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JP7195189B2 - Spectrometer - Google Patents

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JP7195189B2 JP2019053558A JP2019053558A JP7195189B2 JP 7195189 B2 JP7195189 B2 JP 7195189B2 JP 2019053558 A JP2019053558 A JP 2019053558A JP 2019053558 A JP2019053558 A JP 2019053558A JP 7195189 B2 JP7195189 B2 JP 7195189B2
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  • Spectrometry And Color Measurement (AREA)
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Description

本開示は、分光器に関する。 The present disclosure relates to spectrometers.

従来、例えば波長領域において高い分解能又はシャープなフィルタ特性を得るために、被測定光を回折格子に複数回入射させると共に複数のスリットを通過させるマルチパス方式の分光器が知られている。 2. Description of the Related Art Conventionally, in order to obtain high resolution or sharp filter characteristics in a wavelength region, for example, a multipass spectroscope is known in which light to be measured is made to enter a diffraction grating a plurality of times and pass through a plurality of slits.

例えば、特許文献1には、マルチパス方式の分光器であって、最終の分光系より前の分光系において生じた散乱光の一部が最終の分光系での回折光と同一光路をたどる場合に生じる、分光特性上の分解能及びダイナミックレンジの悪化を抑制する分光器が開示されている。 For example, Patent Document 1 discloses a multipath spectrometer in which part of scattered light generated in a spectroscopic system before the final spectroscopic system follows the same optical path as diffracted light in the final spectroscopic system. Disclosed is a spectrometer that suppresses the degradation of resolution and dynamic range in spectral characteristics that occurs in .

特開2009-175038号公報JP 2009-175038 A

従来の技術を用いたマルチパス方式の分光器のフィルタ特性では、近年のめまぐるしい技術発展により新たに開発されてきた光デバイスの分光特性を測定する上で、性能不足となる恐れがあった。 The filter characteristics of multipass spectrometers using conventional technology may be insufficient in measuring the spectral characteristics of optical devices that have been newly developed due to the rapid technological progress of recent years.

本開示は、マルチパス方式の分光器において、フィルタ特性が向上する分光器を提供することを目的とする。 An object of the present disclosure is to provide a multi-pass type spectroscope with improved filter characteristics.

幾つかの実施形態に係る分光器は、入射した被測定光を分光する分光器であって、回折格子と、入射した光を平行光化するコリメータと、前記コリメータによって平行光化されて前記回折格子に入射した前記光の前記回折格子からの戻り光が焦点を結ぶ位置に配置され、前記戻り光の少なくとも一部を通過させる光学素子と、をそれぞれ有する複数の分光系と、隣り合う2つの前記分光系のうちの一の前記分光系において発生した前記戻り光を、他の前記分光系に向けて折り返すように導く少なくとも1つの折り返し光学系と、を備え、前記折り返し光学系は、一の前記分光系において発生した前記戻り光を平行光化する第1レンズと、前記第1レンズによって平行光化された前記戻り光を他の前記分光系の前記コリメータとの間で集光する第2レンズと、を有する。このような分光器によれば、マルチパス方式の分光器において、フィルタ特性が向上する。したがって、このような分光器は、近年の光デバイスを測定する上で要求されるフィルタ特性を満たすことも可能である。 A spectroscope according to some embodiments is a spectroscope that disperses incident light under measurement, comprising: a diffraction grating; a collimator that parallelizes the incident light; a plurality of spectroscopic systems each having an optical element arranged at a position where the return light from the diffraction grating of the light incident on the grating is focused and allowing at least part of the return light to pass through; and at least one folding optical system that guides the return light generated in one of the spectral systems to the other spectral system, wherein the folding optical system is one of the optical systems. A first lens for collimating the return light generated in the spectroscopic system, and a second lens for condensing the return light collimated by the first lens with the collimator of the other spectroscopic system. a lens; According to such a spectroscope, filter characteristics are improved in a multi-pass spectroscope. Therefore, such a spectroscope can satisfy the filter characteristics required for measuring recent optical devices.

一実施形態において、一の前記分光系が有する前記光学素子は、一の前記分光系が有する前記コリメータと前記第1レンズとの間で、前記回折格子からの戻り光が該コリメータによって焦点を結ぶ位置に配置されていてもよい。これにより、分光系と折り返し光学系とが完全に分離される。折り返し光学系は、一の分光系によって分散分光された光を他の分光系に戻すことができる。 In one embodiment, the optical element of one of the spectroscopic systems is such that return light from the diffraction grating is focused by the collimator between the collimator of the one of the spectroscopic systems and the first lens. position. Thereby, the spectroscopic system and the folding optical system are completely separated. The folding optical system can return the light dispersed by one spectroscopic system to another spectroscopic system.

一実施形態において、4つの前記分光系と、2つの前記折り返し光学系と、を備え、一の前記折り返し光学系は、前記分光器に入射する前記被測定光が最初に通過する第1分光系において発生した前記戻り光を、前記第1分光系と隣り合う第2分光系に向けて折り返すように導き、他の前記折り返し光学系は、前記第2分光系と隣り合う第3分光系において発生した前記戻り光を、前記第3分光系と隣り合う第4分光系に向けて折り返すように導いてもよい。これにより、分光器のフィルタ特性の帯域幅が広くなるように設定される場合には、4つの分光系と、3つの折り返し光学系と、を備える分光器と比較して、分光器全体によって得られるフィルタ特性の劣化が抑制される。 In one embodiment, the four spectroscopic systems and the two folding optical systems are provided, and the one folding optical system is a first spectroscopic system through which the light to be measured that enters the spectroscope first passes. The returned light generated in is guided to return toward a second spectral system adjacent to the first spectral system, and the other folding optical system is generated in a third spectral system adjacent to the second spectral system. The returned light may be guided so as to be returned toward a fourth spectroscopic system adjacent to the third spectroscopic system. As a result, when the bandwidth of the filter characteristics of the spectroscope is set to be wide, the spectrum obtained by the entire spectroscope can be improved compared to a spectroscope with four spectroscopes and three folding optical systems. Deterioration of the filter characteristic that is used is suppressed.

一実施形態において、前記回折格子からの前記戻り光が入射するミラー素子を備え、前記ミラー素子に入射した前記戻り光は、前記ミラー素子で反射して前記回折格子に再度入射し、前記コリメータを介して前記光学素子まで導かれてもよい。これにより、被測定光は、各分光系において、回折格子により2回分散分光されて各光学素子を通過する。したがって、分光器によって得られるフィルタ特性がよりシャープになる。 In one embodiment, a mirror element is provided on which the return light from the diffraction grating is incident, and the return light that has entered the mirror element is reflected by the mirror element, re-enters the diffraction grating, and passes through the collimator. may be guided to the optical element via. As a result, the light to be measured is dispersed twice by the diffraction grating in each spectroscopic system and passes through each optical element. Therefore, the filter characteristics obtained by the spectroscope become sharper.

一実施形態において、前記折り返し光学系は、前記第1レンズによって平行光化された前記戻り光を前記回折格子の刻線の延在方向に向けて反射させる第1ミラーと、前記第1ミラーで反射した前記戻り光を前記回折格子に向けて反射させ、前記第2レンズまで導く第2ミラーと、を有してもよい。これにより、折り返し光学系は、一の分光系によって分散分光された光を他の分光系に戻すことができる。 In one embodiment, the folding optical system includes a first mirror that reflects the return light collimated by the first lens toward an extending direction of ruled lines of the diffraction grating, and the first mirror. and a second mirror that reflects the reflected return light toward the diffraction grating and guides it to the second lens. Thereby, the folding optical system can return the light dispersed and spectroscopically by one spectroscopic system to the other spectroscopic system.

一実施形態において、前記折り返し光学系は、前記戻り光を前記回折格子の刻線の延在方向に向けて反射させて前記第1レンズまで導く第1ミラーと、前記第2レンズによって集光された前記戻り光を前記回折格子に向けて反射させる第2ミラーと、を有してもよい。これにより、回折格子の刻線の延在方向と直交する光の伝搬方向における分光器の全長を短くすることができる。 In one embodiment, the folding optical system includes a first mirror that reflects the return light in an extending direction of ruled lines of the diffraction grating and guides it to the first lens, and the second lens. and a second mirror that reflects the return light toward the diffraction grating. This makes it possible to shorten the total length of the spectroscope in the light propagation direction orthogonal to the extending direction of the ruled lines of the diffraction grating.

本開示によれば、マルチパス方式の分光器において、フィルタ特性が向上する分光器を提供可能である。 According to the present disclosure, it is possible to provide a multi-pass type spectroscope with improved filter characteristics.

第1実施形態に係る分光器の構成を示す模式図である。1 is a schematic diagram showing the configuration of a spectroscope according to a first embodiment; FIG. 第2実施形態に係る分光器の構成を示す模式図である。FIG. 5 is a schematic diagram showing the configuration of a spectroscope according to a second embodiment; 図2の分光器によって得られるフィルタ特性の一例を示すグラフ図である。3 is a graph showing an example of filter characteristics obtained by the spectroscope of FIG. 2; FIG. 第3実施形態に係る分光器の構成を示す模式図である。FIG. 11 is a schematic diagram showing the configuration of a spectroscope according to a third embodiment; 図4の分光器によって得られるフィルタ特性の一例を示すグラフ図である。5 is a graph showing an example of filter characteristics obtained by the spectroscope of FIG. 4; FIG. 第4実施形態に係る分光器の構成を示す模式図である。FIG. 11 is a schematic diagram showing the configuration of a spectroscope according to a fourth embodiment; 図6の分光器によって得られるフィルタ特性の一例を示す、図5に対応するグラフ図である。FIG. 7 is a graph corresponding to FIG. 5 and showing an example of filter characteristics obtained by the spectroscope of FIG. 6; 第4実施形態に係る分光器の変形例を示す、図6に対応する模式図である。7 is a schematic diagram corresponding to FIG. 6, showing a modification of the spectroscope according to the fourth embodiment; FIG. 折り返し光学系の第1変形例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the 1st modification of a folding optical system. 折り返し光学系の第2変形例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the 2nd modification of a folding optical system. 従来のダブルパス分光器によって得られるフィルタ特性の一例を示すグラフ図である。FIG. 4 is a graph showing an example of filter characteristics obtained by a conventional double-pass spectrometer;

例えば光スペクトラムアナライザ等に用いられる従来のマルチパス方式の分光器としては、特許文献1に記載のようなリトロー型のダブルパス分光器が知られている。このようなダブルパス分光器は、回折格子と、2つのコリメータと、2つのスリットと、を有している。ダブルパス分光器は、例えば光ファイバ等の導光部品から出射した被測定光を第1コリメータにより平行光化して回折格子に入射させる。ダブルパス分光器は、回折格子による回折光を第1コリメータにより集光して第1スリットを通過させる。ダブルパス分光器は、第1スリットを通過した回折光を第2コリメータにより再度平行光化して回折格子に入射させる。ダブルパス分光器は、その回折光を第2コリメータにより集光して第2スリットを通過させる。 For example, as a conventional multi-pass spectroscope used in an optical spectrum analyzer or the like, a Littrow-type double-pass spectroscope as described in Patent Document 1 is known. Such a double pass spectrometer has a diffraction grating, two collimators and two slits. In the double-pass spectrometer, for example, light to be measured emitted from a light guide component such as an optical fiber is collimated by a first collimator and made incident on a diffraction grating. In the double-pass spectroscope, the diffracted light from the diffraction grating is condensed by the first collimator and passed through the first slit. In the double-pass spectrometer, the diffracted light that has passed through the first slit is collimated again by the second collimator and made incident on the diffraction grating. The double-pass spectroscope collects the diffracted light by the second collimator and passes it through the second slit.

このように、従来のダブルパス分光器は、導光部品直後の光路から第1スリットまでを含む第1分光系と、第1スリット後の光路から第2スリットまでを含む第2分光系と、を有し、第1分光系及び第2分光系の順に被測定光を通過させる。このような構成を有する従来のダブルパス分光器では、第1分光系において被測定光が分散分光され、第1分光系により分散分光された被測定光が第2分光系においてさらに分散分光される。したがって、被測定光の光路に2段の光学フィルタを直列に配置した場合と同様のフィルタ特性が得られる。フィルタ特性は、例えば、中心波長、帯域幅、抑圧比、波長傾斜幅、及び阻止域等のフィルタに関する任意の指標に基づいて定められる。 As described above, the conventional double-pass spectrometer has a first spectroscopic system that includes the optical path immediately after the light guide component to the first slit, and a second spectroscopic system that includes the optical path after the first slit to the second slit. The light to be measured passes through the first spectroscopic system and the second spectroscopic system in this order. In the conventional double-pass spectroscope having such a configuration, the light under measurement is dispersed and dispersed in the first spectral system, and the light to be measured dispersed and dispersed by the first spectral system is further dispersed and dispersed in the second spectral system. Therefore, a filter characteristic similar to that obtained when two optical filters are arranged in series in the optical path of the light to be measured can be obtained. The filter characteristics are determined based on arbitrary indexes relating to the filter, such as center wavelength, bandwidth, suppression ratio, wavelength slope width, and stopband.

図10は、従来のダブルパス分光器によって得られるフィルタ特性の一例を示すグラフ図である。図10の縦軸は、光の減衰率(単位:dB)を示す。図10の横軸は、被測定光の中心波長からのオフセット(単位:nm)を示す。図10において、細い実線は、被測定光が有する光スペクトルを示す。一点鎖線は、第1分光系によって得られるフィルタ特性の一例を示す。破線は、第2分光系によって得られるフィルタ特性の一例を示す。太い実線は、第1分光系によるフィルタ特性と第2分光系によるフィルタ特性とを合成したときの、ダブルパス分光器全体によって得られるフィルタ特性の一例を示す。従来のダブルパス分光器によれば、2段の光学フィルタを直列に配置した場合と同様のフィルタ特性が得られ、図10に示すようなフィルタ特性が得られる。 FIG. 10 is a graph showing an example of filter characteristics obtained by a conventional double-pass spectroscope. The vertical axis in FIG. 10 indicates the attenuation rate of light (unit: dB). The horizontal axis of FIG. 10 indicates the offset (unit: nm) from the center wavelength of the light to be measured. In FIG. 10, the thin solid line indicates the optical spectrum of the light under measurement. A dashed-dotted line indicates an example of filter characteristics obtained by the first spectroscopic system. A dashed line indicates an example of filter characteristics obtained by the second spectroscopic system. A thick solid line indicates an example of filter characteristics obtained by the entire double-pass spectroscope when the filter characteristics of the first spectral system and the filter characteristics of the second spectral system are combined. According to the conventional double-pass spectroscope, filter characteristics similar to those obtained when two optical filters are arranged in series are obtained, and filter characteristics as shown in FIG. 10 are obtained.

例えば、従来のダブルパス分光器によって得られるフィルタ特性では、第1分光系によるフィルタ特性と第2分光系によるフィルタ特性とが合成されることで抑圧比が増大する。すなわち、合成後のフィルタ特性では、合成される前の各フィルタ特性と比較して、中心波長からのオフセットが大きくなるに従って、光の減衰量がより顕著に増大する。 For example, in the filter characteristics obtained by a conventional double-pass spectroscope, the suppression ratio is increased by synthesizing the filter characteristics of the first spectral system and the filter characteristics of the second spectral system. That is, in the filter characteristics after synthesis, the amount of light attenuation increases more remarkably as the offset from the center wavelength increases, compared to the filter characteristics before synthesis.

一方で、従来のダブルパス分光器のフィルタ特性の帯域幅は、第1スリットの幅によって算出される第1分光系のフィルタ特性の帯域幅により決定され、第2分光系の第2スリットの幅には依存しない。すなわち、従来のダブルパス分光器のフィルタ特性の帯域幅は、第2分光系の第2スリットの幅をいくら狭くしたとしても、第1分光系によって得られるフィルタ特性の帯域幅により制限される。なぜなら、第1分光系で分散分光された被測定光が第2分光系で減算的に分散分光され、第2スリットにおいて分散量がキャンセルされるためである。より具体的には、第1スリット上での回折光のビームスポットの位置は、回折格子の回動に応じて変動するが、第2スリット上での回折光のビームスポットの位置は、回折格子が回動しても変動せず、一定であるためである。 On the other hand, the bandwidth of the filter characteristics of the conventional double-pass spectrometer is determined by the bandwidth of the filter characteristics of the first spectroscopic system calculated by the width of the first slit, and is determined by the width of the second slit of the second spectroscopic system. does not depend on That is, the bandwidth of the filter characteristics of the conventional double-pass spectroscope is limited by the bandwidth of the filter characteristics obtained by the first spectroscopic system, no matter how narrow the width of the second slit of the second spectroscopic system. This is because the light to be measured that has undergone dispersion spectroscopy in the first spectroscopic system is subjected to subtractive dispersion spectroscopy in the second spectroscopic system, and the amount of dispersion is canceled in the second slit. More specifically, the position of the beam spot of the diffracted light on the first slit varies according to the rotation of the diffraction grating, but the position of the beam spot of the diffracted light on the second slit varies depending on the diffraction grating. This is because it does not fluctuate even if is rotated and is constant.

例えば、近年の光ファイバ通信市場における光デバイスの技術発展はめまぐるしく、発光デバイスの光雑音レベルは極限まで低く抑えられている。例えば、信号対雑音比の特性は、80dB以上となっている。また、このような光デバイスの内部構造を解析するために、発光波長近傍の光スペクトルを測定することも重要となっている。しかしながら、従来の技術を用いたマルチパス方式の分光器のフィルタ特性では、近年の光デバイスを測定する上で、性能不足となる恐れがある。例えば、図10に示すとおり、被測定光の光スペクトルが従来のマルチパス方式の分光器のフィルタ特性に完全に埋もれている。したがって、このような分光器を用いてフィルタの中心波長を掃引しながら被測定光を測定すると、得られる光スペクトルは、従来のマルチパス方式の分光器のフィルタ特性が反映されたものとなる。すなわち、従来のマルチパス方式の分光器では、被測定光が有する光スペクトルの本来の線幅及びサイドバンド構造等を測定することが困難である。 For example, the technological development of optical devices in the recent optical fiber communication market has been rapid, and the optical noise level of light-emitting devices has been kept to an extremely low level. For example, the signal-to-noise ratio is 80 dB or more. In order to analyze the internal structure of such an optical device, it is also important to measure the optical spectrum in the vicinity of the emission wavelength. However, the filter characteristics of the multipath spectroscope using the conventional technique may be insufficient for measuring recent optical devices. For example, as shown in FIG. 10, the optical spectrum of the light to be measured is completely buried in the filter characteristics of a conventional multipass spectroscope. Therefore, when the light to be measured is measured while sweeping the center wavelength of the filter using such a spectroscope, the obtained optical spectrum reflects the filter characteristics of the conventional multi-pass spectroscope. In other words, it is difficult to measure the original line width, sideband structure, etc. of the optical spectrum of the light to be measured with the conventional multipath spectroscope.

本開示は、上記の問題点を解決するために、マルチパス方式の分光器において、フィルタ特性が向上する分光器を提供することを目的とする。 An object of the present disclosure is to provide a multi-pass spectroscope with improved filter characteristics in order to solve the above problems.

以下では、添付図面を参照しながら本開示の一実施形態について主に説明する。 An embodiment of the present disclosure will be mainly described below with reference to the accompanying drawings.

(第1実施形態)
図1は、第1実施形態に係る分光器1の構成を示す模式図である。図1を参照しながら、第1実施形態に係る分光器1の構成について主に説明する。
(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of a spectroscope 1 according to the first embodiment. The configuration of the spectroscope 1 according to the first embodiment will be mainly described with reference to FIG.

第1実施形態に係る分光器1は、例えば光ファイバ等の導光部品2から出射して分光器1に入射した被測定光L1を分光する。分光器1は、回折格子11と、複数の分光系Sと、少なくとも1つの折り返し光学系Tと、を有する。第1実施形態に係る分光器1は、2つの分光系Sと、1つの折り返し光学系Tと、を有する。以下では、2つの分光系Sを互いに区別する場合には、第1分光系S1及び第2分光系S2と表記する。 The spectroscope 1 according to the first embodiment splits the light to be measured L1 that is emitted from the light guide component 2 such as an optical fiber and is incident on the spectroscope 1, for example. The spectroscope 1 has a diffraction grating 11, a plurality of spectroscopic systems S, and at least one folding optical system T. The spectroscope 1 according to the first embodiment has two spectroscopic systems S and one folding optical system T. As shown in FIG. In the following, when distinguishing between the two optical systems S, they are referred to as a first optical system S1 and a second optical system S2.

回折格子11は、一定間隔で平行に延在している複数の刻線Cを有する反射板である。回折格子11は、回折格子11に入射する光を分散分光してその回折光を戻り光として出射させる。回折格子11は、任意の駆動機構により、刻線Cの延在方向Yと平行に延在する回折格子11の中央部の回転軸Rを中心にして回動可能である。回折格子11は、入射する光に対する刻線Cの見かけ上の間隔を任意に変更可能である。 The diffraction grating 11 is a reflector plate having a plurality of ruled lines C extending in parallel at regular intervals. The diffraction grating 11 disperses the light incident on the diffraction grating 11 and emits the diffracted light as return light. The diffraction grating 11 can be rotated around a rotation axis R at the center of the diffraction grating 11 extending parallel to the extending direction Y of the ruled lines C by an arbitrary driving mechanism. The diffraction grating 11 can arbitrarily change the apparent intervals of the ruled lines C with respect to the incident light.

複数の分光系Sは、分光系Sに入射した光を平行光化するコリメータ12をそれぞれ有する。コリメータ12は、コリメータ12によって平行光化されて回折格子11に入射した光の回折格子11からの戻り光を集光する。コリメータ12は、分光系Sの入射側と回折格子11との間に配置されている。コリメータ12は、例えばコリメーションレンズを含む。 Each of the multiple spectroscopic systems S has a collimator 12 that collimates the light incident on the spectroscopic system S. As shown in FIG. The collimator 12 collects the return light from the diffraction grating 11 of the light collimated by the collimator 12 and incident on the diffraction grating 11 . The collimator 12 is arranged between the incident side of the spectroscopic system S and the diffraction grating 11 . Collimator 12 includes, for example, a collimation lens.

複数の分光系Sは、コリメータ12によって平行光化されて回折格子11に入射した光の回折格子11からの戻り光が焦点を結ぶ位置に配置され、戻り光の少なくとも一部を通過させる光学素子13をそれぞれ有する。例えば、光学素子13は、回折格子11からの戻り光がコリメータ12によって焦点を結ぶ位置に配置されている。光学素子13は、例えばスリット、ピンホール、及びアパーチャ等の任意の光学素子を含む。 The plurality of spectroscopic systems S are arranged at positions where the return light from the diffraction grating 11 of the light collimated by the collimator 12 and incident on the diffraction grating 11 is focused, and is an optical element that transmits at least part of the return light. 13 each. For example, the optical element 13 is arranged at a position where the return light from the diffraction grating 11 is focused by the collimator 12 . The optical element 13 includes arbitrary optical elements such as slits, pinholes, and apertures.

第1分光系S1は、刻線Cの延在方向Yにおいて最も導光部品2側に配置されている。すなわち、第1分光系S1は、導光部品2から出射して分光器1に入射した被測定光L1を、複数の分光系Sの中で最初に通過させる。第1分光系S1は、第1コリメータ121と、第1光学素子131と、を有する。加えて、第1分光系S1は、導光部品2を出射した直後の被測定光L1の光路部分から、第1光学素子131までの光路を含む。 The first optical system S1 is arranged closest to the light guide component 2 in the extending direction Y of the ruled line C. As shown in FIG. That is, the first spectroscopic system S1 allows the light to be measured L1, which is emitted from the light guide component 2 and has entered the spectroscope 1, to pass through first among the plurality of spectroscopic systems S. As shown in FIG. The first optical system S<b>1 has a first collimator 121 and a first optical element 131 . In addition, the first optical system S<b>1 includes an optical path from the optical path portion of the light L<b>1 to be measured immediately after exiting the light guide component 2 to the first optical element 131 .

導光部品2から出射して拡散しながら第1分光系S1に入射した被測定光L1は、第1コリメータ121によって平行光となる。第1コリメータ121によって平行光となった被測定光L1は、回折格子11に入射する。このとき、回折格子11からの戻り光として、回折光L2が、回折格子11に入射した被測定光L1に基づき発生する。回折光L2は、第1コリメータ121を通過して、第1光学素子131が配置されている位置において焦点を結ぶ。回折光L2の少なくとも一部は、第1光学素子131を通過する。 The light to be measured L<b>1 that is emitted from the light guide component 2 and enters the first optical system S<b>1 while diffusing becomes parallel light by the first collimator 121 . The light to be measured L<b>1 collimated by the first collimator 121 enters the diffraction grating 11 . At this time, diffracted light L2 is generated as the return light from the diffraction grating 11 based on the light to be measured L1 that has entered the diffraction grating 11 . The diffracted light L2 passes through the first collimator 121 and is focused at the position where the first optical element 131 is arranged. At least part of the diffracted light L2 passes through the first optical element 131 .

第2分光系S2は、刻線Cの延在方向Yにおいて第1分光系S1よりも導光部品2の反対側に配置されている。第2分光系S2は、第1分光系S1及び折り返し光学系Tから出射した光L3を通過させる。第2分光系S2は、第2コリメータ122と、第2光学素子132と、を有する。加えて、第2分光系S2は、折り返し光学系Tを出射した直後の光L3の光路部分から、第2光学素子132までの光路を含む。 The second optical system S2 is arranged on the opposite side of the light guide component 2 from the first optical system S1 in the extending direction Y of the ruled line C. As shown in FIG. The second optical system S2 allows the light L3 emitted from the first optical system S1 and the folding optical system T to pass therethrough. The second optical system S2 has a second collimator 122 and a second optical element 132 . In addition, the second optical system S2 includes an optical path from the optical path portion of the light L3 immediately after exiting the folding optical system T to the second optical element 132. FIG.

第2分光系S2に入射した光L3は、第2コリメータ122によって平行光となる。第2コリメータ122によって平行光となった光L3は、回折格子11に入射する。このとき、回折格子11からの戻り光として、回折光L4が、回折格子11に入射した光L3に基づき発生する。回折光L4は、第2コリメータ122を通過して、第2光学素子132が配置されている位置において焦点を結ぶ。回折光L4の少なくとも一部は、第2光学素子132を通過する。 The light L3 incident on the second optical system S2 is collimated by the second collimator 122 . The light L3 collimated by the second collimator 122 enters the diffraction grating 11 . At this time, diffracted light L 4 is generated as light returned from the diffraction grating 11 based on the light L 3 incident on the diffraction grating 11 . The diffracted light L4 passes through the second collimator 122 and is focused at the position where the second optical element 132 is arranged. At least part of the diffracted light L4 passes through the second optical element 132 .

折り返し光学系Tは、隣り合う2つの分光系Sのうちの一の分光系Sにおいて発生した戻り光を、他の分光系Sに向けて折り返すように導く。折り返し光学系Tは、一の分光系Sにおいて発生した戻り光を平行光化する第1レンズ14と、第1レンズ14によって平行光化された戻り光を他の分光系Sのコリメータ12との間で集光する第2レンズ15と、を有する。 The folding optical system T guides the return light generated in one of the two adjacent optical systems S to the other optical system S so as to return the light. The folding optical system T includes a first lens 14 for collimating return light generated in one spectroscopic system S, and a collimator 12 of another spectroscopic system S for returning light collimated by the first lens 14 . and a second lens 15 that collects light therebetween.

例えば、折り返し光学系Tは、隣り合う第1分光系S1及び第2分光系S2のうちの第1分光系S1において発生した回折光L2を、第2分光系S2に向けて折り返すように導く。折り返し光学系Tでは、例えば、第1レンズ14、第1ミラー16、第2ミラー17、及び第2レンズ15が回折光L2の入射側から出射側に向けて順番に配置されている。 For example, the folding optical system T guides the diffracted light L2 generated in the first optical system S1 of the adjacent first optical system S1 and the second optical system S2 so as to return it toward the second optical system S2. In the folding optical system T, for example, the first lens 14, the first mirror 16, the second mirror 17, and the second lens 15 are arranged in order from the incident side of the diffracted light L2 toward the exit side.

第1レンズ14は、第1分光系S1において発生した回折光L2を平行光化する。第1レンズ14は、第1分光系S1が有する第1光学素子131を、第1分光系S1が有する第1コリメータ121と共に挟むように配置されている。第1ミラー16は、第1レンズ14によって平行光化された回折光L2を回折格子11の刻線Cの延在方向Yに向けて反射させる。第2ミラー17は、第1ミラー16で反射した回折光L2を回折格子11に向けて反射させ、第2レンズ15まで導く。第2レンズ15は、第1レンズ14によって平行光化された回折光L2を第2分光系S2の第2コリメータ122と第2レンズ15との間で集光する。 The first lens 14 collimates the diffracted light L2 generated in the first optical system S1. The first lens 14 is arranged so as to sandwich the first optical element 131 of the first spectroscopic system S1 together with the first collimator 121 of the first spectroscopic system S1. The first mirror 16 reflects the diffracted light L2 collimated by the first lens 14 toward the extending direction Y of the ruled lines C of the diffraction grating 11 . The second mirror 17 reflects the diffracted light L2 reflected by the first mirror 16 toward the diffraction grating 11 and guides it to the second lens 15 . The second lens 15 collects the diffracted light L2 collimated by the first lens 14 between the second collimator 122 of the second spectroscopic system S2 and the second lens 15 .

回折光L2は、第1分光系S1の第1光学素子131が配置されている位置において一度焦点を結んだ後、拡散しながら第1レンズ14に入射する。回折光L2は、第1レンズ14によって平行光となり、平行光のまま第1ミラー16及び第2ミラー17で反射する。回折光L2は、第2レンズ15に入射して、第2分光系S2の第2コリメータ122と第2レンズ15との間で焦点を結ぶ。 The diffracted light L2 is focused once at the position where the first optical element 131 of the first optical system S1 is arranged, and then enters the first lens 14 while diffusing. The diffracted light L2 is collimated by the first lens 14 and reflected by the first mirror 16 and the second mirror 17 as parallel light. The diffracted light L2 enters the second lens 15 and is focused between the second collimator 122 of the second spectroscopic system S2 and the second lens 15 .

第1実施形態に係る分光器1によれば、被測定光L1の光路に2段の光学フィルタを直列に配置した場合と同様のフィルタ特性が得られる。より具体的には、分光器1全体のフィルタ特性は、第1分光系S1によるフィルタ特性と第2分光系S2によるフィルタ特性との合成によって得られる。例えば、第1分光系S1によるフィルタ特性の帯域幅BW1及び第2分光系S2によるフィルタ特性の帯域幅BW2は、それぞれ以下の式1及び式2により表される。 According to the spectrometer 1 according to the first embodiment, filter characteristics similar to those obtained when two optical filters are arranged in series in the optical path of the light L1 to be measured can be obtained. More specifically, the filter characteristics of the entire spectroscope 1 are obtained by synthesizing the filter characteristics of the first optical system S1 and the filter characteristics of the second optical system S2. For example, the bandwidth BW1 of the filter characteristics of the first optical system S1 and the bandwidth BW2 of the filter characteristics of the second optical system S2 are represented by the following equations 1 and 2, respectively.

[数1]
BW1 = ε1・d/(m・f)・cos(β) (式1)
[数2]
BW2 = ε2・d/(m・2f)・cos(β) (式2)
[Number 1]
BW1 = ε1・d/(m・f)・cos(β) (Formula 1)
[Number 2]
BW2 = ε2・d/(m・2f)・cos(β) (Formula 2 )

ここで、ε1、ε2はそれぞれ、第1光学素子131及び第2光学素子132において光が通過可能な幅である。例えば、光学素子13がスリットである場合、ε1、ε2はそれぞれ対応するスリットのスリット幅である。dは回折格子11の溝の間隔、mは回折次数、fはコリメータ12の焦点距離、βは回折格子11の法線と回折光の出射方向とがなす角度である。例えば、スリット幅ε1、ε2は、各フィルタ特性の帯域幅が帯域幅BW1>帯域幅BW2となるように決定される。 Here, ε 1 and ε 2 are widths through which light can pass in the first optical element 131 and the second optical element 132, respectively. For example, if the optical element 13 is a slit, ε 1 and ε 2 are the slit widths of the corresponding slits. d is the groove interval of the diffraction grating 11, m is the number of diffraction orders, f is the focal length of the collimator 12, and β is the angle between the normal line of the diffraction grating 11 and the output direction of the diffracted light. For example, the slit widths ε 1 and ε 2 are determined so that the bandwidth of each filter characteristic satisfies bandwidth BW1>bandwidth BW2.

以上のような第1実施形態に係る分光器1によれば、従来のダブルパス分光器と比較して、分光器1全体によって得られるフィルタ特性の帯域幅及び波長傾斜幅が狭くなり、よりシャープなフィルタ特性が得られる。分光器1では、第1分光系S1で分散分光された被測定光L1が第2分光系S2でも加算的に分散分光される。したがって、分光器1全体によって得られるフィルタ特性の帯域幅は、第1分光系S1及び第2分光系S2によって得られるフィルタ特性の帯域幅のうちより狭い帯域幅によって決定される。例えば、分光器1全体によって得られるフィルタ特性の帯域幅は、上記の帯域幅BW2によって決定される。上記の式2を参照すると、コリメータ12の焦点距離fが実効的に2倍となって分母に含まれていることで、帯域幅BW2は、従来のダブルパス分光器の場合と比較してより狭くなる。したがって、分光器1全体によって得られるフィルタ特性の帯域幅が狭くなる。 According to the spectroscope 1 according to the first embodiment as described above, compared with the conventional double-pass spectroscope, the bandwidth and wavelength slope width of the filter characteristics obtained by the entire spectroscope 1 are narrower, and sharper Filter characteristics are obtained. In the spectroscope 1, the light to be measured L1 that has undergone dispersive spectroscopy in the first spectroscopic system S1 is also additively dispersive spectroscopically in the second spectroscopic system S2. Therefore, the bandwidth of the filter characteristics obtained by the entire spectroscope 1 is determined by the narrower of the bandwidths of the filter characteristics obtained by the first optical system S1 and the second optical system S2. For example, the bandwidth of the filter characteristics obtained by the entire spectroscope 1 is determined by the bandwidth BW2. Referring to Equation 2 above, the effective doubling of the focal length f of the collimator 12 into the denominator makes the bandwidth BW2 narrower than in a conventional double-pass spectrometer. Become. Therefore, the bandwidth of the filter characteristics obtained by the entire spectroscope 1 is narrowed.

例えば、第1実施形態に係る分光器1によって得られるフィルタ特性では、第1分光系S1によるフィルタ特性と第2分光系S2によるフィルタ特性とが合成されることで抑圧比が増大する。すなわち、合成後のフィルタ特性では、合成される前の各フィルタ特性と比較して、中心波長からのオフセットが大きくなるに従って、光の減衰量がより顕著に増大する。 For example, in the filter characteristics obtained by the spectroscope 1 according to the first embodiment, the suppression ratio is increased by synthesizing the filter characteristics of the first optical system S1 and the filter characteristics of the second optical system S2. That is, in the filter characteristics after synthesis, the amount of light attenuation increases more remarkably as the offset from the center wavelength increases, compared to the filter characteristics before synthesis.

(第2実施形態)
図2は、第2実施形態に係る分光器1の構成を示す模式図である。図2を参照しながら、第2実施形態に係る分光器1の構成について主に説明する。
(Second embodiment)
FIG. 2 is a schematic diagram showing the configuration of the spectroscope 1 according to the second embodiment. The configuration of the spectroscope 1 according to the second embodiment will be mainly described with reference to FIG.

第2実施形態に係る分光器1は、3つの分光系Sと、2つの折り返し光学系Tと、を有する点で第1実施形態と相違する。以下では、3つの分光系Sを互いに区別する場合には、第1分光系S1、第2分光系S2、及び第3分光系S3と表記する。同様に、2つの折り返し光学系Tを互いに区別する場合には、第1折り返し光学系T1及び第2折り返し光学系T2と表記する。その他の構成、機能、効果、及び変形例等については、第1実施形態と同様であり、対応する説明が、第2実施形態に係る分光器1においても当てはまる。以下では、第1実施形態と同様の構成部については同一の符号を付し、その説明を省略する。第1実施形態と異なる点について主に説明する。 A spectroscope 1 according to the second embodiment differs from the first embodiment in that it has three spectroscopic systems S and two folding optical systems T. FIG. Hereinafter, when distinguishing between the three optical systems S, they are referred to as a first optical system S1, a second optical system S2, and a third optical system S3. Similarly, when distinguishing the two folding optical systems T from each other, they are referred to as a first folding optical system T1 and a second folding optical system T2. Other configurations, functions, effects, modifications, and the like are the same as those of the first embodiment, and the corresponding description also applies to the spectroscope 1 according to the second embodiment. Below, the same reference numerals are given to the same components as in the first embodiment, and the description thereof will be omitted. Differences from the first embodiment will be mainly described.

第1分光系S1、第1折り返し光学系T1、及び第2分光系S2は、第1実施形態における第1分光系S1、折り返し光学系T、及び第2分光系S2とそれぞれ同一である。第1折り返し光学系T1は、第1実施形態における折り返し光学系Tと同様に、第1レンズ141、第2レンズ151、第1ミラー161、及び第2ミラー171を有する。第2実施形態に係る分光器1では、第2折り返し光学系T2及び第3分光系S3が付加的に配置されている。 The first optical system S1, the first folding optical system T1, and the second optical system S2 are the same as the first optical system S1, the folding optical system T, and the second optical system S2 in the first embodiment, respectively. The first folding optical system T1 has a first lens 141, a second lens 151, a first mirror 161, and a second mirror 171, like the folding optical system T in the first embodiment. In the spectroscope 1 according to the second embodiment, a second folding optical system T2 and a third spectroscopic system S3 are additionally arranged.

例えば、第2折り返し光学系T2は、隣り合う第2分光系S2及び第3分光系S3のうちの第2分光系S2において発生した回折光L4を、第3分光系S3に向けて折り返すように導く。第2折り返し光学系T2では、例えば、第1レンズ142、第1ミラー162、第2ミラー172、及び第2レンズ152が回折光L4の入射側から出射側に向けて順番に配置されている。 For example, the second folding optical system T2 folds the diffracted light L4 generated in the second optical system S2 of the adjacent second optical system S2 and the third optical system S3 toward the third optical system S3. lead. In the second folding optical system T2, for example, the first lens 142, the first mirror 162, the second mirror 172, and the second lens 152 are arranged in order from the incidence side of the diffracted light L4 toward the emission side.

第1レンズ142は、第2分光系S2において発生した回折光L4を平行光化する。第1レンズ142は、第2分光系S2が有する第2光学素子132を、第2分光系S2が有する第2コリメータ122と共に挟むように配置されている。第1ミラー162は、第1レンズ142によって平行光化された回折光L4を回折格子11の刻線Cの延在方向Yに向けて反射させる。第2ミラー172は、第1ミラー162で反射した回折光L4を回折格子11に向けて反射させ、第2レンズ152まで導く。第2レンズ152は、第1レンズ142によって平行光化された回折光L4を後述する第3分光系S3の第3コリメータ123と第2レンズ152との間で集光する。 The first lens 142 collimates the diffracted light L4 generated in the second optical system S2. The first lens 142 is arranged to sandwich the second optical element 132 of the second spectroscopic system S2 together with the second collimator 122 of the second spectroscopic system S2. The first mirror 162 reflects the diffracted light L4 collimated by the first lens 142 toward the extending direction Y of the ruled lines C of the diffraction grating 11 . The second mirror 172 reflects the diffracted light L4 reflected by the first mirror 162 toward the diffraction grating 11 and guides it to the second lens 152 . The second lens 152 converges the diffracted light L4 collimated by the first lens 142 between the third collimator 123 of the third spectroscopic system S3 and the second lens 152, which will be described later.

回折光L4は、第2分光系S2の第2光学素子132が配置されている位置において一度焦点を結んだ後、拡散しながら第1レンズ142に入射する。回折光L4は、第1レンズ142によって平行光となり、平行光のまま第1ミラー162及び第2ミラー172で反射する。回折光L4は、第2レンズ152に入射して、後述する第3分光系S3の第3コリメータ123と第2レンズ152との間で焦点を結ぶ。 The diffracted light L4 is focused once at the position where the second optical element 132 of the second optical system S2 is arranged, and then enters the first lens 142 while diffusing. The diffracted light L4 is collimated by the first lens 142 and reflected by the first mirror 162 and the second mirror 172 as parallel light. The diffracted light L4 enters the second lens 152 and is focused between the second lens 152 and the third collimator 123 of the third spectroscopic system S3, which will be described later.

第3分光系S3は、刻線Cの延在方向Yにおいて第2分光系S2よりも導光部品2の反対側に配置されている。第3分光系S3は、第2折り返し光学系T2から出射した光L5を通過させる。第3分光系S3は、第3コリメータ123と、第3光学素子133と、を有する。加えて、第3分光系S3は、第2折り返し光学系T2を出射した直後の光L5の光路部分から、第3光学素子133までの光路を含む。 The third optical system S3 is arranged on the opposite side of the light guide component 2 from the second optical system S2 in the extending direction Y of the ruled line C. As shown in FIG. The third optical system S3 passes the light L5 emitted from the second folding optical system T2. The third spectroscopic system S3 has a third collimator 123 and a third optical element 133 . In addition, the third optical system S3 includes an optical path from the optical path portion of the light L5 immediately after exiting the second folding optical system T2 to the third optical element 133.

第3分光系S3に入射した光L5は、第3コリメータ123によって平行光となる。第3コリメータ123によって平行光となった光L5は、回折格子11に入射する。このとき、回折格子11からの戻り光として、回折光L6が、回折格子11に入射した光L5に基づき発生する。回折光L6は、第3コリメータ123を通過して、第3光学素子133が配置されている位置において焦点を結ぶ。回折光L6の少なくとも一部は、第3光学素子133を通過する。 The light L5 incident on the third optical system S3 is collimated by the third collimator 123 . The light L5 collimated by the third collimator 123 enters the diffraction grating 11 . At this time, diffracted light L6 is generated as light returned from the diffraction grating 11 based on the light L5 incident on the diffraction grating 11 . The diffracted light L6 passes through the third collimator 123 and is focused at the position where the third optical element 133 is arranged. At least part of the diffracted light L6 passes through the third optical element 133 .

第2実施形態に係る分光器1では、第1分光系S1にて被測定光L1が分散分光され、第1分系S1により分散分光された被測定光L1が第2分光系S2にてさらに分散分光される。さらに、第2実施形態に係る分光器1では、第2分光系S2により分散分光された被測定光L1が第3分光系S3にて分散分光される。したがって、被測定光L1の光路に3段の光学フィルタを直列に配置した場合と同様の良好なフィルタ特性が得られる。 In the spectroscope 1 according to the second embodiment, the light to be measured L1 is dispersedly dispersed by the first optical system S1, and the light to be measured L1 dispersed by the first optical system S1 is further dispersed by the second optical system S2. Dispersive spectroscopy. Furthermore, in the spectrometer 1 according to the second embodiment, the light to be measured L1 dispersed by the second spectroscopic system S2 is dispersed by the third spectroscopic system S3. Therefore, good filter characteristics similar to those obtained when three optical filters are arranged in series in the optical path of the light L1 to be measured can be obtained.

図3は、図2の分光器1によって得られるフィルタ特性の一例を示すグラフ図である。図3の縦軸は、光の減衰率(単位:dB)を示す。図3の横軸は、被測定光L1の中心波長からのオフセット(単位:nm)を示す。図3において、細い実線は、被測定光L1が有する光スペクトルを示す。一点鎖線は、第1分光系S1によって得られるフィルタ特性の一例を示す。破線は、第2分光系S2によって得られるフィルタ特性の一例を示す。点線は、第3分光系S3によって得られるフィルタ特性の一例を示す。太い実線は、第1分光系S1、第2分光系S2、及び第3分光系S3によるフィルタ特性を全て合成したときの、分光器1全体によって得られるフィルタ特性の一例を示す。 FIG. 3 is a graph showing an example of filter characteristics obtained by the spectroscope 1 of FIG. The vertical axis in FIG. 3 indicates the attenuation rate of light (unit: dB). The horizontal axis of FIG. 3 indicates the offset (unit: nm) from the center wavelength of the light L1 to be measured. In FIG. 3, the thin solid line indicates the optical spectrum of the light L1 under measurement. A dashed-dotted line indicates an example of filter characteristics obtained by the first optical system S1. A dashed line indicates an example of filter characteristics obtained by the second optical system S2. A dotted line indicates an example of filter characteristics obtained by the third optical system S3. A thick solid line indicates an example of filter characteristics obtained by the entire spectroscope 1 when all the filter characteristics of the first optical system S1, the second optical system S2, and the third optical system S3 are combined.

分光器1全体のフィルタ特性は、第1分光系S1、第2分光系S2、及び第3分光系S3によるフィルタ特性を全て合成することで得られる。例えば、第1分光系S1によるフィルタ特性の帯域幅BW1及び第2分光系S2によるフィルタ特性の帯域幅BW2は、上述した式1及び式2によりそれぞれ表わされる。第3分光系S3によるフィルタ特性の帯域幅BW3は、以下の式3により表される。 The filter characteristics of the entire spectroscope 1 are obtained by synthesizing all the filter characteristics of the first optical system S1, the second optical system S2, and the third optical system S3. For example, the bandwidth BW1 of the filter characteristics of the first optical system S1 and the bandwidth BW2 of the filter characteristics of the second optical system S2 are expressed by the above equations 1 and 2, respectively. The bandwidth BW3 of the filter characteristics of the third optical system S3 is represented by Equation 3 below.

[数3]
BW3 = ε3・d/(m・3f)・cos(β) (式3)
[Number 3]
BW3 = ε3・d/(m・3f)・cos(β) (Formula 3)

ここで、ε3は、第3光学素子133において光が通過可能な幅である。例えば、第3光学素子133がスリットである場合、ε3は対応するスリットのスリット幅である。d、m、f、及びβのそれぞれは、式1及び式2において説明したものと同一である。例えば、スリット幅ε1、ε2、ε3は、各フィルタ特性の帯域幅が帯域幅BW1>帯域幅BW2>帯域幅BW3となるように決定される。 Here, ε 3 is the width through which light can pass in the third optical element 133 . For example, if the third optical element 133 is a slit, ε3 is the slit width of the corresponding slit. Each of d, m, f, and β is the same as described in Equations 1 and 2. For example, the slit widths ε 1 , ε 2 , and ε 3 are determined so that the bandwidth of each filter characteristic satisfies bandwidth BW1>bandwidth BW2>bandwidth BW3.

以上のような第2実施形態に係る分光器1によれば、第1実施形態と比較して、分光器1全体によって得られるフィルタ特性の帯域幅及び波長傾斜幅がさらに狭くなり、よりシャープなフィルタ特性が得られる。第2実施形態に係る分光器1では、第1分光系S1で分散分光された被測定光L1が第2分光系S2及び第3分光系S3でも加算的に分散分光される。したがって、分光器1全体によって得られるフィルタ特性の帯域幅は、第1分光系S1、第2分光系S2、及び第3分光系S3によって得られるフィルタ特性の帯域幅のうち最も狭い帯域幅によって決定される。例えば、分光器1全体によって得られるフィルタ特性の帯域幅は、上記の帯域幅BW3によって決定される。上記の式3を参照すると、コリメータ12の焦点距離fが実効的に3倍となって分母に含まれていることで、帯域幅BW3は、第1実施形態の場合と比較してもより狭くなる。したがって、第2実施形態に係る分光器1全体によって得られるフィルタ特性の帯域幅がさらに狭くなる。 According to the spectroscope 1 according to the second embodiment as described above, compared with the first embodiment, the bandwidth and wavelength slope width of the filter characteristics obtained by the entire spectroscope 1 are further narrowed, and sharper Filter characteristics are obtained. In the spectroscope 1 according to the second embodiment, the light to be measured L1 dispersed by the first optical system S1 is additively dispersed by the second optical system S2 and the third optical system S3. Therefore, the bandwidth of the filter characteristics obtained by the entire spectroscope 1 is determined by the narrowest bandwidth among the bandwidths of the filter characteristics obtained by the first optical system S1, the second optical system S2, and the third optical system S3. be done. For example, the bandwidth of the filter characteristics obtained by the entire spectroscope 1 is determined by the above bandwidth BW3. Referring to Equation 3 above, the effective tripled focal length f of the collimator 12 is included in the denominator, so that the bandwidth BW3 is narrower than in the first embodiment. Become. Therefore, the bandwidth of the filter characteristics obtained by the entire spectroscope 1 according to the second embodiment is further narrowed.

例えば、図3に示すとおり、分光器1全体によって得られるフィルタ特性の帯域幅は、被測定光L1の光スペクトルにおける中心ピークと隣接するサイドバンドピークとの間の波長間隔よりも十分に狭い。したがって、第2実施形態に係る分光器1を用いてフィルタの中心波長を掃引しながら被測定光L1を測定すると、得られる光スペクトルは、分光器1のフィルタ特性の帯域幅を反映しつつも、被測定光L1の光スペクトルにおけるサイドバンド構造を明確に示す。例えば、光デバイスの内部構造を解析するために、発光波長近傍の光スペクトルを測定することも可能となる。このように、第2実施形態に係る分光器1は、近年の光デバイスを測定する上で要求されるフィルタ特性を満たすことも可能である。 For example, as shown in FIG. 3, the bandwidth of the filter characteristics obtained by the entire spectroscope 1 is sufficiently narrower than the wavelength interval between the central peak and adjacent sideband peaks in the optical spectrum of the light L1 to be measured. Therefore, when the spectroscope 1 according to the second embodiment is used to measure the light L1 under measurement while sweeping the center wavelength of the filter, the obtained optical spectrum reflects the bandwidth of the filter characteristics of the spectroscope 1. , clearly shows the sideband structure in the optical spectrum of the light L1 to be measured. For example, in order to analyze the internal structure of an optical device, it becomes possible to measure the optical spectrum in the vicinity of the emission wavelength. Thus, the spectrometer 1 according to the second embodiment can also satisfy the filter characteristics required for measuring recent optical devices.

(第3実施形態)
図4は、第3実施形態に係る分光器1の構成を示す模式図である。図4を参照しながら、第3実施形態に係る分光器1の構成について主に説明する。
(Third embodiment)
FIG. 4 is a schematic diagram showing the configuration of the spectroscope 1 according to the third embodiment. The configuration of the spectroscope 1 according to the third embodiment will be mainly described with reference to FIG.

第3実施形態に係る分光器1は、4つの分光系Sと、3つの折り返し光学系Tと、を有する点で第1実施形態及び第2実施形態と相違する。以下では、4つの分光系Sを互いに区別する場合には、第1分光系S1、第2分光系S2、第3分光系S3、及び第4分光系S4と表記する。同様に、3つの折り返し光学系Tを互いに区別する場合には、第1折り返し光学系T1、第2折り返し光学系T2、及び第3折り返し光学系T3と表記する。その他の構成、機能、効果、及び変形例等については、第1実施形態及び第2実施形態と同様であり、対応する説明が、第3実施形態に係る分光器1においても当てはまる。以下では、第1実施形態及び第2実施形態と同様の構成部については同一の符号を付し、その説明を省略する。第1実施形態及び第2実施形態と異なる点について主に説明する。 A spectroscope 1 according to the third embodiment differs from the first and second embodiments in that it has four spectroscopic systems S and three folding optical systems T. FIG. Hereinafter, when distinguishing between the four optical systems S, they are referred to as a first optical system S1, a second optical system S2, a third optical system S3, and a fourth optical system S4. Similarly, when distinguishing the three folding optical systems T from each other, they are referred to as a first folding optical system T1, a second folding optical system T2, and a third folding optical system T3. Other configurations, functions, effects, modifications, and the like are the same as those of the first and second embodiments, and the corresponding description also applies to the spectroscope 1 according to the third embodiment. Below, the same reference numerals are given to the same components as in the first and second embodiments, and the description thereof will be omitted. Differences from the first embodiment and the second embodiment will be mainly described.

第1分光系S1、第1折り返し光学系T1、第2分光系S2、第2折り返し光学系T2、及び第3分光系S3は、第2実施形態における構成と全く同一である。第3実施形態に係る分光器1では、第3折り返し光学系T3及び第4分光系S4が付加的に配置されている。 The first optical system S1, the first folding optical system T1, the second optical system S2, the second folding optical system T2, and the third optical system S3 have exactly the same configurations as in the second embodiment. In the spectrometer 1 according to the third embodiment, a third folding optical system T3 and a fourth spectroscopic system S4 are additionally arranged.

例えば、第3折り返し光学系T3は、隣り合う第3分光系S3及び第4分光系S4のうちの第3分光系S3において発生した回折光L6を、第4分光系S4に向けて折り返すように導く。第3折り返し光学系T3では、例えば、第1レンズ143、第1ミラー163、第2ミラー173、及び第2レンズ153が回折光L6の入射側から出射側に向けて順番に配置されている。 For example, the third folding optical system T3 folds the diffracted light L6 generated in the third optical system S3 of the adjacent third optical system S3 and fourth optical system S4 toward the fourth optical system S4. lead. In the third folding optical system T3, for example, the first lens 143, the first mirror 163, the second mirror 173, and the second lens 153 are arranged in order from the incident side of the diffracted light L6 toward the exit side.

第1レンズ143は、第3分光系S3において発生した回折光L6を平行光化する。第1レンズ143は、第3分光系S3が有する第3光学素子133を、第3分光系S3が有する第3コリメータ123と共に挟むように配置されている。第1ミラー163は、第1レンズ143によって平行光化された回折光L6を回折格子11の刻線Cの延在方向Yに向けて反射させる。第2ミラー173は、第1ミラー163で反射した回折光L6を回折格子11に向けて反射させ、第2レンズ153まで導く。第2レンズ153は、第1レンズ143によって平行光化された回折光L6を後述する第4分光系S4の第4コリメータ124と第2レンズ153との間で集光する。 The first lens 143 collimates the diffracted light L6 generated in the third optical system S3. The first lens 143 is arranged to sandwich the third optical element 133 of the third spectroscopic system S3 together with the third collimator 123 of the third spectroscopic system S3. The first mirror 163 reflects the diffracted light L6 collimated by the first lens 143 toward the extending direction Y of the ruled lines C of the diffraction grating 11 . The second mirror 173 reflects the diffracted light L6 reflected by the first mirror 163 toward the diffraction grating 11 and guides it to the second lens 153 . The second lens 153 converges the diffracted light L6 collimated by the first lens 143 between the second lens 153 and a fourth collimator 124 of the fourth spectroscopic system S4, which will be described later.

回折光L6は、第3分光系S3の第3光学素子133が配置されている位置において一度焦点を結んだ後、拡散しながら第1レンズ143に入射する。回折光L6は、第1レンズ143によって平行光となり、平行光のまま第1ミラー163及び第2ミラー173で反射する。回折光L6は、第2レンズ153に入射して、後述する第4分光系S4の第4コリメータ124と第2レンズ153との間で焦点を結ぶ。 The diffracted light L6 is once focused at the position where the third optical element 133 of the third optical system S3 is arranged, and then enters the first lens 143 while diffusing. The diffracted light L6 is converted into parallel light by the first lens 143 and reflected by the first mirror 163 and the second mirror 173 as parallel light. The diffracted light L6 enters the second lens 153 and is focused between the second lens 153 and the fourth collimator 124 of the fourth spectroscopic system S4, which will be described later.

第4分光系S4は、刻線Cの延在方向Yにおいて第3分光系S3よりも導光部品2の反対側に配置されている。第4分光系S4は、第3折り返し光学系T3から出射した光L7を通過させる。第4分光系S4は、第4コリメータ124と、第4光学素子134と、を有する。加えて、第4分光系S4は、第3折り返し光学系T3を出射した直後の光L7の光路部分から、第4光学素子134までの光路を含む。 The fourth optical system S4 is arranged on the opposite side of the light guide component 2 from the third optical system S3 in the extending direction Y of the ruled line C. As shown in FIG. The fourth optical system S4 passes the light L7 emitted from the third folding optical system T3. The fourth optical system S4 has a fourth collimator 124 and a fourth optical element 134 . In addition, the fourth optical system S4 includes an optical path from the optical path portion of the light L7 immediately after exiting the third folding optical system T3 to the fourth optical element 134. FIG.

第4分光系S4に入射した光L7は、第4コリメータ124によって平行光となる。第4コリメータ124によって平行光となった光L7は、回折格子11に入射する。このとき、回折格子11からの戻り光として、回折光L8が、回折格子11に入射した光L7に基づき発生する。回折光L8は、第4コリメータ124を通過して、第4光学素子134が配置されている位置において焦点を結ぶ。回折光L8の少なくとも一部は、第4光学素子134を通過する。 The light L7 incident on the fourth optical system S4 is collimated by the fourth collimator 124 . The light L 7 collimated by the fourth collimator 124 enters the diffraction grating 11 . At this time, diffracted light L8 is generated as light returned from the diffraction grating 11 based on the light L7 incident on the diffraction grating 11. FIG. The diffracted light L8 passes through the fourth collimator 124 and is focused at the position where the fourth optical element 134 is arranged. At least part of the diffracted light L8 passes through the fourth optical element 134 .

第3実施形態に係る分光器1では、第1分光系S1にて被測定光L1が分散分光され、第1分系S1により分散分光された被測定光L1が第2分光系S2にてさらに分散分光される。さらに、第3実施形態に係る分光器1では、第2分光系S2により分散分光された被測定光L1が第3分光系S3にて分散分光され、第3分光系S3により分散分光された被測定光L1が第4分光系S4にて分散分光される。したがって、被測定光L1の光路に4段の光学フィルタを直列に配置した場合と同様の良好なフィルタ特性が得られる。 In the spectrometer 1 according to the third embodiment, the light to be measured L1 is dispersedly dispersed by the first optical system S1, and the light to be measured L1 dispersed by the first optical system S1 is further dispersed by the second optical system S2. Dispersive spectroscopy. Further, in the spectrometer 1 according to the third embodiment, the light to be measured L1 dispersed by the second optical system S2 is dispersed by the third optical system S3, and the light to be measured L1 dispersed by the third optical system S3 is dispersed. The measurement light L1 is dispersed and spectroscopically dispersed by the fourth spectroscopic system S4. Therefore, it is possible to obtain good filter characteristics similar to those obtained by arranging four stages of optical filters in series in the optical path of the light L1 to be measured.

分光器1全体のフィルタ特性は、第1分光系S1、第2分光系S2、第3分光系S3、及び第4分光系S4によるフィルタ特性を全て合成することで得られる。例えば、第1分光系S1によるフィルタ特性の帯域幅BW1、第2分光系S2によるフィルタ特性の帯域幅BW2、及び第3分光系S3によるフィルタ特性の帯域幅BW3は、上述した式1、式2、及び式3によりそれぞれ表わされる。第4分光系S4によるフィルタ特性の帯域幅BW4は、以下の式4により表される。 The filter characteristics of the entire spectroscope 1 are obtained by synthesizing all the filter characteristics of the first optical system S1, the second optical system S2, the third optical system S3, and the fourth optical system S4. For example, the bandwidth BW1 of the filter characteristics of the first optical system S1, the bandwidth BW2 of the filter characteristics of the second optical system S2, and the bandwidth BW3 of the filter characteristics of the third optical system S3 are expressed by the above equations 1 and 2 , and Equation 3, respectively. The bandwidth BW4 of the filter characteristics of the fourth optical system S4 is represented by Equation 4 below.

[数4]
BW4 = ε4・d/(m・4f)・cos(β) (式4)
[Number 4]
BW4 = ε4・d /(m・4f)・cos(β) (Formula 4)

ここで、ε4は、第4光学素子134において光が通過可能な幅である。例えば、第4光学素子134がスリットである場合、ε4は対応するスリットのスリット幅である。d、m、f、及びβのそれぞれは、式1、式2、及び式3において説明したものと同一である。例えば、スリット幅ε1、ε2、ε3、ε4は、各フィルタ特性の帯域幅が帯域幅BW1>帯域幅BW2>帯域幅BW3>帯域幅BW4となるように決定される。 Here, ε 4 is the width through which light can pass in the fourth optical element 134 . For example, if the fourth optical element 134 is a slit, ε 4 is the slit width of the corresponding slit. Each of d, m, f, and β is the same as described in Equations 1, 2, and 3. For example, the slit widths ε 1 , ε 2 , ε 3 and ε 4 are determined so that the bandwidth of each filter characteristic satisfies bandwidth BW1>bandwidth BW2>bandwidth BW3>bandwidth BW4.

以上のような第3実施形態に係る分光器1によれば、第1実施形態及び第2実施形態と比較して、分光器1全体によって得られるフィルタ特性の帯域幅及び波長傾斜幅がさらに狭くなり、よりシャープなフィルタ特性が得られる。第3実施形態に係る分光器1では、第1分光系S1で分散分光された被測定光L1が第2分光系S2、第3分光系S3、及び第4分光系S4でも加算的に分散分光される。したがって、分光器1全体によって得られるフィルタ特性の帯域幅は、第1分光系S1、第2分光系S2、第3分光系S3、及び第4分光系S4によって得られるフィルタ特性の帯域幅のうち最も狭い帯域幅によって決定される。例えば、分光器1全体によって得られるフィルタ特性の帯域幅は、上記の帯域幅BW4によって決定される。上記の式4を参照すると、コリメータ12の焦点距離fが実効的に4倍となって分母に含まれていることで、帯域幅BW4は、第1実施形態及び第2実施形態の場合と比較してもより狭くなる。したがって、第3実施形態に係る分光器1全体によって得られるフィルタ特性の帯域幅がさらに狭くなる。 According to the spectroscope 1 according to the third embodiment as described above, the bandwidth and wavelength inclination width of the filter characteristics obtained by the entire spectroscope 1 are narrower than those of the first and second embodiments. and sharper filter characteristics can be obtained. In the spectrometer 1 according to the third embodiment, the light to be measured L1 dispersed by the first optical system S1 is additively dispersed by the second optical system S2, the third optical system S3, and the fourth optical system S4. be done. Therefore, the bandwidth of the filter characteristics obtained by the entire spectroscope 1 is Determined by the narrowest bandwidth. For example, the bandwidth of the filter characteristics obtained by the entire spectroscope 1 is determined by the bandwidth BW4. Referring to Equation 4 above, since the focal length f of the collimator 12 is effectively quadrupled and included in the denominator, the bandwidth BW4 is reduced compared to the first and second embodiments. but narrower. Therefore, the bandwidth of the filter characteristics obtained by the entire spectroscope 1 according to the third embodiment is further narrowed.

このように、分光器1全体によって得られるフィルタ特性の帯域幅がより狭くなるように設定される場合の他に、例えば、光スペクトラムアナライザの用途によっては、分光器1のフィルタ特性の帯域幅が広くなるように設定される場合もある。このような場合に第3実施形態に係る分光器1によって得られるフィルタ特性を図5に示す。 In this way, in addition to the case where the bandwidth of the filter characteristics obtained by the entire spectroscope 1 is set to be narrower, for example, depending on the application of the optical spectrum analyzer, the bandwidth of the filter characteristics of the spectroscope 1 may be set to In some cases, it is set to be wide. FIG. 5 shows filter characteristics obtained by the spectroscope 1 according to the third embodiment in such a case.

図5は、図4の分光器1によって得られるフィルタ特性の一例を示すグラフ図である。図5の縦軸は、光の減衰率(単位:dB)を示す。図5の横軸は、被測定光L1の中心波長からのオフセット(単位:nm)を示す。図5において、一点鎖線は、第1分光系S1によって得られるフィルタ特性の一例を示す。破線は、第2分光系S2によって得られるフィルタ特性の一例を示す。点線は、第4分光系S4によって得られるフィルタ特性の一例を示す。太い実線は、第1分光系S1、第2分光系S2、及び第4分光系S4によるフィルタ特性を全て合成したときの、分光器1全体によって得られるフィルタ特性の一例を示す。 FIG. 5 is a graph showing an example of filter characteristics obtained by the spectroscope 1 of FIG. The vertical axis in FIG. 5 indicates the attenuation rate of light (unit: dB). The horizontal axis of FIG. 5 indicates the offset (unit: nm) from the center wavelength of the light L1 to be measured. In FIG. 5, the dashed-dotted line indicates an example of filter characteristics obtained by the first optical system S1. A dashed line indicates an example of filter characteristics obtained by the second optical system S2. A dotted line indicates an example of filter characteristics obtained by the fourth optical system S4. A thick solid line indicates an example of filter characteristics obtained by the entire spectroscope 1 when all the filter characteristics of the first optical system S1, the second optical system S2, and the fourth optical system S4 are combined.

なお、第3実施形態に係る分光器1は、良好なフィルタ特性が十分に維持されるのであれば、例えば第2光学素子132及び第3光学素子133のいずれか一方のみを有してもよい。図5では、第3実施形態に係る分光器1において、例えば第3光学素子133が省略された場合のフィルタ特性を例示している。 Note that the spectroscope 1 according to the third embodiment may have only one of the second optical element 132 and the third optical element 133, for example, as long as good filter characteristics are sufficiently maintained. . FIG. 5 illustrates filter characteristics when the third optical element 133 is omitted, for example, in the spectrometer 1 according to the third embodiment.

例えば、分光器1のフィルタ特性の帯域幅が広くなるように設定される場合、帯域幅BW1>帯域幅BW2>帯域幅BW4の関係を成立させようとすると、図5に示すような各フィルタ特性が得られ、分光器1全体によって得られるフィルタ特性が劣化しやすくなる。より具体的には、分光器1全体によって得られるフィルタ特性において減衰スロープが波打ち、中心波長からのオフセットが大きくなるに従って光の減衰量が滑らかに増大しない。 For example, when the bandwidth of the filter characteristics of the spectroscope 1 is set to be wide, if the relationship of bandwidth BW1>bandwidth BW2>bandwidth BW4 is to be established, each filter characteristic as shown in FIG. is obtained, and the filter characteristics obtained by the entire spectroscope 1 tend to deteriorate. More specifically, in the filter characteristics obtained by the entire spectroscope 1, the attenuation slope is wavy, and the attenuation of light does not increase smoothly as the offset from the central wavelength increases.

以上のように、第3実施形態に係る分光器1によれば、分光器1全体によって得られるフィルタ特性の帯域幅がより狭くなるように設定される場合、第1実施形態及び第2実施形態と比較しても、よりシャープなフィルタ特性が得られる。しかしながら、分光器1のフィルタ特性の帯域幅が広くなるように設定される場合に、フィルタ特性が劣化しやすくなる。以下の第4実施形態に係る分光器1は、このような新たな問題点を解決する。 As described above, according to the spectroscope 1 according to the third embodiment, when the bandwidth of the filter characteristics obtained by the entire spectroscope 1 is set to be narrower, the A sharper filter characteristic can be obtained even when compared with . However, when the bandwidth of the filter characteristics of the spectroscope 1 is set to be wide, the filter characteristics tend to deteriorate. A spectroscope 1 according to a fourth embodiment described below solves such new problems.

(第4実施形態)
図6は、第4実施形態に係る分光器1の構成を示す模式図である。図6を参照しながら、第4実施形態に係る分光器1の構成について主に説明する。
(Fourth embodiment)
FIG. 6 is a schematic diagram showing the configuration of the spectroscope 1 according to the fourth embodiment. The configuration of the spectroscope 1 according to the fourth embodiment will be mainly described with reference to FIG.

第4実施形態に係る分光器1は、第2折り返し光学系T2に代えて、第1折り返しミラー191及び第2折り返しミラー192を有する点で、第3実施形態と相違する。すなわち、第4実施形態に係る分光器1は、4つの分光系Sと、2つの折り返し光学系Tと、を有する。その他の構成、機能、効果、及び変形例等については、第3実施形態と同様であり、対応する説明が、第4実施形態に係る分光器1においても当てはまる。以下では、第3実施形態と同様の構成部については同一の符号を付し、その説明を省略する。第3実施形態と異なる点について主に説明する。 The spectroscope 1 according to the fourth embodiment differs from the third embodiment in that it has a first folding mirror 191 and a second folding mirror 192 instead of the second folding optical system T2. That is, the spectrometer 1 according to the fourth embodiment has four spectroscopic systems S and two folding optical systems T. As shown in FIG. Other configurations, functions, effects, modifications, and the like are the same as those of the third embodiment, and the corresponding description also applies to the spectroscope 1 according to the fourth embodiment. Below, the same reference numerals are given to the same components as in the third embodiment, and the description thereof will be omitted. Differences from the third embodiment will be mainly described.

例えば、第1折り返しミラー191は、第2分光系S2の第2コリメータ122と第2光学素子132との間に配置されている。第2折り返しミラー192は、第2分光系S2の第2光学素子132と第3分光系S3の第3コリメータ123との間に配置されている。 For example, the first folding mirror 191 is arranged between the second collimator 122 and the second optical element 132 of the second optical system S2. The second folding mirror 192 is arranged between the second optical element 132 of the second optical system S2 and the third collimator 123 of the third optical system S3.

第1折り返しミラー191は、第2分光系S2において発生し、かつ第2コリメータ122によって集束している回折光L4を、回折格子11の刻線Cの延在方向Yに向けて反射させる。第2光学素子132は、第1折り返しミラー191と第2折り返しミラー192との間で、回折格子11からの回折光L4が第2コリメータ122によって焦点を結ぶ位置に配置されている。第2折り返しミラー192は、第1折り返しミラー191で反射し、第2光学素子132の位置で焦点を結んだ後拡散している回折光L4を回折格子11に向けて反射させる。 The first folding mirror 191 reflects the diffracted light L4 generated in the second optical system S2 and converged by the second collimator 122 toward the extending direction Y of the ruled line C of the diffraction grating 11 . The second optical element 132 is arranged between the first folding mirror 191 and the second folding mirror 192 at a position where the diffracted light L4 from the diffraction grating 11 is focused by the second collimator 122 . The second folding mirror 192 reflects the diffracted light L 4 , which is reflected by the first folding mirror 191 and diffused after being focused at the position of the second optical element 132 , toward the diffraction grating 11 .

第4実施形態に係る分光器1では、第1分光系S1にて被測定光L1が分散分光され、第1分系S1により分散分光された被測定光L1が第2分光系S2にて加算的に分散分光される。一方で、第4実施形態に係る分光器1では、第1分光系S1及び第2分光系S2により加算的に分散分光された被測定光L1が、第3分光系S3及び第4分光系S4により減算的に分散分光される。したがって、第3光学素子133及び第4光学素子134において分散量がキャンセルされる。より具体的には、第1光学素子131及び第2光学素子132上での回折光L2及び回折光L4のビームスポットの位置は、回折格子11の回動に応じてそれぞれ変動するが、第3光学素子133及び第4光学素子134上での回折光L6及び回折光L8のビームスポットの位置は、回折格子11が回動してもそれぞれ変動せず、一定である。 In the spectroscope 1 according to the fourth embodiment, the light to be measured L1 is dispersedly dispersed by the first optical system S1, and the light to be measured L1 dispersed by the first optical system S1 is added by the second optical system S2. dispersive spectroscopy. On the other hand, in the spectroscope 1 according to the fourth embodiment, the light to be measured L1 that has been additively dispersed by the first optical system S1 and the second optical system S2 is divided into the third optical system S3 and the fourth optical system S4. is subtractively dispersive. Therefore, the amount of dispersion is canceled in the third optical element 133 and the fourth optical element 134 . More specifically, the positions of the beam spots of the diffracted light L2 and the diffracted light L4 on the first optical element 131 and the second optical element 132 change according to the rotation of the diffraction grating 11. The positions of the beam spots of the diffracted light L6 and the diffracted light L8 on the optical element 133 and the fourth optical element 134 do not change even if the diffraction grating 11 rotates, and are constant.

図7は、図6の分光器1によって得られるフィルタ特性の一例を示す、図5に対応するグラフ図である。図7における縦軸、横軸、及び各線が示す内容は、図5と同一である。なお、図7では、第2分光系S2によって得られるフィルタ特性の一例を示す破線と、第4分光系S4によって得られるフィルタ特性の一例を示す点線とは、互いに重畳している。 FIG. 7 is a graph corresponding to FIG. 5, showing an example of filter characteristics obtained by the spectroscope 1 of FIG. The contents indicated by the vertical axis, the horizontal axis, and each line in FIG. 7 are the same as in FIG. Note that in FIG. 7, the dashed line indicating an example of the filter characteristics obtained by the second optical system S2 and the dotted line indicating an example of the filter characteristics obtained by the fourth optical system S4 are superimposed on each other.

図7に示すとおり、第4実施形態に係る分光器1のフィルタ特性の帯域幅は、式2のε2によって算出される第2分光系S2のフィルタ特性の帯域幅BW2により決定され、第4分光系S4の第4光学素子134において光が通過可能な幅ε4には依存しない。すなわち、第4実施形態に係る分光器1のフィルタ特性の帯域幅は、第4光学素子134において光が通過可能な幅ε4をいくら狭くしたとしても、第2分光系S2によって得られるフィルタ特性の帯域幅BW2により制限される。 As shown in FIG. 7, the bandwidth of the filter characteristics of the spectroscope 1 according to the fourth embodiment is determined by the bandwidth BW2 of the filter characteristics of the second spectroscopic system S2 calculated by ε 2 in Equation 2, and the fourth It does not depend on the width ε 4 through which light can pass through the fourth optical element 134 of the spectroscopic system S4. That is, the bandwidth of the filter characteristics of the spectroscope 1 according to the fourth embodiment is the filter characteristics obtained by the second spectroscopic system S2, no matter how narrow the width ε4 through which light can pass in the fourth optical element 134. is limited by the bandwidth BW2 of .

例えば、第4実施形態に係る分光器1のフィルタ特性は、第3実施形態と同様に分光器1のフィルタ特性の帯域幅が広くなるように設定される場合であっても、図5に示すような帯域幅と同一の帯域幅を維持したまま、滑らかな減衰スロープを示す。したがって、分光器1のフィルタ特性の帯域幅が広くなるように設定される場合には、第3実施形態と比較して、分光器1全体によって得られるフィルタ特性の劣化が抑制される。 For example, even if the filter characteristics of the spectroscope 1 according to the fourth embodiment are set such that the bandwidth of the filter characteristics of the spectroscope 1 is widened as in the third embodiment, It exhibits a smooth attenuation slope while maintaining the same bandwidth as . Therefore, when the bandwidth of the filter characteristics of the spectroscope 1 is set to be wide, deterioration of the filter characteristics obtained by the entire spectroscope 1 is suppressed as compared with the third embodiment.

本開示は、その精神又はその本質的な特徴から離れることなく、上述した実施形態以外の他の所定の形態で実現できることは当業者にとって明白である。したがって、先の記述は例示的であり、これに限定されない。開示の範囲は、先の記述によってではなく、付加した請求項によって定義される。あらゆる変更のうちその均等の範囲内にあるいくつかの変更は、その中に包含されるとする。 It will be apparent to those skilled in the art that the present disclosure can be embodied in certain other forms than those described above without departing from the spirit or essential characteristics thereof. Accordingly, the preceding description is exemplary, and not limiting. The scope of the disclosure is defined by the appended claims rather than by the foregoing description. Any changes that fall within the range of equivalence are intended to be included therein.

例えば、上述した各構成部の形状、配置、向き、及び個数等は、上記の説明及び図面における図示の内容に限定されない。各構成部の形状、配置、向き、及び個数等は、その機能を実現できるのであれば、任意に構成されてもよい。 For example, the shape, arrangement, orientation, number, and the like of each component described above are not limited to the contents illustrated in the above description and drawings. The shape, arrangement, orientation, number, and the like of each component may be arbitrarily configured as long as the function can be realized.

図8は、第4実施形態に係る分光器1の変形例を示す、図6に対応する模式図である。図8では、第4実施形態に係る分光器1に対する変形例が示されているが、以下と同様の説明が第1実施形態乃至第3実施形態に対しても当てはまる。 FIG. 8 is a schematic diagram corresponding to FIG. 6, showing a modification of the spectroscope 1 according to the fourth embodiment. FIG. 8 shows a modified example of the spectroscope 1 according to the fourth embodiment, but the same explanation as below also applies to the first to third embodiments.

例えば、上記の第1実施形態乃至第4実施形態における分光器1は、リトロー型であるとして説明したがこれに限定されない。例えば、分光器1は、回折格子11からの戻り光が入射するミラー素子18をさらに有してもよい。ミラー素子18は、例えば平面ミラーであってもよい。回折格子11から出射した戻り光は、一度ミラー素子18に入射し、ミラー素子18で反射して回折格子11に再度入射する。回折格子11に再度入射した戻り光は、コリメータ12を介して光学素子13まで導かれる。 For example, the spectroscope 1 in the above first to fourth embodiments has been described as being of the Littrow type, but is not limited to this. For example, the spectroscope 1 may further have a mirror element 18 on which return light from the diffraction grating 11 is incident. Mirror element 18 may be, for example, a plane mirror. The return light emitted from the diffraction grating 11 once enters the mirror element 18 , is reflected by the mirror element 18 , and enters the diffraction grating 11 again. The return light incident on the diffraction grating 11 again is guided to the optical element 13 via the collimator 12 .

このような変形例に係る分光器1によれば、被測定光L1は、各分光系Sにおいて、回折格子11により2回分散分光されて各光学素子13を通過する。したがって、分光器1によって得られるフィルタ特性がよりシャープになる。 According to the spectrometer 1 according to such a modified example, the light L1 to be measured is dispersed twice by the diffraction grating 11 in each spectroscopic system S and passes through each optical element 13 . Therefore, the filter characteristics obtained by the spectroscope 1 become sharper.

図9Aは、折り返し光学系Tの第1変形例を示す模式図である。図9Aに示す第1変形例は、第1実施形態乃至第4実施形態に係る分光器1の全てに当てはまる。 FIG. 9A is a schematic diagram showing a first modification of the folding optical system T. FIG. The first modification shown in FIG. 9A applies to all spectroscopes 1 according to the first to fourth embodiments.

例えば、上記の第1実施形態乃至第4実施形態における分光器1では、分光系Sの光学素子13から出射した光が折り返し光学系Tの第1レンズ14に入射するとして説明したが、これに限定されない。上記の第1実施形態乃至第4実施形態における分光器1のように分光系Sと折り返し光学系Tとが完全に分離しているような態様に代えて、分光系Sの中に折り返し光学系Tが含まれるような態様も可能である。より具体的には、図9Aに示すとおり、折り返し光学系Tは、分光系Sのコリメータ12と光学素子13との間に配置されていてもよい。このとき、光学素子13は、回折格子11からの戻り光が折り返し光学系Tの第2レンズ15によって焦点を結ぶ位置に配置されている。 For example, in the spectrometer 1 according to the first to fourth embodiments described above, the light emitted from the optical element 13 of the spectroscopic system S is described as being incident on the first lens 14 of the folding optical system T. Not limited. Instead of the spectrometer 1 in the above-described first to fourth embodiments in which the spectroscopic system S and the folding optical system T are completely separated, the folding optical system A mode in which T is included is also possible. More specifically, the folding optical system T may be arranged between the collimator 12 and the optical element 13 of the spectroscopic system S, as shown in FIG. 9A. At this time, the optical element 13 is arranged at a position where the return light from the diffraction grating 11 is focused by the second lens 15 of the folding optical system T. FIG.

コリメータ12を通過した光は、折り返し光学系Tの第1レンズ14とコリメータ12との間で焦点を結んだ後、第1レンズ14に入射する。第1レンズ14に入射した光は、折り返し光学系T内を平行光のまま通過し、第2レンズ15まで導かれる。第2レンズ15を通過した光は、光学素子13が配置されている位置において焦点を結ぶ。 The light passing through the collimator 12 is focused between the first lens 14 of the folding optical system T and the collimator 12 and then enters the first lens 14 . The light incident on the first lens 14 passes through the folding optical system T as parallel light and is guided to the second lens 15 . The light passing through the second lens 15 is focused at the position where the optical element 13 is arranged.

図9Bは、折り返し光学系Tの第2変形例を示す模式図である。図9Bに示す第2変形例は、第1実施形態乃至第4実施形態に係る分光器1の全てに当てはまる。 9B is a schematic diagram showing a second modification of the folding optical system T. FIG. The second modification shown in FIG. 9B applies to all spectroscopes 1 according to the first to fourth embodiments.

例えば、上記の第1実施形態乃至第4実施形態における分光器1では、分光系Sの光学素子13から出射した光が折り返し光学系Tの第1レンズ14に入射するとして説明したが、これに限定されない。上記の第1実施形態乃至第4実施形態における分光器1のように分光系Sと折り返し光学系Tとが完全に分離しているような態様に代えて、分光系Sの一部と折り返し光学系Tの一部とが互いに重畳するような態様も可能である。より具体的には、図9Bに示すとおり、折り返し光学系Tの一部は、分光系Sのコリメータ12と光学素子13との間に配置されていてもよい。このとき、光学素子13は、回折格子11からの戻り光が折り返し光学系Tの第2レンズ15によって焦点を結ぶ位置に配置されている。 For example, in the spectrometer 1 according to the first to fourth embodiments described above, the light emitted from the optical element 13 of the spectroscopic system S is described as being incident on the first lens 14 of the folding optical system T. Not limited. Instead of a mode in which the spectroscopic system S and the folding optical system T are completely separated like the spectroscope 1 in the above-described first to fourth embodiments, a part of the spectroscopic system S and the folding optical system A mode is also possible in which a part of the system T overlaps with each other. More specifically, part of the folding optical system T may be arranged between the collimator 12 and the optical element 13 of the spectroscopic system S, as shown in FIG. 9B. At this time, the optical element 13 is arranged at a position where the return light from the diffraction grating 11 is focused by the second lens 15 of the folding optical system T. FIG.

より具体的には、折り返し光学系Tの第1レンズ14及び第2レンズ15は、第1ミラー16と第2ミラー17との間に配置されていてもよい。このとき、第1ミラー16は、分光系Sにおいて発生した戻り光を回折格子11の刻線Cの延在方向Yに向けて反射させて第1レンズ14まで導く。第2ミラー17は、第2レンズ15によって集光され、分光系Sの光学素子13を通過した戻り光を回折格子11に向けて反射させる。 More specifically, the first lens 14 and the second lens 15 of the folding optical system T may be arranged between the first mirror 16 and the second mirror 17 . At this time, the first mirror 16 reflects the return light generated in the spectroscopic system S toward the extension direction Y of the ruled line C of the diffraction grating 11 and guides it to the first lens 14 . The second mirror 17 reflects the return light that has been condensed by the second lens 15 and passed through the optical element 13 of the spectroscopic system S toward the diffraction grating 11 .

コリメータ12を通過した光は、折り返し光学系Tの第1ミラー16で反射して焦点を結んだ後、第1レンズ14に入射する。第1レンズ14に入射した光は、折り返し光学系T内を平行光のまま通過し、第2レンズ15まで導かれる。第2レンズ15を通過した光は、分光系Sの光学素子13が配置されている位置において焦点を結ぶ。光学素子13を通過した光は、第2ミラー17で反射して回折格子11に向けて伝搬する。 The light passing through the collimator 12 is reflected by the first mirror 16 of the folding optical system T to be focused, and then enters the first lens 14 . The light incident on the first lens 14 passes through the folding optical system T as parallel light and is guided to the second lens 15 . The light passing through the second lens 15 is focused at the position where the optical element 13 of the spectroscopic system S is arranged. The light that has passed through the optical element 13 is reflected by the second mirror 17 and propagates toward the diffraction grating 11 .

例えば、上記の第1実施形態乃至第4実施形態における分光器1では、回折格子11が回動することで波長掃引が行われるとして説明したが、波長掃引の方法はこれに限定されない。例えば、回折格子11の配置角度は固定され、図8のミラー素子18が回動することで波長掃引が行われてもよい。 For example, in the spectroscope 1 according to the first to fourth embodiments described above, wavelength sweeping is performed by rotating the diffraction grating 11, but the wavelength sweeping method is not limited to this. For example, the arrangement angle of the diffraction grating 11 may be fixed, and the wavelength sweep may be performed by rotating the mirror element 18 in FIG.

1 分光器
11 回折格子
12 コリメータ
121 第1コリメータ
122 第2コリメータ
123 第3コリメータ
124 第4コリメータ
13 光学素子
131 第1光学素子
132 第2光学素子
133 第3光学素子
134 第4光学素子
14、141、142、143 第1レンズ
15、151、152、153 第2レンズ
16、161、162、163 第1ミラー
17、171、172、173 第2ミラー
18 ミラー素子
191 第1折り返しミラー
192 第2折り返しミラー
2 導光部品
C 刻線
L1 被測定光
L2、L4、L6、L8 回折光
L3、L5、L7 光
R 回転軸
S 分光系
S1 第1分光系
S2 第2分光系
S3 第3分光系
S4 第4分光系
T 折り返し光学系
T1 第1折り返し光学系
T2 第2折り返し光学系
T3 第3折り返し光学系
Y 延在方向
1 Spectroscope 11 Diffraction Grating 12 Collimator 121 First Collimator 122 Second Collimator 123 Third Collimator 124 Fourth Collimator 13 Optical Element 131 First Optical Element 132 Second Optical Element 133 Third Optical Element 134 Fourth Optical Element 14, 141 , 142, 143 first lenses 15, 151, 152, 153 second lenses 16, 161, 162, 163 first mirrors 17, 171, 172, 173 second mirror 18 mirror element 191 first folding mirror 192 second folding mirror 2 Light guide component C Ruled line L1 Lights to be measured L2, L4, L6, L8 Diffracted lights L3, L5, L7 Light R Rotational axis S Spectral system S1 First optical system S2 Second optical system S3 Third optical system S4 Fourth Spectral system T Folding optical system T1 First folding optical system T2 Second folding optical system T3 Third folding optical system Y Extension direction

Claims (4)

入射した被測定光を分光する分光器であって、
回折格子と、
入射した光を平行光化するコリメータと、前記コリメータによって平行光化されて前記回折格子に入射した前記光の前記回折格子からの戻り光が焦点を結ぶ位置に配置され、前記戻り光の少なくとも一部を通過させる光学素子と、をそれぞれ有する複数の分光系と、
隣り合う2つの前記分光系のうちの一の前記分光系において発生した前記戻り光を、他の前記分光系に向けて折り返すように導く少なくとも1つの折り返し光学系と、
を備え、
前記折り返し光学系は、一の前記分光系において発生した前記戻り光を平行光化する第1レンズと、前記第1レンズによって平行光化された前記戻り光を他の前記分光系の前記コリメータとの間で集光する第2レンズと、前記戻り光を前記回折格子の刻線の延在方向に向けて反射させて前記第1レンズまで導く第1ミラーと、前記第2レンズによって集光された前記戻り光を前記回折格子に向けて反射させる第2ミラーと、を有する、
分光器。
A spectroscope that disperses the incident light to be measured,
a diffraction grating;
a collimator for collimating incident light; and a position where the light collimated by the collimator and incident on the diffraction grating from the diffraction grating is arranged at a position where at least one of the return lights is focused. a plurality of spectroscopic systems each having an optical element for passing through a portion;
at least one folding optical system for guiding the return light generated in one of the two adjacent spectral systems to the other spectral system;
with
The folding optical system includes a first lens for collimating the return light generated in one of the spectroscopic systems, and a collimator for collimating the return light collimated by the first lens and the collimator of the other spectroscopic system. a first mirror that reflects the return light in the extending direction of the ruled lines of the diffraction grating and guides it to the first lens; a second mirror that reflects the returned light toward the diffraction grating ;
Spectrometer.
一の前記分光系が有する前記光学素子は、一の前記分光系が有する前記コリメータと前記第1レンズとの間で、前記回折格子からの戻り光が該コリメータによって焦点を結ぶ位置に配置されている、
請求項1に記載の分光器。
The optical element of one of the spectroscopic systems is arranged at a position between the collimator of the one of the spectroscopic systems and the first lens so that the return light from the diffraction grating is focused by the collimator. there is
A spectroscope according to claim 1 .
4つの前記分光系と、2つの前記折り返し光学系と、を備え、
一の前記折り返し光学系は、前記分光器に入射する前記被測定光が最初に通過する第1分光系において発生した前記戻り光を、前記第1分光系と隣り合う第2分光系に向けて折り返すように導き、
他の前記折り返し光学系は、前記第2分光系と隣り合う第3分光系において発生した前記戻り光を、前記第3分光系と隣り合う第4分光系に向けて折り返すように導く、
請求項1又は2に記載の分光器。
Equipped with four said spectroscopic systems and two said folding optical systems,
The one folding optical system directs the return light generated in a first spectroscopic system through which the light under measurement incident on the spectroscope first passes to a second spectroscopic system adjacent to the first spectroscopic system. lead me to turn around,
The other folding optical system guides the return light generated in the third spectral system adjacent to the second spectral system to fold back toward the fourth spectral system adjacent to the third spectral system.
3. A spectrometer according to claim 1 or 2.
前記回折格子からの前記戻り光が入射するミラー素子を備え、
前記ミラー素子に入射した前記戻り光は、前記ミラー素子で反射して前記回折格子に再度入射し、前記コリメータを介して前記光学素子まで導かれる、
請求項1乃至3のいずれか1項に記載の分光器。
comprising a mirror element on which the return light from the diffraction grating is incident;
The return light that has entered the mirror element is reflected by the mirror element, re-enters the diffraction grating, and is guided to the optical element via the collimator.
4. A spectrometer as claimed in any one of claims 1 to 3.
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