(57)【要約】【課題】  本発明は、物質の定性・定量分析を目的とした分光分析技術に関し、小型でかつ高い波長分解能を有する電磁波分光装置が提供されることを課題とするものである。【解決手段】  電磁波分光装置１０において、入力電磁波Ｐの特定波長成分（λ2，λ4…）を、選択的に透過させる波長選択フィルタ１３と、この透過した特定波長成分の波長を連続的に変化させる波長走査手段１４と、この透過した複数の特定波長成分を波長ごとに分離させる回折格子１２と、回折格子１２により回折された電磁波が照射する照射面に連続して設けられた複数の出力端１１ｂと、を備え、波長選択フィルタ１３は、それぞれ別個の出力端１１ｂから出力されるように特定波長成分を選択し、波長走査手段１４は、各々の特定波長成分が、特定かつ単一の出力端の内部、若しくは隣接する出力端を走査するように、特定波長成分の波長を連続的に変化させることを特徴とする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁波を波長ごとに分離して抽出する電磁波分光装置であって、
前記電磁波のうち、線スペクトル若しくは狭い帯域を持つ特定波長成分を、複数、選択して透過させる波長選択フィルタと、
前記波長選択フィルタが透過させる前記特定波長成分の波長を連続的に変化させる波長走査手段と、
前記波長選択フィルタから透過した複数の前記特定波長成分を波長ごとに分離させる回折格子と、
前記回折格子により回折された前記電磁波が照射する照射面に連続して設けられた複数の出力端と、を備え、
前記波長選択フィルタは、複数の前記特定波長成分の各々が、それぞれ別個の前記出力端から出力されるように前記特定波長成分を選択し、
前記波長走査手段は、前記特定波長成分が、特定かつ単一の前記出力端の内部、若しくはそれに隣接する複数の前記出力端を走査するように、前記特定波長成分の波長を連続的に変化させることを特徴とする電磁波分光装置。
【請求項２】
前記出力端には、前記特定波長成分が送出される光導波路が接続されていることを特徴とする請求項１に記載の電磁波分光装置。
【請求項３】
前記出力端には、前記特定波長成分の出力強度を検出する検出素子が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の電磁波分光装置。
【請求項４】
前記波長選択フィルタは、前記電磁波のうち、共振波長に一致する前記特定波長成分を透過させるリング共振器から構成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の電磁波分光装置。
【請求項５】
前記波長走査手段は、前記リング共振器の温度を変化させる温度調節器であって、前記リング共振器は、前記温度値に対応して屈折率を変化させることを特徴とする請求項４に記載の電磁波分光装置。
【請求項６】
前記波長走査手段は、前記リング共振器に電気的にキャリアを注入する機構であって、前記リング共振器は、前記キャリアの注入量に対応して屈折率を変化させることを特徴とする請求項４に記載の電磁波分光装置。
【請求項７】
前記単波長成分が伝送する媒体であるコア部の材料は、硅素、窒化硅素系化合物、ガリウム砒素系化合物、インジウム燐系化合物の群から選ばれる一の物質であり、前記コア部の外周面を被覆するクラッド部は、ガリウム砒素系化合物、インジウム燐系化合物、酸化硅素系化合物、エポキシ系ポリマー、ポリイミド系ポリマー、空気の群から選ばれる一の物質であることを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか一項に記載の電磁波分光装置。
【請求項８】
前記回折格子は、前記電磁波に対して透明な誘電体スラブの一端面に形成され、前記複数の出力端および前記波長選択フィルタの接続端は、前記誘電体スラブの他端面に形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項７の何れか一項に記載の電磁波分光装置。
【請求項９】
前記誘電体スラブの厚さは、この誘電体スラブを構成する物質からなる一様媒体を伝搬する前記電磁波の波長の１／２以下であることを特徴とする請求項８に記載の電磁波分光装置。
【請求項１０】
前記リング共振器の内部において前記電磁波が伝送される媒体のコア部の断面は、このコア部を構成する物質からなる一様媒体内を伝搬する前記電磁波の波長以下の長さを一辺長とする四角形であることを特徴とする請求項１乃至請求項９の何れか一項に記載の電磁波分光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁波を用いた物質の定性・定量分析を目的とした分光分析技術に関し、特に、小型でかつ波長分解能が高い電磁波分光装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、被測定物質に電磁波を当て、この電磁波の透過波または反射波を分光して得られた連続スペクトルを測定し、この物質の定性・定量分析することが実施されている。そして、測定の簡便性を目的として測定装置の小型化が試みられている。
【０００３】
図３は、小型化を目的とした従来方式による電磁波分光装置を示す概念図である。従来の電磁波分光装置３０は、検出する電磁波に対して透明な薄板状のスラブ導波路３１と、被測定物質（図示せず）から反射もしくは透過した入力電磁波Ｐを伝送してスラブ導波路３１に入力するチャンネル導波路３３と、を有している。そして、スラブ導波路３１の一端面には、回折格子３２が形成され、他端面に接続されたチャンネル導波路３３から入力された入力電磁波Ｐは、スラブ導波路３１内を拡散して回折格子３２の全面に照射される。そして、入力電磁波Ｐは、回折格子３２において回折を受け、波長毎に異なる方向に分離して反射し、則ち分光がなされる。
【０００４】
そして、この分光された連続スペクトルの電磁波Ｒは、スラブ導波路３１の他端面上に照射され、この照射位置に設けられた複数の検出素子３４，３４…により、その検出素子の位置に対応した波長の電磁波強度が検出される。このようにして、得られた入力電磁波Ｐの強度の波長分布を解析することにより、被測定物質の定性・定量分析が行われる。
【０００５】
なお、かかる分析は、旧来より自由空間伝搬系に回折格子、入出射スリット、各種レンズ系等の単体素子を配置して構成した装置により実現されており、この場合、電磁波分光装置は、数十ｃｍ角、数ｃｍ厚の大きさを必要していた。これに対し、図３に示す電磁波分光装置３０にあっては、スラブ導波路３１より構成される光伝搬系の採用により、回折格子や入出力構造が一体形成され、装置サイズを数ｃｍ角、１ｍｍ厚にまで小型化することが可能である（例えば、非特許文献１参照）。
【非特許文献１】清倉孝規，分光研究  第５１巻  第１号別冊ｐ．２３（２００２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、以上述べた従来の電磁波分光装置３０を、例えばガス分析のような複数の線スペクトルが近接し、これらの分離検出に高い波長分解能が要求される分析へ適用する場合、以下に記載する問題があった。
【０００７】
すなわち、分光される入力電磁波Ｐの波長範囲を波長１５００ｎｍ近傍の近赤外線に設定し、電磁波分光装置３０における回折格子３２と検出素子３４，３４…との距離を数ｃｍとし、検出素子３４，３４…の配置間隔を１０μｍ程度と想定した場合、得られる波長分解能は１５ｎｍ程度である。
一方、前記したガス分析で一般に要求される波長分解能は、０．１〜１ｎｍであることを鑑みると、従来の電磁波分光装置３０では、かかる高分解能測定の要求に充分に対応できない。
【０００８】
また、図３に示す電磁波分光装置３０のように、回折格子３２のみにより入力電磁波Ｐが分光される技術においては、電磁波分光装置３０の波長分解能は、回折格子３２と検出素子３４，３４…との距離に比例し、検出素子３４，３４…の配置間隔に反比例するといった性質を原理的に有している。
このため、電磁波分光装置３０の波長分解能を向上させるとなると、回折格子３２と検出素子３４，３４…との距離を広げるか、検出素子３４，３４…の配置間隔を狭める必要がある。
【０００９】
しかし、携帯性を重要視する小型の電磁波分光装置３０の大きさの上限は数ｃｍ程度であり、また検出素子３４，３４…の配置間隔は、検出素子に求められる感度や現実的な実装上の問題から、一般に１０μｍより小さくできない。
すなわち、従来の電磁波分光装置３０においては、装置の小型化と高分解能とは二律背反の関係にあり、小型化を目的とした電磁波の電磁波分光装置は、一般に高い分解能を得る事が困難であるという問題があった。
【００１０】
本発明は、以上の問題点を解決することを目的としてなされたものであり、小型でかつ高い波長分解能を有する電磁波分光装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、前記した目的を達成するために創案されたものであり、まず請求項１に記載の電磁波分光装置は、電磁波を波長ごとに分離して抽出する電磁波分光装置であって、波長選択フィルタと、波長走査手段と、回折格子と、複数の出力端と、を備え、前記波長フィルタは、それが透過させる複数の線スペクトル若しくは狭い波長帯域を持つ特定波長成分（以後特定波長成分）の各々が、それぞれ別個の前記出力端から出力されるように前記特定波長成分を選択し、前記波長走査手段は、前記特定波長成分が、特定かつ単一の前記出力端の内部、若しくはそれに隣接する複数の前記出力端を走査するように、前記特定波長成分の波長を連続的に変化させることを特徴とした。
【００１２】
かかる構成によれば、被測定物質を透過または反射した電磁波は、まず、入力電磁波Ｐとして波長選択フィルタに入力され、その特定波長成分のみが、所定の離散間隔で複数、選択的に抽出される。そして、波長選択フィルタにより抽出された複数の特定波長成分は、それぞれ多重して（以下、抽出波という）、波長選択フィルタを透過する。なお、抽出波を構成する特定波長成分の波長は、波長選択フィルタに設けられた波長走査手段により、連続的に変化させることができる。そして、波長選択フィルタから透過した抽出波は、回折格子に入射すると、波長毎に異なる方向に分離して反射し、則ち分光される。
【００１３】
これら分光された電磁波が照射する照射面には、複数の出力端が連続して設けられている。そして、これらスペクトル線の各々は、それぞれ別個の出力端から出力されるように、複数の特定波長成分の波長間隔が波長選択フィルタにより調整されている。そして、波長走査手段により抽出される特定波長成分の波長が連続的に変化するのに対応して、抽出された複数の特定波長成分は、照射面を走査し、複数の出力端において同時に検出される。
【００１４】
なお、ある特定波長成分の走査範囲の両端部分が、それに隣接した特定波長成分の走査範囲の両端部分とそれぞれ接するように、波長走査手段が制御されれば、入射電磁波Ｐを波長に対し連続的に分光することができる。
【００１５】
請求項２に記載の電磁波分光装置は、請求項１に記載の電磁波分光装置において前記出力端には、前記特定波長成分が送出される導波路が接続されていることを特徴とする。
【００１６】
かかる構成によれば、回折格子により回折された複数の特定波長成分は、それぞれ分離して電磁波分光装置の外部に取り出すことができる。
【００１７】
請求項３に記載の電磁波分光装置は、請求項１に記載の電磁波分光装置において、前記出力端には、前記特定波長成分の強度を検出する検出素子が設けられていることを特徴とする。
【００１８】
かかる構成によれば、電磁波分光装置において、電磁波を波長に対し連続的に分光して検出することができる。
【００１９】
請求項４に記載の電磁波分光装置は、請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の電磁波分光装置において、前記波長選択フィルタは、リング共振器から構成されていることを特徴とする。
【００２０】
かかる構成によれば、電磁波分光装置に入力した電磁波のうち、リング共振器の共振波長に一致する特定波長成分のみが選択的に抽出されて多重した抽出波を構成し、波長選択フィルタから透過される。
【００２１】
請求項５に記載の電磁波分光装置は、請求項４に記載の電磁波分光装置において、前記波長走査手段は、前記リング共振器の温度を変化させる温度調節器であることを特徴とする。
【００２２】
かかる構成によれば、温度調節器の作用によるリング共振器の温度値の変化に対応して、リング共振器の屈折率が変化し、これに伴って共振波長も変化し、波長選択フィルタに抽出される特定波長成分の波長を変化させる。
【００２３】
請求項６に記載の電磁波分光装置は、請求項４に記載の電磁波分光装置において、前記波長走査手段は、前記リング共振器に電気的にキャリアを注入する機構であることを特徴とする。
【００２４】
かかる構成によれば、このキャリア注入機構により、リング共振器に注入されるキャリアの量の変化に対応して、リング共振器の屈折率が変化し、これに伴って共振波長も変化し、波長選択フィルタに抽出される特定波長成分の波長を変化させる。
【００２５】
請求項７に記載の電磁波分光装置は、請求項１乃至請求項６の何れか一項に記載の電磁波分光装置において、前記入射電磁波、抽出波及びその特定波長成分を伝送する媒体である伝送路のコア部の材料は、硅素、窒化硅素系化合物、ガリウム砒素系化合物、インジウム燐系化合物の群から選ばれる一の物質であり、前記コア部の外周面を被覆するクラッド部は、ガリウム砒素系化合物、インジウム燐系化合物、酸化硅素系化合物、エポキシ系ポリマー、ポリイミド系ポリマー、空気の群から選ばれる一の物質であることを特徴とする。
【００２６】
かかる構成によれば、コア部は、クラッド部より、屈折率の大きい材料により構成されることとなる。これにより、前記入力電磁波、抽出波及びその特定波長成分を伝送する伝送媒体の配設が曲率半径の小さな折曲を伴うものであっても、伝送中の電磁波が外部に漏れ出すことがない。
【００２７】
請求項８に記載の電磁波分光装置は、請求項１乃至請求項７の何れか一項に記載の電磁波分光装置において、前記回折格子は、検出する電磁波に対して透明な誘電体スラブの一端面に形成され、前記複数の出力端および前記波長選択フィルタの接続端は、前記誘電体スラブの他端面に形成されていることを特徴とする。
【００２８】
請求項９に記載の電磁波分光装置は、請求項８に記載の電磁波分光装置において、前記誘電体スラブの厚さはこの誘電体スラブを構成する物質からなる一様媒体を伝搬する前記入力電磁波、抽出波及びその特定波長成分の波長の１／２以下であることを特徴とする。
【００２９】
かかる構成によれば、電磁波分光装置の全体形状は、例えば、半導体デバイス製造プロセスを応用して小型に製造される。また、誘電体スラブの厚みが前記入力電磁波、抽出波及びその特定波長成分の波長の１／２以下であることにより、誘電体スラブはこれら電磁波に対し単一モード伝搬条件を満たすこととなる。これにより、誘電体スラブに伝送する抽出波が回折格子に入射して回折する際、伝搬モードによって回折角度がばらつくといった多モード条件において発生する現象が回避され、狭幅で強度の大きなスペクトル線を得る。
【００３０】
請求項１０に記載の電磁波分光装置は、請求項１乃至請求項９の何れか一項に記載の電磁波分光装置において、前記リング共振器の内部において、リング共振器を構成し、前記入力電磁波、抽出波及びその特定波長成分を伝送するチャンネル導波路のコア部の断面は、このコア部を構成する物質からなる一様媒体内を伝搬する前記入力電磁波、抽出波及びその特定波長成分の波長以下の長さを一辺長とする四角形であることを特徴とする。
【００３１】
かかる構成によれば、リング共振器の内部を伝送する前記入力電磁波、抽出波およびその特定波長成分が単一モード条件を満たすこととなり、伝送する抽出波は、波長間隔が等間隔である複数の特定波長成分より構成されることになる。
【発明の効果】
【００３２】
本発明に係る電磁波分光装置により、携帯が可能な程に小型で、かつ、波長分解能が高い、電磁波分光装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
図１は実施の形態における電磁波分光装置の基本構成を示す上面図である。
【００３４】
図１（ａ）に示すように電磁波分光装置１０は、スラブ導波路（誘電体スラブ）１１、波長選択フィルタ１３、波長走査手段１４および特定波長取出し導波路１５から構成される。
【００３５】
波長選択フィルタ１３は、入力光導波路１３ａ、リング共振器１３ｂおよびチャンネル導波路１３ｃから構成され、接続端１１ａにおいてスラブ導波路１１に接続されている。
波長選択フィルタ１３は、入力光導波路１３ａの一端に入力した入力電磁波Ｐのうち、リング共振器１３ｂの共振波長と一致する特定波長成分のみが選択的に抽出されて多重した抽出波Ｗをチャンネル導波路１３ｃの一端から出力させるものである。
【００３６】
リング共振器１３ｂは、通常、多くの共振点を有し、共振波長（λ2，λ4，λ6…）の間隔はほぼ一定となっている。また、リング共振器１３ｂでは、１０００〜１００００程度のＱ値を実現することができるため、共振波長の１／Ｑ程度、すなわち０．１〜１ｎｍオーダーの波長分布が狭い特定波長成分を得ることができる。そして、入力電磁波Ｐから一定の波長間隔（λ2，λ4，λ6…）で離散的に抽出された複数の特定波長成分は、多重化した抽出波Ｗとなって波長選択フィルタ１３から出力される。
【００３７】
ここで、特に図面を参照しないが、入力光導波路１３ａ、リング共振器１３ｂおよびチャンネル導波路１３ｃの内部の、入力電磁波Ｐや抽出波Ｗが伝送する媒体であるコア部、およびコア部の外周面に被覆されているクラッド部の設計基準について説明する。まずコア部やクラッド部の材料は、コア部の材料よりクラッド部における材料の屈折率が小さくなるように、かつ、両者の屈折率差が可能な限り大きくなるように選定されるのが良い。具体的には、例えばガス分析でよく利用される赤外線領域では、コア部に硅素、窒化硅素系化合物、ガリウム砒素系化合物、インジウム燐系化合物等を用い、クラッド部にガリウム砒素系化合物、インジウム燐系化合物、酸化硅素系化合物、エポキシ系ポリマー、ポリイミド系ポリマー、空気等を用いることとする。
【００３８】
このように、コア部やクラッド部の材料が選定されることにより、電磁波が伝送される導波路が小径の曲率半径を伴って配設されたとしても、伝送中の電磁波が当該小径の曲率半径部において外部へ漏洩することがない。よって、導波路の回路パターンの設計において、回路パターンの折曲性が一定レベルで許容されるため、電磁波分光装置１０の小型化を追求する観点からも好ましい結果が得られる。その他、コア部やクラッド部の材料の決定は、伝送される電磁波の波長帯の伝搬特性、導波路構造の加工性、入手の容易性等の因子も考慮されることとする。
【００３９】
次に、コア部の断面寸法についてであるが、リング共振器１３ｂおよびチャンネル導波路１３ｃのコア部の断面寸法は、導波路を伝送する電磁波Ｐまたは抽出波Ｗの波長以下の長さを一辺長とする四角形であることとする。これにより、導波路を伝送する電磁波Ｐまたは抽出波Ｗは、単一モード条件を満たすこととなる。このように、単一モード条件をみたすことにより、抽出波を構成する複数の特定波長成分の波長間隔（λ2，λ4，λ6…）が等間隔となる効果を得る。
【００４０】
波長走査手段１４は、波長選択フィルタ１３から出力される抽出波Ｗの構成要素である特定波長成分の波長を連続的に変化させる作用を有するものである。具体的には、以下に述べる方法により当該作用が達成される。すなわち、図示しないオーミック抵抗ヒータ等の温調媒体を設置して、適切に温度制御することにより、リング共振器１３ｂおよびチャンネル導波路１３ｃの屈折率がコントロールされる方法。もしくは、電極を配置し、付与された電圧により電気的にキャリアが注入されることで、リング共振器１３ｂおよびチャンネル導波路１３ｃの屈折率が適切にコントロールされる方法。
【００４１】
スラブ導波路（誘電体スラブ）１１には、一端面に成形された回折格子１２と、他端面にチャンネル導波路１３ｃが接続する接続端１１ａと、同じく他端面に後記するスペクトル線Ｓの開口窓となる出力端１１ｂ…と、が形成されている。そして、接続端１１ａからスラブ導波路１１に抽出波Ｗが入力されると、この抽出波Ｗはスラブ導波路１１の内部を拡散して伝搬し回折格子１２の全面に出射されることとなる。
【００４２】
また、スラブ導波路１１のコア部の材質は、抽出波Ｗに対して透明な誘電体スラブであって、具体的には、前記した材料があげられる。また、スラブ導波路１１のコア部の外周面には、前記した材料のクラッド部が同様にして被覆されている。
そして、誘電体スラブの厚みは、スラブ導波路１１を伝送する電磁波の波長の１／２程度であることとする。具体的には、対象とする電磁波として波長が１５００ｎｍである赤外線、誘電体スラブの屈折率が３．５であるとした場合、誘電体スラブの厚みは２１４ｎｍ以下となる。
【００４３】
このように、誘電体スラブの厚みが所定の値となることにより、スラブ導波路１１に伝送する電磁波は単一モード条件を充足することとなる。これにより、スラブ導波路１１を伝送する抽出波Ｗが回折格子１２に入射して回折する際、伝搬モードによって回折角度がばらつくといった多モード条件において発生する現象が回避される。このため、単一モードの特定波長成分が回折格子１２で回折されることにより狭幅でも強度の大きな分光出力が得られるといった、多モード条件では得られない効果を得る。
【００４４】
回折格子１２は、スラブ導波路１１の一端面に成形され、その表面には等間隔の無数の溝が刻まれたものである。そして、回折格子１２に抽出波Ｗが入力すると、それぞれの溝で回折された回折光が互いに干渉し、他端面に、抽出波Ｗを構成する複数の特定波長成分がそれぞれ分離してスラブ導波路１１の回折格子１２とは反対端に集光する。そこで、これら複数の集光点に、一定の開口幅を有し、一定間隔で配置された複数の出力端１１ｂ、１１ｂ…を設ければ、各々の特定波長成分を独立に取り出すことができる。
【００４５】
特定波長取出し導波路１５、１５…（図１（ａ））は、一端が出力端１１ｂ、１１ｂ…にそれぞれ接続され、分光されたそれぞれの特定波長成分をスラブ導波路１１の外部に引き出すものである。また、図１（ｂ）に示すように、出力端１１ｂ、１１ｂ…に、検出素子１６、１６…をそれぞれ配置する構造も考えられる。
【００４６】
検出素子１６は、電磁波の強度を検出するもので、出力端１１ｂに配置された複数の検出素子１６、１６…が検出したそれぞれの特定波長成分の強度の分布から、回折格子１２に入射した電磁波の波長分布が検知される。なお、検出素子１６は、図１（ｂ）中、一定の隙間を設けて表示されているが、実際は、隙間なく敷き詰められていることとする。
【００４７】
次に、図１（ｂ）および図２に基づいて電磁波分光装置１０の動作について説明する。図２は、電磁波分光装置の出力を示す概念図である。図２中、横軸は、検知された電磁波の波長に対応するものであるが、出力端１１ｂ、１１ｂ…が配置されている部分の距離に換算してもよい。図２中、縦軸は、検出素子１６の出力強度を示すものである。
【００４８】
図２中、出力端１１ｂ（ｎ，ｎ＋１…）は、スラブ導波路１１の他端面に配列した、任意の隣接する出力端１１ｂとの対応を示している。破線は、フラットな波長分布特性を有する電磁波が波長選択フィルタ１３を介さずに接続端１１ａに入力した場合の、検出素子１６，１６…における出力分布を示すものである。破線の縦線部分は、検出素子１６間の境界部分に対応し、この部分では出力（出力強度）がゼロとなることを示している。また、破線の上部が湾曲しているのは、検出素子１６の中央部ほど高くなる感度分布が存在することによる。
そして、破線の縦線の間隔（図では、便宜的に１５ｎｍと記載されている）は、波長選択フィルタ１３と波長走査手段１４とを用いない従来の電磁波分光装置３０（図３）の波長分解能であり、検出素子１６ｂ…の配置間隔に対応するものである。
【００４９】
まず、入力光導波路１３ａ（図１）の一端から、入力電磁波Ｐを入力することとする。この入力電磁波Ｐは、λ1…λnの波長が連続して多重した連続波であるとする。ここで、リング共振器１３ｂの共振波長がλ2，λ4，λ6…であるとする。すると、入力電磁波Ｐのうち波長λ2，λ4，λ6…に対応する特定波長成分が選択的に抽出され、チャンネル導波路１３ｃに出力される。なお、ここで波長λ2，λ4，λ6…は、それぞれ波長の間隔が前記破線の縦縞の間隔（１５ｎｍ）となるように設定されている。そして、入力電磁波Ｐの、残りの波長成分（λ1，λ3，λ5…）は、入力光導波路１３ａをそのまま通り抜け他端から排出される。
【００５０】
抽出された複数の特定波長成分（λ2，λ4，λ6…）が多重した抽出波Ｗは、接続端１１ａからスラブ導波路１１に入力し、誘電体スラブ（コア部）を拡散しながら回折格子１２に向かって伝搬する。そして、抽出波Ｗは、回折格子１２に反射すると、構成する特定波長成分（λ2，λ4，λ6…）ごとに分離して、出力端１１ｂ、１１ｂ…の配列する部分に投射される。このようにして、各々の特定波長成分（λ2，λ4，λ6…）は、それぞれ別個の特定波長取出し導波路１５，１５…（図１（ａ））、または、検出素子１６，１６…（図１（ｂ））から出力される。
【００５１】
図２に示す複数の実線の尖鋭なピークは、それぞれ順番に、特定波長成分（λ2，λ4，λ6…）の対応する特定波長成分の強度を示すものである。ここでは、先に述べたように波長λ2，λ4，λ6…の間隔は、一個分の検出素子１６の検出幅にあわせてあるので、検出素子１６，１６…にはそれぞれ、一つずつ特定波長成分が分配される。
【００５２】
次に波長走査手段１４を動作させて、リング共振器１３ｂの共振波長を連続的に変化させる（１５ｎｍ以上）。すると、図２に示す実線の尖鋭なピークは、共振波長の変化に対応して、二点鎖線で示す尖鋭なピークの方向に移動することとなる。そして、検出素子１６，１６…における検出値を共振波長の変化量に対応してプロットすれば、入力電磁波Ｐの連続した波長分布曲線を得ることができる。
【００５３】
そもそも、図３に示す従来技術においては、検出素子１６の配置間隔が、波長検出の分解能を決定するものであった。すなわち、検出素子１６の開口部が許容する全ての波長成分の強度が平均化されて出力されるものであった。これに対して本発明では、入力電磁波Ｐから、特定の線スペクトル若しくは狭い帯域の波長成分を波長選択フィルタ１３により、複数、抽出し、その波長を波長走査手段１４により連続的に変化させて出力端１１ｂで検出することにした。これにより、本発明にかかる電磁波分光装置１０において入力電磁波Ｐの波長分布の検出を極めて高分解能で実現することが可能となった。
【００５４】
なお、以上述べた本実施形態は、本発明を説明するための一例であり、本発明は前記した実施形態に限定されるものでなく、発明の要旨の範囲内で種々の変形が可能である。例えば、前記説明においては、入力電磁波Ｐから抽出される複数の特定波長成分の波長は、それぞれ等間隔で、かつ、その間隔は出力端１１ｂの配置間隔に一致させたものであった。ところで、入力電磁波Ｐから抽出される特定波長成分の波長は、入力電磁波Ｐにおける波長の全範囲を網羅していればよい。
【００５５】
従って、波長走査手段１４により、特定波長成分の走査範囲が、近隣のもの同士で互いに接するか重複するように制御されるのであれば、特に、複数の特定波長成分の波長が等間隔である必要も、その間隔が出力端１１ｂの配置間隔に一致させる必要もない。なお、この場合、この出力端１１ｂ上において、一つの特定波長成分における走査範囲の両端部分が、それに隣接する特定波長成分の走査範囲の両端部分にそれぞれ接するか重複するように、波長走査手段を制御する。これにより、入力電磁波Ｐを構成する特定波長成分の検出が、漏れなく行われるからである。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】（ａ）本発明の実施の形態にかかる電磁波分光装置を示す上面図である。  （ｂ）本発明の他の実施の形態にかかる電磁波分光装置を示す上面図である。
【図２】本発明の実施の形態にかかる電磁波分光装置の出力を示す概念図である。
【図３】従来の電磁波分光装置を示す上面図である。
【符号の説明】
【００５７】
１０    電磁波分光装置
１１    スラブ導波路（誘電体スラブ）
１１ａ  接続端
１１ｂ、１１ｂ…  出力端
１２    回折格子
１３    波長選択フィルタ
１３ａ  入力光導波路
１３ｂ  リング共振器
１３ｃ  チャンネル導波路
１４    波長走査手段
１５、１５…  特定波長成分取出し導波路（導波路）
１６、１６…  検出素子
Ｐ      入力電磁波（電磁波）
Ｗ      抽出波
【図１】
2005134126.tif 000003
【図２】
2005134126.tif 000004
【図３】
2005134126.tif 000005