JPH0672804B2 - 二重変調分光の方法および装置 - Google Patents

二重変調分光の方法および装置

Info

Publication number
JPH0672804B2
JPH0672804B2 JP61501635A JP50163586A JPH0672804B2 JP H0672804 B2 JPH0672804 B2 JP H0672804B2 JP 61501635 A JP61501635 A JP 61501635A JP 50163586 A JP50163586 A JP 50163586A JP H0672804 B2 JPH0672804 B2 JP H0672804B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
frequency
modulation
spectral shape
width
photodetector
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP61501635A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS62502355A (ja
Inventor
クーパー、デイヴイツド・イー
ガレーガー、トーマス・エフ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SRI International Inc
Original Assignee
Stanford Research Institute
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Stanford Research Institute filed Critical Stanford Research Institute
Publication of JPS62502355A publication Critical patent/JPS62502355A/ja
Publication of JPH0672804B2 publication Critical patent/JPH0672804B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/28—Investigating the spectrum
    • G01J3/42—Absorption spectrometry; Double beam spectrometry; Flicker spectrometry; Reflection spectrometry
    • G01J3/433—Modulation spectrometry; Derivative spectrometry
    • G01J3/4338—Frequency modulated spectrometry

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
  • Spectrometry And Color Measurement (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 本発明は光ヘテロダイン分光の分野に関するものであ
り、更に詳しくは試料のスペクトル特性を調べるための
周波数変調された光ビームを使用する分光手法に関する
ものである。
一般的に言えば分光する際、周波数特性が既知のプロー
ブ光ビームを被検査試料に照射し、試料と入射プローブ
・ビームとの相互作用の後、試料からの放射線の１つ以
上の特性を測定する。観測した特性から関心のあるスペ
クトル形状に関する情報を抽出することができる。分光
手法が進歩するのに従つて、被検査スペクトル形状につ
いての情報の入つている観測量はますます多様になりつ
つある。たとえば多くの分光構成では、関心のあるスペ
クトル形状が含まれる範囲にわたつてプローブ・ビーム
の周波数を変えつつ、プローブ・ビームに生じる吸収お
よび／または分散の全体を測定する。他の手法では更に
高次の磁化率のような更に精密なパラメータが測定され
る。そしてこられは試料の定常状態特性または突然の変
化に対する過渡応答を観測するための実際構成によつて
判定することもできる。光ヘテロダイン分光では、求め
る分光的情報を保持する観測可能な量が、検査されるス
ペクトル特性の周波数領域から外れた周波数領域に遷移
され、この周波数領域で上記量が検査されてより容易、
正確、または経済的に解析することができる。
ジー・シー・ブジヨルクルンド（G.C.Bjorklund）執筆
の論文「周波数変調分光−ピークの吸収および分散を測
定するための新しい方法」（“Frequency−Modulation
Spectroscopy:A New Method for Measuring Peak Absor
ptions and Dispersions"）に開示されている光ヘテロ
ダイン分光手法では、無線周波数変調を受けたレーザー
・ビームがプローブ・ビームとして使用され、所望の分
光情報が変調周波数のうなり信号に含まれている。この
ブジヨルクルンド（Bjorklund）の方法は米国特許第4,2
97,035号の主題でもある。
詳しく述べるとブジヨルクルンドは周波数が可視スペク
トルのωcである単一モード・レーザを用い、これを通
常500メガヘルツのオーダの周波数で変調し、一次側波
帯の周波数がωc±ωmであるビームを発生する。典型的
な分光実験では、変調されたビームは１つの側波帯の近
傍、たとえば上側一次側波帯の近傍に吸収線を有する試
料を探る。周波数ωc±ωmの２つの側波帯の差動吸収に
よつて、吸収形状の周波数範囲の外側にある周波数ωc
−ωmの下側側波帯によつて設定される基線に対する周
波数ωc＋ωmの吸収特性の測定値が得られる。試料から
出た変調ビームが光検出器を通るとき、差動吸収したが
つてスペクトル形状を表わすうなり周波数ωmの信号が
発生する。
ブジヨルクルンド法の成功は周波数ωmのうなり信号の
周波数およびパワー・レベルに対する光検出器の応答可
能性によつて左右される。下限は変調周波数ωmによつ
て光検出器の帯域内に置かれる。この変調周波数は少な
くともレーザー・ビームの線幅より大きく、かつ当該ス
ペクトル特性の幅より大きくなければならない。またブ
ジヨルクルンド法の長所を充分に発揮するため、スペク
トル形状の幅よりずつと大きくなければならない。
典形的なドツプラー拡幅ガスの線幅は赤外線部分では50
メガヘルツ、可視部分では２ギガヘルツのオーダーであ
るのに対し、大気圧拡幅ガス（分子衝突によって拡幅し
たガス）の線幅は更に大きくなり、赤外線部分では３ギ
ガヘルツ、可視部分では10乃至20ギガヘルツのオーダー
となる。（ここに「ドップラー拡張ガス」及び「圧力拡
張ガス」の線幅とは予め定めた条件下原子または分子の
ガス中における相互作用により、スペクトル線の幅にお
ける特性変化を示す）。したがつて、気体試料の測定を
行なう際、変調周波数ωm、したがつて適当な検出器の
最小帯域幅は赤外線領域のドツプラー拡幅線の分析につ
いては50メガヘルツ以上、可視領域の大気ガスの測定に
ついては20ギガヘルツ以上でなければならない。
周知の通り、光検出器の帯域幅を拡げることは感度を犠
牲にするだけで行なうことができる。たとえば強い吸収
形状を持つていることがわかつている大気中の多数の種
類の分子を観測するためのブジヨルクルンド手法を８乃
至12ミクロンの大気波長ウインドーに拡張することが望
ましい。しかし、大気圧拡幅されたスペクトル形状を取
扱うために適当な帯域幅をそなえた適当な感度の光検出
器はこの周波数領域では得られない。したがつて、帯域
幅に対する厳しい要求条件はこのような領域や他の関心
のあるスペクトル領域、ならびに光パワー・レベルを低
い値に保たなければならない用途にFM分光を拡張する際
に厳しい障害となる。
発明の要約 本発明はブジヨルクルンドの手法の上記の制約を解消す
るFM分光に対する方法と装置を提供するものである。特
に本発明により、帯域幅が求める特徴を有するスペクト
ル幅よりずつと小さく、ブジヨルクルンド法の変調周波
数の小部分を有するような光検出器を用いることができ
る。本発明によれば被検査試料は線幅が関心のあるスペ
クトル形状に対して同等かそれより小さく、２つの異な
る変調周波数で変調されたほぼ単色光のビームで探られ
る。二重変調によつて複数の側波帯が生じる。そして２
つの変調周波数は側波帯の選択が間隔の狭い２群の成分
側波帯に入るように互いに関連して、第１群の側波帯の
周波数はほぼ求めるスペクトル特性のところにあり、ス
ペクトル形状を探るためのプローブ群としての役目を果
す。他方の群は形状から離れた周波数に配置され、基準
群としての役目を果す。各群の中では成分側波帯は互い
に特性オフセツト周波数だけずれている。特性オフセツ
ト周波数は被検査スペクトル形状よりかなり小さくする
ことができる。試料との相互作用の後、二重変調された
ビームが光検出器に送られる。この光検出器は適当な信
号処理装置との組合わせでスペクトル形状を表わす特性
オフセツト周波数の信号を検出する。
発明の特定の−実施例として、入射光ビームは２つの周
波数ωおよび２ω＋σで変調することができる。ここで
ωはほぼスペクトル形状周波数のビーム線中心からのず
れに等しく、またσはオフセツト周波数であり、通常ス
ペクトル形状幅の小部分である。この２つの変調周波数
を用い、変調指数を適当に選択すれば、プローブ群と基
準群にはそれぞれ互いに周波数σだけずれた２つまたは
３つの成分側波帯が含まれている。受信した放射線界の
強度に応動して光検出器は成分側波帯を混合し、周波数
のσのうなり信号を発生する。このうなり信号によつて
プローブ側波帯群と基準側波帯群に対する試料媒体の影
響の比較が行なわれる。他の光ヘテロダイン手法の場合
に光検出器に課される制約は本発明では解消する。すな
わち、本発明で使用される光検出器ではオフセツト周波
数σを収容するだけでよい。このオフセツト周波数は一
般にどちらの変調周波数よりもずつと小さく、観測すべ
きスペクトル形状よりずつと小さくなることさえある。
二重変調は本発明に従つて多様な方法で実行することが
できる。たとえば、両方の変調とも周波数変調であつて
もよいし、一方を周波数変調、他方を振幅変調としても
よい。ここでは「周波数変調」という用語を広義に用い
ており、位相角変調のすべての型式を包含している。種
々の型の変調方式を用いることにより、利用可能な光レ
ベルと変調パワー・レベルの種々の極限状態のもとで本
発明を適用することができる。たとえば、FM−AMの実施
例は光パワー・レベルが高いが振幅変調器を駆動するた
めに利用できるパワーが低いとき有利である。たとえば
９乃至11ミクロンの波長領域でCO2レーザを使用する場
合に有利であり、この場合現在利用できる水晶変調器で
は高変調パワー・レベルは容易に達成できない。対照的
にFM−FMの実施例は光パワー・レベルが低いが、比較的
高いパワー・レベルで駆動される変調器によつて少なく
とも１つの変調を行なえるときに有利である。
本発明に従つて必要となる二重変調は一実施例では２つ
の変調周波数を発生する一対の発振器によつて得ること
ができる。各発振器は方向性結合器を介して電気光学変
調器に結合される。方向性結合器からの変調信号は適当
な調波比で混合され、オフセツト周波数の基準信号を発
生する。この実施例では二重変調されたビームが試料に
照射され、光検出器は試料を通過したビームを受けるよ
うに配置される。光検出器の出力信号は基準信号と混合
されて、オフセツト周波数に於ける光検出器出力信号の
成分が抜き出される。本発明によれば、関心のある分光
情報はこの成分によつて伝達される。
本発明は単に特定のスペクトル形状の存在を検出するた
めの装置で実施することができ、この装置はたとえばあ
る既知の大気汚染物の存在を監視するための現場機器で
有用である。そのかわりに、本発明は形状の詳細線形を
判定するための装置で実施することができる。このよう
な実施例では、単色ビームの線幅とオフセツト周波数が
ともにスペクトル形状の幅に比べて著しく小さいこと、
およびプローブ側波帯群を形状を介して掃引可能である
ことが望ましい。プローブ側波帯群の掃引は単色ビーム
の中心周波数を掃引すること、たとえば半導体ダイオー
ド・レーザ・ビーム源を同調させること、またはビーム
の線中心を一定に保ち変調周波数を掃引することによつ
て行なわれる。
変調周波数を掃引するための装置の一実施例には第１の
変調周波数を発生するための掃引発振器と固定オフセツ
ト周波数を発生するための別個の発振器が含まれてい
る。掃引発振器は方向性結合器、および選択的に周波数
合成手段を介して１つの電気光学変調器に結合されて、
第１の変調周波数で変調器を駆動する。第１の変調周波
数は掃引発振器周波数、または周波数合成手段によつて
掃引発振器周波数から得られる周波数に等しい。方向性
結合器からの掃引発振器周波数は第２の周波数合成手段
に与えられた後、固定オフセツト周波数と混合され、第
２の変調周波数が得られる。この第２の変調周波数は第
２の電気光学変調器に結合される。第１発振器周波数を
掃引することにより、プローブ群と基準群のすべての成
分側波帯は固定周波数オフセツトを維持しつつ互いに同
期掃引を行なう。
本発明のもう１つの側面によれば、二重変調手法を用い
ることによりインコヒーレント光源を有する高感度、正
確、かつ商用に耐える可視波長単一ビーム吸収分光計を
得ることができる。二重変調手法により、高利得，低帯
域幅の光検出器を使うことが可能となる。これにより光
検出器から得られる使用可能利得が充分に大きくなり、
システムの信号対雑音特性が充分に向上する。したがつ
て、キセノン・ランプ等の比較的低パワーのインコヒー
レント光源を用いることにより、より高パワーのレーザ
源でのみ従来得られた確度と感度が得られる。
本発明の他の側面，利点および特長は以下に説明される
か、または当業者には以上の説明と図面から容易に理解
し得るものである。
図面の簡単な説明 第１図は単一変調または二重変調された光ビームの光パ
ワー・スペクトルを示す図である。グラフＩは単一変調
周波数２ω＋σで変調指数M1がほぼ１に等しいFM光のパ
ワー・スペクトルを示す。グラフIIは第２の変調周波数
ωおよび零次ベツセル関数の第１の零点にほぼ等しい変
調指数M2でグラフＩの単一変調されたビームを変調した
後に得られるパワー・スペクトルを示す。
第２図は本発明による二重変調分光手法を遂行するため
の装置を示すブロツク図である。
第３図は変調周波数を掃引することによつて被検査スペ
クトル形状を通つてプローブ側波帯を掃引するように構
成された代替実施例を示すブロツク図である。
第４図は本発明に従つてインコヒーレント・スペクトル
計で使用するための代替ビーム源のブロツク図である。
実施例の詳細な説明 理論的背景 本発明の範囲と多くの実施例を完全に理解するため、本
発明を実行するための装置を説明する前に理論的基礎を
説明することが有益である。例を示すため、ビームが２
つの周波数変調を受けるFM−FMの場合について説明す
る。同様の理論的な検討はFM−AMの場合にもあてはま
り、同様の結果が得られる。
式１は変調周波数Ω1およびΩ2で二重周波数変調を受け
たほぼ単色光のビームの電界EFM-FM（ｔ）を表わしたも
のである。
式（１）でωcはほぼ単色ビームの線中心周波数であ
る。パラメータM1およびM2はそれぞれ第１および第２の
変調の変調指数であり、因数Jnは整数次のベツセル関数
である。被検査試料によつて得られる光媒体の影響は和
ωc＋ｐΩ1＋ｑΩ2の関数である複素周波数に依存する
透過率Tpqによつて表わされる。これらの透過率によ
り、試料と相互作用した後の電界ET（ｔ）は式（２）で
表わされる。
たとえばビーム強度|ET|2に感応する自乗則光検出器に
よつて測定されるビームのパワー・スペクトルは式
（３）で表わされる。
説明のための例として、変調周波数Ω1およびΩ2をそれ
ぞれ２ω＋σおよびωに等しくなるように設定する。第
２の変調周波数ωは関心のあるスペクトル形状のビーム
線中心ωcからの周波数偏移にほぼ等しくなるように選
択される。周波数σは一般に関心のあるスペクトル形状
の幅より小さく、そして光検出器の帯域幅より小さくな
るように選択される。周波数σの成分からパワー・スペ
クトルに対する寄与は式（４）で表わされる。
説明のため第１の変調の変調指数は１より少ないかほぼ
１と同じ、即ち、M1＜１であると仮定する。したがつ
て、第１の変調によつて生じる搬送波と一次側波帯にだ
け顕著なパワーが含まれており、第１の指数Ｐが０およ
び±１に等しい項だけが式（４）に顕著に寄与する。
第１図は単一変調されたビームと二重変調されたビーム
のパワー・スペクトルを比較したものである。グラフＩ
はこのような単一変調されたビームのFMパワー・スペク
トルを示し、M1がほぼ１に等しいので中心線と一次側波
帯だけが重要であると仮定して描かれている。線10はほ
ぼ単色のビームの中心周波数を表わす。これにより式
（４）の第１図の指数Ｐ＝０の項から得られる。線11お
よび12は周波数２ω＋σの単一変調されたビームの一次
側波帯を表わし、式（４）の第１の指数Ｐ＝±１の項が
得られる。グラフIIは二重変調されたビームのFMパワー
・スペクトルを示す。側波帯13,14および15は搬送波10
ならびに一次側波帯11および12を二次変調周波数ωの適
当な調波によつて変調することによつて生ずる。便宜
上、グラフIIでは第２の変調指数M2をほぼ2.4に等しく
している。これはベツセル関数J0の第１の零点に対応す
るので、第２の変調によつて搬送波とすべての側波帯の
周波数が第１の変調からずれる。側波帯13,14および15
は互いに周波数σだけずれた側波帯の第１群16を構成す
る。この第１群は被検査スペクトル形状17に配置される
ので、第１群のすべての成分側波帯はスペクトル形状の
幅の中に入る。側波帯18,19および20は互いに周波数σ
だけずれた第２群21を形成し、線10の中心より下に第１
群16に対して対称に配置されているので、関心のあるス
ペクトル形状の範囲から離れている。グラフＩからグラ
フIIに至る破線は単一変調スペクトルが第２の変調を加
えられたときどのように分れて二重変調スペクトルを形
成するかを示している。
周波数ωおよび−ωを中心とする側波帯群16および21か
ら周波数σのパワー・スペクトルに対する寄与は次式で
表わされる。
Ｐσ（ｔ）＝（ｃ▲Ｅ2 0▼/8π）J0(M1)J1(M1){J1(M2)J
1(M2)〔（δω＋σ＋２δω＋δω−σ） −（δ−ω−σ＋２δ−ω＋δω＋σ）〕cosσｔ ＋〔J1(M1)J1(M2)〔（φω＋φ−ω）−（φω＋σ＋φ
−ω−σ）〕 ＋J1(M2)J3(M2)〔（φω−σ＋φ−ω＋σ）−（φω＋
φ−ω）〕〕simσｔ｝， （５） （ここにδとφは吸収率と移相率（または位相差係数）
でありこれら率は分光技術上の基準ファクタである。） ここで、試料媒体とプローブ電磁界との間の相互作用は
弱いと仮定しているので、透過率は吸収率δpqおよび位
相率φpqによつて次のように書くことができる。
Tpq＝exp−｛（δpw＋ｉφpq）｝． （６） 表記法をよりわかりやすくするため、数字添字が対応す
る周波数に置き換えられている。
第１図のグラフIIのようにスペクトル形状を上側側波帯
群によつて探り、オフセツト周波数σがスペクトル形状
の線幅に対して小さいと仮定すれば上側側波帯群16の３
つの成分側波帯はすべて、スペクトル形状によつて生じ
る吸収と分散を表わす同じ吸収率と移送率に直面する。
下側群21の３つの成分側波帯も同様にすべて同じ吸収率
と移送率に直面する。これらの吸収率と移送率は下側側
波帯群が関心のあるスペクトル形状から離れているので
背景を表わすと考えることができる。
したがつて δω＋σ＝δω＝δω−σ≡δ+，φω＋σ＝φω＝φ
ω−σ≡φ+， δ−ω−σ＝δ−ω＝δ−ω＋σ≡δb，φ−ω−σ＝
φ−ω＝φ−ω＋σ≡φb， （７） と置き、独立変数M1＜１のベツセル関数を展開すること
により、式（５）は次のように簡単になる。
Ｐσ（ｔ）＝（ｃ▲Ｅ2 0▼/8π）2M1▲Ｊ2 1▼(M2)（δ+
−δb）COSσｔ。 （８） 式（８）は上述の簡略化の仮定のもとで光検出器が上側
と下側の側波帯群から受ける信号のパワー・スペクトル
に対する寄与を表わす。式（８）には周波数σの同相項
だけが含まれている。寄与の大きさは変調指数M1および
M2の大きさによつて定められる。
本発明の１つの特徴はスペクトル形状を表わす成分信号
の周波数はσであり、これはスペクトル形状のプローブ
・ビームの線中心からの変移と比較して極めて小さくな
るように配置することができる。これはスペクトル形状
を表わす信号の周波数がωであるプジヨルグルンドのFM
分光手法と対照液である。したがつて本発明では光検出
器の帯域幅はずつと小さくすることができる。光検出器
の固有の利得一帯域幅の制約のため本発明の光検出器に
はそれに応じて大きな利得を与えることができるので、
本発明の分光手法はずつと低い光レベルを使つて適用す
ることができる。更に、本発明の分光手法はブジヨルク
ルンド法を実行するのに充分な広帯域光検出器が入手不
能または経済的でないようなスペクトル領域に拡張する
ことができる。
構成と動作 第２図は本発明による装置のブロツク図を示す。この装
置にはほぼ単色光のビーム源25、光ビームを２つの異な
る変調周波数で変調するための全体を26で表わした変調
手段、被検査試料を光ビームにさらすための吸収セル27
のような手段、およびセル27の中で試料と相互干渉した
後の光ビームを受けるための光検出器28が含まれてい
る。第２図では象徴的にレンズ29で表わした通常の光素
子によつて変調手段26、吸収セル27、および光検出器28
にビームが集束される。ビームの集束、指向のための手
段は当業者には周知のものであり、ここでは詳細に説明
しない。
単色光源25は可視スペクトルの光ビームを放出する通常
のヘリウム−ネオン・レーザのようなレーザで構成する
ことができる。しかし、本発明は可視スペクトルに限定
されるものではなく、公知のFM分光手法を赤外線，紫外
線、あるいは更にＸ線の領域に拡張する際に有用であ
る。このように、ビーム源25はこれらのスペクトル領域
のいずれに於いても光源とみなすことができる。ここで
用いているように、「光」という用語はスペクトルの可
視部分の電磁放射線を含むだけでなく、スペクトルの赤
外部，紫外部、およびＸ線部に伸びる放射線をも含むも
のと理解しなければならない。
レーザ源25は単一モードで動作させてもよい多重モード
で動作させてもよい。たとえばヘリウム−ネオンのレー
ザを用いるときは、第２図に示すようなビーム路に配置
された単一偏波器31によつて単一空胴モードを選択する
ことができる。後で更に詳しく説明する本発明のいくつ
かの用途では、半導体ダイオード・レーザのような同調
可能なレーザまたはインコヒーレント・ビーム源によつ
て光源25を構成することができる。
第２図に示すように、変調手段26はビーム路に配置され
た通常の構成の第１および第２の電気光学変調器33およ
び34によつて構成される。関心のあるスペクトル領域に
応じて、このような変調器はたとえばタンタル酸塩リチ
ウム（LiTaO3）またはカドミウム・テルル（CdTe）の結
晶から作ることができる。ここで関心のある周波数範囲
に対するこのような電気光学変調器の動作と構成は当業
者には公知であり、たとえばイワン・ビーカミナウ（Iv
an P.Kaminow）編「電気光学素子入門」（An Introduct
ion to Electrooptic Devices,Academic Press,New Yor
k,London1974）に説明されている。
変調器33は方向性結合器37および固体増幅器38を介して
変調器33に結合された発振器36によつて駆動される。第
２図の実施例では、発振器36は２ω＋σの変調周波数を
発生する。ここで周波数ωは上記の理論的説明と同じ
く、関心のあるスペクトル形状のレーザ25の線中心から
の変移にほぼ等しい。変調器34は方向性結合器40および
増幅器41を介して変調器34に結合された発振器39によつ
て駆動される。第２図に示すように、発振器39は変調周
波数ωで変調器34を駆動する。近似的に式（８）で表わ
される周波数σの成分パワーＰσ（ｔ）は変調指数M2が
１次のベツセル関数J1を最大にする約1.8のパワー・レ
ベルで変調器34を駆動することにより最大にすることが
できる。
ここまで述べた実施例（FM−FM実施例）では、変調器33
および34はともに周波数変調器である。本発明のもう１
つの実施例（FM−AM実施例）では、ビームの第２の変調
は振幅変調である。第２の周波数変調を振幅変調に変換
するために必要な付加的手段は第２図に破線で示されて
いる。変調器34の前後のビーム路に線形偏波器42および
43が配置され、それらの偏波軸は互いに直交している。
変調器34を自然二重屈折を行なう水晶によつて形成する
ときには、この二重屈折に対応するため水晶の両端間に
DCバイアス電圧を印加するためのバイアス手段44も措置
に含まれる。
第２図に示す実施例では、二重変調されたビームが吸収
セル27の中の試料に当り、光検出器28に通過する。この
開示の利点を享受する当業者には明らかなことである
が、本発明の実行に際して吸収セルの使用は必須ではな
い。他の分光手法でよく用いられる他の構成や手段を用
いて試料をビームにさらしてもよい。たとえば、ビーム
の透過部分または反射部分を試料と相互作用させた後、
光検出器によつて分析する構成を用いてもよい。
光検出器28は光ビームの強度に感応する、すなわち式
（２）で表わされる放射線電界の自乗に感応する通常の
自乗則光検出器によつて構成することができる。このよ
うな自乗則検出器は通常の光電子増倍管または半導体光
ダイオードによつて構成することができる。光電子増倍
管を使用し、装置を高い光レベルで動作させるときの保
護のため、第２図の光電子増倍管の前のビーム路にニユ
ートラル・フイルタ45が配置される。
光検出器28は試料から光検出器に当るビームを表わす出
力信号を送出する。被検査スペクトル形状を表わす、関
心のある信号は周波数σの光検出器出力信号のフーリエ
成分である。この信号を得るため、光検出器の出力信号
が増幅器47を介してミクサ46に与えられ、そこで周波数
σの局部発振器基準信号と比較される。
局部発振器基準信号はミクサ48によつて与えられる。発
振器36からの変調周波数２ω＋σの信号が方向性結合器
37を介してミクサ48に与えられる。変調周波数ωの２倍
の信号が方向性結合器40および周波数二倍器49を介して
ミクサ48に結合された発振器39からミクサ48に与えられ
る。ミクサ48は発振器36からの信号を発振器39からの周
波数二倍化信号と混合することにより局部発振器基準信
号を発生する。差が周波数σの基準信号であり、これが
増幅器51を介してミクサ46に与えられる。ミクサ46は光
検出器出力信号から周波数σのフーリエ成分を得る。こ
のフーリエ成分は次に信号平均化手段または他の信号処
理手段52に与えられる。信号平均化手段52の出力はXYレ
コーダ53のような適当な記録手段に直接与えてもよい
し、あるいはそのかわりに信号を他の記録または信号分
析装置に直接与えてもよい。
本発明は連続波モードとパルス・モードの両方で実行す
ることができる。一般則として、連続波モードでより高
い信号対雑音比を得ることができる。しかし、パルス動
作が好ましいときもある。たとえば、光検出器28が長期
間高い光レベルを連続的に受けることができない光電子
増倍管によつて構成されるときである。変調器を駆動す
るため、より高いパワー・レベルが必要なときもパルス
動作が指示される。たとえば、タンタル酸塩リチウム水
晶変調器はパルス動作で得られるより高いパワー・レベ
ルで駆動することにより、効率の低い赤外線領域に拡張
することができる。
第２図のFM−AM構成では、変調器34をパルス空胴発振器
39で駆動することによりパルス動作が行なわれる。連続
波源25を使用しても、パルス相互の間では交差偏波器42
および43によつて光が消える。バイアス手段44によつ
て、水晶変調器34が自然二重屈折を行なうときパルス相
互の間で透過ビームは確実に消える。パルス空胴発振器
39は信号平均化手段52のトリガにも使用される。FM−FM
構成ではレーザ源25をパルス駆動することによりパルス
動作を得ることができる。FM−FM構成とFM−AM構成の両
方で動作することができる装置については、発振器39は
ビーム源25および信号平均化手段52と同期してパルス駆
動されるパルス式空胴発振器によつて構成することがで
きる。
本発明は多数の構成および多数の市販部品で実現できる
ことは当業者には明らかである。本発明を試験するため
に実際に組立てられた実験構成では、ビーム源25は米国
のスペクトラ・フイジツクス社（Spectra−Physics Cor
poration of Mountain View,California）から販売され
ているスペクトル・フイジツクス102型（Spectra−Phys
ics Model 102）のヘリウム−ネオン・レーザで構成さ
れた。レーザは特性線中心が632.8ナノメートルで、特
性線幅が５メガヘルツのオーダーである線を送出する。
動作電力は２ミリワツトであり、空胴モード間隔は641
メガヘルツである。約１ミリワツトのパワーの単一空胴
モードを選択するため線形偏波器31が使用された。変調
器33および34はタンタル酸塩リチウム結晶で作られた。
発振器36は米国ヒユーレツト・パツカード社（Hewlett
−Packard Corporation of Palo Alto,California）か
ら販売されているヒユーレツト−パツカード8620掃引発
振器（Hewlett−Packard 8620 sweep oscillator）によ
つて構成された。掃引発振器が1460メガヘルツに等しい
周波数２ω＋σで連続波モードで駆動された。増幅器38
は10ワツトの出力を送出できる通常の固体電力増幅器に
よつて構成された。増幅器38からの駆動電力を調製して
２つの一時側波帯の各々に光パワーの約15％が入るよう
にした。これは変調指数M1が約0.8に等しい場合に相当
する。FM−AM構成では発振器39は繰り返し速度が250ヘ
ルツでパルス幅が50マイクロ秒のEPSCO PG5KBパルス式
空胴発振器によつて構成された。発振器39からのパワー
・レベルは変調指数M2がほぼ１に等しくなるように調整
された。変調器34を構成するタンタル酸塩リチウム結晶
の両単間に200ボルトまでのDCバイアス電圧が印加され
た。試料による吸収は走査可能なスペクトラ−フイジツ
クス410型エタロン（Spectra−Physics Model 410 etal
on）で模擬された。エタロンからのビームは適当なニユ
ートラル・フイルタを介して、ダイノード・チエインの
両単間に600乃至900ボルトを印加したRCA931型光電子増
倍管に照射された。光電子増倍管の帯域幅は100メガヘ
ルツより小さく、平均入射光パワーは約65ナノワツトで
あつた。増幅器47はヒユーレツト−パツカード461A型増
幅器（Hewlett−Packard Model 461A amplifier）によ
つて構成され、これは検出器光電流を20dB増幅した。ミ
クサ46および48はそれぞれミニ・サーキツツZFM−３型
およびZFM−150型のミクサ（Mini Circuits Models ZFM
−3 and ZFM−150mixers）によつて構成された。周波数
二倍49はミニ・サーキツツFK−５型周波数二倍器（Mini
Circuits Model FK−5 frequency doubler）によつて
構成された。増幅器51はヒユーレツト−パツカード462A
型増幅器（Hewlett−Packard Model 462A amplifier）
によつて構成され、これはミクサ48の出力信号を５ミリ
ワツトのピークまで増幅した。信号平均化手段52はPAR1
62ボツクスカー信号平均化器（PAR 162 boxcar signal
averager）によつて構成され、これは空胴発振器39から
のパルスによつてトリガされた。
FM−FM試験構成では、偏波器42および43が除去され、タ
ンタル酸塩リチウム変調器34の両単間にDCバイアス電圧
は印加されなかつた。変調器33は変調指数M1が約0.8で1
410メガヘルツの周波数２ω＋σの連続波で駆動され
た。変調器34は700メガヘルツの周波数ωと変調指数M2
がほぼ２に等しくなるパワー・レベルでEPSCO発振器に
よつて駆動された。これらの値のもとでオフセツト周波
数σは10メガヘルツに等しい。FM−FMスペクトルは変調
器34に無線周波パルスが加わつている間ゲーテイングさ
れた600ボルトと1000ボルトの間にバイアスされた動作
するEMI 9558型光電子増倍管（EMI Model 9558 photomu
ltiplier tubc）によつて測定された。この構成の光電
子増倍管は少なくとも16ナノワツトの入射光パワーに感
応する。これらのバイアス状態のもとで、光電子増倍管
の帯域幅は約20メガヘルツである。FM−FMスペクトルは
帯域幅が約１ギガヘルツの非ゲート型EGTG FND100型光
ダイオード（ungated EG＋G Model FND 100photodiod
e）を使つても測定することができる。注目すべきこと
は１ギガヘルツの帯域幅でも可視スペクトル内の大気圧
拡幅ガスに典型的な10乃至20ギカヘルツより著しく小さ
いということである。
実験による連続波FM−AM試験構成では、光検出器28は帯
域幅が１ギガヘルツより若干大きいヒユーレツト−パツ
カード4220PIN型光ダイオード（Hewlett−Packard Mode
l 4220PIN photodiode）によつて構成された。発振器36
は1060メガヘルツの周波数で駆動されるヒユーレツト−
パツカード8620型掃引発振器（Hewlett−Packard Model
8620 sweep oscillator）によつて構成された。発振器
39は500メガヘルツで駆動されるゼネラル・ラジオ1209B
型発振器（General Radio Model 1209Boscillator）お
よびブーントン230A型増幅器（Boonton Model 230A amp
lifier）38によつて構成された。この構成ではオフセツ
ト周波数σは60メガヘルツに等しい。信号対雑音比を改
善するため、ビーム源25からのレーザ・ビームは100ヘ
ルツでチヨツピングされ、ミクサ46の出力はチヨツピン
グ周波数を基準としたロツクイン増幅器で検出された。
XYレコーダ53はロツクイン出力によつて駆動された。
本発明ではスペクトル形状を通つてプローブ側波帯群を
掃引することによつてスペクトル形状の詳細を観測する
ことができる。分解能を良くするため、ビーム源25から
のビームの特性線幅とオフセツト周波数はともにスペク
トル形状の特性幅より著しく小さくなければならない。
ビーム源25からのビームの線中心を掃引することにより
プローブ側波帯群をスペクトル形状を通つて掃引するこ
とができる。この目的のためビーム源25を同調可能なレ
ーザによつて構成することができる。同調可能なレーザ
として適当なものとしては、紫外線領域で使うためのス
ペクトラ−フイジツクス社（Spectra−Physics Corpora
tion）の一部門であるレーザ・アナリテイツクス社（La
ser Analytics of Bedford,Massachusetts）から販売さ
れているSP5600ダイオード・レーザのような半導体ダイ
オード・レーザ、バーレイ・インスツルメンツ社（Burl
eigh Instruments,Inc.of Fishers,New York）から販売
されているFCL130型のようなＦ−中心レーザ、および可
視領域で使用するための周知の色素レーザ等がある。プ
ローブ・グループを掃引させるこの方法はこのような同
調可能なレーザが容易に入手できるので好ましい。しか
し、たとえばダイオードおよびダイ・レーザは紫外線領
域および可視領域の限定された範囲しか掃引できない。
代替案として、固定周波数のビーム源25を使い、かわり
に２つの変調周波数を同期掃引することによりスペクト
ル形状を通つてプローブ側波帯群を掃引することができ
る。
第３図は２つの変調周波数を同期掃引するための制御電
子回路の代替実施例を示す。掃引発振器56はプローブ側
波帯群のビーム線中心からのずれにほぼ等しい周波数ω
を発生する。掃引発振器56は方向性結合器57および無線
周波数増幅器58を介して変調器34に結合されている。掃
引発振器56からの周波数ωは方向性結合器57を介して周
波数二倍器59にも結合されている。周波数二倍器59から
の二倍周波数出力２ωはミクサ60の一方の入力に与えら
れる。RF発振器61はオフセツト周波数σの信号を発生
し、これがミクサ60の第２の入力に与えられる。ミクサ
60の出力信号には周波数２ω±σの成分が含まれる。こ
の出力信号はYIGフイルタ62に与えられ、一方の成分、
たとえば周波数２ω＋σの成分が選択される。この成分
は無線周波増幅器63を介して変調器33に結合されてい
る。オフセツト周波数σの発振器61の出力信号はミクサ
64の局部発振器入力に与えられる基準信号としての役目
も果たす。ミクサ64は第２図のミクサ46と同様に動作す
る。ミクサ64は光検出器28が受けるビームを表わす出力
信号を第２の入力65で受信し、それから基準信号の周波
数σのフーリエ成分を求める。前と同様、ミクサ64の出
力信号は適当な信号平均化手段および／または記録手段
に与えられる。
動作については、発振器56からの周波数ωを変えるにつ
れて、各群の成分側波帯の間隔σが一定のままになるよ
うに上側側波帯群と下側側波帯群も変る。このようにス
ペクトル形状を表わす信号はスペクトル形状を通つてプ
ローブ群を連続的に掃引したときの光検出器出力信号の
固定フーリエ成分となる。
説明と概念化が容易に行なえるように、試料をビームに
さらす前にビームに二重変調を加えることによつて形成
されたプローブ側波帯群および基準側波帯群で試料を探
るものとして本発明の説明を行なつた。この記述は本発
明の動作に必須のものではない。たとえばFM−AMの実施
例では試料にまず単一変調されたビームをあてて試料と
相互作用させた後、第２の振幅変調を加え得ることがわ
かつた。この構成ではビームが試料と相互作用するまで
狭い間隔で配置された側波帯群は生じない。しかし、側
波帯群が一旦形成されればスペクトル形状の性質が明ら
かにされ、側波帯群の形成が試料との相互作用の前か後
かに拘わらずここではスペクトル形状の「プロービン
グ」と呼ばれる。
いくつかの構成では本発明による変調を試料との相互作
用の後に加えることもできるが、試料との相互作用の前
にビームに両方の変調を加えたときの方が一般に信号対
雑音比が高くなることがわかつた。このため後者の構成
の方が好ましい。
本発明の二重変調手法を使うことによつてインコヒーレ
ント光の単一ビームだけを用いる実用的な分光計を提供
することができる。本発明のこの実施例では、ビーム源
25を第４図に示すようなインコヒーレント単色ビーム源
で構成される。インコヒーレント・ビーム源67の出力は
実行にされ、スペクトル範囲を狭くするための手段68を
通る。インコヒーレント・ビーム源67はたとえば通常の
キセノンランプで構成することができる。ランプの光出
力が平行にされた後、第４図でレンズ69で表わされた通
常の光素子によつて手段68に当てられる。周波数を狭く
する手段68はたとえば通常のモノクロメータまたはフア
ブリ−ペロ−（Fabry−Perot）のエタロンで構成するこ
とができる。このような周波数を狭くする手法は当業者
には周知であり、ここでは説明しない。手段68からの光
出力は次に二重変調を受け、前記の通り被検査試料にあ
てられる。二重変調手法を使うと、通常の分光計にある
ような比較用の第２の基準ビームは不要となる。更に、
光検出器の帯域幅が比較的狭いことにより大きい利得が
得られるので、高パワーのレーザ源は不要であり、その
かわりに低パワーのインコヒーレントなビーム源を使う
ことができる。インコヒーレント分光計では光電子増倍
管が好ましい。光電子増倍管はかなり大きな入射パワー
を必要とする光ダイオード検出器に比べて低い光レベル
に対する感度が高いからである。インコヒーレントなビ
ーム源は１つの測定器で近赤外部から近紫外部までの広
いスペクトル領域を容易にカバーできる点でも有利であ
る。これに対して典型的な色素レーザ源またはダイオー
ド・レーザ源はこの範囲では容易に同調できない。した
がつて、本発明の二重変調手法を用いた単一ビームのイ
ンコヒーレントな分光計によつて、信号対雑音比を犠牲
にすることなく高度の融通性と感度をそなえた経済的な
測定器が得られる。
上記の二重変調手法の説明と例では、変調周波数は２ω
＋σおよびωとした。これらの周波数は本発明の説明の
ために示しただけであり、これらの特定の周波数に限定
されることを意味するものではない。当業者には明らか
なように二重変調手法の動作が成功するために必要なこ
とはただ、２つの側波帯群があつて、各側波帯群には少
なくとも２つの成分側波帯が含まれ、互いにある周波数
だけずれており、この周波数ずれを光検出器出力信号で
検出することだけである。１つの側波帯群は被検査スペ
クトル形状を探るために使用されるので、これをスペク
トル形状の周波数に配置するか、または少なくともスペ
クトル形状を通つて掃引しなければならない。他方の側
波帯群はプローブ群と比較するための背景基準を与える
ようにスペクトル形状の範囲外の周波数に配置される。
これらの側波帯群は変調周波数と変調指数の賢明な選択
によつて多様に発生することができる。この選択には上
記の理論的説明で行なつた簡略化の近似があてはまらな
いようなものも含まれる。変調周波数と変調指数のこの
ような選択はすべて本発明の範囲内に入るものである。
以上、本発明の好ましい実施例を詳細かつ完全に開示し
たが、本発明の趣旨と範囲から逸脱することなく種々の
変形、代替構成、同等のものを用いることができる。た
とえば、光学系は特定の型の試料や特定の観測条件の要
求に合うように多数の方法で構成することができる。変
調は２つの別々の変調器で行つてもよいし、場合によつ
ては２つの別々の周波数で駆動された単一の変調器で行
なつてもよい。変調周波数の選択とそれによるプローブ
側波帯群および基準側波帯群の細部構成に融通性が得ら
れるように、電子系は第２図および第３図の周波数二倍
器のかわりに多様なプログラマブル周波数合成手段で構
成することができる。
したがつて、上記の説明および図は請求の範囲に規定さ
れた本発明を範囲を限定するものと考えるべきでない。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭56−43537（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−25423（ＪＰ，Ａ)

Claims (63)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】特性幅を有する試料のスペクトル形状を検
    出するための装置に於いて： 上記スペクトル形状の幅以下の特性線幅をそなえたほぼ
    単色光のビーム源； 複数の側波帯を形成するような相互関係になつている第
    １および第２の変調周波数で上記ビームを変調するため
    の変調手段であつて、上記複数側波帯には上記スペクト
    ル形状の幅以下の特性オフセツト周波数だけ各群内で相
    互にずれている成分側波帯の第１群すなわちプローブ群
    および第２群すなわち基準群が含まれ、上記プローブ群
    および基準群は上記スペクトル形状の周波数と上記スペ
    クトル形状から離れた周波数にそれぞれ配置されている
    ような変調手段； 上記試料と相互作用した後の上記ビームを受けるように
    配置され、受信ビームを表わす出力信号を送出する光検
    出器；および 上記出力信号を受けてその中から上記スペクトル形状を
    表わす上記特性オフセツト周波数の成分信号を検出する
    ように接続された検出手段； を含む事を特徴とする特性幅を有する試料のスペクトル
    形状検出装置。
  2. 【請求項２】上記光検出器は上記第１および第２の変調
    周波数の各々より小さい所定の帯域幅をそなえ、上記第
    １および第２の変調周波数は上記オフセツト周波数が上
    記光検出器帯域幅より小さくなるような相互関係になつ
    ている請求の範囲第１項記載の装置。
  3. 【請求項３】上記のほぼ単色のビームは特性線中心をそ
    なえ、上記第１変調周波数の大きさが２ω＋σであり、
    上記第２変調周波数の大きさがωであり、ωは上記ビー
    ム線中心と上記スペクトル形状との間の周波数の差にほ
    ぼ等しく、σは上記光検出器帯域幅より小さく上記スペ
    クトル形状の幅以下であり、これによりσが上記オフセ
    ツト周波数に等しくなる請求の範囲第２項記載の装置。
  4. 【請求項４】上記変調手段にはそれぞれ上記第１および
    第２の変調周波数でビームを周波数変調するための第１
    および第２の周波数変調器が含まれている請求の範囲第
    １項記載の装置。
  5. 【請求項５】１以下の変調指数に対応するパワー・レベ
    ルで上記第１周波数変調器を駆動するための手段、およ
    び１より大きい変調指数に対応するパワー・レベルで上
    記第２周波数変調器を駆動するための手段も含まれてい
    る事を特徴とする請求の範囲第４項記載の装置。
  6. 【請求項６】上記のほぼ単色のビームは特性線中心をそ
    なえ、上記第１変調周波数の大きさが２ω＋σであり、
    上記第２変調周波数の大きさがωであり、ωは上記ビー
    ム線中心と上記スペクトル形状との間の周波数の差にほ
    ぼ等しく、σは上記光検出器帯域幅より小さく上記スペ
    クトル形状の幅以下であり、これによりσが上記オフセ
    ツト周波数に等しくなる請求の範囲第４項記載の装置。
  7. 【請求項７】上記変調手段には上記第１の変調周波数で
    ビームを周波数変調するための周波数変調器および上記
    第２の変調周波数でビームを振幅変調するための振幅変
    調器が含まれている請求の範囲第１項記載の装置。
  8. 【請求項８】１以下の変調指数に対応するパワー・レベ
    ルで上記周波数変調器および上記振幅変調器を駆動する
    ための手段も含まれている請求の範囲第７項記載の装
    置。
  9. 【請求項９】上記のほぼ単色のビームは特性線中心をそ
    なえ、上記第１変調周波数の大きさが２ω＋σであり、
    上記第２変調周波数の大きさがωであり、ωは上記ビー
    ム線中心と上記スペクトル形状との間の周波数の差にほ
    ぼ等しく、σは上記光検出器帯域幅より小さく上記スペ
    クトル形状の幅以下であり、これによりσが上記オフセ
    ツト周波数に等しくなる請求の範囲第７項記載の装置。
  10. 【請求項１０】上記プローブ側波帯群が配置される周波
    数を選択的に変えることにより上記プローブ側波帯群を
    上記スペクトル形状を通つて掃引させる掃引手段も含ま
    れる請求の範囲第１項記載の装置。
  11. 【請求項１１】上記のほぼ単色のビームは特性線中心を
    そなえ、上記掃引手段はその周波数を選択的に変える請
    求の範囲第10項記載の装置。
  12. 【請求項１２】上記掃引手段は、上記プローブ側波帯群
    が上記スペクトル形状を通つて掃引するように、上記第
    １および第２の変調周波数を相互に選択的に変える請求
    の範囲第10項記載の装置。
  13. 【請求項１３】特性幅を有する試料のスペクトル形状を
    検出するための装置に於いて： 特性線中心および上記スペクトル形状の幅以下である特
    性線幅を有するほぼ単色光のビーム源； 複数の側波帯を形成するような相互関係になつている第
    １および第２の変調周波数で上記ビームを周波数変調す
    るための第１および第２の周波数変調器であつて、上記
    複数側波帯には上記スペクトル形状の幅以下の特性オフ
    セツト周波数だけ各群内で相互にずれている成分側波帯
    の第１群すなわちプローブ群および第２群すなわち基準
    群が含まれ、上記プローブ群および基準群は上記スペク
    トル形状の周波数と上記スペクトル形状から離れた周波
    数において、上記線中心に対して上と下にそれぞれ配置
    されているような第１および第２の周波数変調器； 上記試料を変調されたビームにさらすための手段； 上記試料と相互作用した後の上記ビームを受けるように
    配置され、受信ビームを表わす出力信号を送出する光検
    出器；および 上記出力信号を受けて、その中から上記スペクトル形状
    を表わす上記オフセツト周波数の成分信号を検出するよ
    うに接続された検出手段； を含む事を特徴とする特性幅を有する試料のスペクトル
    形状検出装置。
  14. 【請求項１４】上記単色ビーム源はインコヒーレントな
    ビーム源を含む請求の範囲第13項記載の装置。
  15. 【請求項１５】上記光検出器が光電子増倍管で構成され
    る請求の範囲第14項記載の装置。
  16. 【請求項１６】上記単色ビーム源が同調可能なレーザを
    含んでいる請求の範囲第13項記載の装置。
  17. 【請求項１７】上記レーザがスペクトルの赤外線部分で
    同調可能である請求の範囲第16項記載の装置。
  18. 【請求項１８】上記の変調されたビームをパルス化する
    ための手段も含まれている請求の範囲第13項記載の装
    置。
  19. 【請求項１９】上記光検出器が、上記パルス動作と協同
    して連続波動作の場合より高い光レベルにさらすことの
    できる光電子増倍管で構成される請求の範囲第18項記載
    の装置。
  20. 【請求項２０】上記第１および第２の変調周波数を発生
    するために上記第１および第２の変調器に結合された第
    １および第２の発振器も含まれている請求の範囲第13項
    記載の装置。
  21. 【請求項２１】上記光検出器出力信号と比較するため上
    記オフセツト周波数に等しい周波数を有する基準信号を
    送出するように、上記第１および第２の発振器に結合さ
    れた手段も含まれている請求の範囲第20項記載の装置。
  22. 【請求項２２】上記オフセツト周波数に等しい第１の発
    振周波数を発生するための第１の発振器； 第２の発振周波数を発生するための第２の発振器；およ
    び 上記第１および第２の発振周波数から上記第１および第
    ２の変調周波数を得るため上記第１および第２の発振器
    に結合された手段； も含まれている請求の範囲第13項記載の装置。
  23. 【請求項２３】上記光検出器出力信号を上記オフセツト
    周波数と比較するため上記第１の発振器および上記光検
    出器に結合された手段も含まれている請求の範囲第22項
    記載の装置。
  24. 【請求項２４】上記第２の発振器は上記第１および第２
    の変調周波数を同期掃引するための掃引発振器で構成さ
    れる請求の範囲第22項記載の装置。
  25. 【請求項２５】特性幅を有する試料のスペクトル形状を
    検出するための装置に於いて： 特性線中心および上記スペクトル形状の幅と最大でも同
    等である特性線幅を有するほぼ単色光のビーム源； 第１の変調周波数で上記ビームを周波数変調するための
    第１の周波数変調器； 上記第１の変調周波数に対して複数の側波帯を形成する
    ような関係になつている第２の変調周波数で上記ビーム
    を振幅変調するための振幅変調器であつて、上記複数側
    波帯には上記スペクトル形状の幅以下の特性オフセツト
    周波数だけ各群内で相互にずれている成分側帯域の第１
    群すなわちプローブ群および第２群すなわち基準群が含
    まれ、上記プローブ群および基準群は上記スペクトル形
    状の周波数と上記スペクトル形状から離れた周波数にお
    いて、上記線中心に対して上と下にそれぞれ配置されて
    いるような振幅変調器； 上記試料を変調されたビームにさらすための手段； 上記試料と相互作用した後の上記ビームを受けるように
    配置され、受信ビームを表わす出力信号を送出する光検
    出器；および 上記出力信号を受けて、その中から上記スペクトル形状
    を表わす上記オフセツト周波数の成分信号を検出するよ
    うに接続された検出手段； を含む事を特徴とする特性幅を有する試料のスペクトル
    形状検出装置。
  26. 【請求項２６】上記振幅変調器に： 上記第２変調周波数で上記ビームを変調するための第２
    の周波数変調器；および 偏波軸が互いに直交するように、上記第２周波数変調器
    の前後の上記ビーム径路に配置された第１および第２の
    偏波器； が含まれている請求の範囲第25項記載の装置。
  27. 【請求項２７】上記第２の周波数変調器には自然二重屈
    折特性を有する電気光学結晶が含まれ、上記装置には上
    記二重屈折に対応するため上記結晶の両端間に電位を印
    加するための手段も含まれる請求の範囲第26項記載の装
    置。
  28. 【請求項２８】上記の変調されたビームのパルス化を行
    なうため上記第２の周波数変調器に結合されたパルス式
    空胴発振器も含まれる請求の範囲第26項記載の装置。
  29. 【請求項２９】上記光検出器が、上記パルス動作と協同
    して連続波動作の場合より高い光レベルにさらすことの
    できる光電子増倍管で構成される請求の範囲第28項記載
    の装置。
  30. 【請求項３０】上記単色ビーム源にインコヒーレントな
    ビーム源が含まれる請求の範囲第25項記載の装置。
  31. 【請求項３１】上記光検出器が光電子増倍管で構成され
    る請求の範囲第30項記載の装置。
  32. 【請求項３２】上記単色ビーム源に同調可能なレーザが
    含まれる請求の範囲第25項記載の装置。
  33. 【請求項３３】上記レーザがスペクトルの赤外線部に同
    調可能である請求の範囲第32項記載の装置。
  34. 【請求項３４】上記第１および第２の変調周波数を発生
    するため、上記第１の周波数変調器および上記振幅変調
    器に結合された第１および第２の発振器も含まれている
    請求の範囲第25項記載の装置。
  35. 【請求項３５】上記第１の発振器および上記第２の発振
    器に結合されて、上記光検出器出力信号と比較するた
    め、上記オフセツト周波数に等しい周波数を有する基準
    信号を提供する手段も含まれている請求の範囲第34項記
    載の装置。
  36. 【請求項３６】上記オフセツト周波数に等しい第１の発
    振周波数を発生するための第１の発振器； 第２の発振周波数を発生するための第２の発振器；およ
    び 上記第１および第２の発振周波数から上記第１および第
    ２の変調周波数を得るため上記第１および第２の発振器
    に結合される手段； も含まれる請求の範囲第25項記載の装置。
  37. 【請求項３７】上記光検出器出力信号を上記オフセツト
    周波数と比較するため、上記第１の発振器および上記光
    検出器に結合された手段も含まれる請求の範囲第36項記
    載の装置。
  38. 【請求項３８】上記第２の発振器が、上記第１および第
    ２の変調周波数を同期掃引するための掃引発振器で構成
    される請求の範囲第36項記載の装置。
  39. 【請求項３９】特性幅を有する試料のスペクトル形状を
    検出するための装置に於いて： 上記スペクトル形状の幅以下の特性線幅を有し、かつ上
    記特性スペクトル形状幅より大きい周波数変移だけ上記
    スペクトル形状から移された特性線中心を有し、上記サ
    ンプルに当るように配置されたほぼ単色光のビームを発
    生する発生源； ほぼ上記周波数変移に等しい第１の変調周波数（ω）を
    発生するための第１の発振器； 上記特性スペクトル形状幅に比べて小さいオフセツト周
    波数（σ）だけ上記の第１変調周波数の２倍からずれて
    いる第２の変調周波数（２ω±σ）を発生するための第
    ２の発振器； 上記第１および第２の変調周波数で上記ビームを変調す
    るため、上記第１および第２の発振器に結合された手
    段； 上記試料と相互作用した後の上記ビームを受けるように
    配置され、受信ビームを表わす出力信号を送出する光検
    出器； 上記第１および第２の変調周波数を受けて、それから周
    波数が上記オフセツト周波数に等しい基準信号を求める
    手段；および 上記基準信号および上記光検出器出力信号を受けて、そ
    れから上記スペクトル形状を表わす上記光検出器出力信
    号の上記オフセツト周波数の成分を求める手段； を含む事を特徴とする特性幅を有する試料のスペクトル
    形状検出装置。
  40. 【請求項４０】上記ビームを変調するための上記手段に
    第１および第２の周波数変調器が含まれ、これにより上
    記ビームが上記第１および第２の変調周波数で周波数変
    調される請求の範囲第39項記載の装置。
  41. 【請求項４１】上記基準信号を求める上記手段に： 上記第１の変調周波数（ω）を受けて、上記第１の変調
    周波数の２倍に等しい周波数（２ω）の信号を送出する
    周波数二倍器；および 上記第２の変調周波数（２ω±σ）および上記周波数二
    倍器からの上記周波数（２ω）を受けて、上記オフセツ
    ト周波数（σ）の上記基準信号を送出するミクサ； が含まれる請求の範囲第40項記載の装置。
  42. 【請求項４２】上記光検出器出力信号の上記オフセツト
    周波数の上記成分を受けて、その平均値を送出する信号
    平均化手段も含まれる請求の範囲第41項記載の装置。
  43. 【請求項４３】上記単色ビーム源に同調可能なレーザが
    含まれる請求の範囲第42項記載の装置。
  44. 【請求項４４】上記ビームを変調するための上記手段に
    周波数変調器および振幅変調器が含まれ、これにより上
    記ビームは上記第１および第２の変調周波数の一方で周
    波数変調され、他方で振幅変調される請求の範囲第39項
    記載の装置。
  45. 【請求項４５】上記基準信号を求める上記手段に： 上記第１の変調周波数（ω）を受けて、上記第１の変調
    周波数の２倍に等しい周波数（２ω）の信号を送出する
    周波数二倍器；および 上記第２の変調周波数（２ω＋σ）および上記周波数二
    倍器からの上記周波数（２ω）を受けて、上記オフセツ
    ト周波数（σ）の上記基準信号を送出するミクサ； が含まれる請求の範囲第44項記載の装置。
  46. 【請求項４６】上記光検出器出力信号の上記オフセツト
    周波数の上記成分を受けて、その平均値を送出する信号
    平均化手段も含まれる請求の範囲第45項記載の装置。
  47. 【請求項４７】上記単色ビーム源に同調可能なレーザが
    含まれる請求の範囲第46項記載の装置。
  48. 【請求項４８】特性幅を有する試料のスペクトル形状を
    検出するための装置に於いて： 上記スペクトル形状の幅以下の特性線幅を有し、かつ上
    記特性スペクトル形状幅より大きい周波数変移だけ上記
    スペクトル形状から移された特性線中心を有し、上記サ
    ンプルに当るように配置されたほぼ単色光のビームの発
    生源； ほぼ上記周波数変移に等しい第１の変調周波数（ω）を
    発生するための第１の発振器； 上記特性スペクトル形状幅に比べて小さいオフセツト周
    波数（σ）を発生するための第２の発振器； 上記第１の変調周波数（ω）および上記オフセツト周波
    数（σ）を受けて、これらから上記第１の変調周波数の
    ２倍から上記オフセツト周波数（σ）だけずれた第２の
    変調周波数（２ω±σ）を求める周波数合成手段； 上記第１および第２の変調周波数で上記ビームを変調す
    るため上記第１の発振器および上記周波数合成手段に結
    合された手段； 上記試料と相互作用した後の上記ビームを受けるように
    配置され、受信ビームを表わす出力信号を送出する光検
    出器；および 上記オフセツト周波数および上記光検出器出力信号を受
    けて、それらから上記スペクトル形状を表わす上記光検
    出器出力信号の上記オフセツト周波数成分を求める手
    段； を含む事を特徴とする特性幅を有する試料のスペクトル
    形状検出装置。
  49. 【請求項４９】上記第１の発振器が、上記第１および第
    ２の変調周波数を同期掃引するための掃引発振器によつ
    て構成される請求の範囲第48項記載の装置。
  50. 【請求項５０】上記ビームを変調するための上記手段に
    第１および第２の周波数変調器が含まれ、これにより上
    記ビームが上記第１および第２の変調周波数で周波数変
    調される請求の範囲第49項記載の装置。
  51. 【請求項５１】上記ビームを変調するための上記手段に
    周波数変調器および振幅変調器が含まれ、これにより上
    記ビームは上記第１および第２の変調周波数の一方で周
    波数変調され、他方で振幅変調される請求の範囲第49項
    記載の装置。
  52. 【請求項５２】特性幅を有する試料のスペクトル形状を
    検出するために使用するインコヒーレントな単一ビーム
    分光計に於いて： 上記スペクトル形状幅以下の特性線幅を有するほぼ単色
    光の単一ビームのインコヒーレントな発生源； 複数の側波帯を形成するような相互関係になつている第
    １および第２の変調周波数で上記ビームを変調するため
    の変調手段であつて、上記複数側波帯には上記スペクト
    ル形状の幅以下の特性オフセツト周波数だけ各群内で相
    互にずれている成分側波帯の第１群すなわちプローブ群
    および第２群すなわち基準群が含まれ、上記プローブ群
    および基準群は上記スペクトル形状の周波数と上記スペ
    クトル形状から離れた周波数にそれぞれ配置されている
    ような変調手段； 上記試料を変調されたビームにさらすための手段； 上記試料と相互作用した後の上記ビームを受けるように
    配置され、上記第１および第２の変調周波数の各々より
    小さく上記オフセツト周波数より大きい所定の帯域幅を
    有し、受信ビームを表わす出力信号を送出する光検出
    器；および 上記出力信号を受けて、その中から上記スペクトル形状
    を表わす上記オフセツト周波数の成分信号を検出するよ
    うに接続された検出手段； を含む事を特徴とする単一ビーム分光計。
  53. 【請求項５３】上記試料をビームにさらすための上記手
    段に、上記光検出器が受けたビームが上記試料による吸
    収を表わすように配置された吸収セルが含まれている請
    求の範囲第52項記載の分光計。
  54. 【請求項５４】上記光検出器が16ナノワツト以上の入射
    光パワーに応動する請求の範囲第53項記載の分光計。
  55. 【請求項５５】上記光検出器が光電子増倍管で構成され
    る請求の範囲第54項記載の分光計。
  56. 【請求項５６】上記インコヒーレントなビーム源にイン
    コヒーレント光源およびそのスペクトル範囲を狭くする
    ための手段が含まれている請求の範囲第54項記載の分光
    計。
  57. 【請求項５７】上記プローブ側波帯群が配置される周波
    数を選択的に変えることにより上記プローブ側波帯群に
    上記スペクトル形状を通つて掃引させるための掃引手段
    も含まれている請求の範囲第56項記載の分光計。
  58. 【請求項５８】上記のほぼ単色のビームは特性線中心を
    有し、上記掃引手段がその周波数を選択的に変える請求
    の範囲第57項記載の分光計。
  59. 【請求項５９】上記変調手段に、上記第１および第２の
    変調周波数でビームを周波数変調するための第１および
    第２の周波数変調器が含まれている請求の範囲第56項記
    載の分光計。
  60. 【請求項６０】上記変調手段に、第１の変調周波数でビ
    ームを周波数変調するための周波数変調器、および第２
    の変調周波数でビームを振幅変調するための振幅変調器
    が含まれている請求の範囲第56項記載の分光計。
  61. 【請求項６１】特性幅を有する試料のスペクトル形状を
    検出する方法に於いて： 上記スペクトル形状の幅以下の特性線幅を有するほぼ単
    色光のビームを形成する工程； 複数の側波帯を形成するような相互関係になつている第
    １および第２の変調周波数で上記ビームを変調する工程
    であつて、上記複数側波帯には上記スペクトル形状の幅
    以下の特性オフセツト周波数だけ各群内で相互にずれて
    いる成分側波帯の第１群すなわちプローブ群および第２
    群すなわち基準群が含まれ、上記プローブ群および基準
    群は上記スペクトル形状の周波数と上記スペクトル形状
    から離れた周波数にそれぞれ配置されているような変調
    工程； 相互作用するように上記試料に上記ビームをあてる工
    程；および 上記試料と相互作用した後の上記ビームを光検出するこ
    とにより、その中から上記スペクトル形状を表わす上記
    特性オフセツト周波数の信号を検出する工程； を含む事を特徴とする特性幅を有する試料のスペクトル
    形状検出方法。
  62. 【請求項６２】特性幅のスペクトル形状を有する試料の
    吸収スペクトルを測定する方法に於いて： 上記スペクトル形状幅以下の特性線幅を有するほぼ単色
    光のインコヒーレントなビームを形成する工程； 複数の側波帯を形成するような相互関係になつている第
    １および第２の変調周波数で上記ビームを変調する工程
    であつて、上記複数側波帯には上記スペクトル形状の幅
    以下の特性オフセツト周波数だけ各群内で相互にずれて
    いる成分側波帯の第１群すなわちプローブ群および第２
    群すなわち基準群が含まれ、上記プローブ群および基準
    群は上記スペクトル形状の周波数と上記スペクトル形状
    から離れた周波数にそれぞれ配置されているような変調
    工程； 相互作用するように上記試料に上記ビームをあてる工
    程； 上記試料が透過したビームの中で上記第１および第２の
    変調周波数の各々より小さい所定のしゃ断周波数より下
    のスペクトル成分周波数だけを光検出する工程；および 上記しゃ断周波数より下の光検出されたスペクトル成分
    周波数の中から上記スペクトル形状による吸収を表わす
    上記オフセツト周波数の成分を検出する工程； を含む事を特徴とする試料の吸収スペクトル測定方法。
  63. 【請求項６３】上記ビームの特性線幅および上記特性オ
    フセツト周波数が上記スペクトル形状の幅より小さく、
    かつ上記プローブ群に上記スペクトル形状を通つて掃引
    させる工程も含まれている請求の範囲第62項記載の方
    法。
JP61501635A 1985-03-29 1986-03-03 二重変調分光の方法および装置 Expired - Lifetime JPH0672804B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US06/717,356 US4594511A (en) 1985-03-29 1985-03-29 Method and apparatus for double modulation spectroscopy
PCT/US1986/000441 WO1986005878A1 (en) 1985-03-29 1986-03-03 Method and apparatus for double modulation spectroscopy
US717356 1991-06-18

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS62502355A JPS62502355A (ja) 1987-09-10
JPH0672804B2 true JPH0672804B2 (ja) 1994-09-14

Family

ID=24881694

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP61501635A Expired - Lifetime JPH0672804B2 (ja) 1985-03-29 1986-03-03 二重変調分光の方法および装置

Country Status (5)

Country Link
US (1) US4594511A (ja)
JP (1) JPH0672804B2 (ja)
CA (1) CA1273819A (ja)
DE (2) DE3690149T1 (ja)
WO (1) WO1986005878A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009047677A (ja) * 2007-02-02 2009-03-05 Fuji Electric Systems Co Ltd レーザ式ガス分析計

Families Citing this family (44)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2593917B1 (fr) * 1986-02-06 1988-06-03 Univ Reims Champagne Ardenne Procede et dispositif d'analyse et de mesure des parametres physiques d'un materiau en couches par radiometrie thermique
US4765736A (en) * 1986-07-24 1988-08-23 Electric Power Research Institute Frequency modulation spectroscopy using dual frequency modulation and detection
US4840485A (en) * 1986-12-17 1989-06-20 I.S.S. (U.S.A.) Inc. Frequency domain cross-correlation fluorometry with phase-locked loop frequency synthesizers
US4899053A (en) * 1987-10-21 1990-02-06 Criticare Systems, Inc. Solid state non-dispersive IR analyzer using electrical current-modulated microsources
US4975635A (en) * 1987-11-05 1990-12-04 Hironori Takahashi Voltage detector using a sampling type high-speed photodetector
US5076699A (en) * 1989-05-01 1991-12-31 Rosemount Analytical Inc. Method and apparatus for remotely and portably measuring a gas of interest
US4982082A (en) * 1989-11-21 1991-01-01 Hughes Aircraft Company Frequency detector for discriminating multi-longitudinal mode laser operation
US6351309B1 (en) 1991-08-06 2002-02-26 Southwest Sciences Incorporated Dual modulation laser line-locking technique for wavelength modulation spectroscopy
US5969825A (en) * 1991-08-06 1999-10-19 Southwest Sciences Incorporated Dual-modulation laser line-locking for wavelength modulation spectroscopy
US5317156A (en) * 1992-01-29 1994-05-31 Sri International Diagnostic tests using near-infrared laser absorption spectroscopy
DE4300853C2 (de) * 1993-01-15 2003-09-04 Daimler Chrysler Ag Verfahren zur spektroskopischen Bestimmung des Stickstoffoxidgehalts
DE4320038C1 (de) * 1993-06-17 1994-12-15 Fraunhofer Ges Forschung Anordnung zum Bewerten eines Meßsignals nach Betrag und Phase in Bezug auf ein Referenzsignal
JP3474612B2 (ja) * 1993-12-03 2003-12-08 浜松ホトニクス株式会社 光検出装置
EP0689045A1 (en) * 1994-06-23 1995-12-27 Koninklijke Philips Electronics N.V. Multi-frequency modulation spectrometer
US5498467A (en) * 1994-07-26 1996-03-12 W. L. Gore & Associates, Inc. Process for preparing selectively conductive materials by electroless metal deposition and product made therefrom
DE4437575C2 (de) * 1994-10-20 2000-05-25 Max Planck Gesellschaft Spektrometer mit kohärenter und periodisch gepulster Strahlung
US5637872A (en) * 1995-08-24 1997-06-10 Tulip; John Gas detector
US5757013A (en) * 1995-12-06 1998-05-26 American Research Corporation Of Virginia Fluorescence decay measurement by calculation of inner product
US6064488A (en) * 1997-06-06 2000-05-16 Monitor Labs, Inc. Method and apparatus for in situ gas concentration measurement
US6040914A (en) * 1997-06-10 2000-03-21 New Focus, Inc. Simple, low cost, laser absorption sensor system
WO1999001737A2 (en) * 1997-06-10 1999-01-14 Calspan Corporation Detection of chemical agent materials using a sorbent polymer and fluorescent probe
US6300638B1 (en) 1998-11-12 2001-10-09 Calspan Srl Corporation Modular probe for total internal reflection fluorescence spectroscopy
US6664533B1 (en) 1999-01-20 2003-12-16 Gas Research Institute Apparatus and method of remote gas trace detection
US6518562B1 (en) 2000-01-20 2003-02-11 Gas Research Institute Apparatus and method of remote gas trace detection
US6831935B2 (en) * 2001-03-29 2004-12-14 The Regents Of The University Of Colorado Multistage synchronization of pulsed radiation sources
EP1475618B1 (en) * 2003-05-09 2008-12-10 Siemens Aktiengesellschaft Wavelength modulation spectroscopy method and system
US7230712B2 (en) * 2003-11-03 2007-06-12 Battelle Memorial Institute Reduction of residual amplitude modulation in frequency-modulated signals
US7102751B2 (en) * 2003-11-11 2006-09-05 Battelle Memorial Institute Laser-based spectroscopic detection techniques
US7332700B2 (en) * 2004-04-26 2008-02-19 Bruce Masato Ishimoto Photomultiplier tube with dynode modulation for photon-counting
JP4547507B2 (ja) * 2006-02-15 2010-09-22 国立大学法人京都大学 イオンビーム検出器
US7535005B2 (en) * 2007-01-31 2009-05-19 Emcore Corporation Pulsed terahertz spectrometer
US7781736B2 (en) * 2008-05-19 2010-08-24 Emcore Corporation Terahertz frequency domain spectrometer with controllable phase shift
US8604433B2 (en) 2008-05-19 2013-12-10 Emcore Corporation Terahertz frequency domain spectrometer with frequency shifting of source laser beam
US9029775B2 (en) 2008-05-19 2015-05-12 Joseph R. Demers Terahertz frequency domain spectrometer with phase modulation of source laser beam
US9030663B2 (en) 2011-10-31 2015-05-12 Exelis Inc. Remote absorption spectroscopy by coded transmission
US9103715B1 (en) 2013-03-15 2015-08-11 Joseph R. Demers Terahertz spectrometer phase modulator control using second harmonic nulling
US9400214B1 (en) 2013-03-15 2016-07-26 Joseph R. Demers Terahertz frequency domain spectrometer with a single photoconductive element for terahertz signal generation and detection
DE102013218771B3 (de) * 2013-09-19 2014-09-18 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren und Gasanalysator zur Messung der Konzentration einer Gaskomponente in einem Messgas
US9086374B1 (en) 2014-04-25 2015-07-21 Joseph R. Demers Terahertz spectrometer with phase modulation and method
US9404853B1 (en) 2014-04-25 2016-08-02 Joseph R. Demers Terahertz spectrometer with phase modulation
US9239264B1 (en) 2014-09-18 2016-01-19 Joseph R. Demers Transceiver method and apparatus having phase modulation and common mode phase drift rejection
EP3201605B1 (en) * 2014-09-30 2019-11-06 Li-Cor, Inc. Laser beam stop elements and spectroscopy systems including the same
US9429473B2 (en) 2014-10-16 2016-08-30 Joseph R. Demers Terahertz spectrometer and method for reducing photomixing interference pattern
JP6413759B2 (ja) * 2014-12-25 2018-10-31 株式会社島津製作所 光学分析装置

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4051371A (en) * 1976-04-26 1977-09-27 Massachusetts Institute Of Technology Opto-acoustic spectroscopy employing amplitude and wavelength modulation
US4094608A (en) * 1976-10-14 1978-06-13 Xonics, Inc. Spectrometer of the electro-opto-acoustic type with capacitor-type detection
US4187026A (en) * 1977-09-29 1980-02-05 Phillips Petroleum Company Photoacoustic method and apparatus for measuring intensity of electromagnetic radiation
US4184768A (en) * 1977-11-04 1980-01-22 The Johns Hopkins University Self-calibrating photoacoustic apparatus for measuring light intensity and light absorption
US4176959A (en) * 1978-04-17 1979-12-04 Raytheon Company High gain laser spectrometer
US4241997A (en) * 1978-12-11 1980-12-30 General Motors Corporation Laser spectrometer with frequency calibration
US4498770A (en) * 1979-05-29 1985-02-12 Beta Industries, Inc. Apparatus and method for determining the configuration of a reflective surface
EP0026046B1 (en) * 1979-09-05 1988-01-13 Imperial Chemical Industries Plc Method of and apparatus for monitoring gaseous pollutants
US4297035A (en) * 1979-09-14 1981-10-27 International Business Machines Corporation Method and device for detecting a specific spectral feature
US4284354A (en) * 1979-10-24 1981-08-18 Bell Telephone Laboratories, Incorporated Sensitive nonlinear optical spectroscopy
DE2948590C2 (de) * 1979-12-03 1985-08-22 Erwin Sick Gmbh Optik-Elektronik, 7808 Waldkirch Vorrichtung zur Absorptionsmessung von Gasgemischen
DE3014646C2 (de) * 1980-04-16 1983-12-15 Erwin Sick Gmbh Optik-Elektronik, 7808 Waldkirch Vorrichtung zur Spektralanalyse
DE3045156C2 (de) * 1980-12-01 1983-12-08 Erwin Sick Gmbh Optik-Elektronik, 7808 Waldkirch Vorrichtung zur Spektralanalyse
JPS57161518A (en) * 1981-03-31 1982-10-05 Anritsu Corp Self modulating spectrometer
US4448494A (en) * 1981-06-17 1984-05-15 Hazeltine Corporation Acousto-optical signal detector
JPS582641U (ja) * 1981-06-29 1983-01-08 株式会社島津製作所 分光光度計
US4469443A (en) * 1982-06-01 1984-09-04 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Atmospheric transmissometer
US4450356A (en) * 1982-06-07 1984-05-22 Sri International Frequency-mixed CO2 laser radar for remote detection of gases in the atmosphere
US4523847A (en) * 1983-07-07 1985-06-18 International Business Machines Corporation Frequency modulation-polarization spectroscopy method and device for detecting spectral features

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009047677A (ja) * 2007-02-02 2009-03-05 Fuji Electric Systems Co Ltd レーザ式ガス分析計

Also Published As

Publication number Publication date
US4594511A (en) 1986-06-10
DE3690149C2 (de) 1998-05-20
JPS62502355A (ja) 1987-09-10
DE3690149T1 (ja) 1987-04-02
WO1986005878A1 (en) 1986-10-09
CA1273819A (en) 1990-09-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH0672804B2 (ja) 二重変調分光の方法および装置
US6727492B1 (en) Cavity ringdown spectroscopy system using differential heterodyne detection
Taubman et al. Stabilization, injection and control of quantum cascade lasers, and their application to chemical sensing in the infrared
US4297035A (en) Method and device for detecting a specific spectral feature
US8642982B2 (en) Fast switching arbitrary frequency light source for broadband spectroscopic applications
Tanaka et al. New method of superheterodyne light beating spectroscopy for Brillouin scattering using frequency-tunable lasers
US9711932B2 (en) Optical signal processing with modelocked lasers
US8138477B2 (en) THz investigation apparatus and method
US5317156A (en) Diagnostic tests using near-infrared laser absorption spectroscopy
Pavone et al. Frequency-and wavelength-modulation spectroscopies: comparison of experimental methods using an AlGaAs diode laser
US7535005B2 (en) Pulsed terahertz spectrometer
Dixon et al. Rydberg-atom-based electrometry using a self-heterodyne frequency-comb readout and preparation scheme
US20110267625A1 (en) Interferometer with frequency combs and synchronisation scheme
Ye et al. Ultrastable optical frequency reference at 1.064/spl mu/m using a C/sub 2/HD molecular overtone transition
US11874311B1 (en) Detecting radio frequency electromagnetic radiation using vapor cell sensors and comb spectra
Szafraniec et al. Swept coherent optical spectrum analysis
Werle Laser excess noise and interferometric effects in frequency-modulated diode-laser spectrometers
US5256968A (en) Measurement of high-frequency electrical signals by electro-optical effect
Zhou et al. Laser frequency stabilization based on a universal sub-Doppler NICE-OHMS instrumentation for the potential application in atmospheric lidar
JP2842882B2 (ja) 光スペクトル解析方法及びシステム
Krause Terahertz photonic spectrum analyser
JPH0618411A (ja) 炭素同位体分析装置
Bjorklund et al. Frequency modulated (FM) spectroscopy
Viciani et al. Noise characterization of a coherent tunable far infrared spectrometer
Parvitte et al. Wide band (2.5 GHz) infrared heterodyne spectrometer