JPS62819A - 分光測定装置 - Google Patents

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】 （イ）産業上の利用分野 太さｌｌ１１は−ｒ１′、辿耳韻健ｌこわｔ＝　Ｘ分キ
池１市本行なう測定機器に適用される分光測定システム
に関する。

（ロ）従来技術とその問題点 近年、光通信技術の発展に伴ない、各種の光素子の特性
テスト等のために、広波長領域にわたる分光測定に対す
る需要が増大している。

ところで、広波長領域にわたる分光測定においては、分
散素子である回折格子の回折効率特性や検出器の波長感
度特性からくる制限のため、複数の回折格子と複数の検
出器とを使用する必要があると考えられる。

一般に回折格子は、第４図に示すように、広波長領域の
全域にわたって均一で良好な回折効率特性を示すもので
はなく、ブレイズ波長の両サイドにおいて効率の低下を
示すものである。したがって、１枚の回折格子によって
測定しうる波長範囲は、その回折格子の効率特性によっ
て制限を受け、広範囲の波長範囲（λ１〜λ、）の測定
を行なおうとすれば、短波長領域（λ、〜λ、）で効率
のよい回折格子と、隣接する長波長領域（λ、〜λ、）
において効率のよい回折格子との合計２枚の回折格子が
必要となる。

検出器についても同様であり、測定すべき波長範囲のう
ちの各波長領域においてそれぞれ波長感度の良好な検出
器を使用する必要がある。すなわち、短波長領域（λ１
〜λ、）では該領域で良好な波長感度を有する検出器を
、隣接する長波長領域（λ、〜λ３）では該領域で良好
な波長感度を有する検出器を、それぞれ使用する必要が
ある。

さて、従来、各種の分光分析器に適用されている分光測
定システムは、比較的狭い波長範囲における分光測定を
前提としたものであって、（Ａ）単一の回折格子と単一
の検出器を使用するもののほかには、（Ｂ）２枚の回折
格子を切り換えて使用するものの、単一の検出器を使用
するもの、（Ｃ））１枚の回折格子と２個の検出器とを
２個用い、両検出器を手動切換するようにしたものがあ
る。これらのシステムはいずれも、単一の回折格子、も
しくは単一の検出器の特性から制限を受け、充分に広い
波長範囲をカバーすることができず、側底、近年の広波
長領域の分光測定に対する要望に応えられなかった。

これに対しては、もちろん、複数の回折格子と複数の検
出器とを備えたシステムが考えられるのであるが、単に
複数の回折格子、検出器を設けただけで広波長領域にわ
たる分光測定システムができるわけではなく、測定波長
の各領域毎に回折格子や検出器を切り換えるための機構
等、各種の機構を設ける必要があって、これらの機構が
円滑に動作するものでなければ、測定すべき全波長領域
での連続的な測定ができなかったり、入射測定光に対し
て回折格子や検出器が相対的に位置ずれして測定精度が
低下したりする問題を生じる。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであって
、広波長領域にわたる分光測定を精度よく連続的かつ自
動的に行なえるようにすることを目的とする。

（ハ）問題点を解決するための手段 本発明は、上記の目的を達成するために、格子面が互い
に面一の状態で連なった２種の回折格子と、これらの回
折格子を所定の回転角度にあるときにその格子面の広が
り方向に沿ってスライド変位させ入射測定光に対して位
置を入れ替える入れ替え駆動機構と、前記各回折格子の
特性にそれぞれ対応する２個の検出器と、前記回折格子
の回折光の光路を高速で切り換えて該回折光を両検出器
に交互に導く光路切換手段と、回折格子の入れ替え動作
に同期して前記検出器の検出出力を切り換えるスイッチ
手段とを備えて分光測定システムを構成したものである
。

（ニ）作用 上記の構成によれば、短波長領域においては該領域で良
好な特性を有する一方の回折格子および一方の検出器が
分光測定に関与し、回折格子の回転角度が所定角度を越
えると、入れ替え駆動機構の駆動により回折格子が測定
光に対して入れ替わるとともに、スイッチ手段が切り換
わり、長波長領域においては該領域で良好な特性を有す
る他方の回折格子および他方の検出器が分光測定に関与
することになる。

（ホ）実施例 以下、本発明を図面に示す実施例に基マいて詳細に説明
する。

第１図は、本発明の実施例に係る分光測定システムの構
成図であって、該分光測定システムは、第１および第２
の２種の回折格子１．２と、これらの回折格子１．２を
所定位置で回転させる回転駆動機構３と、両回折格子１
，２の位置を互いに入れ替える入れ替え駆動機構４と、
第１および第２の２個の検出器５．６と、これらの検出
器５．６への光路を切り換える光路切換手段７と、両検
出器５．６の検出出力を選択的に送出する本体回路８と
を備え、前記本体回路８には、両検出器５゜６の検出出
力を切り換えるスイッチ手段９が設けられている。

前記両回折格子１．２への光路前段には、入口スリット
ＩＯと、球面もしくは放物面の反射鏡ｌＩとが設けられ
、測定光は入口スリット１０と反射鏡１１とを介し平行
光として両回折格子１．２のいずれかに入射するように
なっている。各回折格子１．２は、互いに隣接した波長
領域において良好な効率特性を有するものである。すな
わち、第１の回折格子１は、短波長領域（λ１〜λ、十
Δλ３）で良好な効率特性を有し、第２の回折格子２は
、前記短波長領域と一部重なり合う長波長領域（λ、−
Δλ、〜λ３）で良好な効率特性を有する。

両回折格子１．２は格子面が互いに面一となった状態で
連なっている。なお、両回耐格子１．２は、別途製作し
た２枚の回折格子を突き合わせ接合したものであっても
よいし、単一の基板上に２種の格子面を形成したもので
もよい。また、両回折格子１．２は、格子常数を互いに
同一とし、ブレイズ波長のみを異なるようにしておくこ
とが望ましい。

両回折格子１．２は、サインバー機構のような回転駆動
機構３の駆動により、測定光が入射する所定位置におい
て回転するとともに、所定の回転角度位置に達すると入
れ替え駆動機構４の駆動により、格子面の広がり方向で
かつ格子溝と直交する方向にスライド変位して、入射測
定光に対して位置が入れ替わるようになっている。なお
、両回折格子１．２を回転およびスライド自在に支持す
る支持部の具体的構造については後述する。

両回折格子１．２の光路後段には、反射斜鏡１２と出口
スリット１３とが設けられ、回折格子１゜２による回折
光は、前記反射鏡１１で再び反射されたのち、反射斜鏡
１２と出口スリット１３を介し検出器５．６側に入射す
るようになっている。

第１および第２の検出器５．６は、前記各回折格子１，
２の効率特性にそれぞれ対応する波長感度を有するもの
であって、第１の検出器５は、短波長領域（λ、〜λ、
＋Δλ、）で良好な波長感度を有し、第２の検出器６は
、前記短波長領域と一部重なり合う長波長領域（λ、−
Δλ、〜λ３）で良好な波長感度を有する。これら両゛
検出器５．６の光路前段には、レンズ１４と、前記光路
切換手段７とが設けられ、各検出器５，６には、出口ス
リット１３を通過した回折光がレンズ１４およ赴光路切
換手段７を介して集光入射するようになっている。前記
光路切換手段７は、表面が鏡面となった回転チョッパで
あって、回折光の光路を斜めに横切る姿勢で高速回転す
る。光路切換手段７を通過した回折光は、第１の検出器
５に集光し、光路切換手段７で光路が切り換えられた回
折光は第２の検出器６に集光する。

両検出器５．６の検出出力が入力する本体回路８は、第
２図のブロック図に示すように、各検出器５．６の検出
出力をそれぞれ増幅する第１および第２の増幅器１５．
１６と、両増幅器１５．１６の増幅出力のうち一方の出
力（この実施例では第２増幅器１６の出力）の位相をず
らすフェーズシフタ！７と、このフェーズシフタ１７の
出力と他方の第１増幅器１５の出力とを導入するスイッ
チ手段９と、スイッチ手段９の出力を増幅する後段増幅
器１８とを備えている。後段増幅器１８の出力は、同期
整流したのち、スペクトル表示を行なう表示器もしくは
記録装置（いずれも図示せず）に送られる。前記フェー
ズシフタ１７の動作によって、第１と第２の両増幅器１
５．１６の出力の位相が揃えられる。また、前記スイッ
チ手段９は、両回折格子１．２の入れ替え動作に同期し
て切り換わるようになっており、第１の回折格子ｌが測
定光入射位置にあるときは第１検出器５の検出出力を送
出し、第２の回折格子２が測定光入射位置にあるときは
第２検出器６の検出出力を送出するようになっている。

このスイッチ手段９の切換動作は、具体的には、回折格
子１．２の回転駆動機構３に付設された信号発生部３ａ
からの信号により行なわれる。

第３図は回折格子１．２の支持部の構造を示す斜視図で
あって、同図に示すように、支持部は、サインパー１９
と一体に所定の回転軸心Ｐ周りに回転するフレーム２０
と、該フレーム２０の前面部にガイド２１，２１により
回転軸心Ｐと直交する方向にスライド自在に支持された
スライドベース２２と、スライドベース２２に取り付け
られピニオン２３が噛合するラック２４とからなり、前
記スライドベース２２の前面部に２枚の回折格子１．２
が取着されている。ビニオン２３は回転軸心Ｐ上にあっ
て入れ替え駆動機構４の駆動により回転し、フレーム２
０の回転に同等影響を与えることなく、スライドベース
２２をスライド変位させて回折格子１，２の位置を互い
に入れ替えるようになっている。両回折格子１．２は、
このような支持部に支持されているため、測定光入射位
置での回転と、格子面の広がり方向に沿ったスライド変
位とを各別に行ないうる。

上記の構成において、今、波長領域の短波長側（λ、〜
λ、）から分光測定を行なうとすれば、その場合は、第
１の回折格子ｌが測定光入射位置にあって、本体回路内
８では、スイッチ手段９が第１の検出器５側に接続して
いる。そのため、測定光は第１の回折格子ｌで分散回折
され、その回折光は光路切換手段７を介して両検出器５
．６に入射する。各検出器５．６からはそれぞれ光電出
力が出るが、その後段のスイッチ手段９が第１の検出器
５側に切り換わっているため、第１の検出器５の検出出
力のみが本体回路８から送出される。したがって、短波
長領域では、測定光が第１の回折格子ｌで回折され、そ
の回折光が第１の検出器５で検出されることとなる。

この状態で両回折格子１．２が回転駆動機構３の駆動に
より長波長の回折光を送り出す角度位置へと回転し、そ
の回転角度が所定の値（λ２−Δλ、）となると、入れ
替え駆動機構４が起動し、これによって両回折格子！、
２がスライドし始め、回転角度が次の所定値（λ２＋Δ
λ３）となったときには、両回折格子１．２の位置が完
全に入れ替わり、測定光入射位置には第２の回折格子２
が位置することになる。したがって長波長領域では、第
２の回折格子２が測定光を分散回折し、その回折光が検
出器５．６側に入射する。

一方、両回折格子１．２の回転角度が長短両波長領域の
境界（λ、）に対応する角度位置に達したときには、回
転駆動機構３の信号発生部３ａからの信号でスイッチ手
段９が第２の検出器６側に切り換わる。これによって、
長波長領域では第２の検出器６の検出出力が本体回路８
から送出される。

したがって、長波長領域では、測定光が第２の回折格子
２で回折され、その回折光が第２の検出器６で検出され
ることとなる。

（へ）効果 以上のように、本発明によれば、短波長領域においては
該領域で良好な特性を有する一方の回折格子および一方
の検出器が分光測定に関与し、長波長領域においては該
領域で良好な特性を有する他方の回折格子および他方の
検出器が分光測定に関与するから、測定すべき全波長範
囲にわたる分光測定を特性の良好な回折格子と検出器と
でカバーすることができ、これによって広波長領域での
精確な分光測定が可能となる。

しかも、両回折格子は格子面が互いに連続し、かつその
格子面の広がり方向にスライドして位置が入れ替わるか
ら、一方の回折格子で測定光を回折しながら他方の回折
光での回折に移行し、そのため、波長範囲の途中で測定
を中断することなく、波長範囲の全域にわたって連続的
に分光測定を行なうことができ、また回折格子の入れ替
えによる位置ずれもほとんど生゛じないため、精度のよ
い測定を行なうことができる、 なお、両回折格子の格子常数を互いに同一とし、ブレイ
ズ波長のみを異なるようにしておくと、回折格子の回転
速度は同一でよいから、その回転駆動機構としては全く
同一のものを使用することができ、全体の構成を簡略化
しうる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例の構成図、第２図はその本
体回路部分のブロック図、第３図は回折格子の支持部の
斜視図、第４図は動作を説明するための特性図である。 １．２・・・回折格子、３・・・回転駆動機構、４・・
・入れ替え駆動機構、５．６・・・検出器、７・・・光
路切換手段、９・・・スイッチ手段。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）格子面が互いに面一の状態で連なりかつ長短互い
   に異なる波長領域で良好な回折効率を有する２種の回折
   格子と、これらの回折格子が所定の回転角度にあるとき
   に該回折格子をその格子面の広がり方向に沿ってスライ
   ド変位させ入射測定光に対して位置を入れ替える入れ替
   え駆動機構と、前記各回折格子の回折効率にそれぞれ対
   応する波長領域で良好な波長感度を有する２個の検出器
   と、前記回折格子の回折光の光路を高速で切り換えて該
   回折光を両検出器に交互に導く光路切換手段と、回折格
   子の入れ替え動作に同期して前記検出器の検出出力を切
   り換えるスイッチ手段とを備えたことを特徴とする分光
   測定システム。