JP2002005748A - 光波長測定装置 - Google Patents
光波長測定装置Info
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- JP2002005748A JP2002005748A JP2000189334A JP2000189334A JP2002005748A JP 2002005748 A JP2002005748 A JP 2002005748A JP 2000189334 A JP2000189334 A JP 2000189334A JP 2000189334 A JP2000189334 A JP 2000189334A JP 2002005748 A JP2002005748 A JP 2002005748A
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- Instruments For Measurement Of Length By Optical Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 干渉計の光路差を高速に振動させて発生する
交流信号の周波数を測定することによって、測定時間間
隔に応じた分解能で光の波長を測定することができる光
波長測定装置を提供する。 【解決手段】 被測定光と参照光は光分岐器３と光合波
器７とで干渉計を構成する。この時、光路差変調用ミラ
ー６を高速に振動させて干渉計の光路差を変調すると光
合波器７の被測定光と参照光の出力には光路差の変調に
よる交流信号が発生する。この交流信号をそれぞれ検波
すると、その周波数は被測定光と参照光の波長に反比例
している。したがって、被測定光と参照光の周波数の比
を測定すれば、参照光の波長より被測定光の波長が求ま
る。
交流信号の周波数を測定することによって、測定時間間
隔に応じた分解能で光の波長を測定することができる光
波長測定装置を提供する。 【解決手段】 被測定光と参照光は光分岐器３と光合波
器７とで干渉計を構成する。この時、光路差変調用ミラ
ー６を高速に振動させて干渉計の光路差を変調すると光
合波器７の被測定光と参照光の出力には光路差の変調に
よる交流信号が発生する。この交流信号をそれぞれ検波
すると、その周波数は被測定光と参照光の波長に反比例
している。したがって、被測定光と参照光の周波数の比
を測定すれば、参照光の波長より被測定光の波長が求ま
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光の波長を測定す
る装置に関する。
る装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、光の波長の測定は、光の干渉計を
用いて光路差を変化させたときの参照光と被測定光の干
渉縞の数または長さを計測して、その比から被測定光の
波長を求めている。
用いて光路差を変化させたときの参照光と被測定光の干
渉縞の数または長さを計測して、その比から被測定光の
波長を求めている。
【０００３】この測定法の分解能は光路差を変化させる
長さに依存し、測定時間の間隔（１回の測定時間）は光
路差の変化機構の速度で決まる。
長さに依存し、測定時間の間隔（１回の測定時間）は光
路差の変化機構の速度で決まる。
【０００４】この光路差の変化は機械的な可動機構を用
いているためにその可動範囲は有限であり、その変化の
周期も０．２秒程度である。したがって、分解能と測定
時間の間隔は固定され、高分解能、高速測定に限界があ
る。
いているためにその可動範囲は有限であり、その変化の
周期も０．２秒程度である。したがって、分解能と測定
時間の間隔は固定され、高分解能、高速測定に限界があ
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、干渉計の光
路差を高速に振動させることによって発生する交流信号
の周波数を測定することにより、測定時間間隔に応じた
分解能で光の波長を測定することができる光波長測定装
置を提供することを目的とする。
路差を高速に振動させることによって発生する交流信号
の周波数を測定することにより、測定時間間隔に応じた
分解能で光の波長を測定することができる光波長測定装
置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するために、 〔１〕光波長測定装置において、参照光を発生させる手
段と、前記参照光と被測定光を同時に分岐する光分岐器
と、この光分岐器出力のどちらか一方の光路差を変調す
る手段と、前記光分岐器の二つの出力光を合波する光合
波器と、この光合波器の出力光のうち参照光を検波する
第１の光検波器と、前記光合波器の出力光のうち被測定
光を検波する第２の光検波器と、前記二つの光検波器の
出力交流信号の周波数から波長を検出する手段とを備え
たことを特徴とする。
達成するために、 〔１〕光波長測定装置において、参照光を発生させる手
段と、前記参照光と被測定光を同時に分岐する光分岐器
と、この光分岐器出力のどちらか一方の光路差を変調す
る手段と、前記光分岐器の二つの出力光を合波する光合
波器と、この光合波器の出力光のうち参照光を検波する
第１の光検波器と、前記光合波器の出力光のうち被測定
光を検波する第２の光検波器と、前記二つの光検波器の
出力交流信号の周波数から波長を検出する手段とを備え
たことを特徴とする。
【０００７】〔２〕上記〔１〕記載の光波長測定装置に
おいて、前記参照光を検波した交流信号の周波数をＮ倍
にする手段と、前記被測定光を検波した交流信号の周波
数をＮ倍にする手段とを備えたことを特徴とする。
おいて、前記参照光を検波した交流信号の周波数をＮ倍
にする手段と、前記被測定光を検波した交流信号の周波
数をＮ倍にする手段とを備えたことを特徴とする。
【０００８】上記のように構成したので、干渉計の光路
差を変調すると干渉計の可視度に応じた振幅の交流信号
が発生し、その周波数は光路差の変調周波数（変調速
度）と振幅（光路差）に比例し、光源の波長に反比例す
る。したがって、光路差を変調して発生する参照光と被
測定光の交流信号の周波数の比を測定することによって
被測定光の波長を求めることが出来る。
差を変調すると干渉計の可視度に応じた振幅の交流信号
が発生し、その周波数は光路差の変調周波数（変調速
度）と振幅（光路差）に比例し、光源の波長に反比例す
る。したがって、光路差を変調して発生する参照光と被
測定光の交流信号の周波数の比を測定することによって
被測定光の波長を求めることが出来る。
【０００９】いま、被測定光の波長をλｓ、参照光の波
長をλｒとし、光路差を変調する交流信号を繰り返し周
波数ｆの三角波として、光路差の変調の長さをＬとする
と、被測定光を検波したときの交流信号の周波数ｆｓと
参照光を検波したときの交流信号の周波数ｆｒはそれぞ
れ、 ｆｓ＝２ｆＬ／λｓ、 ｆｒ＝２ｆＬ／λｒ …（１） となる。ここで係数の２は三角波の往復による。
長をλｒとし、光路差を変調する交流信号を繰り返し周
波数ｆの三角波として、光路差の変調の長さをＬとする
と、被測定光を検波したときの交流信号の周波数ｆｓと
参照光を検波したときの交流信号の周波数ｆｒはそれぞ
れ、 ｆｓ＝２ｆＬ／λｓ、 ｆｒ＝２ｆＬ／λｒ …（１） となる。ここで係数の２は三角波の往復による。
【００１０】したがって、被測定光の波長λｓは、 λｓ＝（ｆｒ／ｆｓ）λｒ …（２） となり、参照光と被測定光を検波したときの交流信号の
周波数の比を測定すれば、被測定光の波長を求めること
ができる。
周波数の比を測定すれば、被測定光の波長を求めること
ができる。
【００１１】交流信号の周波数の測定では、その分解能
はゲート時間に依存しているので、測定時間間隔（ゲー
ト時間）に応じた分解能が得られ、高速測定が可能にな
る。
はゲート時間に依存しているので、測定時間間隔（ゲー
ト時間）に応じた分解能が得られ、高速測定が可能にな
る。
【００１２】また、参照光と被測定光の交流信号の周波
数をＮ倍にすることによって、同一の分解能で測定時間
間隔を１／Ｎにでき、さらに高速化が可能になる。
数をＮ倍にすることによって、同一の分解能で測定時間
間隔を１／Ｎにでき、さらに高速化が可能になる。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。
て図面を参照して詳細に説明する。
【００１４】まず、本発明の第１実施例について説明す
る。
る。
【００１５】図１は本発明の第１実施例を示す光波長測
定装置の構成図である。この図に示すように、光波長測
定装置は、参照用光源１、被測定光入力端２、光分岐器
３、ミラー４、光路差変調用信号発生器５、光路差変調
用ミラー６、光合波器７、光検波器８，９、周波数測定
器１０により構成される。
定装置の構成図である。この図に示すように、光波長測
定装置は、参照用光源１、被測定光入力端２、光分岐器
３、ミラー４、光路差変調用信号発生器５、光路差変調
用ミラー６、光合波器７、光検波器８，９、周波数測定
器１０により構成される。
【００１６】ここで、光路差変調用信号発生器５および
光路差変調用ミラー６は光路差を変調する手段に、光検
波器８は参照光を検波する手段に、光検波器９は被測定
光を検波する手段に、周波数測定器１０は二つの光検波
器８，９の出力交流信号の周波数から波長を検出する手
段にそれぞれ対応する。
光路差変調用ミラー６は光路差を変調する手段に、光検
波器８は参照光を検波する手段に、光検波器９は被測定
光を検波する手段に、周波数測定器１０は二つの光検波
器８，９の出力交流信号の周波数から波長を検出する手
段にそれぞれ対応する。
【００１７】光分岐器３および光合波器７は参照光と被
測定光を同時に分岐、合波するものであり、ハーフミラ
ー、無偏光ビームスプリッタ、光方向性結合器などが使
用可能である。
測定光を同時に分岐、合波するものであり、ハーフミラ
ー、無偏光ビームスプリッタ、光方向性結合器などが使
用可能である。
【００１８】光路差変調用ミラー６は光波長の数倍程度
の振動が得られれば十分であり、ピエゾ素子に光学ミラ
ーを張り付けたものが使用可能である。さらに、この作
用は、光の位相を連続的に変化させるもので、同等の位
相変化が得られるものならばどのようなものでも良い。
の振動が得られれば十分であり、ピエゾ素子に光学ミラ
ーを張り付けたものが使用可能である。さらに、この作
用は、光の位相を連続的に変化させるもので、同等の位
相変化が得られるものならばどのようなものでも良い。
【００１９】この実施例では光合波器の出力光を検波す
る手段として、１個の光検波器を用いたが、２個の光検
波器と差動増幅器の組合わせによるバランスド検波の構
成を採用すれば、光源の出力光の持つ振幅雑音が抑圧さ
れ、測定系の雑音がショット雑音レベルになるので、Ｓ
Ｎ比が改善されて高感度になることは明らかである。
る手段として、１個の光検波器を用いたが、２個の光検
波器と差動増幅器の組合わせによるバランスド検波の構
成を採用すれば、光源の出力光の持つ振幅雑音が抑圧さ
れ、測定系の雑音がショット雑音レベルになるので、Ｓ
Ｎ比が改善されて高感度になることは明らかである。
【００２０】図１において、参照光の光源１からの出力
光は光分岐器３で分岐され、一方の出力光はミラー４で
反射されて光合波器７に導かれる。他方の出力光は光路
差変調用信号発生器５で発生した交流信号で作動する光
路差変調用ミラー６で反射され、光合波器７に導かれ
る。
光は光分岐器３で分岐され、一方の出力光はミラー４で
反射されて光合波器７に導かれる。他方の出力光は光路
差変調用信号発生器５で発生した交流信号で作動する光
路差変調用ミラー６で反射され、光合波器７に導かれ
る。
【００２１】被測定光入力端２から入射した被測定光は
同様に光分岐器３で分岐され、それぞれミラー４、およ
び光路差変調用ミラー６で反射され、光合波器７に導か
れる。光合波器７で合波された参照光は参照信号光とし
て光検波器８で、被測定光は被測定信号光として光検波
器９でそれぞれ検波して光路差の変調で発生した交流信
号を得る。
同様に光分岐器３で分岐され、それぞれミラー４、およ
び光路差変調用ミラー６で反射され、光合波器７に導か
れる。光合波器７で合波された参照光は参照信号光とし
て光検波器８で、被測定光は被測定信号光として光検波
器９でそれぞれ検波して光路差の変調で発生した交流信
号を得る。
【００２２】これらの二つの交流信号の周波数を測定し
て被測定光の波長を求める。次に、本発明の第２実施例
について説明する。
て被測定光の波長を求める。次に、本発明の第２実施例
について説明する。
【００２３】図２は本発明の第２実施例による光波長測
定装置の構成図である。なお、第１実施例と同じ部分に
は同じ符号を付してその説明は省略する。
定装置の構成図である。なお、第１実施例と同じ部分に
は同じ符号を付してその説明は省略する。
【００２４】この実施例の特徴は、参照光と被測定光を
検波して得られる交流信号を、周波数逓倍器１１，１２
を設けることにより、Ｎ倍することにある。
検波して得られる交流信号を、周波数逓倍器１１，１２
を設けることにより、Ｎ倍することにある。
【００２５】上記した式（１）で得られる参照光と被測
定光の周波数をそれぞれＮ倍しても、その比は変わらな
いので、参照光と被測定光の波長の関係は式（２）のま
まである。しかし、同一の精度（分解能）で周波数を測
定する場合には、ゲート時間（測定時間間隔）を１／Ｎ
にすることができ、高速測定が可能になる。
定光の周波数をそれぞれＮ倍しても、その比は変わらな
いので、参照光と被測定光の波長の関係は式（２）のま
まである。しかし、同一の精度（分解能）で周波数を測
定する場合には、ゲート時間（測定時間間隔）を１／Ｎ
にすることができ、高速測定が可能になる。
【００２６】なお、第１実施例および第２実施例ではマ
ッハッェンダー形干渉計での構成を示したが、マイケル
ソン形干渉計などの構成でも同様の動作を行わせること
ができる。また、被測定光及び参照光の光分岐器への入
力端と、光合波器出力端をそれぞれ分離して説明した
が、同一方向からの入力および同一方向への出力も可能
である。さらに、構成部品も光ファイバを用いた部品の
使用も可能である。
ッハッェンダー形干渉計での構成を示したが、マイケル
ソン形干渉計などの構成でも同様の動作を行わせること
ができる。また、被測定光及び参照光の光分岐器への入
力端と、光合波器出力端をそれぞれ分離して説明した
が、同一方向からの入力および同一方向への出力も可能
である。さらに、構成部品も光ファイバを用いた部品の
使用も可能である。
【００２７】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能
であり、これらを本発明の範囲から排除するものではな
い。
のではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能
であり、これらを本発明の範囲から排除するものではな
い。
【００２８】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、以下のような効果を奏することができる。
よれば、以下のような効果を奏することができる。
【００２９】（１）光路差を高速に変調することが可能
であり、被測定光の波長を分解能に応じた速度で測定す
ることが可能である。
であり、被測定光の波長を分解能に応じた速度で測定す
ることが可能である。
【００３０】（２）光路差を変調して得られる交流信号
をＮ倍にすることにより、周波数の測定時間を１／Ｎに
でき、高速測定が可能になる。
をＮ倍にすることにより、周波数の測定時間を１／Ｎに
でき、高速測定が可能になる。
【図１】本発明の第１実施例を示す光波長測定装置の構
成図である。
成図である。
【図２】本発明の第２実施例を示す光波長測定装置の構
成図である。
成図である。
１ 参照用光源 ２ 被測定光入力端 ３ 光分岐器 ４ ミラー ５ 光路差変調用信号発生器 ６ 光路差変調用ミラー ７ 光合波器 ８，９ 光検波器 １０ 周波数測定器 １１，１２ 周波数逓倍器
Claims (2)
- 【請求項１】（ａ）参照光を発生させる手段と、（ｂ）
前記参照光と被測定光を同時に分岐する光分岐器と、
（ｃ）該光分岐器出力のどちらか一方の光路差を変調す
る手段と、（ｄ）前記光分岐器の二つの出力光を合波す
る光合波器と、（ｅ）該光合波器の出力光のうち参照光
を検波する第１の光検波器と、（ｆ）該光合波器の出力
光のうち被測定光を検波する第２の光検波器と、（ｇ）
前記二つの光検波器の出力交流信号の周波数から波長を
検出する手段とを備えたことを特徴とする光波長測定装
置。 - 【請求項２】（ａ）前記参照光を検波した交流信号の周
波数をＮ倍にする手段と、（ｂ）前記被測定光を検波し
た交流信号の周波数をＮ倍にする手段とを備えたことを
特徴とする請求項１記載の光波長測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000189334A JP2002005748A (ja) | 2000-06-23 | 2000-06-23 | 光波長測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000189334A JP2002005748A (ja) | 2000-06-23 | 2000-06-23 | 光波長測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002005748A true JP2002005748A (ja) | 2002-01-09 |
Family
ID=18688975
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000189334A Pending JP2002005748A (ja) | 2000-06-23 | 2000-06-23 | 光波長測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002005748A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107064067A (zh) * | 2017-05-16 | 2017-08-18 | 西安交通大学 | 一种双干涉仪的空气折射率廓线的测量系统及方法 |
-
2000
- 2000-06-23 JP JP2000189334A patent/JP2002005748A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107064067A (zh) * | 2017-05-16 | 2017-08-18 | 西安交通大学 | 一种双干涉仪的空气折射率廓线的测量系统及方法 |
| CN107064067B (zh) * | 2017-05-16 | 2019-12-24 | 西安交通大学 | 一种双干涉仪的空气折射率廓线的测量系统及方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20020820 |