株式会社スペクトラ・コープ

分光分析の可能性を広げる、スペクトラ・コープはCarl Zeiss社製分光器の日本代理店です。

レーザーピーク波長モニターアプリケーション

JQAも承認する高い波長精度

最近レーザーポインターやLD内蔵測定装置を製作しているメーカーの方々の、使用レーザーの発振波長の中心ピークをきちんとチェックしたいというニーズが高くなっています。光の波長という、非常に不安定な箇所に対しての品質管理が重視されてきています。
その難しい検査も、Carl Zeiss社製 超小型分光器 MMSと専用分光分析ソフトウエアを使用すると簡便に行えます。レーザー発振中心波長それぞれを、絶対波長精度:0.3nm以下という細かい範囲で測定し先端の微細なシフトも検知可能です。
超小型分光器使用のため、広い場所を必要としません。また、0.4msという短時間の取り込みで測定が終了するので、現場での作業が捗ります。
アプリケーションでは、しばしば”測定波長分解能”の定義がテーマになってきます。
さまざまな分光器メーカーが波長分解能を定義していますが、まず大事なことは、分光器自体がどれだけの波長範囲を測定対象としているかです。その次に、スペクトル自体と光の強度に対する分解能を考えますが、定義が不明確なため、一部誤解を与えるような記載を目にする事もあります。


MMSシリーズの技術的特性

まず、分光器を選択する際に分光器自体がどれだけの波長範囲を対象としているかが、最も重要な基準となります。それに続くのは、スペクトル自体と光の強度に対する分解能が挙げられます。
この分解能の定義というのが、分光器製品ごとに明確に定義されない場合がありますので、Carl Zeiss社としての考え方をここに記させて頂きます。
波長分解能
主に以下の4つの要因を用います。
レイリー基準 ΔλRayleigh(DIN Standard:ドイツ標準規格)
線幅(半値幅) ΔλFWHM
素子分解能
素子の分散 ΔλIPixel
レイリー基準:
円形開口を持ったレンズ系が無収差の時、点物体の像は、同心の輪によって囲まれた有限の大きさの円板として現れる。2つの点の内、1つの像の中心が始めの最小の輪の上に落ちるように2つの点が分離していると、その2つの点はレイリー基準により解像していると言う。
装置の対物レンズから観察した時に、点物体の分離角が存在する条件は、Φ=1.22λ / a(ここで、λは光の波長、aは対物レンズの口径)
これら4つの要因を、定義を用いる事により、分光器は3つの大きな性能を発揮します。
スペクトルを分割する
ドイツ標準規格(DIN)によれば、レイリー基準はスペクトル線の分割に関連していると言われております。
レイリー基準は、分断された2つのスペクトルΔλRayleighの間隔が、どれだけ広くとられているかという事をまず念頭に置き、それらの分割されたスペクトル線Δλlineの各々の間隔幅が、スペクトル全体の幅より著しく小さくされる事が望まれます。
これは、スペクトル自体を分割する上での重要な条件となります。

2 lines with Imax,1=Imax,2 are separated,if ΔIdecrease ≧19%

スペクトル線の幅
スペクトル線Δλlineの各々の間隔幅の測定を可能とするには、分光器でそれぞれの線自体を、線のスペクトル幅以内で広げる事が前提でなければいけません。
これを行うには、分光器によって作られる線自体の広がりΔλFWHMを知る事が非常に重要になります。

ΔλFWHM=λ2(Imax/2)?λ1(Imax/2)

ΔλFWHM=0.8xΔλRayleigh

波長精度
絶対的な波長の位置λを決めるには、特定のスペクトル内の単線への波長精度λ±が効いてきます。分光器内の測定では、このλ±が重要となってきます。このパラメータ値は、読み出し部(検出素子、出射スリット等)のポジショニングの正確性(=決して動いてはならない)と、それらの再現性がいかに安定しているかの2つの要因に依存します。
これとは逆に波長の絶対精度は、分光器の焦点距離や光に対しての分散に間接的に依存しているため、ある意味では、分解能として特定する事は困難となりますので、通常、分解能は、線幅をメーカー側が選びます。分光器の再現性は、主に、メカ部分の安定度と温度ドリフトによって大きく影響されます。ですが、以上の要因は、モールド加工されている “MMSシリーズ”においては、全く心配する必要がありません。
分散
フォトダイオードアレイ1素子に対する波長Δλpixelは、波長分解能としては意味をなしません。なぜなら、それは単にフォトダイオードアレイ上のリニアな分散であるからです。1素子あたりのリニアな分散と波長分解能は、入口スリットの幅と分光器のイメージング特性(焦点距離等)を通して関連しています。
“MMSシリーズ”の場合は入口スリットが3素子分のイメージに設計されてますので、波長分解能ΔλRayleighは、Δλpixelの3倍と考えられます。

Aspect Plus ピーク波長の出し方手順

↑ このページのトップへもどる