DE102006014568B4

DE102006014568B4 - Vorrichtung zur Bestimmung der Wellenlänge, Wellenlängenmessinstrument ausgerüstet mit der Vorrichtung, Verfahren, Programm und Speichermedium zur Bestimmung der Wellenlänge

Info

Publication number: DE102006014568B4
Application number: DE102006014568A
Authority: DE
Inventors: Shin Masuda; Shoji Niki
Original assignee: Advantest Corp
Current assignee: Advantest Corp
Priority date: 2005-03-31
Filing date: 2006-03-29
Publication date: 2010-01-07
Anticipated expiration: 2026-03-30
Also published as: JP2006284315A; JP4693097B2; US7423759B2; US20060221344A1; DE102006014568A1

Abstract

Vorrichtung zur Bestimmung einer Wellenlänge, aufweisend:
ein Mittel zur Messung einer Referenzwellenlänge, das eine Wellenlänge von Licht mit einer zweiten Referenzwellenlänge misst, basierend auf einer Anzahl von Interferenzstreifen, welche durch eine Differenz des optischen Weges von Licht mit einer ersten Referenzwellenlänge erzeugt werden, und auf einer Anzahl von Interferenzstreifen, welche durch die Differenz des optischen Weges des Lichts mit einer zweiten Referenzwellenlänge erzeugt werden;
ein Mittel zur Messung der Eingangslichtwellenlänge, das eine Wellenlänge von Eingangslicht misst, basierend auf der Anzahl von Interferenzstreifen, welche durch die Differenz des optischen Weges des Lichts mit einer ersten Referenzwellenlänge erzeugt werden, und auf einer Anzahl von Interferenzstreifen, welche durch die Differenz des optischen Weges des Eingangslichts erzeugt werden;
ein Mittel zur Bestimmung eines Korrekturkoeffizienten, das einen Korrekturkoeffizienten bestimmt, basierend auf der gemessenen Wellenlänge des Lichts mit einer zweiten Referenzwellenlänge und der gemessenen Wellenlänge des Eingangslichts; und
ein Mittel zur Korrektur...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die Messung einer Wellenlänge von Licht mittels eines Interferometers.
Beschreibung des Standes der Technik
Üblicherweise wurde die Messung einer Wellenlänge von Licht u. ä. mittels eines Interferometers durchgeführt (z. B. einem Michelson-Interferometer, so die japanische offen gelegte Patentschrift (Kokai) Nr. H8-29255 zum Beispiel). Ein Prinzip des Messens der Wellenlänge von Licht ist unten beschrieben.
Zuerst wird ein Michelson-Interferometer konfiguriert, um eine vorbestimmte Differenz L eines optischen Wegs zu erzeugen. Zu diesem Zweck wird ein Referenzlicht (Wellenlänge: λ1, bekannt) dem Michelson-Interferometer zugeführt. Es wird angenommen, dass die Anzahl an resultierenden Interferenzstreifen A ist. Zusätzlich wird Licht mit einer zu messenden Wellenlänge (Wellenlänge: λx, unbekannt) dem Michelson-Interferometer zugeführt. Es wird angenommen, dass die Anzahl an resultierenden Interferenzstreifen B ist. Dann beträgt die Wellenlänge λx = (A/B)λ1.
Wenn das Michelson-Interferometer allerdings in Luft verwendet wird, stimmt das Verhältnis λx = (A/B)λ1 genau genommen nicht, aufgrund der Wellenlängendispersion des Brechungsindexes der Luft. Es ist daher notwendig, mit einem Korrekturkoeffizienten K zu multiplizieren, um den Einfluss des Brechungsinde xes der Luft zu korrigieren. Genauer gesagt ist λx = (A/B)Kλ1. Es sollte festgehalten werden, dass der Korrekturkoeffizient K mittels der Edlen-Gleichung erhalten wird (s. die japanische offen gelegte Patentschrift (Kokai) Nr. H10-221020 , zum Beispiel). Hinzu kommt, dass, obwohl sich der Brechungsindex der Luft entsprechend der Wellenlänge ändert, der Brechungsindex sich auch in Abhängigkeit von Temperatur, Druck, Luftfeuchte, CO₂-Konzentration der Luft u. ä. ändert. Daher ist es notwendig, die Temperatur, Druck, Luftfeuchte, CO₂-Konzentration u. ä. der Luft korrekt zu messen, um den Korrekturkoeffizienten K zu erhalten.
Es ist jedoch schwierig, die Temperatur, Druck, Luftfeuchte, CO₂-Konzentration u. ä. der Luft korrekt zu messen. Da die Wellenlänge λx des zu messenden Lichts darüber hinaus von der Wellenlänge λ1 des Referenzlichts abweicht, kann der Fehler nicht ausreichend korrigiert werden, selbst wenn der Korrekturkoeffizient K verwendet wird, und der Fehler wird daher größer.
Darüber hinaus kann der Korrekturkoeffizient K nur den Einfluss über den Brechungsindex der Luft korrigieren. Die Korrektur kann nicht ausgeführt werden, wenn eine Ausrichtung (Positionierung) der optischen Elemente in dem Michelson-Interferometer abweicht und infolgedessen ein Fehler in der Messung der Wellenlänge auftritt.
Übersicht über die Erfindung
In Anbetracht der vorher genannten Probleme ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, die Wellenlänge von Licht korrekt zu messen.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält eine Vorrichtung zur Bestimmung der Wellenlänge: eine Messeinheit für eine Referenzwellenlänge, die eine Wellenlänge von Licht mit einer zweiten Referenzwellenlänge misst, basierend auf einer Anzahl von Interferenzstreifen, die durch eine Differenz des opti schen Weges des Lichts mit einer ersten Referenzwellenlänge erzeugt werden, und einer Anzahl von Interferenzstreifen, die durch die Differenz des optischen Weges des Lichts mit einer zweiten Referenzwellenlänge erzeugt werden; eine Messeinheit für eine Wellenlänge eines Eingangslichts, die eine Wellenlänge von Eingangslicht misst, basierend auf der Anzahl von Interferenzstreifen, die durch die Differenz des optischen Weges des Lichts mit einer ersten Referenzwellenlänge erzeugt werden, und einer Anzahl von Interferenzstreifen, die durch die Differenz des optischen Weges des Eingangslichts erzeugt werden; eine Einheit zur Bestimmung des Korrekturkoeffizienten, die einen Korrekturkoeffizienten bestimmt, basierend auf der gemessenen Wellenlänge des Lichts mit einer zweiten Referenzwellenlänge und der gemessenen Wellenlänge des Eingangslichts; und eine Einheit zur Korrektur der Wellenlänge des Eingangslichts, die die gemessene Wellenlänge des Eingangslichts korrigiert durch Multiplizieren der gemessenen Wellenlänge des Eingangslichts mit dem Korrekturkoeffizienten.
Gemäß der so konstruierten Vorrichtung zur Bestimmung der Wellenlänge misst eine Messeinheit für eine Referenzwellenlänge eine Wellenlänge eines Lichts mit einer zweiten Referenzwellenlänge, basierend auf einer Anzahl von Interferenzstreifen, die durch die Differenz des optischen Weges eines Lichts mit einer ersten Referenzwellenlänge erzeugt werden, und basierend auf einer Anzahl von Interferenzstreifen, die durch die Differenz des optischen Weges des Lichts mit einer zweiten Referenzwellenlänge erzeugt werden. Eine Messeinheit für eine Wellenlänge eines Eingangslichts misst eine Wellenlänge eines Eingangslichts basierend auf der Anzahl von Interferenzstreifen, die durch die Differenz des optischen Weges des Lichts mit einer ersten Referenzwellenlänge erzeugt werden, und basierend auf einer Anzahl von Interferenzstreifen, die durch die Differenz des optischen Weges des Eingangslichts erzeugt werden. Eine Einheit zur Bestimmung eines Korrekturkoeffizienten bestimmt einen Korrekturkoeffizienten basierend auf der gemessenen Wellenlänge des Lichts mit einer zweiten Referenzwellenlänge und der gemessenen Wellenlänge des Eingangslichts. Eine Einheit zur Korrektur der Wellenlänge des Eingangslichts korrigiert die gemessene Wellenlänge des Eingangslichts durch Multiplizieren der gemessenen Wellenlänge des Eingangslichts mit dem Korrekturkoeffizienten.
Gemäß der Vorrichtung zur Bestimmung der Wellenlänge nach der vorliegenden Erfindung kann der Korrekturkoeffizient 1 betragen, wenn die Wellenlänge des Eingangslichts gleich der Wellenlänge des Lichts mit einer ersten Referenzwellenlänge ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein Wellenlängenmessinstrument enthalten: Die Vorrichtung zur Bestimmung der Wellenlänge gemäß der vorliegenden Erfindung; eine Lichtquelle für eine erste Referenzwellenlänge, die das Licht mit einer ersten Referenzwellenlänge emittiert; eine Lichtquelle für eine zweite Referenzwellenlänge, die das Licht mit einer zweiten Referenzwellenlänge emittiert; einen Koppler, der das Licht mit einer zweiten Referenzwellenlänge und das Eingangslicht miteinander koppelt; eine Einheit zur Erzeugung einer Differenz des optischen Weges, die die Differenz des optischen Weges in dem Licht mit einer ersten Referenzwellenlänge und einer Ausgabe von dem Koppler erzeugt; und einem Demultiplexer, der ein Signal demultiplext, basierend auf einer Ausgabe, die der Ausgabe von dem Koppler der Ausgaben von der Einheit zur Erzeugung der Differenz des optischen Weges entspricht in ein Signal, basierend auf dem Licht mit einer zweiten Referenzwellenlänge und in ein Signal basierend auf Licht mit einer Wellenlänge, die anders ist als die Wellenlänge des Lichts mit einer zweiten Referenzwellenlänge.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein Wellenlängenmessinstrument umfassen:
die Vorrichtung zur Bestimmung der Wellenlänge gemäß der vorliegenden Erfindung; eine Lichtquelle für eine erste Referenzwellenlänge, die das Licht mit einer ersten Referenzwellenlänge emittiert; eine Lichtquelle für eine zweite Referenzwellenlänge, die das Licht mit einer zweiten Referenzwellenlänge emittiert; einen optischen Schalter, der entweder das Licht mit einer zweiten Referenzwellenlänge oder das Eingangslicht ausgibt; und eine Einheit zur Erzeugung einer Differenz des optischen Weges, die die Differenz des optischen Weges in dem Licht mit einer ersten Referenzwellenlänge und der Ausgabe von dem optischen Schalter erzeugt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein Wellenlängenmessinstrument umfassen: Die Vorrichtung zur Bestimmung der Wellenlänge nach der vorliegenden Erfindung; eine Lichtquelle für eine erste Referenzwellenlänge, die das Licht mit einer ersten Referenzwellenlänge emittiert; eine Lichtquelle für eine zweite Referenzwellenlänge, die das Licht mit einer zweiten Referenzwellenlänge emittiert; einen Koppler, der das Licht mit einer ersten Referenzwellenlänge und das Licht mit einer zweiten Referenzwellenlänge miteinander koppelt; eine Einheit zur Erzeugung einer Differenz des optischen Weges, die die Differenz des optischen Weges in dem Eingangslicht und einer Ausgabe von dem Koppler erzeugt; und einen Demultiplexer, der ein Signal demultiplext, basierend auf einer Ausgabe, die der Ausgabe von dem Koppler der Ausgaben von der Einheit zur Erzeugung einer Differenz des optischen Weges entspricht, in ein Signal, basierend auf dem Licht mit einer ersten Referenzwellenlänge und in ein Signal, basierend auf dem Licht mit einer zweiten Referenzwellenlänge.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein Wellenlängenmessinstrument umfassen: Die Vorrichtung zur Bestimmung der Wellenlänge nach der vorliegenden Erfindung; eine Lichtquelle mit einer ersten Referenzwellenlänge, die Licht mit einer ersten Referenzwellenlänge emittiert; eine Lichtquelle mit einer zweiten Referenzwellenlänge, die Licht mit einer zweiten Referenzwellenlänge emittiert; einen Koppler, der das Licht mit einer zweiten Referenzwellenlänge und das Eingangslicht miteinander koppelt; eine Einheit zur Erzeugung einer Differenz des optischen Weges, die die Differenz des optischen Weges in dem Licht mit einer ersten Referenzwellenlänge und einer Ausgabe von dem Koppler erzeugt; und einen Demultiplexer, der eine Ausgabe demultiplext, die der Ausgabe von dem Koppler von Ausgaben der Einheit zur Erzeugung einer Differenz des optischen Weges entspricht in Licht mit einer zweiten Referenzwellenlänge und in Licht mit einer Wellenlänge, die anders ist als die Wellenlänge des Lichts mit einer zweiten Referenzwellenlänge.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein Wellenlängenmessinstrument umfassen: Die Vorrichtung zur Bestimmung der Wellenlänge nach der vorliegenden Erfindung; eine Lichtquelle mit einer ersten Referenzwellenlänge, die Licht mit einer ersten Referenzwellenlänge emittiert; eine Lichtquelle mit einer zweiten Referenzwellenlänge, die Licht mit einer zweiten Referenzwellenlänge emittiert; einen Koppler, der das Licht mit einer ersten Referenzwellenlänge und das Licht mit einer zweiten Referenzwellenlänge miteinander koppelt; eine Einheit zur Erzeugung einer Differenz des optischen Weges, die die Differenz des optischen Weges in dem Eingangslicht und einer Ausgabe von dem Koppler erzeugt; und einen Demultiplexer, der eine Ausgabe demultiplext, die der Ausgabe von dem Koppler von Ausgaben der Einheit zur Erzeugung der Differenz des optischen Weges entspricht in das Licht mit einer ersten Referenzwellenlänge und in das Licht mit einer zweiten Referenzwellenlänge.
Gemäß dem Wellenlängenmessinstrument der vorliegenden Erfindung kann die Wellenlänge des Lichts mit einer zweiten Referenzwellenlänge bestimmt werden, basierend auf der Wellenlänge des Lichts mit einer ersten Referenzwellenlänge.
Gemäß dem Wellenlängenmessinstrument der vorliegenden Erfindung kann die Lichtquelle für eine zweite Referenzwellenlänge ein optischer Frequenzmultipliezierer sein, der das Licht mit einer ersten Referenzwellenlänge empfängt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann das Wellenlängenmessinstrument weiter umfassen: Eine Referenzwellenlängenzelle, welche das Licht empfängt, das von der Lichtquelle für eine zweite Referenzwellenlänge emittiert wurde, und Licht absorbiert mit einer vorbestimmten Wellenlänge; und eine Steuereinheit, die die Wellenlänge des Lichts steuert, das von der Lichtquelle für eine erste Referenzwellenlänge emittiert wird, gemäß einer Differenz zwischen der Wellenlänge des Lichts, welches von der Lichtquelle für eine zweite Referenzwellenlänge emittiert wurde und der vorbestimmten Wellenlänge.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren zur Bestimmung der Wellenlänge: einen Referenzwellenlängenmessschritt des Messens einer Wellenlänge von Licht mit einer zweiten Referenzwellenlänge basierend auf einer Anzahl von Interferenzstreifen, die durch eine Differenz des optischen Weges von Licht mit einer ersten Referenzwellenlänge erzeugt werden, und einer Anzahl von Interferenzstreifen, die durch die Differenz des optischen Weges des Lichts mit einer zweiten Referenzwellenlänge erzeugt werden; einen Wellenlängenmessschritt des Eingangslichts des Messens einer Wellenlänge von Eingangslicht, basierend auf der Anzahl von Interferenzstreifen, die durch die Differenz des optischen Weges von Licht mit einer ersten Wellenlänge erzeugt wurden und einer Anzahl von Interferenzstreifen, die durch die Differenz des optischen Weges des Eingangslichts erzeugt werden; einen Korrekturkoeffizientenbestimmungsschritt des Bestimmens eines Korrekturkoeffizienten, basierend auf der gemessenen Wellenlänge des Lichts mit einer zweiten Referenzwellenlänge und der gemessenen Wellenlänge des Eingangslichts; und einen Korrekturschritt für die Wellenlänge des Eingangslichts des Korrigierens der gemessenen Wellenlänge des Eingangslichts durch Multiplizieren der gemessenen Wellenlänge des Eingangslichts mit dem Korrekturkoeffizienten.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Programm von Anweisungen zur Ausführung durch den Computer, um ein Verfahren zur Bestimmung der Wellenlänge durchzuführen. Das Verfahren zur Bestimmung der Wellenlänge beinhaltet: Einen Referenzwellenlängenmessschritt des Messens einer Wellenlänge von Licht mit einer zweiten Referenzwellenlänge, basierend auf einer Anzahl von Interferenzstreifen, die durch eine Differenz des optischen Weges von Licht mit einer ersten Referenzwellenlänge erzeugt werden, und einer Anzahl von Inter ferenzstreifen, die durch die Differenz des optischen Weges des Lichts mit einer zweiten Wellenlänge erzeugt werden; einen Wellenlängenmessschritt des Eingangslichts des Messens einer Wellenlänge von Eingangslicht, basierend auf der Anzahl von Interferenzstreifen, die durch die Differenz des optischen Weges des Lichts mit einer ersten Referenzwellenlänge erzeugt werden, und einer Anzahl von Interferenzstreifen, die durch die Differenz des optischen Weges des Eingangslichts erzeugt werden; einen Korrekturkoeffizientenbestimmungsschritt des Bestimmens eines Korrekturkoeffizienten, basierend auf der gemessenen Wellenlänge des Lichts mit einer zweiten Referenzwellenlänge und der gemessenen Wellenlänge des Eingangslichts; und einen Korrekturschritt für die Wellenlänge des Eingangslichts des Korrigierens der gemessenen Wellenlänge des Eingangslichts durch Multiplizieren der gemessenen Wellenlänge des Eingangslichts mit dem Korrekturkoeffizienten.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein computer-lesbares Medium, welches ein Programm von Instruktionen zur Ausführung durch den Computer beinhaltet, um ein Verfahren zur Bestimmung der Wellenlänge durchzuführen. Das Verfahren zur Bestimmung der Wellenlänge beinhaltet: Einen Referenzwellenlängenmessschritt des Messens einer Wellenlänge von Licht mit einer zweiten Referenzwellenlänge, basierend auf einer Anzahl von Interferenzstreifen, die durch eine Differenz des optischen Weges von Licht mit einer ersten Referenzwellenlänge erzeugt werden und einer Anzahl von Interferenzstreifen, die durch die Differenz des optischen Weges des Lichts mit einer zweiten Referenzwellenlänge erzeugt werden; einen Wellenlängenmessschritt des Eingangslichts des Messens einer Wellenlänge von Eingangslicht, basierend auf der Anzahl von Interferenzstreifen, die durch die Differenz des optischen Weges des Lichts mit einer ersten Referenzwellenlänge erzeugt werden und einer Anzahl von Interferenzstreifen, die durch die Differenz des optischen Weges des Eingangslichts erzeugt wurden; einen Korrekturkoeffizientenbestimmungsschritt des Bestimmens eines Korrekturkoeffizienten, basierend auf der gemessenen Wellenlänge des Lichts mit einer zweiten Referenzwellenlänge und der gemessenen Wellenlänge des Ein gangslichts; und einen Korrekturschritt für die Wellenlänge des Eingangslichts des Korrigierens der gemessenen Wellenlänge des Eingangslichts durch Multiplizieren der gemessenen Wellenlänge des Eingangslichts mit dem Korrekturkoeffizienten.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Diagramm, das eine Konfiguration eines Wellenlängenmessinstruments 1 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 ist ein Diagramm, das eine Variation einer Konfiguration eines Teils zeigt, das der Lichtquelle 12 für eine erste Referenzwellenlänge und der Lichtquelle für eine zweite Referenzwellenlänge 14 entspricht;
3 ist ein funktionales Blockdiagramm, das eine Konfiguration der Vorrichtung zur Bestimmung der Wellenlänge 40 zeigt;
4 ist ein Diagramm, welches einen Zusammenhang zwischen dem zweiten Korrekturkoeffizienten K und der zu messenden Wellenlänge λx zeigt;
5 ist ein Flussdiagramm, welches einen Betrieb der Vorrichtung zur Bestimmung der Wellenlänge 40 zeigt;
6 ist ein Diagramm, welches eine Konfiguration des Wellenlängenmessinstruments 1 gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
7 ist ein Diagramm, welches eine Konfiguration des Wellenlängenmessinstruments 1 gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt; und
8 ist ein Flussdiagramm, welches einen Betrieb der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Im Folgenden wird eine Beschreibung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen gegeben.
Erste Ausführungsform
1 ist ein Diagramm, welches eine Konfiguration eines Wellenlängenmessinstruments 1 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Das Wellenlängenmessinstrument 1 gemäß der ersten Ausführungsform ist mit einer Lichtquelle für eine erste Referenzwellenlänge 12 versehen, einer Lichtquelle für eine zweite Referenzwellenlänge 14, einem Koppler 16, einem Einfalls-Spiegel 18, einem Halbspiegel 22, einem beweglichen reflektierenden Spiegel 24, einem festen reflektierenden Spiegel 26, Fotodioden 28a, 28b, einem Demultiplexer 32, einem Interferenzstreifenzähler 36 und einer Vorrichtung zur Bestimmung der Wellenlänge 40. Das Wellenlängenmessinstrument 1 wird verwendet, um eine Wellenlänge λx von Eingangslicht zu messen. Die Lichtquelle für eine erste Referenzwellenlänge 12 emittiert Licht mit einer ersten Referenzwellenlänge (Wellenlänge: λ1). Es sollte angemerkt werden, dass λ1 als erste Referenzwellenlänge bezeichnet wird.
Die Lichtquelle für eine zweite Referenzwellenlänge 14 emittiert Licht mit einer zweiten Referenzwellenlänge (Wellenlänge: λ2). Es sollte festgehalten werden, dass 22 als zweite Referenzwellenlänge bezeichnet wird. Die zweite Referenzwellenlänge λ2 wird vorzugsweise basierend auf der ersten Referenzwellenlänge λ1 bestimmt. Die Lichtquelle für eine zweite Referenzwellenlänge 14 kann ein optischer Frequenzmultiplizierer sein, wie z. B. ein SHG (zweiter Oberwellengenerator – second harmonic generator), und das Licht mit einer ersten Referenzwellen länge von der Lichtquelle für eine erste Referenzwellenlänge 12 empfangen. In diesem Fall wird die zweite Referenzwellenlänge λ2 als (1/2)·λ1 dargestellt.
Es sollte festgehalten werden, dass die 2 eine Variation einer Konfiguration eines Teils zeigt, welches der Lichtquelle für eine erste Referenzwellenlänge 12 entspricht und einer Lichtquelle für eine zweite Referenzwellenlänge 14. Die in 2 gezeigte Variation führt eine Feedback-Steuerung durch, um die erste Referenzwellenlänge λ1 und die zweite Referenzwellenlänge λ2 zu stabilisieren.
In der in 2 gezeigten Variation ist dem Wellenlängenmessinstrument 1 eine Gaszelle 102 zugefügt, eine Fotodiode 104 und ein Feedbacksteuerschaltkreis 106. Es wird angenommen, dass die erste Referenzwellenlänge λ1 innerhalb eines 1,5-μm-Bandes ist und die zweite Referenzwellenlänge λ2 innerhalb eines 0,75-μm-Bandes ist. Bei dieser Gelegenheit, obwohl die Wellenlänge des Lichts, welches von der Lichtquelle für eine erste Referenzwellenlänge 12 emittiert wird, idealerweise die erste Referenzwellenlänge λ1 ist, kann ein Fehler erzeugt werden. Ähnlich, obwohl die Wellenlänge des Lichts, welches durch die Lichtquelle für eine zweite Referenzwellenlänge 14 emittiert wird, idealerweise die zweite Referenzwellenlänge λ2 ist, kann ein Fehler δλ erzeugt werden. Genauer gesagt kann die Wellenlänge des Lichts, welches von der Lichtquelle für eine zweite Referenzwellenlänge 14 emittiert wird, λ2 + δλ sein.
Die Gaszelle 102 ist zum Beispiel mit Rb (Rubidium) gefüllt. Die Gaszelle 102 empfängt das Licht mit einer zweiten Referenzwellenlänge, welches von der Lichtquelle für eine zweite Referenzwellenlänge 14 emittiert wurde und absorbiert Licht mit einer Wellenlänge, die nahe der zweiten Referenzwellenlänge λ2 ist und führt der Fotodiode 104 das resultierende Licht zu.
Die Fotodiode 104 konvertiert das von der Gaszelle 102 bereitgestellte Licht in ein elektrisches Signal. Dieses elektrische Signal entspricht der Wellenlänge λ2 + λ des der Fotodiode 104 bereitgestellten Lichts.
Der Feedback-Steuerschaltkreis 106 empfängt das elektrische Signal von der Fotodiode 104. Wenn die Wellenlänge λ2 + δλ, welche durch das empfangene elektrische Signal angezeigt wird, niedriger ist als die zweite Referenzwellenlänge λ2 (d. h. δλ < 0) wird die Lichtquelle für eine erste Referenzwellenlänge 12 gesteuert, um die Wellenlänge des Lichts zu erhöhen, welches von der Lichtquelle für eine erste Referenzwellenlänge 12 emittiert wird. Wenn die Wellenlänge λ2 + δλ, welche durch das empfangene elektrische Signal angezeigt wird, höher ist, als die zweite Referenzwellenlänge λ2 (d. h. δλ > 0), wird die Lichtquelle für eine erste Referenzwellenlänge 12 gesteuert, um die Wellenlänge des Lichts zu verringern, das von der Lichtquelle für eine erste Referenzwellenlänge 12 emittiert wird. Auf diese Weise wird die Wellenlänge des Lichts, welches von der Lichtquelle für eine erste Referenzwellenlänge 12 emittiert wird, entsprechend dem Fehler δλ der Wellenlänge des Lichts eingestellt, welches von der Lichtquelle für eine zweite Referenzwellenlänge 14 emittiert wird, hinsichtlich der zweiten Referenzwellenlänge λ2 (Absorptionswellenlänge der Gaszelle 102).
Es sollte festgehalten werden, dass, wenn die Wellenlänge des Lichts mit einer ersten Referenzwellenlänge und die Wellenlänge des Lichts mit einer zweiten Referenzwellenlänge mittels einer bekannten optischen PLL (phasengeregelter Steuerkreis – phase-locked loop) gesteuert werden, die zweite Referenzwellenlänge λ2 auch basierend auf der ersten Referenzwellenlänge λ1 bestimmt wird.
Der Koppler 16 führt dem Halbspiegel 22 gekoppeltes Licht zu, welches durch Koppeln des Lichts mit einer zweiten Referenzwellenlänge und des Eingangslichts miteinander erhalten wird.
Der Einfalls-Spiegel 18 empfängt das Licht mit einer ersten Referenzwellenlänge von der Lichtquelle für eine erste Referenzwellenlänge 12 und führt dem Halbspiegel 22 Licht mit einer ersten Referenzwellenlänge zu.
Es sollte festgehalten werden, dass das gekoppelte Licht und das Licht mit einer ersten Referenzwellenlänge parallel fortschreiten.
Der Halbspiegel 22 reflektiert eine Hälfte des einfallenden Lichts und lässt die restliche Hälfte des Lichts durch. Der Halbspiegel 22 empfängt das gekoppelte Licht, welches von dem Koppler 16 an einem ersten Reflektionspunkt 22a zugeführt wird. Darüber hinaus empfängt der Halbspiegel 22 das Licht mit einen ersten Referenzwellenlänge von einem zweiten Reflektionspunkt 22b. Der Halbspiegel 22 ist um 45° hinsichtlich einer Einfallsrichtung des gekoppelten Lichts und des Lichts mit einer ersten Referenzwellenlänge geneigt.
Der bewegliche reflektierende Spiegel 24 ist eingerichtet, um das Licht zu reflektieren, welches von dem ersten Reflektionspunkt 22a des Halbspiegels 22 übertragen wurde, und um dem zweiten Reflektionspunkt 22b das reflektierte Licht zuzuführen und er ist eingerichtet, um das Licht zu reflektieren, welches über den zweiten Reflektionspunkt 22b des Halbspiegels 22 durchgelassen wurde und um dem ersten Reflektionspunkt 22a das reflektierte Licht zuzuführen. Es sollte festgehalten werden, dass der bewegliche reflektierende Spiegel 24 parallel zu der Einfallrichtung des gekoppelten Lichts und des Lichts mit einer ersten Referenzwellenlänge beweglich eingerichtet ist.
Der feste reflektierende Spiegel 26 ist eingerichtet, um das Licht zu reflektieren, welches von dem ersten Reflektionspunkt 22a des Halbspiegels 22 reflektiert wurde, und um dem zweiten Reflektionspunkt 22b das reflektierte Licht zuzuführen und er ist eingerichtet, um das Licht zu reflektieren, welches von dem zweiten Reflektionspunkt 22b des Halbspiegels 22 reflektiert wurde, und um den ersten Reflektionspunkt 22a mit dem reflektiertem Licht zu versorgen. Es sollte festgehalten werden, dass der feste Reflektionsspiegel 26 fixiert ist.
Es sollte festgehalten werden, dass eine Differenz L des optischen Weges in dem Licht mit einer ersten Referenzwellenlänge und dem gekoppelten Licht erzeugt wird, welches von dem Koppler 16 ausgegeben wird, aufgrund des Halbspiegels 22, des beweglichen reflektierende Spiegels 24 und des festen reflektierenden Spiegels 26. Insbesondere fungieren der Halbspiegel 22, der bewegliche reflektierende Spiegel 24 und der feste reflektierende Spiegel 26 als ein Erzeugungsmittel für eine Differenz des optischen Weges.
Genauer gesagt, gibt es eine Differenz L des optischen Weges zwischen einer Länge eines optischen Weges entlang welchem das Licht mit einer ersten Referenzwellenlänge durch den zweiten Reflektionspunkt 22b des Halbspiegels 22 hindurch gelassen wird, über den beweglichen reflektierende Spiegel 24 reflektiert wird und den ersten Reflektionspunkt 22a des Halbspiegels 22 erreicht, und einer Länge eines optischen Weges, entlang welchem das Licht mit einer ersten Referenzwellenlänge, welches über den zweiten Reflektionspunkt 22b des Halbspiegels 22 reflektiert wird, über den festen reflektierenden Spiegel 26 reflektiert wird, und den ersten Reflektionspunkt 22a des Halbspiegels 22 erreicht.
Darüber hinaus gibt es auch die Differenz L des optischen Weges zwischen einer Länge eines optischen Weges, entlang welchem das gekoppelte Licht durch den ersten Reflektionspunkt 22a des Halbspiegels 22 hindurch tritt, von dem beweglichen reflektierenden Spiegel 24 reflektiert wird und den zweiten Reflektionspunkt 22b des Halbspiegels 22 erreicht und einer Länge eines optischen Weges, entlang welchem das gekoppelte Licht an dem ersten Reflektionspunkt 22a des Halbspiegels 22 reflektiert wird, von dem festen Reflektionsspiegel 26 reflektiert wird und den zweiten Reflektionspunkt 22b des Halbspiegels 22 erreicht.
Es sollte festgehalten werden, dass als ein Mechanismus, der die Differenz L des optischen Weges für das Licht mit einer ersten Referenzwellenlänge und das gekoppelte Licht, welches von dem Koppler 16 ausgegeben wird, in dem in 1 gezeigten Beispiel ein Michelson-Interferometer verwendet wird (beinhaltend den Halbspiegel 22, den beweglichen reflektierenden Spiegel 24 und den festen reflektierenden Spiegel 26). Allerdings ist der Mechanismus, welcher die Differenz L des optischen Weges erzeugt, nicht auf ein Michelson-Interferometer beschränkt und kann z. B. auch ein Fizeau-Interferometer sein.
Die Fotodiode 28a empfängt Interferenzstreifen, welche an dem ersten Reflektionspunkt 22a des Halbspiegels 22 erzeugt werden und wandelt die Interferenzstreifen in ein elektrisches Signal um. Das von der Fotodiode 28a ausgegebene elektrische Signal ist ein Signal, welches auf dem Licht mit einer ersten Referenzwellenlänge basiert (d. h. ein Signal, welches auf dem Licht mit der Wellenlänge λ1 basiert). Die Fotodiode 28b empfängt Interferenzstreifen, die an dem zweiten Reflektionspunkt 22b des Halbspiegels 22 erzeugt werden und wandelt die Interferenzstreifen in ein elektrisches Signal um. Das von der Fotodiode 28b ausgegebene elektrische Signal ist ein gemischtes Signal eines Signals, welches auf dem Licht mit einer zweiten Referenzwellenlänge basiert (d. h. ein Signal, welches auf dem Licht mit der Wellenlänge λ2 basiert) und einem Signal, welches auf Licht mit einer anderen Wellenlänge als die Wellenlänge λ2 basiert (d. h. einem Signal, welches auf dem Licht mit der Wellenlänge λx basiert).
Der Demultiplexer 32 demultiplext das elektrische Signal, welches von der Fotodiode 28b ausgegeben wird in das Signal basierend auf dem Licht mit der zweiten Referenzwellenlänge (d. h. einem Signal basierend auf der Wellenlänge λ2) und in das Signal, welches auf dem Licht mit der Wellenlänge basiert, die anders ist als die Wellenlänge λ2 (d. h. das Signal basierend auf dem Licht mit der Wellenlänge λx). Der Demultiplexer 32 ist z. B. ein Frequenzfilter (electric wave filter). Es sollte festgehalten werden, dass der Demultiplexer 32 ein optischer Demultiplexer sein kann, und der Demultiplexer 32 kann die Interferenzstreifen empfangen, welche an dem zweiten Reflektionspunkt 22b erzeugt wurden, um sie in das Licht mit einer zweiten Referenzwellenlänge und das Licht mit der Wellenlänge, die anders ist als die Wellenlänge λ2, zu demultiplexen. Das demultiplexte Licht kann in elektrische Signale mittels Fotodioden umgewandelt werden und die elektrischen Signale werden dem Interferenzstreifenzähler 36 zugeführt.
Der Interferenzstreifenzähler 36 empfängt die elektrischen Signale von der Fotodiode 28a und dem Demultiplexer 32, um die Anzahl der Interferenzstreifen zu zählen. Eine Anzahl A der Interferenzstreifen, welche durch die Differenz L des optischen Weges des Lichts mit einer ersten Referenzwellenlänge erzeugt werden, wird gezählt basierend auf dem elektrischen Signal, welches von der Fotodiode 28a empfangen wird. Eine Anzahl B der Interferenzstreifen, welche durch die Differenz L des optischen Wegs des Eingangslichts erzeugt werden, und eine Anzahl C der Interferenzstreifen, welche durch die Differenz L des optischen Weges des Lichts mit einer zweiten Referenzwellenlänge erzeugt werden, werden gezählt, basierend auf den elektrischen Signalen, die von dem Demultiplexer 32 empfangen werden.
3 ist ein funktionales Blockdiagramm, welches eine Konfiguration zur Bestimmung der Wellenlänge 40 zeigt. Die Vorrichtung zur Bestimmung der Wellenlänge 40 ist mit einem Messbereich für eine Referenzwellenlänge 42 ausgestattet, einem Messbereich für eine Eingangslichtwellenlänge 44, einem Korrekturkoeffizientenbestimmungsbereich 46 und einem Korrekturbereich für die Wellenlänge von Eingangslicht 48. Die Vorrichtung zur Bestimmung der Wellenlänge 40 wird verwendet, um die Wellenlänge λx des Eingangslichts korrekt zu bestimmen.
Der Messbereich für eine Referenzwellenlänge 42 misst die Wellenlänge des Lichts mit einer zweiten Wellenlänge, basierend auf der Anzahl A der Interferenzstreifen, die durch die Differenz L des optischen Weges des Lichts mit einer ersten Referenzwellenlänge erzeugt werden, und der Anzahl C der Interferenzstreifen, welche durch die Differenz L des optischen Weges des Lichts mit einer zweiten Referenzwellenlänge erzeugt werden. Ein gemessenes Ergebnis λc wird dargestellt als: λc = (A/C)Kλ1 (1) wobei ein erster Korrekturkoeffizient K verwendet wird, um einen Einfluss des Brechungsindexes der Luft zu korrigieren, in der das Wellenlängenmessinstrument 1 verwendet wird. Der erste Korrekturkoeffizient K kann gemäß der Edlen-Gleichung erhalten werden. λc ist idealerweise gleich der Wellenlänge λ2 des Lichts mit einer zweiten Referenzwellenlänge. Wenn die erste Referenzwellenlänge λ1 und die Wellenlänge des Eingangslichts gleich sind, da der Brechungsindex sowohl für das Licht mit einer ersten Referenzwellenlänge und das Eingangslicht gleich ist, ist der erste Korrekturkoeffizient K genau 1. Wenn allerdings die Wellenlänge des Eingangslichts von λ1 abweicht, ist es nicht möglich, den ersten Korrekturkoeffizienten K korrekt zu erhalten, aufgrund des Einflusses der Wellenlängendispersion des Brechungsindexes und ähnlichere. Als Ergebnis ist λc ungleich λ2.
Der Messbereich für eine Eingangslichtwellenlänge 44 misst die Wellenlänge des Eingangslichts basierend auf der Anzahl A der Interferenzstreifen, welche durch die Differenz L des optischen Weges des Lichts mit einer ersten Referenzwellenlänge erzeugt werden, und der Anzahl B der Interferenzstreifen, welche durch die Differenz L des optischen Weges des Eingangslichts erzeugt werden. Ein gemessenes Ergebnis λm wird dargestellt als: λm = (A/B)Kλ1 (2)wobei λ in idealerweise gleich der Wellenlänge λx des Eingangslichts ist. Obwohl der erste Korrekturkoeffizient K korrekt gemessen werden kann, wenn die Wellenlänge λ1 des Licht mit einer ersten Referenzwellenlänge gemessen wird, kann der erste Korrekturkoeffizient K nicht korrekt gemessen werden, wenn eine zu messende Wellenlänge von λ1 abweicht. Als ein Ergebnis ist λm ungleich λx.
Der Korrekturkoeffizientbestimmungsbereich 46 bestimmt einen zweiten Korrekturkoeffizient k basierend auf der Wellenlänge λc des Lichts mit einer zweiten Referenzwellenlänge, welche durch den Referenzwellenlängenmessbereich 42 gemessen wurde, und der Wellenlänge λm des Eingangslichts, die durch den Messbereich für eine Eingangslichtwellenlänge 44 gemessen wurde. Der zweite Korrekturkoeffizient k erfüllt die folgende Gleichung: λx = (A/B)Kkλ1 (3)
Bei dieser Gelegenheit wird der erste Korrekturkoeffizient K im Prinzip korrekt erhalten, wenn die Länge λ1 des Lichts mit einer ersten Referenzwellenlänge gemessen wird. Genauer gesagt, wenn die Wellenlänge des Eingangslichts λx = λ1 ist, trifft die folgende Gleichung zu. λ1 = (A/B)Kλ1 (4)
Gemäß der Gleichung (3) und der Gleichung (4) beträgt der zweite Korrekturkoeffizient k = 1, wenn die Wellenlänge λx des Eingangslichts gleich λ1 ist.
Darüber hinaus, wenn die Wellenlänge λ2 des Lichts mit einer zweiten Referenzwellenlänge gemessen wird, basierend auf der Anzahl C der Interferenzstreifen, die durch die Differenz L des optischen Weges des Lichts mit einer zweiten Referenzwellenlänge erzeugt werden, dann wird λx in der Gleichung (3) durch λ2 ersetzt, B wird in der Gleichung (3) durch C ersetzt, und dadurch wird die folgende Gleichung erhalten: λ2 = (A/C)Kkλ1 (5)
Gemäß der Gleichung (5) und der Gleichung (1) sollte es klar sein, dass der zweite Korrekturkoeffizient kλ2/λc beträgt, wenn die Wellenlänge λ2 des Lichts mit einer zweiten Referenzwellenlänge gemessen wird.
Darüber hinaus wird der Fehler des ersten Korrekturkoeffizienten K aufgrund einer Abweichung der zu messenden Wellenlänge von λ1 durch einen Korrektur fehler nach der Korrektur entsprechend dem Brechungsindex der Standardluft (15°C, 760 mm Hg) verursacht und auch durch einen Messfehler aufgrund des Einflusses der Wellenlängendispersion des Brechungsindexes des Glases, welche durch eine Differenz des optischen Weges verursacht wird, die in Glasteilen wie z. B. den Spiegeln verursacht wird, zusätzlich zu den Differenzen des optischen Weges der Luftbereiche aufgrund von Ausrichtungsfehlern (Positionierungsfehlern) der optischen Elemente des Wellenlängenmessinstruments 1, und wird daher nicht vollständig durch die Edlen-Gleichung korrigiert. Diese Fehler sind ungefähr proportional zu einer Differenz zwischen der ersten Referenzwellenlänge λ1 und der zu messenden Wellenlänge.
4 ist ein Diagramm, das einen Zusammenhang zwischen dem zweiten Korrekturkoeffizienten und der zu messenden Wellenlänge λx zeigt. Da der Korrekturfehler und der Messfehler ungefähr proportional zu der Differenz zwischen der ersten Referenzwellenlänge λ1 und der zu messenden Wellenlänge sind, wird ein Zusammenhang zwischen dem zweiten Korrekturkoeffizienten k und der zu messenden Wellenlänge λx durch eine lineare Funktion dargestellt (d. h. einem Diagramm mit einer geraden Linie). Gemäß 4 wird der Zusammenhang zwischen dem zweiten Korrekturkoeffizienten k und der zu messenden Wellenlänge λx dargestellt als: k = Pλx + (1 – Pλ1) (6)
Es sollte festgehalten werden, dass P = ((λ2/λc) – 1)/(λ2 – λ1) ist.
Gemäß 4 ist der Gradient offensichtlich P und wenn λ1 λx zugeordnet ist, ist k = 1 und Gleichung (6) ist daher offensichtlich richtig. Aus den Gleichungen (2) und (3) wird erhalten: λx = k·λm (7)
Wenn die Gleichung (7) in die Gleichung (6) eingesetzt wird, erhält man die folgende Gleichung (8). Eine Gleichung (9) wird durch Transformation der Gleichung (8) erhalten. k = P·λm·k + (1 – Pλ1) (8) (1 – Pλm)k = 1 – Pλ1 (9)
Wenn die Gleichung (9) in Bezug auf k aufgelöst wird, erhält man: k = (1 – Pλ1)/(1 – Pλm) (10)
Die erste Referenzwellenlänge λ1 und die zweite Referenzwellenlänge λ2 sind bekannt. Der zweite Korrekturkoeffizient k wird somit erhalten durch Einsetzen der Wellenlänge λc des Lichts mit einer zweiten Referenzwellenlänge, welche durch den Messbereich für eine Referenzwellenlänge 42 gemessen wird, und der Wellenlänge λm des Eingangslichts, welche für den Messbereich für eine Eingangslichtwellenlänge 44 gemessen wird, in die Gleichung (10).
Der Korrekturbereich für eine Eingangswellenlänge 48 empfängt den zweiten Korrekturkoeffizienten k von dem Bestimmungsbereich für einen Korrekturkoeffizienten 46, empfängt die gemessene Wellenlänge λm des Eingangslichts von dem Messbereich für eine Eingangslichtwellenlänge 44, und erhält die Wellenlänge λx des Eingangslichts gemäß der Gleichung λx = k·λm. Dies impliziert ein Erhalten der Wellenlänge λx des Eingangslichts durch Multiplizieren der gemessenen Wellenlänge λm des gemessenen Eingangslichts mit dem zweiten Korrekturkoeffizienten k, um die gemessene Wellenlänge λm des Eingangslichts zu korrigieren.
Es wird z. B. angenommen, dass die gemessene Wellenlänge des Eingangslichts λc ist. Damit ist die Wellenlänge des Eingangslichts λ2. Wenn λm = λc in die Gleichung (10) eingesetzt wird, wird der zweite Korrekturkoeffizient k als λ2/λc dargestellt. Dann wird die Wellenlänge λx des Eingangslichts als k·λm = (λ2/λc)·λc = λ2 dargestellt, was zeigt, dass die Wellenlänge des Eingangslichts korrekt bestimmt wurde.
Darüber hinaus wird angenommen, dass die gemessene Wellenlänge des Eingangslichts λ1 ist. Somit ist die Wellenlänge des Eingangslichts λ1. Wenn λm = λ1 in die Gleichung (10) eingesetzt wird, wird der zweite Korrekturkoeffizient k als 1 dargestellt. Dann wird die Wellenlänge λx des Eingangslichts als k·λm = 1·λ1 = λ1 dargestellt, was zeigt, dass die Wellenlänge des Eingangslichts korrekt bestimmt wurde.
Im Folgenden wird eine Beschreibung eines Betriebs der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gegeben.
Die Lichtquelle für eine erste Referenzwellenlänge 12 emittiert das Licht mit einer ersten Referenzwellenlänge 12 (Wellenlänge: λ1). Das Licht mit einer ersten Referenzwellenlänge wird durch den Einfalls-Spiegel 18 reflektiert, und wird dazu gebracht, auf den zweiten Reflektionspunkt 22b des Halbspiegels 22 einzufallen.
Darüber hinaus wird das Licht mit einer ersten Referenzwellenlänge auch zu der Lichtquelle für eine zweite Referenzwellenlänge 14 geführt, welche ein SHG ist. Die Lichtquelle für eine zweite Referenzwellenlänge 14 emittiert das Licht mit einer zweiten Referenzwellenlänge (Wellenlänge: λ2 = λ1/2). Das Licht mit einer zweiten Referenzwellenlänge wird mit dem Eingangslicht durch den Koppler 16 gekoppelt. Das gekoppelte Licht wird dazu gebracht, auf den ersten Reflektionspunkt 22a des Halbspiegels 22 einzufallen.
Der Halbspiegel 22 empfängt das gekoppelte Licht, welches von dem Kuppler 16 bereitgestellt wird, an dem ersten Reflektionspunkt 22a. Eine Hälfte des gekoppelten Lichts tritt durch den Halbspiegel 22 hindurch und wird dem beweglichen reflektierenden Spiegel 24 zugeführt. Die restliche Hälfte des gekoppelten Lichts wird durch den Halbspiegel 22 reflektiert und dem festen reflektierenden Spiegel 26 zugeführt. Darüber hinaus empfängt der Halbspiegel 22 das Licht mit einer ersten Referenzwellenlänge an dem zweiten Reflektionspunkt 22b. Eine Hälfte des Lichts mit einer ersten Referenzwellenlänge tritt durch den Halbspiegel 22 hindurch und wird dem beweglichen reflektierenden Spiegel 24 zugeführt. Die restliche Hälfte des Lichts mit einer ersten Referenzwellenlänge wird durch den Halbspiegel 22 reflektiert und dem festen reflektierenden Spiegel 26 zugeführt.
Der bewegliche reflektierende Spiegel 24 reflektiert das gekoppelte Licht, welches durch den Halbspiegel 22 hindurchgetreten ist und führt dem zweiten Reflektionspunkt 22b des Halbspiegels 22 das gekoppelte Licht zu. Darüber hinaus reflektiert der bewegliche reflektierende Spiegel 24 das Licht mit einer ersten Referenzwellenlänge, welches durch den Halbspiegel 22 hindurchgetreten ist und führt dem ersten Reflektionspunkt 22a des Halbspiegels 22 das Licht mit einer ersten Referenzwellenlänge zu.
Der feste reflektierende Spiegel 26 reflektiert das gekoppelte Licht, welches durch den Halbspiegel 22 reflektiert wurde, und führt dem zweiten Reflektionspunkt 22b des Halbspiegels 22 das gekoppelte Licht zu. Darüber hinaus reflektiert der feste reflektierende Spiegel 26 das Licht mit einer ersten Referenzwellenlänge, welches durch den Halbspiegel 22 reflektiert wurde und führt dem ersten Reflektionspunkt 22a des Halbspiegels 22 das Licht mit einer ersten Referenzwellenlänge zu.
Es sollte festgehalten werden, dass die Differenz L des optischen Weges in dem Licht mit einer ersten Referenzwellenlänge und dem gekoppelten Licht erzeugt wird, welches von dem Koppler 16 über den Halbspiegel 22, den beweglichen reflektierenden Spiegel 24 und den festen reflektierenden Spiegel 26 ausgegeben wird.
Als ein Ergebnis werden die Interferenzstreifen des Lichts mit einer ersten Referenzwellenlänge an dem ersten Reflektionspunkt 22a erzeugt. Darüber hinaus werden die Interferenzstreifen des gekoppelten Lichts an dem zweiten Reflektionspunkt 22b erzeugt.
Die Fotodiode 28a empfängt die Interferenzstreifen des Lichts mit einer ersten Referenzwellenlänge, welche an dem ersten Reflektionspunkt 22a des Halbspiegels 22 erzeugt werden und wandelt die Interferenzstreifen in das elektrische Signal um. Die Fotodiode 28b empfängt die Interferenzstreifen des gekoppelten Lichts, welche an dem zweiten Reflektionspunkt 22b des Halbspiegels 22 erzeugt werden (Interferenzstreifen, die der Ausgabe des Kopplers 16 der Ausgaben von dem Erzeugungsmittel für eine Differenz des optischen Weges entsprechen (Halbspiegel 22, beweglicher reflektierender Spiegel 24 und fester reflektierender Spiegel 26)), und wandelt die Interferenzstreifen in das elektrische Signal um.
Das von der Fotodiode 28b ausgegebene elektrische Signal wird durch den Demultiplexer 32 in das Signal demultiplext, basierend auf dem Licht mit einer zweiten Referenzwellenlänge (Signal basierend auf dem Licht mit der Wellenlänge λ2) und in das Signal basierend auf dem Licht mit der Wellenlänge, die anders ist als die Wellenlänge λ2 (Signal basierend auf dem Licht mit der Wellenlänge λx).
Der Interferenzstreifenzähler 36 empfängt die elektrischen Signale von der Fotodiode 28 und dem Demultiplexer 32, um die Anzahl der Interferenzstreifen zu zählen. Die Anzahl A der Interferenzstreifen, welche durch die Differenz L des optischen Weges des Lichts mit einer ersten Referenzwellenlänge erzeugt werden, wird gezählt basierend auf dem elektrischen Signal, welches von der Fotodiode 28a empfangen wird. Die Anzahl B der Interferenzstreifen, die durch die Differenz L des optischen Weges des Eingangslichts erzeugt werden, und die Anzahl C der Interferenzstreifen, die durch die Differenz L des optischen Weges des Lichts mit einer zweiten Referenzwellenlänge erzeugt werden, werden basierend auf den elektrischen Signalen gezählt, die von dem Demultiplexer 32 empfangen werden. Die gezählte Anzahl der Interferenzstreifen A, B und C wird der Vorrichtung zur Bestimmung der Wellenlänge 40 zugeführt.
5 ist ein Flussdiagramm, welches den Betrieb der Vorrichtung zur Bestimmung der Wellenlänge 40 zeigt. Zuerst misst der Messbereich für eine Referenzwellenlänge 42 die Wellenlänge des Lichts mit einer zweiten Referenzwellenlänge, basierend auf der Anzahl A und C der Interferenzstreifen (S10). Das gemessene Ergebnis λc wird durch die Gleichung (1) dargestellt.
Dann misst der Messbereich für eine Eingangslichtwellenlänge 44 die Wellenlänge des Eingangslichts basierend auf der Anzahl A und B der Interferenzstreifen (S12). Das gemessene Ergebnis λm wird durch die Gleichung (2) dargestellt.
Der Korrekturkoeffizientenbestimmungsbereich 46 empfängt λc von dem Messbereich für eine Referenzwellenlänge 42, empfängt λm von dem Messbereich für eine Eingangslichtwellenlänge 44 und bestimmt den zweiten Korrekturkoeffizienten k (S14). Der zweite Korrekturkoeffizient k wird durch die Gleichung (10) dargestellt. Es sollte festgehalten werden, dass P = ((λ2/λc) – 1)/(λ2 – λ1) ist.
Zum Schluss multipliziert der Korrekturbereich für eine Einganslichtwellenlänge 48 λm mit dem zweiten Korrekturkoeffizienten k, um λx zu bestimmen (S16).
Gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; selbst wenn ein Fehler in dem ersten Korrekturkoeffizienten K erzeugt wird, aufgrund der Abweichung der Wellenlänge λx von der ersten Referenzwellenlänge λ1, ist es möglich, die Wellenlänge λx des Eingangslichts korrekt zu messen, indem das gemessene Ergebnis λm mit dem zweiten Korrekturkoeffizienten k multipliziert wird.
Zweite Ausführungsform
Ein Wellenlängenmessinstrument gemäß einer zweiten Ausführungsform wird erhalten, indem die Konfiguration der ersten Ausführungsform dort geändert wird, wo das Licht mit einer zweiten Referenzwellenlänge und das Eingangslicht durch den Koppler 16 gekoppelt werden, indem eine Konfiguration gewählt wird, bei der das Licht mit einer ersten Referenzwellenlänge und das Licht mit einer zweiten Referenzwellenlänge durch einen Koppler 19 gekoppelt werden.
6 ist ein Diagramm, das eine Konfiguration des Wellenlängenmessinstruments 1 gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Das Wellenlängenmessinstrument 1 gemäß der zweiten Ausführungsform ist mit einer Lichtquelle für eine erste Referenzwellenlänge 12 versehen, einer Lichtquelle für eine zweite Referenzwellenlänge 14, dem Koppler 19, einem Halbspiegel 22, einem beweglichen reflektierenden Spiegel 24, einem festen reflektierenden Spiegel 26, Fotodioden 28a, 28b, einem Demultiplexer 34, einem Interferenzstreifenzähler 36 und einer Vorrichtung zur Bestimmung der Wellenlänge 40. In dem folgenden Abschnitt werden gleiche Komponenten mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wie in der ersten Ausführungsform und nicht weiter detailliert erläutert.
Die Lichtquelle für eine erste Referenzwellenlänge 12 und die Lichtquelle für eine zweite Referenzwellenlänge 14 sind ähnlich zu denen in der ersten Ausführungsform und daher wird auf eine Beschreibung derselben verzichtet.
Der Koppler 19 stellt dem Halbspiegel 22 gekoppeltes Licht bereit, welches durch Koppeln des Lichts mit einer ersten Referenzwellenlänge und des Lichts mit einer zweiten Referenzwellenlänge miteinander erhalten wird. Es sollte angemerkt werden, dass das Eingangslicht und das gekoppelte Licht parallel zueinander fortschreiten.
Der Halbspiegel 22, der bewegliche reflektierende Spiegel 24 und der feste reflektierende Spiegel 26 sind beinahe gleich denen der ersten Ausführungsform. Es sollte festgehalten werden, dass das Eingangslicht an einem ersten Reflektionspunkt 22a empfangen wird, und das gekoppelte Licht an einem zweiten Reflektionspunkt 22b empfangen wird. Die Differenz L des optischen Weges wird in dem Eingangslicht und dem gekoppelten Licht erzeugt, welches von dem Koppler 19 über den Halbspiegel 22, den beweglichen reflektierenden Spiegel 24 und den festen reflektierenden Spiegel 26 ausgegeben wird. Genauer gesagt fungieren der Halbspiegel 22, der bewegliche reflektierende Spiegel 24 und der feste reflektierende Spiegel 26 als ein Erzeugungsmittel für eine Differenz des optischen Weges. Es sollte festgehalten werden, dass der Mechanismus, welcher die Differenz L des optischen Weges erzeugt, nicht auf ein Michelson-Interferometer beschränkt ist, sondern auch z. B. ein Fizeau-Interferometer sein kann, welches dasselbe ist wie in der ersten Ausführungsform.
Die Fotodiode 28a empfängt Interferenzstreifen, die an dem ersten Reflektionspunkt 22a des Halbspiegels 22 erzeugt werden und konvertiert die Interferenzstreifen in ein elektrisches Signal. Das von der Fotodiode 28a ausgegebene elektrische Signal ist ein gemischtes Signal eines Signals basierend auf dem Licht mit einer ersten Referenzwellenlänge (einem Signal basierend auf dem Licht mit der Wellenlänge λ1) und einem Signal, basierend auf dem Licht mit einer zweiten Referenzwellenlänge (einem Signal basierend auf dem Licht mit der Wellenlänge λ2). Die Fotodiode 28b empfängt Interferenzstreifen, die an dem zweiten Reflektionspunkt 22b des Halbspiegels 22 erzeugt wurden und konvertiert die Interferenzstreifen in ein elektrisches Signal um. Das von der Fotodiode 28b ausgegebene elektrische Signal ist ein Signal, welches auf dem Eingangslicht basiert (ein Signal basierend auf dem Licht mit der Wellenlänge λx).
Der Demultiplexer 34 demultiplext das von der Fotodiode 28a ausgegebene elektrische Signal in das Signal, basierend auf dem Licht mit einer zweiten Referenzwellenlänge (einem Signal basierend auf dem Licht mit der Wellenlänge λ2) und in das Signal basierend auf dem Licht mit der ersten Referenzwellenlänge (einem Signal basierend auf dem Licht mit der Wellenlänge λ1). Der Demultiplexer 34 ist z. B. ein Frequenzfilter (electric wave filter). Es sollte festgehalten werden, dass der Demultiplexer 34 ein optischer Demultiplexer sein kann und der Demultiplexer 34 kann die Interferenzstreifen, welche an dem ersten Reflektionspunkt 22a erzeugt wurden, empfangen, um sie in das Licht mit einer zweiten Referenzwellenlänge und das Licht mit einer ersten Referenzwellenlänge zu demultiplexen. Das demultiplexte Licht kann durch Fotodioden in elektrische Signale umgewandelt werden und die elektrischen Signale werden dem Interferenzstreifenzähler 36 zugeführt.
Der Interferenzstreifenzähler 36 empfängt die elektrischen Signale von der Fotodiode 28b und dem Demultiplexer 34, um die Anzahl der Interferenzstreifen zu zählen. Eine Anzahl B der Interferenzstreifen, welche durch die Differenz L des optischen Weges des Eingangslichts erzeugt werden, wird basierend auf dem elektrischen Signal gezählt, welches von der Fotodiode 28b empfangen wird. Eine Anzahl A der Interferenzstreifen, welche durch die Differenz L des optischen Weges des Lichts mit einer ersten Wellenlänge erzeugt werden und eine Anzahl C der Interferenzstreifen, welche durch die Differenz L des optischen Weges des Lichts mit einer zweiten Referenzwellenlänge erzeugt werden, werden gezählt, basierend auf den elektrischen Signalen, die von dem Demultiplexer 32 empfangen werden.
Eine Konfiguration der Vorrichtung zur Bestimmung der Wellenlänge 40 ist ähnlich der in der ersten Ausführungsform und auf eine Beschreibung derselben wird daher verzichtet.
Im Folgenden wird nun eine Beschreibung des Betriebs der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gegeben.
Die Lichtquelle für eine erste Referenzwellenlänge 12 emittiert das Licht mit einer ersten Referenzwellenlänge (Wellenlänge: λ1). Das Licht mit einer ersten Referenzwellenlänge wird dazu gebracht, auf den Koppler 19 einzufallen. Darüber hinaus wird das Licht mit einer ersten Referenzwellenlänge auch der Lichtquelle für eine zweite Referenzwellenlänge 14 zugeführt, welche ein SHG ist. Die Lichtquelle für eine zweite Referenzwellenlänge 14 emittiert das Licht mit einer zweiten Referenzwellenlänge (Wellenlänge: λ2 = λ1/2). Das Licht mit einer zweiten Referenzwellenlänge wird dazu gebracht, auf den Koppler 19 einzufallen. Der Koppler 19 koppelt das Licht mit einer ersten Referenzwellenlänge und das Licht mit einer zweiten Referenzwellenlänge und bringt das gekoppelte Licht dazu, auf den zweiten Reflektionspunkt 22b des Halbspiegels 22 einzufallen.
Das Eingangslicht wird dazu gebracht, auf den ersten Reflektionspunkt 22a des Halbspiegels 22 einzufallen.
Der Halbspiegel 22 empfängt das Eingangslicht an dem ersten Reflektionspunkt 22a. Eine Hälfte des Eingangslichts tritt durch den Halbspiegel 22 hindurch und wird dem beweglichen reflektierenden Spiegel 24 zugeführt. Die restliche Hälfte des Eingangslichts wird durch den Halbspiegel 22 reflektiert und dem festen reflektierenden Spiegel 26 zugeführt.
Darüber hinaus empfängt der Halbspiegel 22 das gekoppelte Licht von dem Koppler 19 an dem zweiten Reflektionspunkt 22b. Eine Hälfte des gekoppelten Lichts tritt durch den Halbspiegel 22 hindurch und wird dem beweglichen reflektierenden Spiegel 24 zugeführt. Die restliche Hälfte des gekoppelten Lichts wird durch den Halbspiegel 22 reflektiert und dem festen reflektierenden Spiegel 26 zugeführt.
Der bewegliche reflektierende Spiegel 24 reflektiert das Eingangslicht, welches durch den Halbspiegel 22 hindurchgetreten ist und führt dem zweiten Reflektionspunkt 22b des Halbspiegels 22 das Eingangslicht zu. Darüber hinaus reflektiert der bewegliche reflektierende Spiegel 24 das gekoppelte Licht, welches durch den Halbspiegel 22 hindurchgetreten ist und führt dem ersten Reflektionspunkt 22a des Halbspiegels 22 das gekoppelte Licht zu.
Der feste reflektierende Spiegel 26 reflektiert das Eingangslicht, welches durch den Halbspiegel 22 reflektiert wurde und führt dem zweiten Reflektionspunkt 22b des Halbspiegels 22 das Eingangslicht zu. Darüber hinaus reflektiert der feste reflektierende Spiegel 26 das gekoppelte Licht, welches durch den Halbspiegel 22 reflektiert wurde und führt dem ersten Reflektionspunkt 22a des Halbspiegels 22 das gekoppelte Licht zu.
Es sollte festgehalten werden, dass die Differenz L des optischen Weges in dem Licht mit einer ersten Referenzwellenlänge und dem gekoppelten Licht erzeugt wird, welches von dem Koppler 19 über den Halbspiegel 22, den bewegliche reflektierenden Spiegel 24 und den festen reflektierenden Spiegel 26 ausgegeben wird.
Als ein Ergebnis werden die Interferenzstreifen des ersten gekoppelten Lichts an dem ersten Reflektionspunkt 22a erzeugt. Darüber hinaus werden die Interferenzstreifen des Eingangslichts an dem zweiten Reflektionspunkt 22b erzeugt.
Die Fotodiode 28a empfängt die Interferenzstreifen des gekoppelten Lichts, welche an dem ersten Reflektionspunkt 22a des Halbspiegels 22 erzeugt werden (Interferenzstreifen, die der Ausgabe des Kopplers 19 der Ausgaben von dem Erzeugungsmittel für eine Differenz des optischen Weges entsprechen (Halbspiegel 22, beweglicher reflektierender Spiegel 24 und fester reflektierender Spiegel 26)) und wandelt die Interferenzstreifen in das elektrische Signal um. Die Fotodiode 28b empfängt Interferenzstreifen von dem Eingangslicht, welche an dem zweiten Reflektionspunkt 22b des Halbspiegels 22 erzeugt werden und wandelt die Interferenzstreifen in das elektrische Signal um.
Das von der Fotodiode 28a ausgegebene elektrische Signal wird von dem Demultiplexer 34 in das Signal basierend auf dem Licht mit einer zweiten Referenzwellenlänge demultiplext (einem Signal basierend auf dem Licht mit der Wellenlänge λ2) und in das Signal basierend auf dem Licht mit einer ersten Referenzwellenlänge (einem Signal basierend auf dem Licht mit der Wellenlänge λ1).
Der Interferenzstreifenzähler 36 empfängt die elektrischen Signale von der Fotodiode 28b und dem Demultiplexer 34, um die Anzahl der Interferenzstreifen zu zählen. Die Anzahl B der Interferenzstreifen, welche durch die Differenz L des optischen Weges des Eingangslichts erzeugt werden, wird basierend auf dem elektrischen Signal gezählt, welches von der Fotodiode 28b empfangen wird. Die Anzahl A der Interferenzstreifen, welche durch die Differenz L des optischen Weges des Lichts mit einer ersten Referenzwellenlänge erzeugt werden und die Anzahl C der Interferenzstreifen, welche durch die Differenz L des optischen Weges des Lichts mit einer zweiten Referenzwellenlänge erzeugt werden, werden gezählt basierend auf den elektrischen Signalen, die von dem Demultiplexer 32 empfangen werden. Die gezählte Anzahl der Interferenzstreifen A, B und C werden der Vorrichtung zur Bestimmung der Wellenlänge 40 zugeführt.
Ein Betrieb der Vorrichtung zur Bestimmung der Wellenlänge 40 ist ähnlich dem der ersten Ausführungsform (s. 5).
Gemäß der zweiten Ausführungsform werden Wirkungen erzielt, die ähnlich denen sind der ersten Ausführungsform.
Dritte Ausführungsform
Ein Wellenlängenmessinstrument gemäß einer dritten Ausführungsform wird erhalten, indem die Konfiguration der ersten Ausführungsform dort geändert wird, wo das Licht mit einer zweiten Referenzwellenlänge und das Eingangslicht durch den Koppler 16 gekoppelt werden, indem eine Konfiguration gewählt wird, wo das Licht mit einer zweiten Referenzwellenlänge und das Eingangslicht durch einen optischen Schalter 17 geschaltet werden.
7 ist ein Diagramm, das eine Konfiguration des Wellenlängenmessinstruments 1 gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Das Wellenlängenmessinstrument 1 gemäß der dritten Ausführungsform ist mit einer Lichtquelle für eine erste Referenzwellenlänge 12 versehen, einer Lichtquelle für eine zweite Referenzwellenlänge 14, dem optischen Schalter 17, einem Einfalls-Spiegel 18, einem Halbspiegel 22, einem beweglichen reflektierenden Spiegel 24, einem festen reflektierenden Spiegel 26, Fotodioden 28a, 28b, einem Interferenzstreifenzähler 36 und einer Vorrichtung zur Bestimmung der Wellenlänge 40. Im folgenden Abschnitt werden gleiche Komponenten mit gleichen Bezugszeichen wie in der ersten Ausführungsform versehen und nicht weiter detailliert erläutert.
Die Lichtquelle für eine erste Referenzwellenlänge 12 und die Lichtquelle für eine zweite Referenzwellenlänge 14 sind ähnlich denen der ersten Ausführungsform und daher wird auf eine Beschreibung derselben verzichtet.
Der optische Schalter 17 empfängt das Licht mit einer zweiten Referenzwellenlänge und das Eingangslicht und gibt eines der beiden aus.
Der Halbspiegel 22, der bewegliche reflektierende Spiegel 24 und der feste reflektierende Spiegel 26 sind beinahe gleich zu denen gemäß der ersten Ausführungsform. Allerdings wird das Eingangslicht oder das Licht mit einer zweiten Referenzwellenlänge an dem ersten Reflektionspunkt 22a empfangen.
Die Differenz L des optischen Weges wird in dem Licht mit einer ersten Referenzwellenlänge und der Ausgabe von dem optischen Schalter 17 über den Halbspiegel 22, den beweglichen reflektierenden Spiegel 24 und den festen reflektierenden Spiegel 26. Genauer gesagt fungieren der Halbspiegel 22, der bewegliche reflektierende Spiegel 24 und der feste reflektierende Spiegel 26 als ein Erzeugungsmittel für eine Differenz des optischen Weges. Es sollte festgehalten werden, dass der Mechanismus, welcher die Differenz L des optischen Weges er zeugt, nicht auf ein Michelson-Interferometer limitiert ist und auch z. B. ein Fizeau-Interferometer sein kann, welches dasselbe ist wie das der ersten Ausführungsform.
Die Fotodiode 28a ist ähnlich zu der in der ersten Ausführungsform und daher wird auf eine Beschreibung derselben verzichtet. Die Fotodiode 28b empfängt Interferenzstreifen, welche an einem zweiten Reflektionspunkt 22b des Halbspiegels 22 erzeugt werden und konvertiert die Interferenzstreifen in ein elektrisches Signal um. Das von der Fotodiode 28b ausgegebene elektrische Signal ist ein Signal, welches auf dem Licht mit einer zweiten Referenzwellenlänge basiert (einem Signal basierend auf dem Licht mit der Wellenlänge λ2) oder ein Signal, welches auf dem Eingangslicht basiert (einem Signal basierend auf dem Licht mit der Wellenlänge λx).
Der Interferenzstreifenzähler 36 empfängt die elektrischen Signale von den Fotodioden 28a und 28b, um die Anzahl der Interferenzstreifen zu zählen. Eine Anzahl A der Interferenzstreifen, welche durch die Differenz L des optischen Weges des Lichts mit einer ersten Referenzwellenlänge erzeugt werden, wird gezählt basierend auf dem elektrischen Signal, das von der Fotodiode 28a empfangen wird. Eine Anzahl B der Interferenzstreifen, welche durch die Differenz L des optischen Weges des Eingangslichts erzeugt werden, oder eine Anzahl C der Interferenzstreifen, welche durch die Differenz L des optischen Weges des Lichts mit einer zweiten Referenzwellenlänge erzeugt werden, werden gezählt basierend auf dem elektrischen Signal, welches von der Fotodiode 28b empfangen wird.
Eine Konfiguration der Vorrichtung zur Bestimmung der Wellenlänge 40 ist ähnlich zu der in der ersten Ausführungsform und daher wird auf eine Beschreibung derselben verzichtet.
Im Folgenden wird nun eine Beschreibung eines Betriebs der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf ein Flussdiagramm in 8 gegeben. Die Lichtquelle für eine erste Referenzwellenlänge 12 emittiert das Licht mit einer ersten Referenzwellenlänge (Wellenlänge: λ1). Das Licht mit einer ersten Referenzwellenlänge wird durch den Einfalls-Spiegel 18 reflektiert, und dazu gebracht, auf den zweiten Reflektionspunkt 22b des Halbspiegels 22 einzufallen.
Darüber hinaus wird das Licht mit einer ersten Referenzwellenlänge auch der Lichtquelle für eine zweite Referenzwellenlänge 14 zugeführt, welche ein SHG ist. Die Lichtquelle für eine zweite Referenzwellenlänge 14 emittiert das Licht mit einer zweiten Referenzwellenlänge (Wellenlänge: λ2 = λ1/2). Bei dieser Gelegenheit emittiert der optische Schalter 17 das Licht mit einer zweiten Referenzwellenlänge (S5). Das Licht mit einer zweiten Referenzwellenlänge wurde dazu gebracht, auf den ersten Reflektionspunkt 22a des Halbspiegels 22 einzufallen. Der Halbspiegel 22 empfängt das Licht mit einer zweiten Referenzwellenlänge an dem ersten Reflektionspunkt 22a. Eine Hälfte des Lichts mit einer zweiten Referenzwellenlänge tritt durch den Halbspiegel 22 hindurch und wird dem beweglichen reflektierenden Spiegel 24 zugeführt. Die restliche Hälfte des Lichts mit einer zweiten Referenzwellenlänge wird durch den Halbspiegel 22 reflektiert und dem festen reflektierenden Spiegel 26 zugeführt.
Darüber hinaus empfängt der Halbspiegel 22 das Licht mit einer ersten Referenzwellenlänge an dem zweiten Reflektionspunkt 22b. Eine Hälfte des Lichts mit einer ersten Referenzwellenlänge tritt durch den Halbspiegel 22 hindurch und wird dem beweglichen reflektierenden Spiegel 24 zugeführt. Die restliche Hälfte des Lichts mit einer ersten Referenzwellenlänge wird durch den Halbspiegel 22 reflektiert und dem festen reflektierenden Spiegel 26 zugeführt.
Der bewegliche reflektierende Spiegel 24 reflektiert das Licht mit einer zweiten Referenzwellenlänge, welches durch den Halbspiegel 22 hindurch getreten ist und führt dem zweiten Reflektionspunkt 22b des Halbspiegels 22 das Licht mit einer zweiten Referenzwellenlänge zu. Darüber hinaus reflektiert der bewegliche reflek tierende Spiegel 24 das Licht mit einer ersten Referenzwellenlänge, welches durch den Halbspiegel 22 hindurch getreten ist, und führt dem ersten Reflektionspunkt 22a des Halbspiegels 22 das Licht mit einer ersten Referenzwellenlänge zu.
Der feste reflektierende Spiegel 26 reflektiert das Licht mit einer zweiten Referenzwellenlänge, welches von dem Halbspiegel 22 reflektiert wurde und führt dem zweiten Reflektionspunkt 22b des Halbspiegels 22 das Licht mit einer zweiten Referenzwellenlänge zu. Darüber hinaus reflektiert der feste reflektierende Spiegel 26 das Licht mit einer ersten Referenzwellenlänge, welches von dem Halbspiegel 22 reflektiert wurde, und führt dem ersten Reflektionspunkt 22a des Halbspiegels 22 das Licht mit einer ersten Referenzwellenlänge zu.
Es sollte festgehalten werden, dass die Differenz L des optischen Weges in dem Licht mit einer ersten Referenzwellenlänge und dem Licht mit einer zweiten Referenzwellenlänge durch den Halbspiegel 22, den beweglichen reflektierenden Spiegel 24 und den festen reflektierenden Spiegel 26 erzeugt wird.
Als ein Ergebnis werden die Interferenzstreifen des Lichts mit einer ersten Referenzwellenlänge an dem ersten Reflektionspunkt 22a erzeugt. Darüber hinaus werden die Interferenzstreifen des Lichts mit einer zweiten Referenzwellenlänge an dem zweiten Reflektionspunkt 22b erzeugt.
Die Fotodiode 28a empfängt die Interferenzstreifen des Lichts mit einer ersten Referenzwellenlänge, welche an dem ersten Reflektionspunkt 22a des Halbspiegels 22 erzeugt werden und wandelt die Interferenzstreifen in das elektrische Signal um. Die Fotodiode 28b empfängt Interferenzstreifen des Lichts mit einer zweiten Referenzwellenlänge, welche an dem zweiten Reflektionspunkt 22b des Halbspiegels 22 erzeugt werden und wandelt die Interferenzstreifen in das elektrische Signal um.
Der Interferenzstreifenzähler 36 empfängt die elektrischen Signale von den Fotodioden 28a und 28b, um die Anzahl der Interferenzstreifen zu zählen. Die Anzahl A der Interferenzstreifen, welche durch die Differenz L des optischen Weges des Lichts mit einer ersten Referenzwellenlänge erzeugt werden, wird basierend auf dem elektrischen Signal gezählt, das von der Fotodiode 28a empfangen wird. Die Anzahl C der Interferenzstreifen, welche durch die Differenz L des optischen Weges des Lichts mit einer zweiten Referenzwellenlänge erzeugt werden, wird basierend auf dem elektrischen Signal gezählt, das von der Fotodiode 28b empfangen wird. Die gezählte Anzahl der Interferenzstreifen A und C werden der Vorrichtung zur Bestimmung der Wellenlänge 40 zugeführt.
Ein Messbereich für eine Referenzwellenlänge 42 misst die Wellenlänge des Lichts mit einer zweiten Referenzwellenlänge basierend auf der Anzahl A und C der Interferenzstreifen (S10). Das gemessene Ergebnis λc wird durch die Gleichung (1) dargestellt.
Dann emittiert der optische Schalter 17 das Eingangslicht (S11). Das Eingangslicht wird dazu gebracht, auf den ersten Reflektionspunkt 22a des Halbspiegels 22 einzufallen.
Der Halbspiegel 22 empfängt das Eingangslicht an dem ersten Reflektionspunkt 22a. Eine Hälfte des Eingangslichts tritt durch den Halbspiegel 22 hindurch und wird dem beweglichen reflektierenden Spiegel 24 zugeführt. Die restliche Hälfte des Eingangslichts wird durch den Halbspiegel 22 reflektiert und dem festen reflektierenden Spiegel 26 zugeführt.
Darüber hinaus empfängt der Halbspiegel 22 das Licht mit einer ersten Referenzwellenlänge an dem zweiten Reflektionspunkt 22b. Eine Hälfte des Lichts mit einer ersten Referenzwellenlänge tritt durch den Halbspiegel 22 hindurch und wird dem beweglichen reflektierenden Spiegel 24 zugeführt. Die restliche Hälfte des Lichts mit einer ersten Referenzwellenlänge wird durch den Halbspiegel 22 reflektiert und dem festen reflektierenden Spiegel 26 zugeführt.
Der bewegliche reflektierende Spiegel 24 reflektiert das Eingangslicht, welches durch den Halbspiegel 22 hindurch getreten ist und führt dem zweiten Reflektionspunkt 22b des Halbspiegels 22 das Eingangslicht zu. Darüber hinaus reflektiert der bewegliche reflektierende Spiegel 24 das Licht mit einer ersten Referenzwellenlänge, welches durch den Halbspiegel 22 hindurch getreten ist und führt dem ersten Reflektionspunkt 22a des Halbspiegels 22 das Licht mit einer ersten Referenzwellenlänge zu.
Der feste reflektierende Spiegel 26 reflektiert das Eingangslicht, welches von dem Halbspiegel 22 reflektiert wurde und fahrt dem zweiten Reflektionspunkt 22b des Halbspiegels 22 das Eingangslicht zu. Darüber hinaus reflektiert der feste reflektierende Spiegel 26 das Licht mit einer ersten Referenzwellenlänge, welches von dem Halbspiegel 22 reflektiert wurde und führt dem ersten Reflektionspunkt 22a des Halbspiegels 22 das Licht mit einer ersten Referenzwellenlänge zu.
Es sollte festgehalten werden, dass die Differenz L des optischen Weges in dem Licht mit einer ersten Referenzwellenlänge und dem Eingangslicht durch den Halbspiegel 22, den beweglichen reflektierenden Spiegel 24 und den festen reflektierenden Spiegel 26 erzeugt wird.
Als ein Ergebnis werden die Interferenzstreifen des Lichts mit einer ersten Referenzwellenlänge an dem ersten Reflektionspunkt 22a erzeugt. Darüber hinaus werden die Interferenzstreifen des Eingangslichts an dem zweiten Reflektionspunkt 22b erzeugt.
Die Fotodiode 28a empfängt die Interferenzstreifen des Lichts mit einer ersten Referenzwellenlänge, welche an dem ersten Reflektionspunkt 22a des Halbspiegels 22 erzeugt werden, und wandelt die Interferenzstreifen in das elektrische Sig nal um. Die Fotodiode 28b empfängt Interferenzstreifen des Eingangslichts, welche an dem zweiten Reflektionspunkt 22b des Halbspiegels 22 erzeugt werden und wandelt die Interferenzstreifen in das elektrische Signal um.
Der Interferenzstreifenzähler 36 empfängt die elektrischen Signale von den Fotodioden 28a und 28b, um die Anzahl der Interferenzstreifen zu zählen. Die Anzahl A der Interferenzstreifen, welche durch die Differenz L des optischen Weges des Lichts mit einer ersten Referenzwellenlänge erzeugt wurden, wird gezählt basierend auf dem elektrischen Signal, das von der Fotodiode 28a empfangen wird. Die Anzahl B der Interferenzstreifen, welche durch die Differenz L des optischen Weges des Eingangslichts erzeugt werden, wird gezählt basierend auf dem elektrischen Signal, das von der Fotodiode 28b empfangen wird. Die gezählte Anzahl der Interferenzstreifen A und B werden der Vorrichtung zur Bestimmung der Wellenlänge 40 zugeführt.
Ein Messbereich für eine Eingangslichtwellenlänge 44 misst die Wellenlänge des Eingangslichts basierend auf der Anzahl A und B der Interferenzstreifen (S12). Das gemessene Ergebnis λm wird durch die Gleichung (2) dargestellt.
Ein Korrekturkoeffizientenbestimmungsbereich 46 empfängt λc von dem Messbereich für eine Referenzwellenlänge 42, empfängt λm von dem Messbereich für eine Eingangslichtwellenlänge 44 und bestimmt den zweiten Korrekturkoeffizienten k (S14). Der zweite Korrekturkoeffizient k wird durch die Gleichung (10) dargestellt. Es sollte festgehalten werden, dass P = ((λ2/λc) – 1)/(λ2 – λ1) ist.
Zum Schluss multipliziert ein Korrekturbereich für eine Eingangslichtwellenlänge 48 λm mit dem zweiten Korrekturkoeffizienten k, um λx zu bestimmen (S16).
Gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden Effekte wie mit der ersten Ausführungsform erreicht. Darüber hinaus kann der Demultiplexer 32 weggelassen werden.
Es sollte festgehalten werden, dass die oben beschriebenen Ausführungsformen auf die folgende Weise realisiert werden können. Genauer gesagt wird ein Computer mit einer CPU versehen, einer Festplatte und einem Medienlesegerät (wie z. B. einer Floppy-Disk^® oder einer CD-ROM) und das Medienlesegerät wird dazu gebracht, ein Medium auszulesen, auf dem ein Programm gespeichert ist, welches die oben beschriebenen jeweiligen Teile realisiert (wie z. B. den Messbereich für eine Referenzwellenlänge 42, den Messbereich für eine Eingangslichtwellenlänge 44, den Korrekturkoeffizientenbestimmungsbereich 46 und den Korrekturbereich für eine Eingangswellenlänge 48), wodurch das Programm auf der Festplatte installiert wird. Dieses Verfahren kann ebenfalls die oben beschriebenen Ausführungsformen realisieren.

Claims

Vorrichtung zur Bestimmung einer Wellenlänge, aufweisend: ein Mittel zur Messung einer Referenzwellenlänge, das eine Wellenlänge von Licht mit einer zweiten Referenzwellenlänge misst, basierend auf einer Anzahl von Interferenzstreifen, welche durch eine Differenz des optischen Weges von Licht mit einer ersten Referenzwellenlänge erzeugt werden, und auf einer Anzahl von Interferenzstreifen, welche durch die Differenz des optischen Weges des Lichts mit einer zweiten Referenzwellenlänge erzeugt werden; ein Mittel zur Messung der Eingangslichtwellenlänge, das eine Wellenlänge von Eingangslicht misst, basierend auf der Anzahl von Interferenzstreifen, welche durch die Differenz des optischen Weges des Lichts mit einer ersten Referenzwellenlänge erzeugt werden, und auf einer Anzahl von Interferenzstreifen, welche durch die Differenz des optischen Weges des Eingangslichts erzeugt werden; ein Mittel zur Bestimmung eines Korrekturkoeffizienten, das einen Korrekturkoeffizienten bestimmt, basierend auf der gemessenen Wellenlänge des Lichts mit einer zweiten Referenzwellenlänge und der gemessenen Wellenlänge des Eingangslichts; und ein Mittel zur Korrektur einer Eingangslichtwellenlänge, das die gemessene Wellenlänge des Eingangslichts korrigiert, durch Multiplizieren der gemessenen Wellenlänge des Eingangslichts mit dem Korrekturkoeffizienten.
Vorrichtung zur Bestimmung der Wellenlänge nach Anspruch 1, wobei der Korrekturkoeffizient 1 ist, wenn die Wellenlänge des Eingangslichts gleich der Wellenlänge des Lichts mit einer ersten Referenzwellenlänge ist.
Wellenlängenmessinstrument, aufweisend: die Vorrichtung zur Bestimmung einer Wellenlänge nach Anspruch 1 oder 2; eine Lichtquelle für eine erste Referenzwellenlänge, die Licht mit einer ersten Referenzwellenlänge emittiert; eine Lichtquelle für eine zweite Referenzwellenlänge, die Licht mit einer zweiten Referenzwellenlänge emittiert; einen optischen Schalter, der entweder das Licht mit einer zweiten Referenzwellenlänge oder das Eingangslicht ausgibt; und ein Mittel zur Erzeugung einer Differenz eines optischen Weges, das die Differenz des optischen Weges in dem Licht mit einer ersten Referenzwellenlänge und der Ausgabe von dem optischen Schalter erzeugt.
Wellenlängenmessinstrument nach Anspruch 3, wobei: die Wellenlänge des Lichts mit einer zweiten Referenzwellenlänge bestimmt wird, basierend auf der Wellenlänge des Lichts mit einer ersten Referenzwellenlänge.
Wellenlängenmessinstrument nach Anspruch 4, wobei die Lichtquelle für eine zweite Referenzwellenlänge ein optischer Frequenzmultiplizierer ist, der das Licht mit einer ersten Referenzwellenlänge empfängt.
Wellenlängenmessinstrument nach Anspruch 5, weiter aufweisend: eine Referenzwellenlängenzelle, welche das Licht empfängt, das von der Lichtquelle für eine zweite Referenzwellenlänge emittiert wurde und Licht mit einer vorbestimmten Wellenlänge absorbiert; und ein Steuermittel, das die Wellenlänge des Lichts steuert, welches von der Lichtquelle für eine erste Referenzwellenlänge emittiert wird, gemäß einer Differenz zwischen der Wellenlänge des Lichts, welches von der Lichtquelle für eine zweite Referenzwellenlänge emittiert wird, und der vorbestimmten Wellenlänge.