JPS63187125A - 分光器 - 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 本発明は場所によってフレーズ角が異る平面回折格子と
一個の結像用凹面鏡とよりなる分光器に関する。

本発明の一実施例を示す第１図を借りて説明すると、第
１図に示すような平面回折格子Ｇと一個の結像用凹面鏡
Ｍとよりなる分光器は構造が簡単であり、ダブルモノク
ロメータの第１分光器に適したものである。この型の分
光器で広い波長範囲にわたって高い回折効率を得るため
、回折格子のフレーズ角が場所によって異る回折格子を
格子面から離れた０点を中心に回動させ、回折格子を円
周に沿わせて移動するようにして、格子の入射光に対す
る傾きを変えて波長走査を行・うと共に、回折格子上の
光の入射領域を移動させて、どの波長でもフレーズ回折
光が得られるようにしたものが提案されている。第３図
に示す回折格子断面において格子面の垂線Ｎと格子溝面
ｇの法線ｎとのなす角がフレーズ角で、入射光と回折光
とが格子溝面に対して鏡面反射の関係にあるとき、その
回折光に光のエネルギーが集中する。このような回折光
をフレーズ回折光と呼び、フレーズ回折光を利用すると
大へん明るい分光器が得られるが、入射４１Ｊ−ＩＦｉ
ｌ　ｈ；ＪＮ−、しｎ１間＊　４１ｓ　ｔＭ　　Ｉ　　
ＦＦＩ／７’ｌ　Ｍ　−ｈ＜　−中ｆ　　ｋ　　Ｘ　　
机合、フレーズ光の波長は開き角にと格子定数とフレー
ズ角とによって決まる一つだけであり、従ってフレーズ
角が一定の回折格子では広い波長範囲にわたって高い回
折効率を有する分光器を作ることはできない。このため
回折格子の溝と直交する方向の一端から他端に向ってフ
レーズ角が変化している回折格子を用い、波長走査と連
動させて格子面上で光の入射領域を移動させ、広い波長
範囲でフレーズ回折光が得られるようにしたものが提案
されているのである。

ハ１発明が解決しようとする問題魚 屑で第１図に示したような光学素子配置の分光器では結
像鏡Ｍが軸外し状態で用いられているため、出射スリッ
トＳ２上の入射スリットＳ１の像はコマ収差、非点収差
が大きく、フレーズ回折を利用して効率を高めるように
しても、回折光の相当部分が出口スリットＳ２によって
カットされてしまい充分な明るさが得られないと云う問
題がある。本発明は第１図に示す構成の分光器において
結像鏡Ｍの収差を補正しようとするものである。

ニ０問題点解決のための手段 第１図に示すような一つの平面回折格子Ｇと一つの結像
用腕Ｍよりなり、上記回折格子が場所によってフレーズ
角が異なり、格子面から離れた６点を中心に回転するよ
うになっている分光器において、上記回折格子の格子パ
ターンを、格子面中央法線の一方の側において、互いに
コヒーレントな２つの点光源の光を格子面に投射したと
きの干渉パターンに相当する格子パターンとした。こ＼
でγはδの約４倍、δは約１０’程度が適当である。な
おこ＼で回折格子の格子パターンをホログラフィの光源
配置で規定しているが、これはホログラフィによらなれ
けはいけないと云うことではなく、同じ格子ピッチ配分
で機械切りによって格子パターンを形成してもよいこと
は云うまでもない。

ホ０作用 本発明によればフレーズ角が異っていることにより、広
い範囲にわたって高い回折効率が得られると共に、格子
ピッチが一定の関係で変化していることによって、結像
鏡の収差が補正されているので、分解能も高まり、明る
さも一層向上できるものである。

へ、実施例 第１図は本発明分光器の各部装置を示す。Ｓｌは入射ス
リット、Ｍは結像用凹面鏡、Ｇが平面鏡回折格子で記述
のようにフレーズ角が右端から左端にかけて次第に小さ
くなっている。Ｃは回折格子Ｇの回転中心で、回折格子
ＧはＣを回転中心とする腕（不図示）上に固定されてい
る。回折格子Ｇは波長走査において、６点を中心とする
円周に沿って移動し、図でｅは全波長範囲に相当するこ
の移動に伴う、入射光束光軸の格子面との交点の格子面
上の移動距離を示し、Ｌは上記移動中における格子面の
入射光束光軸′方向の最大移動量である。Ｌは小さい方
が望ましく、そのためには回折格子の回転半径即ち図の
ρが大なる程小さくなるが、分光波長範囲をカバーする
ための回折格子回転角が決まっているのでρを大きくす
ると回折格子Ｇの回折格子Ｇの格子と直交する方向の長
さを大きくしなれけばならない。格子面の入射光束光軸
上の基準位置の前後等量にＬが振分けられるようにする
ことで、光軸方向の格子面の移動の影響を半分にするこ
とができる。

第２図は本発明の回折格子Ｇのホログラフィによる記録
光学系で、１が回折格子基板、２，３が記録光源点で、
夫々は同一レーザ（図外）から発射されたレーザビーム
を２分割して収束させることにより形成されている。記
録光源点２，３から発射される球面波が回折格子基板面
上で作る干渉パターンを記録し、格子溝の以後の行程で
の作成のマスクとして利用する。本発明による回折格子
は第３図に示すように位置ごとに異るフレーズ角θＢを
持たせることが必要であるが、これは例えば日本特許１
０４６７６３号に示されているがごときのイオンビーム
加工法を用いて形成することが可能である。

上記回折格子制作の詳細を述べると、記録光源として、
波長４４１．６ｎｍのレーザ光を用い、露光系の配置は
第２図において ｒｃ＝１８５．　９８ ｒＤ　　”　１９３．　３２ γ　　＝４５．９゜ δ　　＝１０．９゜ である。また分光系は第１図において凹面鏡Ｍとして曲
率半径１０００球面鏡を用いるとしてｒ＝７１．５ ｒ’＝８０．４ Ｄ＝５４．５ ρ＝１９．６ α＝１７．５°　（入射光軸と格子面法線とのなす角） Ｋ＝３５．Ｏ。

δ＝　３．０゜ となる。この条件は第１図でα＝６．６°の位置を回折
格子の中心Ｏとしたものであり、この点では１２００本
／　ｍ　ｍの溝本数となっており、３００ｎｍの光が出
口スリットから出射する。波長範囲は約２００〜９００
ｎｍであり、長波長になると点線で描いた位置に回折格
子がくる。この波長範囲で主光線の当たる位置が約１０
ｍｍ回折格子面上で移動する。

ト、効果 第４図は本発明回折格子と通常の等間隔回折格子とを第
１図の実施例分光器で使い比較べたときの出射スリット
上の収差比較を示す。この図で上玉つが等間隔格子、上
三つが本発明回折格子で、善玉つは左から３００ｎｍ、
５００ｎｍ、８００ｎ　ｍ　１の３種の波長の光に対す
るもので、本発明において収差補正の効果が顕著である
ことが分かる。

本発明分光器は上述したように結像特性が優れており、
従って簡単な構造の割に分解能が良く、収差が少ないか
ら回折光の出射スリット通過効率が高（、広い波長範囲
にわたってフレーズ回折が行われていることと相まって
大へん明るい分光器が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例分光器の平面図、第２図は本
発明一実施例における回折格子の格子パターンをホログ
ラフィで形成する場合の回折格子２光源の配置を示す平
面図、第３図は上記回折格子の格子断面拡大図、第４図
は本発明と従来例の性能を比較するグラフである。 Ｇ・・・回折格子、Ｍ・・・結像用鏡、Ｓｌ・・・入射
スリット、Ｓ２・・・出射スリット、Ｃ・・・回折格子
の回転中心。 代理人　　弁理士　縣　　浩　介 第１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 一つの平面回折格子と一つの結像用鏡とよりなり、上記
   回折格子が場所によってフレーズ角が異り、格子面から
   離れた位置に波長走査のための回転中心を有する分光器
   において、上記回折格子のパターンを、 格子面中央法線の一方の側において、 互いにコヒーレントな二つの点光源の光を上記格子面に
   照射したときの干渉パターンに相当するパターン としたことを特徴とする分光器。