JPS61184427A - コヒ−レント反スト−クスラマン分光用レ−ザ波長測定装置 - Google Patents

コヒ−レント反スト−クスラマン分光用レ−ザ波長測定装置

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JPS61184427A
JPS61184427A JP2441585A JP2441585A JPS61184427A JP S61184427 A JPS61184427 A JP S61184427A JP 2441585 A JP2441585 A JP 2441585A JP 2441585 A JP2441585 A JP 2441585A JP S61184427 A JPS61184427 A JP S61184427A
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JP
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pulsed laser
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coherent anti
laser
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栃木 憲治
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/28Investigating the spectrum
    • G01J3/44Raman spectrometry; Scattering spectrometry ; Fluorescence spectrometry

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  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectrometry And Color Measurement (AREA)
  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明はコヒーレント反ストークスラマン分光用波長可
変パルスレーザの波長測定に係り、特に高分解能測定時
のレーザ波長位置の高精度測定に好適なコヒーレント反
ストークスラマン分光用レーザ波長測定装置に関するも
のである。
〔発明の背景〕
従来、レーザの発振線幅が回折格子分光光度計の分解能
である約0.5 ffi’ (20GH2)以下の場合
は、発振波長の測定法としてAIAA−83−1478
(19s3年)におけるStufflebeam 、 
Verdieck およびHallによる“C!AR8
DIAGNO8’l’IO8OF HIGHPRESS
URBAND TEMPERATURE GASES”
 と題する文献に記載されているようにFabry−P
ero tエタロンを用いた干渉法を使用していた。こ
の方法においては、波長が変化することによってFab
ry−perotエタロンを透過する光強度が、干渉に
より周期的に変化することを利用するものである。しか
し上記方法では、透過光のピーク強度の位置の間隔は正
確に求められても波長の位置の絶対値測定ができないた
め、波長が既知であるKrランプの発光線などで波長位
置の校正を行わなければならないという欠点がある。ま
たFabry−Perotエタロンの温度変化により干
渉周期変化が起るため、このエタロンノ温度コントロー
ルが必要であった。さらにFabry−Perotエタ
ロンを透過した光の強度で測定しなければならないため
、測定精度がよい光検出器が必要であり、また照明光な
ど周囲からの妨害光の影響も除去しなければならないと
いう欠点があった。
〔発明の目的〕
本発明は上記の欠点がなく、高精度、高感度で発ffA
線幅が1〜2GHz程度の非常に狭帯域なレーザ光波長
を絶対測定できるコヒーレント反ストークスラマン分光
用レーザ波長測定装置を得ることを目的とする。
〔発明の概要〕
ネオン、アルゴン等の原子あるいはよう素のような分子
を封入した中空陰極放電管を直流放電し、この放電部に
レーザ光を入射すると、レーザ波長がネオン、アルゴン
、よう素などの吸収波長に一致した場合は、放電条件が
変化しこれに基づいて放電電圧が変化する光ガルバノ効
果が知られている。この場合にパルスレーザ光を入射す
れば電圧変化もパルス状になり、コンデンサを介して変
化電位差だけを取出すことができる。ネオン、アルゴン
などの希ガス原子の吸収スペクトルは7桁程度の精度で
絶対波長が既に知られており、紫外波長から近赤外波長
領域にわたって、波長間隔0.1〜5nm程度で吸収が
ある。同様にしてよう素分子も紫外波長から赤外波長に
わたって波長間隔0.04i1以下で非常に多数の吸収
が高精度に測定されている。したがってこれらの原子、
分子の光ガルバノ効果を組合わせて用い、コヒーレント
反ストークスラマン分光用の波長可変パルスレーザ光を
ネオンまたはアルゴンと、よう素の中空陰極放電管に入
射させて光ガルバノ効果を測定することにより、波長可
変パルスレーザ光の発振波長の絶対測定が可能になる。
この場合、吸収波長間隔が長いネオンあるいはアルゴン
の光ガルバノ効果測定と、吸収波長間隔が短かいよう素
の光ガルバノ効果測定とを併用することにより、ラマン
線幅が0.5m−”程度の気体分子のコヒーレント反ス
トークスラマン分光測定の波長可変パルスレーザの発振
波長測定、ひいてはラマンシフト値の高精度測定が可能
になる。すなわち、本発明によるコヒーレント反ストー
クスラマン分光用レーザ波長測定装置は、発振波長固定
のパルスレーザと、該パルスレーザに同期して上記発振
波長固定パルスレーザの発振波長より長波長のレーザを
発振する波長可変パルスレーザと、上記発振波長固定パ
ルスレーザ光および波長可変パルスレーザ光を試料部に
集光させる光学系と、上記試料のレーザ集光部から発生
する固定波長パルスレーザ光より短波長のコヒーレント
反ストークスラマン光を集光する光学系と、上記コヒー
レント反ストークスラマン光を検出、記録する記録部と
からなるコヒーレント反ストークスラマン分光用レーザ
波長測定装置において、上記試料透過後の波長可変パル
スレーザ光をネオンあるいはアルゴン封入およびよう素
封入の各中空陰極放電管に入射し、直流放電することに
より得られるネオンあるいはアルゴンの原子吸収線波長
とよう素分子の分子吸収線波長とが、上記波長可変パル
スレーザ光の波長に一致した場合に、上記中空陰極放電
管内にそれぞれ生じる電圧変化量を検出する手段と、上
記電圧変化量をコヒーレント反ストークスラマンスヘク
トルト並列に上記記録部に記録する手段とを備えたもの
である。
〔発明の実施例〕
つぎに本発明の実施例を図面とともに説明する。
第1図は本発明によるコヒーレント反ストークスラマン
分光用レーザ波長測定装置の一実施例を示すプロ、り図
、第2図は光ガルバノ効果による吸収スペクトルの一例
を示す図で、(a)はネオンの場合、(b)はよう素分
子の場合をそれぞれ示す。
第1図において、発振波長固定のノ(ルスレーサ1から
発振されたレーザ光2は、一部を)−−フミラー3で分
割して波長可変パルスレーザ4の励起光源に用いている
。上記波長可変パルスレーザ4から発振されたレーザ光
5はダイクロイックミラー6で上記波長固定パルスレー
ザ光2と同一光軸に重ねられ、集光レンズ7によって試
料8中に焦点を結ぶ。焦点部から発生したコヒーレント
反ストークスラマン光11と上記レーザ光2およびレー
ザ光5は、レンズ9によってそれぞれ平行光束に戻され
る。コヒーレント反ストークスラマン光11はダイクロ
イックミラー10によって光路を90′曲げられ、光学
フィルタ12によりさらにレーザ光2とレーザ光5とを
除かれたのち、光検出器13で検出される。また、レー
ザ光2とレーザ光5とはダイクロイックミラー10を透
過後にダイクロイックミラー17で分離され、該ダイク
ロイックミラー17を透過したパルスレーザ光2は光検
出器14で検出されトリガ信号15を発生する。上記光
検出器13で検出されたコヒーレント反ストークスラマ
ン光11は、上記トリガ信号15に同期してゲート検出
器16で検出され記録計nに記録される。またダイクロ
イックミラー17で上記パルスレーザ光2と分離された
パルスレーザ光5はさらにハーフミラ−18で2分割さ
れ、それぞれネオンを充填した中空陰極放電管19およ
びよう素を充填した中空陰極放電管美に入射する。バラ
スト抵抗21.21′と直流電源22.22’とで直流
放電する上記中空陰極放電管19、加におけるパルスレ
ーザ光5の吸収に伴う光ガルバノ効 果によって生じる
パルス状変動電位差は、それぞれコンデンサnおよび冴
を経て取出され、上記ゲート信号15に同調してゲート
検出器におよびあにより検出され記録計nに記録される
上記のようにして波長可変パルスレーザ4からのパルス
レーザ光5の波長を連続的に変化させることにより、コ
ヒーレント反ストークスラマン光11の強度変化が上記
記録計Iにスペクトルとして記録され、これと同時にネ
オンおよびよう素によるパルスレーザ光5の光ガルバノ
効果に基づく吸収スペクトルが、上記記録計nに記録さ
れる。第2図(a)はネオンを封入した中空陰極放電管
19にパルスレーザ光5を入射して、発振波長を連続的
に変えた場合に得られる光ガルバノ効果に基づくネオン
の吸収スペクトルの一例を示す図で、第2図(b)はよ
う素を封入した中空陰極放電管加によって上記同様に測
定される光ガルバノ効果に基づくよう素分子の吸収スペ
クトルの一例を示す図である。よう素分子の吸収スペク
トルは紫外波長から可視波長の全域にわたって、第2図
(b)と同様に多数の吸収線が光ガルバノ効果に基づい
て測定される。したがって記録計nにコヒーレント反ス
トークスラマン光11と同時に記録されたネオンおよび
よう素の既知吸収波長を標準とすることにより、コヒー
レント反ストークスラマン光11を発生する波長可変パ
ルスレーザ李の波長を高精度に測定することができる。
〔発明の効果〕
上記のように本発明によるコヒーレント反ストークスラ
マン分光用レーザ波長測定装置は、発振波長固定のパル
スレーザと、該パルスレーザニ同期して上記発振波長固
定パルスレーザの発振波長より長波長のレーザを発振す
る波長可変パルスレーザと、上記発振波長固定パルスレ
ーザ光および波長可変パルスレーザ光を試料部に集光さ
せる光学系と、上記試料のレーザ集光部から発生する固
定波長パルスレーザ光より短波長のコヒーレント反スト
ークスラマン光を集光する光学系と、上記コヒーレント
反ストークスラマン光を検出、記録する記録部とからな
るコヒーレント反ストークスラマン分光用レーザ波長測
定装置において、上記試料透過後の波長可変パルスレー
ザ光をネオンあるいはアルゴン封入およびよう素封入の
各中空陰極放電管に入射し、直流放電することにより得
られるネオンあるいはアルゴンの原子吸収線波長とよう
素分子の分子吸収線波長とが、上記波長可変パルスレー
ザ光の波長に一致した場合、上記中空陰極放電管内にそ
れぞれ生′じる電圧変化量を検出する手段と、上記電圧
変化量をコヒーレント反ストークスラマンスペクトルと
並列に上記記録部に記録する手段とを備えたことによっ
て、周囲温度の影響を受けないネオンあるいはアルゴン
の原子スペクトルおよびよう素分子の分子スペクトルを
波長測定の基準として用いるため、測定に際して温度の
コントロールが一切不要であり、またホトマルやダイオ
ード等の妨害光の影響を受けやすい晃検出器を用いない
ため、照明光等の設置環境の条件も少なく、安定して高
精度に、コヒーレント反ストークスラマン分光用波長可
変ノ(ルスレーザの波長測定を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明によるコヒーレント反ストークスラマン
分光用レーザ波長測定装置の一実施例を示すブロック図
、第2図は光ガルノ(〕効果による吸収スペクトルの一
例を示す図で、(a)はネオンの場合、(b)はよう素
分子の場合を示すものである。 1・・・波長固定パルスレーザ、2・・波長固定ノくル
スレーザ光、4・・・波長可変パルスレーザ、5“°゛
波長可変パルスレーザ光、8・・・試料、11・・・コ
ヒーレント反ストークスラマン光、13.14°°゛光
検出器、16.5.26・・・ゲート検出器、19・・
・中空陰極放電管(ネオンまたはアルゴン用)、加・・
・中空陰極放電管(よう素分子用)、!・・・記録計。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 発振波長固定のパルスレーザと、該パルスレーザに同期
    して上記発振波長固定パルスレーザの発振波長より長波
    長のレーザを発振する波長可変パルスレーザと、上記発
    振波長固定パルスレーザ光および波長可変パルスレーザ
    光を試料部に集光させる光学系と、上記試料のレーザ集
    光部から発生する固定波長パルスレーザ光より短波長の
    コヒーレント反ストークスラマン光を集光する光学系と
    、上記コヒーレント反ストークスラマン光を検出、記録
    する記録部とからなるコヒーレント反ストークスラマン
    分光用レーザ波長測定装置において、上記試料透過後の
    波長可変パルスレーザ光をネオンあるいはアルゴン封入
    およびよう素封入の各中空陰極放電管に入射し、直流放
    電することにより得られるネオンあるいはアルゴンの原
    子吸収線波長とよう素分子の分子吸収線波長とが、上記
    波長可変パルスレーザ光の波長に一致した場合に、上記
    中空陰極放電管内にそれぞれ生じる電圧変化量を検出す
    る手段と、上記電圧変化量をコヒーレント反ストークス
    ラマンスペクトルと並列に上記記録部に記録する手段と
    を備えたことを特徴とするコヒーレント反ストークスラ
    マン分光用レーザ波長測定装置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120093194A1 (en) * 2010-10-15 2012-04-19 Lawrence Livermore National Security, Llc Method and system to measure temperature of gases using coherent anti-stokes doppler spectroscopy
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US10126227B2 (en) 2012-05-30 2018-11-13 Iris International, Inc. Flow cytometer

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