(57)【要約】【課題】複数の波長に対応した波長変換素子と、それに対応した励起用レーザにより、一台の波長可変レーザをもとに複数の波長の測定光を作り、一台の装置で多成分の測定を可能にしたレーザ分光分析装置を提供する。【解決手段】レーザ光源は、波長λｐ１〜λｐｎの励起用レーザ光のそれぞれに波長λｓのシグナルレーザ光を同軸にして出射する第１の合波モジュールと、第１の合波モジュールにより出射されたレーザ光をそれぞれの波長に対応した波長変換をして波長λｄ１〜λｄｎのアイドラー光を出射する波長変換手段とを有することである。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長λｐ１〜λｐｎの励起用レーザ光のそれぞれに波長λｓのシグナルレーザ光を同軸にして出射する第１の合波モジュールと、
前記第１の合波モジュールにより出射されたレーザ光をそれぞれの波長に対応した波長変換をして波長λｄ１〜λｄｎのアイドラー光を出射する波長変換手段とを有することを特徴とするレーザ光源。
【請求項２】
請求項１のレーザ光源において、前記それぞれの波長に対応した波長変換手段を一つのチップ状に構成したことを特徴とするレーザ光源。
【請求項３】
請求項１または２のレーザ光源において、前記波長変換手段より出射された波長λｄ１〜λｄｎのアイドラー光を同軸にして出射する第２の合波モジュールを有することを特徴とするレーザ光源。
【請求項４】
請求項１または２または３のレーザ光源において、前記波長λｐ１〜λｐｎの励起用レーザ光を外部よりＯＮ／ＯＦＦ設定できるようにしたことを特徴とするレーザ光源。
【請求項５】
請求項４のレーザ光源において、前記波長λｐ１〜λｐｎの励起用レーザ光を異なる周波数でＯＮ／ＯＦＦ設定するためのＯＮ／ＯＦＦ設定信号発生装置を有することを特徴とするレーザ光源。
【請求項６】
測定対象物にレーザ光を出射し、透過してくる光を検出及び測定するレーザ分光分析装置において、
波長λｐ１〜λｐｎの励起用レーザ光のそれぞれに波長λｓのシグナルレーザ光を同軸にしたレーザ光を、それぞれの波長に対応した波長変換をして波長λｄ１〜λｄｎのアイドラー光を出射する波長変換手段と、
前記波長変換手段により出射された波長λｄ１〜λｄｎのアイドラー光を測定対象物に透過させ、該透過した測定光のそれぞれを検出する検出手段と、
前記検出手段により検出され、測定光より変換された電気信号を処理する信号処理手段と、
を備えたことを特徴とするレーザ分光分析装置。
【請求項７】
請求項６のレーザ分光分析装置において、前記それぞれの波長に対応した波長変換手段を一つのチップ状に構成したことを特徴とするレーザ分光分析装置。
【請求項８】
請求項６または７のレーザ分光分析装置において、前記波長変換手段より出射された波長λｄ１〜λｄｎのアイドラー光を同軸にして出射する第２の合波モジュールを有することを特徴とするレーザ分光分析装置。
【請求項９】
請求項６または７または８のレーザ分光分析装置において、前記波長λｐ１〜λｐｎの励起用レーザ光を外部よりＯＮ／ＯＦＦ設定できるようにしたことを特徴とするレーザ分光分析装置。
【請求項１０】
請求項９のレーザ分光分析装置において、前記波長λｐ１〜λｐｎの励起用レーザ光を異なる周波数でＯＮ／ＯＦＦ設定するためのＯＮ／ＯＦＦ設定信号発生装置を有することを特徴とするレーザ分光分析装置。
【請求項１１】
測定対象物にレーザ光を出射し、透過してくる光を検出及び測定するレーザ分光分析装置において、
波長λｐ１〜λｐｎの励起用レーザ光のそれぞれに波長λｓのシグナルレーザ光を同軸にしたレーザ光を、それぞれの波長に対応した波長変換をして波長λｄ１〜λｄｎのアイドラー光を出射する波長変換手段と、
前記波長変換手段により出射された波長λｄ１〜λｄｎのアイドラー光を同軸のレーザ光にして測定対象物を透過させ、該透過した測定光を検出する検出手段と、
前記検出手段により検出され、測定光より変換された電気信号を処理する信号処理手段と、を備え、
前記波長λｐ１〜λｐｎの励起用レーザ光のそれぞれが発生するタイミングと、前記信号処理手段で処理するタイミングとを同期させたことを特徴とするレーザ分光分析装置。
【請求項１２】
請求項１１のレーザ分光分析装置において、前記それぞれの波長に対応した波長変換手段を一つのチップ状に構成したことを特徴とするレーザ分光分析装置。
【請求項１３】
請求項１１または１２のレーザ分光分析装置において、前記波長λｐ１〜λｐｎの励起用レーザ光が発生するタイミングを外部より設定できるようにしたことを特徴とするレーザ分光分析装置。
【請求項１４】
請求項１３のレーザ分光分析装置において、前記波長λｐ１〜λｐｎの励起用レーザ光が発生するタイミングを異なる周波数に設定するためのレーザ光発生タイミング設定装置を有することを特徴とするレーザ分光分析装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザ光源及びこれを用いたレーザ分光分析装置に関し、詳しくは複数成分同時測定を安価に実現したレーザ光源及びこれを用いたレーザ分光分析装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来技術におけるレーザ分光分析装置は、図６に示すように、ファイバーレーザ１１２とＤＦＢ−ＬＤ１１３とからなる励起ステージ１１１と、励起ステージ１１１からのレーザ光を結合するＷＤＭ（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ）１１４と、ＷＤＭ１１４で結合されたレーザ光を入力して差周波を発生させる差周波発生ステージ１１５と、差周波発生ステージ１１５からのレーザ光を反射させる反射鏡１２１と、反射鏡１２１で反射されたレーザ光を計測する計測ステージ１２２と、計測ステージ１２２からの計測信号を増幅するＤＣアンプ１２９と、このＤＣアンプ１２９で増幅された信号を解析する演算処理部１３０とから構成されている。
【０００３】
差周波発生ステージ１１５は、ＷＤＭ１１４からのレーザ光を入光して集束させる対物レンズ１１６と、対物レンズ１１６で集束されたレーザ光の波長を変換するＰＰＬＮ（Ｐｅｒｉｏｄｉｃａｌｌｙ  Ｐｏｌｌｅｄ  Ｌｉｔｈｉｕｍ  Ｎｉｏｂａｔｅ）１１７と、ＰＰＬＮ１１７の温度を調整する温度調整用モジュール１１８と、ＰＰＬＮ１１７からのレーザ光を平行光にするＣａＦ２レンズ１１９とからなる。
【０００４】
計測ステージ１２２は、波長変換されたレーザ光を反射する反射鏡１２１からのレーザ光をガスセル１２４側に反射させる反射鏡１２３と、ガスセル１２４と、ガスセル１２４を透過したレーザ光を反射させる反射鏡１２５と、反射鏡１２５からのレーザ光を反射させる放物面鏡１２６と、測定波長λｄのみを取り出すＧｅフィルタ１２７と、Ｇｅフィルタ１２７を通過したレーザ光を検出するＨｇＣｄＴｅ光検出器１２８とからなる。
【０００５】
このような構成からなるレーザ分光分析装置の動作を説明すると、先ず、励起ステージ１１１にあるファイバーレーザ１１２及び波長可変ＤＦＢ−ＬＤ１１３より、それぞれ、波長λｐ＝１０３８ｎｍ、λｓ＝１５７７ｎｍのレーザ光が出射される。それぞれのレーザ光は、ＷＤＭ１１４によって結合され、赤外用の対物レンズ（ｆ＝１０ｍｍ）によりＰＰＬＮ１１７結晶の中心に集光される。
【０００６】
２つのレーザ光は、ＰＰＬＮ１１７により一部波長変換され、波長λｄ＝１／（１／λｐ−１／λｓ）となる差周波光が２つのレーザ光と共にＰＰＬＮ１１７より出射する。波長λｐ、λｓ、λｄのレーザ光はそれぞれＣａＦ２レンズ（ｆ＝５０ｍｍ）１１９によりコリメートされ計測ステージ１２２のマルチパスセル（ｌ＝１０ｍ）或いはガスセル（ｌ＝０．１ｍ）１２４に導入され、マルチパスセル又はガスセル１２４よりの光はＧｅフィルタ１２７により測定波長であるλｄの光のみが取り出され測定される。
【０００７】
【特許文献１】
特開平８−２４０５２８号公報  （第３頁  第１図）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来技術で説明したレーザ分光分析装置においては、レーザの波長掃引範囲が数１０ｎｍと狭いため、測定対象とするガスの吸光スペクトルにより最適な掃引波長範囲を選び装置を構成することになる。
そのため、大気などの成分を分析する際、複数の成分を測定する場合には、その掃引波長範囲に測定に適した光の吸収がある成分のみ測定可能であり、その他の成分を測定するためには、その成分の吸収スペクトルにより、適した波長範囲を掃引することができる他の装置を用いなければならないという問題がある。
【０００９】
従って、一つの装置でレーザの波長掃引範囲を広くし、複数の吸収スペクトルが測定できる、所謂、多成分同時測定ができるレーザ分光分析装置を安価に実現することに解決しなければならない課題を有する。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明に係るレーザ光源及びこれを用いたレーザ分光分析装置は、次に示す構成にすることである。
【００１１】
（１）レーザ光源は、波長λｐ１〜λｐｎの励起用レーザ光のそれぞれに波長λｓのシグナルレーザ光を同軸にして出射する第１の合波モジュールと、前記第１の合波モジュールにより出射されたレーザ光をそれぞれの波長に対応した波長変換をして波長λｄ１〜λｄｎのアイドラー光を出射する波長変換手段とを有することである。
（２）又、（１）のレーザ光源において、前記それぞれの波長に対応した波長変換手段を一つのチップ状に構成したことを特徴とするレーザ光源。
（３）（１）または（２）のレーザ光源において、前記波長変換手段より出射された波長λｄ１〜λｄｎのアイドラー光を同軸にして出射する第２の合波モジュールを有することを特徴とするレーザ光源。
（４）（１）または（２）または（３）のレーザ光源において、前記波長λｐ１〜λｐｎの励起用レーザ光を外部よりＯＮ／ＯＦＦ設定できるようにしたことを特徴とするレーザ光源。
（５）（４）のレーザ光源において、前記波長λｐ１〜λｐｎの励起用レーザ光を異なる周波数でＯＮ／ＯＦＦ設定するためのＯＮ／ＯＦＦ設定信号発生装置を有することを特徴とするレーザ光源。
【００１２】
（６）レーザ分光分析装置は、測定対象物にレーザ光を出射し、透過してくる光を検出及び測定するレーザ分光分析装置において、波長λｐ１〜λｐｎの励起用レーザ光のそれぞれに波長λｓのシグナルレーザ光を同軸にしたレーザ光を、それぞれの波長に対応した波長変換をして波長λｄ１〜λｄｎのアイドラー光を出射する波長変換手段と、前記波長変換手段により出射された波長λｄ１〜λｄｎのアイドラー光を測定対象物に透過させ、該透過した測定光のそれぞれを検出する検出手段と、前記検出手段により検出され測定光より変換された電気信号を処理する信号処理手段と、を備えたことである。
（７）（６）のレーザ分光分析装置において、前記それぞれの波長に対応した波長変換手段を一つのチップ状に構成したことを特徴とするレーザ分光分析装置。
（８）（６）または（７）のレーザ分光分析装置において、前記波長変換手段より出射された波長λｄ１〜λｄｎのアイドラー光を同軸にして出射する第２の合波モジュールを有することを特徴とするレーザ分光分析装置。
（９）（６）または（７）または（８）のレーザ分光分析装置において、前記波長λｐ１〜λｐｎの励起用レーザ光を外部よりＯＮ／ＯＦＦ設定できるようにしたことを特徴とするレーザ分光分析装置。
（１０）（９）のレーザ分光分析装置において、前記波長λｐ１〜λｐｎの励起用レーザ光を異なる周波数でＯＮ／ＯＦＦ設定するためのＯＮ／ＯＦＦ設定信号発生装置を有することを特徴とするレーザ分光分析装置。
【００１３】
（１１）レーザ分光分析装置は、測定対象物にレーザ光を出射し、透過してくる光を検出及び測定するレーザ分光分析装置において、波長λｐ１〜λｐｎの励起用レーザ光のそれぞれに波長λｓのシグナルレーザ光を同軸にしたレーザ光を、それぞれの波長に対応した波長変換をして波長λｄ１〜λｄｎのアイドラー光を出射する波長変換手段と、前記波長変換手段により出射された波長λｄ１〜λｄｎのアイドラー光を同軸のレーザ光にして測定対象物を透過させ、該透過した測定光を検出する検出手段と、前記検出手段により検出され測定光より変換された電気信号を処理する信号処理手段と、を備え、前記波長λｐ１〜λｐｎの励起用レーザ光のそれぞれが発生するタイミングと、前記信号処理手段で処理するタイミングとを同期させたことである。
（１２）（１１）のレーザ分光分析装置において、前記それぞれの波長に対応した波長変換手段を一つのチップ状に構成したことを特徴とするレーザ分光分析装置。
（１３）（１１）または（１２）のレーザ分光分析装置において、前記波長λｐ１〜λｐｎの励起用レーザ光が発生するタイミングを外部より設定できるようにしたことを特徴とするレーザ分光分析装置。
（１４）（１３）のレーザ分光分析装置において、前記波長λｐ１〜λｐｎの励起用レーザ光が発生するタイミングを異なる周波数に設定するためのレーザ光発生タイミング設定装置を有することを特徴とするレーザ分光分析装置。
【００１４】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に係るレーザ光源及びこれを用いたレーザ分光分析装置の実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１５】
本発明に係る第１の実施形態のレーザ光源を備えたレーザ分光分析装置は、図１に示すように、波長λｐ１〜λｐｎの励起用レーザ光線を発生させる励起用レーザ１１と、波長λｓのシグナルレーザ光を発生させる波長可変レーザ１２と、波長λｓのシグナルレーザ光をｎ分岐するレーザ分波モジュール１３と、波長λｐ１〜λｐｎのポンプ光のそれぞれにｎ分岐した波長λｓのシグナルレーザ光を同軸のレーザ光にして出射する第１の合波モジュール１４と、第１の合波モジュール１４により出射された波長λｐ１〜λｐｎ、λｓのレーザ光をそれぞれの波長に対応した波長変換をして波長λｄ１〜λｄｎのアイドラー光を出射する波長変換手段であるＰＰＬＮ（Ｐｅｒｉｏｄｉｃａｌｌｙ  Ｐｏｌｌｅｄ  Ｌｉｔｈｉｕｍ  Ｎｉｏｂａｔｅ）１５と、ＰＰＬＮ１５より出射する波長λｐ１〜λｐｎのポンプ光である励起用レーザ光、波長λｓのシグナル光を取り除く第１の光学フィルタ１６と、波長変換手段により出射された、波長λｄ１〜λｄｎのアイドラー光を全て同軸のレーザ光にする第２の合波モジュール１７と、波長λｐ１〜λｐｎのポンプ光、波長λｓのシグナルレーザ光を取り除く第２の光学フィルタ１８と、真空レギュレータ１９と、サンプルを透過させるガスセル２０と、真空ポンプ２１と、波長λｐ１〜λｐｎのポンプ光、波長λｓのシグナルレーザ光を取り除く第３の光学フィルタ２２と、波長λｄ１〜λｄｎのアイドラー光を分岐する分波モジュール２３と、波長λｐ１〜λｐｎのポンプ光、波長λｓのシグナル光を取り除く第４の光学フィルタ２４と、分波モジュール２３で分岐された測定光のそれぞれを検出し、電気信号とする検出手段である検出器２５と、検出手段により検出され、電気信号とされた測定信号を処理する信号処理手段であるＡ／Ｄ変換器及び信号処理回路２６と、波長可変レーザ１２及びＡ／Ｄ変換器及び信号処理回路２６を制御し、また、測定信号を演算処理する演算処理部（ＣＰＵ）２７とからなる。ここで、第１〜第４の光学フィルタ１６、１８、２２、２４は、波長変換手段であるＰＰＬＮ１５の後段の何れかに設けて、波長λｐ１〜λｐｎのポンプ光、波長λｓのシグナルレーザ光を取り除くようにすればよい。
【００１６】
このような構成からなるレーザ分光分析装置において、先ず、測定対象となる成分の吸収スペクトルに対応した波長を生成する波長変換素子であるＰＰＬＮ１５に対して、波長λｐ１〜λｐｎのポンプ光を発生させる励起用レーザ１１と波長λｓのシグナルレーザ光を発生させる波長可変レーザ１２よりレーザ光を出射する。
【００１７】
ＰＰＬＮ１５は擬似位相整合を用い非線形光学効果により波長変換を行う素子で、励起用レーザ１１の波長λｐ、波長可変レーザ１２のシグナル（信号）レーザ光の波長λｓ、波長変換光（測定光；アイドラー光）の波長λｄとした場合、分極反転周期Λ＝１／（Ｎｐ／λｐ−Ｎｄ／λｄ−Ｎｓ／λｓ）となる周期で分極反転を行った場合に、高効率の波長変換が可能となる（Ｎｐ、Ｎｄ、Ｎｓはそれぞれλｐ、λｄ、λｓにおける屈折率）。
【００１８】
又、そのとき波長変換で得られる測定光の波長は、励起用レーザ１１の波長λｐとシグナル光の波長λｓの差周波となり、λｄ＝１／（１／λｐ−１／λｓ）となる。
【００１９】
つまり、シグナル光の波長λｓが一定の場合でも、励起用レーザ１１の波長λｐと波長変換素子の分極反転周期Λを適当に選ぶことで、必要な波長の光が得られることになる。
【００２０】
本実施例では、測定したい成分の吸光スペクトルが対応した波長λｄ１〜λｄｎを用いて分析する構成になっている。
【００２１】
次に、上記構成からなるレーザ分光分析装置における時系列的な動作について説明すると、
（１）先ず、波長可変レーザ１２より波長λｓのシグナルレーザ光が出射される。
（２）レーザ分波モジュール１３によりｎ分岐される。
（３）ｎ分岐されたシグナルレーザ光はそれぞれ第１の合波モジュール１４に導かれる。
（４）励起用レーザ１１で出力される波長λｐ１〜λｐｎのポンプ光も又、それぞれ第１の合波モジュール１４に導かれる。
（５）第１の合波モジュール１４にて励起用レーザ１１と波長可変レーザ１２からのポンプ光及びシグナルレーザ光が、それぞれ同軸のレーザ光となり出射される。
（６）第１の合波モジュール１４より出射されたレーザ光は、それぞれの波長に対応したＰＰＬＮ１５に入射される。
（７）ＰＰＬＮ１５ではそれぞれ波長変換され、波長λｄ１〜λｄｎのアイドラー光を出射する。又、励起光であるλｐ１〜λｐｎのポンプ光、波長λｓのシグナルレーザ光についても波長変換の効率により、ある光量を出射することになる。
（８）ＰＰＬＮ１５より出射する波長λｐ１〜λｐｎのポンプ光、波長λｓのシグナルレーザ光は図中点線で示した位置に適当な光学フィルタ（第１〜第４の光学フィルタ１６、１８、２２、２４）を挿入することで取り除くことができる。
（９）ＰＰＬＮ１５より出射したそれぞれのレーザ光は、第２の合波モジュール１７で全て同軸のレーザ光となり、ガスセル２０に入射され、ガスセル２０内に導入されたサンプルを透過した後に、分波モジュール２３に入射する。
（１０）波長λｄ１〜λｄｎのそれぞれの測定光は、分波モジュール２３にて分岐され、それぞれの波長λｄ１〜λｄｎに対する検出器２５で検出される。
（１１）検出器２５で検出されたレーザ光は電気信号として処理され、求めたい成分の濃度が測定される。
【００２２】
又、本実施例において、ガスセル２０に真空レギュレータ１９、真空ポンプ２１をつけ、ガスセル２０内の圧力を下げられるように構成してある。サンプルの圧力を下げると、スペクトル幅が狭くなり、選択性が高くなる。
【００２３】
そして、測定は演算処理部（ＣＰＵ）２７より波長可変レーザ１２の波長λｓを変更しながら行われる。通常、成分の濃度などをその成分の吸光スペクトルより求める場合、図２に示すように、吸光スペクトルの吸収ピーク近傍を何点（λ１、λ２、λ３）か測定し、吸光量を求め測定する。
【００２４】
実施例の場合、波長可変レーザ１２の波長をある波長（λ１、λ２、λ３）に設定した際、測定したいそれぞれの成分の吸光スペクトルの吸収ピーク波長に全ての測定光の波長λｄ１〜λｄｎがなるように励起用レーザ１１の波長λｐ１〜λｐｎを選び、その近傍の波長を波長可変レーザ１２の波長λｓを適当に設定して測定することで、多成分の濃度を同時に測定することができる。
【００２５】
ここで、上記構成からなるレーザ分波モジュール１３、第１の合波モジュール１４、第２の合波モジュール１７は、空間ビームにてビームスプリッタ、ダイクロイックミラーなどにより構成できる他、光ファイバを用い、カプラなどを用いた構成でもよい。
又、各波長用のＰＰＬＮ１５を一つのデバイス上に構成してもよい。
【００２６】
更に、レーザ光の光路に光導波路を用いたもの、具体的には励起用レーザのチップ化、第１の合波モジュール１４を導波路回路上に配置し、各波長用のＰＰＬＮ１５を１デバイス上に構成したものと接合した構成にしてもよい。又は、それぞれの波長に対して励起用レーザ１２、第１及び第２の合波モジュール１４、１７、ＰＰＬＮ１５を光導波回路上に配置してもよい。
【００２７】
次に、本願発明のレーザ分光分析装置の第２の実施形態について、図面を参照して説明する。
【００２８】
第２の実施形態のレーザ分光分析装置は、図３に示すように、上記説明した第１の実施形態のレーザ分光分析装置と同様であるが、唯一相違する点は、励起用レーザ１２のオン／オフを演算処理部（ＣＰＵ）２７より設定するようにしたことで、測定光である波長λｄ１〜λｄｎのレーザ光を選択的に発生することができるようにしたものである。この場合は光学フィルタを適当に選ぶことにより、検出器２５は波長λｄ１〜λｄｎに感度があるものが一つでよい。
【００２９】
次に、本願発明のレーザ分光分析装置の第３の実施形態について、図面を参照して説明する。
【００３０】
第３の実施形態のレーザ分光分析装置は、図４に示すように、上記第１の実施形態で説明したレーザ分光分析装置と同じもので、唯一相違する点は、励起用レーザ１１をそれぞれ異なる周波数でオン／オフするオン／オフ信号発生装置２８を具備し、それぞれ周波数ｆ１〜ｆｎでオン／オフを連続的に繰り返し、波長λｄ１〜λｄｎに感度のある一つの検出器２５で受光する。
【００３１】
波長λｄ１〜λｄｎに感度のある一つの検出器２５で受光し、検出した信号を電気的フィルタ又はＦＦＴ等のデジタル信号処理によりそれぞれの周波数成分を取り出すことで、検出器２５が一つであっても、多成分同時測定を実現することができる。
また、周波数ｆ１〜ｆｎのオン／オフ信号にそれぞれ同期する信号をＡ／Ｄ変換器及び信号処理回路２６に入力し、周期検波を行うことで、それぞれの周波数成分を取り出すことが可能になる。
その他の点は、上記第１の実施形態で説明したものと同じであるので、その説明は省略する。
【００３２】
次に、本願発明のレーザ分光分析装置の第４の実施形態について、図面を参照して説明する。
【００３３】
第４の実施形態のレーザ分光分析装置は、図５に示すように、光源ユニット３０が、第１の波長変換モジュール３１Ａ、第２の波長変換モジュール３１Ｂ、第３の波長変換モジュール３１Ｃに分離され、それらのモジュール３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃにて波長可変レーザ１２Ａからレーザ光を波長変換して、ガスセル２０を透過させた後に検出ユニット３２で信号を検出するものであり、光源ユニット３０のレーザ光を発生させるタイミングと、検出器ユニット３２で検波するタイミングを同期させた構成になっている。その構成は、光源ユニット３０と、光源ユニット３０からのレーザ光を透過させるガスセル２０と、ガスセル２０を透過したレーザ光を受光して検出及び測定する検出器ユニット３２とから構成されている。
【００３４】
光源ユニット３０は、様々な励起用レーザ光λｐ１〜λｐｎを発生させるもののうち、実施例においては、波長λｐ１の励起用レーザ光を発生させる第１の波長変換モジュール３１Ａ、波長λｐ２の励起用レーザ光を発生させる第２の波長変換モジュール３１Ｂ、波長λｐ３の励起用レーザ光を発生させる第３の波長変換モジュール３１Ｃからなり、夫々に波長可変レーザ１２Ａから出力される波長λｓのシグナルレーザ光を同軸にして波長変換して出力する。
【００３５】
第１の波長変換モジュール３１Ａは、波長λｐ１の励起用レーザ光の出力をＯＮ／ＯＦＦ制御するＬＤドライバ２８Ａと、ＬＤドライバ２８Ａの制御に基づいて波長λｐ１の励起用レーザ光を発生させるレーザダイオードＬＤ（１１Ａ）と、波長λｐ１の励起用レーザ光に波長可変レーザ１２Ａから出力される波長λｓのシグナルレーザ光を同軸にして出射するレンズ等で構成された第１の合波モジュール１４Ａと、第１の合波モジュール１４Ａで同軸にされたレーザ光の波長変換をするＰＰＬＮ１５Ａと、ＰＰＬＮ１５Ａからのレーザ光のうち波長λｓのシグナルレーザ光と波長λｐ１の励起用レーザ光を取り除くフィルタ１６Ａとからなる。このフィルタ１６Ａを通過したレーザ光が第２の合波モジュール１７Ａで他のモジュールからのレーザ光と同軸になりガスセル２０側に出射されることになる。
【００３６】
第２の波長変換モジュール３１Ｂは、波長λｐ２の励起用レーザ光の出力をＯＮ／ＯＦＦ制御するＬＤドライバ２８Ｂと、ＬＤドライバ２８Ｂの制御に基づいて波長λｐ２の励起用レーザ光を発生させるレーザダイオードＬＤ（１１Ｂ）と、波長λｐ２の励起用レーザ光に波長可変レーザ１２Ａから出力される波長λｓのシグナルレーザ光を同軸にして出射するレンズ等で構成された第１の合波モジュール１４Ｂと、第１の合波モジュール１４Ｂで同軸にされたレーザ光の波長変換をするＰＰＬＮ１５Ｂと、ＰＰＬＮ１５Ｂからのレーザ光のうち波長λｓのシグナルレーザ光と波長λｐ２の励起用レーザ光を取り除くフィルタ１６Ｂとからなる。このフィルタ１６Ｂを通過したレーザ光が第２の合波モジュール１７Ａで他のモジュールからのレーザ光と同軸になりガスセル２０側に出射されることになる。
【００３７】
第３の波長変換モジュール３１Ｃは、波長λｐ３の励起用レーザ光の出力をＯＮ／ＯＦＦ制御するＬＤドライバ２８Ｃと、ＬＤドライバ２８Ｃの制御に基づいて波長λｐ３の励起用レーザ光を発生させるレーザダイオードＬＤ（１１Ｃ）と、波長λｐ３の励起用レーザ光に波長可変レーザ１２Ａから出力された波長λｓのシグナルレーザ光を同軸にして出射するレンズ等で構成された第１の合波モジュール１４Ｃと、第１の合波モジュール１４Ｃで同軸にされたレーザ光の波長変換をするＰＰＬＮ１５Ｃと、ＰＰＬＮ１５Ｃからのレーザ光のうち波長λｓのシグナルレーザ光と波長λｐ３の励起用レーザ光を取り除くフィルタ１６Ｃとからなる。このフィルタ１６Ｃを通過したレーザ光が第２の合波モジュール１７Ａで他のモジュールからのレーザ光と同軸になりガスセル２０側に出射されることになる。
【００３８】
検出器ユニット３２は、ガスセル２０を透過してきた、それぞれの波長変換モジュール３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃからのレーザ光を受光する受光部３３と、受光部３３で受けレーザ光から変換された電気信号を増幅する増幅器３４と、増幅された信号と、モジュール３１Ａ、３１Ｂ、３１ＣのＬＤドライバ２８Ａ、２８Ｂ、２８Ｃとの同期信号に基づいて検波する同期検波部３５Ａ、３５Ｂ、３５Ｃと、同期検波された信号の信号処理をする信号処理部３６とからなる。
同期検波部３５Ａ、３５Ｂ、３５Ｃは、光源ユニット３０で構成されているモジュールの数だけ、実施例においてはモジュール３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃに対応した同期検波部３５Ａ、３５Ｂ、３５Ｃが設定され、それぞれが同期信号（ｆ１、ｆ２、ｆ３）で同期されて検波する構成になっている。
【００３９】
このような構成からなるレーザ分光分析装置において、光源ユニット３０で励起用レーザ光を発生させたときの同期信号が検出器ユニット３２側に送られることで、特定の波長、例えば、波長λｐ１の励起用レーザ光であれば第１の波長変換モジュール３１Ａからのレーザ光が検出器ユニット３２で同期信号（ｆ１）に同期させて同期検波部３５Ａで検波されることになる。このようにすることで、同期信号（ｆ１、ｆ２、ｆ３、…ｆｎ）に同期させることで同時に複数のレーザ光による測定を可能にすることができるのである。
【００４０】
【発明の効果】
上記説明したように、本発明によれば、複数の波長に対応した波長変換素子とそれに対応した励起用レーザにより、一台の波長可変レーザをもとに複数の波長の測定光を作成して測定できるため、一台の装置で多成分の同時測定が可能となり、多成分の測定を安価に実現できる。
又、多波長を同時に測定できるよう構成することで、多成分同時測定が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る第１の実施形態のレーザ分光分析装置を示すブロック図である。
【図２】同、吸光スペクトルの吸収ピーク近傍を何点か測定する手法を示した説明図である。
【図３】本発明に係る第２の実施形態のレーザ分光分析装置を示すブロック図である。
【図４】本発明に係る第３の実施形態のレーザ分光分析装置を示すブロック図である。
【図５】本発明に係る第４の実施形態のレーザ分光分析装置を示すブロック図である。
【図６】従来技術における測定手法を示した説明図である。
【符号の説明】
１１      励起用レーザ
１１Ａ    レーザドライバ
１２      波長可変レーザ
１２Ａ    波長可変レーザ
１３      レーザ分波モジュール
１４      第１の合波モジュール
１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ    第１の合波モジュール
１５      ＰＰＬＮ
１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ    ＰＰＬＮ
１６      第１の光学フィルタ
１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ    フィルタ
１７      第２の合波モジュール
１７Ａ    第２の合波モジュール
１８      第２の光学フィルタ
１９      真空レギュレータ
２０      ガスセル
２１      真空ポンプ
２２      第３の光学フィルタ
２３      分波モジュール
２４      第４の光学フィルタ
２５      検出器
２６      Ａ／Ｄ変換器及び信号処理回路
２７      演算処理部（ＣＰＵ）
２８      オン／オフ信号発生装置
２８Ａ、２８Ｂ、２８Ｃ    ＬＤドライバ
３１Ａ    第１の波長変換モジュール
３１Ｂ    第２の波長変換モジュール
３１Ｃ    第３の波長変換モジュール
３２      検出器ユニット
３３      受光部
３５Ａ    同期検波部
３５Ｂ    同期検波部
３５Ｃ    同期検波部
３６      信号処理部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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