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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024032657
(43)【公開日】2024-03-12
(54)【発明の名称】光測定装置及び光測定装置の製造方法
(51)【国際特許分類】
G01N 21/3504 20140101AFI20240305BHJP
H01L 31/0232 20140101ALI20240305BHJP
H01L 31/08 20060101ALI20240305BHJP
H01S 5/02253 20210101ALI20240305BHJP
H01S 5/34 20060101ALI20240305BHJP
H01S 5/02257 20210101ALI20240305BHJP
【ＦＩ】
G01N21/3504
H01L31/02 D
H01L31/08 Z
H01S5/02253
H01S5/34
H01S5/02257
【審査請求】未請求
【請求項の数】22
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023118229
(22)【出願日】2023-07-20
(31)【優先権主張番号】P 2022135666
(32)【優先日】2022-08-29
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(31)【優先権主張番号】P 2023089901
(32)【優先日】2023-05-31
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(71)【出願人】
【識別番号】000236436
【氏名又は名称】浜松ホトニクス株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100088155
【弁理士】
【氏名又は名称】長谷川 芳樹
(74)【代理人】
【識別番号】100113435
【弁理士】
【氏名又は名称】黒木 義樹
(74)【代理人】
【識別番号】100140442
【弁理士】
【氏名又は名称】柴山 健一
(74)【代理人】
【識別番号】100183081
【弁理士】
【氏名又は名称】岡▲崎▼ 大志
(72)【発明者】
【氏名】道垣内 龍男
【テーマコード（参考）】
2G059
5F149
5F173
【Ｆターム（参考）】
2G059AA01
2G059BB01
2G059EE01
2G059GG01
2G059HH01
2G059JJ01
2G059JJ11
2G059JJ13
2G059KK01
5F149BA25
5F149BB20
5F149DA32
5F149EA01
5F149EA14
5F149EA16
5F149JA14
5F149LA01
5F149XB24
5F149XB32
5F173AB13
5F173AF20
5F173AH03
5F173MF03
5F173MF39
(57)【要約】
【課題】装置の簡素化及び小型化を図ることができる光測定装置及び当該光測定装置の製造方法を提供する。
【解決手段】分光測定装置１Ａは、レーザ光Ｌ１を出射する光源部２と、レーザ光Ｌ１が入射するミラー面４１ａを有する平面ミラー４１と、ミラー面４１ａと対向するミラー面４２ａを有する平面ミラー４２と、を有し、ミラー面４１ａとミラー面４２ａとの間に測定対象物が導入されるミラー部４と、ミラー面４１ａとミラー面４２ａとの間で多重反射して折り返されたレーザ光Ｌ１を検出する光検出部３と、を備える。ミラー面４１ａとミラー面４２ａとは、ミラー面４１ａとミラー面４２ａとの間で多重反射しながらＹ軸方向に往復するレーザ光Ｌ１の光路ＯＰが形成されるように、Ｚ軸方向から見た場合に、互いに非平行に配置されている。ミラー面４１ａとミラー面４２ａとの間におけるレーザ光Ｌ１の光路ＯＰは、Ｚ軸方向に対して傾斜している。
【選択図】図１
【解決手段】分光測定装置１Ａは、レーザ光Ｌ１を出射する光源部２と、レーザ光Ｌ１が入射するミラー面４１ａを有する平面ミラー４１と、ミラー面４１ａと対向するミラー面４２ａを有する平面ミラー４２と、を有し、ミラー面４１ａとミラー面４２ａとの間に測定対象物が導入されるミラー部４と、ミラー面４１ａとミラー面４２ａとの間で多重反射して折り返されたレーザ光Ｌ１を検出する光検出部３と、を備える。ミラー面４１ａとミラー面４２ａとは、ミラー面４１ａとミラー面４２ａとの間で多重反射しながらＹ軸方向に往復するレーザ光Ｌ１の光路ＯＰが形成されるように、Ｚ軸方向から見た場合に、互いに非平行に配置されている。ミラー面４１ａとミラー面４２ａとの間におけるレーザ光Ｌ１の光路ＯＰは、Ｚ軸方向に対して傾斜している。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
レーザ光を出射する光源部と、
前記光源部から出射された前記レーザ光が入射する第１ミラー面を有する第１平面ミラーと、前記第１ミラー面と対向する第２ミラー面を有する第２平面ミラーと、を有し、前記第１ミラー面と前記第２ミラー面との間に測定対象物が導入されるミラー部と、
前記第１ミラー面と前記第２ミラー面との間で多重反射して折り返された前記レーザ光を検出する光検出部と、
を備え、
前記第１ミラー面と前記第２ミラー面とは、前記第１ミラー面と前記第２ミラー面との間で多重反射しながら前記第１ミラー面に直交する第１方向に直交する第２方向に往復する前記レーザ光の光路が形成されるように、前記第１方向及び前記第２方向に直交する第３方向から見た場合に、互いに非平行に配置されており、
前記第１ミラー面と前記第２ミラー面との間における前記レーザ光の光路は、前記第３方向に対して傾斜している、
光測定装置。
前記光源部から出射された前記レーザ光が入射する第１ミラー面を有する第１平面ミラーと、前記第１ミラー面と対向する第２ミラー面を有する第２平面ミラーと、を有し、前記第１ミラー面と前記第２ミラー面との間に測定対象物が導入されるミラー部と、
前記第１ミラー面と前記第２ミラー面との間で多重反射して折り返された前記レーザ光を検出する光検出部と、
を備え、
前記第１ミラー面と前記第２ミラー面とは、前記第１ミラー面と前記第２ミラー面との間で多重反射しながら前記第１ミラー面に直交する第１方向に直交する第２方向に往復する前記レーザ光の光路が形成されるように、前記第１方向及び前記第２方向に直交する第３方向から見た場合に、互いに非平行に配置されており、
前記第１ミラー面と前記第２ミラー面との間における前記レーザ光の光路は、前記第３方向に対して傾斜している、
光測定装置。
【請求項2】
前記第１ミラー面に最初に入射する前記レーザ光の光路は、前記第３方向に対して傾斜しており、
前記第１ミラー面及び前記第２ミラー面は、前記第３方向と平行である、
請求項１に記載の光測定装置。
前記第１ミラー面及び前記第２ミラー面は、前記第３方向と平行である、
請求項１に記載の光測定装置。
【請求項3】
前記第３方向から見た場合の前記第１ミラー面に最初に入射する前記レーザ光の前記第１ミラー面に対する入射角度は、前記第３方向から見た場合の第１ミラー面に対する前記第２ミラー面の傾斜角度の自然数倍となるように調整されている、
請求項１に記載の光測定装置。
請求項１に記載の光測定装置。
【請求項4】
前記第１ミラー面に対して前記レーザ光が最初に入射する位置から前記レーザ光の往路方向における第１ミラー面の端部までの前記第２方向に沿った距離は、３００ｍｍ以下である、
請求項１に記載の光測定装置。
請求項１に記載の光測定装置。
【請求項5】
前記第３方向における前記ミラー部の長さは、５０ｍｍ以下である、
請求項１に記載の光測定装置。
請求項１に記載の光測定装置。
【請求項6】
前記レーザ光の復路方向における前記第１ミラー面の端部は、前記第２ミラー面の前記復路方向における端部よりも前記復路方向に突出している、
請求項１に記載の光測定装置。
請求項１に記載の光測定装置。
【請求項7】
前記第３方向から見た場合の前記第１ミラー面に最初に入射する前記レーザ光の前記第１ミラー面に対する入射角度をθＨと表した場合、前記レーザ光の復路方向における前記第２ミラー面の端部から前記復路方向における前記第１ミラー面の前記端部までの前記第２方向に沿った距離は、前記第１方向に沿った前記第１ミラー面と前記第２ミラー面の前記端部との距離にｔａｎθＨを乗じた値以上に設定されている、
請求項６に記載の光測定装置。
請求項６に記載の光測定装置。
【請求項8】
前記復路方向における前記第２ミラー面の端部から前記復路方向における前記第１ミラー面の前記端部までの前記第２方向に沿った距離は、前記第１方向に沿った前記第１ミラー面と前記第２ミラー面の前記端部との距離にｔａｎθＨを乗じた値に設定されている、
請求項７に記載の光測定装置。
請求項７に記載の光測定装置。
【請求項9】
前記第３方向から見た場合の第１ミラー面に対する前記第２ミラー面の傾斜角度は、前記第１ミラー面と前記第２ミラー面との間を通過する前記レーザ光の前記第３方向から見た場合の拡がり角よりも大きくなるように設定されている、
請求項１に記載の光測定装置。
請求項１に記載の光測定装置。
【請求項10】
前記光源部と前記光検出部とは、前記第３方向において互いに重なるように配置されている、
請求項１に記載の光測定装置。
請求項１に記載の光測定装置。
【請求項11】
前記光源部の前記レーザ光が出射される側に配置され、前記レーザ光を集光又はコリメートするレンズを更に備え、
前記光源部は、量子カスケードレーザ素子であり、
前記レンズと前記量子カスケードレーザ素子との距離は、前記第１方向における前記第１ミラー面と前記第２ミラー面との最短距離よりも短い、
請求項１に記載の光測定装置。
前記光源部は、量子カスケードレーザ素子であり、
前記レンズと前記量子カスケードレーザ素子との距離は、前記第１方向における前記第１ミラー面と前記第２ミラー面との最短距離よりも短い、
請求項１に記載の光測定装置。
【請求項12】
前記光源部は、量子カスケードレーザ素子であり、
前記光検出部は、前記量子カスケードレーザ素子と対応する特性を有する量子カスケード光検出器である、
請求項１に記載の光測定装置。
前記光検出部は、前記量子カスケードレーザ素子と対応する特性を有する量子カスケード光検出器である、
請求項１に記載の光測定装置。
【請求項13】
前記特性は、偏光方向に関する特性であり、
前記光源部と前記光検出部とは、前記光源部から出射された後に前記ミラー部を経て前記光検出部に入射する前記レーザ光の偏光方向と前記光検出部が感度を有する偏光方向とが一致するように、配置されている、
請求項１２に記載の光測定装置。
前記光源部と前記光検出部とは、前記光源部から出射された後に前記ミラー部を経て前記光検出部に入射する前記レーザ光の偏光方向と前記光検出部が感度を有する偏光方向とが一致するように、配置されている、
請求項１２に記載の光測定装置。
【請求項14】
前記特性は、波長に関する特性であり、
前記光検出部は、前記光源部の発振波長に対応する感度波長を有する、
請求項１２に記載の光測定装置。
前記光検出部は、前記光源部の発振波長に対応する感度波長を有する、
請求項１２に記載の光測定装置。
【請求項15】
前記光源部から出射された前記レーザ光を反射することにより、前記レーザ光を前記第１ミラー面に導光する第１導光ミラーと、
前記折り返された前記レーザ光を反射することにより、前記レーザ光を前記光検出部に導光する第２導光ミラーと、を更に備え、
前記第１導光ミラーと前記第２導光ミラーとは、前記第３方向において互いに重なるように配置されている、
請求項１に記載の光測定装置。
前記折り返された前記レーザ光を反射することにより、前記レーザ光を前記光検出部に導光する第２導光ミラーと、を更に備え、
前記第１導光ミラーと前記第２導光ミラーとは、前記第３方向において互いに重なるように配置されている、
請求項１に記載の光測定装置。
【請求項16】
前記光源部は、第１波長の前記レーザ光を出射する第１光源部と、前記第１波長とは異なる第２波長の前記レーザ光を出射する第２光源部と、を有し、
前記光検出部は、前記第１ミラー面と前記第２ミラー面との間で多重反射して折り返された前記第１波長の前記レーザ光を検出する第１光検出部と、前記第１ミラー面と前記第２ミラー面との間で多重反射して折り返された前記第２波長の前記レーザ光を検出する第２光検出部と、を有し、
前記第１光源部、前記第２光源部、前記第１光検出部、及び前記第２光検出部は、前記第３方向において互いに重なるように配置されている、
請求項１に記載の光測定装置。
前記光検出部は、前記第１ミラー面と前記第２ミラー面との間で多重反射して折り返された前記第１波長の前記レーザ光を検出する第１光検出部と、前記第１ミラー面と前記第２ミラー面との間で多重反射して折り返された前記第２波長の前記レーザ光を検出する第２光検出部と、を有し、
前記第１光源部、前記第２光源部、前記第１光検出部、及び前記第２光検出部は、前記第３方向において互いに重なるように配置されている、
請求項１に記載の光測定装置。
【請求項17】
前記光源部は、第１波長の前記レーザ光を出射する第１光源部と、前記第１波長とは異なる第２波長の前記レーザ光を出射する第２光源部と、を有し、
前記光検出部は、前記第１ミラー面と前記第２ミラー面との間で多重反射して折り返された前記第１波長の前記レーザ光を検出する第１光検出部と、前記第１ミラー面と前記第２ミラー面との間で多重反射して折り返された前記第２波長の前記レーザ光を検出する第２光検出部と、を有し、
前記第１光源部と前記第２光源部とは、前記第１方向に並んで配置されており、
前記第１光検出部と前記第２光検出部とは、前記第１方向に並んで配置されており、
前記第１光源部と前記第１光検出部とは、前記第３方向において互いに重なるように配置されており、
前記第２光源部と前記第２光検出部とは、前記第３方向において互いに重なるように配置されている、
請求項１に記載の光測定装置。
前記光検出部は、前記第１ミラー面と前記第２ミラー面との間で多重反射して折り返された前記第１波長の前記レーザ光を検出する第１光検出部と、前記第１ミラー面と前記第２ミラー面との間で多重反射して折り返された前記第２波長の前記レーザ光を検出する第２光検出部と、を有し、
前記第１光源部と前記第２光源部とは、前記第１方向に並んで配置されており、
前記第１光検出部と前記第２光検出部とは、前記第１方向に並んで配置されており、
前記第１光源部と前記第１光検出部とは、前記第３方向において互いに重なるように配置されており、
前記第２光源部と前記第２光検出部とは、前記第３方向において互いに重なるように配置されている、
請求項１に記載の光測定装置。
【請求項18】
前記ミラー部を気密に収容する筐体を更に備え、
前記測定対象物は、ガスであり、
前記筐体には、前記筐体の外側から前記筐体の内側へと前記ガスを導入するための開口部が設けられており、
前記光源部及び前記光検出部は、前記筐体の外側に配置されている、
請求項１に記載の光測定装置。
前記測定対象物は、ガスであり、
前記筐体には、前記筐体の外側から前記筐体の内側へと前記ガスを導入するための開口部が設けられており、
前記光源部及び前記光検出部は、前記筐体の外側に配置されている、
請求項１に記載の光測定装置。
【請求項19】
前記光源部、前記光検出部、及び前記ミラー部を収容する筐体を更に備え、
前記測定対象物は、ガスであり、
前記筐体には、前記筐体の外側から前記筐体の内側へと前記ガスを導入するための開口部が設けられている、
請求項１に記載の光測定装置。
前記測定対象物は、ガスであり、
前記筐体には、前記筐体の外側から前記筐体の内側へと前記ガスを導入するための開口部が設けられている、
請求項１に記載の光測定装置。
【請求項20】
前記測定対象物は、ガスであり、
前記光源部は、前記ガスに吸収される第１波長の前記レーザ光と、前記ガスに吸収される度合いが前記第１波長よりも小さい第２波長の前記レーザ光と、を出射可能に構成されている、
請求項１に記載の光測定装置。
前記光源部は、前記ガスに吸収される第１波長の前記レーザ光と、前記ガスに吸収される度合いが前記第１波長よりも小さい第２波長の前記レーザ光と、を出射可能に構成されている、
請求項１に記載の光測定装置。
【請求項21】
前記光源部は、単一のレーザ素子から出射される光に基づいて、前記第１波長の前記レーザ光と前記第２波長の前記レーザ光とを切り替えて出射可能に構成されている、
請求項２０に記載の光測定装置。
請求項２０に記載の光測定装置。
【請求項22】
請求項１に記載の光測定装置の製造方法であって、
前記光測定装置は、前記光源部から出射された前記レーザ光を反射することにより、前記レーザ光を前記第１ミラー面に導光する第１導光ミラーと、前記折り返された前記レーザ光を反射することにより、前記レーザ光を前記光検出部に導光する第２導光ミラーと、を更に備え、
前記光源部、前記光検出部、前記ミラー部、及び前記第２導光ミラーの各々を固定するステップと、
前記固定するステップの後に、前記光源部から前記レーザ光を出射させながら、前記光検出部における光検出強度が最大となるように、前記第１導光ミラーの位置及び角度を調整及び固定するステップと、
を含む、光測定装置の製造方法。
前記光測定装置は、前記光源部から出射された前記レーザ光を反射することにより、前記レーザ光を前記第１ミラー面に導光する第１導光ミラーと、前記折り返された前記レーザ光を反射することにより、前記レーザ光を前記光検出部に導光する第２導光ミラーと、を更に備え、
前記光源部、前記光検出部、前記ミラー部、及び前記第２導光ミラーの各々を固定するステップと、
前記固定するステップの後に、前記光源部から前記レーザ光を出射させながら、前記光検出部における光検出強度が最大となるように、前記第１導光ミラーの位置及び角度を調整及び固定するステップと、
を含む、光測定装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、光測定装置及び光測定装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
中赤外光（波長３μｍ～２０μｍ）は、分子の基本振動に由来した強い吸収が観測されるため、ガス分子を対象とした吸収分光法（分光測定）に用いられる。また、非特許文献１に開示されているように、上述した吸収分光法の感度を向上させるための手法として、２つの凹面ミラーを対向配置し、この２つの凹面ミラー間で光を多重反射させることで長光路を実現するヘリオットセルと呼ばれる技術が知られている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【0003】
【非特許文献1】Donald R. Herriott and Harry J. Schulte, “Folded Optical Delay Lines”,Applied Optics vol.4, pp.883-889, August 1, 1965.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、非特許文献１に開示されたヘリオットセルのように凹面ミラーを用いたガス吸収分光器には、高度な加工精度及び高度な組み立て精度が要求されるため、高額になると共に装置が大型化し易いという問題があった。
【0005】
そこで、本開示の一側面は、装置の簡素化及び小型化を図ることができる光測定装置及び当該光測定装置の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本開示は、以下の［１］～［２０］の光測定装置と、［２１］の光測定装置の製造方法と、を含んでいる。
【0007】
［１］
レーザ光を出射する光源部と、
前記光源部から出射された前記レーザ光が入射する第１ミラー面を有する第１平面ミラーと、前記第１ミラー面と対向する第２ミラー面を有する第２平面ミラーと、を有し、前記第１ミラー面と前記第２ミラー面との間に測定対象物が導入されるミラー部と、
前記第１ミラー面と前記第２ミラー面との間で多重反射して折り返された前記レーザ光を検出する光検出部と、
を備え、
前記第１ミラー面と前記第２ミラー面とは、前記第１ミラー面と前記第２ミラー面との間で多重反射しながら前記第１ミラー面に直交する第１方向に直交する第２方向に往復する前記レーザ光の光路が形成されるように、前記第１方向及び前記第２方向に直交する第３方向から見た場合に、互いに非平行に配置されており、
前記第１ミラー面と前記第２ミラー面との間における前記レーザ光の光路は、前記第３方向に対して傾斜している、
光測定装置。
レーザ光を出射する光源部と、
前記光源部から出射された前記レーザ光が入射する第１ミラー面を有する第１平面ミラーと、前記第１ミラー面と対向する第２ミラー面を有する第２平面ミラーと、を有し、前記第１ミラー面と前記第２ミラー面との間に測定対象物が導入されるミラー部と、
前記第１ミラー面と前記第２ミラー面との間で多重反射して折り返された前記レーザ光を検出する光検出部と、
を備え、
前記第１ミラー面と前記第２ミラー面とは、前記第１ミラー面と前記第２ミラー面との間で多重反射しながら前記第１ミラー面に直交する第１方向に直交する第２方向に往復する前記レーザ光の光路が形成されるように、前記第１方向及び前記第２方向に直交する第３方向から見た場合に、互いに非平行に配置されており、
前記第１ミラー面と前記第２ミラー面との間における前記レーザ光の光路は、前記第３方向に対して傾斜している、
光測定装置。
【0008】
上記光測定装置によれば、２つの平面ミラー（第１平面ミラー及び第２平面ミラー）を非平行に対向配置した構成（すなわち、従来の凹面ミラーを用いたヘリオットセル等の構成と比較して安価且つ簡素な構成）によって、長光路の光測定装置を実現できる。また、平面ミラー間におけるレーザ光の光路を第３方向に対して傾斜するように設定することにより、平面ミラー間のレーザ光の往路と復路とを第３方向において空間的に分離できるため、平面ミラー間に導入された測定対象物の光測定（例えば、所定の波長（単一波長）の吸光度測定、複数の波長に対する吸収分光測定等）を適切に実施することができる。より具体的には、平面ミラー間で往路光と復路光とが干渉することを防止できると共に、ミラー部で折り返されたレーザ光が光源部に再入射することを防止し、折り返し光を光検出部に適切に導くことができる。従って、上記光測定装置によれば、装置の簡素化（低価格化）及び小型化を図ることができる。
【0009】
［２］
前記第１ミラー面に最初に入射する前記レーザ光の光路は、前記第３方向に対して傾斜しており、
前記第１ミラー面及び前記第２ミラー面は、前記第３方向と平行である、
［１］の光測定装置。
上記構成によれば、第１ミラー面に最初に入射するレーザ光の光路を第３方向に対して傾斜させることにより、第１平面ミラー及び第２平面ミラーを第３方向に対して傾斜させることなく、平面ミラー間のレーザ光の光路が第３方向に対して傾斜する構成を容易に実現することができる。
前記第１ミラー面に最初に入射する前記レーザ光の光路は、前記第３方向に対して傾斜しており、
前記第１ミラー面及び前記第２ミラー面は、前記第３方向と平行である、
［１］の光測定装置。
上記構成によれば、第１ミラー面に最初に入射するレーザ光の光路を第３方向に対して傾斜させることにより、第１平面ミラー及び第２平面ミラーを第３方向に対して傾斜させることなく、平面ミラー間のレーザ光の光路が第３方向に対して傾斜する構成を容易に実現することができる。
【0010】
［３］
前記第３方向から見た場合の前記第１ミラー面に最初に入射する前記レーザ光の前記第１ミラー面に対する入射角度は、前記第３方向から見た場合の第１ミラー面に対する前記第２ミラー面の傾斜角度の自然数倍となるように調整されている、
［１］又は［２］の光測定装置。
上記構成によれば、第３方向から見た場合に、平面ミラー間のレーザ光の往路と復路とが重なるように、平面ミラー間のレーザ光の光路を設定することができる。これにより、光源部からミラー部へとレーザ光を導くための往路光学系及びミラー部から折り返された折り返し光を光検出部へと導くための復路光学系の配置を容易に行うことが可能となる。
前記第３方向から見た場合の前記第１ミラー面に最初に入射する前記レーザ光の前記第１ミラー面に対する入射角度は、前記第３方向から見た場合の第１ミラー面に対する前記第２ミラー面の傾斜角度の自然数倍となるように調整されている、
［１］又は［２］の光測定装置。
上記構成によれば、第３方向から見た場合に、平面ミラー間のレーザ光の往路と復路とが重なるように、平面ミラー間のレーザ光の光路を設定することができる。これにより、光源部からミラー部へとレーザ光を導くための往路光学系及びミラー部から折り返された折り返し光を光検出部へと導くための復路光学系の配置を容易に行うことが可能となる。
【0011】
［４］
前記第１ミラー面に対して前記レーザ光が最初に入射する位置から前記レーザ光の往路方向における第１ミラー面の端部までの前記第２方向に沿った距離は、３００ｍｍ以下である、
［１］～［３］のいずれかの光測定装置。
上記構成によれば、より一層効果的に装置の小型化を図ることができる。
前記第１ミラー面に対して前記レーザ光が最初に入射する位置から前記レーザ光の往路方向における第１ミラー面の端部までの前記第２方向に沿った距離は、３００ｍｍ以下である、
［１］～［３］のいずれかの光測定装置。
上記構成によれば、より一層効果的に装置の小型化を図ることができる。
【0012】
［５］
前記第３方向における前記ミラー部の長さは、５０ｍｍ以下である、
［１］～［４］のいずれかの光測定装置。
上記構成によれば、ミラー部の第３方向の高さを一定以下に抑えることによって、装置の小型化を図ると共に、平面ミラー間に導入（充填）される測定対象物（例えばガス）の量を一定以下に抑えることができる。すなわち、比較的少量の測定対象物を平面ミラー間に導入するだけで、当該測定対象物の光測定を行うことが可能となる。
前記第３方向における前記ミラー部の長さは、５０ｍｍ以下である、
［１］～［４］のいずれかの光測定装置。
上記構成によれば、ミラー部の第３方向の高さを一定以下に抑えることによって、装置の小型化を図ると共に、平面ミラー間に導入（充填）される測定対象物（例えばガス）の量を一定以下に抑えることができる。すなわち、比較的少量の測定対象物を平面ミラー間に導入するだけで、当該測定対象物の光測定を行うことが可能となる。
【0013】
［６］
前記レーザ光の復路方向における前記第１ミラー面の端部は、前記第２ミラー面の前記復路方向における端部よりも前記復路方向に突出している、
［１］～［５］のいずれかの光測定装置。
上記構成によれば、第１ミラー面に対してレーザ光を入射させ易くすることができる。また、平面ミラー間の多重反射による長光路の伝搬を経てレーザ光のビーム径が拡がる場合において、最後に第１ミラー面で反射して光検出部側へと導光されるレーザ光が第２ミラー面に遮られてしまうこと（すなわち、折り返し光のビーム損失が生じること）を抑制することができる。
前記レーザ光の復路方向における前記第１ミラー面の端部は、前記第２ミラー面の前記復路方向における端部よりも前記復路方向に突出している、
［１］～［５］のいずれかの光測定装置。
上記構成によれば、第１ミラー面に対してレーザ光を入射させ易くすることができる。また、平面ミラー間の多重反射による長光路の伝搬を経てレーザ光のビーム径が拡がる場合において、最後に第１ミラー面で反射して光検出部側へと導光されるレーザ光が第２ミラー面に遮られてしまうこと（すなわち、折り返し光のビーム損失が生じること）を抑制することができる。
【0014】
［７］
前記第３方向から見た場合の前記第１ミラー面に最初に入射する前記レーザ光の前記第１ミラー面に対する入射角度をθＨと表した場合、前記レーザ光の復路方向における前記第２ミラー面の端部から前記復路方向における前記第１ミラー面の前記端部までの前記第２方向に沿った距離は、前記第１方向に沿った前記第１ミラー面と前記第２ミラー面の前記端部との距離にｔａｎθＨを乗じた値以上に設定されている、
［６］の光測定装置。
上記構成によれば、第２ミラー面の復路方向における端部で反射して第１ミラー面へと向かう折り返し光が第１ミラー面の復路方向における端部よりも外側（復路方向側）に抜けてしまうことに起因するビーム損失を回避することが可能となる。
前記第３方向から見た場合の前記第１ミラー面に最初に入射する前記レーザ光の前記第１ミラー面に対する入射角度をθＨと表した場合、前記レーザ光の復路方向における前記第２ミラー面の端部から前記復路方向における前記第１ミラー面の前記端部までの前記第２方向に沿った距離は、前記第１方向に沿った前記第１ミラー面と前記第２ミラー面の前記端部との距離にｔａｎθＨを乗じた値以上に設定されている、
［６］の光測定装置。
上記構成によれば、第２ミラー面の復路方向における端部で反射して第１ミラー面へと向かう折り返し光が第１ミラー面の復路方向における端部よりも外側（復路方向側）に抜けてしまうことに起因するビーム損失を回避することが可能となる。
【0015】
［８］
前記復路方向における前記第２ミラー面の端部から前記復路方向における前記第１ミラー面の前記端部までの前記第２方向に沿った距離は、前記第１方向に沿った前記第１ミラー面と前記第２ミラー面の前記端部との距離にｔａｎθＨを乗じた値に設定されている、
［７］の光測定装置。
上記構成によれば、上記［７］の効果を奏すると共に、第２平面ミラー（第２ミラー面）に対する第１平面ミラー（第１ミラー面）の突出長を上記のビーム損失を回避するために必要十分な長さに設定することにより、ビーム損失の回避と装置の小型化との両立を図ることができる。
前記復路方向における前記第２ミラー面の端部から前記復路方向における前記第１ミラー面の前記端部までの前記第２方向に沿った距離は、前記第１方向に沿った前記第１ミラー面と前記第２ミラー面の前記端部との距離にｔａｎθＨを乗じた値に設定されている、
［７］の光測定装置。
上記構成によれば、上記［７］の効果を奏すると共に、第２平面ミラー（第２ミラー面）に対する第１平面ミラー（第１ミラー面）の突出長を上記のビーム損失を回避するために必要十分な長さに設定することにより、ビーム損失の回避と装置の小型化との両立を図ることができる。
【0016】
［９］
前記第３方向から見た場合の第１ミラー面に対する前記第２ミラー面の傾斜角度は、前記第１ミラー面と前記第２ミラー面との間を通過する前記レーザ光の前記第３方向から見た場合の拡がり角よりも大きくなるように設定されている、
［１］～［８］のいずれかの光測定装置。
上記構成によれば、平面ミラー間の多重反射による長光路の伝搬を経てレーザ光のビーム径が拡がる場合において、折り返し光のビーム損失を効果的に抑制することができる。
前記第３方向から見た場合の第１ミラー面に対する前記第２ミラー面の傾斜角度は、前記第１ミラー面と前記第２ミラー面との間を通過する前記レーザ光の前記第３方向から見た場合の拡がり角よりも大きくなるように設定されている、
［１］～［８］のいずれかの光測定装置。
上記構成によれば、平面ミラー間の多重反射による長光路の伝搬を経てレーザ光のビーム径が拡がる場合において、折り返し光のビーム損失を効果的に抑制することができる。
【0017】
［１０］
前記光源部と前記光検出部とは、前記第３方向において互いに重なるように配置されている、
［１］～［９］のいずれかの光測定装置。
平面ミラー間におけるレーザ光の光路を第３方向に対して傾斜させることによって、光源部からミラー部へと導光されるレーザ光の光路とミラー部から光検出部へと導光される折り返し光の光路とを第３方向に分離することができる。これを利用して光源部と光検出部とを第３方向に並べて配置することによって、光源部と光検出部とを第３方向に重ねずに配置する場合と比較して、光源部及び光検出部の配置に必要な面積（第３方向から見た場合の面積）を小さくすることができる。その結果、より効果的に装置の小型化を図ることができる。
前記光源部と前記光検出部とは、前記第３方向において互いに重なるように配置されている、
［１］～［９］のいずれかの光測定装置。
平面ミラー間におけるレーザ光の光路を第３方向に対して傾斜させることによって、光源部からミラー部へと導光されるレーザ光の光路とミラー部から光検出部へと導光される折り返し光の光路とを第３方向に分離することができる。これを利用して光源部と光検出部とを第３方向に並べて配置することによって、光源部と光検出部とを第３方向に重ねずに配置する場合と比較して、光源部及び光検出部の配置に必要な面積（第３方向から見た場合の面積）を小さくすることができる。その結果、より効果的に装置の小型化を図ることができる。
【0018】
［１１］
前記光源部の前記レーザ光が出射される側に配置され、前記レーザ光を集光又はコリメートするレンズを更に備え、
前記光源部は、量子カスケードレーザ素子であり、
前記レンズと前記量子カスケードレーザ素子との距離は、前記第１方向における前記第１ミラー面と前記第２ミラー面との最短距離よりも短い、
［１］～［１０］のいずれかの光測定装置。
上記構成によれば、光源部から出射されたレーザ光の拡がりをレンズによって効果的に抑制できる。その結果、平面ミラー間におけるレーザ光のビーム径の拡がりを抑制でき、ビーム径の拡がりに起因する折り返し光のビーム損失を低減することができる。
前記光源部の前記レーザ光が出射される側に配置され、前記レーザ光を集光又はコリメートするレンズを更に備え、
前記光源部は、量子カスケードレーザ素子であり、
前記レンズと前記量子カスケードレーザ素子との距離は、前記第１方向における前記第１ミラー面と前記第２ミラー面との最短距離よりも短い、
［１］～［１０］のいずれかの光測定装置。
上記構成によれば、光源部から出射されたレーザ光の拡がりをレンズによって効果的に抑制できる。その結果、平面ミラー間におけるレーザ光のビーム径の拡がりを抑制でき、ビーム径の拡がりに起因する折り返し光のビーム損失を低減することができる。
【0019】
［１２］
前記光源部は、量子カスケードレーザ素子であり、
前記光検出部は、前記量子カスケードレーザ素子と対応する特性を有する量子カスケード光検出器である、
［１］～［１１］のいずれかの光測定装置。
上記構成によれば、中赤外で動作する量子カスケードレーザ素子及び量子カスケード光検出器を光源部及び光検出部として用いることにより、分子の基本振動に由来した強い吸収を観測できるため、高感度な光測定を行うことが可能となる。
前記光源部は、量子カスケードレーザ素子であり、
前記光検出部は、前記量子カスケードレーザ素子と対応する特性を有する量子カスケード光検出器である、
［１］～［１１］のいずれかの光測定装置。
上記構成によれば、中赤外で動作する量子カスケードレーザ素子及び量子カスケード光検出器を光源部及び光検出部として用いることにより、分子の基本振動に由来した強い吸収を観測できるため、高感度な光測定を行うことが可能となる。
【0020】
［１３］
前記特性は、偏光方向に関する特性であり、
前記光源部と前記光検出部とは、前記光源部から出射された後に前記ミラー部を経て前記光検出部に入射する前記レーザ光の偏光方向と前記光検出部が感度を有する偏光方向とが一致するように、配置されている、
［１２］の光測定装置。
上記構成によれば、散乱等によって偏光方向が乱れた迷光成分が、光検出部でノイズとして検出されることを防ぎ、信号対雑音比（Ｓ／Ｎ）の向上を図ることができる。
前記特性は、偏光方向に関する特性であり、
前記光源部と前記光検出部とは、前記光源部から出射された後に前記ミラー部を経て前記光検出部に入射する前記レーザ光の偏光方向と前記光検出部が感度を有する偏光方向とが一致するように、配置されている、
［１２］の光測定装置。
上記構成によれば、散乱等によって偏光方向が乱れた迷光成分が、光検出部でノイズとして検出されることを防ぎ、信号対雑音比（Ｓ／Ｎ）の向上を図ることができる。
【0021】
［１４］
前記特性は、波長に関する特性であり、
前記光検出部は、前記光源部の発振波長に対応する感度波長を有する、
［１２］又は［１３］の光測定装置。
上記構成によれば、量子カスケード光検出器が擬似的に波長フィルタの役割を果たすため、背景光ノイズの影響を抑制し、高感度な光測定を行うことが可能となる。
前記特性は、波長に関する特性であり、
前記光検出部は、前記光源部の発振波長に対応する感度波長を有する、
［１２］又は［１３］の光測定装置。
上記構成によれば、量子カスケード光検出器が擬似的に波長フィルタの役割を果たすため、背景光ノイズの影響を抑制し、高感度な光測定を行うことが可能となる。
【0022】
［１５］
前記光源部から出射された前記レーザ光を反射することにより、前記レーザ光を前記第１ミラー面に導光する第１導光ミラーと、
前記折り返された前記レーザ光を反射することにより、前記レーザ光を前記光検出部に導光する第２導光ミラーと、を更に備え、
前記第１導光ミラーと前記第２導光ミラーとは、前記第３方向において互いに重なるように配置されている、
［１］～［１４］のいずれかの光測定装置。
上記構成によれば、第１導光ミラー及び第２導光ミラーを用いることにより、ミラー部に対する光源部及び光検出部の配置（レイアウト）の自由度を向上させることができる。また、第１導光ミラーと第２導光ミラーとを第３方向に並べて配置することによって、第１導光ミラーと第２導光ミラーとを第３方向に重ねずに配置する場合と比較して、第１導光ミラー及び第２導光ミラーの配置に必要な面積（第３方向から見た場合の面積）を小さくすることができ、装置の小型化を図ることもできる。
前記光源部から出射された前記レーザ光を反射することにより、前記レーザ光を前記第１ミラー面に導光する第１導光ミラーと、
前記折り返された前記レーザ光を反射することにより、前記レーザ光を前記光検出部に導光する第２導光ミラーと、を更に備え、
前記第１導光ミラーと前記第２導光ミラーとは、前記第３方向において互いに重なるように配置されている、
［１］～［１４］のいずれかの光測定装置。
上記構成によれば、第１導光ミラー及び第２導光ミラーを用いることにより、ミラー部に対する光源部及び光検出部の配置（レイアウト）の自由度を向上させることができる。また、第１導光ミラーと第２導光ミラーとを第３方向に並べて配置することによって、第１導光ミラーと第２導光ミラーとを第３方向に重ねずに配置する場合と比較して、第１導光ミラー及び第２導光ミラーの配置に必要な面積（第３方向から見た場合の面積）を小さくすることができ、装置の小型化を図ることもできる。
【0023】
［１６］
前記光源部は、第１波長の前記レーザ光を出射する第１光源部と、前記第１波長とは異なる第２波長の前記レーザ光を出射する第２光源部と、を有し、
前記光検出部は、前記第１ミラー面と前記第２ミラー面との間で多重反射して折り返された前記第１波長の前記レーザ光を検出する第１光検出部と、前記第１ミラー面と前記第２ミラー面との間で多重反射して折り返された前記第２波長の前記レーザ光を検出する第２光検出部と、を有し、
前記第１光源部、前記第２光源部、前記第１光検出部、及び前記第２光検出部は、前記第３方向において互いに重なるように配置されている、
［１］～［１５］のいずれかの光測定装置。
上記構成によれば、第１光源部、第２光源部、第１光検出部、及び第２光検出部を第３方向において互いに重なるように配置することにより、２つの系統の光源部及び光検出部をコンパクトに配置することができる。また、系統間で波長帯を異ならせることによって、互いに異なる２つの波長帯の吸収分光測定を同時に行うことができる。
前記光源部は、第１波長の前記レーザ光を出射する第１光源部と、前記第１波長とは異なる第２波長の前記レーザ光を出射する第２光源部と、を有し、
前記光検出部は、前記第１ミラー面と前記第２ミラー面との間で多重反射して折り返された前記第１波長の前記レーザ光を検出する第１光検出部と、前記第１ミラー面と前記第２ミラー面との間で多重反射して折り返された前記第２波長の前記レーザ光を検出する第２光検出部と、を有し、
前記第１光源部、前記第２光源部、前記第１光検出部、及び前記第２光検出部は、前記第３方向において互いに重なるように配置されている、
［１］～［１５］のいずれかの光測定装置。
上記構成によれば、第１光源部、第２光源部、第１光検出部、及び第２光検出部を第３方向において互いに重なるように配置することにより、２つの系統の光源部及び光検出部をコンパクトに配置することができる。また、系統間で波長帯を異ならせることによって、互いに異なる２つの波長帯の吸収分光測定を同時に行うことができる。
【0024】
［１７］
前記光源部は、第１波長の前記レーザ光を出射する第１光源部と、前記第１波長とは異なる第２波長の前記レーザ光を出射する第２光源部と、を有し、
前記光検出部は、前記第１ミラー面と前記第２ミラー面との間で多重反射して折り返された前記第１波長の前記レーザ光を検出する第１光検出部と、前記第１ミラー面と前記第２ミラー面との間で多重反射して折り返された前記第２波長の前記レーザ光を検出する第２光検出部と、を有し、
前記第１光源部と前記第２光源部とは、前記第１方向に並んで配置されており、
前記第１光検出部と前記第２光検出部とは、前記第１方向に並んで配置されており、
前記第１光源部と前記第１光検出部とは、前記第３方向において互いに重なるように配置されており、
前記第２光源部と前記第２光検出部とは、前記第３方向において互いに重なるように配置されている、
［１］～［１５］のいずれかの光測定装置。
上記構成によれば、第１光源部と第１光検出部とを第３方向に重ねて配置すると共に、第２光源部と第２光検出部とを第３方向に重ねて配置することにより、２つの系統の光源部及び光検出部をコンパクトに配置することができる。また、系統間で波長帯を異ならせることによって、互いに異なる２つの波長帯の吸収分光測定を同時に行うことができる。
前記光源部は、第１波長の前記レーザ光を出射する第１光源部と、前記第１波長とは異なる第２波長の前記レーザ光を出射する第２光源部と、を有し、
前記光検出部は、前記第１ミラー面と前記第２ミラー面との間で多重反射して折り返された前記第１波長の前記レーザ光を検出する第１光検出部と、前記第１ミラー面と前記第２ミラー面との間で多重反射して折り返された前記第２波長の前記レーザ光を検出する第２光検出部と、を有し、
前記第１光源部と前記第２光源部とは、前記第１方向に並んで配置されており、
前記第１光検出部と前記第２光検出部とは、前記第１方向に並んで配置されており、
前記第１光源部と前記第１光検出部とは、前記第３方向において互いに重なるように配置されており、
前記第２光源部と前記第２光検出部とは、前記第３方向において互いに重なるように配置されている、
［１］～［１５］のいずれかの光測定装置。
上記構成によれば、第１光源部と第１光検出部とを第３方向に重ねて配置すると共に、第２光源部と第２光検出部とを第３方向に重ねて配置することにより、２つの系統の光源部及び光検出部をコンパクトに配置することができる。また、系統間で波長帯を異ならせることによって、互いに異なる２つの波長帯の吸収分光測定を同時に行うことができる。
【0025】
［１８］
前記ミラー部を気密に収容する筐体を更に備え、
前記測定対象物は、ガスであり、
前記筐体には、前記筐体の外側から前記筐体の内側へと前記ガスを導入するための開口部が設けられており、
前記光源部及び前記光検出部は、前記筐体の外側に配置されている、
［１］～［１７］のいずれかの光測定装置。
上記構成によれば、ミラー部のみを気密に収容する筐体の内部を減圧した上で、開口部からガスを導入することにより、より精密な測定を行うことが可能となる。
前記ミラー部を気密に収容する筐体を更に備え、
前記測定対象物は、ガスであり、
前記筐体には、前記筐体の外側から前記筐体の内側へと前記ガスを導入するための開口部が設けられており、
前記光源部及び前記光検出部は、前記筐体の外側に配置されている、
［１］～［１７］のいずれかの光測定装置。
上記構成によれば、ミラー部のみを気密に収容する筐体の内部を減圧した上で、開口部からガスを導入することにより、より精密な測定を行うことが可能となる。
【0026】
［１９］
前記光源部、前記光検出部、及び前記ミラー部を収容する筐体を更に備え、
前記測定対象物は、ガスであり、
前記筐体には、前記筐体の外側から前記筐体の内側へと前記ガスを導入するための開口部が設けられている、
［１］～［１８］のいずれかの光測定装置。
上記構成によれば、光源部、光検出部、及びミラー部を１つの筐体内に収めることにより、光測定装置を構成する各部材を、外部からの汚染、機械的衝撃等から適切に保護することができる。
前記光源部、前記光検出部、及び前記ミラー部を収容する筐体を更に備え、
前記測定対象物は、ガスであり、
前記筐体には、前記筐体の外側から前記筐体の内側へと前記ガスを導入するための開口部が設けられている、
［１］～［１８］のいずれかの光測定装置。
上記構成によれば、光源部、光検出部、及びミラー部を１つの筐体内に収めることにより、光測定装置を構成する各部材を、外部からの汚染、機械的衝撃等から適切に保護することができる。
【0027】
［２０］
前記測定対象物は、ガスであり、
前記光源部は、前記ガスに吸収される第１波長の前記レーザ光と、前記ガスに吸収される度合いが前記第１波長よりも小さい第２波長の前記レーザ光と、を出射可能に構成されている、
［１］～［１９］のいずれかの光測定装置。
上記構成によれば、第１波長に対応する測定値と第２波長に対応する測定値との差分に基づく分析、すなわち差分吸収分光法によるガス濃度の測定を実施することが可能となる。
前記測定対象物は、ガスであり、
前記光源部は、前記ガスに吸収される第１波長の前記レーザ光と、前記ガスに吸収される度合いが前記第１波長よりも小さい第２波長の前記レーザ光と、を出射可能に構成されている、
［１］～［１９］のいずれかの光測定装置。
上記構成によれば、第１波長に対応する測定値と第２波長に対応する測定値との差分に基づく分析、すなわち差分吸収分光法によるガス濃度の測定を実施することが可能となる。
【0028】
［２１］
前記光源部は、単一のレーザ素子から出射される光に基づいて、前記第１波長の前記レーザ光と前記第２波長の前記レーザ光とを切り替えて出射可能に構成されている、
［２０］の光測定装置。
上記構成によれば、単一のレーザ光源によって、上記［２０］の構成を実現できる。
前記光源部は、単一のレーザ素子から出射される光に基づいて、前記第１波長の前記レーザ光と前記第２波長の前記レーザ光とを切り替えて出射可能に構成されている、
［２０］の光測定装置。
上記構成によれば、単一のレーザ光源によって、上記［２０］の構成を実現できる。
【0029】
［２２］
［１］～［２１］のいずれかの光測定装置の製造方法であって、
前記光測定装置は、前記光源部から出射された前記レーザ光を反射することにより、前記レーザ光を前記第１ミラー面に導光する第１導光ミラーと、前記折り返された前記レーザ光を反射することにより、前記レーザ光を前記光検出部に導光する第２導光ミラーと、を更に備え、
前記光源部、前記光検出部、前記ミラー部、及び前記第２導光ミラーの各々を固定するステップと、
前記固定するステップの後に、前記光源部から前記レーザ光を出射させながら、前記光検出部における光検出強度が最大となるように、前記第１導光ミラーの位置及び角度を調整及び固定するステップと、
を含む、光測定装置の製造方法。
上記構成によれば、光源部、光検出部、ミラー部、及び第２導光ミラーを予め機械精度の範囲で位置決め（固定）した上で、光検出部における光検出強度を最大化するという比較的単純な指標に基づいて、第１導光ミラーの厳密な角度調整等を行うことができる。上記方法は、特に光源部から出射されるレーザ光が不可視の中赤外光である場合において有効である。
［１］～［２１］のいずれかの光測定装置の製造方法であって、
前記光測定装置は、前記光源部から出射された前記レーザ光を反射することにより、前記レーザ光を前記第１ミラー面に導光する第１導光ミラーと、前記折り返された前記レーザ光を反射することにより、前記レーザ光を前記光検出部に導光する第２導光ミラーと、を更に備え、
前記光源部、前記光検出部、前記ミラー部、及び前記第２導光ミラーの各々を固定するステップと、
前記固定するステップの後に、前記光源部から前記レーザ光を出射させながら、前記光検出部における光検出強度が最大となるように、前記第１導光ミラーの位置及び角度を調整及び固定するステップと、
を含む、光測定装置の製造方法。
上記構成によれば、光源部、光検出部、ミラー部、及び第２導光ミラーを予め機械精度の範囲で位置決め（固定）した上で、光検出部における光検出強度を最大化するという比較的単純な指標に基づいて、第１導光ミラーの厳密な角度調整等を行うことができる。上記方法は、特に光源部から出射されるレーザ光が不可視の中赤外光である場合において有効である。
【発明の効果】
【0030】
本開示の一側面によれば、装置の簡素化及び小型化を図ることができる光測定装置及び当該光測定装置の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0031】
【発明を実施するための形態】
【0032】
以下、本開示の一実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下の説明において、同一又は相当要素には同一符号を用い、重複する説明を省略する。
【0033】
［第１実施形態］
図１～図９を参照して、第１実施形態の分光測定装置１Ａ（光測定装置）について説明する。図１及び図２に示されるように、分光測定装置１Ａは、光源部２と、光検出部３と、ミラー部４と、入射調整ミラー６（第１導光ミラー）と、出射導光ミラー７（第２導光ミラー）と、支持部材８と、を有している。ミラー部４は、ミラー面４１ａ（第１ミラー面）を有する平面ミラー４１（第１平面ミラー）と、ミラー面４１ａに対向するミラー面４２ａ（第２ミラー面）を有する平面ミラー４２（第２平面ミラー）と、を有している。ミラー面４１ａとミラー面４２ａとの間には、分光測定の対象となるガス（測定対象物）が導入される。
図１～図９を参照して、第１実施形態の分光測定装置１Ａ（光測定装置）について説明する。図１及び図２に示されるように、分光測定装置１Ａは、光源部２と、光検出部３と、ミラー部４と、入射調整ミラー６（第１導光ミラー）と、出射導光ミラー７（第２導光ミラー）と、支持部材８と、を有している。ミラー部４は、ミラー面４１ａ（第１ミラー面）を有する平面ミラー４１（第１平面ミラー）と、ミラー面４１ａに対向するミラー面４２ａ（第２ミラー面）を有する平面ミラー４２（第２平面ミラー）と、を有している。ミラー面４１ａとミラー面４２ａとの間には、分光測定の対象となるガス（測定対象物）が導入される。
【0034】
一例として、光源部２及び光検出部３は、同一の筐体１０に収容されている。筐体１０は、略直方体状の外形を有しており、ミラー部４の側方に配置されている。より具体的には、筐体１０は、平面ミラー４２に対して平面ミラー４１が位置する側とは反対側において、平面ミラー４２の側方に配置されている。言い換えると、筐体１０は、平面ミラー４２のミラー面４２ａとは反対側の裏面４２ｆに対向する位置に配置されている。
【0035】
支持部材８は、矩形板状に形成されており、平面状の支持面８ａを有している。筐体１０及びミラー部４は、支持部材８の支持面８ａ上に固定（支持）されている。平面ミラー４１，４２は、ミラー面４１ａ，４２ａが支持面８ａに垂直となるように、支持面８ａ上に配置されている。入射調整ミラー６及び出射導光ミラー７についても、図示しない支柱等の支持部材を介して、支持部材８に固定されてもよい。
【0036】
以降の説明において、ミラー面４１ａに直交する方向をＸ軸方向（第１方向）と表し、支持面８ａに直交する方向をＺ軸方向（第３方向）と表し、Ｘ軸方向及びＺ軸方向に直交する方向をＹ軸方向（第２方向）と表す。平面ミラー４１，４２は、Ｚ軸方向から見た場合にミラー面４１ａとミラー面４２ａとが非平行となるように配置されている（図５参照）。より具体的には、Ｙ軸負方向に向かうにつれてミラー面４１ａとミラー面４２ａとの間隔（Ｘ軸方向の距離）が小さくなるように、ミラー面４１ａはミラー面４２ａに対して傾斜している。本実施形態では、便宜上、Ｙ軸負方向（すなわち、ミラー面４１ａ，４２ａの間隔が狭まる方向）を「後方」と定義し、Ｙ軸正方向（すなわち、ミラー面４１ａ，４２ａの間隔が拡がる方向）を「前方」と定義する。また、支持面８ａに対してミラー部４等の各部材が配置される側を「上方」と定義する。
【0037】
図２に示されるように、筐体１０は、光源部２及び光検出部３と共に、レンズ１１、レンズ１２、ヒートシンク１５、及びペルチェ素子１６を気密に収容している。一例として、光源部２及び光検出部３は、ヒートシンク１５及びペルチェ素子１６を介して、筐体１０の側壁１０ａの内側面に固定されている。側壁１０ａは、筐体１０のうちミラー部４（平面ミラー４２）に対向する壁部である。ペルチェ素子１６は、側壁１０ａの内側面に固定されており、ヒートシンク１５は、ペルチェ素子１６の側壁１０ａに対向する側とは反対側において、ペルチェ素子１６に固定されている。光源部２及び光検出部３は、ヒートシンク１５のペルチェ素子１６に対向する側とは反対側において、ヒートシンク１５に固定されている。ペルチェ素子１６は、筐体１０内の温度制御を行う役割を果たす。すなわち、光源部２において発生した熱が、ヒートシンク１５を介してペルチェ素子１６に吸熱（冷却）されることにより、光源部２及び光検出部３の温度が一定の範囲内に保たれる。なお、光源部２、光検出部３、ヒートシンク１５、及びペルチェ素子１６の配置及び形状は上記に限定されない。例えば、ヒートシンク１５の代わりに、側壁１０ａに固定される平板状の第１部分と、第１部分の後端部からＸ軸正方向に延びる平板状の第２部分と、からなるＬ字状のヒートシンクが用いられてもよい。また、このようなヒートシンクが用いられる場合、第２部分の後面にペルチェ素子の冷却面が対向するようにペルチェ素子が配置されてもよい。さらに、このように配置されたペルチェ素子の後方（排熱側）にペルチェ素子を冷却するファン等の２次冷却部が設けられてもよい。
【0038】
光源部２は、レーザ光Ｌ１を出射する光源である。例えば、光源部２は、活性層を含む量子カスケードレーザ素子である。一例として、光源部２は、分布帰還型の量子カスケードレーザ素子（ＤＦＢ－ＱＣＬ：Distributed Feedback Quantum Cascade Laser）である。本実施形態では、光源部２は、波長４．６μｍの単一モードで動作するＤＦＢ－ＱＣＬである。活性層は、量子井戸層と障壁層とが交互に積層された量子井戸構造を含む層であり、レーザ光Ｌ１を発生させる。活性層は、例えば、ＩｎＧａＡｓ層とＩｎＡｌＡｓ層とを積層方向に沿って交互に複数積層した構造を有している。光源部２は、前方（Ｙ軸正方向）にレーザ光Ｌ１を出射するように配置されている。すなわち、光源部２は、前方を向き、前方にレーザ光Ｌ１を出射する光出射面２ａを有している。
【0039】
レンズ１１は、光源部２のレーザ光Ｌ１が出射される側（すなわち、光源部２の前方）に配置されている。レンズ１１は、レーザ光Ｌ１を集光又はコリメートすることにより、レーザ光Ｌ１の拡がりを抑える役割を果たす。一例として、レンズ１１は、レーザ光Ｌ１をコリメートするコリメートレンズである。レンズ１１は、レーザ光Ｌ１が入射する入射面１１ａと、レンズ内を通過したレーザ光Ｌ１を外部に出射する出射面１１ｂと、を有している。一例として、入射面１１ａは平面状に形成され、出射面１１ｂは凸面状に形成される。筐体１０の小型化を図る観点から、例えば、焦点距離が１０ｍｍ以下のＺｎＳｅ製の非球面レンズをレンズ１１として用いることができる。レンズ１１の入射面１１ａ及び出射面１１ｂには、レーザ光Ｌ１の波長に対する透過率が９０％以上となるような低反射コーティングが施されてもよい。また、レンズ１１の母材はＺｎＳｅに限られず、中赤外光（レーザ光Ｌ１）を低損失に透過させることが可能な他の材料によって構成されてもよい。本実施形態では、レンズ１１は、焦点距離が１ｍｍでありレンズ径（直径）が５ｍｍであるＺｎＳｅ非球面レンズによって構成されている。
【0040】
筐体１０の前方の側壁１０ｂのうちレンズ１１の出射面１１ｂに対向する部分には、光源部２から出射されたレーザ光Ｌ１（レンズ１１によってコリメートされたレーザ光Ｌ１）を通過させるための開口部１０ｃが設けられている。開口部１０ｃには、レーザ光Ｌ１を透過させるための窓部材１３が設けられている。窓部材１３の材料としては、例えば、レンズ１１と同様に、ＺｎＳｅを用いることができる。また、窓部材１３の内面（レンズ１１に対向する面）及び外面（内面とは反対側の面）には、レンズ１１と同様の低反射コーティングが施されてもよい。
【0041】
図１及び図２に示されるように、光源部２から出射されたレーザ光Ｌ１は、レンズ１１及び窓部材１３を通過し、入射調整ミラー６を介して、所定の角度条件（後述するθＨ及びθＶ）で平面ミラー４１のミラー面４１ａの位置Ｐ１に入射する。位置Ｐ１は、最初にミラー面４１ａに入射するレーザ光Ｌ１の光軸とミラー面４１ａとが交差する位置である。平面ミラー４１，４２間において、ミラー面４１ａ，４２ａ間で多重反射しながら前後方向（Ｙ軸方向）に往復するレーザ光Ｌ１の光路ＯＰが形成される。光路ＯＰは、後方（往路方向）にレーザ光Ｌ１が進む往路ＯＰ１と、折り返されて前方（復路方向）にレーザ光Ｌ１（折り返し光Ｌ２）が進む復路ＯＰ２と、を含んでいる。
【0042】
ミラー面４１ａに入射したレーザ光Ｌ１は、ミラー面４１ａとミラー面４２ａとの間で多重反射しながら後方（Ｙ軸負方向）に進む。すなわち、平面ミラー４１，４２間において、位置Ｐ１から後方（往路方向）に多重反射しながら向かう往路ＯＰ１が形成される。その後、進行方向が後方から前方へと折り返されたレーザ光Ｌ１である折り返し光Ｌ２が、ミラー面４１ａとミラー面４２ａとの間で多重反射しながら前方（Ｙ軸正方向）に進む。すなわち、平面ミラー４１，４２間において、折り返し点（本実施形態では、後述する位置Ｐ２（図５参照））から前方（復路方向）に多重反射しながら向かう復路ＯＰ２が形成される。
【0043】
ミラー面４１ａの位置Ｐ３で最後に反射された折り返し光Ｌ２は、出射導光ミラー７を介して、筐体１０へと導光される。位置Ｐ３は、最後にミラー面４１ａに入射する折り返し光Ｌ２の光軸とミラー面４１ａとが交差する位置であり、復路ＯＰ２の最終到達地点である。
【0044】
光検出部３は、上述したようにミラー面４１ａ，４２ａの間で多重反射して折り返されたレーザ光Ｌ１（折り返し光Ｌ２）を検出する。光検出部３は、前方を向き、前方から入射する折り返し光Ｌ２を受光（検出）する光検出面３ａを有している。例えば、光検出部３は、量子カスケードレーザ素子（光源部２）と対応する特性を有する量子カスケード光検出器（ＱＣＤ：Quantum Cascade Photodetector）である。量子カスケード光検出器は、上述した量子カスケードレーザ素子と同様の活性層を含んでいる。中赤外で動作する量子カスケードレーザ素子及び量子カスケード光検出器を光源部２及び光検出部３として用いることにより、分子の基本振動に由来した強い吸収を観測できるため、高感度な吸収分光測定を行うことが可能となる。なお、上記特性の例としては、以下に述べる偏光方向に関する特性と、波長に関する特性と、が挙げられる。
【0045】
（偏光方向に関する特性について）
量子カスケードレーザ素子と量子カスケード光検出器とは、互いに共通の偏光依存性を有している。そこで、図３に示されるように、光源部２（量子カスケードレーザ素子）と光検出部３（量子カスケード光検出器）とは、光源部２から出射された後にミラー部４を経て光検出部３に入射するレーザ光Ｌ１（すなわち、折り返し光Ｌ２）の偏光方向Ｄ１と光検出部３が感度を有する偏光方向とが一致するように、配置されてもよい。ここで、レーザ光Ｌ１の偏光方向Ｄ１は、レーザ光Ｌ１の電場振動方向であり、光源部２に含まれる活性層の積層方向Ｄ２と平行な方向である。また、光検出部３が感度を有する偏光方向は、光検出部３に含まれる活性層の積層方向Ｄ３と平行な方向である。よって、光検出部３に入射する折り返し光Ｌ２（レーザ光Ｌ１）の偏光方向Ｄ１が積層方向Ｄ３（すなわち、光検出部３が感度を有する偏光方向）と一致するように、光検出部３が配置されればよい。上記構成によれば、光出射面２ａから光検出面３ａに至るまでの光路上で散乱等によって発生した偏光方向が乱れた迷光成分が、光検出部３でノイズとして検出されることを防ぎ、信号対雑音比（Ｓ／Ｎ）の向上を図ることができる。
量子カスケードレーザ素子と量子カスケード光検出器とは、互いに共通の偏光依存性を有している。そこで、図３に示されるように、光源部２（量子カスケードレーザ素子）と光検出部３（量子カスケード光検出器）とは、光源部２から出射された後にミラー部４を経て光検出部３に入射するレーザ光Ｌ１（すなわち、折り返し光Ｌ２）の偏光方向Ｄ１と光検出部３が感度を有する偏光方向とが一致するように、配置されてもよい。ここで、レーザ光Ｌ１の偏光方向Ｄ１は、レーザ光Ｌ１の電場振動方向であり、光源部２に含まれる活性層の積層方向Ｄ２と平行な方向である。また、光検出部３が感度を有する偏光方向は、光検出部３に含まれる活性層の積層方向Ｄ３と平行な方向である。よって、光検出部３に入射する折り返し光Ｌ２（レーザ光Ｌ１）の偏光方向Ｄ１が積層方向Ｄ３（すなわち、光検出部３が感度を有する偏光方向）と一致するように、光検出部３が配置されればよい。上記構成によれば、光出射面２ａから光検出面３ａに至るまでの光路上で散乱等によって発生した偏光方向が乱れた迷光成分が、光検出部３でノイズとして検出されることを防ぎ、信号対雑音比（Ｓ／Ｎ）の向上を図ることができる。
【0046】
（波長に関する特性について）
図４に示されるように、光検出部３は、光源部２の発振波長（一例として、４．６μｍ）に対応する感度波長を有してもよい。図４において、ＯＳは光源部２の発振スペクトルを示しており、ＳＳは光検出部３の感度スペクトルを示している。図４は、平面ミラー４１，４２間に測定対象のガスとして二酸化炭素（ＣＯ２）が導入された場合の例を示している。光検出部３は、例えば、光源部２の発振波長（４．６μｍ）に対して最大の感度を有するように設計される。例えば、光源部２の発振波長を測定対象のガスの赤外領域における吸収帯（図４の例では、ＣＯ２の吸収帯である４．３μｍ）付近の値（４．６μｍ）に設定すると共に、光検出部３の感度波長のピークを光源部２の発振波長に合わせればよい。図４の感度スペクトルＳＳに示されるように、量子カスケード光検出器は、一般的な光検出器と比較して感度波長範囲が狭い。このため、量子カスケード光検出器である光検出部３は、擬似的に波長フィルタの役割を果たす。従って、上述したように、例えば、光検出部３の感度が最大となる波長を光源部２の発振波長と一致させることにより、背景光ノイズの影響を抑制し、高感度な吸収分光測定を行うことが可能となる。
図４に示されるように、光検出部３は、光源部２の発振波長（一例として、４．６μｍ）に対応する感度波長を有してもよい。図４において、ＯＳは光源部２の発振スペクトルを示しており、ＳＳは光検出部３の感度スペクトルを示している。図４は、平面ミラー４１，４２間に測定対象のガスとして二酸化炭素（ＣＯ２）が導入された場合の例を示している。光検出部３は、例えば、光源部２の発振波長（４．６μｍ）に対して最大の感度を有するように設計される。例えば、光源部２の発振波長を測定対象のガスの赤外領域における吸収帯（図４の例では、ＣＯ２の吸収帯である４．３μｍ）付近の値（４．６μｍ）に設定すると共に、光検出部３の感度波長のピークを光源部２の発振波長に合わせればよい。図４の感度スペクトルＳＳに示されるように、量子カスケード光検出器は、一般的な光検出器と比較して感度波長範囲が狭い。このため、量子カスケード光検出器である光検出部３は、擬似的に波長フィルタの役割を果たす。従って、上述したように、例えば、光検出部３の感度が最大となる波長を光源部２の発振波長と一致させることにより、背景光ノイズの影響を抑制し、高感度な吸収分光測定を行うことが可能となる。
【0047】
レンズ１２は、光検出部３の折り返し光Ｌ２が入射する側（すなわち、光検出部３の前方）に配置されている。レンズ１２は、折り返し光Ｌ２を集光する集光レンズである。レンズ１２は、折り返し光Ｌ２が入射する入射面１２ａと、レンズ内を通過した折り返し光Ｌ２を光検出面３ａに向けて出射する出射面１２ｂと、を有している。一例として、入射面１２ａは凸面状に形成され、出射面１２ｂは平面状に形成される。例えば、レンズ１２は、レンズ１１と同様に、焦点距離が１０ｍｍ以下のＺｎＳｅ製の非球面レンズによって構成され得る。また、レンズ１２の入射面１２ａ及び出射面１２ｂには、折り返し光Ｌ２の波長に対する透過率が９０％以上となるような低反射コーティングが施されてもよい。また、レンズ１２の母材はＺｎＳｅに限られず、中赤外光（レーザ光Ｌ１）を低損失に透過させることが可能な他の材料によって構成されてもよい。本実施形態では、レンズ１２は、レンズ１１と同様に、焦点距離が１ｍｍであり、レンズ径（直径）が５ｍｍであるＺｎＳｅ非球面レンズによって構成されている。
【0048】
筐体１０の側壁１０ｂのうちレンズ１２の入射面１２ａに対向する部分には、折り返し光Ｌ２を筐体１０の内部に導光するための開口部１０ｄが設けられている。開口部１０ｄには、折り返し光Ｌ２を透過させるための窓部材１４が設けられている。窓部材１４は、窓部材１３と同様の材料によって形成され得る。また、窓部材１４の内面（レンズ１２に対向する面）及び外面（内面とは反対側の面）には、レンズ１２と同様の低反射コーティングが施されてもよい。
【0049】
筐体１０内において、光源部２と光検出部３とは、Ｚ軸方向において互いに重なるように配置されている。本実施形態では、一例として、光源部２が光検出部３よりも上方に配置されている。図２に示されるように、光源部２の光軸（光出射面２ａの中心を通る軸線）と光検出部３の光軸（光検出面３ａの中心を通る軸線）とは、Ｚ軸方向において、距離ｈだけ離間している。同様に、光源部用のレンズ１１及び窓部材１３も、それぞれ光検出部用のレンズ１２及び窓部材１４とＺ軸方向において重なるように、レンズ１２及び窓部材１４の上方に配置されている。
【0050】
入射調整ミラー６は、光源部２の光出射面２ａに対向する位置において、レンズ１１を通過したレーザ光Ｌ１が入射する位置に配置されている。入射調整ミラー６は、光源部２の光出射面２ａから出射されたレーザ光Ｌ１を反射することにより、レーザ光Ｌ１を平面ミラー４１のミラー面４１ａ（位置Ｐ１）に所定の角度（後述する入射角度θＨ及び入射角度θＶ）で入射するように導光する。すなわち、入射調整ミラー６は、ミラー面４１ａに対するレーザ光Ｌ１の入射角度を三次元的に調整する機能を有している。本実施形態では、入射調整ミラー６は、レーザ光Ｌ１が後方（Ｙ軸負方向）及び下方（Ｚ軸負方向）に進むように、レーザ光Ｌ１を導光する。本実施形態では、入射調整ミラー６は、平面ミラーである。ただし、入射調整ミラー６は、凹面ミラーでもよい。入射調整ミラー６を凹面ミラーにした場合には、レーザ光Ｌ１の拡がりを抑制することができる。
【0051】
出射導光ミラー７は、光検出部３の光検出面３ａに対向する位置において、ミラー面４１ａ（位置Ｐ３）で最後に反射された折り返し光Ｌ２が入射する位置に配置されている。出射導光ミラー７は、折り返し光Ｌ２を反射することにより、折り返し光Ｌ２を光検出部３の光検出面３ａに導光する。本実施形態では、出射導光ミラー７は、平面ミラーである。ただし、出射導光ミラー７は、凹面ミラーでもよい。出射導光ミラー７を凹面ミラーにした場合には、折り返し光Ｌ２の拡がりを抑制することができる。
【0052】
本実施形態では、Ｚ軸方向から見た場合に、往路ＯＰ１が復路ＯＰ２と重なる（一致する）と共に、往路ＯＰ１と復路ＯＰ２とが高さ方向（Ｚ軸方向）にずれる（分離される）ように、位置Ｐ１に対するレーザ光Ｌ１の入射角度（後述するθＨ及びθＶ）が入射調整ミラー６によって調整されている。これにより、入射調整ミラー６と出射導光ミラー７とは、互いに異なる高さ位置において、Ｚ軸方向において互いに重なるように配置されている。本実施形態では、入射調整ミラー６は、出射導光ミラー７よりも上方に配置されている。また、光源部２から入射調整ミラー６までのレーザ光Ｌ１の光路、及び出射導光ミラー７から光検出部３までの折り返し光Ｌ２の光路は、いずれもＹ軸方向に沿っている。このため、図７に示されるように、入射調整ミラー６及びレーザ光Ｌ１の光軸が交わる位置と出射導光ミラー７及び折り返し光Ｌ２の光軸が交わる位置との距離は、上述した光源部２と光検出部３とのＺ軸方向の距離ｈと等しくされている。なお、距離ｈは、例えば１５ｍｍに設定される。この場合、筐体１０を一辺３０ｍｍの立方体よりも小さくなるように構成することが可能となる。
【0053】
【0054】
平面ミラー４１は、矩形板状に形成されている。平面ミラー４１は、平面ミラー４２に対して筐体１０が配置される側とは反対側に配置されている。平面ミラー４１は、ミラー面４１ａと、下面４１ｂと、上面４１ｃと、前端面４１ｄと、後端面４１ｅと、を有する。下面４１ｂは、支持面８ａに固定される面である。上面４１ｃは、下面４１ｂの反対側の面である。前端面４１ｄは、前方（Ｙ軸正方向）を向く面であり、後端面４１ｅは、後方（Ｙ軸負方向）を向く面である。
【0055】
平面ミラー４２は、矩形板状に形成されている。平面ミラー４２は、平面ミラー４１と筐体１０との間に配置されている。平面ミラー４２は、ミラー面４２ａと、下面４２ｂと、上面４２ｃと、前端面４２ｄと、後端面４２ｅと、裏面４２ｆと、を有する。下面４２ｂは、支持面８ａに固定される面である。上面４２ｃは、下面４２ｂの反対側の面である。前端面４２ｄは、前方（Ｙ軸正方向）を向く面であり、後端面４２ｅは、後方（Ｙ軸負方向）を向く面である。裏面４２ｆは、ミラー面４２ａの反対側の面である。
【0056】
平面ミラー４１，４２のミラー面４１ａ，４２ａは、例えば、対象波長（光源部２から出射されるレーザ光Ｌ１の発振波長）に対する反射率が９０％以上となるような面精度を有している。或いは、ミラー面４１ａ，４２ａには、上記反射率を実現するための表面処理が施されてもよい。一例として、ミラー面４１ａ，４２ａには、金コートが施されてもよい。
【0057】
Ｙ軸方向において、ミラー面４１ａの前端部４１ｇ（すなわち、ミラー面４１ａと前端面４１ｄとの境界部）は、ミラー面４２ａの前端部４２ｇ（すなわち、ミラー面４２ａと前端面４２ｄとの境界部）よりも前方に突出している。本実施形態では、Ｙ軸方向において、前端部４１ｇは、前端部４２ｇよりも距離ｄ３（ｄ３＞０）だけ前方に位置している。一方、Ｙ軸方向において、ミラー面４１ａの後端部４１ｈ（すなわち、ミラー面４１ａと後端面４１ｅとの境界部）の位置は、ミラー面４２ａの後端部４２ｈ（すなわち、ミラー面４２ａと後端面４２ｅとの境界部）の位置と一致している。
【0058】
図５及び図６に示されるように、ミラー面４１ａとミラー面４２ａとは、ミラー面４１ａとミラー面４２ａとの間で多重反射しながらＹ軸方向（前後方向）に往復するレーザ光Ｌ１の光路ＯＰが形成されるように、Ｚ軸方向から見た場合に、互いに非平行に配置されている。上述した通り、本実施形態では、後方（Ｙ軸負方向）に進む往路ＯＰ１と、前方（Ｙ軸正方向）に進む復路ＯＰ２と、が形成される。
【0059】
図５に示されるように、Ｚ軸方向から見た場合に、平面ミラー４１，４２の間隔（ミラー面４１ａ，４２ａ間のＸ軸方向の距離）が後方（Ｙ軸負方向）に向かうにつれて短くなるように、平面ミラー４１に対して平面ミラー４２が傾斜角度αで傾斜している。すなわち、平面ミラー４２は、Ｚ軸方向から見た場合に、後方に向かうにつれてミラー面４２ａがミラー面４１ａに近づくように、Ｙ軸方向（ＹＺ平面）に対して傾斜している。このため、Ｘ軸方向におけるミラー面４１ａとミラー面４２ａとの距離は、ミラー面４２ａの前端部４２ｇにおいて最長の距離ｄ１（最長距離）となる。本実施形態では、一例として、距離ｄ１は、５５ｍｍである。
【0060】
図５に示されるように、レーザ光Ｌ１は、入射調整ミラー６によって、Ｚ軸方向から見た場合にミラー面４１ａに対して傾斜する方向に沿ってミラー面４１ａに導光される。すなわち、入射調整ミラー６で反射されたレーザ光Ｌ１は、Ｚ軸方向から見た場合に、入射角度θＨ（θＨ≠０）でミラー面４１ａの位置Ｐ１（最初の入射位置）に入射する。上記のようにミラー面４１ａに対してミラー面４２ａを傾斜させる（すなわち、ミラー面４１ａとミラー面４２ａとを非平行に対向させる）と共に、ミラー面４１ａに対して入射角度θＨでレーザ光Ｌ１を入射させることにより、ミラー面４１ａとミラー面４２ａとの間で多重反射しながら前後方向（Ｙ軸方向）に往復するレーザ光Ｌ１の光路ＯＰを形成することができる。
【0061】
図７に示されるように、レーザ光Ｌ１は、入射調整ミラー６によって、Ｚ軸方向に対して傾斜する方向に沿ってミラー面４１ａに導光される。すなわち、入射調整ミラー６で反射されたレーザ光Ｌ１は、Ｚ軸方向に対して垂直な方向（すなわち、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に平行なＸＹ平面に沿った方向）ではなく、ＸＹ平面に対して傾斜する方向に沿ってミラー面４１ａに導光される。本実施形態では、入射調整ミラー６で反射されたレーザ光Ｌ１は、Ｙ軸方向から見た場合に、入射角度θＶ（θＶ≠０）でミラー面４１ａの位置Ｐ１に入射する。これにより、往路ＯＰ１と復路ＯＰ２との高さ位置をずらし、往路ＯＰ１と復路ＯＰ２とを空間的に分離することができる。これにより、折り返し光Ｌ２が光源部２の光出射面２ａに再入射することが防止され、光源部２の動作が不安定となることが防止される。
【0062】
図５に示されるように、位置Ｐ１は、ミラー面４１ａの前端部４１ｇよりも後方に位置している。すなわち、位置Ｐ１からミラー面４１ａの後端部４１ｈまでのＹ軸方向に沿った距離をｄ２とすると、ミラー面４１ａのＹ軸方向の長さｄ４（すなわち、前端部４１ｇから後端部４１ｈまでの距離）は、距離ｄ２よりも長い。分光測定装置１Ａの小型化の観点から、距離ｄ２は、例えば３００ｍｍ以下に設定される。本実施形態では、一例として、距離ｄ２は１５０ｍｍである。また、本実施形態では、位置Ｐ１のＹ座標は、ミラー面４２ａの前端部４２ｇのＹ座標と一致している。このため、位置Ｐ１から前端部４１ｇまでのＹ軸方向に沿った距離は、前端部４２ｇから前端部４１ｇまでのＹ軸方向に沿った距離ｄ３（すなわち、ミラー面４２ａの前端部４２ｇに対するミラー面４１ａの前端部４１ｇの突出量）と一致している。
【0063】
一例として、入射角度θＨは、傾斜角度αの自然数倍となるように設定される。この場合、図５に示されるように、ミラー面４１ａの位置Ｐ１に入射したレーザ光Ｌ１は、ミラー面４１ａとミラー面４２ａとの間で繰り返し反射されながら後方（Ｙ軸負方向）に進むが、ミラー面４２ａがミラー面４１ａに対して傾斜角度αだけ傾斜していることにより、レーザ光Ｌ１がミラー面４１ａ，４２ａで反射する度に、Ｚ軸方向から見た場合のミラー面４１ａに対するレーザ光Ｌ１の入射角度が傾斜角度αずつ減少する。その結果、最終的に、Ｚ軸方向から見た場合のミラー面４１ａ又はミラー面４２ａに対するレーザ光Ｌ１の入射角度が０となる。すなわち、Ｚ軸方向から見た場合にレーザ光Ｌ１がミラー面４１ａ又はミラー面４２ａに対して垂直に入射する。入射角度θＨが傾斜角度αの偶数倍の場合には、レーザ光Ｌ１はミラー面４１ａに垂直に入射し、入射角度θＨが傾斜角度αの奇数倍の場合には、レーザ光Ｌ１はミラー面４２ａに垂直に入射する。
【0064】
図５は、入射角度θＨが傾斜角度αの偶数倍に設定されている場合の例である。図５における位置Ｐ２は、Ｚ軸方向から見た場合にレーザ光Ｌ１がミラー面４１ａに対して垂直に入射する位置であり、往路ＯＰ１の最終到達地点となる。往路ＯＰ１は、位置Ｐ１から位置Ｐ２までのレーザ光Ｌ１の光路である。なお、入射角度θＨが傾斜角度αの奇数倍の場合には、位置Ｐ２は、ミラー面４１ａではなくミラー面４２ａに位置する。
【0065】
図６に示されるように、ミラー面４１ａの位置Ｐ２で反射されて折り返されたレーザ光Ｌ１（折り返し光Ｌ２）は、Ｚ軸方向から見た場合に往路ＯＰ１と重なる光路（復路ＯＰ２）を形成するように、ミラー面４１ａとミラー面４２ａとの間で繰り返し反射されながら前方（Ｙ軸正方向）に進む。最終的に、ミラー面４１ａの位置Ｐ３で反射された折り返し光Ｌ２は、出射導光ミラー７へと導光される。復路ＯＰ２は、位置Ｐ２から位置Ｐ３までの折り返し光Ｌ２の光路である。
【0066】
Ｚ軸方向から見た場合に往路ＯＰ１と復路ＯＰ２とが重なるように傾斜角度α及び入射角度θＨが調整されると共に、図７に示されるようにミラー面４１ａ，４２ａ間における光路ＯＰがＺ軸方向に対して入射角度θＶで傾斜しているため、位置Ｐ３は、位置Ｐ１よりも下方において、Ｚ軸方向で位置Ｐ１と重なる位置となる。なお、入射調整ミラー６の反射点からミラー部４を経由して出射導光ミラー７の反射点に至るまでの光路長をＤＴと表すと、「ｈ＝ＤＴ×ｔａｎθＶ」の関係が成り立つ。
【0067】
また、パラメータＥ１，Ｅ２をそれぞれ下記式（１）及び（２）のように定義すると、入射角度θＨが下記式（３）の条件を満たす場合に、Ｚ軸方向から見た場合の平面ミラー４１，４２間の往路ＯＰ１及び復路ＯＰ２が完全に重なり、且つ、光路ＯＰの総光路長を最大にすることができる。すなわち、下記式（３）の条件を満たすように、入射角度θＨを調整することにより、往路ＯＰ１の最終到達地点である位置Ｐ２をなるべく後端部４１ｈ（又は後端部４２ｈ）に近づけると共にミラー面４１ａ，４２ａ間の反射回数を最大化することができる。
【数1】
【0068】
一例として、上述した距離ｄ１、距離ｄ２、及び傾斜角度αは、それぞれ以下のように設定され得る。
・ｄ１＝５５ｍｍ
・ｄ２＝１５０ｍｍ
・α＝０．３°
・ｄ１＝５５ｍｍ
・ｄ２＝１５０ｍｍ
・α＝０．３°
【0069】
上記のようにｄ１、ｄ２、及びαが設定されている場合、上記式（１）～（３）に基づいて、光路ＯＰの総光路長を最大にする入射角度θＨは９．６°と求められる。この場合、位置Ｐ１から折り返し位置（位置Ｐ２）を経て位置Ｐ３に至るまでの光路ＯＰの光路長は、およそ３．５ｍとなる。また、入射角度θＶは、３．５ｍの光路長を経た後でレーザ光Ｌ１の中心位置がＺ軸方向に距離ｈ（本実施形態では１５ｍｍ）だけずれるように調整されればよいため、上記条件下においては、「θＶ＝ｔａｎ－１（１５/３５００）＝０．２５°」と算出される。ここで、中赤外光であるレーザ光Ｌ１は、レンズ１１においてコリメートされているものの、可視光及び近赤外光に比べて波長が長いことから、長距離伝搬に伴ってビーム径が拡がり易い。すなわち、図８に示されるように、位置Ｐ１に最初に入射したレーザ光Ｌ１のビーム径ｂ１よりも、位置Ｐ３で最後に反射して出射導光ミラー７に向かうレーザ光Ｌ１（折り返し光Ｌ２）のビーム径ｂ２の方が大きくなる。なお、本実施形態で用いられる光源部２（波長４．６μｍの単一モードで動作するＤＦＢ－ＱＣＬ）とレンズ１１（焦点距離１ｍｍのコリメートレンズ）との組み合わせでは、レーザ光Ｌ１の伝搬に伴うレーザ光Ｌ１の拡がり角（強度が1/e2となる幅（ここでは後述するＦａｓｔ方向の幅））が片側で０．２８°となるため、３．５ｍの伝搬後のレーザ光Ｌ１のビーム径ｂ２は２５ｍｍ程度となる。
【0070】
このようにビーム径ｂ２が比較的大きくなると、位置Ｐ３から出射導光ミラー７へと向かう折り返し光Ｌ２の一部が平面ミラー４２に遮られてビーム損失（図８の破線で示した欠損部分ＤＥ１）が生じるおそれがある。また、折り返し光Ｌ２が位置Ｐ３に向かう前に平面ミラー４２のミラー面４２ａで反射する際に、折り返し光Ｌ２の一部がミラー面４２ａの外側に抜けてしまうことによってビーム損失（図８の破線で示した欠損部分ＤＥ２）が生じるおそれもある。その結果、最終的に出射導光ミラー７へと導光される折り返し光Ｌ２のビーム形状Ｂが、Ｙ軸方向の両側部分が欠損した状態になるおそれがある。すなわち、ビーム形状Ｂを有する折り返し光Ｌ２のＹ軸方向の幅ｂは、ビーム径ｂ２よりも小さくなるおそれがある。
【0071】
ここで、ビーム形状Ｂにおいて、欠損前の折り返し光Ｌ２の少なくとも半分以上の面積を確保する（幅ｂをビーム径ｂ２の１／２以上にする）ためには、傾斜角度αをレーザ光Ｌ１の拡がり角（本実施形態では、０．２８°）よりも大きくすればよい。また、図９に示されるように、出射導光ミラー７へと戻される折り返し光Ｌ２のＺ軸方向から見たビーム範囲は、距離ｄ３が十分に長い場合には、ミラー面４２ａの前端部４２ｇで反射した後にミラー面４１ａで反射する部分Ｌａからミラー面４２ａの前端部４２ｇの近傍をすり抜ける部分Ｌｂ（すなわち、ぎりぎり前端部４２ｇで遮られずに出射導光ミラー７へと向かう部分）までの範囲となる。ここで、部分Ｌａがミラー面４２ａの前端部４２ｇで反射した後にミラー面４１ａに入射する位置を位置Ｐ４とすると、前端部４２ｇと位置Ｐ４とのＹ軸方向に沿った距離ｄ６は「ｄ１×ｔａｎθＨ」と表される。従って、折り返し光Ｌ２のビーム損失を回避する観点から、下記式（４）が成立するように、距離ｄ３を設定することが好ましい。さらに、上記の折り返し光Ｌ２のビーム損失を回避しつつ、なるべく分光測定装置１Ａの小型化（すなわち、分光測定装置１Ａを構成する部材（平面ミラー４１）の小型化）を図る観点からは、下記式（５）が成立するように、距離ｄ３を設定することが好ましい。
【0072】
ｄ３≧ｄ１×ｔａｎθＨ …（４）
ｄ３＝ｄ１×ｔａｎθＨ …（５）
ｄ３＝ｄ１×ｔａｎθＨ …（５）
【0073】
また、分光測定装置１Ａの小型化の観点から、距離ｄ２は、３００ｍｍ以下であることが好ましい。同様の理由により、平面ミラー４１，４２のＺ方向の長さｄ５（高さ）は、５０ｍｍ以下であることが好ましい。ここで、例えば、距離ｄ１と距離ｄ２とを同じ長さにした場合、ジグザグに多重反射しながらＹ軸方向に進む往復の光路ＯＰを実現しつつ、光路ＯＰをガス計測にとって有意な長光路にするためには、入射角度θＨ及び傾斜角度αを制御が困難な程に小さくする必要が生じ得る。また、入射角度θＨ及び傾斜角度αを小さくする程、レーザ光Ｌ１のビーム径の拡大に伴って生じる折り返し光Ｌ２のビーム損失（図８参照）が大きくなる。一方、距離ｄ２に対する距離ｄ１の比をある程度小さくすることにより、入射角度θＨをある程度大きくして折り返し光Ｌ２のビーム損失を低減しつつ、ミラー部４のＹ軸方向（奥行方向）の全体を有効活用して光路ＯＰを長くすることが容易となる。以上のような観点から、距離ｄ１は、例えば距離ｄ２の１／３以下に設定されることが好ましい。上記のように寸法を設定した場合、測定対象のガスを満たすべき空間（すなわち、平面ミラー４１，４２間の空間）の体積を、最大でも「３００（距離ｄ２）×５０（長さｄ５）×１００（距離ｄ１）ｍｍ３」以下に抑えることができ、少量のサンプルガスによる測定が可能となる。本実施形態では、Ｚ軸方向における折り返し光Ｌ２のビーム損失を回避する観点から、長さｄ５を例えば３０ｍｍ以上とすればよい。
【0074】
次に、分光測定装置１Ａの製造方法について説明する。上述した通り、光源部２から出射されレンズ１１によってコリメートされたレーザ光Ｌ１は、ミラー部４に入射し、Ｚ軸方向において重なる往路ＯＰ１及び復路ＯＰ２を形成する。このような光路ＯＰは、ミラー面４１ａに対して、厳密に入射角度θＨで入射した場合にのみ成立する。また、入射角度θＶによって定まる光路の位置ずれ（すなわち、入射調整ミラー６に入射したレーザ光Ｌ１の高さ位置（Ｚ軸方向の位置）と出射導光ミラー７に入射した折り返し光Ｌ２の高さ位置との差）が、入射調整ミラー６と出射導光ミラー７とのＺ軸方向の距離ｈと一致した場合に、光検出部３での信号強度（光検出強度）が最大となる。上記に基づいて、まず、光源部２、光検出部３、ミラー部４、及び出射導光ミラー７の各々を固定する。例えば、支持部材８に対して、光源部２、光検出部３、ミラー部４、及び出射導光ミラー７の各々を予め設計された位置及び向きに位置決め及び固定する。続いて、光源部２からレーザ光Ｌ１を出射させながら、光検出部３における信号強度が最大となるように、入射調整ミラー６の位置及び角度を調整及び固定する。このような手順によれば、光源部２、光検出部３、ミラー部４、及び出射導光ミラー７を予め機械精度の範囲で位置決め（固定）した上で、光検出部３における信号強度を最大化するという比較的単純な指標に基づいて、入射調整ミラー６の厳密な角度調整等を行うことができる。上記方法は、特に、本実施形態のように光源部２から出射されるレーザ光Ｌ１が不可視の中赤外光である場合において有効である。
【0075】
［第１実施形態の作用効果］
以上説明した分光測定装置１Ａによれば、２つの平面ミラー４１，４２を非平行に対向配置した構成（すなわち、従来の凹面ミラーを用いたヘリオットセル等の構成と比較して安価且つ簡素な構成）によって、長光路の分光測定装置１Ａを実現できる。また、平面ミラー４１，４２間におけるレーザ光Ｌ１の光路ＯＰをＺ軸方向に対して傾斜するように設定することにより、平面ミラー４１，４２間のレーザ光Ｌ１の往路ＯＰ１と復路ＯＰ２とをＺ軸方向において空間的に分離できるため、平面ミラー４１，４２間に導入されたガスの分光測定を適切に実施することができる。より具体的には、平面ミラー４１，４２間で往路光（往路ＯＰ１）と復路光（復路ＯＰ２）とが干渉することを防止できると共に、ミラー部４で折り返されたレーザ光Ｌ１（折り返し光Ｌ２）が光源部２に再入射することを防止し、折り返し光Ｌ２を光検出部３に適切に導くことができる。従って、分光測定装置１Ａによれば、装置の簡素化（低価格化）及び小型化を図ることができる。
以上説明した分光測定装置１Ａによれば、２つの平面ミラー４１，４２を非平行に対向配置した構成（すなわち、従来の凹面ミラーを用いたヘリオットセル等の構成と比較して安価且つ簡素な構成）によって、長光路の分光測定装置１Ａを実現できる。また、平面ミラー４１，４２間におけるレーザ光Ｌ１の光路ＯＰをＺ軸方向に対して傾斜するように設定することにより、平面ミラー４１，４２間のレーザ光Ｌ１の往路ＯＰ１と復路ＯＰ２とをＺ軸方向において空間的に分離できるため、平面ミラー４１，４２間に導入されたガスの分光測定を適切に実施することができる。より具体的には、平面ミラー４１，４２間で往路光（往路ＯＰ１）と復路光（復路ＯＰ２）とが干渉することを防止できると共に、ミラー部４で折り返されたレーザ光Ｌ１（折り返し光Ｌ２）が光源部２に再入射することを防止し、折り返し光Ｌ２を光検出部３に適切に導くことができる。従って、分光測定装置１Ａによれば、装置の簡素化（低価格化）及び小型化を図ることができる。
【0076】
このように、分光測定装置１Ａによれば、非平行に対向配置された平面ミラー対を用いて光を多重反射させることで、小さな体積の中に長光路を折り畳むことが可能となる。これにより、コンパクトな構成を採用しつつ、平面ミラー４１，４２で挟まれた空間に導入された測定対象のガスに対して、長光路による高感度な吸収分光を実現することができる。また、平面ミラー４１，４２は、一般的な長光路ガスセルで使用されるような球面（凹面）ミラーと比較して安価であるため、分光測定モジュールとしての価格を低く抑えることができる。
【0077】
また、ミラー面４１ａに最初に入射するレーザ光Ｌ１の光路は、Ｚ軸方向に対して入射角度θＶで傾斜している。また、ミラー面４１ａ及びミラー面４２ａは、Ｚ軸方向と平行である。上記構成によれば、ミラー面４１ａに最初に入射するレーザ光Ｌ１の光路をＺ軸方向に対して傾斜させることにより、平面ミラー４１，４２をＺ軸方向に対して傾斜させることなく（すなわち、平面ミラー４１，４２を単純に支持面８ａ上に垂直に配置することによって）、平面ミラー４１，４２間のレーザ光Ｌ１の光路ＯＰがＺ軸方向に対して傾斜する構成を容易に実現することができる。
【0078】
また、Ｚ軸方向から見た場合のミラー面４１ａに最初に入射するレーザ光Ｌ１のミラー面４１ａに対する入射角度θＨは、Ｚ軸方向から見た場合のミラー面４１ａに対するミラー面４２ａの傾斜角度αの自然数倍となるように調整されている。上記構成によれば、Ｚ軸方向から見た場合に、平面ミラー４１，４２間のレーザ光Ｌ１の往路ＯＰ１と復路ＯＰ２とが重なるように、平面ミラー４１，４２間のレーザ光Ｌ１の光路ＯＰを設定することができる。これにより、光源部２からミラー部４へとレーザ光Ｌ１を導くための往路光学系（本実施形態では、レンズ１１、窓部材１３、入射調整ミラー６等）及びミラー部４から折り返された折り返し光Ｌ２を光検出部３へと導くための復路光学系（本実施形態では、レンズ１２、窓部材１４、出射導光ミラー７等）の配置を容易に行うことが可能となる。
【0079】
また、ミラー面４１ａに対してレーザ光Ｌ１が最初に入射する位置Ｐ１からミラー面４１ａの後端部４１ｈ（すなわち、レーザ光Ｌ１の往路方向におけるミラー面４１ａの端部）までのＹ軸方向に沿った距離ｄ２（図５参照）は、３００ｍｍ以下である。上記構成によれば、より一層効果的に装置の小型化を図ることができる。
【0080】
また、Ｚ軸方向におけるミラー部４（平面ミラー４１，４２）の長さｄ５（図７参照）は、５０ｍｍ以下である。上記構成によれば、ミラー部４の高さを一定以下に抑えることによって、装置の小型化を図ると共に、平面ミラー４１，４２間に導入（充填）されるガスの量を一定以下に抑えることができる。すなわち、比較的少量のガスを平面ミラー４１，４２間に導入するだけで、ガスの分光測定を行うことが可能となる。
【0081】
また、ミラー面４１ａの前端部４１ｇは、ミラー面４２ａの前端部４２ｇよりも前方（Ｙ軸正方向）に突出している。図５に示されるように、本実施形態では、ミラー面４１ａの前端部４１ｇは、ミラー面４２ａの前端部４２ｇよりも距離ｄ３だけ前方に位置している。上記構成によれば、ミラー面４１ａに対してレーザ光Ｌ１を入射させ易くすることができる。また、平面ミラー４１，４２間の多重反射による長光路の伝搬を経てレーザ光Ｌ１のビーム径が拡がる場合において、最後にミラー面４１ａ（位置Ｐ３）で反射して光検出部３側へと導光されるレーザ光Ｌ１（折り返し光Ｌ２）がミラー面４２ａに遮られてしまうこと（すなわち、折り返し光Ｌ２のビーム損失が生じること）を抑制することができる。
【0082】
また、ミラー面４２ａの前端部４２ｇからミラー面４１ａの前端部４１ｇまでのＹ軸方向に沿った距離ｄ３は、Ｘ軸方向に沿ったミラー面４１ａとミラー面４２ａの前端部４２ｇとの距離ｄ１にｔａｎθＨを乗じた値以上に設定されている。すなわち、上述した式（４）を満たすように、距離ｄ３が設定されている。上記構成によれば、図９に示したように、ミラー面４２ａの前端部４２ｇで反射してミラー面４１ａへと向かう折り返し光がミラー面４１ａの前端部４１ｇよりも外側（前方）に抜けてしまうことに起因するビーム損失を回避することが可能となる。
【0083】
なお、本実施形態（例えば図５、図６、及び図９参照）では、距離ｄ３は、距離ｄ１にｔａｎθＨを乗じた値よりも長く設定されているが、距離ｄ３は、距離ｄ１にｔａｎθＨを乗じた値と一致するように設定されてもよい。すなわち、上述した式（５）を満たすように、距離ｄ３が設定されてもよい。この場合、上記式（４）を満たす場合と同様の効果が得られると共に、平面ミラー４２（ミラー面４２ａ）に対する平面ミラー４１（ミラー面４１ａ）の突出長（すなわち、距離ｄ３）を上記のビーム損失を回避するために必要十分な長さに設定することにより、ビーム損失の回避と装置の小型化との両立を図ることができる。
【0084】
また、ミラー面４１ａに対するミラー面４２ａの傾斜角度αは、ミラー面４１ａとミラー面４２ａとの間を通過するレーザ光Ｌ１のＺ軸方向から見た場合の拡がり角よりも大きくなるように設定されている。上記構成によれば、平面ミラー４１，４２間の多重反射による長光路の伝搬を経てレーザ光Ｌ１のビーム径が拡がる場合（図８参照）において、折り返し光Ｌ２のビーム損失を効果的に抑制することができる。例えば、上述したように、ビーム形状Ｂ（図８参照）において、欠損前の折り返し光Ｌ２の少なくとも半分以上の面積を確保すること（すなわち、ビーム形状Ｂを有する折り返し光Ｌ２のＹ軸方向の幅ｂをビーム径ｂ２の半分以上にすること）が容易となる。ただし、ビーム形状Ｂにおいて欠損前の折り返し光Ｌ２の半分以上の面積を確保することは必須ではない。例えば、光検出強度が非常に高い光検出部３を用いることができる場合等には、ビーム形状Ｂにおいて欠損前の折り返し光Ｌ２の半分以上の面積が確保されなくともよい。
【0085】
なお、上記実施形態（図８）では、レーザ光Ｌ１のビーム径が円形になると仮定したが、実際には、量子カスケードレーザ素子である光源部２から出射されるレーザ光Ｌ１は、ビーム拡がりについての異方性を有している。より具体的には、図３に示されるように、活性層の積層方向Ｄ２に沿った方向ＤＦ（Ｆａｓｔ方向）に沿ったレーザ光Ｌ１の拡がり角（放射角）の方が、積層方向Ｄ２に直交する方向ＤＳ（Ｓｌｏｗ方向）に沿ったレーザ光Ｌ１の放射角よりも大きくなる。上記実施形態において想定した拡がり角（片側で０．２８°）は、方向ＤＦに沿った拡がり角である。このように、傾斜角度αをより大きい拡がり角（方向ＤＦに沿った拡がり角）よりも大きくすることにより、より確実にビーム損失を抑制又は回避することができる。また、図８に示したようなＹ軸方向におけるビーム損失を抑制するために、平面ミラー４１，４２間を通過するレーザ光Ｌ１の方向ＤＳがＹ軸方向に沿うように、光源部２の向き、入射調整ミラー６の位置及び角度等が設定されてもよい。
【0086】
また、光源部２と光検出部３とは、Ｚ軸方向において互いに重なるように配置されている。平面ミラー４１，４２間におけるレーザ光Ｌ１の光路ＯＰをＺ軸方向に対して傾斜させることによって、光源部２からミラー部４へと導光されるレーザ光Ｌ１の光路とミラー部４から光検出部３へと導光される折り返し光Ｌ２の光路とをＺ軸方向に分離することができる。これを利用して光源部２と光検出部３とをＺ軸方向に並べて配置することによって、光源部２と光検出部３とをＺ軸方向に重ねずにＸ軸方向又はＹ軸方向にずらして配置する場合と比較して、光源部２及び光検出部３の配置に必要な面積（Ｚ軸方向から見た場合の面積）を小さくすることができる。その結果、より効果的に装置の小型化を図ることができる。
【0087】
また、レンズ１１と光源部２（量子カスケードレーザ素子）との距離（光出射面２ａと入射面１１ａとの距離）は、Ｘ軸方向におけるミラー面４１ａとミラー面４２ａとの最短距離（後端部４１ｈと後端部４２ｈとの距離）よりも短い。上記構成によれば、光源部２から出射されたレーザ光Ｌ１の拡がりをレンズ１２によって効果的に抑制できる。すなわち、レーザ光Ｌ１のビーム径を十分に小さくすることができる。その結果、平面ミラー４１，４２間におけるレーザ光Ｌ１のビーム径の拡がりを抑制でき、ビーム径の拡がりに起因する折り返し光Ｌ２のビーム損失を低減することができる。
【0088】
また、分光測定装置１Ａは、入射調整ミラー６及び出射導光ミラー７を備えており、入射調整ミラー６と出射導光ミラー７とは、Ｚ軸方向において互いに重なるように配置されている。上記構成によれば、入射調整ミラー６及び出射導光ミラー７を用いることにより、ミラー部４に対する光源部２及び光検出部３の配置（レイアウト）の自由度を向上させることができる。例えば、本実施形態のように、光源部２及び光検出部３を収容する筐体１０をミラー部４の側方にコンパクトに配置することが可能となる。また、入射調整ミラー６と出射導光ミラー７とをＺ軸方向に並べて配置することによって、入射調整ミラー６と出射導光ミラー７とをＺ軸方向に重ねずに配置する場合と比較して、入射調整ミラー６及び出射導光ミラー７の配置に必要な面積（Ｚ軸方向から見た場合の面積）を小さくすることができ、装置の小型化を図ることもできる。
【0089】
［第２実施形態］
図１０を参照して、第２実施形態の分光測定装置１Ｂについて説明する。分光測定装置１Ｂは、複数（一例として２つ）の光源（光源部２）及び光検出器（光検出部３）の組み合わせ（系統）を含んでおり、平面ミラー４１，４２間に導入されたガスの分光測定を複数系統で同時に実施可能に構成されている点で、分光測定装置１Ａと主に相違している。第２実施形態の構成は、長光路を実現するための構成として平面ミラー対（ミラー部４）を採用していることにより、容易に実現することができる。
図１０を参照して、第２実施形態の分光測定装置１Ｂについて説明する。分光測定装置１Ｂは、複数（一例として２つ）の光源（光源部２）及び光検出器（光検出部３）の組み合わせ（系統）を含んでおり、平面ミラー４１，４２間に導入されたガスの分光測定を複数系統で同時に実施可能に構成されている点で、分光測定装置１Ａと主に相違している。第２実施形態の構成は、長光路を実現するための構成として平面ミラー対（ミラー部４）を採用していることにより、容易に実現することができる。
【0090】
図１０の例では、光源部２は、第１波長（例えば、発振波長４．６μｍ）のレーザ光Ｌ１Ａを出射する光源部２Ａ（第１光源部）と、第１波長とは異なる第２波長（例えば、発振波長７．４μｍ）のレーザ光Ｌ１Ｂを出射する光源部２Ｂ（第２光源部）と、を有している。また、光検出部３は、ミラー面４１ａ，４２ａ間で多重反射して折り返された第１波長のレーザ光Ｌ１Ａ（折り返し光Ｌ２Ａ）を検出する光検出部３Ａ（第１光検出部）と、ミラー面４１ａ，４２ａ間で多重反射して折り返された第２波長のレーザ光Ｌ１Ｂ（折り返し光Ｌ２Ｂ）を検出する光検出部３Ｂ（第２光検出部）と、を有している。光源部２Ａ、光源部２Ｂ、光検出部３Ａ、及び光検出部３Ｂは、Ｚ軸方向において互いに重なるように配置されている。
【0091】
第１実施形態と同様に、各光源部２Ａ，２Ｂは、量子カスケードレーザ素子（ＤＦＢ－ＱＣＬ）によって構成され得る。また、各光検出部３Ａ，３Ｂは、各光源部２Ａ，２Ｂに対応する特性（例えば、感度波長）を有する量子カスケード光検出器によって構成され得る。
【0092】
分光測定装置１Ｂでは、光源部２Ａと光検出部３Ａとの組み合わせに対応する第１系統の光路（すなわち、光源部２Ａから入射調整ミラー６を経てミラー部４に入射し、ミラー部４で折り返されて出射導光ミラー７を経て光検出部３Ａへと導光される光路）と、光源部２Ｂと光検出部３Ｂとの組み合わせに対応する第２系統の光路（すなわち、光源部２Ｂから入射調整ミラー６を経てミラー部４に入射し、ミラー部４で折り返されて出射導光ミラー７を経て光検出部３Ｂへと導光される光路）と、が同時に形成される。
【0093】
また、分光測定装置１Ｂは、光源部２Ａに対応するレンズ１１Ａと、光源部２Ｂに対応するレンズ１１Ｂと、光検出部３Ａに対応するレンズ１２Ａと、光検出部３Ｂに対応するレンズ１２Ｂと、を含んでいる。各レンズは、それぞれ対応する部材の前方に配置されている。
【0094】
光源部２Ａの光軸（光源部２Ａの光出射面２ａの中心を通る軸線）と光検出部３Ａの光軸（光検出部３Ａの光検出面３ａの中心を通る軸線）とは、Ｚ軸方向において、距離ｈだけ離間している。同様に、光源部２Ｂの光軸（光源部２Ｂの光出射面２ｂの中心を通る軸線）と光検出部３Ｂの光軸（光検出部３Ｂの光検出面３ｂの中心を通る軸線）とは、Ｚ軸方向において、距離ｈだけ離間している。光源部２Ｂは、光源部２Ａと光検出部３Ａとの間に配置されている。光検出部３Ａは、光源部２Ｂと光検出部３Ｂとの間に配置されている。光源部２Ｂの光軸と光検出部３Ａの光軸とは、Ｚ軸方向において、距離ｈ１だけ離間している。このため、分光測定装置１Ｂでは、最上段に位置する光源部（光源部２Ａ）と最下段に位置する光検出部（光検出部３Ｂ）との間の距離が、分光測定装置１Ａにおける距離ｈよりも「ｈ－ｈ１」だけ長くなっている。
【0095】
第２実施形態におけるミラー部４、入射調整ミラー６、及び出射導光ミラー７は、上記の２つの系統に対して共通に用いることができる。すなわち、ミラー部４、入射調整ミラー６、及び出射導光ミラー７は、系統毎に個別に設ける必要がない。従って、第２実施形態におけるミラー部４、入射調整ミラー６、及び出射導光ミラー７の構成は、第１実施形態と同様である。ただし、第２実施形態では、Ｚ軸方向に互いに位置がずらされた２つの系統の光路を形成する必要があるため、その分だけミラー部４、入射調整ミラー６、及び出射導光ミラー７の寸法を、第１実施形態の寸法よりも大きくする必要がある。例えば、第１実施形態と比較してＺ軸方向における光路のずれ幅が「ｈ－ｈ１」だけ増加しているため、ミラー部４の長さｄ５を第１実施形態よりも「ｈ－ｈ１」だけ大きくすればよい。また、入射調整ミラー６及び出射導光ミラー７についても、２つの系統の光路を同時に反射することが可能な形状及び大きさとされればよい。
【0096】
上記のようにミラー部４、入射調整ミラー６、及び出射導光ミラー７を構成することにより、第１系統の光路と第２系統の光路とは、Ｚ軸方向においてずれているのみで、Ｚ軸方向から見た場合に完全に一致し、各光路の総光路長も一致する。
【0097】
分光測定装置１Ｂによれば、光源部２Ａ、光源部２Ｂ、光検出部３Ａ、及び光検出部３ＢをＺ軸方向において互いに重なるように配置することにより、２つの系統の光源及び検出器をコンパクトに配置することができる。また、系統間で波長帯を異ならせることによって、互いに異なる２つの波長帯の吸収分光測定を同時に行うことができる。本実施形態では、第１系統（波長４．６μｍ）の光路によって、例えば、ＣＯ、Ｎ２Ｏ等の吸収分光測定を好適に行うことができる。また、第２系統（波長７．４μｍ）の光路によって、例えば、ＣＨ４等の吸収分光測定を好適に行うことができる。
【0098】
このように、複数の系統の吸収分光測定を同時に行うことが可能な構成を、互いに非平行に対向配置された平面ミラー４１，４２を用いることによって容易に実現できる。これに対して、凹面ミラーを用いたヘリオットセル、キャビティリングダウン分光法等の方法では、複雑な光学系が必要であるため、本実施形態のような複数系統の吸収分光測定を同時に行う構成を実現することは容易ではない。
【0099】
なお、２つの系統間で、感度波長に重なりが生じてしまう場合には、各系統間で上述した偏光方向が直交するように光源部２Ａ，２Ｂ及び光検出部３Ａ，３Ｂを配置することによって、各系統における測定が互いに影響を及ぼすことを回避してもよい。また、各系統の光路に、測定対象となる波長域のみを通す光学フィルタを配置してもよい。また、複数系統の光源部２及び光検出部３をＺ軸方向に並べる順番、及び各部材間の間隔は、図１０に示した形態に限られない。また、分光測定装置１Ｂは、３つ以上の光源部２及び光検出部３の組み合わせを有してもよい。
【0100】
［第３実施形態］
図１１及び図１２を参照して、第３実施形態の分光測定装置１Ｃについて説明する。分光測定装置１Ｃは、複数系統（一例として２系統）の光源（光源部２Ａ，２Ｂ）及び光検出器（光検出部３Ａ，３Ｂ）の組み合わせを含む点において、第２実施形態と同様であるが、光源部２Ａ，２ＢがＺ軸方向ではなくＸ軸方向に並んで配置されている点、光検出部３Ａ，３ＢがＺ軸方向ではなくＸ軸方向に並んで配置されている点、１つのレンズ１１Ｃが光源部２Ａ，２Ｂに共通に用いられる点、及び１つのレンズ１２Ｃが光検出部３Ａ，３Ｂに共通に用いられる点において、第２実施形態と相違している。また、分光測定装置１Ｃでは、光源部２Ａの光出射面２ａと光源部２Ｂの光出射面２ｂとがＺ軸方向ではなくＸ軸方向にずれているため、各系統の光路は、Ｚ軸方向から見た場合に一致していない。
図１１及び図１２を参照して、第３実施形態の分光測定装置１Ｃについて説明する。分光測定装置１Ｃは、複数系統（一例として２系統）の光源（光源部２Ａ，２Ｂ）及び光検出器（光検出部３Ａ，３Ｂ）の組み合わせを含む点において、第２実施形態と同様であるが、光源部２Ａ，２ＢがＺ軸方向ではなくＸ軸方向に並んで配置されている点、光検出部３Ａ，３ＢがＺ軸方向ではなくＸ軸方向に並んで配置されている点、１つのレンズ１１Ｃが光源部２Ａ，２Ｂに共通に用いられる点、及び１つのレンズ１２Ｃが光検出部３Ａ，３Ｂに共通に用いられる点において、第２実施形態と相違している。また、分光測定装置１Ｃでは、光源部２Ａの光出射面２ａと光源部２Ｂの光出射面２ｂとがＺ軸方向ではなくＸ軸方向にずれているため、各系統の光路は、Ｚ軸方向から見た場合に一致していない。
【0101】
すなわち、分光測定装置１Ｃでは、光源部２Ａと光源部２Ｂとは、Ｘ軸方向に並んで配置されており、光検出部３Ａと光検出部３Ｂとは、Ｘ軸方向に並んで配置されている。また、第１系統の組み合わせ（光源部２Ａ及び光検出部３Ａ）は、Ｚ軸方向において互いに重なるように配置されており、第２系統の組み合わせ（光源部２Ｂ及び光検出部３Ｂ）は、Ｚ軸方向において互いに重なるように配置されている。
【0102】
一例として、一方の光源部２Ａは、レンズ１１Ｃの中心を通る光路と光源部２Ａの光軸（光出射面２ａの中心）とが一致するように配置される。また、他方の光源部２Ｂは、光源部２Ａと同じ高さ位置において、光源部２Ａに対してＸ軸方向に僅かにずれた位置に、光源部２Ａと平行に配置される。光源部２Ａ，２Ｂの発光点（光出射面２ａ，２ｂの各々の中心）は、レンズ１１Ｃの焦点面に配置される。光源部２Ａの光軸と光源部２Ｂの光軸とのＸ軸方向における離間幅は、例えば、０．５ｍｍ程度に設定される。光検出部３Ａ，３Ｂについても、Ｚ軸方向から見た場合の光検出部３Ａ，３Ｂの位置関係がＺ軸方向から見た場合の光源部２Ａ，２Ｂの位置関係と同じになるように配置される。
【0103】
図１１に示されるように、レンズ１１Ｃとしては、第１実施形態のレンズ１１よりも焦点距離が長く、レンズ径が大きいレンズが用いられる。例えば、レンズ１１Ｃの焦点距離は５ｍｍであり、レンズ１１Ｃのレンズ径（直径）は１５ｍｍである。また、図１２に示されるように、レンズ１２Ｃも、レンズ１１Ｃと同様に、第１実施形態のレンズ１２よりも焦点距離が長く、レンズ径が大きいレンズが用いられる。例えば、レンズ１２Ｃの焦点距離は５ｍｍであり、レンズ１２Ｃのレンズ径（直径）は１５ｍｍである。
【0104】
図１１及び図１２に示されるように、第１系統において光源部２Ａの光出射面２ａから出射されてレンズ１１Ｃでコリメートされたレーザ光Ｌ１Ａは、入射調整ミラー６で反射した後、Ｚ軸方向から見た場合に入射角度θ１で平面ミラー４１のミラー面４１ａの位置Ｐ１Ａに入射し、ミラー面４１ａ，４２ａの間で多重反射しながら後方（Ｙ軸負方向）へと進む。また、ミラー部４で折り返されて前方（Ｙ軸正方向）へと進むレーザ光Ｌ１Ａ（折り返し光Ｌ２Ａ）は、ミラー面４１ａの位置Ｐ３Ａで最後に反射されて、出射導光ミラー７及びレンズ１２Ｃを介して、光検出部３Ａの光検出面３ａに至る。
【0105】
一方、第２系統において光源部２Ｂの光出射面２ｂから出射されてレンズ１１Ｃでコリメートされたレーザ光Ｌ１Ｂは、入射調整ミラー６で反射した後、Ｚ軸方向から見た場合に入射角度θ１とは異なる入射角度θ２で平面ミラー４１のミラー面４１ａの位置Ｐ１Ｂに入射し、ミラー面４１ａ，４２ａの間で多重反射しながら後方（Ｙ軸負方向）へと進む。また、ミラー部４で折り返されて前方（Ｙ軸正方向）へと進むレーザ光Ｌ１Ｂ（折り返し光Ｌ２Ｂ）は、ミラー面４１ａの位置Ｐ３Ｂで最後に反射されて、出射導光ミラー７及びレンズ１２Ｃを介して、光検出部３Ｂの光検出面３ｂに至る。
【0106】
レンズ１１Ｃの焦点面に配置された光源からレンズ１１Ｃの入射面１１ａに向けて出射されたレーザ光はコリメートされてレンズ１１Ｃの中心を通る方向へと伝搬する。このため、図１１に示されるように、Ｚ軸方向から見た場合に、光源部２Ｂから出射されるレーザ光Ｌ１Ｂの光路は、光源部２Ａから出射されるレーザ光Ｌ１Ａの光路に対して、「ｔａｎ－１（０．５ｍｍ／５ｍｍ）＝５．７°」だけ傾斜している。このため、第１系統の入射角度θ１は、第２系統の入射角度θ２よりも５．７°だけ小さくなる。例えば、第１実施形態と同様に、距離ｄ１を５５ｍｍとし、距離ｄ２（図５参照）を１５０ｍｍとし、傾斜角度αを０．３°とする場合について考える。また、例えば第２系統のレーザ光Ｌ１Ｂの光路が最長となるように（すなわち、第１実施形態における式（３）を満たすように）、入射角度θ２が調整される場合について考える。この場合、入射角度θ２は、第１実施形態のθＨと同様に９．６°と求められ、入射角度θ１は、３．９°となる。ここで、入射角度θ１，θ２はいずれも傾斜角度αの自然数倍となる。従って、第１系統の往路（図１１に示されるレーザ光Ｌ１Ａ）と復路（図１２に示される折り返し光Ｌ２Ａ）とは、Ｚ軸方向から見た場合に一致している。同様に、第２系統の往路（図１１に示されるレーザ光Ｌ１Ｂ）と復路（図１２に示される折り返し光Ｌ２Ｂ）とは、Ｚ軸方向から見た場合に一致している。
【0107】
分光測定装置１Ｃによれば、光源部２Ａと光検出部３ＡとをＺ軸方向に重ねて配置すると共に、光源部２Ｂと光検出部３ＢとをＺ軸方向に重ねて配置することにより、２つの系統の光源部及び光検出部をコンパクトに配置することができる。また、第２実施形態と同様に、系統間で波長帯を異ならせることによって、互いに異なる２つの波長帯の吸収分光測定を同時に行うことができる。また、１つのレンズ１１Ｃを複数の光源部２Ａ，２Ｂで共有すると共に、１つのレンズ１２Ｃを複数の光検出部３Ａ，３Ｂで共有することができるため、複数系統の測定と同時に行う構成を実現しつつ、装置の小型化を図ることができる。
【0108】
なお、平面ミラー４１，４２間のレーザ光Ｌ１Ａ，Ｌ１Ｂの光路長は、それぞれ入射角度θ１，θ２に依存する。上記例では、平面ミラー４１，４２間のレーザ光Ｌ１Ａ，Ｌ１Ｂの光路長は、それぞれ１．４ｍ，３．５ｍとなる。例えば、分光測定装置１Ｃを用いて、複数の波長帯のガスについての吸収分光測定を行う場合、吸収係数の大きいガスに対応する発振波長を持つ系統の光路を、光路長が短くなる方の光路に設定し、吸収係数の小さいガスに対応する発振波長を持つ系統の光路を、光路長が長くなる方の光路に設定してもよい。上記構成によれば、測定対象のガスの吸収係数に応じて各系統の光路長を適切に調整することができる。また、分光測定装置１Ｃでは、分光測定装置１Ａよりも焦点距離の長いレンズ１１Ｃを用いることになるが、このように焦点距離の長いレンズ１１Ｃを用いることにより、長距離伝搬におけるビームの拡がりを抑制することができるため、図８に示したようなビーム拡がりに起因するビーム損失を抑制することができる。
【0109】
また、平面ミラー４２の前端部４２ｇは、Ｙ軸方向において、平面ミラー４１の位置Ｐ１Ａと位置Ｐ１Ｂとの間に位置するように設定されればよい。これにより、一方の光路のレーザ光のビーム損失が極端に大きくなることを回避することができる。また、平面ミラー４１の前端部４１ｇと位置Ｐ１Ａとの距離は、レーザ光Ｌ１Ａが最初にミラー面４２ａで反射する位置Ｐ５と位置Ｐ１ＡとのＹ軸方向に沿った距離以上に設定されればよい。また、分光測定装置１Ｃは、分光測定装置１Ｂと同様に、３つ以上の光源部２及び光検出部３の組み合わせを有してもよい。
【0110】
［第４実施形態］
図１３を参照して、第４実施形態の分光測定装置１Ｄについて説明する。分光測定装置１Ｄは、ミラー部４を気密に収容する筐体５１を備える点において、分光測定装置１Ａと相違している。分光測定装置１Ｄの他の構成は、分光測定装置１Ａと同様である。図１３は、分光測定装置１Ｄのうちミラー部４が収容される筐体５１のみを図示している。図１３の例では、筐体５１は、支持部材８（図１参照）の支持面８ａ上においてミラー部４の周囲を取り囲むように立設された側壁（図１３においてハッチングにより図示された部分）と、当該側壁の上端部を塞ぐように設けられた天壁（不図示）と、によって構成されている。つまり、筐体５１は、支持面８ａ上において、ミラー部４のみを気密に取り囲んでいる。
図１３を参照して、第４実施形態の分光測定装置１Ｄについて説明する。分光測定装置１Ｄは、ミラー部４を気密に収容する筐体５１を備える点において、分光測定装置１Ａと相違している。分光測定装置１Ｄの他の構成は、分光測定装置１Ａと同様である。図１３は、分光測定装置１Ｄのうちミラー部４が収容される筐体５１のみを図示している。図１３の例では、筐体５１は、支持部材８（図１参照）の支持面８ａ上においてミラー部４の周囲を取り囲むように立設された側壁（図１３においてハッチングにより図示された部分）と、当該側壁の上端部を塞ぐように設けられた天壁（不図示）と、によって構成されている。つまり、筐体５１は、支持面８ａ上において、ミラー部４のみを気密に取り囲んでいる。
【0111】
分光測定装置１Ｄにおいては、筐体５１の側方に光源部２及び光検出部３が収容された筐体１０が配置される。すなわち、光源部２及び光検出部３は、筐体５１の外側に配置されている。本実施形態では、光源部２及び光検出部３を収容する筐体１０と、入射調整ミラー６と、出射導光ミラー７とは、筐体５１の外側において、分光測定装置１Ａと同様に配置されている。
【0112】
筐体５１の側壁には、筐体５１の外側から筐体５１の内側へと測定対象のガスを導入するためのガス導入口５１ｂ（開口部）が設けられている。また、筐体５１の側壁には、筐体５１の内部に充填されたガスを筐体５１の外側に排気するためのガス排気口５１ｃも設けられている。ガス導入口５１ｂ及びガス排気口５１ｃの位置、形状及び大きさは特に限定されない。ガス導入口５１ｂ及びガス排気口５１ｃは、筐体５１の内部の圧力の維持、筐体５１の内部のガスの置換を行う機能を有している。図１３に示されるように、効率的なガスの置換を実現するためには、ガス導入口５１ｂ及びガス排気口５１ｃは、筐体５１の長手方向（Ｙ軸方向）において互いに十分に離間するように、筐体５１の長手方向の両側端部に近い位置にそれぞれ配置されることが好ましい。
【0113】
また、筐体５１の側壁のうち平面ミラー４２に遮られることなくミラー面４１ａの位置Ｐ１と対向する部分には、入射調整ミラー６からミラー面４１ａ（位置Ｐ１）へと導光されるレーザ光Ｌ１を透過させる光透過窓５２が設けられている。光透過窓５２は、例えば、ＣａＦ２、ＺｎＳｅ等によって形成され得る。また、光透過窓５２の内面（筐体５１の内部を向く面）及び外面（筐体５１の外側を向く面）には、第１実施形態の窓部材１３，１４と同様の低反射コーティングが施されてもよい。或いは、光透過窓５２に対するレーザ光Ｌ１の入射角度がブリュースター角となるように調整することにより、低反射コーティングが省略されてもよい。同様に、筐体５１の側壁のうち平面ミラー４２に遮られることなくミラー面４１ａの位置Ｐ３（図１等参照）と対向する部分には、ミラー面４１ａ（位置Ｐ３）で反射して出射導光ミラー７へと向かう折り返し光Ｌ２を透過させる光透過窓（不図示）も設けられている。この折り返し光Ｌ２を透過させるための光透過窓の構成は、上述した光透過窓５２の構成と同様である。
【0114】
分光測定装置１Ｄによれば、ミラー部４のみを気密に収容する筐体５１を設けることにより、当該筐体５１の内部を減圧した上で、ガス導入口５１ｂからガスを導入することによってより精密な測定を行うことが可能となる。より具体的には、筐体５１の内部を減圧することにより、筐体５１内に導入されたガスの吸収線が狭くなるため、干渉ガスの影響を回避して測定を行うことが可能となる。また、ミラー部４のみを筐体５１で気密に収容することにより、位相敏感検波等の高精度な測定手法を適用することも容易となる。
【0115】
［第５実施形態］
図１４及び図１５を参照して、第５実施形態の分光測定装置１Ｅについて説明する。分光測定装置１Ｅは、光源部２、光検出部３、及びミラー部４を収容する筐体６１を備える点において、分光測定装置１Ａと相違している。本実施形態では、分光測定装置１Ｅの筐体６１は、筐体６１の底壁としての支持部材８（図１参照）と、支持部材８の支持面８ａの周縁部に立設された側壁６２と、側壁６２の上端部を塞ぐ天壁６３と、によって直方体状に形成されている。筐体６１の内部に配置される筐体１０（光源部２及び光検出部３）、ミラー部４、入射調整ミラー６、及び出射導光ミラー７の構成は、分光測定装置１Ａと同様である。
図１４及び図１５を参照して、第５実施形態の分光測定装置１Ｅについて説明する。分光測定装置１Ｅは、光源部２、光検出部３、及びミラー部４を収容する筐体６１を備える点において、分光測定装置１Ａと相違している。本実施形態では、分光測定装置１Ｅの筐体６１は、筐体６１の底壁としての支持部材８（図１参照）と、支持部材８の支持面８ａの周縁部に立設された側壁６２と、側壁６２の上端部を塞ぐ天壁６３と、によって直方体状に形成されている。筐体６１の内部に配置される筐体１０（光源部２及び光検出部３）、ミラー部４、入射調整ミラー６、及び出射導光ミラー７の構成は、分光測定装置１Ａと同様である。
【0116】
筐体６１は、例えば、金属、プラスチック等の内部構造の保護と形状の維持が可能な材料によって形成され得る。本実施形態では、筐体６１の底壁が、各構成部材を支持するベース部材（支持部材８）を兼ねているが、支持部材８は、筐体６１の底壁とは別部材として構成されてもよい。その場合、支持部材８は、例えば、筐体６１の底壁上に固定されてもよい。
【0117】
筐体６１には、筐体６１の外側から筐体６１の内側へと測定対象のガスを導入するための通気口６１ａ，６１ｂ（開口部）が設けられている。本実施形態では、一例として、２つの通気口６１ａ，６１ｂが、側壁６２のうち互いに対向する壁部（本実施形態では、Ｙ軸方向に対向する壁部）の各々に設けられている。ただし、筐体６１に設けられる通気口の数、位置、大きさ及び形状は、上記例に限定されない。通気口の数、位置、大きさ及び形状は、筐体６１の強度を著しく損なわない範囲で、任意に設計され得る。例えば、１つの通気口が天壁６３に設けられてもよい。また、筐体６１の通気口６１ａ，６１ｂ以外の部分は、気密性を有することが好ましい。また、筐体６１は、筐体６１の内部のガスを置換するための排気又は吸気用のファン等を備えていてもよい。また、通気口６１ａ，６１ｂには、外部からの埃等が筐体６１の内部に入り込むことを防止するための防塵フィルタが設けられてもよい。
【0118】
分光測定装置１Ｅによれば、光源部２、光検出部３、及びミラー部４を１つの筐体６１内に収めることにより、分光測定装置１Ｅを構成する各部材を、外部からの汚染、機械的衝撃等から適切に保護することができる。
【0119】
［第６実施形態］
図１６を参照して、第６実施形態の分光測定装置１Ｆについて説明する。分光測定装置１Ｆは、光源部２の代わりに光源部２Ｆを備え、入射調整ミラー６の代わりに回折格子６Ｆを備える点において、分光測定装置１Ａと相違している。
図１６を参照して、第６実施形態の分光測定装置１Ｆについて説明する。分光測定装置１Ｆは、光源部２の代わりに光源部２Ｆを備え、入射調整ミラー６の代わりに回折格子６Ｆを備える点において、分光測定装置１Ａと相違している。
【0120】
光源部２Ｆは、波長λｏｎ（第１波長）のレーザ光Ｌｏｎと、波長λｏｎとは異なる波長λｏｆｆ（第２波長）のレーザ光Ｌｏｆｆと、を出射可能に構成されている。平面ミラー４１，４２間に導入される測定対象のガスにレーザ光Ｌｏｎが吸収される度合いは、当該ガスにレーザ光Ｌｏｆｆが吸収される度合いよりも高い。例えば、波長λｏｎは、測定対象のガスに吸収される波長（例えば、当該ガスの吸収帯に対応する波長）であり、波長λｏｆｆは、測定対象のガスへの吸収が波長λｏｎよりも小さい波長（例えば、当該ガスの吸収帯から外れた波長）である。光源部２Ｆは、例えば、光源部２と同様の分布帰還型の量子カスケードレーザ素子（ＤＦＢ－ＱＣＬ）によって構成され得る。光源部２Ｆは、光源部２Ｆに対する電流注入量を変化させることにより、少なくとも波長λｏｎ及び波長λｏｆｆを含む波長範囲で波長掃引可能に構成されている。このように、本実施形態では、光源部２Ｆは、単一の量子カスケードレーザ素子（本実施形態では、ＤＦＢ－ＱＣＬ）から出射される光に基づいて、レーザ光Ｌｏｎとレーザ光Ｌｏｆｆとを切り替えて出射可能に構成されている。すなわち、分光測定装置１Ｆは、光源として複数のレーザ素子を必要とせず、単一のレーザ素子（本実施形態では光源部２Ｆ）から出射される光の波長を制御することにより、レーザ光Ｌｏｎとレーザ光Ｌｏｆｆとを切り替えて出射する構成を実現している。
【0121】
回折格子６Ｆは、反射型の回折格子である。回折格子６Ｆにおけるレーザ光Ｌｏｎ，Ｌｏｆｆの入射面は、例えばブレーズドグレーティング等のグレーティング構造が形成された回折格子面である。回折格子６Ｆで反射されて平面ミラー４１に向かうレーザ光の進行方向（すなわち、平面ミラー４１のミラー面４１ａに対する入射角度θＨ）は、回折格子６Ｆに入射するレーザ光の波長によって変化する。例えば、波長λｏｎと波長λｏｆｆとの間で波長掃引を行った場合には、入射角度θＨは、波長λｏｎのレーザ光Ｌｏｎの入射角度θｏｎと波長λｏｆｆのレーザ光Ｌｏｆｆの入射角度θｏｆｆとの間で連続的に変化する。ここで、入射角度θｏｎ及び入射角度θｏｆｆは、傾斜角度αの自然数倍である条件を満たすように設定され、それ以外の角度（すなわち、入射角度θｏｎと入射角度θｏｆｆとの間の角度）は、上記条件を満たさないように設定されることが好ましい。このような構成によれば、波長λｏｎと波長λｏｆｆとの間で波長掃引して光検出部３による折り返し光Ｌ２の検出を行った場合に、波長λｏｎ及び波長λｏｆｆの各々に対応する検出結果を容易に観測することが可能となる。より具体的には、波長λｏｎ及び波長λｏｆｆ以外の波長のレーザ光に対応する信号は光検出部３によって検出されない（検出されたとしても僅かである）ため、波長λｏｎ及び波長λｏｆｆに対応する２つのピーク値を観測することができる。その結果、２つのピーク値の差分に基づく分析（後述する差分吸収分光法）を容易に行うことができる。
【0122】
分光測定装置１Ｆによれば、差分吸収分光法（例えば、差分吸収ライダー（ＤＩＡＬ：Differential Absorption Lidar）等）によるガス濃度の測定を実施することが可能となる。例えば、上述したように波長λｏｎと波長λｏｆｆとの間で波長掃引を行うことでレーザ光Ｌｏｎとレーザ光Ｌｏｆｆとを交互に切り替えて出射し、各信号（光検出部３に検出されるピーク信号）の差（すなわち、波長λｏｎについての吸収量と波長λｏｆｆについての吸収量との差）を解析することにより、平面ミラー４１，４２間に導入された測定対象のガス分子の濃度分布を精度良く測定することが可能となる。すなわち、波長λｏｆｆに対応する測定値を基準値として用いて波長λｏｎに対応する測定値をキャリブレーションすることにより、環境由来のゆらぎ（ノイズ）を排除することができ、ガス分子の濃度分布を高精度に行うことが可能となる。上記のノイズの例としては、光源部２Ｆのぶれ、平面ミラー４１，４２の表面（ミラー面４１ａ，４２ａ）の汚れ、光源部２Ｆから光検出部３までの光路のアライメントのずれ、測定対象のガス以外の気体による吸収の影響等が挙げられる。すなわち、波長λｏｎに対応する測定値に対して波長λｏｆｆに対応する測定値によるキャリブレーションを随時行うことができるため、計測環境の大気の影響等によるノイズをキャンセルして高精度の計測を行うことができる。また、回折格子として、後述する分光測定装置１Ｈの可動回折格子６Ｈのような可動部材ではなく、角度が固定された回折格子６Ｆを用いることにより、機械的強度の高い安定した構成を実現できる。
【0123】
また、ＤＦＢ－ＱＣＬは掃引幅が比較的狭いため、波長λｏｎ及び波長λｏｆｆは比較的近い値となる。このため、入射角度θｏｎと入射角度θｏｆｆとの差は比較的小さくなり、平面ミラー４１，４２間におけるレーザ光Ｌｏｎの光路長とレーザ光Ｌｏｆｆの光路長とのずれ（差）も比較的小さくなる。従って、光源部２ＦとしてＤＦＢ－ＱＣＬを用いて波長λｏｎと波長λｏｆｆとの間の波長掃引を行うことにより、上述した差分吸収分光法による測定を高精度に実施することが可能となる。
【0124】
［第７実施形態］
図１７を参照して、第６実施形態の分光測定装置１Ｇについて説明する。分光測定装置１Ｇは、単一の量子カスケードレーザ素子２Ｇ（以下、「ＱＣＬ素子２Ｇ」）と、回折格子２１と、によって構成された光源部２０Ｇを備える点において、分光測定装置１Ａと相違している。分光測定装置１Ｇも、分光測定装置１Ｆと同様に、光源として複数のレーザ素子を必要とせず、単一のレーザ素子（本実施形態ではＱＣＬ素子２Ｇ）から出射される光の波長を制御することにより、レーザ光Ｌｏｎとレーザ光Ｌｏｆｆとを切り替えて出射する構成を実現している。
図１７を参照して、第６実施形態の分光測定装置１Ｇについて説明する。分光測定装置１Ｇは、単一の量子カスケードレーザ素子２Ｇ（以下、「ＱＣＬ素子２Ｇ」）と、回折格子２１と、によって構成された光源部２０Ｇを備える点において、分光測定装置１Ａと相違している。分光測定装置１Ｇも、分光測定装置１Ｆと同様に、光源として複数のレーザ素子を必要とせず、単一のレーザ素子（本実施形態ではＱＣＬ素子２Ｇ）から出射される光の波長を制御することにより、レーザ光Ｌｏｎとレーザ光Ｌｏｆｆとを切り替えて出射する構成を実現している。
【0125】
光源部２０Ｇは、光源部２Ｆと同様に、波長λｏｎのレーザ光Ｌｏｎと波長λｏｆｆのレーザ光Ｌｏｆｆとを出射可能に構成されている。上述した分光測定装置１Ｆは、ＱＣＬ素子単体で波長掃引可能なＤＦＢ－ＱＣＬを光源部２Ｆとして備えることにより、レーザ光Ｌｏｎ，Ｌｏｆｆを切替可能な構成を実現していた。これに対して、分光測定装置１Ｇは、ＱＣＬ素子２Ｇと回折格子２１とによって構成される外部共振型量子カスケードレーザ（ＥＣ－ＱＣＬ：External Cavity Quantum Cascade Laser）を光源部２０Ｇとして備えることにより、レーザ光Ｌｏｎ，Ｌｏｆｆを切替可能な構成を実現している。
【0126】
ＱＣＬ素子２Ｇは、入射調整ミラー６に対向する端面２Ｇａと、端面２Ｇａとは反対側の端面２Ｇｂと、を有する。また、回折格子２１は、ＱＣＬ素子２Ｇと共に筐体１０内に収容され、端面２Ｇｂに対向する位置に配置されている。回折格子２１は、回折格子６Ｆと同様の反射型の回折格子である。すなわち、端面２Ｇｂに対向する回折格子２１の表面は、例えばブレーズドグレーティング等のグレーティング構造が形成された回折格子面である。
【0127】
端面２Ｇｂから出射された光は、回折格子２１に入射し、回折及び反射されることにより、端面２Ｇｂに帰還する。これにより、ＱＣＬ素子２Ｇの端面２Ｇａと回折格子２１との間で、リトロー型の外部共振器が構成される。ＱＣＬ素子２Ｇに対する回折格子２１の角度（傾斜）を変化させることにより、回折格子２１からＱＣＬ素子２Ｇへと帰還する光の波長を変化させることができる。これにより、端面２Ｇａから入射調整ミラー６へと出射される出力光（すなわち、共振によって増幅する光）の波長を変化させることができる。
【0128】
分光測定装置１Ｇによれば、上述した分光測定装置１Ｆと同様の効果が奏される。また、分光測定装置１Ｇでは、回折格子６Ｆではなく入射調整ミラー６が用いられている。このため、分光測定装置１Ｇでは、レーザ光Ｌｏｎ，Ｌｏｆｆ間の光路長差は生じない。すなわち、レーザ光Ｌｏｎ，Ｌｏｆｆは、同じ方向で入射調整ミラー６に入射し、同じ角度で反射されるため、レーザ光Ｌｏｎの入射角度θｏｎは、レーザ光Ｌｏｆｆの入射角度θｏｆｆと一致する。このため、分光測定装置１Ｇでは、平面ミラー４１，４２間におけるレーザ光Ｌｏｎの光路長は、レーザ光Ｌｏｆｆの光路長と一致する。従って、分光測定装置１Ｇによれば、分光測定装置１Ｆのような回折格子６Ｆを用いる場合よりも、上述した差分吸収分光法による測定をより高精度に実施することが可能となる。
【0129】
なお、分光測定装置１Ｆにおいて、回折格子６Ｆの代わりに入射調整ミラー６が用いられてもよい。また、分光測定装置１Ｇにおいて、入射調整ミラー６の代わりに回折格子６Ｆが用いられてもよい。上述したとおり、回折格子６Ｆを用いた場合には、入射角度θｏｎ，θｏｆｆのみが傾斜角度αの自然数倍となるように調整することにより、波長λｏｎ及びλｏｆｆの各々に対応する結果（２つのピーク値）を観測することができるというメリットが得られる。一方、入射調整ミラー６を用いた場合には、レーザ光Ｌｏｎ，Ｌｏｆｆの光路長を一致させることができるため、差分吸収分光法による測定をより高精度に実施することができるというメリットが得られる。より具体的には、光源として連続的に波長を掃引するＤＦＢ－ＱＣＬを用いる分光測定装置１Ｆで入射調整ミラー６を用いた場合には、狙いの２波長λｏｎ，λｏｆｆ以外の波長の光についても光検出部３で検出されてしまうというデメリットが生じるが、回折格子６Ｆを用いることにより、このようなデメリットを回避し、２つのピーク値のみを観測することが可能となる。一方、光源としてＥＣ－ＱＣＬを用いる分光測定装置１Ｇでは、光源（ＥＣ－ＱＣＬ）側で２波長λｏｎ，λｏｆｆを適切に選択できることから、上述したように分光測定装置１Ｆにおいて入射調整ミラー６を用いる場合のデメリット（すなわち、狙いの２波長λｏｎ，λｏｆｆ以外の波長の光についても光検出部３で検出されてしまうこと）は生じない。すなわち、分光測定装置１Ｇによれば、ＥＣ－ＱＣＬを用いることによって、入射調整ミラー６を用いることによる上記デメリットを回避しつつ、上記メリット（すなわち、レーザ光Ｌｏｎ，Ｌｏｆｆの光路長を一致させることによる測定精度の向上）を得ることができる。
【0130】
［第８実施形態］
図１８を参照して、第８実施形態の分光測定装置１Ｈについて説明する。分光測定装置１Ｈは、単一の量子カスケードレーザ素子２Ｈ（以下、「ＱＣＬ素子２Ｈ」）と、可動回折格子６Ｈと、によって構成された光源部２０Ｈを備える点において、分光測定装置１Ａと相違している。可動回折格子６Ｈは、ＱＣＬ素子２Ｈとの外部共振器を構成すると共に、ＱＣＬ素子２Ｈから出射されたレーザ光を平面ミラー４１のミラー面４１ａへと導く役割（すなわち、入射調整ミラー６の役割）を有している。すなわち、分光測定装置１Ｈは、入射調整ミラー６の代わりに可動回折格子６Ｈを備えている点においても、分光測定装置１Ａと相違している。
図１８を参照して、第８実施形態の分光測定装置１Ｈについて説明する。分光測定装置１Ｈは、単一の量子カスケードレーザ素子２Ｈ（以下、「ＱＣＬ素子２Ｈ」）と、可動回折格子６Ｈと、によって構成された光源部２０Ｈを備える点において、分光測定装置１Ａと相違している。可動回折格子６Ｈは、ＱＣＬ素子２Ｈとの外部共振器を構成すると共に、ＱＣＬ素子２Ｈから出射されたレーザ光を平面ミラー４１のミラー面４１ａへと導く役割（すなわち、入射調整ミラー６の役割）を有している。すなわち、分光測定装置１Ｈは、入射調整ミラー６の代わりに可動回折格子６Ｈを備えている点においても、分光測定装置１Ａと相違している。
【0131】
光源部２０Ｈは、光源部２Ｆと同様に、波長λｏｎのレーザ光Ｌｏｎと波長λｏｆｆのレーザ光Ｌｏｆｆとを出射可能に構成されている。分光測定装置１Ｈは、分光測定装置１Ｇと同様に、ＱＣＬ素子２Ｈと可動回折格子６Ｈとによって構成される外部共振型量子カスケードレーザ（ＥＣ－ＱＣＬ：External Cavity Quantum Cascade Laser）を光源部２０Ｈとして備えることにより、レーザ光Ｌｏｎ，Ｌｏｆｆを切替可能な構成を実現している。ただし、分光測定装置１Ｇが、入射調整ミラー６とは別の回折格子２１を筐体１０内に備えていたのに対して、分光測定装置１Ｈは、入射調整ミラー６の役割を兼ねる可動回折格子６Ｈを筐体１０の外側（すなわち、入射調整ミラー６に対応する位置）に備えている。
【0132】
ＱＣＬ素子２Ｈは、可動回折格子６Ｈに対向する端面２Ｈａと、端面２Ｈａとは反対側の端面２Ｈｂと、を有する。また、可動回折格子６Ｈは、端面２Ｈａに対向する位置（すなわち、分光測定装置１Ａにおける入射調整ミラー６に対応する位置）に配置されている。可動回折格子６Ｈは、回折格子２１と同様の反射型の回折格子であるが、Ｚ軸周りに回動することによって、端面２Ｈａから出射されたレーザ光の可動回折格子６Ｈの表面（回折格子面）に対する入射角度が可変に構成されている点において、回折格子２１と相違している。
【0133】
端面２Ｈａから出射された光は、可動回折格子６Ｈに入射し、回折及び反射されることにより、端面２Ｈａに帰還する。これにより、ＱＣＬ素子２Ｈの端面２Ｈｂと可動回折格子６Ｈとの間で、リトロー型の外部共振器が構成される。上述したように、ＱＣＬ素子２Ｈに対する可動回折格子６Ｈの角度（傾斜）を変化させることにより、可動回折格子６ＨからＱＣＬ素子２Ｈへと帰還する光の波長が変化する。これにより、端面２Ｈａから出射される出力光（すなわち、共振によって増幅する光）の波長を変化させることができる。また、端面２Ｈａから出射されて可動回折格子６Ｈに入射した光の一部は、０次光として、可動回折格子６Ｈの表面でミラー反射し、平面ミラー４１のミラー面４１ａへと向かう。分光測定装置１Ｈでは、このような０次光が、レーザ光Ｌｏｎ，Ｌｏｆｆに相当する。言い換えれば、分光測定装置１Ｈは、このような０次光を利用することにより、差分吸収分光法による測定を実施可能に構成されている。
【0134】
分光測定装置１Ｈにおいては、波長掃引を行うために可動回折格子６Ｈの角度が変化する。このため、分光測定装置１Ｈでは、分光測定装置１Ｆと同様に、レーザ光Ｌｏｎの入射角度θｏｎは、レーザ光Ｌｏｆｆの入射角度θｏｆｆと相違する。よって、分光測定装置１Ｈにおいても、分光測定装置１Ｆと同様に、入射角度θｏｎ及び入射角度θｏｆｆは、傾斜角度αの自然数倍である条件を満たすように設定され、それ以外の角度（すなわち、入射角度θｏｎと入射角度θｏｆｆとの間の角度）は、上記条件を満たさないように設定されることが好ましい。上記構成によれば、分光測定装置１Ｆと同様に、波長λｏｎと波長λｏｆｆとの間で波長掃引して光検出部３による折り返し光Ｌ２の検出を行った場合に、波長λｏｎ及び波長λｏｆｆの各々に対応する２つのピーク値を観測することが可能となる。
【0135】
分光測定装置１Ｈによれば、上述した分光測定装置１Ｆと同様の効果が奏される。また、分光測定装置１Ｈでは、入射調整ミラー６の代わりに用いられる可動回折格子６ＨをＱＣＬ素子２Ｈとの外部共振器として機能させることができるため、分光測定装置１Ｇにおける回折格子２１が不要となる。これにより、部品点数を削減すると共にパッケージ（筐体１０）の小型化を図ることができる。
【0136】
［変形例］
以上、本開示のいくつかの実施形態及びいくつかの変形例について説明したが、本開示は、上記の各実施形態及び各変形例で示した構成に限られない。各構成の材料及び形状には、上述した具体的な材料及び形状に限らず、上述した以外の様々な材料及び形状を採用することができる。また、上記の各実施形態及び各変形例に含まれる一部の構成は、適宜省略又は変更されてもよいし、任意に組み合わせることが可能である。例えば、形成される光路に関する実施形態（第１～第３、及び第６～第８実施形態）と分光測定装置の収容形態に関する実施形態（第４及び第５実施形態）と組み合わせることができる。また、第４実施形態と第５実施形態とを組み合わせることもできる。すなわち、ミラー部４は、筐体６１内に配置された筐体５１に収容されてもよい。
以上、本開示のいくつかの実施形態及びいくつかの変形例について説明したが、本開示は、上記の各実施形態及び各変形例で示した構成に限られない。各構成の材料及び形状には、上述した具体的な材料及び形状に限らず、上述した以外の様々な材料及び形状を採用することができる。また、上記の各実施形態及び各変形例に含まれる一部の構成は、適宜省略又は変更されてもよいし、任意に組み合わせることが可能である。例えば、形成される光路に関する実施形態（第１～第３、及び第６～第８実施形態）と分光測定装置の収容形態に関する実施形態（第４及び第５実施形態）と組み合わせることができる。また、第４実施形態と第５実施形態とを組み合わせることもできる。すなわち、ミラー部４は、筐体６１内に配置された筐体５１に収容されてもよい。
【0137】
また、光源部２と光検出部３の位置関係は逆でもよい。すなわち、上記実施形態では、光源部２が光検出部３よりも上方に配置されたが、光検出部３が光源部２よりも上方に配置されてもよい。この場合、入射調整ミラー６と出射導光ミラー７の位置関係も逆となる。また、入射角度θＶの符号（向き）が逆になり、往路ＯＰ１が復路ＯＰ２よりも上方に位置することになる。
【0138】
また、入射調整ミラー６及び出射導光ミラー７は、省略されてもよい。ただし、その場合には、位置Ｐ１に対して入射角度θＨ及びθＶでレーザ光Ｌ１が入射するように光源部２の位置及び向きを高精度に調整する必要が生じる。同様に、位置Ｐ２で反射した折り返し光Ｌ２が光検出面３ａに入射するように光検出部３の位置及び向きを精度良く調整する必要が生じる。入射調整ミラー６及び出射導光ミラー７を用いることにより、本実施形態のように、光源部２及び光検出部３の向きを単純にＹ軸方向に平行に配置するだけでよくなる。また、光源部２及び光検出部３（本実施形態ではこれらを収容する筐体１０）をミラー部４の側方にコンパクトに配置することが可能となる。
【0139】
また、光源部２は、量子カスケードレーザ素子に限られず、光検出部３は、量子カスケード光検出器に限られない。また、光源部２から出射されるレーザ光Ｌ１も中赤外光に限られない。例えば、レーザ光Ｌ１の波長帯は可視光領域であってもよい。また、光源部２から出射されるレーザ光Ｌ１の拡がり角が比較的小さい場合等には、レンズ１１，１２は省略されてもよい。
【0140】
また、入射角度θＨは、必ずしも上記式（３）を満たす必要はない。例えば、上記実施形態で述べたように、中赤外光であるレーザ光Ｌ１は、可視光、近赤外光と比較して波長が長いため、平面ミラー４１，４２間の多重反射を利用したレーザ光Ｌ１の長距離伝搬に伴って、レーザ光Ｌ１のビーム径が拡がり易い。このため、折り返しの位置Ｐ２を後端部４１ｈに近づけ過ぎると、ビーム径が拡がったレーザ光Ｌ１の一部が後端部４１ｈよりも後方にはみ出してしまい、レーザ光Ｌ１の損失が生じ得る。このようなレーザ光Ｌ１の損失を抑制するために、入射角度θＨを、あえて上記式（３）を満たす角度よりも小さい角度に設定してもよい。
【0141】
また、入射角度θＨは、必ずしも傾斜角度αの自然数倍に設定されなくてもよい。すなわち、往路ＯＰ１と復路ＯＰ２とは、Ｚ軸方向から見た場合に、必ずしも完全に一致する（重なる）必要はない。この場合、Ｚ軸方向から見た場合に、折り返し光Ｌ２の光路が折り返し前のレーザ光Ｌ１の光路と一致しないが、このような場合でも、例えば出射導光ミラー７の位置及び角度を調整することによって、折り返し光Ｌ２を光検出部３へと導くことができる。ただし、往路ＯＰ１と復路ＯＰ２とがＺ軸方向に重なるように設計することにより、光学系（入射調整ミラー６、出射導光ミラー７等）の配置設計が容易になると共に、上記実施形態のように入射調整ミラー６と出射導光ミラー７とをＺ軸方向に重ねてコンパクトに配置することが容易になるというメリットが得られる。
【0142】
また、分光測定装置が備える光学系は、上記実施形態に示したものに限られない。例えば、レーザ光Ｌ１の平面ミラー４１，４２間を除く光路上の任意の位置に、レーザ光Ｌ１のビーム拡がりを抑制するためのコリメートレンズが配置されてもよい。
【0143】
また、第２実施形態及び第３実施形態において、光源部２Ａ，２Ｂが出射するレーザ光Ｌ１Ａ，Ｌ１Ｂの波長（第１波長及び第２波長）は、第６～第８実施形態における波長λｏｎ及び波長λｏｆｆに設定されてもよい。この場合、第２実施形態及び第３実施形態において、光検出部３Ａにより検出される信号と光検出部３Ｂにより検出される信号との差分に基づいて、第６～第８実施形態で説明したような差分吸収分光法によるガス濃度の測定を実施することができる。
【0144】
また、上記の各実施形態及び各変形例では、２つの平面ミラー４１，４２間に導入されるガス（気体）が測定対象物とされたが、測定対象物はガスに限定されない。測定対象物は、２つの平面ミラー４１，４２間におけるレーザ光の光路上に配置されればよく、固体であってもよいし、液体（例えば、光を透過させる容器内に格納された液体等）であってもよい。
【0145】
図１９は、固体の試料Ｓを測定対象物として用いる場合の分光測定装置１Ａの構成例を示す図である。図１９の例では、試料Ｓは、薄膜状の物質であり、平面ミラー４１，４２のミラー面４１ａ，４２ａ上に固着されている。図１９に示されるように、レーザ光が平面ミラー４１，４２間を多重反射して往復する方向（Ｙ軸方向）に沿って所定幅を有するように試料Ｓを配置することにより、レーザ光が試料Ｓを透過する距離を確保することができる。なお、試料Ｓは、ミラー面４１ａ，４２ａのいずれか一方のみに設けられてもよいが、ミラー面４１ａ，４２ａの両方に試料Ｓを配置することにより、レーザ光が試料Ｓを透過する距離をより好適に確保することができる。また、試料Ｓは、必ずしもミラー面４１ａ，４２ａに固着されなくてもよい。例えば、レーザ光を透過させる透光性部材が平面ミラー４１，４２間に配置され、当該透光性部材の表面に試料Ｓが固着されてもよい。ただし、図１９の例のように、ミラー面４１ａ，４２ａを試料Ｓを固着するための部材として利用することにより、上記透光性部材を省略できるため、測定に必要となる装置構成の簡略化と部品点数の削減を図ることができる。
【0146】
また、上記の各実施形態及び各変形例では、複数の波長についての吸収分光測定を実施するように構成された光測定装置（分光測定装置１Ａ～１Ｈ）について説明したが、本開示の光測定装置は、単一波長の測定（例えば、特定の波長についての吸光度測定）に用いられてもよい。例えば、ある物質について、テラヘルツ波（例えば、０．１ＴＨｚ～０．３ＴＨｚの範囲に含まれる波長の光）に対する透過性を把握したいというニーズが存在し得る。このような場合、光源部は、テラヘルツ領域に含まれる特定の単一波長の光を出射するように波長が固定された光源として構成されてもよい。
【符号の説明】
【0147】
１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆ，１Ｇ，１Ｈ…分光測定装置（光測定装置）、２，２Ｆ，２０Ｇ，２０Ｈ…光源部、２Ａ…光源部（第１光源部）、２Ｂ…光源部（第２光源部）、２Ｇ，２Ｈ…量子カスケードレーザ素子、３…光検出部、３Ａ…光検出部（第１光検出部）、３Ｂ…光検出部（第２光検出部）、４…ミラー部、６…入射調整ミラー（第１導光ミラー）、７…出射導光ミラー（第２導光ミラー）、１１…レンズ、４１…平面ミラー（第１平面ミラー）、４１ａ…ミラー面（第１ミラー面）、４２…平面ミラー（第２平面ミラー）、４２ａ…ミラー面（第２ミラー面）、５１ｂ…ガス導入口（開口部）、Ｄ１…偏光方向、Ｌ１，Ｌ１Ａ，Ｌ１Ｂ，Ｌｏｎ，Ｌｏｆｆ…レーザ光、Ｌ２，Ｌ２Ａ，Ｌ２Ｂ…折り返し光（レーザ光）、ＯＰ…光路、ＯＰ１…往路、ＯＰ２…復路、Ｓ…試料（測定対象物）、α…傾斜角度、θＨ…入射角度、θＶ…入射角度、θ１，θ２…入射角度。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】