(57)【要約】【課題】簡単な構成で回折格子の偏波依存性を低減する。【解決手段】被測定光の偏波方向を第１の方向に設定して回折格子に入射し、その回折光に基づいて所定波長範囲における波長毎の強度を表す第１スペクトラムデータＤａを取得し（Ｓ１）、次に被測定光の偏波方向を前記第１の方向と９０度異なる第２の方向に設定して回折格子に入射し、その回折光に基づいて前記所定波長範囲における波長毎の強度を表す第２のスペクトラムデータＤａを取得する（Ｓ２）。そして、取得した第１のスペクトラムデータＤａと第２のスペクトラムデータＤｂの強度を波長毎に加算合成して、被測定光のスペクトラム特性を表す第３のスペクトラムデータを求めている（Ｓ３）。【選択図】        図１
2004354208.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定光の偏波方向を第１の方向に設定して回折格子に入射し、その回折光に基づいて所定波長範囲における波長毎の強度を表す第１スペクトラムデータを取得する段階（Ｓ１）と、
被測定光の偏波方向を前記第１の方向と９０度異なる第２の方向に設定して前記回折格子に入射し、その回折光に基づいて前記所定波長範囲における波長毎の強度を表す第２のスペクトラムデータを取得する段階（Ｓ２）と、
前記第１のスペクトラムデータと第２のスペクトラムデータの強度を波長毎に加算合成して、前記被測定光のスペクトラム特性を表す第３のスペクトラムデータを求める段階（Ｓ３）とを含む光スペクトラム解析方法。
【請求項２】
被測定光を入射するための入射端子（２０ａ）と、
前記入射端子に入射された被測定光の偏波方向を回転させるための偏波回転素子（２２）と、
前記偏波回転素子から出射された被測定光を受けてその回折光を出射する回折格子（２３）と、
前記回折格子が出射した回折光を受けて、その強度に対応した信号を出力する受光器（３１、３１′）と、
前記受光器の出力信号に基づいて前記回折格子に入射された被測定光の波長毎の強度を示すスペクトラムデータを取得するスペクトラムデータ取得手段（３７、３７′）と、
前記偏波回転素子を制御して、前記回折格子に入射される被測定光の偏波方向を、第１の方向と該第１の方向に対して９０度異なる第２の方向に切り換える偏波方向制御手段（３６）と、
前記回折格子に入射される被測定光の偏波方向が前記第１の方向のときに前記スペクトラムデータ取得手段によって取得された第１のスペクトラムデータと、前記回折格子に入射される被測定光の偏波方向が前記第２の方向のときに前記スペクトラムデータ取得手段によって取得された第２のスペクトラムデータとを波長毎に加算合成して、前記入射端子に入射された被測定光のスペクトラム特性を表す第３のスペクトラムデータを求めるスペクトラム加算合成手段（４０）とを備えた光スペクトラム解析装置。
【請求項３】
被測定光を入射するための入射端子（２０ａ）と、
前記入射端子に入射された被測定光の偏波方向を回転させるための偏波回転素子（２２）と、
前記偏波回転素子から出射された被測定光を受けてその回折光を出射する回折格子（２３）と、
前記偏波回転素子から出射された被測定光に対して前記回折格子が出射した回折光を受けて、前記回折格子へ反射させるミラー（２４）と、
前記回折格子に対する前記ミラーの角度を可変駆動する駆動装置（３０）と、前記ミラーからの反射光に対して前記回折格子が所定の出射角で出射した回折光を受けて、その強度に対応した信号を出力する単一の受光器（３１）と、
前記駆動装置を制御して前記回折格子に対する前記ミラーの角度を可変して、前記受光器に入射される光の波長を所定範囲内で掃引する掃引制御手段（３５）と、
前記偏波回転素子を制御して、前記回折格子に入射される被測定光の偏波方向を、第１の方向と該第１の方向に対して９０度異なる第２の方向に切り換える偏波方向制御手段（３６）と、
前記受光器の出力信号のレベルを該受光器に入射される光の波長に対応付けて取得するスペクトラムデータ取得手段（３７）と、
前記回折格子に入射される被測定光の偏波方向が前記第１の方向のときに前記スペクトラムデータ取得手段によって取得された第１のスペクトラムデータと、前記回折格子に入射される被測定光の偏波方向が前記第２の方向のときに前記スペクトラムデータ取得手段によって取得された第２のスペクトラムデータとを波長毎に加算合成して、前記入射端子に入射された被測定光のスペクトラム特性を表す第３のスペクトラムデータを求めるスペクトラム加算合成手段（４０）とを備えた光スペクトラム解析装置。
【請求項４】
前記掃引制御手段は、第１波長から第２波長までの波長掃引と、前記第２波長から第１波長までの波長掃引とが交互に行なわれるように前記駆動装置を制御し、
前記偏波方向制御手段は、前記掃引制御手段によって前記受光器に入射される光の波長が前記第１波長から第２波長まで掃引されている間は、前記回折格子に入射される被測定光の偏波方向を前記第１の方向にし、前記受光器に入射される光の波長が前記第２波長から第１波長まで掃引されている間は、前記回折格子に入射される被測定光の偏波方向を前記第２の方向することを特徴とする請求項３記載の光スペクトラム解析装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回折格子を用いて光のスペクトラム特性を求める光スペクトラム解析方法および解析装置において、回折格子の偏波依存性の影響を低減するための技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光のスペクトラム特性、即ち波長対強度の特性を解析する場合、回折格子を用いた光スペクトラム解析装置（アナライザ）が用いられている。回折格子を用いた光スペクトラム解析装置には、単一の受光器で回折光を受光するとともにその受光器に入射される光の波長を掃引する掃引型のものと、回折格子によって分光された各波長毎の光を多数の受光素子からなる受光器によって受光する非掃引型のものとがある。
【０００３】
図９は、従来の掃引型の光スペクトラム解析装置１０の光学系の構成例を示している。
【０００４】
この光スペクトラム解析装置１０は、入射端子１０ａから入射された被測定光Ｐをコリメートレンズ１１によって平行光Ｐ′に変換して回折格子１２に入射し、その回折光Ｐａをミラー１３で受けて、その反射光Ｐｂを回折格子１２に再入射し、その再入射された反射光Ｐｂに対して回折格子１２が所定の回折角で出射する光Ｐｃを受光器１４で受光して、その光Ｐｃの強度を検出する。
【０００５】
ここで、受光器１４に入射する光の波長は、回折格子１２に対するミラー１３の角度によって決定され、ミラー１３の角度を回折格子１２に対して所定範囲内で掃引することにより、受光器１４の入射光の波長が掃引されて、その受光器１４の出力信号から、ミラー１３の角度に対応する波長毎の強度の情報を得ることができる。
【０００６】
なお、上記のような掃引型の光スペクトラム解析装置の基本的な構成として、ミラー１３を用いずに回折格子１２の角度を可変して受光器１４に入射する光の波長を掃引するものが次の特許文献１（図３）に開示されている。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００２−１６８６９２公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、回折格子１２には、入射光の偏波方向によって回折効率が変化するという、いわゆる偏波依存性があり、この偏波依存性によって任意の偏波方向の被測定光のスペクトラム特性を正確に把握できないという問題があった。
【０００９】
この問題は、非掃引型の光スペクトラム解析装置についても同様に発生していた。
【００１０】
これを解決する技術として、図１０に示すように、被測定光Ｐを偏波分離素子（ＰＢＳ）１５に入射して、互いに直交する２つの偏波成分Ｐｘ、Ｐｙに分離し、その一方の偏波成分Ｐｙの偏波方向を波長板１６によって９０度回転させて、他方の偏波成分Ｐｘと同一方向の成分Ｐｘ′に変換し、両成分Ｐｘ、Ｐｘ′を合波器１７によって合波して回折格子１２へ入射することで、回折格子１２に対して常に特定偏波方向（回折効率が高い方向）の光が入射するように構成することが考えられる。
【００１１】
しかし、この方法では、光学系の構成が複雑となり、しかも高価な偏波分離素子１５が必要となるので、システム全体がコスト高になるという問題がある。
【００１２】
本発明は、これらの問題を解決し、簡単な構成で回折格子の偏波依存性を低減することができる光スペクトラム解析方法および解析装置を提供することを目的としている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明の請求項１の光スペクトラム解析方法は、被測定光の偏波方向を第１の方向に設定して回折格子に入射し、その回折光に基づいて所定波長範囲における波長毎の強度を表す第１スペクトラムデータを取得する段階（Ｓ１）と、
被測定光の偏波方向を前記第１の方向と９０度異なる第２の方向に設定して前記回折格子に入射し、その回折光に基づいて前記所定波長範囲における波長毎の強度を表す第２のスペクトラムデータを取得する段階（Ｓ２）と、
前記第１のスペクトラムデータと第２のスペクトラムデータの強度を波長毎に加算合成して、前記被測定光のスペクトラム特性を表す第３のスペクトラムデータを求める段階（Ｓ３）とを含んでいる。
【００１４】
また、本発明の請求項２の光スペクトラム解析装置は、
被測定光を入射するための入射端子（２０ａ）と、
前記入射端子に入射された被測定光の偏波方向を回転させるための偏波回転素子（２２）と、
前記偏波回転素子から出射された被測定光を受けてその回折光を出射する回折格子（２３）と、
前記回折格子が出射した回折光を受けて、その強度に対応した信号を出力する受光器（３１、３１′）と、
前記受光器の出力信号に基づいて前記回折格子に入射された被測定光の波長毎の強度を示すスペクトラムデータを取得するスペクトラムデータ取得手段（３７、３７′）と、
前記偏波回転素子を制御して、前記回折格子に入射される被測定光の偏波方向を、第１の方向と該第１の方向に対して９０度異なる第２の方向に切り換える偏波方向制御手段（３６）と、
前記回折格子に入射される被測定光の偏波方向が前記第１の方向のときに前記スペクトラムデータ取得手段によって取得された第１のスペクトラムデータと、前記回折格子に入射される被測定光の偏波方向が前記第２の方向のときに前記スペクトラムデータ取得手段によって取得された第２のスペクトラムデータとを波長毎に加算合成して、前記入射端子に入射された被測定光のスペクトラム特性を表す第３のスペクトラムデータを求めるスペクトラム加算合成手段（４０）とを備えている。
【００１５】
また、本発明の請求項３の光スペクトラム解析装置は、
被測定光を入射するための入射端子（２０ａ）と、
前記入射端子に入射された被測定光の偏波方向を回転させるための偏波回転素子（２２）と、
前記偏波回転素子から出射された被測定光を受けてその回折光を出射する回折格子（２３）と、
前記偏波回転素子から出射された被測定光に対して前記回折格子が出射した回折光を受けて、前記回折格子へ反射させるミラー（２４）と、
前記回折格子に対する前記ミラーの角度を可変駆動する駆動装置（３０）と、前記ミラーからの反射光に対して前記回折格子が所定の出射角で出射した回折光を受けて、その強度に対応した信号を出力する単一の受光器（３１）と、
前記駆動装置を制御して前記回折格子に対する前記ミラーの角度を可変して、前記受光器に入射される光の波長を所定範囲内で掃引する掃引制御手段（３５）と、
前記偏波回転素子を制御して、前記回折格子に入射される被測定光の偏波方向を、第１の方向と該第１の方向に対して９０度異なる第２の方向に切り換える偏波方向制御手段（３６）と、
前記受光器の出力信号のレベルを該受光器に入射される光の波長に対応付けて取得するスペクトラムデータ取得手段（３７）と、
前記回折格子に入射される被測定光の偏波方向が前記第１の方向のときに前記スペクトラムデータ取得手段によって取得された第１のスペクトラムデータと、前記回折格子に入射される被測定光の偏波方向が前記第２の方向のときに前記スペクトラムデータ取得手段によって取得された第２のスペクトラムデータとを波長毎に加算合成して、前記入射端子に入射された被測定光のスペクトラム特性を表す第３のスペクトラムデータを求めるスペクトラム加算合成手段（４０）とを備えている。
【００１６】
また、本発明の請求項４のスペクトラム解析装置は、請求項３のスペクトラム解析装置において、
前記掃引制御手段は、第１波長から第２波長までの波長掃引と、前記第２波長から第１波長までの波長掃引とが交互に行なわれるように前記駆動装置を制御し、
前記偏波方向制御手段は、前記掃引制御手段によって前記受光器に入射される光の波長が前記第１波長から第２波長まで掃引されている間は、前記回折格子に入射される被測定光の偏波方向を前記第１の方向にし、前記受光器に入射される光の波長が前記第２波長から第１波長まで掃引されている間は、前記回折格子に入射される被測定光の偏波方向を前記第２の方向することを特徴としている。
【００１７】
【発明の実施の形態】
始めに、本発明のスペクトラム解析方法を図１のフローチャートに基づいて説明する。
【００１８】
本発明のスペクトラム解析方法は、図１に示しているように、被測定光の偏波方向を第１の方向に設定して回折格子に入射し、その回折光に基づいて所定波長範囲における波長毎の強度を表す第１スペクトラムデータＤａを取得し（Ｓ１）、次に被測定光の偏波方向を前記第１の方向と９０度異なる第２の方向に設定して回折格子に入射し、その回折光に基づいて前記所定波長範囲における波長毎の強度を表す第２のスペクトラムデータＤａを取得する（Ｓ２）。
【００１９】
そして、取得した第１のスペクトラムデータＤａと第２のスペクトラムデータＤｂの強度を波長毎に加算合成して、被測定光のスペクトラム特性を表す第３のスペクトラムデータを求めている（Ｓ３）。
【００２０】
上記方法により、簡単な構成で、被測定光Ｐの偏波方向に依存しないスペクトラムデータを得ることができる。
【００２１】
以下、その原理について説明する。
例えば、図２の（ａ）に示すように、ｘ軸に対して偏波方向がθだけ傾いた被測定光Ｐを回折格子に直接入射した場合について考える。
【００２２】
ここで、説明を簡単にするために被測定光Ｐを単一波長でその振幅をＡと仮定すれば、回折格子に入射される光Ｐのｘ軸に沿った偏波成分Ｐｘと、ｙ軸に沿った偏波成分Ｐｙは、以下のように表すことができる。
【００２３】
Ｐｘ＝Ａ・ｃｏｓ  θ
Ｐｙ＝Ａ・ｓｉｎ  θ
【００２４】
一方、ｘ軸に沿った方向の偏波成分に対する回折格子の回折効率をα、ｙ軸に沿った方向の偏波成分に対する回折格子の回折効率をβとすると、入射光Ｐに対して回折格子が出射する回折光Ｐａのｘ軸に沿った偏波成分Ｐａｘと、ｙ軸に沿った偏波成分Ｐａｙは、次のように表すことができる。
【００２５】
Ｐａｘ＝α・Ａ・ｃｏｓ  θ
Ｐａｙ＝β・Ａ・ｓｉｎ  θ
【００２６】
前記した非掃引型の場合であれば、上記２つの偏波成分によって偏波方向が決まる回折光Ｐａを受光器で受光してその強度に対応した電気信号に変換することで、スペクトラムデータが得られる。
【００２７】
ここで、受光器は一般的に入射光の強度に比例した電圧の信号Ｅを出力するから、その比例係数をｋとすれば、受光器が出力する信号Ｅは、以下のように表すことができる。
【００２８】
2004354208.tif 000003
【００２９】
この式から明らかなように、受光器の出力信号Ｅの大きさは、被測定光Ｐの偏波方向θに依存して変化してしまう。
【００３０】
これに対し、本発明のスペクトラム解析方法では、前記したように、図２の（ａ）の被測定光Ｐの偏波方向を、例えば図２の（ｂ）のように、反時計回りにφ回転し、その光Ｐ（φ）を回折格子に入射する。この回転後の方向（θ＋φ）が第１の方向となる。
【００３１】
このとき、回折格子に入射される光Ｐ（φ）のｘ軸に沿った偏波成分Ｐ（φ）ｘと、ｙ軸に沿った偏波成分Ｐ（φ）ｙは、以下のように表すことができる。
【００３２】
Ｐ（φ）ｘ＝Ａ・ｃｏｓ（θ＋φ）
Ｐ（φ）ｙ＝Ａ・ｓｉｎ（θ＋φ）
【００３３】
この入射光Ｐ（φ）に対して回折格子が出射する回折光Ｐ（φ）ａのｘ軸に沿った偏波成分Ｐ（φ）ａｘと、ｙ軸に沿った偏波成分Ｐ（φ）ａｙは、前記同様に回折格子の回折効率をα、βとすれば、次のように表すことができる。
【００３４】
Ｐ（φ）ａｘ＝α・Ａ・ｃｏｓ（θ＋φ）
Ｐ（φ）ａｙ＝β・Ａ・ｓｉｎ（θ＋φ）
【００３５】
非掃引型の場合この回折光Ｐ（φ）ａを受光器で直接受光してスペクトラムデータを得るが、ここでは、回折光Ｐ（φ）ａをミラーで受けて、その反射光Ｐ（φ）ｂを回折格子に再入射する掃引型の場合を考える。
【００３６】
ミラーの損失を無視すれば、反射光Ｐ（φ）ｂは回折光Ｐ（φ）ａと同等であるから、この反射光Ｐ（φ）ｂに対して回折格子が出射する回折光Ｐ（φ）ｃのｘ軸に沿った偏波成分Ｐ（φ）ｃｘとｙ軸に沿った偏波成分Ｐ（φ）ｃｙは、次のように表すことができる。
【００３７】
Ｐ（φ）ｃｘ＝α２・Ａ・ｃｏｓ（θ＋φ）
Ｐ（φ）ｃｙ＝β２・Ａ・ｓｉｎ（θ＋φ）
【００３８】
この２つの偏波成分によって偏波方向が決まる回折光Ｐ（φ）ｃは、ミラーの角度が前記単一波長に対応した角度になったとき受光器に入射され、その強度Ｐ（φ）２に比例した電圧の信号Ｅ（φ）に変換される。
【００３９】
したがって、前記同様に比例係数をｋとすれば、受光器が出力する信号Ｅ（φ）は、以下のように表すことができる。
【００４０】
2004354208.tif 000004
【００４１】
そして、この信号Ｅ（φ）のデータを第１のスペクトラムデータＤａとして取得して記憶しておく。
【００４２】
次に、図２の（ａ）に示した被測定光Ｐの偏波方向を、図２の（ｃ）のように時計回りにψ（＝９０−φ）回転し、その光Ｐ（ψ）を回折格子に入射する。この回転後の方向（θ−ψ）が第２の方向となる。
【００４３】
このとき、回折格子に入射される光Ｐ（ψ）のｘ軸に沿った偏波成分Ｐ（ψ）ｘと、ｙ軸に沿った偏波成分Ｐ（ψ）ｙは、以下のように表すことができる。
【００４４】
Ｐ（ψ）ｘ＝Ａ・ｃｏｓ（θ−ψ）
Ｐ（ψ）ｙ＝Ａ・ｓｉｎ（θ−ψ）
【００４５】
この入射光Ｐ（ψ）に対して回折格子が出射する回折光Ｐ（ψ）ａのｘ軸に沿った偏波成分Ｐ（ψ）ａｘと、ｙ軸に沿った偏波成分Ｐ（ψ）ａｙは、次のように表すことができる。
【００４６】
Ｐ（ψ）ａｘ＝α・Ａ・ｃｏｓ（θ−ψ）
Ｐ（ψ）ａｙ＝β・Ａ・ｓｉｎ（θ−ψ）
【００４７】
また、ミラーによる反射光Ｐ（ψ）ｂに対して回折格子が出射する回折光Ｐ（ψ）ｃのｘ軸に沿った偏波成分Ｐ（ψ）ｃｘとｙ軸に沿った偏波成分Ｐ（ψ）ｃｙは、次のように表すことができる。
【００４８】
Ｐ（ψ）ｃｘ＝α２・Ａ・ｃｏｓ（θ−ψ）
Ｐ（ψ）ｃｙ＝β２・Ａ・ｓｉｎ（θ−ψ）
【００４９】
この回折光Ｐ（ψ）ｃは、ミラーの角度が前記単一波長に対応した角度になったとき受光器に入射され、その強度Ｐ（ψ）２に比例した電圧の信号Ｅ（ψ）に変換される。
【００５０】
したがって、受光器が出力する信号Ｅ（ψ）は、以下のように表すことができる。
【００５１】
2004354208.tif 000005
【００５２】
そして、この信号Ｅ（ψ）のデータを第２スペクトラムデータＤｂとして取得して記憶しておく。
【００５３】
次に、このようにして得られた２つのスペクトラムデータＤａ、Ｄｂに対して波長毎に以下の加算合成処理を行なう。
【００５４】
2004354208.tif 000006
【００５５】
ここで、上記したように、第１の方向（θ＋φ）と第２方向（θ−ψ）の差が９０度であるから、次の関係が成立する。
【００５６】
ｃｏｓ（θ＋φ）２＝ｓｉｎ（θ−ψ）２
ｓｉｎ（θ＋φ）２＝ｃｏｓ（θ−ψ）２
【００５７】
また、三角関数の周知の定理から、
ｃｏｓ（θ＋φ）２＋ｓｉｎ（θ＋φ）２＝１
が成立する。
【００５８】
上記関係式を用いれば、加算合成結果は以下のようになる。
【００５９】
Ｅ（φ）＋Ｅ（ψ）
＝ｋ・Ａ２・（α４＋β４）
【００６０】
この式から明らかなように、加算合成によって得られた第３のスペクトラムデータＤｃは、入射光の偏波方向（θ）に依存せず、入射した被測定光Ｐの強度に正確に比例したものとなる。
【００６１】
よって、この第３のスペクトラムデータＤｃは、被測定光の偏波方向によらずそのスペクトラム特性を正確に表しており、この第３のスペクトラムデータＤｃから被測定光のスペクトラム解析を正確に行なうことができる。
【００６２】
なお、非掃引型の場合には、回折回数が１回だけなので、加算合成結果は以下のようになる。
【００６３】
Ｅ（φ）＋Ｅ（ψ）
＝ｋ・Ａ２・（α２＋β２）
【００６４】
つまり、非掃引型の場合でも、前記同様に加算合成によって得られた第３のスペクトラムデータＤｃは、入射光の偏波方向（θ）に依存せず、入射した被測定光Ｐの強度に正確に比例したものとなる。
【００６５】
よって、この第３のスペクトラムデータＤｃは、偏波方向によらず被測定光のスペクトラム特性を正確に表しており、この第３のスペクトラムデータＤｃから被測定光のスペクトラム解析を正確に行なうことができる。
【００６６】
次に、上記スペクトラム解析方法に基づく光スペクトラム解析装置の実施形態について説明する。
【００６７】
図３は、掃引型の実施形態の光スペクトラム解析装置２０の構成を示している。この光スペクトラム解析装置２０は、入射端子２０ａから入射された被測定光Ｐをコリメートレンズ２１によって平行光Ｐ′に変換し、偏波回転素子２２に入射する。なお、被測定光Ｐが平行光であれば、コリメートレンズ２１を省略して、被測定光Ｐを偏波回転素子２２に直接入射してもよい。
【００６８】
偏波回転素子２２は、例えば印加する磁界の強度に応じて、入射光の偏波方向を回転させるファラデー素子によって構成されている。この偏波回転素子２２は、後述する偏波方向制御手段３９によって制御される。
【００６９】
偏波回転素子２２から出射された被測定光Ｐ（γ）は、回折格子２３に入射される。回折格子２３は、入射された被測定光Ｐ（γ）に対する回折光Ｐａをミラー２４に出射する。
【００７０】
ミラー２４は、回折格子２３が出射する回折光Ｐａを受け、その反射光Ｐｂを回折格子２３に再入射する。
【００７１】
ここで、回折格子２３に対するミラー２４の角度は、駆動装置３０によって可変できるように構成されている。
【００７２】
図４は、ミラー２４の構成例を示している。このミラー２４は、半導体基板をエッチングして形成したものであり、外形が矩形の枠状基板２５と、枠状基板２５の中央部に配置され、外形が矩形で一面側に光を高い反射率で反射する反射面が形成された反射板２６と、枠状基板２５の上板２５ａの中間部と反射板２６の上縁中間部の間および下板２５ｂの中間部と反射板２６の下縁中間部の間を連結し、長手方向に沿って捩じれ変形が可能な一対の連結部２７、２７とを有しており、この連結部２７の捩じれ変形により、反射板２６は連結部２７、２７を結ぶ線を中心にして所定角度範囲内で回転できるようになっている。
【００７３】
したがって、このミラー２４の反射板２６の端部に外力を加えることで、反射板２６の角度を可変することができる。
【００７４】
この反射板２６に対して外力を与えるための駆動装置３０としては、静電力を与えるものあるいは電磁力を与えるもののいずれでもよい。
【００７５】
静電力を用いる場合には、例えば反射板２６（ミラー２４全体でもよい）の表面に導電層を形成するとともに、図５のように、反射板２６の両端部にそれぞれ対向する固定電極２８、２９を設け、反射板２６と固定電極２８、２９の間に電圧Ｖを印加することで、反射板２６の両端と固定電極２８、２９の間に静電引力を生じさせ、反射板２６の角度を変化させる。
【００７６】
例えば、図５の（ａ）のように、反射板２６と一方の固定電２８の間に電圧Ｖを印加すれば、反射板２６の左側と固定電極２８との間に静電引力が生じて反射板２６は反時計回り回転して、静電引力と連結部２７、２７の復帰力とが釣り合う角度位置で停止する。
【００７７】
また、図５の（ｂ）のように、反射板２６と他方の固定電２９の間に電圧Ｖを印加すれば、反射板２６の右側と固定電極２９との間に静電引力が生じて反射板２６は時計回り回転して、静電引力と連結部２７、２７の復帰力とが釣り合う角度位置で停止する。
【００７８】
また、固定電極２８、２９に所定周期で且つ交互に電圧を印加すれば、反射板２６は所定角度範囲内で往復回転することになる。
【００７９】
また、固定電極２８、２９に異なる電圧を同時に印加すれば、反射板２６はその電圧差に応じた角度位置で停止することになる。
【００８０】
なお、ここでは、反射板２６の表面側の両端に対向する位置に固定電極２８、２９を設けていたが、この固定電極２８、２９を反射板２６の背面側にも設けて、反射板２６の動きをより細かく制御することも可能である。
【００８１】
また、図示しないが、電磁力を用いる場合には、例えば、反射板２６の両端部に磁力で引かれる金属層を設け、これと対向するコイルに電流を流して、両者の間に生じた電磁力により、反射板２６の角度を可変したり、所定角度範囲内で往復回転させる。
【００８２】
このように半導体基板をエッチングして構成したミラー２４は、小型に且つ軽量に構成することができ、反射板２６の角度を高速に可変することができる。
【００８３】
なお、ここで示したミラー２４と駆動装置３０の構成は一例であり、最も簡単には平面鏡をステッピングモータ等の回転駆動装置によって回転させる構成としてもよい。
【００８４】
上記のように構成されたミラー２４からの反射光Ｐｂに対して、回折格子２３が所定の回折角で出射する光Ｐｃは受光器３１に入射される。受光器３１は、単一の受光素子からなり、入射光の強度に比例する電圧の信号Ｅを出力する。
【００８５】
掃引制御手段３５は、図示しない操作部等によって指定された波長範囲の光が受光器３１に入射されるように駆動装置３０を制御し、受光器３１に入射される光の波長を特定するための波長情報λを順次出力するとともに、掃引期間の開始タイミングと終了タイミングを表す掃引開始信号Ｓｓ、掃引終了信号Ｓｅを出力する。
【００８６】
なお、ここで掃引制御手段３５は、指定された波長範囲の両端が第１波長λ１と第２波長λ２の場合、受光器３１に入射される光の波長が、図６の（ａ）に示すように、第１波長λ１から第２波長λ２まで連続的に所定速度で変化し、続いて第２波長λ２から第１波長λ１まで連続的に所定速度で変化するという動作が繰り返されるように駆動装置３０を制御し、且つ第１波長λ１から第２波長λ２までの掃引期間Ｔ１および第２波長λ２から第１波長λ１までの掃引期間Ｔ２に対して、図６の（ｂ）の掃引開始信号Ｓｓと図６の（ｃ）の掃引終了信号Ｓｅをそれぞれ出力するとともに、各掃引期間Ｔ１、Ｔ２における波長情報λを出力する。
【００８７】
一方、偏波方向制御手段３６は、掃引制御手段３５からの掃引開始信号Ｓｓおよび掃引終了信号Ｓｅを受け、掃引制御手段３５によって、受光器３１に入射される光の波長が第１波長λ１から第２波長λ２まで掃引されている掃引期間Ｔ１の間は、回折格子２３に入射される被測定光Ｐ（γ）の偏波方向を第１の方向にし、受光器３１に入射される光の波長が第２波長λ２から第１波長λ１まで掃引されている掃引期間Ｔ２の間は、回折格子２３に入射される被測定光Ｐ（γ）の偏波方向を第１の方向と９０度異なる第２の方向に切り換える。
【００８８】
例えば、掃引期間Ｔ１のときには、回折格子２３に入射する被測定光Ｐ（γ）の偏波方向が元の偏波方向に対して反時計回りに４５度（＝φ）回転した第１の方向となるように偏波回転素子２２を制御し、掃引期間Ｔ２のときには、回折格子２３に入射する被測定光Ｐ（γ）の偏波方向が元の偏波方向に対して時計回りに４５度（＝９０−φ＝ψ）回転した第２の方向となるように偏波回転素子２２を制御する。
【００８９】
なお、ここでは、偏波回転角を±４５度にして、第１の方向と第２の方向の角度差を９０度としているが、偏波回転素子２２による偏波回転角は、両方向の角度差が９０度となる組合せであれば任意であり、例えば、０度（非回転）と９０度、３０度と６０度等の組合せであってもよい。
【００９０】
スペクトラムデータ取得手段３７は、掃引制御手段３５からの波長情報λ、掃引開始信号Ｓｓおよび掃引終了信号Ｓｅを受け、例えば掃引期間Ｔ１中に受光器３１から出力される信号Ｅを、掃引制御手段３５から波長情報λが出力される周期と同一周期でサンプリングしてディジタル値に順次変換し、そのサンプル列を第１のスペクトラムデータＤａとして波長情報λに対応付けてメモリ３８に記憶し、掃引期間Ｔ２中に受光器３１から出力される信号Ｅを、掃引制御手段３５から波長情報λが出力される周期と同一周期でサンプリングしてディジタル値に順次変換し、そのサンプル列を第２のスペクトラムデータＤｂとして波長情報λに対応付けてメモリ３９に記憶する。
【００９１】
スペクトラム加算合成手段４０は、掃引制御手段３５からの掃引開始信号Ｓｓ、掃引終了信号Ｓｅとを受け、少なくとも２つの掃引期間が経過したときに、スペクトラムデータ取得手段３７によってメモリ３８、３９にそれぞれ記憶されている第１のスペクトラムデータＤａと第２のスペクトラムデータＤｂと読み出して波長毎に加算合成し、その加算合成された第３のスペクトラムデータＤｃを、被測定光Ｐのスペクトラム特性を表す情報として、メモリ４１に記憶する。
【００９２】
スペクトラム波形表示手段４３は、スペクトラム加算合成手段４０によってメモリ４１に記憶された第３のスペクトラムデータＤｃを読み出して、そのスペクトラム波形を表示器４４の画面上に表示する。
【００９３】
このように構成されたスペクトラム解析装置２０では、入射端子２０ａに入射された被測定光Ｐは、ミラー２４の角度が第１波長λ１に対応した角度から第２波長λ２に対応した角度まで変化している掃引期間Ｔ１に、偏波回転素子２２によってその偏波方向が反時計回りに４５度回転した状態で回折格子２３に入射される。
【００９４】
そして、その回折光Ｐ（φ）ａがミラー２４で反射されて、その反射光Ｐ（φ）ｂが回折格子２３に再入射されて、その反射光Ｐ（φ）ｂに対する回折光Ｐ（φ）ｃのうち、ミラー２４の角度によって決まる波長の光が受光器３１で受光され、例えば、図７の（ａ）のように、被測定光Ｐ（φ）に含まれる各波長成分の光の強度を表す第１のスペクトラムデータＤａが取得されてメモリ３８に記憶される。
【００９５】
また、次の掃引期間Ｔ２になると、偏波回転素子２２は−４５度の偏波回転状態に切り換えられ、被測定光Ｐは、偏波方向が４５度時計回りに回転した光Ｐ（ψ）に変換されて回折格子２３の回折面に入射される。
【００９６】
そして、その光Ｐ（ψ）に対する回折光Ｐ（ψ）ａがミラー２４で反射されて、その反射光Ｐ（ψ）ｂが回折格子２３に再入射されて回折され、その回折光Ｐ（ψ）ｃのうち、ミラー２４の角度によって決まる波長の光が受光器３１で受光され、例えば、図７の（ｂ）のように、被測定光Ｐ（ψ）に含まれる各波長成分の光の強度を表す第１のスペクトラムデータＤａが取得されてメモリ３９に記憶される。
【００９７】
このようにして２つのメモリ３８、３９に記憶されたスペクトラムデータＤａ、Ｄｂは、前記したように、回折格子２３の偏波依存性の影響を受けて、被測定光Ｐのスペクトラム特性を正確には表していない。
【００９８】
取得された２組のスペクトラムデータＤａ、Ｄｂは、図７の（ｃ）のように、スペクトラム加算合成手段４０によって波長毎に加算合成されて、その処理結果が第３のスペクトラムデータＤｃとしてメモリ４１に記憶される。
【００９９】
この第３のスペクトラムデータＤｃは、スペクトラム波形表示手段４３によってメモリ４１から読み出されて、表示器４４に波形表示される。
【０１００】
この加算合成によって得られた第３のスペクトラムデータＤｃは、前記したように、入射光の偏波方向（θ）に依存しないデータで、被測定光Ｐのスペクトラム特性を正確に表しているため、表示器４４に表示されたスペクトラム波形から被測定光Ｐのスペクトラム特性を正確に把握できる。
【０１０１】
また、光学系としては従来のものに対して、入射光の偏波方向を可変するための偏波回転素子を挿入しただけで構成が複雑化することはなく、しかも、ファラデー素子のような偏波回転素子は比較的安価であるので、装置全体を安価に構成できる。
【０１０２】
また、前記したように、掃引制御手段３５は、受光器３１に入射する光の波長が第１波長λ１から第２波長λ２まで変化する掃引期間Ｔ１だけでなく、第２波長λ２から第１波長λ１まで戻るための期間も掃引期間Ｔ２となるように駆動装置３０を制御し、さらに、偏波方向制御手段３６が、回折格子２３に入射される被測定光Ｐ（γ）の偏波方向を掃引期間毎に交互に切り換えている。
【０１０３】
このため、掃引波長が第１波長λ１と第２波長λ２の間を１往復する間に被測定光Ｐのスペクトラム特性を正確に表す第３のスペクトラムデータＤｂを得ることができ、リアルタイムに近いスペクトラム解析が行なえる。さらに、図４に示した構造のミラー２４を用いることで、より高速なスペクトラム解析が行なえる。
【０１０４】
また、上記したスペクトラム解析装置２０では、１回の掃引で得られる第１のスペクトラムデータＤａとその次の掃引で得られる第２のスペクトラムデータＤｂとの加算合成結果を第３のスペクトラムデータＤｃとしていたが、この加算合成処理と平均化処理とを併用することができる。
【０１０５】
この場合には、スペクトラムデータ取得手段３７によって得られた１組の第１のスペクトラムデータＤａと１組の第２のスペクトラムデータＤｂの加算結果を、予め設定された平均化数分だけ累積加算し、その累積結果を平均化された第３のスペクトラムデータＤｃとしてメモリ４１に記憶すればよい。
【０１０６】
また、スペクトラムデータ取得手段３７によって第１のスペクトラムデータＤａ毎、第２のスペクトラムデータＤｂ毎にそれぞれ独立に平均化処理（累積加算処理）を行なって、その平均化された第１のスペクトラムデータＤａ′と第２のスペクトラムデータＤｂ′とを加算合成手段４０によって加算合成して、第３のスペクトラムデータＤｃを求めてもよい。
【０１０７】
また、前記した光スペクトラム解析装置２０は、単一の受光素子からなる受光器３１に入射する光の波長を掃引するいわゆる掃引型のものであったが、図８に示す非掃引型の光スペクトラム解析装置２０′のように、偏波回転素子２２からの被測定光Ｐ（γ）に対する回折格子２３の回折光Ｐａを、その波長の広がり方向に沿って受光素子３１ａが多数並んだアレー型の受光器３１′で受けて、各受光素子３１ａの出力信号をスペクトラムデータ取得手段３７′によってサンプリングして、偏波回転素子２２の偏波回転角に応じたメモリ３８、３９に記憶してもよい。
【０１０８】
このような非掃引型の場合、偏波方向制御手段３６による偏波回転素子２２の偏波回転角の切り換えは任意のタイミングに行なうことができる。
【０１０９】
また、上記した光スペクトラム解析装置２０、２０′では、スペクトラム加算合成手段４０によって求めた第３のスペクトラムデータＤａの波形をスペクトラム波形表示手段４３によって表示器４４に表示していたが、第３のスペクトラムデータＤａの出力形態は上記のような表示器に対する表示出力の他に、プリンタへの印字出力あるいは他装置への通信出力であってもよい。
【０１１０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の光スペクトラム解析方法および解析装置は、被測定光の偏波方向を第１の方向に設定して回折格子に入射し、その回折光に基づいて所定波長範囲における波長毎の強度を表す第１スペクトラムデータを取得し、また、被測定光の偏波方向を前記第１の方向と９０度異なる第２の方向に設定して回折格子に入射し、その回折光に基づいて前記所定波長範囲における波長毎の強度を表す第２のスペクトラムデータを取得し、取得した第１のスペクトラムデータと第２のスペクトラムデータの強度を波長毎に加算合成して、被測定光のスペクトラム特性を表す第３のスペクトラムデータを求めている。
【０１１１】
このため、簡単で安価な構成で、被測定光Ｐの偏波方向に依存しない正確なスペクトラム特性を得ることができる。
【０１１２】
また、掃引制御手段は、受光器に入射する光の波長が第１波長から第２波長まで変化する期間だけでなく、第２波長から第１波長まで戻るための期間も掃引期間となるように制御し、さらに、偏波方向制御手段が、回折格子に入射される被測定光の偏波方向を掃引期間毎に交互に切り換えている。
【０１１３】
このため、掃引波長が第１波長と第２波長の間を１往復する間に被測定光のスペクトラム特性を正確に表す第３のスペクトラムデータを得ることができ、リアルタイムに近いスペクトラム解析が行なえる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光スペクトラム解析方法の手順を示すフローチャート
【図２】光スペクトラム解析方法を説明するための光の偏波方向を示す図
【図３】本発明の実施形態の光スペクトラム解析装置の構成を示す図
【図４】実施形態の要部の構成例を示す図
【図５】実施形態の要部の構成例を示す図
【図６】実施形態の要部の動作例を示す図
【図７】実施形態装置によって得られるデータ波形図
【図８】非掃引型の光スペクトラム解析装置に本発明を適用した構成例を示す図
【図９】掃引型の従来装置の光学系構成図
【図１０】偏波依存性を解消するための技術の一例を示す図
【符号の説明】
２０、２０′……光スペクトラム解析装置、２１……コリメートレンズ、２２……偏波回転素子、２３……回折格子、２４……ミラー、３０……駆動装置、３１、３１′……受光器、３５……掃引制御手段、３６……偏波方向制御手段、３７、３７′……スペクトラムデータ取得手段、３８、３９……メモリ、４０……スペクトラム加算合成手段、４１……メモリ、４３……スペクトラム波形表示手段、４４……表示器
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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