JP2020153863A - Spectroscope - Google Patents

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Abstract

To provide a multi-pass type spectroscope improved in filter property.SOLUTION: A spectroscope 1 according to the disclosure is a spectroscope spectrally analysing measured light L1, and comprises: a plurality of spectral systems S including a diffraction grating 11, a collimator 12 converting incident light into parallel light, and an optical element 13 arranged at a position where return light of the light converted into parallel light by the collimator 12 and entering the diffraction grating 11 from the diffraction grating 11 is focused and transmitting at least a part of the return light; and at least one return optical system T guiding in a returning manner return light generated on one spectral system S of two adjacent spectral systems S toward another spectral system S. The return optical system T includes: a first lens 14 converting the return light generated on the one spectral system S into parallel light; and a second lens 15 condensing the return light converted by the first lens 14 into parallel light with a collimator 12 of another spectral system S.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

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

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。 Conventionally, in order to obtain high resolution or sharp filter characteristics in a wavelength region, for example, a multi-pass type spectroscope in which light to be measured is incident on a diffraction grating a plurality of times and passed through a plurality of slits is known.

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 describes a case where a 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 in a multi-pass type spectroscope. Disclosed is a spectroscope that suppresses the deterioration of the resolution and dynamic range in terms of spectral characteristics that occur in.

特開２００９−１７５０３８号公報JP-A-2009-175038

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 the multipath spectroscope using the conventional technology may be insufficient in measuring the spectral characteristics of the newly developed optical device due to the rapid technological development in 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 spectroscope having improved filter characteristics in a multipath spectroscope.

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。 The spectroscope according to some embodiments is a spectroscope that disperses the incident light to be measured, and is a diffraction grid, a collimator that parallelizes the incident light, and the diffraction that is parallelized by the collimator. A plurality of spectroscopic systems, each of which is arranged at a position where the return light of the light incident on the lattice from the diffraction lattice is focused and allows at least a part of the return light to pass through, and two adjacent spectral systems. One of the spectroscopic systems includes at least one fold-back optical system that guides the return light generated in the spectroscopic system so as to fold back toward the other spectroscopic system. A second lens that parallelizes the return light generated in the spectroscopic system and a second lens that collects the return light parallelized by the first lens between the collimators of another spectroscopic system. Has a lens and. According to such a spectroscope, the filter characteristics are improved in the multipath spectroscope. Therefore, such a spectroscope can also 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, in the optical element of one spectroscopic system, the return light from the diffraction grating is focused by the collimator between the collimator of one spectroscopic system and the first lens. It may be arranged at a position. As a result, the spectroscopic system and the folded optical system are completely separated. The folded optical system can return the light dispersed and separated 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 first spectroscopic system includes four spectroscopic systems and two folded optical systems, one of which is a first spectroscopic system through which the light to be measured incident on the spectroscope first passes. The return light generated in the above is guided so as to be folded toward the second spectral system adjacent to the first spectral system, and the other folded optical system is generated in the third spectral system adjacent to the second spectral system. The return light may be guided so as to fold back toward the fourth spectroscopic system adjacent to the third spectroscopic system. Thereby, when the bandwidth of the filter characteristic of the spectroscope is set to be wide, it is obtained by the entire spectroscope as compared with the spectroscope having four spectroscopic systems and three folding optics. Deterioration of the filtered characteristics 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 to which the return light from the diffraction grating is incident, and the return light incident on the mirror element is reflected by the mirror element and re-enters the diffraction grating to display the collimator. It may be guided to the optical element via. As a result, the light to be measured is dispersed and separated 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 folded-back optical system includes a first mirror that reflects the return light parallelized by the first lens toward the extending direction of the engraved lines of the diffraction grid, and the first mirror. It may have a second mirror that reflects the reflected return light toward the diffraction grid and guides it to the second lens. As a result, the folded optical system can return the light dispersed and dispersed by one spectroscopic system to another 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 folded-back optical system is focused by a first mirror and a second lens that reflect the return light in the extending direction of the engraved lines of the diffraction lattice and guide it to the first lens. It may have a second mirror that reflects the return light toward the diffraction grid. As a result, the total length of the spectroscope in the light propagation direction orthogonal to the extending direction of the engraved lines of the diffraction grating can be shortened.

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 spectroscope having improved filter characteristics in a multipath spectroscope.

第１実施形態に係る分光器の構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the spectroscope which concerns on 1st Embodiment. 第２実施形態に係る分光器の構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the spectroscope which concerns on 2nd 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。It is a graph which shows an example of the filter characteristic obtained by the spectroscope of 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。It is a schematic diagram which shows the structure of the spectroscope which concerns on 3rd 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。It is a graph which shows an example of the filter characteristic obtained by the spectroscope of 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。It is a schematic diagram which shows the structure of the spectroscope which concerns on 4th 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。It is a graph corresponding to FIG. 5 which shows an example of the filter characteristic obtained by the spectroscope of FIG. 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。It is a schematic diagram corresponding to FIG. 6 which shows the modification of the spectroscope which concerns on 4th Embodiment. 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 the 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 the 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。It is a graph which shows an example of the filter characteristic obtained by the conventional double path spectroscope.

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 type spectroscope used for an optical spectrum analyzer or the like, a retrow-type double-pass spectroscope as described in Patent Document 1 is known. Such a double-pass spectroscope has a diffraction grating, two collimators, and two slits. In the double-pass spectroscope, the light to be measured emitted from a light guide component such as an optical fiber is collimated by a first collimator and incident on a diffraction grating. The double-pass spectroscope collects the diffracted light from the diffraction grating by the first collimator and passes it through the first slit. The double-pass spectroscope re-parallelizes the diffracted light that has passed through the first slit by the second collimator and causes it to enter 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 spectroscope has a first spectroscopic system including the optical path immediately after the light guide component to the first slit, and a second spectroscopic system including the optical path after the first slit to the second slit. The light to be measured is passed in the order of the first spectroscopic system and the second spectroscopic system. In the conventional double-pass spectroscope having such a configuration, the light to be measured is dispersed and separated in the first spectroscopic system, and the light to be measured dispersed and separated by the first spectroscopic system is further dispersed and dispersed in the second spectroscopic system. Therefore, the same filter characteristics as when two stages of optical filters are arranged in series in the optical path of the light to be measured can be obtained. Filter characteristics are determined based on any index relating to the filter, such as center wavelength, bandwidth, suppression ratio, wavelength gradient width, and blocking region.

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 of FIG. 10 shows the light attenuation rate (unit: dB). The horizontal axis of FIG. 10 indicates the offset (unit: nm) of the light to be measured from the center wavelength. In FIG. 10, a thin solid line indicates the optical spectrum of the light to be measured. The alternate long and short dash line shows an example of the filter characteristics obtained by the first spectroscopic system. The broken line shows an example of the filter characteristics obtained by the second spectroscopic system. The thick solid line shows an example of the filter characteristics obtained by the entire double-pass spectroscope when the filter characteristics by the first spectroscopic system and the filter characteristics by the second spectroscopic system are combined. According to the conventional double-pass spectroscope, the same filter characteristics as when two stages of optical filters are arranged in series can be obtained, and the filter characteristics as shown in FIG. 10 can be 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 combining the filter characteristics of the first spectroscopic system and the filter characteristics of the second spectroscopic 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 as compared with 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 characteristic of the conventional double-pass spectroscope is determined by the bandwidth of the filter characteristic 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 characteristic of the conventional double-pass spectroscope is limited by the bandwidth of the filter characteristic obtained by the first spectroscopic system, no matter how narrow the width of the second slit of the second spectroscopic system is. This is because the light to be measured dispersed and dispersed in the first spectral system is subtractively dispersed and dispersed in the second spectral 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 fluctuates according to the rotation of the diffraction grating, but the position of the beam spot of the diffracted light on the second slit is the position of the beam spot of the diffracted light on the diffraction grating. This is because it does not fluctuate even if it rotates 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 optical fiber communication market in recent years has been rapid, and the optical noise level of light emitting devices has been suppressed to the utmost limit. For example, the signal-to-noise ratio characteristic is 80 dB or more. Further, in order to analyze the internal structure of such an optical device, it is also important to measure the optical spectrum near the emission wavelength. However, the filter characteristics of a multipath spectroscope using the conventional technique may be insufficient in performance for measuring optical devices in recent years. For example, as shown in FIG. 10, the optical spectrum of the light to be measured is completely buried in the filter characteristics of the conventional multipath spectroscope. Therefore, when the light to be measured is measured while sweeping the central wavelength of the filter using such a spectroscope, the obtained optical spectrum reflects the filter characteristics of the conventional multi-pass spectroscope. That is, it is difficult to measure the original line width and sideband structure of the light spectrum of the light to be measured with a 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 spectroscope having improved filter characteristics in a multipath spectroscope 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。 Hereinafter, one embodiment of the present disclosure will be mainly described 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 view showing the configuration of the 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 disperses the light L1 to be measured emitted from a light guide component 2 such as an optical fiber and incident on the spectroscope 1. 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. Hereinafter, when the two spectroscopic systems S are distinguished from each other, they are referred to as a first spectroscopic system S1 and a second spectroscopic 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 having a plurality of engraved lines C extending in parallel at regular intervals. The diffraction grating 11 disperses and disperses the light incident on the diffraction grating 11 and emits the diffracted light as return light. The diffraction grating 11 can be rotated about the rotation axis R at the center of the diffraction grating 11 extending in parallel with the extending direction Y of the engraved line C by an arbitrary driving mechanism. The diffraction grating 11 can arbitrarily change the apparent spacing of the engraved 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 plurality of spectroscopic systems S has a collimator 12 that parallelizes the light incident on the spectroscopic system S. The collimator 12 collects the return light from the diffraction grating 11 of the light that has been 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. The collimator 12 includes, for example, a collimator 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 an optical element that allows at least a part of the return light to pass through. Each has 13. 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 any optical element such as a slit, a pinhole, and an aperture.

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 spectroscopic system S1 is arranged closest to the light guide component 2 in the extending direction Y of the engraved line C. That is, the first spectroscopic system S1 first passes the light L1 to be measured emitted from the light guide component 2 and incident on the spectroscope 1 among the plurality of spectroscopic systems S. The first spectroscopic system S1 includes a first collimator 121 and a first optical element 131. In addition, the first spectroscopic system S1 includes an optical path from the optical path portion of the light to be measured L1 immediately after the light guide component 2 is emitted 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 L1 to be measured that is emitted from the light guide component 2 and diffuses while being diffused into the first spectroscopic system S1 becomes parallel light by the first collimator 121. The light L1 to be measured, which is parallel light by the first collimator 121, is incident on the diffraction grating 11. At this time, as the return light from the diffraction grating 11, the diffracted light L2 is generated based on the light to be measured L1 incident on the diffraction grating 11. The diffracted light L2 passes through the first collimator 121 and focuses at the position where the first optical element 131 is arranged. At least a 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 spectroscopic system S2 is arranged on the opposite side of the light guide component 2 from the first spectroscopic system S1 in the extending direction Y of the engraved line C. The second spectroscopic system S2 passes the light L3 emitted from the first spectroscopic system S1 and the folded optical system T. The second spectroscopic system S2 includes a second collimator 122 and a second optical element 132. In addition, the second spectroscopic system S2 includes an optical path from the optical path portion of the light L3 immediately after emitting the folded optical system T to the second optical element 132.

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 spectroscopic system S2 becomes parallel light by the second collimator 122. The light L3 that has become parallel light by the second collimator 122 is incident on the diffraction grating 11. At this time, as the return light from the diffraction grating 11, the diffracted light L4 is generated based on the light L3 incident on the diffraction grating 11. The diffracted light L4 passes through the second collimator 122 and focuses at the position where the second optical element 132 is arranged. At least a 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 folded-back optical system T guides the return light generated in one of the two adjacent spectroscopic systems S so as to be turned back toward the other spectroscopic system S. The folding optical system T is formed by a first lens 14 that collimates the return light generated in one spectroscopic system S and a collimator 12 of another spectroscopic system S that collimates the return light that is collimated by the first lens 14. It has a second lens 15 that collects light between them.

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 spectral system S1 of the adjacent first spectral system S1 and the second spectral system S2 so as to be folded toward the second spectral system S2. In the folded 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 to the emitted side of the diffracted light L2.

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 parallelizes the diffracted light L2 generated in the first spectroscopic system S1. The first lens 14 is arranged so as to sandwich the first optical element 131 included in the first spectroscopic system S1 together with the first collimator 121 included in the first spectroscopic system S1. The first mirror 16 reflects the diffracted light L2 parallelized by the first lens 14 toward the extending direction Y of the engraved line 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 parallelized by the first lens 14 between the second collimator 122 and the second lens 15 of the second spectroscopic system S2.

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 once focused at the position where the first optical element 131 of the first spectroscopic system S1 is arranged, and then is incident on the first lens 14 while diffusing. The diffracted light L2 becomes parallel light by the first lens 14, and is reflected by the first mirror 16 and the second mirror 17 as the parallel light. The diffracted light L2 is incident on the second lens 15 and focuses between the second collimator 122 and the second lens 15 of the second spectroscopic system S2.

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 spectroscope 1 according to the first embodiment, the same filter characteristics as in the case where two stages of optical filters are arranged in series in the optical path of the light to be measured L1 can be obtained. More specifically, the filter characteristics of the entire spectroscope 1 are obtained by combining the filter characteristics of the first spectroscopic system S1 and the filter characteristics of the second spectroscopic system S2. For example, the bandwidth BW1 of the filter characteristic by the first spectroscopic system S1 and the bandwidth BW2 of the filter characteristic by the second spectroscopic 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 = ε 1・ d / (m ・ f) ・ cos (β) (Equation 1)
[Number 2]
BW2 = ε 2・ d / (m ・ 2f) ・ cos (β) (Equation 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 through the first optical element 131 and the second optical element 132, respectively. For example, when the optical element 13 is a slit, ε 1 and ε 2 are the slit widths of the corresponding slits, respectively. d is the distance between the grooves of the diffraction grating 11, m is the order of diffraction, f is the focal length of the collimator 12, and β is the angle formed by the normal of the diffraction grating 11 and the emission 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 is 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, the bandwidth and wavelength gradient width of the filter characteristics obtained by the entire spectroscope 1 are narrower and sharper than those of the conventional double-pass spectroscope. Filter characteristics are obtained. In the spectroscope 1, the light L1 to be measured dispersed and dispersed in the first spectral system S1 is additionally dispersed and separated in the second spectral system S2. Therefore, the bandwidth of the filter characteristics obtained by the entire spectroscope 1 is determined by the narrower bandwidth of the filter characteristics obtained by the first spectroscopic system S1 and the second spectroscopic system S2. For example, the bandwidth of the filter characteristics obtained by the entire spectroscope 1 is determined by the bandwidth BW2 described above. With reference to Equation 2 above, the focal length f of the collimator 12 is effectively doubled and included in the denominator, so that the bandwidth BW2 is narrower than in the case of the 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 combining the filter characteristics of the first spectroscopic system S1 and the filter characteristics of the second spectroscopic 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 as compared with 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 view 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。 The spectroscope 1 according to the second embodiment is different from the first embodiment in that it has three spectroscopic systems S and two folding optical systems T. Hereinafter, when the three spectroscopic systems S are distinguished from each other, they are referred to as a first spectroscopic system S1, a second spectroscopic system S2, and a third spectroscopic system S3. Similarly, when the two folding optical systems T are distinguished from each other, they are referred to as the first folding optical system T1 and the second folding optical system T2. Other configurations, functions, effects, modifications, and the like are the same as those in the first embodiment, and the corresponding description also applies to the spectroscope 1 according to the second embodiment. Hereinafter, the same components as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. The points different 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 spectroscopic system S1, the first folded optical system T1, and the second spectroscopic system S2 are the same as the first spectroscopic system S1, the folded optical system T, and the second spectroscopic 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, similarly to the folding optical system T in the first embodiment. In the spectroscope 1 according to the second embodiment, the second folded optical system T2 and the 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 folded optical system T2 causes the diffracted light L4 generated in the second spectral system S2 of the adjacent second spectral system S2 and the third spectral system S3 to be folded toward the third spectral system S3. Guide. In the second folded-back 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 incident side to the emitted side of the diffracted light L4.

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 converts the diffracted light L4 generated in the second spectroscopic system S2 into parallel light. The first lens 142 is arranged so as to sandwich the second optical element 132 included in the second spectroscopic system S2 together with the second collimator 122 included in the second spectroscopic system S2. The first mirror 162 reflects the diffracted light L4 parallelized by the first lens 142 toward the extending direction Y of the engraved line 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 collects the diffracted light L4 parallelized by the first lens 142 between the third collimator 123 and the second lens 152 of the third spectroscopic system S3, 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 once focused at the position where the second optical element 132 of the second spectroscopic system S2 is arranged, and then is incident on the first lens 142 while diffusing. The diffracted light L4 becomes parallel light by the first lens 142, and is reflected by the first mirror 162 and the second mirror 172 as the parallel light. The diffracted light L4 enters the second lens 152 and focuses between the third collimator 123 and the second lens 152 of the third spectroscopic system S3 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 spectroscopic system S3 is arranged on the opposite side of the light guide component 2 from the second spectroscopic system S2 in the extending direction Y of the engraved line C. The third spectroscopic system S3 passes the light L5 emitted from the second folded optical system T2. The third spectroscopic system S3 has a third collimator 123 and a third optical element 133. In addition, the third spectroscopic system S3 includes an optical path from the optical path portion of the light L5 immediately after emitting the second folded 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 spectroscopic system S3 becomes parallel light by the third collimator 123. The light L5, which is parallel light by the third collimator 123, is incident on the diffraction grating 11. At this time, as the return light from the diffraction grating 11, the diffracted light L6 is generated based on the light L5 incident on the diffraction grating 11. The diffracted light L6 passes through the third collimator 123 and focuses at the position where the third optical element 133 is arranged. At least a 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 L1 to be measured is dispersed and separated in the first spectroscopic system S1, and the light L1 to be measured dispersed and separated by the first split system S1 is further dispersed and dispersed in the second spectroscopic system S2. Dispersion spectroscopy is performed. Further, in the spectroscope 1 according to the second embodiment, the light L1 to be measured dispersed and separated by the second spectral system S2 is dispersed and dispersed by the third spectral system S3. Therefore, the same good filter characteristics as in the case where the three-stage optical filter is arranged in series in the optical path of the light to be measured L1 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 of FIG. 3 indicates the light attenuation rate (unit: dB). The horizontal axis of FIG. 3 indicates the offset (unit: nm) of the light to be measured L1 from the center wavelength. In FIG. 3, the thin solid line shows the optical spectrum of the light to be measured L1. The alternate long and short dash line shows an example of the filter characteristics obtained by the first spectroscopic system S1. The broken line shows an example of the filter characteristics obtained by the second spectroscopic system S2. The dotted line shows an example of the filter characteristics obtained by the third spectroscopic system S3. The thick solid line shows an example of the filter characteristics obtained by the entire spectroscope 1 when all the filter characteristics of the first spectroscopic system S1, the second spectroscopic system S2, and the third spectroscopic 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 can be obtained by synthesizing all the filter characteristics of the first spectroscopic system S1, the second spectroscopic system S2, and the third spectroscopic system S3. For example, the bandwidth BW1 of the filter characteristic by the first spectroscopic system S1 and the bandwidth BW2 of the filter characteristic by the second spectroscopic system S2 are represented by the above-mentioned equations 1 and 2, respectively. The bandwidth BW3 of the filter characteristics by the third spectroscopic system S3 is represented by the following equation 3.

［数３］
BW3 = ε3・d/(m・3f)・cos(β) (式３) [Number 3]
BW3 = ε 3・ d / (m ・ 3f) ・ cos (β) (Equation 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 a width through which light can pass through the third optical element 133. For example, when the third optical element 133 is a slit, ε 3 is the slit width of the corresponding slit. Each of d, m, f, and β is the same as that 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 is 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, the bandwidth and wavelength gradient width of the filter characteristics obtained by the entire spectroscope 1 are further narrowed and sharper than those of the first embodiment. Filter characteristics are obtained. In the spectroscope 1 according to the second embodiment, the light L1 to be measured dispersed and separated by the first spectral system S1 is additionally dispersed and separated by the second spectral system S2 and the third spectral system S3. Therefore, the bandwidth of the filter characteristic obtained by the entire spectroscope 1 is determined by the narrowest bandwidth of the filter characteristics obtained by the first spectroscopic system S1, the second spectroscopic system S2, and the third spectroscopic system S3. Will be done. For example, the bandwidth of the filter characteristics obtained by the entire spectroscope 1 is determined by the bandwidth BW3 described above. With reference to the above equation 3, the focal length f of the collimator 12 is effectively tripled and included in the denominator, so that the bandwidth BW3 is narrower than that of 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 characteristic obtained by the entire spectroscope 1 is sufficiently narrower than the wavelength interval between the central peak and the adjacent sideband peak in the optical spectrum of the light L1 to be measured. Therefore, when the light L1 to be measured is measured while sweeping the central wavelength of the filter using the spectroscope 1 according to the second embodiment, the obtained optical spectrum reflects the bandwidth of the filter characteristics of the spectroscope 1. , The sideband structure in the optical spectrum of the light to be measured L1 is clearly shown. For example, in order to analyze the internal structure of an optical device, it is possible to measure the optical spectrum near the emission wavelength. As described above, the spectroscope 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 view 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。 The spectroscope 1 according to the third embodiment is different from the first embodiment and the second embodiment in that it has four spectroscopic systems S and three folded optical systems T. Hereinafter, when the four spectroscopic systems S are distinguished from each other, they are referred to as a first spectroscopic system S1, a second spectroscopic system S2, a third spectroscopic system S3, and a fourth spectroscopic system S4. Similarly, when the three folding optical systems T are distinguished from each other, they are referred to as the first folding optical system T1, the second folding optical system T2, and the third folding optical system T3. Other configurations, functions, effects, modifications, and the like are the same as those of the first embodiment and the second embodiment, and the corresponding description also applies to the spectroscope 1 according to the third embodiment. Hereinafter, the same components as those in the first embodiment and the second embodiment are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. The 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 spectroscopic system S1, the first folded-back optical system T1, the second spectroscopic system S2, the second folded-back optical system T2, and the third spectroscopic system S3 are exactly the same as the configurations in the second embodiment. In the spectroscope 1 according to the third embodiment, the third folded optical system T3 and the 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 folded optical system T3 folds the diffracted light L6 generated in the third spectral system S3 of the adjacent third spectral system S3 and the fourth spectral system S4 toward the fourth spectral system S4. Guide. In the third folded 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 to the outgoing side of the diffracted light L6.

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 converts the diffracted light L6 generated in the third spectroscopic system S3 into parallel light. The first lens 143 is arranged so as to sandwich the third optical element 133 included in the third spectroscopic system S3 together with the third collimator 123 included in the third spectroscopic system S3. The first mirror 163 reflects the diffracted light L6 parallelized by the first lens 143 toward the extending direction Y of the engraved line 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 collects the diffracted light L6 parallelized by the first lens 143 between the fourth collimator 124 and the second lens 153 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 spectroscopic system S3 is arranged, and then is incident on the first lens 143 while diffusing. The diffracted light L6 becomes parallel light by the first lens 143, and is reflected by the first mirror 163 and the second mirror 173 as the parallel light. The diffracted light L6 is incident on the second lens 153 and focuses between the fourth collimator 124 and the second lens 153 of the fourth spectroscopic system S4 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 spectroscopic system S4 is arranged on the opposite side of the light guide component 2 from the third spectroscopic system S3 in the extending direction Y of the engraved line C. The fourth spectroscopic system S4 passes the light L7 emitted from the third folded optical system T3. The fourth spectroscopic system S4 includes a fourth collimator 124 and a fourth optical element 134. In addition, the fourth spectroscopic system S4 includes an optical path from the optical path portion of the light L7 immediately after emitting the third folded optical system T3 to the fourth optical element 134.

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 spectroscopic system S4 becomes parallel light by the fourth collimator 124. The light L7, which is parallel light by the fourth collimator 124, is incident on the diffraction grating 11. At this time, as the return light from the diffraction grating 11, the diffracted light L8 is generated based on the light L7 incident on the diffraction grating 11. The diffracted light L8 passes through the fourth collimator 124 and focuses at the position where the fourth optical element 134 is arranged. At least a 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 spectroscope 1 according to the third embodiment, the light L1 to be measured is dispersed and separated in the first spectroscopic system S1, and the light L1 to be measured dispersed and separated by the first split system S1 is further dispersed and separated in the second spectroscopic system S2. Dispersion spectroscopy is performed. Further, in the spectroscope 1 according to the third embodiment, the light L1 to be measured dispersed and separated by the second spectral system S2 is dispersed and separated by the third spectral system S3 and dispersed and dispersed by the third spectral system S3. The measurement light L1 is dispersed and separated in the fourth spectroscopic system S4. Therefore, the same good filter characteristics as when four stages of optical filters are arranged in series in the optical path of the light to be measured L1 can be obtained.

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 can be obtained by synthesizing all the filter characteristics of the first spectroscopic system S1, the second spectroscopic system S2, the third spectroscopic system S3, and the fourth spectroscopic system S4. For example, the bandwidth BW1 of the filter characteristic by the first spectroscopic system S1, the bandwidth BW2 of the filter characteristic by the second spectroscopic system S2, and the bandwidth BW3 of the filter characteristic by the third spectroscopic system S3 are the above-mentioned equations 1 and 2. , And, respectively. The bandwidth BW4 of the filter characteristics by the fourth spectroscopic system S4 is represented by the following equation 4.

［数４］
BW4 = ε4・d/(m・4f)・cos(β) (式４) [Number 4]
BW4 = ε 4・ d / (m ・ 4f) ・ cos (β) (Equation 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 a width through which light can pass through the fourth optical element 134. For example, when 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 that 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 is 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 gradient width of the filter characteristics obtained by the entire spectroscope 1 are narrower than those of the first embodiment and the second embodiment. Therefore, sharper filter characteristics can be obtained. In the spectroscope 1 according to the third embodiment, the light L1 to be measured dispersed and dispersed in the first spectral system S1 is additionally dispersed and dispersed in the second spectral system S2, the third spectral system S3, and the fourth spectral system S4. Will be done. Therefore, the bandwidth of the filter characteristic obtained by the entire spectroscope 1 is the bandwidth of the filter characteristic obtained by the first spectroscopic system S1, the second spectroscopic system S2, the third spectroscopic system S3, and the fourth spectroscopic system S4. 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 described above. With reference to the above equation 4, the focal length f of the collimator 12 is effectively quadrupled and included in the denominator, so that the bandwidth BW4 is compared with the case of the first embodiment and the second embodiment. Even if it becomes 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 addition to the case where the bandwidth of the filter characteristic obtained by the entire spectroscope 1 is set to be narrower in this way, for example, depending on the application of the optical spectrum analyzer, the bandwidth of the filter characteristic of the spectroscope 1 may be set. It may be set to be wider. In such a case, the filter characteristics obtained by the spectroscope 1 according to the third embodiment are shown in FIG.

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 of FIG. 5 indicates the light attenuation rate (unit: dB). The horizontal axis of FIG. 5 indicates the offset (unit: nm) of the light to be measured L1 from the center wavelength. In FIG. 5, the alternate long and short dash line shows an example of the filter characteristics obtained by the first spectroscopic system S1. The broken line shows an example of the filter characteristics obtained by the second spectroscopic system S2. The dotted line shows an example of the filter characteristics obtained by the fourth spectroscopic system S4. The thick solid line shows an example of the filter characteristics obtained by the entire spectroscope 1 when all the filter characteristics of the first spectroscopic system S1, the second spectroscopic system S2, and the fourth spectroscopic 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。 The spectroscope 1 according to the third embodiment may have, for example, only one of the second optical element 132 and the third optical element 133, as long as good filter characteristics are sufficiently maintained. .. FIG. 5 illustrates the filter characteristics when, for example, the third optical element 133 is omitted in the spectroscope 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 characteristic 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 are likely to deteriorate. More specifically, in the filter characteristics obtained by the entire spectroscope 1, the attenuation slope is wavy, and the amount of light attenuation does not increase smoothly as the offset from the center 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 first embodiment and the second embodiment Even when compared with, a sharper filter characteristic can be obtained. However, when the bandwidth of the filter characteristic of the spectroscope 1 is set to be wide, the filter characteristic tends to deteriorate. The spectroscope 1 according to the following fourth embodiment solves such a new problem.

（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 view 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 is different from the third embodiment in that it has a first folded mirror 191 and a second folded mirror 192 instead of the second folded optical system T2. That is, the spectroscope 1 according to the fourth embodiment has four spectroscopic systems S and two folding optical systems T. Other configurations, functions, effects, modifications, and the like are the same as those in the third embodiment, and the corresponding description also applies to the spectroscope 1 according to the fourth embodiment. Hereinafter, the same components as those in the third embodiment are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. The points different 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 folded mirror 191 is arranged between the second collimator 122 and the second optical element 132 of the second spectroscopic system S2. The second folded mirror 192 is arranged between the second optical element 132 of the second spectroscopic system S2 and the third collimator 123 of the third spectroscopic 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 folded mirror 191 reflects the diffracted light L4 generated in the second spectroscopic system S2 and focused by the second collimator 122 toward the extending direction Y of the engraved line C of the diffraction grating 11. The second optical element 132 is arranged between the first folded mirror 191 and the second folded 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 L4 that is reflected by the first folding mirror 191 and is focused at the position of the second optical element 132 and then diffused 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 L1 to be measured is dispersed and separated in the first spectroscopic system S1, and the light L1 to be measured dispersed and separated by the first split system S1 is added in the second spectroscopic system S2. Dispersion spectroscopy is performed. On the other hand, in the spectroscope 1 according to the fourth embodiment, the light L1 to be measured that is additively dispersed and separated by the first spectroscopic system S1 and the second spectroscopic system S2 is the third spectroscopic system S3 and the fourth spectroscopic system S4. Is subtractively dispersed and dispersed. 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 fluctuate according to the rotation of the diffraction grating 11, but the third 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 when 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 the 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 those in FIG. In FIG. 7, the broken line showing an example of the filter characteristics obtained by the second spectroscopic system S2 and the dotted line showing an example of the filter characteristics obtained by the fourth spectroscopic 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 characteristic of the spectroscope 1 according to the fourth embodiment is determined by the bandwidth BW2 of the filter characteristic of the second spectroscopic system S2 calculated by ε 2 of the equation 2, and the fourth It does not depend on the width ε 4 through which light can pass in the fourth optical element 134 of the spectroscopic system S4. That is, the bandwidth of the filter characteristic of the spectroscope 1 according to the fourth embodiment is the filter characteristic obtained by the second spectroscopic system S2 no matter how narrow the width ε 4 through which light can pass in the fourth optical element 134 is narrowed. Bandwidth BW2 limits.

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, the filter characteristics of the spectroscope 1 according to the fourth embodiment are shown in FIG. 5 even when the bandwidth of the filter characteristics of the spectroscope 1 is set to be wide as in the third embodiment. It exhibits a smooth attenuation slope while maintaining the same bandwidth as the above bandwidth. Therefore, when the bandwidth of the filter characteristic of the spectroscope 1 is set to be wide, the deterioration of the filter characteristic 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 realized in certain forms other than those described above, without departing from its spirit or its essential characteristics. Therefore, the above description is exemplary and is not limited thereto. The scope of disclosure is defined by the appended claims, not by the earlier description. It is assumed that some of all changes that are within the same range are included in it.

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 of the above-mentioned constituent parts are not limited to the contents shown 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 modified example 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 description as below 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 first to fourth embodiments described above has been described as being a lithograph type, but the present invention is not limited thereto. For example, the spectroscope 1 may further include a mirror element 18 to which the return light from the diffraction grating 11 is incident. The mirror element 18 may be, for example, a flat mirror. The return light emitted from the diffraction grating 11 is once incident on the mirror element 18, reflected by the mirror element 18, and is incident on the diffraction grating 11 again. The return light re-entered on the diffraction grating 11 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 spectroscope 1 according to such a modification, the light L1 to be measured is dispersed and separated 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 view showing a first modification of the folded-back optical system T. The first modification shown in FIG. 9A applies to all of the 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 spectroscope 1 according to the first to fourth embodiments described above, it has been described that the light emitted from the optical element 13 of the spectroscopic system S is incident on the first lens 14 of the folded optical system T. Not limited. Instead of the mode in which the spectroscopic system S and the folded optical system T are completely separated as in the spectroscope 1 in the first to fourth embodiments described above, the folded optical system is contained in the spectroscopic system S. An embodiment in which T is included is also possible. More specifically, as shown in FIG. 9A, the folded-back optical system T may be arranged between the collimator 12 and the optical element 13 of the spectroscopic system S. 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 folded optical system T.

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 that has passed through the collimator 12 is focused on the first lens 14 of the folding optical system T and the collimator 12, and then is incident on the first lens 14. The light incident on the first lens 14 passes through the folded optical system T as parallel light and is guided to the second lens 15. The light that has passed 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。 FIG. 9B is a schematic view showing a second modification of the folded-back optical system T. The second modification shown in FIG. 9B applies to all of the 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 spectroscope 1 according to the first to fourth embodiments described above, it has been described that the light emitted from the optical element 13 of the spectroscopic system S is incident on the first lens 14 of the folded optical system T. Not limited. Instead of the mode in which the spectroscopic system S and the folding optical system T are completely separated as in the spectroscope 1 in the first to fourth embodiments described above, a part of the spectroscopic system S and the folding optical system are used. It is also possible that a part of the system T overlaps with each other. More specifically, as shown in FIG. 9B, a part of the folded optical system T may be arranged between the collimator 12 of the spectroscopic system S and the optical element 13. 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 folded optical system T.

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 extending direction Y of the engraved line C of the diffraction grating 11 and guides it to the first lens 14. The second mirror 17 is focused by the second lens 15 and reflects the return light that has 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 that has passed through the collimator 12 is reflected by the first mirror 16 of the folded optical system T to focus, and then is incident on the first lens 14. The light incident on the first lens 14 passes through the folded optical system T as parallel light and is guided to the second lens 15. The light that has passed 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, it has been described that the wavelength sweep is performed by rotating the diffraction grating 11, but the wavelength sweep method is not limited to this. For example, the arrangement angle of the diffraction grating 11 is fixed, and the wavelength sweep may be performed by rotating the mirror element 18 of 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 Spectrometer 11 Diffraction grid 12 Collimeter 121 1st collimeter 122 2nd collimeter 123 3rd collimeter 124 4th collimeter 13 Optical element 131 1st optical element 132 2nd optical element 133 3rd optical element 134 4th optical element 14, 141 , 142, 143 1st lens 15, 151, 152, 153 2nd lens 16, 161, 162, 163 1st mirror 17, 171, 172, 173 2nd mirror 18 Mirror element 191 1st folding mirror 192 2nd folding mirror 2 Light guide component C Engraved line L1 Measured light L2, L4, L6, L8 Diffracted light L3, L5, L7 Light R Rotation axis S Spectrosystem S1 First spectroscopic system S2 Second spectroscopic system S3 Third spectroscopic system S4 Fourth Spectral system T Folded optical system T1 1st folded optical system T2 2nd folded optical system T3 3rd folded optical system Y Extending direction

Claims (6)

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、
分光器。 A spectroscope that disperses the incident light to be measured.
With a diffraction grating,
A collimator that parallelizes the incident light and a position where the return light of the light that has been parallelized by the collimator and incident on the diffraction grating from the diffraction grating are focused are arranged at a position where at least one of the return lights is focused. A plurality of spectroscopic systems each having an optical element passing through the unit,
At least one folding optical system that guides the return light generated in the spectral system of one of the two adjacent spectroscopic systems so as to be folded toward the other spectral system.
With
The folded-back optical system includes a first lens that collimates the return light generated in one spectroscopic system, and a collimator that collimates the return light that is collimated by the first lens with another collimator of the spectroscopic system. Has a second lens that collects light between them,
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 spectroscopic system is arranged between the collimator of one spectroscopic system and the first lens at a position where the return light from the diffraction grating is focused by the collimator. Yes,
The 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。 It comprises four said spectroscopic systems and two said folded optics.
One of the folded optical systems directs the return light generated in the first spectroscopic system through which the light to be measured incident on the spectroscope first passes toward the second spectroscopic system adjacent to the first spectroscopic system. Guide to turn back,
The other folded optical system guides the return light generated in the third spectral system adjacent to the second spectral system so as to be folded toward the fourth spectral system adjacent to the third spectral system.
The spectroscope 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。 A mirror element to which the return light from the diffraction grating is incident is provided.
The return light incident on the mirror element is reflected by the mirror element, re-enters the diffraction grating, and is guided to the optical element via the collimator.
The spectroscope according to any one of claims 1 to 3. 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、
を有する、
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の分光器。 The folded optical system is
A first mirror that reflects the return light parallelized by the first lens toward the extending direction of the engraved lines of the diffraction grating.
A second mirror that reflects the return light reflected by the first mirror toward the diffraction grating and guides it to the second lens.
Have,
The spectroscope according to any one of claims 1 to 4. 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、
を有する、
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の分光器。 The folded optical system is
A first mirror that reflects the return light in the extending direction of the engraved line of the diffraction grating and guides it to the first lens.
A second mirror that reflects the return light collected by the second lens toward the diffraction grating, and
Have,
The spectroscope according to any one of claims 1 to 4.
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