小型化、低コスト化も
図ることができる。なお、本発明の分光装置は、分解能
は多少犠牲になるが、例えば波長多重光通信（ＷＤＭ）
信号のスペクトルのようにある程度スペクトル間隔が決
まっている場合には有効である。更に、ＷＤＭ通信の場
合には、光ファイバアンプのゲイン特性を反映した自然
放出光（ＡＳＥ）ノイズレベルの測定も重要となるが、
ＷＤＭ信号とＡＳＥノイズの同時測定にも有効である。
【図１】本発明に係る分光装置の一実施例を示す構成図
【図２】回折格子の構造図
【図３】振幅分布の説明図
【図４】パワースペクトラムの一例を示す図
１ 入射口 ２ コリメーティングレンズ ３ 空間フィルタ ４ 回折格子 ５ フォーカシングレンズ ６ アレイ素子
フロントページの続き (72)発明者 皆川 恭之 東京都武蔵野市中町２丁目９番32号 横河 電機株式会社内
Claims (4)
- 【請求項１】入射光を回折格子に入射し、前記回折格子
から出射される光を光検出器で検出するようにした分光
装置において、 前記回折格子に入射する光のビーム断面における振幅分
布を制御する空間フィルタを備えたことを特徴とする分
光装置。 - 【請求項２】前記光検出器として、複数の光検出素子を
配列してなるアレイ素子を使用したことを特徴とする請
求項１記載の分光装置。 - 【請求項３】前記空間フィルタとして、中心部の透過率
が高く、周辺部ほど透過率が低くなるような透過特性を
有するフィルタを使用したことを特徴とする請求項１記
載の分光装置。 - 【請求項４】前記空間フィルタとして、振幅透過率がガ
ウス分布のｋ乗（ｋは正の実数）となる透過特性を有す
るフィルタを使用したことを特徴とする請求項１記載の
分光装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15541096A JPH102795A (ja) | 1996-06-17 | 1996-06-17 | 分光装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15541096A JPH102795A (ja) | 1996-06-17 | 1996-06-17 | 分光装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH102795A true JPH102795A (ja) | 1998-01-06 |
Family
ID=15605385
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15541096A Pending JPH102795A (ja) | 1996-06-17 | 1996-06-17 | 分光装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH102795A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4877713A (en) * | 1986-01-21 | 1989-10-31 | Kyodo Printing Co., Ltd. | Preformatted optical recording card and method of producing the same |
-
1996
- 1996-06-17 JP JP15541096A patent/JPH102795A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4877713A (en) * | 1986-01-21 | 1989-10-31 | Kyodo Printing Co., Ltd. | Preformatted optical recording card and method of producing the same |
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