JPH11218444A - 高分解能で小型のキャビティ内レーザ分光計 - Google Patents

高分解能で小型のキャビティ内レーザ分光計

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JPH11218444A
JPH11218444A JP10320918A JP32091898A JPH11218444A JP H11218444 A JPH11218444 A JP H11218444A JP 10320918 A JP10320918 A JP 10320918A JP 32091898 A JP32091898 A JP 32091898A JP H11218444 A JPH11218444 A JP H11218444A
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laser
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JP10320918A
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George H Atkinson
エイチ アトキンソン ジョージ
Yu Yan
（エヌエムアイ） ヤン ユー
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Innovative Lasers Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 検出器による検出のため入射ビームの波長λ
を分散させる高分解能で小型の分光計を提供する。 【解決の手段】 分光計は、（ａ）入射ビームが通過す
る入射スリット、（ｂ）入射スリットからの光をコリメ
ートする第１のミラー、（ｃ）コリメートされたビーム
を分散させ空間強度分布を有するビームを形成する、溝
数がＮ1 の第１の反射格子、（ｄ）コリメートされたビ
ームをさらに分散させる、溝数がＮ2 の第２の反射格
子、及び（ｅ）コリメートされ分散させられたビームを
集束する第２のミラーを含み、実質的に対称な構成を有
する。分光計が対称な構成であるため、格子の分解能及
び分散は２倍になる。小型で高分解能の結像分光計は、
キャビティ内セルを有する高感度ガス検知器において、
ガスの吸収線群の測定ができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は一般に結像（ｉｍａ
ｇｉｎｇ）分光計に関し、特にキャビティ内レーザ分光
を基にした結像分光計に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】レーザは、その最も簡単な形態では、２
枚のミラーの間に置かれた利得をもつ媒体を含むとして
概ね説明できる。前記レーザ・キャビティ内の光は前記
ミラーの間で繰り返し反射され、反射される度に光利得
を生じる前記利得をもつ媒体を通過する。第１のミラー
の反射膜は完全反射膜であるが、第２のミラーの反射膜
は部分反射膜であって、前記レーザ・キャビティから若
干量の光が抜け出すことができる。前記レーザ共振器す
なわちキャビティは前記ミラーの前記反射面間の空間領
域で定義され、本発明の説明ではいわゆる"キャビティ
内領域"に関する。
【０００３】前記レーザの出力強度は前記利得をもつ媒
体が動作する波長範囲と前記共振器素子の反射率との関
数である。通常該出力は幅が広く、明確で顕著な分光的
特徴をもたない。
【０００４】レーザ分光によるガス状の化学種、例えば
原子、分子、ラジカル、あるいはイオンの同定には、前
記レーザ出力が前記化学種が吸収する波長領域にあるこ
とが必要である。従来のレーザを応用したガス状化学種
の検出においては、レーザ放射は電離すなわち蛍光のよ
うな２次信号を発生させるために前記レーザの外部にあ
るガス試料を励起するのに用いられる。あるいは従来の
吸収分光においては、レーザ光は前記レーザの外側に置
かれたガス試料を通過し、波長に伴って変化するレーザ
光減衰量が測定される。
【０００５】約２０年前、キャビティ内レーザ分光（Ｉ
ｎｔｒａｃａｖｉｔｙ ＬａｓｅｒＳｐｅｃｔｒｏｓｃ
ｏｐｙ（ＩＬＳ））という、別の検出方法が初めて探求
された。例えば、ジー・アトキンソン（Ｇ．Ａｔｋｉｎ
ｓｏｎ）、エー・ローファー（Ａ．Ｌａｕｆｅｒ）、エ
ム・クリヨ（Ｍ．Ｋｕｒｙｌｏ）の"キャビティ内ダイ
・レーザ技法による自由ラジカルの検出"、５９ジャー
ナル・オブ・ケミカル・フィジックス（Ｊｏｕｒｎａｌ
ｏｆ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｐｈｙｓｉｃｓ）、１９７
３年７月１日号を参照。ＩＬＳにおいては、レーザ自体
が検出器として用いられる。分析されるガス試料は、マ
ルチモード・帯域均等拡張レーザ（ｈｏｍｏｇｅｎｅｏ
ｕｓｌｙ ｂｒｏａｄｅｎｅｄ ｌａｓｅｒ）の光学キ
ャビティ内に挿入される。上掲のアトキンソン等は、ガ
ス状の分子、原子、ラジカル、及び／またはイオンを前
記光学キャビティ内で基底状態あるいは励起状態のいず
れかに置くことにより、前記レーザ出力が変わり得るこ
とを示した。特に、前記キャビティ内化学種の吸収スペ
クトルが前記レーザの前記分光出力に現れる。
【０００６】前記レーザ出力の明瞭な特性吸収は、吸収
している前記ガス状化学種によりもたらされる前記キャ
ビティ内損失から生じる。（ここで用いられる特性吸収
は、光強度対波長プロットにおいて前記光強度が極小値
に達する一連の波長系列に該当する。）マルチモード・
レーザにおいては、キャビティ内吸収損失は縦モード・
ダイナミクス（ｄｙｎａｍｉｃｓ）により前記レーザ利
得と競合する。結果として、前記レーザの前記利得に抗
して効果的に競合できる、より強いキャビティ内特性吸
収波長において前記レーザ出力強度に減衰が観測され
る。前記特性吸収が強くなるほど、該当する波長におけ
る前記レーザ出力強度の減衰は大きくなる。
【０００７】光を吸収する前記ガス状化学種を前記レー
ザ共振器内部に挿入することにより、ＩＬＳでは従来の
分光法に優る高い検出感度が得られる。ＩＬＳ法の高い
検出感度は、（１）前記レーザの利得をもつ媒体中で生
じる前記利得と（２）前記吸収体損失との間の非線型競
合から得られる。結果としてＩＬＳは、弱い吸収及び／
または極低濃度の吸収体の検出のいずれにも利用でき
る。
【０００８】前記光学キャビティ内のガス状化学種は、
それぞれに対応する吸収スペクトルすなわち識別パター
ンにより１つ１つ同定できる。さらに前記分光識別パタ
ーンにおける特定の特性吸収の強度は、いったん検知器
が適正に校正されれば、前記ガス状化学種の前記濃度を
決定するのに用いることができる（ここに用いられる"
分光識別パターン"という術語は、吸収強度に対してプ
ロットした波長すなわち前記ガス状化学種を１つ１つ同
定する吸光度に対応する）。
【０００９】前記ガス状化学種の前記分光識別パターン
は、前記ＩＬＳレーザの前記出力を波長に関して分散さ
せることにより得られる。前記ＩＬＳレーザの前記出力
を分散させ、よって前記ガス状化学種の前記分光識別パ
ターンを得るには、一般に２検出器構成が用いられる。
前記ＩＬＳレーザの前記出力は波長固定型分散分光計を
通過し、該分光計により分解される特定のスペクトル領
域がマルチチャンネル検出器を用いて記録される。ジー
・エイチ・アトキンソン等により１９９６年７月３日に
出願された米国特許出願０８／６７５，６０５号、"キ
ャビティ内レーザ分光（ＩＬＳ）による超鋭敏ガス検出
用のダイオードレーザでポンピングされるレーザシステ
ム"を参照。あるいは、波長走査型分光計が様々なスペ
クトル領域を選択的に分解するのに用いられ、結果は単
チャンネル検出器で記録される（上記参照）。
【００１０】従来技術のＩＬＳ検出システムは、検出す
べき前記キャビティ内化学種の吸収スペクトルにおける
前記特性吸収の帯域幅に比べて実質的に広いスペクトル
帯域幅を有するＩＬＳレーザを用いる。１９９７年１１
月８日に発行された、ジー・エイチ・アトキンソン等に
よる米国特許第５，６８９，３３４号、"汚染物質の高
感度検出用キャビティ内レーザ分光計"を参照。特に前
記レーザシステムは、測定される前記ガス状化学種の前
記特性吸収より少なくとも３倍広い動作波長帯域幅を有
している。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】しかしＩＬＳを行なう
従来技術の方法は、研究室ではうまくはたらくものの、
商工業上の用途の多くにとっては大きすぎ、複雑すぎ
る。特に、前記特性吸収を分析するコンピュータだけで
なく、前記レーザの前記スペクトル出力を分散させる分
光計に対する必要条件が、前記検出システムをより大き
く、複雑にしている。一方、商工業上の現実による制約
は、ガス検出器が手頃な大きさで、比較的安く、信頼の
できるものでなければならないとしている。
【００１２】すなわち、ＩＬＳ用の高分解能で小型の分
光計が必要とされている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明に従えば、高分解
能で小型のキャビティ内レーザ分光計が得られる。"高
分解能"とは、前記分光計の前記分解能が５０，０００
分の１より小さいことを意味する。該分光計は、検出器
による検出のために入射ビームの波長λを分散するもの
であり、（ａ）前記分光計の開口数に整合する集束レン
ズと、（ｂ）前記入射ビームが通過する入射スリット
と、（ｃ）前記入射スリットからの前記ビームを平行光
線化する（コリメートする）ための第１のミラーと、
（ｄ）前記コリメートされたビームを分散して分光強度
分布を有するビームを形成するための、溝の数がＮ1 の
第１の反射格子と、（ｅ）前記コリメートされたビーム
をさらに分散するための、溝の数がＮ2の第２の反射格
子と、（ｆ）前記コリメートされ、分散されたビームを
集束させる第２のミラーを含んでいる。ここで前記分光
計は実質的に対称な構成を有する。
【００１４】本発明の分光計は、特に１次元光ダイオー
ド・アレイと一緒に使うと有用である。
【００１５】前記分光計の前記対称な構成により、前記
格子の前記分解能及び分散は２倍になる。該小型で高分
解能の結像分光計は、キャビティ内セルを有する高感度
ガス検知器内のガスの吸収線群を測定することができ
る。
【００１６】本発明の他の目的、特徴、及び利点は、以
下の詳細な説明及び関連する図面を考察することにより
明らかになるであろう。図面においては、全図を通して
同じ参照記号は同じ対象を表わしている。
【００１７】
【発明の実施の形態】ここでは、本発明の特定の実施の
形態について詳細に述べ、発明者等が現在考えている、
本発明を実施するための最善の形態を説明する。別の実
施の形態も応用として簡単に述べる。
【００１８】図１を参照すると、ポンピング・レーザ１
２、キャビティ内レーザ分光（ＩＬＳ）レーザ及び関連
チャンバ１４、分光計１６、及び関連電子機器（例え
ば、コンピュータ、デジタル電子機器等）を有する検出
器１８を含む、ガス検出器システムが示されている。該
ガス検出器システム１０は、別のところで詳細に述べら
れている。例えば、１９９７年１１月１８日発行の米国
特許第５，６８９，３３４号を参照。
【００１９】本発明に従えば、前記分光計１６は結像分
光計であり、２枚の凹面鏡、２つの平面反射格子、及び
１つの入射スリットを用いる。前記検出器１８として
は、１次元光ダイオード・アレイを用いるのが有利であ
る。図２は本発明の前記結像分光計１６を描いている。
該分光計１６は、空間的にコヒーレントなビーム２２が
それを通過して前記分光計内に導かれる、前記入射スリ
ット２０を含む。前記空間的にコヒーレントなビーム２
２はＩＬＳレーザ１４からのものであり、前記入射スリ
ット２０を通過する前にレンズ１９を通過する。前記分
光計１６は、焦点距離と前記分光計の絞りの開口との比
として定義されるｆ数に比例する大きさのスポットとな
る回折限界像を与える。前記入射レーザ光２２を前記分
光計１６の前記入射スリット２０に結像させるため、前
記レンズ１９は前記分光計のｆ数に実質的に等しいｆ数
をもつものである。
【００２０】前記ビーム２２は、おそらく凹面のコリメ
ート用ミラー２４に当たってコリメートされ、次いで第
１の反射格子２６に向かい、そこで波長分散がおこる。
図が複雑になるのを避けるため、前記ビーム２２の平行
光線化（コリメーション）は示されていない。前記第１
の反射格子２６から、前記ビーム２２は第２の反射格子
２８に向かい、そこでさらに前記波長分散した後、おそ
らくやはり凹面の集束ミラー３０に向かう。前記第２の
格子２８は、注目している波長の前記第２の格子におけ
る回折角が前記波長の前記第１の格子２６における入射
角に実質的に等しくなるように設置される。前記集束ミ
ラー３０は前記ビーム２２を平面３２に集束させる。該
平面はおそらく、出射スリット（図示せず）または前記
ビームが分析される検出器１８である。前記検出器１８
としては、光検出器アレイが適している。結像分光計１
６は、以下にさらに詳細に述べるように対称な構成を有
している。
【００２１】前記２つの格子２６，２８の分解能は
【００２２】
【数１１】
【００２３】で与えられる。ここでλは前記注目してい
る波長、ｍは前記回折次数、またＮ1及びＮ2 はそれぞ
れ、前記第１及び第２の格子２６，２８の溝の数であ
る。
【００２４】対称な場合は、Ｎ1 ＝Ｎ2 。よって上記の
方程式は
【００２５】
【数１２】
【００２６】に簡約される。
【００２７】前記結像分光計１６の前記分解能は一般
に、前記格子２６，２８だけでなく前記入射スリット２
０の寸法及び位置、検出器ピクセル（ｐｉｘｅｌ）の口
径、及び結像光学系２４，３０の収差にも依存する。前
記２つの格子２６，２８により、単格子の場合よりも分
解能は高くなり、最高分解能は前記分光計１６が完全に
対称になった場合に得られる。
【００２８】前記２つの格子２６，２８の前記分散は
【００２９】
【数１３】
【００３０】で与えられる。ここでαi は前記各格子の
入射角、βi は回折角であり、ｇは前記格子の前記溝の
度数（１ｍｍあたりの溝の数Ｎ）、またｍは前記回折次
数である。
【００３１】対称な場合は、α2 ＝β1，β2＝α1 であ
り、上記方程式は
【００３２】
【数１４】
【００３３】に簡約される。前記入射角及び回折角は図
３に描かれており、以下で論じられる。本発明の前記小
型結像分光計１６は、２つの格子２６，２８による前記
２重分散からもたらされる。
【００３４】図３は前記分光計１６の概略図であり、互
いに傾き、間隔を空けた関係にある前記２つの格子２
６，２８を、前記第１の格子２６に当たる入射ビーム２
２及び前記第２の格子２８から出ていく出射ビーム２
２'とともに示している。いかなる格子数に対しても、
前記分光計１６の対称性は以下の条件
【００３５】
【数１５】
【００３６】
【数１６】
【００３７】から導かれる。
【００３８】全格子数が偶数の場合は
【００３９】
【数１７】
【００４０】
【数１８】
【００４１】である。
【００４２】全格子数が奇数の場合は
【００４３】
【数１９】
【００４４】
【数２０】
【００４５】である。
【００４６】前記分光計１６に入る前記ビーム２２の光
源は前記ＩＬＳレーザであり、空間的にコヒーレントな
（強度が大きく、細い）ビームを与える。前記空間的に
コヒーレントなビームを使用することが、ほとんどの分
光計では空間的に非コヒーレントなビームが分析される
こととの全く違いである。
【００４７】図１では２つの格子２６，２８が示されて
いるが、３つ以上の格子を用いることができる。複数の
格子の利用により、前記分光計１６から出て前記出射面
３２（例えば、出射スリットまたは光検出器）に向かう
ビーム２２の前記波長分散が大きくなる。図４は４つの
回折格子２６，２８，３４，３６を有する分光計１６を
描いている。
【００４８】以下に論じる前記分光計１６の前記対称構
成のため、前記格子の数は４，６，８，・・・と拡張で
きて、前記分解能及び分散は２4/2，２6/2，２8/2，・
・・倍に高められる。
【００４９】さらに分光計の格子２６，２８はともに固
定され、よって可動ではない。前記格子２６，２８が可
動ではないのでモータは必要ではなく、よって前記分光
計１６は簡素化され小型になる。
【００５０】前記ビーム２２は、前記格子２６に対して
非常に浅い角度で入射するようにしてあるので、前記格
子の全面一杯に入射する。前記格子全面を使用すること
により、波長分解能が高くなる。前記分解能は前記格子
の溝数Ｎとともに高くなるが、前記ビームが前記格子の
ある部分に入射しない場合、該部の溝は前記ビームの回
折に寄与しない。すなわち、前記格子が与え得る最大の
分散を利用するには、前記格子面一杯に入射させること
が決定的に重要である。
【００５１】前記分解能は、前記入射スリット２０の
幅、前記格子２６，２８の前記分散、および前記出射ス
リットまたは前記１次元検出器アレイ１８の前記ピクセ
ルの幅の畳み込み（コンボリューション）により決定さ
れる。
【００５２】本発明の前記分光計１６においては、前記
格子２６，２８は全倍率が１の望遠鏡すなわちビーム拡
大器としてはたらく。前記第２のミラー３０は、前記第
２の格子２８で回折された前記分散したビーム２２を集
束する。このようにして、前記分光計１６を出ていく前
記ビームが、前記分光計の前記構成の結果として直平面
３２にもたらされる。同時に、前記１次元光ダイオード
・アレイ１８が、前記ビーム２２の前記分光強度分布を
検出するのに用いられる。前記１次元光ダイオード・ア
レイは、単色（モノクロマティック）分光計用の単チャ
ンネル検出器であればどれでもよい。
【００５３】前記分光計１６の前記対称構成のため、前
記２つの格子は倍率１の望遠鏡として動作する。前記コ
リメート用ミラー２４の前記開口数（またはｆ数）は、
格子がいくつ使われようとも、前記集束ミラー３０の開
口数と同じである。
【００５４】ここで用いられる"実質的に対称的"という
用語は、現時点では完璧な対称性に到達することは無理
なことがわかっているので、達成される対称性が現在の
工学技術能力で成就できる限りのよいものであることを
意味する。しかしここに開示されるように、前記実質的
に対称な構成要素を用いることにより、可能な限り最高
度の分解能得られ、小型化がはかれるであろう。
【００５５】本発明の小型で高分解能の結像分光計１６
は、キャビティ内セルを有する高感度ガス検知器用に、
前記吸収線群を測定することができる。
【００５６】最も重要な利点は前記結像分光計１６の前
記対称構成であって、該構成により前記格子２６，２８
の前記分解能及び分散が２倍になる。
【００５７】図面より明らかなように、前記ミラー２
４，３０は前記ビーム２２を前記格子２６，２８とミラ
ーとの間で折り返す。前記ビーム２２の前記折り返しに
より、本発明の高解像度結像分光計１６は小型化され
る。
【００５８】高解像度の前記分光計１６の前記対称な格
子構成は、前記キャビティ内セルを有する高感度ガス検
知器を用いるＩＬＳシステムにおいて、ガスによる前記
吸収線群を測定するのに有用である。さらに前記対称な
格子構成により、コヒーレントなレーザ光に対して高分
散が得られ、同時にある狭い範囲内で若干の波長同調能
力が得られる。
【００５９】以上説明したように、高分解能で小型のキ
ャビティ内レーザ分光計が開示された。ここに明らかに
された構成要素のデザイン及び配置には多種多様な修正
がなされ得ることは、該分野に熟達した技術者にとり容
易にわかることであって、そのような変更及び修正は全
て、請求の範囲により定められる本発明の趣旨に含まれ
るものと考える。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の分光計を用いた検出器システムの概略
のブロック図
【図２】２つの反射格子を用いた、本発明の分光計の概
略図
【図３】前記分光計を対称な構成とするために前記反射
格子がとるべき角度を示す、本発明の分光計の概略図
【図４】３つ以上の反射格子を用いるときに要求される
角度を示す、本発明の分光計の概略図
【符号の説明】
１０ ガス検出システム １２ ポンピングレーザ １４ キャビティ内レーザ分光（ＩＬＳ）及び関連チ
ャンバ １６ 分光計 １８ 検出器及び関連電子機器 １９ レンズ ２０ 入射スリット ２２ 空間的にコヒーレントなビーム ２２' 出射ビーム ２４ コリメート用ミラー ２６ 第１の反射格子 ２８ 第２の反射格子 ３０ 集束用ミラー ３２ 出射面 ３４，３６ 追加された格子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ユー （エヌエムアイ） ヤン アメリカ合衆国 アリゾナ州 85711 タ クソン ナンバー327 エス コロンブス ロード 2020

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 （ａ）入射ビームが通過する入射スリッ
    トと、 （ｂ）前記入射スリットからの前記ビームをコリメート
    するための第１のミラーと、 （ｃ）前記コリメートされたビームを分散させて空間的
    強度分布を有するビームを形成するための、溝数がＮ1
    の第１の反射格子と、 （ｄ）前記コリメートされたビームをさらに分散させる
    ための、溝数がＮ2 の第２の反射格子と、 （ｅ）前記コリメートされ分散させられたビームを集束
    するための第２のミラーとを含み、実質的に対称な構成
    を有することを特徴とする、検出器による検出のため入
    射ビームの波長λを分散させる分光計。
  2. 【請求項２】 開口数を有し、さらに前記開口数に整合
    する集束レンズを含むことを特徴とする請求項１記載の
    分光計。
  3. 【請求項３】 さらに前記第２の反射格子と前記第２の
    ミラーとの間に少なくとも１つの反射格子が追加されて
    いることを特徴とする請求項１記載の分光計。
  4. 【請求項４】 さらに前記ビームが集束される出射平面
    を含むことを特徴とする請求項１記載の分光計。
  5. 【請求項５】 前記出射平面が出射スリットを含むこと
    を特徴とする請求項４記載の分光計。
  6. 【請求項６】 前記出射平面が光ダイオード検知器アレ
    イを含むことを特徴とする請求項４記載の分光計。
  7. 【請求項７】 前記光ダイオード検知器アレイが同時に
    前記ビームの前記空間的強度分布を検知できるように１
    次元であることを特徴とする請求項６記載の分光計。
  8. 【請求項８】 前記１次元光ダイオード・アレイが単色
    分光計用単チャンネル検出器を含むことを特徴とする請
    求項７記載の分光計。
  9. 【請求項９】 前記２つの格子が、それぞれ回折次数及
    び溝数を有し、ｍを前記回折次数、Ｎ1 及びＮ2 をそれ
    ぞれ前記第１の格子及び前記第２の格子の前記溝数とす
    るとき、注目する波長λに対して 【数１】 で与えられる分解能が、前記２つの格子により得られる
    ことを特徴とする請求項１記載の分光計。
  10. 【請求項１０】 前記対称な構成によりＮ1 ＝Ｎ2 であ
    って、 【数２】 であることを特徴とする請求項９記載の分光計。
  11. 【請求項１１】 前記２つの格子が、それぞれ、（１）
    入射光の入射角及び回折光の回折角、（２）直線で測定
    した単位長あたりの溝数である溝度数、及び（３）回折
    次数を有し、αを前記入射角、βを前記回折角、ｇを前
    記溝度数、ｍを前記回折次数とするとき、 【数３】 で与えられる分散を有することを特徴とする請求項１記
    載の分光計。
  12. 【請求項１２】 前記対称な構成により、前記第２の反
    射格子の前記回折角をβ2 として、 【数４】 であることを特徴とする請求項１１記載の分光計。
  13. 【請求項１３】 前記対称な構成が 【数５】 【数６】 から導かれることを特徴とする請求項１記載の分光計。
  14. 【請求項１４】 格子数が偶数の場合は、 【数７】 【数８】 であり、格子数が奇数の場合は、 【数９】 【数１０】 であることを特徴とする請求項１３記載の分光計。
  15. 【請求項１５】 ガスの吸収線群を測定するためのキャ
    ビティ内分光計に用いられることを特徴とする請求項１
    記載の分光計。
  16. 【請求項１６】 前記入射ビームが空間的にコヒーレン
    トであることを特徴とする請求項１記載の分光計。
JP10320918A 1997-11-17 1998-11-11 高分解能で小型のキャビティ内レーザ分光計 Pending JPH11218444A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112437871A (zh) * 2018-07-25 2021-03-02 西班牙环境能源技术研究中心基金会 用于实时高精度测量来自至少一个源的电磁辐射的大气衰减的系统

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6583874B1 (en) * 1999-10-18 2003-06-24 Komatsu, Ltd. Spectrometer with holographic and echelle gratings
US6480275B2 (en) * 2001-01-29 2002-11-12 Cymer, Inc. High resolution etalon-grating monochromator
US6603549B2 (en) 2000-02-25 2003-08-05 Cymer, Inc. Convolution method for measuring laser bandwidth
US6597452B1 (en) * 2000-11-17 2003-07-22 Jobin Yvon, Inc. Compact littrow-type scanning spectrometer
US6538737B2 (en) * 2001-01-29 2003-03-25 Cymer, Inc. High resolution etalon-grating spectrometer
US6587198B2 (en) * 2001-03-02 2003-07-01 Michael Cohnitz Olshausen Compact, solar spectrometer with sub-one-third angstrom resolution, faint-light compensation, and infrared and ultraviolet suppression
DE10119618A1 (de) * 2001-04-21 2002-10-24 Univ Konstanz Optischer Mikro-Gassensor
US7315371B2 (en) * 2004-01-23 2008-01-01 P&P Optica Inc. Multi-channel spectrum analyzer
US7817274B2 (en) 2007-10-05 2010-10-19 Jingyun Zhang Compact spectrometer
WO2009070459A1 (en) 2007-11-30 2009-06-04 Jingyun Zhang Miniature spectrometers working with cellular phones and other portable electronic devices
US7808640B2 (en) * 2008-07-30 2010-10-05 Honeywell International Inc. Photoacoustic spectroscopy system
KR20100119332A (ko) * 2009-04-30 2010-11-09 삼성전자주식회사 광 집속 유니트 및 이를 갖는 스펙트럼 측정 장치
CN101776518B (zh) * 2010-01-12 2012-02-22 浙江师范大学 检测光学器件光谱特性的方法及装置
US8736836B2 (en) 2010-09-13 2014-05-27 Lawrence Livermore National Security, Llc. Echelle grating multi-order imaging spectrometer utilizing a catadioptric lens
CN103411884B (zh) * 2013-07-03 2016-05-11 华北水利水电大学 一种参比透射色散敏感谱线检测装置
DE102016225344A1 (de) * 2016-12-16 2018-06-21 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. System zur Analyse von elektromagnetischer Strahlung und Bauelement zur Herstellung desselben
CN112864785B (zh) * 2021-01-26 2022-03-29 西安电子科技大学 一种高功率GHz重复频率的飞秒激光产生系统
CN114942081B (zh) * 2022-07-25 2022-10-28 苏州联讯仪器有限公司 一种光波长测量方法及系统

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4070111A (en) * 1976-06-10 1978-01-24 Nicolas James Harrick Rapid scan spectrophotometer
FI75047C (sv) * 1982-05-11 1988-04-11 Scanoptics Oy Anordning för utförande av spektralanalys.
JPS60207018A (ja) * 1984-03-30 1985-10-18 Shimadzu Corp モノクロメ−タ
CA1229897A (en) * 1984-12-03 1987-12-01 Gilbert M. Levy Optics system for emission spectrometer
US4807991A (en) * 1986-04-07 1989-02-28 Electro-Organic Company Method of inspecting and repairing a structural defect in the surface of an object
US5305082A (en) * 1992-01-08 1994-04-19 Chromax, Inc. High spatial resolution imaging spectrograph
FR2687471B1 (fr) * 1992-02-18 1994-07-01 Centre Nat Rech Scient Dispositif de spectrographie.
US5579106A (en) * 1995-02-21 1996-11-26 Oriel Corporation Method and apparatus for providing astigmatism-reduced images with spectroscopic instruments
US5565983A (en) * 1995-05-26 1996-10-15 The Perkin-Elmer Corporation Optical spectrometer for detecting spectra in separate ranges
US5723864A (en) * 1995-09-01 1998-03-03 Innovative Lasers Corporation Linear cavity laser system for ultra-sensitive gas detection via intracavity laser spectroscopy (ILS)
US5689334A (en) * 1995-09-01 1997-11-18 Innovative Lasers Corporation Intracavity laser spectroscope for high sensitivity detection of contaminants

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112437871A (zh) * 2018-07-25 2021-03-02 西班牙环境能源技术研究中心基金会 用于实时高精度测量来自至少一个源的电磁辐射的大气衰减的系统

Also Published As

Publication number Publication date
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