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JP2005062201A - Spectroscope - Google Patents

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JP2005062201A
JP2005062201A JP2004315876A JP2004315876A JP2005062201A JP 2005062201 A JP2005062201 A JP 2005062201A JP 2004315876 A JP2004315876 A JP 2004315876A JP 2004315876 A JP2004315876 A JP 2004315876A JP 2005062201 A JP2005062201 A JP 2005062201A
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JP
Japan
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light receiving
light
wavelength
receiving element
incident
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Withdrawn
Application number
JP2004315876A
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Japanese (ja)
Inventor
Yoshihiro Sanpei
義広 三瓶
Makoto Komiyama
誠 小宮山
Yoshihiko Tachikawa
義彦 立川
Yasuyuki Suzuki
泰幸 鈴木
Yasuyuki Minagawa
恭之 皆川
Yoriki Okada
頼樹 岡田
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.)
Yokogawa Electric Corp
Original Assignee
Yokogawa Electric Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Yokogawa Electric Corp filed Critical Yokogawa Electric Corp
Priority to JP2004315876A priority Critical patent/JP2005062201A/en
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To realize a spectroscope for improving condensation characteristics to an array of photodetectors, or a spectroscope capable of precise measurement by correcting the influence of a dark current when using the photodetectors. <P>SOLUTION: The spectroscope for obtaining a detection signal separated for each wavelength by dispersing measurement light by a wavelength dispersion element for entering the photodetectors is improved. The spectroscope uses the array of photodetectors, where a plurality of photodetectors are arranged in the dispersion direction of wavelengths as the photodetectors, and uses an f-θ lens as a means for condensing light to the array of photodetectors. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は分光装置に関し、詳しくは、波長多重光通信(WDM)における光信号の監視や評価測定に有益な分光装置に関するものである。   The present invention relates to a spectroscopic device, and more particularly to a spectroscopic device useful for optical signal monitoring and evaluation measurement in wavelength division multiplexing optical communication (WDM).

次世代の情報通信方式として、波長多重光通信方式が注目されている。このような波長多重光通信における光信号の監視や評価測定にあたっては、多重化されている光信号の各波長成分を個別に測定する必要があり、各種の分光装置が提案されている。   As a next-generation information communication system, a wavelength multiplexing optical communication system has attracted attention. In monitoring and evaluating measurement of an optical signal in such wavelength division multiplexing optical communication, it is necessary to individually measure each wavelength component of the multiplexed optical signal, and various spectroscopic devices have been proposed.

図14は従来のこのような分光装置の一例を示す基本構成図である。
図において、光ファイバ1で伝送される測定光はコリメーティングレンズ2をで平行ビームに成形されて波長分散素子として用いる回折格子(グレーティング)3に入射される。回折格子3で波長分散された出力光はフォーカシングレンズ4で収束され、波長の分散方向に複数の受光素子が配列された受光素子列5に入射される。
FIG. 14 is a basic configuration diagram showing an example of such a conventional spectroscopic device.
In the figure, measurement light transmitted through an optical fiber 1 is formed into a parallel beam by a collimating lens 2 and is incident on a diffraction grating (grating) 3 used as a wavelength dispersion element. The output light wavelength-dispersed by the diffraction grating 3 is converged by the focusing lens 4 and is incident on the light-receiving element array 5 in which a plurality of light-receiving elements are arranged in the wavelength dispersion direction.

このような構成によれば、回折格子3を回転させなくてもよく、高速性、信頼性に優れた分光装置が実現できる。
ここで、回折格子3の光学特性は、以下の式で示される。
According to such a configuration, it is not necessary to rotate the diffraction grating 3, and a spectroscopic device excellent in high speed and reliability can be realized.
Here, the optical characteristic of the diffraction grating 3 is expressed by the following equation.

Figure 2005062201
Figure 2005062201

このような基本構成に基づいて波長多重光通信システム用モニタのように狭い波長範囲の分光装置を設計することにより、フォーカシングレンズ4の焦点距離に比べて波長分散による光路の広がりが小さいので、複数の受光素子が波長の分散方向に沿って1次元に配列された受光素子列5を用いた場合には素子の位置と出射角はほぼ比例関係となることは明らかである。   By designing a spectroscopic device having a narrow wavelength range such as a monitor for a wavelength division multiplexing optical communication system based on such a basic configuration, the optical path spread by wavelength dispersion is smaller than the focal length of the focusing lens 4. When the light receiving element array 5 is arranged in a one-dimensional manner along the wavelength dispersion direction, it is clear that the position of the element and the emission angle are substantially proportional.

しかしながら、波長λと出射角θの関係は式1を微分して得られる次式であらわされ、

Figure 2005062201
However, the relationship between the wavelength λ and the emission angle θ is expressed by the following equation obtained by differentiating Equation 1.
Figure 2005062201

波長λと分散角は出射角θの余弦に依存することがわかる。出射角θは分光装置の仕様の波長範囲、用いる回折格子3の格子定数d、フォーカシングレンズ4の焦点距離f等に基づき式1から求めることができる。 It can be seen that the wavelength λ and the dispersion angle depend on the cosine of the emission angle θ. The emission angle θ can be obtained from Equation 1 based on the wavelength range of the spectroscopic device specification, the grating constant d of the diffraction grating 3 to be used, the focal length f 2 of the focusing lens 4 and the like.

このような分光装置の波長分解能について説明する。コリメーティングレンズとして焦点距離f1が50mmのものを用いるとする。回折格子の使用領域は、シングルモードファイバーの開口数N.A.、コリメーティングレンズの焦点距離f1及び入射角iで決まり、この場合には11.1mmの長軸の楕円となる。格子定数は格子の線幅であり、1mmあたりの格子本数は1mm/dとなるので格子定数1.11×10-6では900となる。Reyleigh基準による理論分解能(λ/Δλ)は総溝本数で求められるので、この場合は900×11.1で約104であり、λを1.5μmとするとΔλとしては0.15nmと求められる。 The wavelength resolution of such a spectroscopic device will be described. Assume that a collimating lens having a focal length f 1 of 50 mm is used. The use area of the diffraction grating is determined by the numerical aperture NA of the single mode fiber, the focal length f 1 of the collimating lens, and the incident angle i. In this case, it is an ellipse having a major axis of 11.1 mm. The lattice constant is the line width of the lattice. Since the number of lattices per 1 mm is 1 mm / d, the lattice constant of 1.11 × 10 −6 is 900. Since the theoretical resolution (λ / Δλ) based on the Reyleigh standard is obtained by the total number of grooves, in this case, 900 × 11.1 is about 10 4 , and when λ is 1.5 μm, Δλ is obtained as 0.15 nm.

以上のように、分光装置の波長分解能は回折格子3の使用されている領域の大きさに依存していることがわかる。したがって、図14の基本構成で波長分解能を高めるためには、分光装置を大型化しなければならないことになる。   As described above, it can be seen that the wavelength resolution of the spectroscopic device depends on the size of the region in which the diffraction grating 3 is used. Therefore, in order to increase the wavelength resolution with the basic configuration of FIG. 14, the spectroscopic device must be enlarged.

他の構成として、図15に示すように、2台の単色分光器(モノクロメータ)をカスケードに連結して回折格子の総溝本数を多くし、波長分解能を高めるとともに本来のスペクトルに重なった迷光のみを更に分散させて近傍のダイナミックレンジを改善したものも提案されている。   As another configuration, as shown in FIG. 15, two monochromatic spectrometers (monochromators) are connected in cascade to increase the total number of grooves of the diffraction grating, increase the wavelength resolution, and stray light superimposed on the original spectrum. There has also been proposed an improvement in the dynamic range of the neighborhood by further dispersing only the above.

図において、光ファイバ6で伝送される測定光は第1のコリメーティングレンズ7で平行ビームに成形されて第1の回折格子8に入射される。回折格子8で波長分散された出力光は第1のフォーカシングレンズ9で収束されてスリット10に入射される。スリット10の出力光は第2のコリメーティングレンズ11で平行ビームに成形されて第2の回折格子12に入射される。回折格子12で波長分散された出力光は第2のフォーカシングレンズ13で収束され、スリット14を通して単一受光素子15に入射される。   In the figure, measurement light transmitted through an optical fiber 6 is formed into a parallel beam by a first collimating lens 7 and is incident on a first diffraction grating 8. The output light wavelength-dispersed by the diffraction grating 8 is converged by the first focusing lens 9 and enters the slit 10. The output light from the slit 10 is shaped into a parallel beam by the second collimating lens 11 and is incident on the second diffraction grating 12. The output light wavelength-dispersed by the diffraction grating 12 is converged by the second focusing lens 13 and enters the single light receiving element 15 through the slit 14.

ここで、2個の回折格子8,12は、測定光の波長を走査するために連動して回転駆動される。これにより、分光装置全体の格子の総本数はこれら回折格子8,12の格子本数の和になって波長分解能は向上する。そして、後段のモノクロメータにより本来のスペクトルに重なった迷光のみを更に分散させ、本来のスペクトル近傍のダイナミックレンジの改善を図っている。   Here, the two diffraction gratings 8 and 12 are rotationally driven in conjunction with each other in order to scan the wavelength of the measurement light. As a result, the total number of gratings in the entire spectroscopic device becomes the sum of the number of gratings of these diffraction gratings 8 and 12, and the wavelength resolution is improved. Then, only the stray light superimposed on the original spectrum is further dispersed by the subsequent monochromator to improve the dynamic range near the original spectrum.

しかし、図15の構成は、2個の回折格子8,12を連動回転させなければならず、構成が複雑になり、小型化は難しい。   However, in the configuration of FIG. 15, the two diffraction gratings 8 and 12 must be rotated in an interlocked manner, the configuration becomes complicated, and downsizing is difficult.

次に、分光装置の温度特性について説明する。
空気中で回折格子を用いる時、空気の屈折率をnairとするとその出射角の温度特性は次式で表される。
Next, temperature characteristics of the spectroscopic device will be described.
When the diffraction grating is used in the air, the temperature characteristic of the emission angle is expressed by the following equation, where n air is the refractive index of the air .

Figure 2005062201
Figure 2005062201

ここで、括弧内の第1項は回折格子の線膨張係数、第2項は空気屈折率の温度係数である。
波長の温度係数は以下の式で求められる。
Here, the first term in parentheses is the linear expansion coefficient of the diffraction grating, and the second term is the temperature coefficient of the air refractive index.
The temperature coefficient of wavelength is obtained by the following equation.

Figure 2005062201
Figure 2005062201

例えば波長1.55μmのとき、パイレックス(登録商標)ガラスの回折格子を空気中で用いると、その温度係数はおよそ3.7pm/℃と求められる。   For example, at a wavelength of 1.55 μm, when a Pyrex (registered trademark) glass diffraction grating is used in the air, the temperature coefficient is determined to be approximately 3.7 pm / ° C.

このような温度係数は、分光装置を用いる環境の温度が変化すると、測定光は安定しているにもかかわらず測定結果は温度に応じて変動することになり、好ましくない。   Such a temperature coefficient is not preferable when the temperature of the environment in which the spectroscopic device is used changes, because the measurement light varies depending on the temperature even though the measurement light is stable.

ところで、図16に示すように、回折格子3の出射光を受光素子列5に集光させる光学系として例えば凹面鏡16を用いることが多いが、凹面鏡は比較的高価であって軽量化が難しいという問題がある。また、反射させることにより光路が大きく変化するので光学系の占めるスペースが大きくなり、調整が複雑になるという問題もある。さらには、収差の影響によって受光素子列5の両端近傍の結像がひずむことがある。   By the way, as shown in FIG. 16, for example, a concave mirror 16 is often used as an optical system for condensing the light emitted from the diffraction grating 3 on the light receiving element array 5, but the concave mirror is relatively expensive and difficult to reduce in weight. There's a problem. Further, since the optical path is greatly changed by reflection, the space occupied by the optical system is increased, and there is a problem that adjustment is complicated. Furthermore, imaging near both ends of the light receiving element array 5 may be distorted due to the influence of aberration.

一方、受光素子の出力電流Iに着目すると、入射光がない状態においても微小な暗電流Iが生じている。暗電流Iは、周囲温度により大きく変化し、若干の経年変化もある。
従って、入射光のパワーを受光素子の出力電流Iに基づいて正確に測定するためには、必要に応じてこの暗電流の大きさIを測定し、出力電流Iから暗電流Iを減算して入射光のみにより発生する電流I(=I−I)を求める必要がある。
On the other hand, when attention is paid to the output current I S of the light receiving elements, small dark current I D is generated even in the absence of incident light. The dark current ID changes greatly depending on the ambient temperature, and there is also some aging.
Therefore, in order to accurately measure based on power of the incident light to the output current I S of the light receiving element, the magnitude of I D of the dark current was measured as needed, the dark current I D from the output current I S Must be subtracted to obtain a current I L (= I S −I D ) generated only by incident light.

また、波長分散素子として用いる回折格子の出射光は、入射光の波長に応じて回折角度が異なる。
従って、受光素子として波長の分散方向に複数の受光素子が配列された受光素子列を用いる場合、受光素子列への集光にあたり通常のレンズでは収差などの影響で特に両端には十分集光できないことが多い。
Further, the light emitted from the diffraction grating used as the wavelength dispersion element has a diffraction angle different depending on the wavelength of the incident light.
Therefore, when a light receiving element array in which a plurality of light receiving elements are arranged in the wavelength dispersion direction is used as the light receiving element, a normal lens cannot condense at both ends particularly due to aberrations or the like when condensing on the light receiving element array. There are many cases.

さらに、図17に示すように、波長分散素子として入力側スラブ導波路17と出力側スラブ導波路18と測定光を入力側スラブ導波路17に伝送する入力側導波路19と入力側スラブ導波路17の出力光を出力側スラブ導波路18に伝送する導波路列20と出力側スラブ導波路18の出力光を外部に伝送する出力側導波路21とが共通の基板22上に一体形成された導波路型回折格子(AWG;Arrayed Waveguide Grating)を用い、出力側導波路21の各ポートに受光素子が対向するように受光素子列23を配置した分光装置も提案されている。   Further, as shown in FIG. 17, the input side slab waveguide 17 and the output side slab waveguide 18 as the wavelength dispersion element, the input side waveguide 19 for transmitting the measurement light to the input side slab waveguide 17, and the input side slab waveguide A waveguide row 20 for transmitting 17 output light to the output slab waveguide 18 and an output waveguide 21 for transmitting output light of the output slab waveguide 18 to the outside are integrally formed on a common substrate 22. There has also been proposed a spectroscopic device using a waveguide type diffraction grating (AWG; Arrayed Waveguide Grating), in which a light receiving element array 23 is arranged so that the light receiving elements face each port of the output side waveguide 21.

ところが、このような装置では、図18のような測定結果が得られるものの、その測定結果における測定信号の変動ΔPが光パワーの変動なのか波長のずれΔλによるものなのかを識別できない。もちろん波長の変化も検出できない。   However, with such an apparatus, although a measurement result as shown in FIG. 18 is obtained, it cannot be identified whether the measurement signal variation ΔP in the measurement result is a variation in optical power or due to a wavelength shift Δλ. Of course, changes in wavelength cannot be detected.

本発明は、これら測定光を波長分散素子で分散させて受光素子に入射させることにより波長別に分離された検出信号を得るように構成される分光装置の問題点に着目したものであり、その目的の一つは、受光素子列への集光特性を改善した分光装置を実現することにある。   The present invention pays attention to the problem of a spectroscopic device configured to obtain detection signals separated by wavelength by dispersing the measurement light with a wavelength dispersion element and making it incident on a light receiving element. One of them is to realize a spectroscopic device with improved light collection characteristics on the light receiving element array.

また他の目的は、受光素子を用いた場合の暗電流の影響を補正して高精度の測定が行える分光装置を実現することにある。   Another object is to realize a spectroscopic device capable of performing high-accuracy measurement by correcting the influence of dark current when a light receiving element is used.

また他の目的は、装置全体の温度特性を改善できる分光装置を実現することにある。   Another object is to realize a spectroscopic device capable of improving the temperature characteristics of the entire device.

このような目的を達成する本発明の請求項1は、
測定光を波長分散素子で分散させて受光素子に入射させることにより波長別に分離された検出信号を得る分光装置であって、
前記受光素子として波長の分散方向に複数の受光素子が配列された受光素子列を用い、
この受光素子列に集光させる手段としてf−θレンズを用いることを特徴とする。
In order to achieve such an object, claim 1 of the present invention provides:
A spectroscopic device that obtains detection signals separated by wavelength by dispersing measurement light with a wavelength dispersion element and making it incident on a light receiving element,
Using a light receiving element array in which a plurality of light receiving elements are arranged in a wavelength dispersion direction as the light receiving element,
An f-θ lens is used as means for condensing the light receiving element array.

これにより、波長毎に回折方向が異なる場合であっても、実質的にそれらの特性を補正して受光素子列に集光させることができる。   As a result, even if the diffraction direction differs for each wavelength, the characteristics can be substantially corrected and condensed on the light receiving element array.

本発明の請求項2は、
測定光を波長分散素子で分散させて受光素子に入射させることにより波長別に分離された検出信号を得る分光装置であって、
前記受光素子として波長の分散方向に複数の受光素子が配列された受光素子列を用い、
これら受光素子の一部を暗電流検出用とすることを特徴とする。
Claim 2 of the present invention provides
A spectroscopic device that obtains detection signals separated by wavelength by dispersing measurement light with a wavelength dispersion element and making it incident on a light receiving element,
Using a light receiving element array in which a plurality of light receiving elements are arranged in a wavelength dispersion direction as the light receiving element,
A part of these light receiving elements is used for dark current detection.

これにより、通常の測定を中断することなく任意の時点で暗電流を測定でき、入射光パワーの高精度測定が実現できる。   As a result, the dark current can be measured at an arbitrary time point without interrupting the normal measurement, and the incident light power can be measured with high accuracy.

本発明の請求項3は、
測定光を波長分散素子で分散させて受光素子に入射させることにより波長別に分離された検出信号を得る分光装置であって、
前記受光素子に至る光路中に前記波長分散素子の波長温度特性を補正する屈折率温度特性を有する光学要素を設けたことを特徴とする。
Claim 3 of the present invention provides
A spectroscopic device that obtains detection signals separated by wavelength by dispersing measurement light with a wavelength dispersion element and making it incident on a light receiving element,
An optical element having a refractive index temperature characteristic for correcting a wavelength temperature characteristic of the wavelength dispersion element is provided in an optical path leading to the light receiving element.

これにより、分光装置全体の波長温度特性を実質的にゼロにできる。   Thereby, the wavelength temperature characteristic of the whole spectroscopic device can be made substantially zero.

本発明によれば、以下のような効果がある。
本発明の請求項1によれば、受光素子列への集光特性を改善した分光装置を実現できる。
The present invention has the following effects.
According to the first aspect of the present invention, it is possible to realize a spectroscopic device with improved light collection characteristics on the light receiving element array.

本発明の請求項2によれば、受光素子を用いた場合の暗電流の影響を補正して高精度の測定が行える分光装置を実現できる。   According to claim 2 of the present invention, it is possible to realize a spectroscopic device capable of performing high-accuracy measurement by correcting the influence of dark current when a light receiving element is used.

本発明の請求項3によれば、装置全体の温度特性を改善できる分光装置を実現できる。   According to claim 3 of the present invention, a spectroscopic device capable of improving the temperature characteristics of the entire device can be realized.

以下、図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。
図1は、発明の実施の形態の一例を示す構成図である。図において、入射端(光ファイバ)101から出射される測定光はレンズ102で平行ビームに成形されて波長分散素子として用いる回折格子(グレーティング)103に入射される。この回折格子103と対向する位置には、光が回折格子103を2度通るように、具体的には設計された中心波長でレンズ102の中心を光がほぼ往復するようにしてミラー104が設けられている。ただし、通常は入射端101と結像位置を分離する必要があるので、波長分散方向に直交する方向で光軸の開きを設けることによって両者を分離する。側面図にはこの様子を示したが、波長分散を簡単に示すため上面図では省略した。レンズ102をほぼ往復した光はミラー105で反射され、波長の分散方向に複数の受光素子が配列された受光素子列106に入射される。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing an example of an embodiment of the invention. In the figure, measurement light emitted from an incident end (optical fiber) 101 is formed into a parallel beam by a lens 102 and is incident on a diffraction grating (grating) 103 used as a wavelength dispersion element. A mirror 104 is provided at a position facing the diffraction grating 103 so that the light passes through the diffraction grating 103 twice, specifically, so that the light substantially reciprocates around the center of the lens 102 at the designed center wavelength. It has been. However, since it is usually necessary to separate the incident end 101 and the imaging position, the two are separated by providing an opening of the optical axis in a direction orthogonal to the wavelength dispersion direction. This is shown in the side view, but is omitted from the top view for easy illustration of chromatic dispersion. The light that has substantially reciprocated through the lens 102 is reflected by the mirror 105 and is incident on the light receiving element array 106 in which a plurality of light receiving elements are arranged in the wavelength dispersion direction.

これにより、光は回折格子103を2度通るので波長分解能は2倍になり、小型化の分光装置が得られる。   As a result, since the light passes through the diffraction grating 103 twice, the wavelength resolution is doubled, and a compact spectroscopic device is obtained.

図2は回折格子103とミラー104を組み合わせた波長分散素子の動作を光軸で示す説明図である。回折格子103への1度目の入射角をθ、出射角をθ、回折格子103への2度目の入射角をθ、出射角をθ、ミラー104と回折格子103がなす角度をθ20としている。ミラー104の法線は中心波長で光線に沿っているものとする。2度の回折の関係式を以下に示す。簡単のため、媒質の屈折率は1としている。 FIG. 2 is an explanatory diagram showing the operation of the wavelength dispersion element in which the diffraction grating 103 and the mirror 104 are combined with the optical axis. The first incident angle to the diffraction grating 103 is θ 1 , the outgoing angle is θ 2 , the second incident angle to the diffraction grating 103 is θ 3 , the outgoing angle is θ 4 , and the angle formed by the mirror 104 and the diffraction grating 103 is θ 20 is set. The normal of the mirror 104 is assumed to be along the light beam at the center wavelength. The relational expression of 2 degree diffraction is shown below. For simplicity, the refractive index of the medium is 1.

Figure 2005062201
Figure 2005062201

入射角θとθ20は一定であるので、λで微分すると、次式が得られる。

Figure 2005062201
Since the incident angles θ 1 and θ 20 are constant, the following equation is obtained by differentiating by λ.
Figure 2005062201

これをdθ/dλについて整理すると、中心波長ではcosθ20=cosθ=cosθであるから、 If this is arranged with respect to dθ 4 / dλ, since cos θ 20 = cos θ 2 = cos θ 3 at the center wavelength,

Figure 2005062201
Figure 2005062201

これにより、

Figure 2005062201
となり、2倍の分散角が得られることがわかる。 This
Figure 2005062201
It can be seen that a double dispersion angle can be obtained.

また、入射ビーム径をW1とするとWg 、W2は次のように示される。

Figure 2005062201
If the incident beam diameter is W 1 , W g and W 2 are expressed as follows.
Figure 2005062201

ここで、ビーム径も一定に保たれているので、波長分解能は2倍に向上することになる。   Here, since the beam diameter is also kept constant, the wavelength resolution is improved by a factor of two.

なお、回折格子103の回折効率は入射光の偏光状態により変化する。このような実施の形態例の構成では光線は2度回折格子103を通過するので、図示しない波長板を回折格子103とミラー104の間に挿入してそれぞれの偏光状態を直交するように変化させることで、全体の回折効率の偏光依存性を改善できる。   Note that the diffraction efficiency of the diffraction grating 103 changes depending on the polarization state of incident light. In such a configuration of the embodiment, since the light beam passes through the diffraction grating 103 twice, a wave plate (not shown) is inserted between the diffraction grating 103 and the mirror 104 to change the respective polarization states to be orthogonal. Thus, the polarization dependence of the overall diffraction efficiency can be improved.

図3は、発明のその他の実施の形態例を示す構成図であって波長分散特性改善のためにプリズムを一体化したものであり、図1と共通する部分には同一の符号を付けている。プリズム107は断面形状が台形に形成されていて、入射面に隣接する一方の面には回折格子103が密着され、入射面に隣接する他方の面には波長板108を挟むようにしてミラー104が密着されている。   FIG. 3 is a block diagram showing another embodiment of the present invention, in which prisms are integrated for improving chromatic dispersion characteristics, and parts common to FIG. 1 are given the same reference numerals. . The prism 107 has a trapezoidal cross-sectional shape. The diffraction grating 103 is in close contact with one surface adjacent to the incident surface, and the mirror 104 is in close contact with the other surface adjacent to the incident surface with the wave plate 108 interposed therebetween. Has been.

図4は図3の動作説明図である。
プリズム107への入射角をθi、その屈折角をθ0、回折格子103への1度目の入射角をθ1、出射角をθ2、回折格子103への2度目の入射角をθ3、出射角をθ4、プリズム107からの出射角をθ5、その屈折角をθ6とし、ミラー104と回折格子103がなす角度をθ20、プリズム107の入射面と回折格子103のなす角度をθpとしている。これら2度の回折と2度の屈折の関係式を以下に示す。
FIG. 4 is an explanatory diagram of the operation of FIG.
The incident angle to the prism 107 is θ i , the refraction angle is θ 0 , the first incident angle to the diffraction grating 103 is θ 1 , the outgoing angle is θ 2 , and the second incident angle to the diffraction grating 103 is θ 3. The exit angle is θ 4 , the exit angle from the prism 107 is θ 5 , its refraction angle is θ 6 , the angle formed by the mirror 104 and the diffraction grating 103 is θ 20 , and the angle formed by the incident surface of the prism 107 and the diffraction grating 103 Is θ p . The relational expression between these 2 degree diffraction and 2 degree refraction is shown below.

Figure 2005062201
Figure 2005062201

θ、θとθ20を一定としてλで微分して波長分散特性を求める。
dθ/dλ=dθ/dλ=0となるので
The chromatic dispersion characteristics are obtained by differentiating by λ with θ i , θ p and θ 20 being constant.
Since dθ 0 / dλ = dθ 1 / dλ = 0,

Figure 2005062201
Figure 2005062201

になる。dθ/dλについて整理する。中心波長ではcosθ20=cosθ=cosθであるから、 become. It arranges about d (theta) 6 / d (lambda). Since cosθ 20 = cosθ 2 = cosθ 3 at the center wavelength,

Figure 2005062201
Figure 2005062201

従って、

Figure 2005062201
になり、波長分散が2倍になることを示している。 Therefore,
Figure 2005062201
, Indicating that the chromatic dispersion is doubled.

また、波長分散の平坦化の条件は、dθ/dλ=0のとき、

Figure 2005062201
である。 The condition for flattening the chromatic dispersion is as follows: d 2 θ 6 / dλ 2 = 0
Figure 2005062201
It is.

温度依存性については、基本式をTで微分し、dθ/dTについて整理することにより求められる。 The temperature dependence is obtained by differentiating the basic formula by T and arranging for dθ 6 / dT.

Figure 2005062201
Figure 2005062201

屈折率nについては空気に対するnrと絶対値のnaとを区別している。nrとnaと空気屈折率nairの関係は以下のように示される。

Figure 2005062201
dθ/dTについて整理すると、 Distinguishes and n a of the absolute value and n r to air for refractive index n. relationship n r and n a and the air refractive index n air is shown as follows.
Figure 2005062201
To organize dθ 6 / dT,

Figure 2005062201
Figure 2005062201

中心波長ではcosθ20=cosθ=cosθ、cosθ=cosθ、cosθ=cosθ、cosθ=cosθであるから、 Since cosθ 20 = cosθ 2 = cosθ 3 , cosθ 1 = cosθ 4 , cosθ 0 = cosθ 5 , and cosθ i = cosθ 6 at the center wavelength,

Figure 2005062201
となる。
Figure 2005062201
It becomes.

図1のようにミラーと回折格子を組み合わせて光が回折格子を2度通過するように構成することで波長分散が2倍になる。
これにより、同一の波長分散特性を得るための回折格子の幅は半分となり、分光装置の小型化が可能となる。
As shown in FIG. 1, by combining the mirror and the diffraction grating so that light passes through the diffraction grating twice, the chromatic dispersion is doubled.
Thereby, the width of the diffraction grating for obtaining the same wavelength dispersion characteristic is halved, and the spectroscopic device can be miniaturized.

また図3のように回折格子をプリズムに張り合わせて波長分散特性の平坦化を図る分散素子の場合も、ミラーを組み合わせることにより光が回折格子を2度通るように構成することで波長分散が2倍となるので、同一の波長分散特性を得るための回折格子の幅が半分となり、小型の分光装置が構成できる。   Also, in the case of a dispersive element in which a diffraction grating is bonded to a prism as shown in FIG. 3 to achieve flattening of wavelength dispersion characteristics, a combination of mirrors allows light to pass through the diffraction grating twice so that chromatic dispersion is 2 Therefore, the width of the diffraction grating for obtaining the same wavelength dispersion characteristic is halved, and a compact spectroscopic device can be configured.

さらに、ミラーと回折格子の間で適切な偏光素子により偏光状態を変化させることで、回折効率の偏光依存性を改善した分光装置が構成できる。   Furthermore, by changing the polarization state between the mirror and the diffraction grating with an appropriate polarization element, a spectroscopic device with improved polarization dependency of diffraction efficiency can be configured.

図5は、発明のその他の実施の形態例を示す構成図である。入射端109から出射される測定光はレンズ110で平行ビームに成形されて第1の波長分散素子として用いる回折格子111に入射される。この回折格子111の出射光はレンズ112で集光されてデジタルマイクロミラー素子(以下DMDという)113に入射される。ここで、DMD113は波長の分散方向に沿って複数のマイクロミラーがシリコンウェハなどの半導体基板上にモノリシックに一体配列形成されたものであり、各マイクロミラーを任意の角度で選択的に回転駆動できる。DMD113の出射光はレンズ114で再び平行ビームに成形されて第2の波長分散素子として用いる回折格子115に入射される。回折格子115の出射光はレンズ116で集光されて受光素子117に入射される。   FIG. 5 is a block diagram showing another embodiment of the invention. The measurement light emitted from the incident end 109 is shaped into a parallel beam by the lens 110 and is incident on the diffraction grating 111 used as the first wavelength dispersion element. Light emitted from the diffraction grating 111 is collected by a lens 112 and is incident on a digital micromirror element (hereinafter referred to as DMD) 113. Here, the DMD 113 is a monolithically integrated array of a plurality of micromirrors on a semiconductor substrate such as a silicon wafer along the wavelength dispersion direction, and each micromirror can be selectively rotated at an arbitrary angle. . The light emitted from the DMD 113 is again shaped into a parallel beam by the lens 114 and is incident on the diffraction grating 115 used as the second wavelength dispersion element. Light emitted from the diffraction grating 115 is collected by the lens 116 and is incident on the light receiving element 117.

図15に示した従来のダブルモノクロメータと比較すると、従来の装置では中間スリット10を固定して2つの分散素子8,12を連動回転させることで波長を走査しているのに対し、図5では2つの分散素子111,115は固定して中間スリットの代わりに配置したDMD113を反射型の空間光変調器として動作させ、波長の分散方向に並んだマイクロミラーを順次スキャンして対応する波長のスペクトルを選択し検出することで波長を走査する。   Compared with the conventional double monochromator shown in FIG. 15, the conventional apparatus scans the wavelength by fixing the intermediate slit 10 and rotating the two dispersive elements 8 and 12 in conjunction with each other. Then, the two dispersive elements 111 and 115 are fixed and the DMD 113 arranged instead of the intermediate slit is operated as a reflection type spatial light modulator, and the micromirrors arranged in the wavelength dispersion direction are sequentially scanned to obtain the corresponding wavelength. The wavelength is scanned by selecting and detecting the spectrum.

受光素子117としては、分光装置の用途に応じて、波長の分散方向に複数の受光素子が配列された受光素子列を用いたり、単一受光素子を用いる。
受光素子列を用いる場合には、DMD113のスキャンと受光素子列117のスキャンとを同期させる。すなわちDMD113で選択された波長のスペクトルが検出されるように受光素子列117のスキャンを同期させる。単一受光素子を用いる場合には、選択波長に応じてDMD113のマイクロミラーの回転角度を制御し、各波長が受光素子に入射されるようにする。
As the light receiving element 117, a light receiving element array in which a plurality of light receiving elements are arranged in the wavelength dispersion direction or a single light receiving element is used depending on the application of the spectroscopic device.
When using the light receiving element array, the scan of the DMD 113 and the scan of the light receiving element array 117 are synchronized. That is, the scanning of the light receiving element array 117 is synchronized so that the spectrum of the wavelength selected by the DMD 113 is detected. When a single light receiving element is used, the rotation angle of the micromirror of the DMD 113 is controlled according to the selected wavelength so that each wavelength is incident on the light receiving element.

言い換えれば、図5の実施例は、固定の分散素子と空間的に移動するスリットで構成したダブルモノクロメータおよびダブルポリクロメータである。   In other words, the embodiment of FIG. 5 is a double monochromator and a double polychromator configured by a fixed dispersion element and a spatially moving slit.

図6は、発明のその他の実施の形態例を示す構成図である。入射端118から出射される測定光はレンズ119で平行ビームに成形されて波長分散素子として用いる回折格子120に入射される。この回折格子120の出射光はレンズ121で集光されてDMD122に入射される。DMD122の出射光は再びレンズ121で平行ビームに成形されて回折格子120に入射される。回折格子120の出射光はレンズ119で集光され、スリット123を通って受光素子124に入射される。   FIG. 6 is a block diagram showing another embodiment of the invention. The measurement light emitted from the incident end 118 is shaped into a parallel beam by the lens 119 and is incident on the diffraction grating 120 used as a wavelength dispersion element. Light emitted from the diffraction grating 120 is collected by the lens 121 and is incident on the DMD 122. The light emitted from the DMD 122 is again shaped into a parallel beam by the lens 121 and is incident on the diffraction grating 120. The light emitted from the diffraction grating 120 is collected by the lens 119 and enters the light receiving element 124 through the slit 123.

図6の実施例では、図5のようにカスケードに接続されるべき第2のモノクロメータを省き、測定光を第1のモノクロメータに2度通して受光素子に戻すことにより同様の効果を得るダブルパス型構成にしたものである。DMDが空間的に移動するスリットとして動作するのは図5と同じである。   In the embodiment of FIG. 6, the second monochromator to be connected in cascade as shown in FIG. 5 is omitted, and the same effect is obtained by passing the measurement light twice through the first monochromator and returning it to the light receiving element. It is a double pass type configuration. The DMD operates as a slit that moves spatially as in FIG.

これら図5および図6の構成によれば、ダブルモノクロメータの波長走査をシリコンウエハなどの半導体基板にモノリシックに一体形成されたDMDで行うので、従来のような大掛かり機械的可動部は不要となり、装置全体の小型化・高信頼化が実現できる。
また、DMDのスキャンは数MHz程度までの高速駆動が可能なので受光素子列との同期も容易であり、ポリクロメータでもカスケードの接続が可能になり、分解能はもちろん測定波長近傍のダイナミックレンジも大幅に改善できる。
5 and 6, the wavelength scanning of the double monochromator is performed by a DMD monolithically integrally formed on a semiconductor substrate such as a silicon wafer, so that a conventional large-scale mechanical movable part is unnecessary. The entire device can be downsized and highly reliable.
In addition, DMD scans can be driven at high speeds up to several MHz, so synchronization with the light-receiving element array is easy. Cascade connection is possible even with a polychromator, and the dynamic range near the measurement wavelength is greatly improved as well as resolution. Can improve.

図7は、発明のその他の実施の形態例を示す構成図である。回折格子125で入射光の波長に応じた方向に回折された出射光は、f−θレンズ126により集光されて受光素子列127上に結像される。なおf−θレンズ126は、受光素子列127の両端近傍の結像もひずまないように設計されたものを用いる。   FIG. 7 is a block diagram showing another embodiment of the invention. The outgoing light diffracted in the direction corresponding to the wavelength of the incident light by the diffraction grating 125 is condensed by the f-θ lens 126 and imaged on the light receiving element array 127. Note that the f-θ lens 126 is designed so as not to distort the image formation in the vicinity of both ends of the light receiving element array 127.

f−θレンズ126を用いることにより、凹面鏡に比べて比較的安価であり、軽量化が図れる。また、回折光の光路は変更しないので光学系をコンパクトに構成でき、調整作業を大幅に単純化できる。さらには、f−θレンズ126の設計により受光素子列127に結像される分散波長の間隔をほぼ等間隔にでき、受光素子列127の出力信号処理を容易化できる。   By using the f-θ lens 126, it is relatively cheaper than a concave mirror and can be reduced in weight. Further, since the optical path of the diffracted light is not changed, the optical system can be made compact, and the adjustment work can be greatly simplified. Furthermore, the design of the f-θ lens 126 makes it possible to make the intervals between the dispersed wavelengths imaged on the light receiving element array 127 substantially equal, thereby facilitating output signal processing of the light receiving element array 127.

図8および図9は、暗電流を補償する発明で用いる受光素子列の具体例図である。受光素子列は、前述のように波長の分散方向に沿って複数の受光素子Dが配列されているが、それらの一部に受光に使用しない受光素子D’を用意し、その暗電流を測定して他の受光に使用する受光素子Dの暗電流の補正演算処理を行う。図8は配列方向の両端の素子を受光に使用しない受光素子D’とした例を示し、図9は配列方向に沿うように受光に使用しない受光素子D’を別途設けた例を示している。   8 and 9 are specific examples of light receiving element arrays used in the invention for compensating dark current. In the light receiving element array, as described above, a plurality of light receiving elements D are arranged along the wavelength dispersion direction, and a light receiving element D ′ that is not used for light reception is prepared in a part of them, and the dark current is measured. Then, dark current correction calculation processing of the light receiving element D used for other light reception is performed. FIG. 8 shows an example in which elements at both ends in the arrangement direction are not used for light reception, and FIG. 9 shows an example in which light reception elements D ′ not used for light reception are provided separately along the arrangement direction. .

なお、これら受光に使用しない受光素子D’は、予めマスクなどで覆うことにより遮光しておく。   The light receiving elements D 'that are not used for light reception are shielded from light by covering them with a mask or the like in advance.

受光素子Dの暗電流の補正演算処理例について説明する。
<例1>
受光に使用しない受光素子D’の暗電流が1pAと測定された状態で、受光に使用する受光素子Dの出力電流が200pAと測定されたとする。この場合の受光素子Dの入射光によって生じた電流ILは、
IL=200−1=199pA
とする。
An example of dark current correction calculation processing of the light receiving element D will be described.
<Example 1>
Assume that the output current of the light receiving element D used for light reception is measured as 200 pA in a state where the dark current of the light receiving element D ′ not used for light reception is measured as 1 pA. The current IL generated by the incident light of the light receiving element D in this case is
IL = 200-1 = 199 pA
And

<例2>
受光に使用しない両端の受光素子D’の暗電流が1pA,1.1pAと測定されたとき、受光に使用する受光素子Dの暗電流を平均値の1.05pAとする。
<例3>
受光に使用しない両端の受光素子D’の暗電流が1pA,1.1pAと測定されたとき、受光に使用する受光素子Dが例えば9個並んでいる場合にはそれぞれの暗電流を1.01,1.02,・・・1.08,1.09pAとする。
<Example 2>
When the dark currents of the light receiving elements D ′ at both ends not used for light reception are measured as 1 pA and 1.1 pA, the dark current of the light receiving element D used for light reception is set to an average value of 1.05 pA.
<Example 3>
When the dark currents of the light receiving elements D ′ at both ends not used for light reception are measured as 1 pA and 1.1 pA, for example, when nine light receiving elements D used for light reception are arranged, the respective dark currents are set to 1.01. , 1.02,... 1.08, 1.09 pA.

<例4>
受光に使用する受光素子Dの暗電流が予め1.1pAと求められたときに受光に使用しない受光素子D’の暗電流は1pAと測定されていて、その後受光素子D’の暗電流1.2pAと測定されたとすると、受光素子Dの暗電流は、
1.1*(1.2/1.0)=1.32pA
とする。
<Example 4>
When the dark current of the light receiving element D used for light reception is determined to be 1.1 pA in advance, the dark current of the light receiving element D ′ not used for light reception is measured as 1 pA. Assuming that 2 pA is measured, the dark current of the light receiving element D is
1.1 * (1.2 / 1.0) = 1.32 pA
And

これら図8,図9の構成によれば、暗電流の測定に当たって、受光素子の上面で遮光体を移動させたり受光素子に至る光学系の一部で受光素子の入射光を機械的に遮る必要はなく、受光に使用する受光素子Dに入射される光のパワーを高精度で測定できる。   8 and 9, when measuring dark current, it is necessary to move the light shield on the upper surface of the light receiving element or to mechanically block the incident light of the light receiving element by a part of the optical system reaching the light receiving element. Rather, the power of light incident on the light receiving element D used for light reception can be measured with high accuracy.

なお、受光に使用する受光素子は受光素子列に限るものではなく、受光に使用しない暗電流測定用の受光素子を有するものであれば、単一波長を複数の受光素子で検出するように複数の受光素子が2次元的に配置されたものであってもよいし、単一波長を単一受光素子で検出するものでもよい。   The light receiving element used for light reception is not limited to the light receiving element array, and a plurality of light receiving elements for detecting a single wavelength can be used as long as they have a light receiving element for dark current measurement that is not used for light receiving. The light receiving elements may be two-dimensionally arranged, or a single wavelength may be detected by a single light receiving element.

図10は、発明のその他の実施の形態例を示す構成図であり、図14と共通する部分には同一符号を付けている。図10と図14の異なる点は、コリメーティングレンズ2と回折格子3との間に、波長温度特性補償用のプリズムやウェッジなどの光学要素128を配置していることである。   FIG. 10 is a block diagram showing another embodiment of the present invention, and the same reference numerals are given to the portions common to FIG. The difference between FIGS. 10 and 14 is that an optical element 128 such as a wavelength temperature characteristic compensating prism or wedge is disposed between the collimating lens 2 and the diffraction grating 3.

このような光学要素128による波長温度特性補償動作を図11のウェッジ板の光屈折図を用いて説明する。
まず、ウェッジ板で屈折する光線に対応する基本式は次のようになる。
The wavelength temperature characteristic compensation operation by the optical element 128 will be described with reference to the light refraction diagram of the wedge plate in FIG.
First, the basic formula corresponding to the light refracted by the wedge plate is as follows.

Figure 2005062201
Figure 2005062201

入射角θ1については一定としてこれを温度で微分すると以下のようになる。

Figure 2005062201
Assuming that the incident angle θ 1 is constant, this is differentiated by temperature as follows.
Figure 2005062201

これらを整理すると、

Figure 2005062201
となる。 When these are organized,
Figure 2005062201
It becomes.

θ=θ=0のとき、

Figure 2005062201
になり、 When θ 3 = θ 4 = 0,
Figure 2005062201
become,

θ=θ=0のとき、

Figure 2005062201
になる。 When θ 1 = θ 2 = 0,
Figure 2005062201
become.

上式を用いて合成石英とSiについて、波長1.55μmで計算すると、図12のようになる。   When the synthetic quartz and Si are calculated at a wavelength of 1.55 μm using the above equation, the result is as shown in FIG.

次に、回折格子3の入射光での補償について説明する。
式1と式19を連立することにより、回折格子3の入射光に光学要素としてウェッジ板128を挿入したものが表現できる。

Figure 2005062201
Next, compensation with the incident light of the diffraction grating 3 will be described.
By combining Equations 1 and 19, it is possible to express the incident light of the diffraction grating 3 with the wedge plate 128 inserted as an optical element.
Figure 2005062201

iが一定ではなくなったので式3とは異なり、

Figure 2005062201
になる。 Unlike i, since i is no longer constant,
Figure 2005062201
become.

式21を代入すると、

Figure 2005062201
になり、 Substituting Equation 21,
Figure 2005062201
become,

θ=θ=0またはθ=θ=0のとき、

Figure 2005062201
となる。 When θ 3 = θ 4 = 0 or θ 1 = θ 2 = 0,
Figure 2005062201
It becomes.

温度係数dθ/dT=0とするためには、式26,27から、

Figure 2005062201
が求められる。 In order to set the temperature coefficient dθ / dT = 0, from Equations 26 and 27,
Figure 2005062201
Is required.

実際のパラメータを用いると式28の左辺の値はおよそ3.8×10-6[[rad/℃]と求められ、図12の結果から合成石英ではθpが大きくなることがわかる。Siではθpが2°未満であり、薄いウェッジ板で実現できることがわかる。 Using actual parameters, the value on the left side of Equation 28 is determined to be approximately 3.8 × 10 −6 [ [rad / ° C.], and it can be seen from the results of FIG. 12 that θ p increases in synthetic quartz. For Si, θ p is less than 2 °, and it can be seen that this can be realized with a thin wedge plate.

なお、図10では回折格子3の入射側にウェッジを配置して補償しているが、回折格子3の出射側にウェッジを配置してで補償することも可能であることは明らかである。   In FIG. 10, the wedge is arranged on the incident side of the diffraction grating 3 to compensate, but it is obvious that the wedge can be arranged on the emission side of the diffraction grating 3 to compensate.

図13は、発明のその他の実施の形態例を示す構成図であり、図17と共通する部分には同一符号を付けている。図13と図17の異なる点は、出力側スラブ導波路18の出力光を外部に伝送する出力側導波路を取り除いて出力側スラブ導波路18の出力光を直接受光素子列23の各受光素子に入射させ、ポリクロメータを構成していることである。   FIG. 13 is a block diagram showing another embodiment of the present invention, and parts common to FIG. 17 are given the same reference numerals. The difference between FIG. 13 and FIG. 17 is that the output side waveguide that transmits the output light of the output side slab waveguide 18 to the outside is removed, and the output light of the output side slab waveguide 18 is directly received by each light receiving element of the light receiving element array 23. It is made to inject into, and the polychromator is comprised.

図13において、角分散は、

Figure 2005062201
In FIG. 13, the angular dispersion is
Figure 2005062201

m:回折次数、d:アレイ導波路ピッチ、n:スラブ導波路実効屈折率、
:アレイ導波路実効屈折率、n:群屈折率、
ΔL:アレイ導波路の導波路長差、λ:中心波長
m: diffraction order, d: array waveguide pitch, n s : slab waveguide effective refractive index,
n c: array waveguide effective refractive index, n g: group index,
ΔL: Waveguide length difference of the arrayed waveguide, λ 0 : Center wavelength

従って、線分散すなわち集光位置の波長依存性は、

Figure 2005062201
Therefore, the linear dispersion, that is, the wavelength dependence of the focusing position is
Figure 2005062201

となる。ただし、fは出力側スラブ導波路18の焦点距離である。
例えば、n=1.4752、n=1.4529、d=25μm、ΔL=77μm、f=100mmとすると、dx/dλはほぼ201.8μm/nmとなり、0.4nm間隔の2つのスペクトルは、受光素子列上では201.8*0.4からほぼ80.7μmで分離されることになる。
つまり、20μmピッチで受光素子が配列されている受光素子列で受光するものとすると、0.4nm間隔のWDM信号1波当たり約4個の受光素子を使用することになり、そのピーク検出すなわち波長測定も可能になる。
It becomes. Here, f is the focal length of the output side slab waveguide 18.
For example, if n g = 1.4752, n s = 1.4529, d = 25 μm, ΔL = 77 μm, f = 100 mm, dx / dλ is almost 201.8 μm / nm, and two spectra at intervals of 0.4 nm Is separated from 201.8 * 0.4 at about 80.7 μm on the light receiving element array.
In other words, assuming that light is received by a light receiving element array in which light receiving elements are arranged at a pitch of 20 μm, about 4 light receiving elements are used per one WDM signal with an interval of 0.4 nm. Measurement is also possible.

このとき、空間的なフリースペクトラムレンジXFSR(同一波長に対しm次と(m+1)次の回折光が集光する焦点位置の間隔)は、XFSR=λf/ndにより求めることができ、ほぼ4.27mmになる。従って、分波できる波数は、4.27mm/80.7μmから、ほぼ52波になる。 At this time, the spatial free spectrum range X FSR (the distance between the focal positions where the m-th order and (m + 1) -th order diffracted light are collected with respect to the same wavelength) is obtained by X FSR = λ 0 f / n s d. Is about 4.27 mm. Therefore, the wave number that can be demultiplexed is from 4.27 mm / 80.7 μm to almost 52 waves.

このような図13の構成によれば、主要構成部品は固体化されているAWGと受光素子列の2個になることから小型化が図れ、調整は不要になる。
そして、ポリクロメータの構成になっているので、波長測定も行える。
According to the configuration shown in FIG. 13, since the main component parts are the solid AWG and the light receiving element array, the size can be reduced and adjustment is not necessary.
And since it is the structure of a polychromator, a wavelength measurement can also be performed.

本発明の実施の形態の一例を示す構成図である。It is a block diagram which shows an example of embodiment of this invention. 図1の動作説明図である。It is operation | movement explanatory drawing of FIG. 本発明の実施の形態の他の例を示す構成図である。It is a block diagram which shows the other example of embodiment of this invention. 図3の動作説明図である。It is operation | movement explanatory drawing of FIG. 本発明の実施の形態の他の例を示す構成図である。It is a block diagram which shows the other example of embodiment of this invention. 本発明の実施の形態の他の例を示す構成図である。It is a block diagram which shows the other example of embodiment of this invention. 本発明の実施の形態の他の例を示す構成図である。It is a block diagram which shows the other example of embodiment of this invention. 本発明で用いる受光素子列の構成例図である。It is a structural example figure of the light receiving element row | line | column used by this invention. 本発明で用いる受光素子列の他の構成例図である。It is another structural example figure of the light receiving element row | line | column used by this invention. 本発明の実施の形態の他の例を示す構成図である。It is a block diagram which shows the other example of embodiment of this invention. 図10のウェッジ板の動作説明図である。It is operation | movement explanatory drawing of the wedge board of FIG. 図10のウェッジ板の屈折温度特性図である。It is a refractive temperature characteristic figure of the wedge board of FIG. 本発明の実施の形態の他の例を示す構成図である。It is a block diagram which shows the other example of embodiment of this invention. 従来の分光装置例図である。It is an example of a conventional spectroscopic device. 従来の他の分光装置例図である。It is another example of a conventional spectroscopic device. 従来の他の分光装置例図である。It is another example of a conventional spectroscopic device. 従来の他の分光装置例図である。It is another example of a conventional spectroscopic device. 図17の装置の測定特性例図である。It is an example of the measurement characteristic of the apparatus of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

101,109,118 入射端
102,110,112,114,116,119,121 レンズ
103,111,115,120,125 回折格子(波長分散素子)
104 ミラー
106,117,124,127 受光素子列
122 DMD
123 スリット
126 f−θレンズ
128 光学要素
101, 109, 118 Incident end 102, 110, 112, 114, 116, 119, 121 Lens 103, 111, 115, 120, 125 Diffraction grating (wavelength dispersion element)
104 Mirror 106, 117, 124, 127 Light-receiving element array 122 DMD
123 Slit 126 f-θ lens 128 Optical element

Claims (3)

測定光を波長分散素子で分散させて受光素子に入射させることにより波長別に分離された検出信号を得る分光装置であって、
前記受光素子として波長の分散方向に複数の受光素子が配列された受光素子列を用い、
この受光素子列に集光させる手段としてf−θレンズを用いることを特徴とする分光装置。
A spectroscopic device that obtains detection signals separated by wavelength by dispersing measurement light with a wavelength dispersion element and making it incident on a light receiving element,
Using a light receiving element array in which a plurality of light receiving elements are arranged in a wavelength dispersion direction as the light receiving element,
A spectroscopic device using an f-θ lens as means for condensing light on the light receiving element array.
測定光を波長分散素子で分散させて受光素子に入射させることにより波長別に分離された検出信号を得る分光装置であって、
前記受光素子として波長の分散方向に複数の受光素子が配列された受光素子列を用い、
これら受光素子の一部を暗電流検出用とすることを特徴とする分光装置。
A spectroscopic device that obtains detection signals separated by wavelength by dispersing measurement light with a wavelength dispersion element and making it incident on a light receiving element,
Using a light receiving element array in which a plurality of light receiving elements are arranged in a wavelength dispersion direction as the light receiving element,
A spectroscopic device characterized in that a part of these light receiving elements is used for dark current detection.
測定光を波長分散素子で分散させて受光素子に入射させることにより波長別に分離された検出信号を得る分光装置であって、
前記受光素子に至る光路中に前記波長分散素子の波長温度特性を補正する屈折率温度特性を有する光学要素を設けたことを特徴とする分光装置。
A spectroscopic device that obtains detection signals separated by wavelength by dispersing measurement light with a wavelength dispersion element and making it incident on a light receiving element,
An optical element having a refractive index temperature characteristic for correcting a wavelength temperature characteristic of the wavelength dispersion element is provided in an optical path leading to the light receiving element.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012501106A (en) * 2008-08-21 2012-01-12 ニスティカ,インコーポレーテッド Optical channel monitor

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58158528A (en) * 1982-03-16 1983-09-20 Union Giken:Kk Light measuring device
JPS60239649A (en) * 1984-05-15 1985-11-28 Shimadzu Corp Processing of photometric signal for densitometer
JPS6131931A (en) * 1984-07-25 1986-02-14 Ricoh Co Ltd Measuring method of oscillation wavelength of semiconductor laser
JPH0727610A (en) * 1993-07-13 1995-01-31 Hioki Ee Corp Spectrophotometer
JPH11108830A (en) * 1997-09-30 1999-04-23 Hitachi Ltd Method, device, and system for measuring absorbance

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58158528A (en) * 1982-03-16 1983-09-20 Union Giken:Kk Light measuring device
JPS60239649A (en) * 1984-05-15 1985-11-28 Shimadzu Corp Processing of photometric signal for densitometer
JPS6131931A (en) * 1984-07-25 1986-02-14 Ricoh Co Ltd Measuring method of oscillation wavelength of semiconductor laser
JPH0727610A (en) * 1993-07-13 1995-01-31 Hioki Ee Corp Spectrophotometer
JPH11108830A (en) * 1997-09-30 1999-04-23 Hitachi Ltd Method, device, and system for measuring absorbance

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012501106A (en) * 2008-08-21 2012-01-12 ニスティカ,インコーポレーテッド Optical channel monitor

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