JPH0814510B2 - 分光装置 - Google Patents
分光装置Info
- Publication number
- JPH0814510B2 JPH0814510B2 JP62012687A JP1268787A JPH0814510B2 JP H0814510 B2 JPH0814510 B2 JP H0814510B2 JP 62012687 A JP62012687 A JP 62012687A JP 1268787 A JP1268787 A JP 1268787A JP H0814510 B2 JPH0814510 B2 JP H0814510B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- birefringence
- control means
- optical fiber
- measured
- 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
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- Spectrometry And Color Measurement (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明はフーリエ分光法の原理を用いた分光装置に関
し，さらに詳しくは光に複屈折を与えるように構成した
分光装置の構造と特性の改善に関する。
し，さらに詳しくは光に複屈折を与えるように構成した
分光装置の構造と特性の改善に関する。
〈従来の技術〉 従来，この種の分光装置としては第２図〜第４図に示
すものが知られている。
すものが知られている。
第２図に示す装置は，入射スリット11から入射した光
を凹面鏡12で平行光線束とし，回析格子13に入射させ，
透過光あるいは回析光を凹面鏡14で結像させるものであ
る。
を凹面鏡12で平行光線束とし，回析格子13に入射させ，
透過光あるいは回析光を凹面鏡14で結像させるものであ
る。
第３図に示す装置は,2光線束干渉計を用いたフーリエ
分光法の原理に基づく分光装置で，入射スリット21から
入射した光をレンズ22で平行光線とし，この平行光をハ
ーフミラー23で２光線束と，各光線束をそれぞれ反射鏡
24,25で反射させ，これらの各反射光をレンズ26を介し
てスリット27に入射させるものである。この装置におい
て，反射鏡24,25のいずれか一方を矢印に示す方向に動
かし,2光線束の光路差を変化させると，スリット27を通
った光を受光する受光素子28から得られる信号のインタ
ーフェログラムが入射した光のスペクトル分布のフーリ
エ変換となることから，この逆変換を行って，元のスペ
クトル分布を知るようにしたものである。
分光法の原理に基づく分光装置で，入射スリット21から
入射した光をレンズ22で平行光線とし，この平行光をハ
ーフミラー23で２光線束と，各光線束をそれぞれ反射鏡
24,25で反射させ，これらの各反射光をレンズ26を介し
てスリット27に入射させるものである。この装置におい
て，反射鏡24,25のいずれか一方を矢印に示す方向に動
かし,2光線束の光路差を変化させると，スリット27を通
った光を受光する受光素子28から得られる信号のインタ
ーフェログラムが入射した光のスペクトル分布のフーリ
エ変換となることから，この逆変換を行って，元のスペ
クトル分布を知るようにしたものである。
また，第４図に示した装置は複屈折の波長依存性を利
用したフーリエ分光装置である。偏光子32と検光子33の
間に２枚の複屈折性結晶板31a,31bを楔状にして重ね，
相互に滑動させて厚さd1を変えることにより常光線と異
常光線の間に位相差を与える様にしたものである。
用したフーリエ分光装置である。偏光子32と検光子33の
間に２枚の複屈折性結晶板31a,31bを楔状にして重ね，
相互に滑動させて厚さd1を変えることにより常光線と異
常光線の間に位相差を与える様にしたものである。
〈発明が解決しようとする問題点〉 しかしながら，上記従来の構成において第２図に示す
ものは，分解能を上げる為には，受光側のスリットを細
くする必要があり，分解能と精度とを同時に向上させる
のは難しいという問題がある。また，第３図に示すもの
は第２図に比較すれば入射スリットを必要とせず，受光
素子に入る光の全スペクトルを同時に測定することが出
来，光量も多いためS/Nが良好であり，波長精度が高い
等の長所がある半面，光路差を変えるために反射鏡を動
かす必要があり，その機械的精度が要求されるとともに
小形化が困難であり，振動等に弱いという問題がある。
また，第４図に示すものは，大きな位相差を与えるのが
難しく高い分解能が得られないという欠点がある。
ものは，分解能を上げる為には，受光側のスリットを細
くする必要があり，分解能と精度とを同時に向上させる
のは難しいという問題がある。また，第３図に示すもの
は第２図に比較すれば入射スリットを必要とせず，受光
素子に入る光の全スペクトルを同時に測定することが出
来，光量も多いためS/Nが良好であり，波長精度が高い
等の長所がある半面，光路差を変えるために反射鏡を動
かす必要があり，その機械的精度が要求されるとともに
小形化が困難であり，振動等に弱いという問題がある。
また，第４図に示すものは，大きな位相差を与えるのが
難しく高い分解能が得られないという欠点がある。
本発明は上記従来技術の問題点に鑑みて成されたもの
で，機械的精度を要する構成部品が不要で，振動に強
く，小形化，集積化が可能であり分解能および精度の良
好な分光装置を実現することを目的とする。
で，機械的精度を要する構成部品が不要で，振動に強
く，小形化，集積化が可能であり分解能および精度の良
好な分光装置を実現することを目的とする。
〈問題点を解決するための手段〉 上記問題点を解決するための本発明の構成は、基準波
長光源からの出力光を入射して直線偏波成分を取出す第
１の偏波分離素子と，被測定光を入射して直線偏波成分
を取出す第２の偏波分離素子と，前記第1,第２の偏波分
離素子からの出力光を合流させる光合波器と，光ファイ
バをループ状に複数回巻き回して形成されその巻き回し
た光ファイバに前記光合波器からの出力光を入力して前
記巻き回した個所を光の進行方向に対して直角方向に任
意の角度で回動させることにより光に連続的に複屈折量
の変化を与える複屈折量制御手段と，この複屈折量制御
手段からの出力光を基準波長光源からの光と被測定光か
らの光に分離する分波器と，この分波器からのそれぞれ
の出力光から直線偏波成分を取出す第３および第４の偏
波分離素子と，これら第3,第４の偏波分離素子からの出
力光をそれぞれ受光し電気信号に変換する第1,第２の光
電変換素子と，これら光電変換素子からの出力を入力
し，前記複屈折制御手段により連続的に変化させたとき
の基準光の複屈折量の変化を基準として，前記被測定光
の複屈折量の変化量からフーリエ分光法によりスペクト
ル分布を求める演算制御部を具備したことを特徴とする
ものである。
長光源からの出力光を入射して直線偏波成分を取出す第
１の偏波分離素子と，被測定光を入射して直線偏波成分
を取出す第２の偏波分離素子と，前記第1,第２の偏波分
離素子からの出力光を合流させる光合波器と，光ファイ
バをループ状に複数回巻き回して形成されその巻き回し
た光ファイバに前記光合波器からの出力光を入力して前
記巻き回した個所を光の進行方向に対して直角方向に任
意の角度で回動させることにより光に連続的に複屈折量
の変化を与える複屈折量制御手段と，この複屈折量制御
手段からの出力光を基準波長光源からの光と被測定光か
らの光に分離する分波器と，この分波器からのそれぞれ
の出力光から直線偏波成分を取出す第３および第４の偏
波分離素子と，これら第3,第４の偏波分離素子からの出
力光をそれぞれ受光し電気信号に変換する第1,第２の光
電変換素子と，これら光電変換素子からの出力を入力
し，前記複屈折制御手段により連続的に変化させたとき
の基準光の複屈折量の変化を基準として，前記被測定光
の複屈折量の変化量からフーリエ分光法によりスペクト
ル分布を求める演算制御部を具備したことを特徴とする
ものである。
〈実施例〉 第１図は本発明の分光装置の一実施例を示す構成説明
図である。
図である。
図において,41はλ０の波長のレーザを出力する基準
波長光源であり,42aはそのレーザを入力し直線偏波成分
を取出す第１の偏波分離素子（例えば偏光ビーム、スプ
リッタ）である。42bはλ１〜λ２の被測定波長Ａを入
射してその直線波長を取出す第２の偏波分離素子であ
り，これら第1,第２の偏波分離素子からの出力光は光フ
ァイバ60を介して光合波器（例えば融着形光カプラ，ダ
イクロイックミラー等）43に導かれる。この光合波器か
らの出力は光ファイバ60を介して光分波器44に入射する
が，その光ファイバは途中がループ状に複数回巻き回さ
れ，複屈折量制御手段を構成している。なお、このルー
プ状の光ファイバは図示しない回動手段を含むものであ
り、光ファイバがねじ切れない程度に例えばある位置か
ら360度回動したら逆向きに回動される。光ファイバは
ループ状に巻き回すことによりその内部に異方性が生じ
「波長板」と同様の役割をする。このループ状の光ファ
イバを矢印Ｂ−Ｂ′（光の進行方向に直角）方向に回動
させることによりその回動角に応じて導波する光の複屈
折量が変化する。この変化の度合は光の波長にほぼ逆比
例することが知られている（この複屈折量制御手段の理
論は後に説明する）。
波長光源であり,42aはそのレーザを入力し直線偏波成分
を取出す第１の偏波分離素子（例えば偏光ビーム、スプ
リッタ）である。42bはλ１〜λ２の被測定波長Ａを入
射してその直線波長を取出す第２の偏波分離素子であ
り，これら第1,第２の偏波分離素子からの出力光は光フ
ァイバ60を介して光合波器（例えば融着形光カプラ，ダ
イクロイックミラー等）43に導かれる。この光合波器か
らの出力は光ファイバ60を介して光分波器44に入射する
が，その光ファイバは途中がループ状に複数回巻き回さ
れ，複屈折量制御手段を構成している。なお、このルー
プ状の光ファイバは図示しない回動手段を含むものであ
り、光ファイバがねじ切れない程度に例えばある位置か
ら360度回動したら逆向きに回動される。光ファイバは
ループ状に巻き回すことによりその内部に異方性が生じ
「波長板」と同様の役割をする。このループ状の光ファ
イバを矢印Ｂ−Ｂ′（光の進行方向に直角）方向に回動
させることによりその回動角に応じて導波する光の複屈
折量が変化する。この変化の度合は光の波長にほぼ逆比
例することが知られている（この複屈折量制御手段の理
論は後に説明する）。
光分波器44は，複屈折量制御手段45からの光を基準波
長光源からのレーザλ０の光と被測定光λ１〜λ２の光
に分離し，これら分離された出力光は第3,第４の偏波分
離素子42c,42dにそれぞれ入射して直線偏波成分のみが
取出される。この偏波分離素子からの出力光はそれぞれ
第1,第２の光電変換素子46a,46bに入射され電気信号に
変換された後，増幅器50a,A/D変換器50b,計算機50c等か
らなる演算制御部50へ入力される。増幅器50aは第２の
光電変換素子46bからの被測定光の電気信号を増幅し,A/
D変換器50bに出力する。通常、複屈折制御手段において
は、光ファイバの温度変化や振動、光ファイバ自体の経
時変化などの原因により、複屈折量と回動角度（Ｂ−
Ｂ′方向）との再現性は保証されない。ここでは、第１
の光電変換素子46aの信号を基準信号として用いる。即
ち、A/D変換器50bでの被測定光のデジタル信号化に際
し、波長が既知である基準波長の信号をサンプリング
（クロック）信号として用いる。このことは波長が既知
である基準信号の複屈折量を基準として被測定波長の光
を測定していることになるので上記のような問題は生じ
ない。このクロック信号でサンプリングされた被測定光
の信号は計算機に送出され、計算機はスペクトラム演算
を行う。
長光源からのレーザλ０の光と被測定光λ１〜λ２の光
に分離し，これら分離された出力光は第3,第４の偏波分
離素子42c,42dにそれぞれ入射して直線偏波成分のみが
取出される。この偏波分離素子からの出力光はそれぞれ
第1,第２の光電変換素子46a,46bに入射され電気信号に
変換された後，増幅器50a,A/D変換器50b,計算機50c等か
らなる演算制御部50へ入力される。増幅器50aは第２の
光電変換素子46bからの被測定光の電気信号を増幅し,A/
D変換器50bに出力する。通常、複屈折制御手段において
は、光ファイバの温度変化や振動、光ファイバ自体の経
時変化などの原因により、複屈折量と回動角度（Ｂ−
Ｂ′方向）との再現性は保証されない。ここでは、第１
の光電変換素子46aの信号を基準信号として用いる。即
ち、A/D変換器50bでの被測定光のデジタル信号化に際
し、波長が既知である基準波長の信号をサンプリング
（クロック）信号として用いる。このことは波長が既知
である基準信号の複屈折量を基準として被測定波長の光
を測定していることになるので上記のような問題は生じ
ない。このクロック信号でサンプリングされた被測定光
の信号は計算機に送出され、計算機はスペクトラム演算
を行う。
次に光ファイバをループ状に巻き回した複屈折制御手
段の動作について説明する。
段の動作について説明する。
光ファイバをループにした際に生ずる複屈折δη（ra
d）は次式により与えられる。
d）は次式により与えられる。
δη＝（２π）２ar2N/（Ｒλ） … r;光ファイバの半径 N;巻き数 R;光ファイバの曲げ半径 λ；波長 a;光ファイバの材料，構造等により決まる定数 なお，上記式は雑誌「ELECTRONICS LETTERS 25th S
eptember 1980 Vol.16」に記載された公知の式である。
eptember 1980 Vol.16」に記載された公知の式である。
式から分るように複屈折δηは波長λに反比例す
る。しかし，実際には複屈折δηが波長λに正確には反
比例しない場合もあるのでδηとλの関係は実験により
求めておくほうが望ましい。
る。しかし，実際には複屈折δηが波長λに正確には反
比例しない場合もあるのでδηとλの関係は実験により
求めておくほうが望ましい。
ここで，式を変形して Δ＝λδη＝｛（２π）２ar2Ｎ｝/R とし，被測定光のスペクトル分布をＢυとする（υは波
数を示すもので波長の逆数である）。δηを連続的に変
化させて得られる光出力（λ１〜λ２側の光電変換素
子）はδη＝υΔを用いて次式により与えられる。
数を示すもので波長の逆数である）。δηを連続的に変
化させて得られる光出力（λ１〜λ２側の光電変換素
子）はδη＝υΔを用いて次式により与えられる。
（この式では，入射側と出力側の偏波分離素子は同じ向
きとした。逆向きの場合も２式の｛ ｝の中は変るが結
論は同様となる） 式においてΔ＝０とおくと この３式を用いて式から直流分を引いた変化分 得られる。式から明らなようにＩ（Δ）はスペクトル
分布Ｂ（υ）のフーリエ変換となっている。したがって
逆フーリエ変換の関係から となる。従ってＩ（Δ）をフーリエ変換すれば，光源の
スペクトル分布を求めることが出来る。
きとした。逆向きの場合も２式の｛ ｝の中は変るが結
論は同様となる） 式においてΔ＝０とおくと この３式を用いて式から直流分を引いた変化分 得られる。式から明らなようにＩ（Δ）はスペクトル
分布Ｂ（υ）のフーリエ変換となっている。したがって
逆フーリエ変換の関係から となる。従ってＩ（Δ）をフーリエ変換すれば，光源の
スペクトル分布を求めることが出来る。
実際にΔを無限にとることは不可能なので式の積分
区間は有限になるが，これらは,FFT演算で一般に行なわ
れる「窓関数を掛ける」等の処理で誤差の少ない演算を
実行することが出来る。なお，波長の関係として，基準
光λ０は被測定光の範囲外にあるものとする。
区間は有限になるが，これらは,FFT演算で一般に行なわ
れる「窓関数を掛ける」等の処理で誤差の少ない演算を
実行することが出来る。なお，波長の関係として，基準
光λ０は被測定光の範囲外にあるものとする。
〈発明の効果〉 以上，実施例とともに具体的に説明したように本発明
によれば， （１）干渉計を用いたフーリエ分光器のような機械精度
を要する部品が不要であり，光が光ファイバ，その他構
成部品の外に出射することなく光電変換素子に達するの
で振動に強い。
によれば， （１）干渉計を用いたフーリエ分光器のような機械精度
を要する部品が不要であり，光が光ファイバ，その他構
成部品の外に出射することなく光電変換素子に達するの
で振動に強い。
（２）干渉計が不要なため構造がシンプルとなり小形化
が可能である。
が可能である。
（３）ファイバループの巻き数，巻き径等を適当に選択
することにより，複屈折量を自由に選択することが出
来，第３図に示した結晶を使用したものに比較して制約
がない。
することにより，複屈折量を自由に選択することが出
来，第３図に示した結晶を使用したものに比較して制約
がない。
（４）S/Nが良く，波長が正確なのでフーリエ分光法の
メリットを充分に生かすことが出来る。
メリットを充分に生かすことが出来る。
第１図は本発明の一実施例を示す構成説明図，第２図は
複屈折量制御手段の他の実施例を示す正面図，第３図〜
第４図は従来例を示す図である。 41……基準波長光源,42a〜42d……第１〜第４の偏波分
離素子,43……光合波器,44……光分波器,45……複屈折
量制御手段,46a,46b……第1,第２の光電変換素子,47…
…コリメータレンズ,50……演算制御部。
複屈折量制御手段の他の実施例を示す正面図，第３図〜
第４図は従来例を示す図である。 41……基準波長光源,42a〜42d……第１〜第４の偏波分
離素子,43……光合波器,44……光分波器,45……複屈折
量制御手段,46a,46b……第1,第２の光電変換素子,47…
…コリメータレンズ,50……演算制御部。
Claims (1)
- 【請求項１】基準波長光源からの出力光を入射して直線
偏波成分を取出す第１の偏波分離素子と，被測定光を入
射して直線偏波成分を取出す第２の偏波分離素子と，前
記第1,第２の偏波分離素子からの出力光を合流させる光
合波器と，光ファイバをループ状に複数回巻き回して形
成されその巻き回した光ファイバに前記光合波器からの
出力光を入力して前記巻き回した個所を光の進行方向に
対して直角方向に任意の角度で回動させることにより光
に連続的に複屈折量の変化を与える複屈折量制御手段
と，この複屈折量制御手段からの出力光を基準波長光源
からの光と被測定光からの光に分離する分波器と，この
分波器からのそれぞれの出力光から直線偏波成分を取出
す第３および第４の偏波分離素子と，これら第3,第４の
偏波分離素子からの出力光をそれぞれ受光し電気信号に
変換する第1,第２の光電変換素子と，これら光電変換素
子からの出力を入力し，前記複屈折制御手段により連続
的に変化させたときの基準光の複屈折量の変化を基準と
して，前記被測定光の複屈折量の変化量からフーリエ分
光法によりスペクトル分布を求める演算制御部を具備し
たことを特徴とする分光装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62012687A JPH0814510B2 (ja) | 1987-01-22 | 1987-01-22 | 分光装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62012687A JPH0814510B2 (ja) | 1987-01-22 | 1987-01-22 | 分光装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63180826A JPS63180826A (ja) | 1988-07-25 |
| JPH0814510B2 true JPH0814510B2 (ja) | 1996-02-14 |
Family
ID=11812287
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62012687A Expired - Lifetime JPH0814510B2 (ja) | 1987-01-22 | 1987-01-22 | 分光装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0814510B2 (ja) |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5234235B2 (ja) * | 1971-11-16 | 1977-09-02 | ||
| JPS58100721A (ja) * | 1981-12-11 | 1983-06-15 | Kiyomi Sakai | フ−リエ変換型赤外分光光度計 |
| JPS61259225A (ja) * | 1985-05-14 | 1986-11-17 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 偏波面回転装置 |
-
1987
- 1987-01-22 JP JP62012687A patent/JPH0814510B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63180826A (ja) | 1988-07-25 |
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