JPWO2020180972A5

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Publication number: JPWO2020180972A5
Application number: JP2021552856A
Authority: JP
Publication date: 2022-10-31
Anticipated expiration: 2040-03-04

Claims

マルチパスガスセルであって、
マルチパスガスセルの光入力部で入力光を受け取るように光学的に結合され、入力光をコリメートしてコリメート光を生成するように構成された第１の光学部品と、
コリメート光を受け取るように光学的に結合され、マルチパスガスセル内でコリメート光を反射して、マルチパスガスセルの複数のパスを通るコリメート光の多重反射を生成するように構成された２以上のリフレクタのセットと、
コリメート光の多重反射から生じる出力光を受け取るように光学的に結合され、マルチパスガスセルの光出力部に向けて出力光を集束するように構成された第２の光学部品とを備え、
前記第１の光学部品および前記第２の光学部品が前記２以上のリフレクタのセットとは異なり、前記多重反射が前記２以上のリフレクタのセットのみによって生成され、
前記第１の光学部品および前記第２の光学部品が、前記２以上のリフレクタのセットのうちの単一のリフレクタと一体化されていることを特徴とするマルチパスガスセル。
請求項１に記載のマルチパスガスセルにおいて、
前記２以上のリフレクタのセットが、少なくとも３つの曲面リフレクタを含むことを特徴とするマルチパスガスセル。
請求項１に記載のマルチパスガスセルにおいて、
前記第１の光学部品および前記第２の光学部品が、曲面ミラーまたはレンズを含むことを特徴とするマルチパスガスセル。
請求項１に記載のマルチパスガスセルにおいて、
前記２以上のリフレクタのセットが、第１の球面ミラー、第２の球面ミラーおよび第３の球面ミラーを含み、各々が、前記第１の球面ミラーと前記第２の球面ミラーおよび前記第３の球面ミラーの各々との間の距離に等しい同一の曲率半径を有し、
前記第１の球面ミラーが、前記マルチパスガスセルの第１の側に配置され、前記第２の球面ミラーおよび前記第３の球面ミラーがともに、前記第１の側とは反対側の前記マルチパスガスセルの第２の側に配置され、
前記第２の球面ミラーと前記第３の球面ミラーとの間の角度が、前記マルチパスガスセル内にコリメート光を維持するように選択され、
前記第１の球面ミラーが、前記単一のリフレクタを含むことを特徴とするマルチパスガスセル。
請求項４に記載のマルチパスガスセルにおいて、
前記第１の光学部品が、前記第１の球面ミラーの第１の端部で一体化され、前記第２の光学部品が、前記第１の端部と反対側の前記第１の球面ミラーの第２の端部で一体化されていることを特徴とするマルチパスガスセル。
請求項５に記載のマルチパスガスセルにおいて、
マルチパスガスセルの光入力部で追加の入力光を受け取るように光学的に結合された第３の光学部品をさらに備え、前記第３の光学部品が、追加の入力光をコリメートして、追加のコリメート光が前記第１の球面ミラーと前記第２の球面ミラーおよび前記第３の球面ミラーの各々との間で反射するように、追加のコリメート光を生成するように構成され、前記第３の光学部品が、前記第１の球面ミラーの第１の端部でさらに一体化されていることを特徴とするマルチパスガスセル。
請求項６に記載のマルチパスガスセルにおいて、
前記第２の球面ミラーが、前記第２の球面ミラーの第１の部分と前記第２の球面ミラーの第２の部分を生成する不連続部を含み、前記第１の部分と前記第２の部分が、異なるそれぞれの傾きを有し、前記マルチパスガスセル内に異なるそれぞれのマルチパス光路長を形成することを特徴とするマルチパスガスセル。
請求項７に記載のマルチパスガスセルにおいて、
前記第２の球面ミラーの第１の部分が、コリメート光の第１の反射回数を含む第１のマルチパス光路長を生成し、前記第２の球面ミラーの第２の部分が、追加のコリメート光の第２の反射回数を含む第２のマルチパス光路長を生成し、前記第１の反射回数が、前記第２の反射回数とは異なることを特徴とするマルチパスガスセル。
請求項６に記載のマルチパスガスセルにおいて、
２つの光源と、
前記２つの光源に結合され、前記２つの光源を切り替えるように構成されたスイッチとをさらに備えることを特徴とするマルチパスガスセル。
請求項１に記載のマルチパスガスセルにおいて、
前記光入力部および前記光出力部が前記単一のリフレクタの第１の端部に位置するように、前記第１の光学部品および前記第２の光学部品がともに、前記単一のリフレクタの第１の端部で一体化されていることを特徴とするマルチパスガスセル。
請求項１０に記載のマルチパスガスセルにおいて、
前記単一リフレクタが、前記第１の端部とは反対側のその第２の端部に非対称部分を有し、それにより前記コリメート光を前記マルチパスガスセル内に反射して戻すことが可能となっていることを特徴とするマルチパスガスセル。
請求項１に記載のマルチパスガスセルにおいて、
前記２以上のリフレクタのセットが、第１の凹面ミラーおよび第２の凹面ミラーを含み、前記第１の凹面ミラーが、前記単一のリフレクタを含み、
前記第１の凹面ミラーが、第１の曲率半径を有し、前記第２の凹面ミラーが、前記第１の曲率半径の２倍である第２の曲率半径を有し、
前記第１の凹面ミラーと前記第２の凹面ミラーとの間の距離が、前記第２の曲率半径と等しいことを特徴とするマルチパスガスセル。
請求項１２に記載のマルチパスガスセルにおいて、
前記コリメート光の迷光が前記マルチパスガスセルの光出力部に到達するのを防ぐために光学的に結合された吸収体をさらに備えることを特徴とするマルチパスガスセル。
請求項１３に記載のマルチパスガスセルにおいて、
前記吸収体が、前記第２の凹面ミラー上の吸収領域を含むことを特徴とするマルチパスガスセル。
請求項１３に記載のマルチパスガスセルにおいて、
前記第１の光学部品および前記第２の光学部品が、直角ミラー、曲面ミラーまたはレンズを含むことを特徴とするマルチパスガスセル。
請求項１に記載のマルチパスガスセルにおいて、
前記第１の光学部品が、前記２以上のリフレクタのセットのうちの第１のリフレクタと一体化され、前記第２の光学部品が、前記２以上のリフレクタのセットのうちの第２のリフレクタと一体化されていることを特徴とするマルチパスガスセル。
請求項１６に記載のマルチパスガスセルにおいて、
前記２以上のリフレクタのセットが、少なくとも第１のミラー、第２のミラー、第３のミラーおよび第４のミラーを含み、
前記第１の光学部品が、前記第１のミラーと一体化され、
前記第２の光学部品が、前記第２のミラーと一体化されていることを特徴とするマルチパスガスセル。
請求項１７に記載のマルチパスガスセルにおいて、
前記第１の光学部品および前記第２の光学部品が、曲面ミラーまたはレンズを含むことを特徴とするマルチパスガスセル。
請求項１７に記載のマルチパスガスセルにおいて、
前記第１のミラー、前記第２のミラー、前記第３のミラーおよび前記第４のミラーの各々が、平面ミラーまたは円筒形ミラーを含むことを特徴とするマルチパスガスセル。
請求項１７に記載のマルチパスガスセルにおいて、
前記第１のミラーおよび前記第２のミラーの各々が第１の長さを有し、前記第３のミラーおよび前記第４のミラーの各々が、前記第１の長さよりも長い第２の長さを有し、
前記第１の光学部品が、前記第２のミラー、前記第３のミラー、前記第４のミラーおよび前記第１のミラーの間に、前記コリメート光の螺旋状のマルチパス光路を生成するように選択された角度で、前記コリメート光を前記第２のミラーに向けて導くように、前記第１のミラーの上部分に一体化され、
前記第２の光学部品が、前記第１のミラーから反射された出力光を受け取り、前記光出力部に向けて出力光を集束させるように、前記第２のミラーの下部分に一体化されていることを特徴とするマルチパスガスセル。
請求項１６に記載のマルチパスガスセルにおいて、
前記２以上のリフレクタのセットが、第１の平面ミラーおよび第２の平面ミラーを含み、前記第１の光学部品が、前記第１の平面ミラーと一体化され、前記第２の光学部品が、前記第２の平面ミラーと一体化され、
当該マルチパスガスセルがさらに、
前記第１の光学部品からのコリメート光を受け取るように光学的に結合され、前記第１の平面ミラーと前記第２の平面ミラーとの間の多重反射を含むマルチパスガスセルの内部を伝播するための入力ベッセルビームを生成するように構成された第１の光学ベッセル部品と、
前記多重反射から生じる出力ベッセルビームを受け取るように光学的に結合され、前記第２の光学部品によって受け取られる出力光として出力コリメート光を生成するように構成された第２の光学ベッセル部品とを備えることを特徴とするマルチパスガスセル。
請求項２１に記載のマルチパスガスセルにおいて、
前記第１の光学部品および前記第２の光学部品が、曲面ミラーまたはレンズを含み、
前記第１の光学ベッセル部品および前記第２の光学ベッセル部品が、アキシコンレンズ、環状アパーチャまたは円錐形リフレクタを含むことを特徴とするマルチパスガスセル。