JPH0827213B2 - Optical wavelength measurement device - Google Patents

Optical wavelength measurement device

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JPH0827213B2
JPH0827213B2 JP2078917A JP7891790A JPH0827213B2 JP H0827213 B2 JPH0827213 B2 JP H0827213B2 JP 2078917 A JP2078917 A JP 2078917A JP 7891790 A JP7891790 A JP 7891790A JP H0827213 B2 JPH0827213 B2 JP H0827213B2
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wavelength
light
wave number
period
light intensity
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JP2078917A
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幸夫 津田
寛 後藤
洋一 田村
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Anritsu Corp
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Anritsu Corp
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は光の波長を例えば2光線干渉計を用いて測定
する光波長測定装置に関する。
The present invention relates to an optical wavelength measuring device for measuring the wavelength of light using, for example, a two-beam interferometer.

[従来の技術] 回折格子等の分光器を用いなくて電気的に被測定光の
波長を測定する装置として、第4図に示すマイケルソン
干渉計1を用いた光波長測定装置が実用化されている。
すなわち、基準光源2から出力された既知の基準波長λ
を有するコヒーレントな基準光rはビームスプリッタ
ー3内のハーフミラー4へ入射される。このハーフミラ
ー4は基準光rの光路に対して45゜傾斜して配設されて
いる。基準光rの一部は傾斜したハーフミラー4のA点
にて直角に反射され、固定ミラー5にて進行方向が180
゜反転されて、同一ハーフミラー4のB点を透過して基
準光用受光器6へ入射される。また基準光源2から出力
された基準光rの一部はハーフミラー4のA点を透過し
て、移動ミラー7で進行方向が180゜反転されて、ハー
フミラー4のB点で反射されて前記基準光用受光器6へ
入射される。
[Prior Art] As an apparatus for electrically measuring the wavelength of light to be measured without using a spectroscope such as a diffraction grating, an optical wavelength measuring apparatus using a Michelson interferometer 1 shown in FIG. 4 has been put into practical use. ing.
That is, the known reference wavelength λ output from the reference light source 2
The coherent reference light r having R is incident on the half mirror 4 in the beam splitter 3. The half mirror 4 is arranged at an angle of 45 ° with respect to the optical path of the reference light r. A part of the reference light r is reflected at a right angle by the point A of the tilted half mirror 4, and the traveling direction is 180 degrees by the fixed mirror 5.
It is inverted by an angle of?, Transmitted through point B of the same half mirror 4, and is incident on the reference light receiver 6. A part of the reference light r output from the reference light source 2 is transmitted through the point A of the half mirror 4, the traveling direction is reversed by 180 ° by the moving mirror 7, and reflected at the point B of the half mirror 4, and The light enters the reference light receiver 6.

一方、未知の波長λを有する被測定光aはハーフミラ
ー4のB点を透過して、移動ミラー7で進行方向が180
゜反転されて、ハーフミラー4のA点で反射されて被測
定光用受光器8へ入射される。また、被測定光aの一部
はハーフミラー4のB点で直角に反射され、固定ミラー
5にて進行方向が180゜反転されて、ハーフミラー4の
A点を透過して被測定光用受光器8へ入射される。そし
て、前記移動ミラー7は図示するように光路に平行に移
動可能に設けられている。
On the other hand, the light to be measured a having an unknown wavelength λ passes through the point B of the half mirror 4 and travels 180 ° by the moving mirror 7.
Inverted, the light is reflected at the point A of the half mirror 4 and enters the light receiver 8 for the measured light. Further, a part of the measured light a is reflected at a point B of the half mirror 4 at a right angle, the traveling direction is inverted by 180 ° by the fixed mirror 5, and transmitted through the point A of the half mirror 4 for the measured light. It is incident on the light receiver 8. The movable mirror 7 is provided so as to be movable parallel to the optical path as shown in the figure.

各受光器6,8に入射される基準光rおよび被測定光a
はそれぞれ固定ミラー5を経由した光と移動ミラー7を
経由した光とで干渉現象が生じる。よって、移動ミラー
7を矢印方向へ移動すると各受光器6,8から出力される
各干渉光の光強度に対応した各光強度信号r1,a1には、
第5図に示すように、干渉によって生じる繰返し波形が
生じる。つまり、この種の装置にあっては、上記説明及
び図5からも明白なように、光強度信号から干渉によっ
て生じる繰返し波形を直接取り出し可能に測定すること
ができる。この繰返し波形のピッチ長Pはその光の波長
に対応した値であるので、移動ミラー7を予め定められ
た規定距離DSだけ移動させた場合の各繰返し波形の数N
r,Naを計数すれば、求める被測定光aの波長λは(1)
式で求まる。
Reference light r and light to be measured a incident on each of the light receivers 6 and 8
Cause an interference phenomenon between the light passing through the fixed mirror 5 and the light passing through the moving mirror 7. Therefore, when the moving mirror 7 is moved in the arrow direction, the light intensity signals r 1 and a 1 corresponding to the light intensities of the interference lights output from the light receivers 6 and 8 are
As shown in FIG. 5, a repetitive waveform caused by interference occurs. That is, in this type of device, as is clear from the above description and FIG. 5, it is possible to directly measure the repetitive waveform generated by the interference from the light intensity signal. Since the pitch length P of this repetitive waveform is a value corresponding to the wavelength of the light, the number N of repetitive waveforms when the movable mirror 7 is moved by a predetermined prescribed distance D S.
If r and Na are counted, the wavelength λ of the measured light a to be obtained is (1)
It can be obtained by a formula.

λ=(Na/Nr)λ …(1) 但し、一般に上記各繰返し波形の数Nr,Naは整数でな
いので、波長λの測定精度を向上させるには、規定距離
DSを長く設定して各測定値Nr,Naの桁数を増大させる
か、または、小数点以下まで正確に測定する必要があ
る。
λ = (Na / Nr) λ R (1) However, since the numbers Nr and Na of the above repetitive waveforms are generally not integers, a specified distance is required to improve the measurement accuracy of the wavelength λ.
It is necessary to set D S to be long to increase the number of digits of each measurement value Nr, Na, or to measure accurately to the decimal point.

[発明が解決しようとする課題] しかし、第3図に示すマイケルソン干渉計1を使用し
た光波長測定装置においてもまだ解消すべき次のような
課題があった。
[Problems to be Solved by the Invention] However, the optical wavelength measuring device using the Michelson interferometer 1 shown in FIG. 3 still has the following problems to be solved.

すなわち、被測定光aの波長λが第6図(a)に示す
ようにある特定の波長λのみである場合には、移動ミ
ラー7を規定距離DSだけ移動させる過程で得られる光強
度信号a1の波形は第5図に示すように、その波形の振幅
は一定である。よって、その光強度信号a1の繰返し波形
の数Naは例えば波数カウンタ等を用いて正確に計数する
ことが可能である。
That is, when the wavelength λ of the measured light a is only a certain wavelength λ 0 as shown in FIG. 6A, the light intensity obtained in the process of moving the movable mirror 7 by the specified distance D S. The waveform of the signal a 1 is constant, as shown in FIG. Therefore, the number Na of repetitive waveforms of the light intensity signal a 1 can be accurately counted by using, for example, a wave number counter.

しかし、被測定光aは、第6図(a)に示すように、
単一波長λのみを含むコヒーレントな光であるのみな
らず、場合によっては、例えば、第6図(b)に示すよ
うに、特定波長λの他に、この特定波長λの前後に
多数の波長λ12,…,λn,…が存在することがある。
このようなコヒーレントでない光を第4図に示すマイケ
ルソン干渉計1に被測定光aとして入射すると、移動ミ
ラー7を規定距離DSだけ移動させる過程で得られる受光
器8からの光強度信号a1の波形には、第7図(a)に示
すように、その波形の振幅が大きく変化するビート現象
が生じる。また、第6図(c)に示すように、入力した
被測定光aが幅広いスペクトル特性を有する場合もあ
る。この場合、受光器8からの光強度信号a1には第7図
(b)に示すビート現象が生じる。
However, the measured light a is, as shown in FIG.
Not only a coherent light including only a single wavelength lambda 0, in some cases, for example, as shown in FIG. 6 (b), in addition to the specific wavelength lambda 0, before and after the specific wavelength lambda 0 There may be many wavelengths λ 1 , λ 2 , ..., λ n ,.
When such non-coherent light enters the Michelson interferometer 1 shown in FIG. 4 as the light to be measured a, the light intensity signal a from the light receiver 8 obtained in the process of moving the movable mirror 7 by the specified distance D S. In the waveform of 1 , as shown in FIG. 7 (a), a beat phenomenon occurs in which the amplitude of the waveform greatly changes. Further, as shown in FIG. 6 (c), the input measured light a may have a wide spectrum characteristic. In this case, the beat phenomenon shown in FIG. 7B occurs in the light intensity signal a 1 from the light receiver 8.

前述したように、光強度信号a1に第7図(a)(b)
に示したビード現象が生じると、振幅が小さくなる部分
において波形が乱れるので、移動ミラー7を規定距離DS
だけ移動させる過程で得られる光強度信号a1の繰返し波
形数Naを波数カウンタで計数できなくなる。
As described above, the light intensity signal a 1 is added to FIG.
When the bead phenomenon shown in occurs, the waveform is disturbed in the portion where the amplitude is reduced, defining the moving mirror 7 distance D S
It becomes impossible to count the number of repetitive waveforms Na of the light intensity signal a 1 obtained in the process of moving only by the wave number counter.

従来の波長測定装置においては、高い波長測定精度を
確保するために、波数カウンタでもって繰返し波形数Na
が計数できなくなると、エラー処理として、例えば操作
パネル等に測定不可能を表示していた。
In the conventional wavelength measuring device, in order to secure high wavelength measurement accuracy, the number of repetitive waveforms Na
When it becomes impossible to count, as an error processing, for example, measurement impossible is displayed on the operation panel or the like.

しかしながら、第6図(a)に示すような単一波長λ
のみを含むコヒーレントな光の波長λを高精度で測定
する測定装置本来の機能の他に、第6図(b)(c)に
示すような多数の波長成分を含むコヒーレントでない光
におけるほぼ中央部の波長λをたとえ測定精度が多少低
下しても測定できる機能を加えることが切望されてい
る。例えば、単一波長のみの光を測定する場合の測定結
果の有効桁数は7〜8桁必要であっても、多数の波長成
分を含む光を測定する場合の測定結果の有効桁数は4〜
5桁で十分である場合もある。
However, a single wavelength λ as shown in FIG.
In addition to the original function of the measuring device for measuring the wavelength λ of coherent light containing only 0 with high accuracy, almost the center of non-coherent light containing many wavelength components as shown in FIGS. 6 (b) and (c). It has been earnestly desired to add a function capable of measuring the wavelength λ of a portion even if the measurement accuracy is slightly lowered. For example, even if the number of significant digits of the measurement result when measuring light of only a single wavelength is 7 to 8, the number of significant digits of the measurement result when measuring light containing a large number of wavelength components is 4 ~
In some cases, 5 digits is sufficient.

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであ
り、干渉光の光強度信号の振幅が規定振幅を越える波数
測定期間のみ繰返し波形数を計数することにより、たと
え多数の波長成分を含むコヒーレントでない光であって
も、コヒーレントの程度に応じた測定精度でもって、そ
の波長を測定でき、種々の性質を有した光の波長を測定
できる光波長測定装置を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of such circumstances, and by counting the number of repetitive waveforms only during a wave number measurement period in which the amplitude of the light intensity signal of the interference light exceeds the specified amplitude, coherent even if it includes a large number of wavelength components. An object of the present invention is to provide an optical wavelength measuring device capable of measuring the wavelength of non-natural light with a measurement accuracy according to the degree of coherence and measuring the wavelength of light having various properties.

また、測定精度を示す有効桁数情報も測定結果と同時
に出力でき、操作者にとって被測定光の性質も同時に把
握できる光波長測定装置を提供することを目的とする。
It is another object of the present invention to provide an optical wavelength measuring device that can output the effective digit number information indicating the measurement accuracy at the same time as the measurement result, and that allows the operator to simultaneously grasp the property of the measured light.

[課題を解決するための手段] 上記課題を解決するために本発明は、入力された被測
定光を二つの光路に分割して、その後再合成して干渉光
を作成し、一方の光路長を規定距離、変化させることに
よって生じる干渉光からなる繰返し波形の光強度信号を
測定し、この光強度信号から直接取り出し可能な繰返し
波形数から被測定光の波長を算出する光波長測定装置に
おいて、 一方の光路長を規定距離、変化させる過程で得られる
光強度信号の繰返し波形の振幅が規定振幅を越える期間
を波数測定期間として検出する期間検出回路と、一方の
光路長を規定距離、変化させる過程で得られる光強度信
号の繰返し波形数を波数測定期間のみ計数する波数カウ
ンタと、波数測定期間のうちの最大の波数測定期間とそ
れに対応する波数カウンタの計数値とから被測定光の波
長を算出する波長算出手段とを備えたものである。
[Means for Solving the Problems] In order to solve the above problems, the present invention divides an input measured light into two optical paths, and then recombines them to create an interference light, and one optical path length. In the optical wavelength measuring device for measuring the light intensity signal of the repetitive waveform composed of the interference light generated by changing the specified distance, and calculating the wavelength of the measured light from the number of repetitive waveforms that can be directly extracted from the light intensity signal, A period detection circuit that detects a period during which the amplitude of the repetitive waveform of the light intensity signal obtained in the process of changing one optical path length by the specified distance as the wave number measurement period, and one optical path length is changed by the specified distance The wave number counter that counts the number of repetitive waveforms of the light intensity signal obtained in the process only during the wave number measurement period, and the maximum wave number measurement period of the wave number measurement period and the count value of the corresponding wave number counter From those having a wavelength calculation means for calculating the wavelength of the light to be measured.

また、別の発明においては、上述した各手段に加え
て、期間検出回路にて検出された波数測定期間のうちの
最大の波数測定期間の長さに対応して波長算出手段にて
算出された波長の有効桁数を設定し、かつこの有効桁数
情報を算出された波長と共に出力する有効桁数制御手段
を備えたものである。
In another invention, in addition to the above-mentioned means, the wavelength calculation means calculates the length of the maximum wavenumber measurement period of the wavenumber measurement periods detected by the period detection circuit. The number of effective digits of the wavelength is set, and the effective number of digits control means for outputting this effective number of digits information together with the calculated wavelength is provided.

[作用] このように構成された光波長測定装置によれば、被測
定光がほぼ単一波長のみを含むコヒーレントな光の場合
には、一方の光路長を規定距離変化させることによって
生じる干渉光の光強度信号に含まれる繰返し波形の振幅
はほぼ一定であるので、期間検出回路で検出される波数
測定期間は、さらには最大の波数測定期間は前記規定距
離に対応する規定測定期間となる。よって、波数カウン
タで計数される繰返し波形数は規定測定期間に対する計
数値となるので、精度が高い波長測定結果が得られる。
[Operation] According to the optical wavelength measuring device configured as described above, when the measured light is coherent light containing substantially only one wavelength, the interference light generated by changing one optical path length by the specified distance. Since the amplitude of the repetitive waveform included in the light intensity signal is substantially constant, the wave number measurement period detected by the period detection circuit, and further, the maximum wave number measurement period is the specified measurement period corresponding to the specified distance. Therefore, the number of repetitive waveforms counted by the wave number counter becomes a count value for the specified measurement period, so that a highly accurate wavelength measurement result can be obtained.

一方、被測定光が複数の波長成分を含むコヒーレント
でない光の場合は、前記干渉光の光強度信号に含まれる
繰返し波形の振幅はビート状に変化するので、期間検出
回路で検出される波数測定期間は振幅が規定振幅を越え
る期間のみである。したがって、この波数測定期間にお
いては波数カウンタでもって繰返し波形数を正確に計数
できる。よって、波数カウンタで計数された繰返し波形
数のうち、その最大の波数測定期間に対応する値と、当
該最大の波数測定期間とでもって被測定光の波長が算出
される。なお、この場合、最大の波数測定期間は規定測
定期間より短いので、算出された波長の有効桁数は少な
い。
On the other hand, when the measured light is non-coherent light containing a plurality of wavelength components, the amplitude of the repetitive waveform included in the light intensity signal of the interference light changes in a beat shape, so that the number of waves detected by the period detection circuit is measured. The period is only the period when the amplitude exceeds the specified amplitude. Therefore, during this wave number measuring period, the number of repetitive waveforms can be accurately counted by the wave number counter. Therefore, the wavelength of the light to be measured is calculated with the value corresponding to the maximum wave number measurement period and the maximum wave number measurement period of the number of repetitive waveforms counted by the wave number counter. In this case, since the maximum wave number measurement period is shorter than the specified measurement period, the number of significant digits of the calculated wavelength is small.

また、別の発明においては、前述したように有効桁数
は最大の波数測定期間に対応するので、検出された最大
の波数測定期間に対応する有効桁数の情報が測定結果と
同時に出力される。
Further, in another invention, since the number of significant digits corresponds to the maximum wave number measurement period as described above, the information of the number of significant digits corresponding to the detected maximum wave number measurement period is output at the same time as the measurement result. .

[実施例] 以下本発明の一実施例を図面を用いて説明する。[Embodiment] An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図は実施例の光波長測定装置の概略構成を示すブ
ロック図である。なお、第4図と同一部分には同一符号
を付して重複する部分の説明を省略する。
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of the optical wavelength measuring device of the embodiment. The same parts as those in FIG. 4 will be assigned the same reference numerals and overlapping explanations will be omitted.

外部から入力された未知波長λを有する被測定光aは
第2図に示したマイケルソン干渉計1へ入射される。こ
のマイケルソン干渉計1内のハーフミラー4のA点から
出力される被測定光aに対応する干渉光は別のビームス
プリッタ9のハーフミラーにて等しく分岐されて長波長
用受光器8aおよび短波長用受光器8bへ入射される。この
長波長用受光器8aおよび短波長用受光器8bから出力され
る各光強度信号a1,a2はそれぞれ増幅器10a,10bで不要周
波数成分が除去されるとともに増幅される。そして、増
幅された各光強度信号a1,a2は次の波形整形回路11a,11b
でもってそれぞれ矩形波信号に波形整形され、タイミン
グ回路12へ入力される。
The light to be measured a having the unknown wavelength λ input from the outside is incident on the Michelson interferometer 1 shown in FIG. The interference light corresponding to the light to be measured a output from the point A of the half mirror 4 in the Michelson interferometer 1 is equally branched by the half mirror of another beam splitter 9, and the long wavelength light receiver 8a and the short wavelength light receiver 8a. It is incident on the wavelength light receiver 8b. The optical intensity signals a 1 and a 2 output from the long-wavelength photodetector 8a and the short-wavelength photodetector 8b are amplified and removed by the amplifiers 10a and 10b, respectively. Then, the amplified light intensity signals a 1 and a 2 are respectively subjected to the following waveform shaping circuits 11a and 11b.
Accordingly, the waveform is shaped into a rectangular wave signal, and the rectangular wave signal is input to the timing circuit 12.

また、各増幅器10a,10bで増幅された各光強度信号a1,
a2は切換回路13にていずれか一方の光強度信号a3が選択
されて期間検出回路14へ入力される。この期間検出回路
14は、切換回路13にて選択された光強度信号a3を第3図
に示すように全波整流する全波整流回路14aと、この全
波整流回路14aから出力された全波整流信号bの包絡線
波形を得るための例えばローパスフィルタ等で構成され
た平滑回路14bと、この平滑回路14bから出力された包絡
線信号cの包絡線波形と基準電圧VREとを比較して、包
絡線波形がこの基準電圧VREを越える期間だけH(ハ
イ)レベルとなる波数測定期間信号dを出力する比較回
路14cとで構成されている。そして、この期間検出回路1
4から出力された波数測定期間信号dは前記タイミング
回路12へ入力される。
Further, each light intensity signal a 1 , amplified by each amplifier 10a, 10b,
a 2 is the one of the light intensity signal a 3 either at the switching circuit 13 is inputted is selected by the period detection circuit 14. This period detection circuit
14, a full-wave rectifier circuit 14a for full-wave rectification as shown a light intensity signal a 3 which is selected by the switching circuit 13 in FIG. 3, the full-wave rectified signal b output from the full-wave rectifying circuit 14a The smoothing circuit 14b configured by, for example, a low-pass filter for obtaining the envelope waveform of the envelope curve of the envelope signal c and the envelope voltage of the envelope signal c output from the smoothing circuit 14b are compared with the reference voltage V RE, and the envelope curve It is composed of a comparator circuit 14c which outputs a wave number measurement period signal d which becomes H (high) level only during the period when the waveform exceeds the reference voltage V RE . And this period detection circuit 1
The wave number measurement period signal d output from 4 is input to the timing circuit 12.

さらに、各増幅器10a,10bで増幅された各光強度信号a
1,a2は別の切換回路15にていずれか一方の光強度信号が
選択されてLOG変換回路16へ入力され、対数変換され
る。LOG変換回路16で対数変換されてdB表示された光強
度信号のレベル値は次のA/D変換器17でデジタル値に変
換された後、バスライン18を介してCPU19に読取られ
る。
Furthermore, each light intensity signal a amplified by each amplifier 10a, 10b
One of the light intensity signals 1 and a 2 is selected by another switching circuit 15 and input to the LOG conversion circuit 16 for logarithmic conversion. The level value of the light intensity signal logarithmically converted by the LOG conversion circuit 16 and displayed in dB is converted into a digital value by the next A / D converter 17, and then read by the CPU 19 via the bus line 18.

一方、基準光源2から出力された既知波長λを有す
る基準光rはマイケルソン干渉計1へ入射される。この
マイケルソン干渉計1から出力される基準光rに対応す
る干渉光は基準光用受光器6へ入射される。基準光用受
光器6から出力される光強度信号r1は増幅器10cで不要
周波数成分が除去されるとともに増幅される。そして、
増幅された光強度信号r1は次の波形整形回路11cでもっ
て矩形波信号に波形整形され、タイミング回路12へ入力
される。
On the other hand, the reference light r having the known wavelength λ S output from the reference light source 2 enters the Michelson interferometer 1. The interference light corresponding to the reference light r output from the Michelson interferometer 1 enters the reference light receiver 6. The light intensity signal r 1 output from the reference light receiver 6 is amplified while the unnecessary frequency component is removed by the amplifier 10c. And
The amplified light intensity signal r 1 is shaped into a rectangular wave signal by the next waveform shaping circuit 11c, and is input to the timing circuit 12.

また、前記マイケルソン干渉計1の移動ミラー7は、
モータ駆動回路20aにて駆動される駆動モータ20にて移
動制御される。そして、移動ミラー7には位置検出器21
が取付けられており、この位置検出器21は、移動ミラー
7が予め定められた規定距離DSの移動範囲に入ると、H
(ハイ)レベルとなる位置検出信号eを出力する。この
位置検出信号eは前記タイミング回路12へ入力される。
The moving mirror 7 of the Michelson interferometer 1
The movement is controlled by the drive motor 20 driven by the motor drive circuit 20a. The moving mirror 7 has a position detector 21
Is attached to the position detector 21. When the moving mirror 7 enters a moving range of a predetermined specified distance D S , H
The position detection signal e which is at the (high) level is output. This position detection signal e is input to the timing circuit 12.

さらに、マイケルソン干渉計1内には、ストッパー24
が取り付けられており、移動ミラー7が移動許容限界位
置を越えると、位置検出回路25が作動して移動モータ20
を強制停止させる。
Furthermore, a stopper 24 is installed in the Michelson interferometer 1.
When the moving mirror 7 exceeds the allowable movement limit position, the position detection circuit 25 operates to move the moving motor 20.
Forcibly stop.

また、タイミング回路12には入力された2個の光強度
信号a1,a2のうち切換回路13で切換選択された光強度信
号a3に含まれる繰返し波形数Naを計数する波数カウンタ
26、およびタイミング回路12に入力された基準光rの光
強度信号r1に含まれる繰返し波形数Nrを計数する波数カ
ウンタ27が接続されている。
Further, the timing circuit 12 counts the number of repetitive waveforms Na included in the light intensity signal a 3 which is switched and selected by the switching circuit 13 out of the two light intensity signals a 1 and a 2 input thereto.
26, and a wave number counter 27 for counting the number of repetitive waveforms Nr contained in the light intensity signal r 1 of the reference light r input to the timing circuit 12 is connected.

そして、このタイミング回路12は、期間検出回路14か
ら出力される波数測定期間信号dおよび前記位置検出信
号eの立上り/立下りを検出して各波数カウンタ26,27
に対する対する計数開始信号および計数終了信号を第3
図に示すタイミングで送出する。すなわち、位置検出信
号eがHレベル状態を維持し、波数測定期間信号dが立
上がると各波数カウンタ26,27を計数開始させ、波数測
定期間信号dが立下ると計数を終了させる。そして、再
度波数測定期間信号dが立上ると再度最初から計数を開
始させる。そして、波数測定期間信号dが立下るかまた
は位置検出信号eが立下がると計数を終了させる。
The timing circuit 12 detects the rising / falling of the wave number measuring period signal d and the position detecting signal e output from the period detecting circuit 14 and detects the wave number counters 26 and 27.
To the third counting start signal and counting end signal
It is sent at the timing shown in the figure. That is, when the position detection signal e maintains the H level state and the wave number measurement period signal d rises, the wave number counters 26 and 27 start counting, and when the wave number measurement period signal d falls, the counting ends. Then, when the wave number measurement period signal d rises again, counting is restarted from the beginning. Then, when the wave number measurement period signal d falls or the position detection signal e falls, the counting is ended.

各波数カウンタ26,27にて計数された各計数値Na1,N
r1,Na2,Nr2,……はその都度バスライン18を介してRAM29
に格納される。このバスライン18には、各種演算処理を
実行するCPU19、制御プログラムを記憶するROM30、各種
可変データを記憶する前記RAM29、前記A/D変換器17、前
記各切換回路16,13,測定した波長λを例えば外部のホス
トコンピュータへ送出するためのインタフェース31、操
作者が各種指令をキー入力するための装置パネル32や測
定結果を表示する表示器33が接続されたキー入力回路3
4、前記モータ駆動回路20a,および前記位置検出回路25
等が接続されている。
Each count value Na 1 , N counted by each wave number counter 26,27
r 1 , Na 2 , Nr 2 , ... are RAM 29 via bus line 18 each time
Stored in. The bus line 18 includes a CPU 19 that executes various arithmetic processes, a ROM 30 that stores a control program, the RAM 29 that stores various variable data, the A / D converter 17, the switching circuits 16 and 13, the measured wavelengths. A key input circuit 3 to which an interface 31 for transmitting λ to, for example, an external host computer, a device panel 32 for the operator to key in various commands, and a display 33 for displaying measurement results are connected.
4, the motor drive circuit 20a, and the position detection circuit 25
Etc. are connected.

前記表示器33は、図示するように、測定された被測定
光aの波長λを例えば7〜8桁の数字でもって表示す
る。
As shown in the figure, the display 33 displays the measured wavelength λ of the measured light a by a numeral of, for example, 7 to 8 digits.

このように構成された光波長測定装置におけるCPU19
が実行する制御動作を第3図を用いて説明する。
The CPU 19 in the optical wavelength measuring device configured in this way
The control operation executed by will be described with reference to FIG.

まず、モータ駆動回路20aへ駆動信号を送出して移動
モータ20を起動してマイケルソン干渉計1内の移動ミラ
ー7を移動開始させる。移動ミラー7が一定速度で移動
開始すると、マイケルソン干渉計1から出力された被測
定光aの干渉光は長波長用受光器8a,短波長用受光器8b
でそれぞれ繰返し波形を含む光強度信号a1,a2に変換さ
れる。そして、この光強度信号a1,a2は増幅器10a,10bで
増幅された後、切換回路15へ入力される。
First, a drive signal is sent to the motor drive circuit 20a to activate the moving motor 20 to start moving the moving mirror 7 in the Michelson interferometer 1. When the moving mirror 7 starts to move at a constant speed, the interference light of the measured light a output from the Michelson interferometer 1 causes the long wavelength light receiver 8a and the short wavelength light receiver 8b.
Are converted into light intensity signals a 1 and a 2 each containing a repetitive waveform. Then, the light intensity signals a 1 and a 2 are input to the switching circuit 15 after being amplified by the amplifiers 10a and 10b.

CPU19は切換回路15を切換制御して、長波長側の光強
度信号a1を選択する。そして、この光強度信号a1の光強
度レベルを読取る。次に、切換回路15を反対側へ切換え
て、短波長側の光強度信号a2の光強度レベルを読取る。
そして、両方の光強度レベルを比較して、光強度レベル
が高い方の光強度信号a3を選択する。次に、高い方の光
強度信号a3が出力されるように、もう一方の切換回路13
を切換る。よって、信号レベルの高い方の光強度信号a3
が期間検出回路14へ入力される。
The CPU 19 switches and controls the switching circuit 15 to select the light intensity signal a 1 on the long wavelength side. Then, the light intensity level of the light intensity signal a 1 is read. Next, the switching circuit 15 is switched to the opposite side to read the light intensity level of the light intensity signal a 2 on the short wavelength side.
Then, the two light intensity levels are compared, and the light intensity signal a 3 having the higher light intensity level is selected. Next, so that the higher light intensity signal a 3 is output, the other switching circuit 13
To switch. Therefore, the light intensity signal a 3
Is input to the period detection circuit 14.

期間検出回路14内へ入力された光強度信号a3は第3図
に示すように、全波整流回路14aにて全波整流される。
この全波整流信号bは平滑回路にて包絡線検波される。
包絡線信号cは次の比較回路14cで波数測定期間信号d
に変換される。そして、波数カウンタ26,27は、前述し
たように、波数測定期間信号dの信号レベル変化に応じ
て、選択された光強度信号a3および光強度信号r1の各繰
返し波形数を計数する。計数値Na1,Nr1,Na2,Nr2,……の
うち各波測定期間T1,T2,…のうちの最大値の波数測定期
間(第3図においてはT2)に対応する計数値(第3図に
おいてはNa2,Nr2)を取り出して、前述した(1)式を
用いて、被測定光aの波長λを算出する。
The light intensity signal a 3 input into the period detection circuit 14 is full-wave rectified by the full-wave rectification circuit 14a as shown in FIG.
This full-wave rectified signal b is envelope-detected by the smoothing circuit.
The envelope signal c is output to the wave number measurement period signal d in the next comparison circuit 14c.
Is converted to. Then, as described above, the wave number counters 26 and 27 count the number of repetitive waveforms of the selected light intensity signal a 3 and light intensity signal r 1 according to the signal level change of the wave number measurement period signal d. Corresponding to the maximum wave number measurement period (T 2 in FIG. 3) of each wave measurement period T 1 , T 2 , ... Of the count values Na 1 , Nr 1 , Na 2 , Nr 2 ,. The counted values (Na 2 , Nr 2 in FIG. 3) are taken out, and the wavelength λ of the measured light a is calculated using the above-mentioned formula (1).

λ=(Na2/Nr2)λ そして、算出された波長λを表示器33へ表示する。こ
の場合、上式で算出された波長λの有効桁数は、各計数
値Na2,Nr2の有効桁数で定まる。この各計数値Na2,Nr2
整数であるので、有効桁数は該当する波数測定期間(第
3図においてはT2)の長さに対応して変化する。したが
って、この波数測定期間に対応する有効桁数でもって算
出された波長λを表示器33に表示する。
λ = (Na 2 / Nr 2 ) λ R Then, the calculated wavelength λ is displayed on the display unit 33. In this case, the number of significant digits of the wavelength λ calculated by the above equation is determined by the number of significant digits of each of the count values Na 2 and Nr 2 . Since each of the count values Na 2 and Nr 2 is an integer, the number of significant digits changes corresponding to the length of the corresponding wave number measurement period (T 2 in FIG. 3). Therefore, the wavelength λ calculated with the number of significant digits corresponding to this wave number measurement period is displayed on the display 33.

このように構成された光波長測定装置であれば、被測
定光aが例えば第6図(a)に示すようほぼ単一波長λ
を有するコヒーレントな光であれば、各受光器8a,8b
から出力される光強度信号a1,a2の波形にはビート現象
が発生しないので、第3図の平滑検波信号cの波形はす
べて基準電圧VREを越える。よって、期間検出回路14か
ら出力される波数測定期間信号dは移動ミラー7が規程
距離DSを移動する期間中はHレベルを維持するので、各
波数カウンタ26,27で得られる各計数値Na,Nrの有効桁数
が多くなるので、算出された波長λの有効桁数が多くな
り、多い有効桁数でもって表示器33に表示される。
With the optical wavelength measuring device configured in this manner, the measured light a has a substantially single wavelength λ as shown in FIG. 6 (a), for example.
If the light is coherent light having 0 , each of the light receivers 8a, 8b
Since the beat phenomenon does not occur in the waveforms of the light intensity signals a 1 and a 2 output from, the waveforms of the smoothed detection signal c in FIG. 3 all exceed the reference voltage V RE . Therefore, the wave number measurement period signal d output from the period detection circuit 14 maintains the H level during the period in which the moving mirror 7 moves the specified distance D S , so that the count values Na obtained by the wave number counters 26 and 27 are obtained. Since the number of significant digits of Nr is large, the number of significant digits of the calculated wavelength λ is large, and the large number of significant digits is displayed on the display unit 33.

一方、被測定光aの波長特性が、第6図(b)に示す
ような多数の波長成分を含むコヒーレントでない光、又
は第6図(c)に示すようなスペクトル幅の広い光であ
れば、各受光器8a,8bから出力される光強度信号a1,a2
波形にはビート現象が発生する。そして、第3図に示す
ように、振幅が規程振幅以上である波数測定期間T1,T2,
…のうちの最大波数測定期間内に発生する繰返し波形の
数Na,Nrでもって被測定光aにおける概略の波長λを算
出している。この場合は、有効桁数が少なくなるので、
少ない有効桁数でもって表示器33に表示される。
On the other hand, if the wavelength characteristic of the measured light a is non-coherent light containing a large number of wavelength components as shown in FIG. 6 (b) or light having a wide spectrum width as shown in FIG. 6 (c). A beat phenomenon occurs in the waveforms of the light intensity signals a 1 and a 2 output from the photodetectors 8a and 8b. Then, as shown in FIG. 3, the wave number measurement periods T 1 , T 2 ,
The approximate wavelength λ in the measured light a is calculated by the number Na, Nr of repetitive waveforms generated within the maximum wave number measurement period among the above. In this case, the number of significant digits is small, so
It is displayed on the display unit 33 with a small number of significant digits.

このように、ほぼ単一波長λを有するコヒーレント
な光であれば、その波長λが精度よく測定され、多い有
効桁数で表示される。また、多数の波長成分を含むコヒ
ーレントでない光であれば、その波長λが低い精度で測
定され、少ない有効桁数で表示される。
As described above, in the case of coherent light having a substantially single wavelength λ 0 , the wavelength λ is accurately measured and displayed with a large number of effective digits. In the case of non-coherent light containing many wavelength components, the wavelength λ is measured with low accuracy and displayed with a small number of effective digits.

したがって、従来、高い測定精度を有する光波長測定
装置では測定できなかった、コヒーレントでない光に対
してもそれなりの精度でもって波長を測定できるので、
この測定装置の応用範囲を大幅に拡張できる。
Therefore, conventionally, the wavelength can be measured with a certain degree of accuracy even for non-coherent light, which could not be measured by an optical wavelength measuring device having high measurement accuracy.
The application range of this measuring device can be greatly expanded.

また、有効桁数の情報も測定結果と同時に表示される
ので、操作者にとっては被測定光aの性質もある程度把
握できる。
Further, since the information of the effective digit number is also displayed at the same time as the measurement result, the operator can grasp the property of the measured light a to some extent.

[発明の効果] 以上説明したように本発明の光波長測定装置によれ
ば、干渉光の光強度信号の振幅が規定振幅を越える波数
測定期間のみ繰返し波数を計数している。したがって、
たとえ多数の波長成分を含むコヒーレントでない光であ
っても、コヒーレントの程度に応じた測定精度でもって
その波長を測定できる。
[Effects of the Invention] As described above, according to the optical wavelength measuring apparatus of the present invention, the number of repetitive waves is counted only during the wave number measurement period in which the amplitude of the light intensity signal of the interference light exceeds the specified amplitude. Therefore,
Even for non-coherent light including a large number of wavelength components, its wavelength can be measured with measurement accuracy according to the degree of coherence.

すなわち光強度信号から繰返し波形を直接取り出し可
能に測定する光波長測定装置にあって、その被測定光に
上記特定波長以外の波長が含まれることにより、光強度
信号にビート現象を生じて当該繰返し波形に波形の乱れ
る部分が存在する場合であっても、光強度信号の繰返し
波形数を計数可能として、上記特定波長の波数を測定で
きる。
That is, in an optical wavelength measurement device that directly measures repetitive waveforms from a light intensity signal, and the measured light contains a wavelength other than the specific wavelength, a beat phenomenon occurs in the light intensity signal, and the repetition occurs. Even if the waveform has a disturbed portion, the number of repetitive waveforms of the light intensity signal can be counted and the number of waves of the specific wavelength can be measured.

よって、種々の性質を有した光の波長を測定できる。 Therefore, it is possible to measure the wavelength of light having various properties.

また、測定精度を示す有効桁数情報も測定結果と同時
に出力しているので、操作者にとって被測定光の性質も
同時に把握できる。
Further, since the effective digit number information indicating the measurement accuracy is also output at the same time as the measurement result, the operator can simultaneously grasp the property of the measured light.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明の一実施例に係わる光波長測定装置の概
略構成を示すブロック図、第2図は同実施例装置に使用
したマイケルソン干渉計を示す模式図、第3図は同実施
例装置の動作を示すタイムチャート、第4図は一般的な
マイケルソン干渉計を示す模式図、第5図は波長測定原
理を示す波形図、第6図は一般的な被測定光の波長特性
を示す図、第7図は一般的な光強度信号を示す波形図で
ある。 1……マイケルソン干渉計、2……基準光源、3……ビ
ームスプリッター、5……固定ミラー、7……移動ミラ
ー、12……タイミング回路、13,16……切換回路、14…
…期間検出回路、14a……全波整流回路、14b……平滑回
路、14c……比較回路、19……CPU、20……移動モータ、
26,27……波数カウンタ、33……表示器。
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of an optical wavelength measuring device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a schematic diagram showing a Michelson interferometer used in the device of the same embodiment, and FIG. Example A time chart showing the operation of the apparatus, FIG. 4 is a schematic diagram showing a general Michelson interferometer, FIG. 5 is a waveform diagram showing the principle of wavelength measurement, and FIG. 6 is a wavelength characteristic of general measured light. FIG. 7 is a waveform diagram showing a general light intensity signal. 1 ... Michelson interferometer, 2 ... reference light source, 3 ... beam splitter, 5 ... fixed mirror, 7 ... moving mirror, 12 ... timing circuit, 13, 16 ... switching circuit, 14 ...
… Period detection circuit, 14a …… Full wave rectification circuit, 14b …… Smoothing circuit, 14c …… Comparison circuit, 19 …… CPU, 20 …… Mobile motor,
26,27 …… wave number counter, 33 …… display.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】入力された被測定光を二つの光路に分割し
て、その後再合成して干渉光を作成し、前記一方の光路
長を規定距離、変化させることによって生じる前記干渉
光からなる繰返し波形の光強度信号を測定し、この光強
度信号から直接取り出し可能な繰返し波形数から前記被
測定光の波長を算出する光波長測定装置において、 前記一方の光路長を前記規定距離、変化させる過程で得
られる前記光強度信号の繰返し波形の振幅が規定振幅を
越える期間を波数測定期間として検出する期間検出回路
(14)と、 前記一方の光路長を前記規定距離、変化させる過程で得
られる前記光強度信号の繰返し波形数を前記波数測定期
間のみ計数する波数カウンタ(26)と、 前記波数測定期間のうちの最大の波数測定期間とそれに
対応する前記波数カウンタの計数値とから前記被測定光
の波長を算出する波長算出手段(19)とを備えた光波長
測定装置。
1. The interference light generated by dividing the input light to be measured into two optical paths and then recombining to create interference light, and changing the one optical path length by a prescribed distance. In an optical wavelength measuring device that measures a light intensity signal of a repetitive waveform and calculates the wavelength of the measured light from the number of repetitive waveforms that can be directly extracted from the light intensity signal, the one optical path length is changed by the specified distance. A period detection circuit (14) for detecting a period during which the amplitude of the repetitive waveform of the light intensity signal obtained in the process exceeds a specified amplitude, and a period detection circuit (14) obtained in the process of changing the one optical path length by the specified distance. A wave number counter (26) for counting the number of repetitive waveforms of the light intensity signal only in the wave number measuring period, a maximum wave number measuring period of the wave number measuring period and the wave number counter corresponding thereto. An optical wavelength measuring device comprising: a wavelength calculating means (19) for calculating the wavelength of the light to be measured from the count value of.
【請求項2】前記期間検出回路にて検出された波数測定
期間のうちの最大の波数測定期間の長さに対応して前記
波長算出手段にて算出された波長の有効桁数を設定し、
かつこの有効桁数情報を前記算出された波長と共に出力
する有効桁数制御手段(19,33)を備えた請求項1記載
の光波長測定装置。
2. The number of significant digits of the wavelength calculated by the wavelength calculating means is set in correspondence with the length of the maximum wave number measuring period of the wave number measuring periods detected by the period detecting circuit,
The optical wavelength measuring device according to claim 1, further comprising an effective digit number control means (19, 33) for outputting the effective digit number information together with the calculated wavelength.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61102526A (en) * 1984-10-25 1986-05-21 Jeol Ltd Fourier transform infrared spectrophotometer

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