由井研究室

光学を工学へ*

富山高等専門学校

〒933-0293 富山県射水市海老江練合1-2

マルチパスセル
研究テーマの一つであるマルチパスセルについて説明しています。
マルチパスセルとは2枚以上の鏡を使って光路を多重化することで実効的な光路長を長くするセルです。
レーザーを使った気体の吸収分光計測で使われることが多く、Herriott型をはじめさまざまな種類が考案されています。
一般的に広く利用されているにも関わらず詳細な説明が省かれていることが多く、参考文献などから情報を寄せ集め試行錯誤を繰り返して設計する必要があります。(典型的なタイプで反射回数もそれほど多くなければすぐに設計できますが)
ここでは設計過程におけるデータを公開しつつ備忘録として残しています。

マルチパスセル

マルチパス(多重反射)シミュレータ

ZEMAX, Mathematicaなどでもシミュレートできるのですが、このためだけに使うのも大げさと言うことで、自前でシミュレータを作ってみました。(LabVIEW powered by Scilab)

興味がありましたら、↑「お問い合わせ」からどうぞ。

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反射パターン

シリンドリカルレンズを使った例

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参考文献

古くは1960年代の論文があり、昔からの研究なのですが最近の論文もあることからまだまだ進化の余地がありそうです。

  1. Dyroff, Christoph, et al. “Multipass cell design for Stark-modulation spectroscopy.” Applied optics 46.19 (2007): 4000-4007.
  2. Krzempek, Karol, et al. “CW DFB RT diode laser-based sensor for trace-gas detection of ethane using a novel compact multipass gas absorption cell.”Applied Physics B 112.4 (2013): 461-465.
  3. Hao, Lu-yuan, et al. “Cylindrical mirror multipass Lissajous system for laser photoacoustic spectroscopy.” Review of scientific instruments 73.5 (2002): 2079-2085.
  4. McManus, J. Barry, Paul L. Kebabian, and M. S. Zahniser. “Astigmatic mirror multipass absorption cells for long-path-length spectroscopy.” Applied Optics34.18 (1995): 3336-3348.
  5. Silver, Joel A. “Simple dense-pattern optical multipass cells.” Applied optics44.31 (2005): 6545-6556.
  6. McManus, J. Barry. “Paraxial matrix description of astigmatic and cylindrical mirror resonators with twisted axes for laser spectroscopy.” Applied optics 46.4 (2007): 472-482.
  7. Altmann, Jürgen, Rudolf Baumgart, and Claus Weitkamp. “Two-mirror multipass absorption cell.” Applied Optics 20.6 (1981): 995-999.
  8. Herriott, Donald R., and Harry J. Schulte. “Folded optical delay lines.” Applied Optics 4.8 (1965): 883-889.
  9. Herriott, D., H. Kogelnik, and R. Kompfner. “Off-axis paths in spherical mirror interferometers.” Applied Optics 3.4 (1964): 523-526.