(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料の光吸収特性を測定する分光方法において、
光吸収特性を測定すべき試料に光を導く光ファイバーと、連続光を伝搬させる第１光伝送路とを光結合させ、この光結合をステップ的に、又は、パルス的に変化させることで、ステップ的に、又は、パルス的に変化する光を前記光ファイバーに導入し、前記光ファイバーを循環又は往復移動するリングダウン光を外部に出力してこのリングダウン光の減衰特性から試料の吸収特性を測定することを特徴とする分光方法。
【請求項２】
試料の光吸収特性を測定する分光方法において、
光吸収特性を測定すべき試料に光を導く光ファイバーと、連続光を伝搬させる第１光伝送路とを光結合させ、第１光伝送路を伝搬する連続光の偏光方向をステップ的に、又は、パルス的に変化させることで、所定方向に偏光した光のみを前記光ファイバーに導入し、前記光ファイバーを循環又は往復移動するリングダウン光を外部に出力してこのリングダウン光の減衰特性から試料の吸収特性を測定することを特徴とする分光方法。
【請求項３】
試料の光吸収特性を測定する分光装置において、
光吸収特性を測定すべき試料に光を導く光ファイバーと、
前記光ファイバーと光結合し連続光を伝搬させる第１光伝送路と、
第１光伝送路から前記光ファイバーへの結合をステップ的に減少、又は、パルス的に増加させる光結合制御素子と、
前記光ファイバーを循環又は往復移動するリングダウン光を外部に出力してこのリングダウン光の減衰特性から試料の吸収特性を測定する処理装置と
を有することを特徴とする分光装置。
【請求項４】
試料の光吸収特性を測定する分光装置において、
光吸収特性を測定すべき試料に光を導く光ファイバーと、
前記光ファイバーと光結合し連続光を伝搬させる第１光伝送路と、
前記第１光伝送路を伝搬する連続光の偏光方向をステップ的に、又は、パルス的に変化させる偏光制御素子と、
所定方向に偏光した光を前記光ファイバーに分岐させる光結合素子と、
前記光ファイバーを循環又は往復移動するリングダウン光を外部に出力してこのリングダウン光の減衰特性から試料の吸収特性を測定する処理装置と
を有することを特徴とする分光装置。
【請求項５】
前記第１光伝送路の一端に設けられた受光素子の入射側前方に設けられ前記所定方向に偏光した光のみを通過させる第１偏光子を有することを特徴とする請求項４に記載の分光装置。
【請求項６】
前記第１光伝送路において前記光結合素子の入射側前方に設けられ前記所定方向と異なる方向に前記連続光を偏光させる第２偏光子を有することを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の分光装置。
【請求項７】
前記光ファイバーにおいて前記光結合素子により、前記リングダウン光を前記第１光伝送路に出力させることを特徴とする請求項４乃至請求項６の何れか１項に記載の分光装置。
【請求項８】
前記光ファイバーにおいて前記光結合素子と異なる位置に配設された他の光結合素子により、前記リングダウン光を前記第１光伝送路と異なる第２光伝送路に出力させ、この第２光伝送路に前記処理装置を接続したことを特徴とする請求項３、請求項４、又は請求項６に記載の分光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバーを用いたリングダウン分光方法及びその分光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
良く知られているように、キャビティリングダウン分光においては、少なくとも２個のミラーによりキャビティを形成し、そのキャビティ内に検査対象物質（試料）を導入し、キャビティ内の試料の光吸収により減衰するリングダウンパルス光を用いて試料を分光分析するものである。キャビティリングダウン分光においては、主として光吸収による光強度の減衰における減衰定数を測定することで、試料の各波長における吸収係数を求め、試料の同定及び定量が行われる。また、下記特許文献３、４に示すように、キャビティに代えてループファイバーにパルス光を循環させ、又は、端面で反射する直線ファイバーにパルス光を往復進行させて、パルス光のリングダウン特性を測定することで物質の吸収特性を得る方法が知られている。
【特許文献１】特開２０００−３３８０３７号公報
【特許文献２】特開２００１−１９４２９９号公報
【特許文献３】特開２００４−３３３３３７号公報
【特許文献４】ＵＳＰ６，８４２，５４８Ｂ２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところが、上記のいずれのリングダウン分光法においても、用いられる光はパルスレーザであり、連続光を用いることができなかった。このため、パルスレーザを得るための特別の装置が必要であり、パルスレーザの出力の調整が困難であった。
本発明者らは、連続光を用いて、リングダウン分光ができないかを検討し、本発明を完成させた。
そこで、本発明の目的は、連続光を用いたリングダウン分光を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
請求項１の発明は、試料の光吸収特性を測定する分光方法において、光吸収特性を測定すべき試料に光を導く光ファイバーと、連続光を伝搬させる第１光伝送路とを光結合させ、この光結合をステップ的に減少し、又は、パルス的に増加させることで、ステップ的に、又は、パルス的に変化する光を光ファイバーに導入し、光ファイバーを循環又は往復移動するリングダウン光を外部に出力してこのリングダウン光の減衰特性から試料の吸収特性を測定することを特徴とする分光方法である。
又、請求項２に記載の発明は、試料の光吸収特性を測定する分光方法において、光吸収特性を測定すべき試料に光を導く光ファイバーと、連続光を伝搬させる第１光伝送路とを光結合させ、第１光伝送路を伝搬する連続光の偏光方向をステップ的に、又は、パルス的に変化させることで、所定方向に偏光した光のみを光ファイバーに導入し、光ファイバーを循環又は往復移動するリングダウン光を外部に出力してこのリングダウン光の減衰特性から試料の吸収特性を測定することを特徴とする分光方法である。
【０００５】
上記の２つの方法において、上記の光ファイバーはループ状に形成して、そのループ状の光ファイバーに光を循環させるようにしても良いし、線状に形成して、その両端面を反射面にして光を往復移動させるようにしても良い。
光には、レーザやＬＥＤ光源を用いることができる。レーザには、通常の半導体レーザ、その他の固体レーザ、気体レーザなど任意のレーザを用いることができる。波長可変レーザを用いることで、試料の波長吸収特性を測定することができる。また、広帯域スーパーコンティニュアム光レーザを用いると、受光素子で受光したリングダウンパルス光の波長解析により、波長吸収特性を求めることができる。光結合をステップ的に減少させる場合には、光ファイバーに導入される光の振幅がステップ的に減少することを意味する。パルス的に光結合させる場合には、短いパルス期間の間だけ、光結合させることを意味する。よって、光ファイバーに入射する光の振幅は、ステップ減少関数、又はパルス関数となる。偏光方向を変化させる場合にも、ステップ的変化させる場合とパルス的に変化させる場合がある。ステップ的変化させる場合は、偏波方向を急峻にある方向から他の方向に変化させることであり、パルス的に変化させる場合は、偏波方向を急峻にある方向に変化させて、元の偏波方向や他の偏波方向に変化させることを意味する。
【０００６】
また、請求項３に記載の発明は、試料の光吸収特性を測定する分光装置において、光吸収特性を測定すべき試料に光を導く光ファイバーと、光ファイバーと光結合し連続光を伝搬させる第１光伝送路と、第１光伝送路から光ファイバーへの結合をステップ的に減少、又は、パルス的に増加させる光結合制御素子と、光ファイバーを循環又は往復移動するリングダウン光を外部に出力してこのリングダウン光の減衰特性から試料の吸収特性を測定する処理装置とを有することを特徴とする分光装置である。
この装置では、第１光伝送路から光ファイバーへの結合をステップ的に減少、又は、パルス的に増加させる光結合制御素子を設けることで、振幅が連続光からステップ減少関数、パルス関数で変化する光を光ファイバーへ入射させるようにしたことが特徴である。
【０００７】
また、請求項４に記載の発明は、試料の光吸収特性を測定する分光装置において、光吸収特性を測定すべき試料に光を導く光ファイバーと、光ファイバーと光結合し連続光を伝搬させる第１光伝送路と、第１光伝送路を伝搬する連続光の偏光方向をステップ的に、又は、パルス的に変化させる偏光制御素子と、所定方向に偏光した光を光ファイバーに分岐させる光結合素子と、光ファイバーを循環又は往復移動するリングダウン光を外部に出力してこのリングダウン光の減衰特性から試料の吸収特性を測定する処理装置とを有することを特徴とする分光装置である。
この装置は、連続光の偏波方向をステップ的又はパルス的に変化させて、所定方向に偏光した光だけを光ファイバーに導くようにして、振幅が、ステップ減少関数、又は、パルス関数で変化する光を光ファイバーへ入射させるようにしたことが特徴である。
【０００８】
また、請求項５に記載の発明は、第１光伝送路の一端に設けられた受光素子の入射側前方に設けられ所定方向に偏光した光のみを通過させる第１偏光子を有することを特徴とする請求項４に記載の分光装置である。
【０００９】
また、請求項６に記載の発明は、第１光伝送路において光結合素子の入射側前方に設けられ所定方向と異なる方向に連続光を偏光させる第２偏光子を有することを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の分光装置である。
また、請求項７に記載の発明は、光ファイバーにおいて光結合素子により、リングダウン光を第１光伝送路に出力させることを特徴とする請求項４乃至請求項６の何れか１項に記載の分光装置である。
【００１０】
また、請求項８に記載の発明は、光ファイバーにおいて光結合素子と異なる位置に配設された他の光結合素子により、リングダウン光を第１光伝送路と異なる第２光伝送路に出力させ、この第２光伝送路に処理装置を接続したことを特徴とする請求項３、請求項４、又は、請求項６に記載の分光装置である。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１の方法では、連続光を伝搬させる第１光伝送路と光ファイバーとの結合をステップ的に、又は、パルス的に変化させるている。したがって、光ファイバーにおいては、光の振幅をステップ的に減少させるか、パルス的に変化する光を導入することができる。  請求項２の方法では、第１光伝送路を伝搬する連続光の偏光方向をステップ的に、又は、パルス的に変化させている。そして、第１光伝送路から光ファイバーには所定方向に偏光した光だけが導入されるように、第１光伝送路と光ファイバーとを光結合させている。これにより、光ファイバーには、所定方向に偏光した光のみが導入される。すなわち、光ファイバーでは、所定方向に偏光したパルス光が導入されるか、所定方向に偏光した連続光がステップ的に減少することになる。
請求項１、２においては、この光が光ファイバーを循環又は往復移動して、試料の吸収により、光の振幅が減衰する。このリングダウン光を外部に出力して、このリングダウン光の減衰特性から試料の吸収特性が測定できる。連続光の波長を変化させれば、試料の波長吸収特性を得ることができる。これにより試料の同定分析が可能となる。
【００１２】
請求項３の装置発明では、第１光伝送路から光ファイバーへの結合をステップ的に減少、又は、パルス的に増加させる光結合制御素子を設けたので、光ファイバーにおいては、光の振幅をステップ的に減少させるか、パルス的に変化する光を導入することができる。  請求項４の装置発明では、偏光制御素子により、第１光伝送路を伝搬する連続光の偏光方向をステップ的に、又は、パルス的に変化させることができる。又、光結合素子により、所定方向に偏光した光だけが光ファイバーに分岐される。
したがって、光ファイバーにおいては、連続光をステップ的に減少させることができるか、パルス光を伝搬させることができる。すなわち、本発明では、偏光制御素子と光結合素子とにより、所定方向に偏光したパルス光か、ステップ減少する光を得るようにしている。
請求項３、４において、この光は、光ファイバーを循環又は往復移動し、試料による光吸収により、パルス光の振幅が減衰して、リングダウン光が得られる。このリングダウン光を外部に出力して、処理装置により、このリングダウン光の減衰特性から試料の吸収特性が測定される。第１光伝送路に導入する連続光の波長を変化させれば、試料の波長吸収特性を得ることができる。これにより試料の同定分析が可能となる。
【００１３】
請求項５の装置発明では、第１光伝送路の一端に設けられた受光素子の入射側前方に設けられ所定方向に偏光した光のみを通過させる第１偏光子を設けているので、光ファイバーから導出した所定方向に偏光したリングダウン光のみを受光素子で検出することができる。ステップ的に変化させた場合には、第１光伝送路では、偏光制御素子を通過した光は、所定方向に偏光した光が伝搬して、ステップ変化させた後には、所定の方向と異なる偏波方向となる。また、パルス変化させた場合には、第１光伝送路では、偏光制御素子を通過した光は、定方向にパルス的に偏波した光が伝搬し、他の時間区間では、所定方向と異なる方向に偏波した光が伝搬する。
したがって、リングダウン光の測定期間においては、光源からの光で偏光制御素子を通過した光には、所定方向に偏光した光が含まれていないので、光源からの連続光は、第１偏光子により遮断されて受光素子で受光されることがないので、連続光によりリングダウン光の受光が妨げられることがない。
【００１４】
また、請求項６の装置発明では、第１光伝送路において光結合素子の入射側前方に設けられた第２偏光子により、所定方向と異なる方向に連続光が偏光される。例えば、所定方向の偏光をＰ偏光とすれば、これと異なる方向への偏光はＳ偏光となる。偏光方向が異なれば良く、偏光方向は、必ずしも９０度異なる必要はない。これにより、偏光制御素子により、テスップ減少Ｐ偏光、又は、パルスＰ偏光を得ることができる。第１偏光子では、所定方向と異なる方向への偏光（例えば、Ｓ偏光）した光は、遮断され、例えば、Ｐ偏光したリングダウン光のみを、第１偏光子を通過させて、受光素子に入射させることができる。
【００１５】
また、請求項７の装置発明では、光ファイバーにおいて光結合素子により、リングダウン光を第１光伝送路に出力させるようにしている。すなわち、光ファイバーに光を導入するための光結合素子と、光ファイバーからリングダウン光を導出する光結合素子を共通化したもので、方向性光結合素子を用いることで、これを実現することができる。
【００１６】
また、請求項８の装置発明では、光ファイバーにおいて光結合素子と異なる位置に配設された他の光結合素子により、リングダウン光を第１光伝送路と異なる第２光伝送路に出力させている。したがって、連続光は受光素子には入射しないので、光ファイバーから導出されたリングダウン光を確実に受光素子で受光することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明を具体的な実施例に基づいて説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。
【実施例１】
【００１８】
図１に示すように、ループ状の光ファイバー１０に対して、光を導入する第１光伝送路１２が、方向性光結合素子３６により光結合している。また、このループ状の光ファイバー１０の伝送路中に試料４０が挿入されている。試料４０は、光ファイバー１０を切断して、端面を対向させ、端面間の空間に設けられている。試料４０を光が通過するように構成されている。第１光伝送路１２は、光ファイバーで構成されており、その光ファイバーの一端には連続レーザ光を出力できるレーザ装置３０が接続されており、他端には受光素子３２、受光素子３２で受光されたリングダウンパルスから減衰係数を演算する処理装置３４が設けられている。請求項の処理装置は、受光素子３２と処理装置３４とで構成されている。
【００１９】
また、第１光伝送路１２には、ループ状の光ファイバー１０と第１光伝送路１２とを光結合させる方向性光結合素子３６が設けられている。また、方向性光結合素子３６のレーザ光入射側前方には、第２偏光子２１が設けられ、受光素子３２のレーザ光入射側前方には、第１偏光子２２が設けられている。偏光制御素子であるファラデー偏光子２３が、方向性光結合素子３６のレーザ光入射側前方に設けられている。第２偏光子２１は、例えば、Ｓ偏光成分のみを出力する素子である。ファラデー偏光子２３は、処理装置３４からの制御信号により、伝送路方向に磁場を印加して、偏光を９０度回転し、例えば、Ｓ偏光からＰ偏光に変化させる素子である。方向性光結合素子３６は、Ｐ偏光のみをその進行方向にのみ光フイバー１０に分岐する素子である。また、第１偏光子２２は、所定方向に偏光した光、例えば、Ｐ偏光のみを通過させる素子である。
【００２０】
レーザ装置３０から出力された連続レーザ光は、第２偏光子２１に入射し、Ｓ偏光成分のみが第１光伝送路１２に出力される。このＳ偏光の連続レーザ光は、磁場が印加されていないファラデー偏光子２３を通過して、方向性光結合素子３６に入射する。しかし、方向性光結合素子３６はＰ偏光のみを光ファイバー１０に分岐するので、この状態では、光ファイバー１０にはレーザ光は出力されない。方向性光結合素子３６を通過したＳ偏光の連続レーザ光は、第１偏光子２２に入射するが、第１偏光子２２はＰ偏光のみを通過させるので、このＳ偏光の連続レーザ光は、受光素子３２には入射しない。よって、レーザ装置３０から出力された連続レーザ光が受光素子３２に入射することがなく、受光素子３２でのリングダウンパルス光の受光を妨げることがない。
【００２１】
処理装置３４の出力するパルス制御信号により、ファラデー偏光子２３にパルス磁場が印加されると、この印加期間だけ、ファラデー偏光子２３を通過するレーザ光は、Ｓ偏光からＰ偏光に９０度位相が回転する。すなわち、ファラディ偏光子２３の出力では、パルスＰ偏光が得られ、その期間外は連続したＳ偏光となる。このパルスＰ偏光レーザ光が方向性光結合素子３６に入射して、光ファイバー１０に分岐されて、光ファイバー１０を図面上時計回りに循環する。循環する毎に、試料で光吸収が発生し、パルスＰ偏光レーザ光の振幅が順次減少する。すなわち、Ｐ偏光リングダウンパルス光が得られる。このリングダウンパルス光は、循環する毎に、方向性光結合素子３６を介して一部の光が第１光伝送路１２側に分岐される。Ｐ偏光であるので、方向性光結合素子３６により第１光伝送路１２側に一部分岐されて、第１偏光子２２に入射する。第１偏光子２２は、Ｐ偏光のみ通過させるので、このリングダウンパルス光は、受光素子３２に入射する。
【００２２】
このＰ偏光リングダウンパルス光のリングダウン時定数を、受光素子３２、処理装置３４で測定することで、試料のこのレーザ光の波長における減衰係数を測定することが可能となる。この測定を連続レーザ光の波長を変化させて、実行することで、試料の波長吸収特性を得ることができ、試料の原子、分子構造を特定することが可能となる。
【００２３】
例えば、光ファイバー１０の全長を６ｃｍとすると、２×１０-10 sec 毎に、リングダウンパルスが出力されるので、処理装置３４からファラデー偏光子２３に印加される制御信号の周波数、すなわち、パルスＰ偏光レーザ光の繰り返し周波数５０ＭＨｚ（周期２×１０-8  ec）とすると、１パルス周期の間に１００回のリングダウンパルスを許容することができる。繰り返し周波数５ＭＨｚにすれば、１０００回のリングダウンパルスを許容することができる。また、光ファイバー１０の全長を６ｍとすると、２×１０-8  ec毎にリングダウンパルスが出力されるので、１パルス周期の間に１００回のリングダウンパルスを許容するのであれば、パルス周期を５００ｋＨｚとする必要があり、１パルス周期の間に１０００回のリングダウンパルスを許容するのであれば、パルス周期を５０ｋＨｚとする必要がある。
【００２４】
一方、パルスＰ偏光レーザ光のパルス幅は、リングダウンパルスの周期よりも短いことが必要となるので、光ファイバー１０の全長を６ｃｍとした場合には、２×１０-10 sec よりも短いことが必要となる。また、光ファイバー１０の全長を６ｍとすると、レーザ光のパルス幅は２×１０-8  ecより短ければ良いことになる。したがって、レーザ光のパルス幅を短くすることは、光ファイバー１０の全長を短くすることにつながり、装置構成を小型化することができる。
【００２５】
また、測定系自体の減衰があるので、現実には、試料が存在しない場合のパルスＰ偏光レーザ光のリングダウン特性を基準特性として測定しておいて、試料を測定した場合のパルスＰ偏光レーザ光のリングダウン特性の基準特性に対する偏差の減衰特性を用いて、試料の吸収係数を測定することになる。この吸収係数は、横軸をリングダウン回数、縦軸をリングダウンパルスの振幅としたときの指数関数の減衰係数から演算すれば良い。また、レーザ光の波長を変化させて、同様にリングダウン特性の減衰係数を測定することで、波長吸収特性が得られる。この特性は、吸収係数の絶対値が不明であっても、波長特性として相対的な吸収特性が得られれば、試料を同定することができる。
【００２６】
また、上記の実施例において、方向性光結合素子３６は、一般に良く知られたものである。この方向性結合素子により、レーザ光のリングダウンパルスを受光素子３２へ取り出すことができる。また、結合率を変化させることで、光ファイバー１０を循環する光の強度を調整することができる。これにより、受光素子３２で受光される光の減衰幅を調整できるので、同一のダイナミックレンジにより減衰係数を測定することが可能となり、精度を向上させることができる。
【実施例２】
【００２７】
次に、本発明の具体的な実施例である実施例２について説明する。図２において、第１光伝送路１２、ループ状の光ファイバー１０、試料４０の挿入位置、レーザ装置３０、受光素子３２、処理装置３４の構成は、実施例１と同一である。
この実施例では、光ファイバー１０に対するレーザ光の入力系統と、レーザ光の出力系統とを分離した例である。入力系統は、実施例１と、ほぼ、同様であるが、第１偏光子２２に代えて、光を透過も反射もさせない終端子２４が用いられている点が異なる。新たに設けられたレーザ光の出力系統として、光ファイバー１０に光結合する第２の方向性光結合素子３７、第２の方向性光結合素子３７によって光ファイバー１０と結合する第２光伝送路１３、終端子２５が設けられている。そして、第２光伝送路１３の一端に受光素子３２を接続している。
【００２８】
本実施例では、パルスＰ偏光レーザ光を光ファイバー１０に導く方法は、実施例１と同一である。光ファイバー１０を循環するリングダウンパルス光は、第２の方向性光結合素子３７、第２光伝送路１３を介して、受光素子３２に入射する。この場合には、入力系統と出力系統とが分離されているので、出力系統である第２光伝送路１３には、偏光子や、偏光性の方向性結合素子を用いる必要がない。
【実施例３】
【００２９】
上記実施例では、光ファイバー１０をループ状に構成しているが、図３に示すように、これを直線又は曲線にしても良い。すなわち、直線状の光ファイバー１００を方向性光結合素子３６により第１光伝送路１２と結合させる。そして、光ファイバー１００の両端は鏡面４２、４３として、光を反射させるようにする。このようにしても、ループでない直線状や曲線状の光ファイバー１００を往復進行するパルスＰ偏光レーザ光を受光素子３２側に出力することができる。この時、方向性光結合素子３６の機能により、光ファイバー１００を試料４０側に伝搬するリングダウンパルス光のみを第１光伝送路１２に出力させて、受光素子３２に入射させることができ。その他の構成は、実施例１と同様である。
【実施例４】
【００３０】
本実施例は、実施例２の構成において、第１偏光子２２、第２偏光子２１、偏光制御素子であるファラデー偏光子２３を排除し、方向性光結合素子３６に代えて、光結合制御素子であるピエゾ駆動結合率可変カプラ１３６を設けたことが特徴である。他の構成は、実施例２と同一である。ピエゾ駆動結合率可変カプラ１３６は、電気光学効果を用いて結合率を制御する素子であり、電圧を印加することで、光結合率を制御できる素子である。ピエゾ駆動結合率可変カプラ１３６にパルス電圧を印加して、パルス的に結合率を高くすることで、光ファイバー１０には、パルス光を入射させることができる。このパルス光のリングダウン特性が受光素子３２により検出されることは、実施例２と同一である。
また、光結合制御素子としては、ピエゾ駆動結合率可変カプラに代えて、光スイッチとしても良い。すなわち、第１光伝送路１２から光ファイバー１０の接続と遮断とを高速で行える光スイッチ素子で構成しても、パルス光又はステップ減少光を光ファバー１０に入射させることができる。
【００３１】
〔変形例〕
上記の全ての実施例において、光ファイバー１０，１００を伝搬する光をパルス光に代えて、ステップ減少する光としても良い。この場合には、実施例１〜３において、処理装置３４の出力する連続制御信号により、ファラデー偏光子２３に連続磁場が印加される。この結果、第２偏光子２１から出力されるＳ偏光の連続レーザ光は、ファラデー偏光子２３により、Ｐ偏光に変換される。Ｐ偏光レーザ光が方向性光結合素子３６を介して、光ファイバー１０，１００に入射する。次に、連続制御信号を遮断して、ファラデー偏光子２３への磁場の印加を停止する。すると、ファラデー偏光子２３の出力は、Ｓ偏光の連続レーザ光となり、この光は光ファイバー１０、１００には入射しない。したがって、光ファイバー１０、１００においては、Ｐ偏光レーザ光の振幅がステップ的に減少することになる。このステップ減少する光のリングダウン光を検出して、減衰定数を測定することで、試料の吸収率を測定することが可能となる。
【００３２】
また、実施例４においては、初期状態において、ピエゾ駆動結合率可変カプラ１３６により、第１光伝送路１２と光ファイバー１０との結合率を大きくしておき、光ファイバー１０，１００に連続レーザ光を入射させる。次に、ピエゾ駆動結合率可変カプラ１３６を制御して、第１光伝送路１２と光ファイバー１０との結合率をステップ的に減少させる。すると、光ファイバー１０，１００への連続レーザ光の入射がステップ的に遮断されることになる。このステップ減少する光のリングダウン光を検出して、減衰定数を測定することで、試料の吸収率を測定することが可能となる。
【００３３】
また、全実施例において、光ファイバー１０，１００に、ファイバー増幅器などの光増幅器を挿入して、レーザ光を増幅するようにしても良い。例えば、試料４０が存在しない時に、リングダウン光の減衰がないように光増幅器の増幅率を設定しておいて、試料４０を設置して、リングダウン光の減衰定数を測定することにより、試料だけの吸収係数を正確に求めることができる。さらに、光増幅器の増幅率をリングダウン光の減衰がないようにフィードバック制御して、この増幅率から試料の光吸収係数を測定するようにしても良い。この場合には、試料に入射する光の振幅を一定にした状態で吸収係数を測定することができるので、非線形効果を排除することができ、正確に、光強度に対する吸収係数を測定することができる。逆に言えば、レーザ光の強度を変化させながら、上記の測定をすれば、試料の吸収係数の非線形特性を求めることも可能となる。
【００３４】
また、全実施例において、方向性光結合素子３６に代えて、光スイッチを用いても良い。すなわち、第１光伝送路１２と、光ファイバー１０，１００とを、光の伝搬方向に結合させるモードと、光ファイバー１０，１００を閉じた状態にするモードと、光ファイバー１０，１００を伝搬した光を第１光伝送路１２の下流側に伝搬させるモードとを切り替えることができる光スイッチを用いても良い。リングダウンパルス光の周期に同期して、スイッチ端子を切り替える光スイッチ素子としても良い。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明は、光吸収が小さな液体、気体、ＤＮＡ、タンパクなどの生体物質、有機、無機物質、薄膜などの固体の分光分析に有効である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の具体的な実施例１に係る装置を示した構成図。
【図２】本発明の具体的な実施例２に係る装置を示した構成図。
【図３】本発明の具体的な実施例３に係る装置を示した構成図。
【図４】本発明の具体的な実施例４に係る装置を示した構成図。
【符号の説明】
【００３７】
１０，１００…光ファイバー
２１…第２偏光子
２２…第１偏光子
２３…ファラデー偏光子
１２…第１光伝送路
１３…第２光伝送路
３６，３７…方向性光結合素子
１３６…ピエゾ駆動結合率可変カプラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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