JP2003075260A - 光波長測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 安価に且つ簡単な演算処理で、入力光の波長
の変動量を正確に測定できるようにする。 【解決手段】 入力光を分波し光路長が異なる２つの光
路をそれぞれ経由させて空間光路上の所定位置で光軸同
士が所定角度で交差するように出射して、所定位置の近
傍に干渉縞を生じさせ、この干渉縞の入力光の波長の変
化に応じた位置変動を、それぞれの組が干渉縞の間隔ｄ
と等しい間隔で配置された複数組の受光器２３ａ（１，
１）〜２３ａ（１，４）、２３ａ（２，１）〜２３ａ
（２，４）、…、２３ａ（４，１）〜２３ａ（４，４）
と、その受光信号を各組毎に合成する合成手段２３ｂ
（１）〜２３ｂ（４）とからなる受光部２３によって検
出し、各組毎の合成信号Ｖｓ１〜Ｖｓ４に基づいて入力
光の波長の変動量、変動方向等の波長情報を検出してい
る。

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、光の波長の変動量
を簡単な構成で、正確に測定するための技術に関する。 【０００２】 【従来の技術】例えば、各種機器の光源として使用され
るレーザー光等のコヒーレント光の波長の僅かな変動を
測定する場合に、従来から図１０に示すような干渉計１
０が用いられている。 【０００３】この干渉計１０は、入力光Ａを第１光路Ｌ
１を介して分波器１１に入射させ、この分波器１１によ
って第１の光Ａ１と第２の光Ａ２とに分け、第１の光Ａ
１を第２光路Ｌ２を介して合波器１２に入射し、第２の
光Ａ２を第２光路Ｌ２と光路長が異なる第３光路Ｌ３を
介して合波器１２に入射して、第２光路Ｌ２を経由した
第１の光Ａ１と第３光路Ｌ３を経由した第２の光Ａ２と
を合波し、その合波された第３の光Ａ３を第４光路Ｌ４
を介して受光器１３に入射する。 【０００４】ここで、第１の光Ａ１と第２の光Ａ２が同
相で合波器１２に入射されると、第３の光Ａ３の強度は
最大となり、逆相で合波器１２に入射されると第３の光
Ａ３の強度は最小（理論的にはゼロ）となる。 【０００５】分波器１１の２つ分波路の長さ、および合
波器１２の２つ合波路の長さがともに等しいとすれば、
合波器１２に入射される第１の光Ａ１と第２の光Ａ２の
位相差φは、第２光路Ｌ２と第３光路Ｌ３の長さの差
（光路長差）ΔＬと、入力光Ａの波長λとによって決ま
り、光路長差ΔＬが一定であれば、入力光Ａの波長λの
単調変化に対して位相差φが光路長差ΔＬによって決ま
る周期で変化し、この位相差φの周期変化にともなって
第３の光Ａ３の強度は、図１１のように周期変化する。 【０００６】したがって、例えば、第３の光Ａ３の強度
がある時点から何周期分変化したかがわかれば、入力光
Ａの波長の変化量がわかり、ある時点での入力光Ａの波
長が既知であれば、その既知波長に波長変化量を加え
て、現在の波長を求めることができる。 【０００７】ところが、前記した干渉計１０では、図１
１に示しているように、入力光Ａの波長がΔλだけ変動
して第３の光Ａ３の強度がＵからＵ′に低下した場合、
入力光Ａの波長が長くなって第３の光Ａ３の強度がＵか
らＵ′に低下したのか、入力光Ａの波長が短くなって第
３の光Ａ３の強度がＵからＵ′に低下したのかを区別す
ることができず、波長の変動方向が既知でなければ、そ
の波長の変動を正確に把握することができないという問
題がある。 【０００８】これを解決する方法として、第１の光Ａ１
と第２の光Ａ２の光軸同士が所定角度をもって所定位置
で交わるように出射し、その所定位置の近傍に干渉縞を
生じさせ、その干渉縞を受光部で受光して干渉縞波形を
検出し、この検出した干渉縞波形に対して逆フーリエ変
換の演算を行うことで、入力光の波長を求める方法も提
案されている。 【０００９】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うに干渉縞波形を求めるためには受光部として受光素子
を密集配置した高価なものが必要となり、しかも、各位
置毎に一つの受光素子の出力信号を用いるので、各受光
素子の受光特性のばらつきや雑音等の影響を直接受け
て、正確な測定が行えない。また、逆フーリエ変換とい
う複雑な演算処理が必要となり装置が複雑化するという
問題もあった。 【００１０】本発明は、この問題を解決して、安価に且
つ簡単な演算処理で入力光の波長の変動量を正確に測定
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
としている。 【００１１】 【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明の光波長測定装置は、入力光を第１の光と第
２の光に分波する分波手段（２１）と、前記分波手段に
よって分波された第１の光と第２の光とを光路長が異な
る２つの光路をそれぞれ経由させてその光軸同士が空間
光路上の所定位置で所定角度をもって交わるように出射
して、該所定位置の近傍に干渉縞を生じさせる干渉縞生
成手段（２２）と、前記所定位置の近傍で前記干渉縞を
受光する受光部（２３）と、前記受光部の出力信号に基
づいて、前記入力光の波長に関する情報を検出する波長
情報検出手段（２４）とを備えた光波長測定装置であっ
て、前記受光部は、前記干渉縞の間隔の整数倍にほぼ等
しい間隔をもって配置された複数個の受光器を一組と
し、該受光器の組が複数組分同一直線上に配置され、各
受光器の出力信号を各組毎にそれぞれ合成した合成信号
を出力するように構成されており、前記波長情報検出手
段は、前記受光部から出力される各組毎の合成信号に基
づいて、前記入力光の波長に関する情報を検出するよう
に構成されている。 【００１２】 【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施の形態を説明する。図１は、本発明を適用した光波長
測定装置２０の構成を示している。 【００１３】この光波長測定装置２０は、分波手段２
１、干渉縞生成手段２２、受光部２３および波長情報検
出手段２４によって構成されている。 【００１４】分波手段２１は、第１光路Ｌ１を介して入
射される入力光を第１の光Ａ１と第２の光Ａ２に分波し
て干渉縞生成手段２２に出射する。なお、ここで分波手
段２１の２つの分波路の長さは等しいものとする。 【００１５】干渉縞生成手段２２は、第１の光Ａ１を分
波手段２１から空間光路上の所定位置Ｏに至る第２光路
Ｌ２を経由させて出射し、第２の光Ａ２を分波手段２１
から所定位置Ｏに至り第２光路Ｌ２と光路長が異なる第
３光路Ｌ３を経由させて、第２光路Ｌ２から所定位置Ｏ
に出射される第１の光Ａ１と光軸同士が所定角度（微小
角度）θで交差するように出射する。 【００１６】なお、第２光路Ｌ２および第３光路Ｌ３
は、光ファイバ光路を含んでいてもよいが、少なくとも
所定位置Ｏおよびその近傍は空間光路が用いられてい
る。また、空間光路の光路長は、その空間光路の長さと
等しいが、ファイバ光路の光路長は、そのファイバの屈
折率にファイバの長さを乗じた値となる。 【００１７】このように同一波長で光路長の違いに応じ
た位相差をもつ第１の光Ａ１と第２の光Ａ２とを空間光
路上の所定位置Ｏで角度θをなすように交差させると、
図２に示すように、第１の光Ａ１の位相値が０およびπ
となる位相面ａ（０）、ａ（π）と、第２の光Ａ２の位
相値が０およびπとなる位相面ｂ（０）、ｂ（π）とが
同相で交わる同相交差部（丸印）の列と、逆相で交わる
逆相交差部（四角印）の列とが交互に生じ、同相交差部
の列の延長線上は、第１の光Ａ１と第２の光Ａ２とが強
調し合って最も明るい部分（明部）Ｌとなり、逆相交差
部の列の延長線上は、第１の光Ａ１と第２の光Ａ２とが
相殺し合って最も暗い部分（暗部）Ｄとなり、第１の光
Ａ１の光軸と第２の光Ａ２の光軸とがなす面Ｐに直交す
る平面Ｑ上には、明部Ｌと暗部Ｄとが面Ｐと平行な方向
に沿って交互に並んだ干渉縞が生じる。 【００１８】この平面Ｑ上で面Ｐと平行な方向に沿った
位置毎の光の強さは、図２のＣのように正弦波状に変化
する。 【００１９】この干渉縞の明部Ｌと暗部Ｄの位置は、第
２光路Ｌ２と第３光路Ｌ３の光路長差ΔＬが一定であれ
ば、入力光Ａの波長の変動に伴う第１の光Ａ１と第２の
光Ａ２の所定位置Ｏへの出射位相の変動に応じて変化す
る。 【００２０】即ち、入力光Ａの波長をλ、第１の光Ａ１
と第２の光Ａ２の分波手段２１からの出射位相をともに
０とし、分波手段２１から所定位置Ｏに至る第２光路Ｌ
２および第３光路Ｌ３の光路長をそれぞれＸ、Ｙとする
と、第２光路Ｌ２を経由して所定位置Ｏに出射される第
１の光Ａ１の位相φ１と、第３光路Ｌ３を経由して所定
位置Ｏに出射される第２の光Ａ２の位相φ２は、それぞ
れ次のようになる。 【００２１】φ１＝２πＸ／λ φ２＝２πＹ／λ 【００２２】そして、第１の光Ａ１と第２の光Ａ２の位
相差Δφは、 Δφ＝φ２−φ１＝２π（Ｙ−Ｘ）／λ＝２πΔＬ／λ となる。 【００２３】したがって、第１の光Ａ１と第２の光Ａ２
の位相差Δφは、入力光Ａの波長λの変動に追従して変
化することになり、この位相差Δφの変化によって同相
交差部と逆相交差部の位置が変化し、これに伴って干渉
縞の明部Ｌと暗部Ｄの位置が変化する。 【００２４】例えば、図２に示した干渉縞は、第１の光
Ａ１と第２の光Ａ２の位相差Δφがπの場合であり、こ
のとき第１の光Ａ１と第２の光Ａ２の光軸が交わる所定
位置Ｏに暗部Ｄが生じ、この暗部Ｄを中心にして、入力
光Ａの波長λと、第１の光Ａ１と第２の光Ａ２が交わる
角度θとで決まる間隔で明部Ｌと暗部Ｄが交互に生じ
る。 【００２５】また、図３に示しているように、第１の光
Ａ１と第２の光Ａ２の位相差Δφがπより小さくなる
と、図２で第１の光Ａ１と第２の光Ａ２の光軸が交わる
所定位置Ｏにあった暗部Ｄが下方に移動し、他の暗部Ｄ
および明部Ｌも同様に下方へずれる。 【００２６】ただし、厳密にいえば、波長の変動にとも
ない第１の光Ａ１および第２の光Ａ２の各位相面ａ
（０）、ａ（π）、ｂ（０）、ｂ（π）の間隔も変化
し、干渉縞の間隔自体も変化するが、入力光Ａの波長の
変動量が波長に比べて小さく、波長に対して光路長差Δ
Ｌが非常に長い場合には、波長の変動量による干渉縞の
間隔の変化は、波長変動に伴う位相変化に比べて無視で
きるほど小さくなるので、干渉縞はその間をほぼ一定に
保ちながら波長変動に伴ってスライド移動する。 【００２７】よって、入力光Ａの波長が例えば単調変化
するとき、所定位置Ｏの近傍の特定位置における光の強
度は干渉縞の移動にともなって正弦波状に周期変化する
ことになるが、前記したようにこの特定位置だけの光の
強度を検出しても、波長の変動方向がわからない。 【００２８】そこで、この光波長測定装置２０では、受
光部２３を図４に示しているように構成している。 【００２９】この受光部２３は、それぞれの受光面が平
面Ｑとほぼ一致した状態で、干渉縞の間隔（明部Ｌ同士
または暗部Ｄ同士の間隔）ｄと等しい（あるいはその整
数倍でもよい）間隔をもって干渉縞の明部Ｌと暗部Ｄが
並ぶ方向に沿って配置された複数Ｎの受光器２３ａ
（ｉ，１）〜２４ａ（ｉ，Ｎ）を１組とし、複数Ｍ組の
受光器２３ａ（１，１）〜２３（１，Ｎ）、２３ａ
（２，１）〜２３（２，Ｎ）、…、２３ａ（Ｍ，１）〜
２３（Ｍ，Ｎ）を、所定の間隔で同一直線上に配置し、
これらの各受光器２３ａ（１，１）〜２３（Ｍ，Ｎ）の
受光信号を、Ｍ個の合成手段２３ｂ（１）〜２３ｂ
（Ｍ）によって各組毎に加算合成し、各組毎の合成信号
Ｖｓ１〜ＶｓＭを波長情報検出手段２４に出力するよう
に構成されている。なお、図４では、Ｎ＝４、Ｍ＝４
で、組の異なる受光器が干渉縞の間隔ｄの１／４の間隔
となるように配置している。 【００３０】このように構成された受光部２３の場合、
ある組（例えばｉ＝１）の受光器２３ａ（１、１）の出
力信号Ｖ（１、１）は、入力光Ａの波長が単調変化する
ときに正弦状に変化し、この受光器２３ａ（１，１）と
同じ組の他の受光器２３ａ（１，２）〜２３ａ（１，
４）の出力信号Ｖ（１，２）〜Ｖ（１，４）も出力信号
Ｖ（１、１）と同相で正弦状に変化する。 【００３１】ただし、受光器の受光特性には個々にバラ
ツキがあり、しかも、配置間隔にも誤差があるため、受
光器２３ａ（１，１）〜２３ａ（１，４）の出力信号Ｖ
（１，１）〜Ｖ（１，４）の振幅および位相は完全には
一致しない。また、狭い間隔に複数の受光器を並べるの
で、受光器個々の受光面積が小さく、出力信号のＳ／Ｎ
が小さくなる。 【００３２】しかし、これらの出力信号Ｖ（１，１）〜
Ｖ（１，４）は合成手段２３ｂ（１）によって加算合成
されるので、各受光器の受光特性および位相のバラツキ
による誤差成分が抑圧されたＳ／Ｎの大きい合成信号Ｖ
ｓ１が例えば図５の（ａ）のように得られる。 【００３３】また、受光器２３ａ（１，１）の隣に配置
された受光器２３ａ（２，１）の出力信号Ｖ（２、１）
は、入力光Ａの波長が単調変化するときに、受光器２３
ａ（１，１）の出力信号Ｖ（１，１）に対して位相がπ
／２ずれた正弦状に変化し、この受光器２３ａ（２，
１）と同じ組の他の受光器２３ａ（２，２）〜２３ａ
（２，４）の出力信号Ｖ（２，２）〜Ｖ（２，４）も出
力信号Ｖ（２，１）と同相で正弦状に変化し、これらの
出力信号Ｖ（２，１）〜Ｖ（２，４）が合成手段２３ｂ
（２）によって加算合成され、各受光器の受光特性およ
び位相のバラツキによる誤差成分が抑圧されたＳ／Ｎの
大きい合成信号Ｖｓ２が、例えば図５の（ｂ）のように
得られる。 【００３４】同様に、受光器２３ａ（２，１）の隣に配
置された受光器２３ａ（３，１）の出力信号Ｖ（３，
１）は、入力光Ａの波長が単調変化したとき、受光器２
３ａ（２，１）の出力信号Ｖ（２，１）に対して位相が
π／２ずれた正弦状に変化し、この受光器２３ａ（３，
１）と同じ組の他の受光器２３ａ（３，２）〜２３ａ
（３，４）の出力信号Ｖ（３，２）〜Ｖ（３，４）も出
力信号Ｖ（３，１）と同相で正弦状に変化し、これらの
出力信号Ｖ（３，１）〜Ｖ（３，４）が合成手段２３ｂ
（３）によって加算合成され、各受光器の受光特性およ
び位相のバラツキによる誤差成分が抑圧されたＳ／Ｎの
大きい合成信号Ｖｓ３が、例えば図５の（ｃ）のように
得られる。 【００３５】同様に、受光器２３ａ（３，１）の隣に配
置された受光器２３ａ（４，１）の出力信号Ｖ（４，
１）は、入力光Ａの波長が単調変化したときに、受光器
２３ａ（３，１）の出力信号Ｖ（３，１）に対して位相
がπ／２ずれた正弦状に変化し、この受光器２３ａ
（４，１）と同じ組の他の受光器２３ａ（４，２）〜２
３ａ（４，４）の出力信号Ｖ（４，２）〜Ｖ（４，４）
も出力信号Ｖ（４，１）と同相で正弦状に変化し、これ
らの出力信号Ｖ（４，１）〜Ｖ（４，４）が合成手段２
３ｂ（４）によって加算合成され、各受光器の受光特性
および位相のバラツキによる誤差成分が抑圧されたＳ／
Ｎの大きい合成信号Ｖｓ４が、例えば図５の（ｄ）のよ
うに得られる。 【００３６】波長情報検出手段２４は、このようにして
得られる各組毎の合成信号Ｖｓ１〜Ｖｓ４に基づいて、
入力光Ａ１の波長およびその変動量を検出する。 【００３７】以下、その検出手順について説明する。合
成信号Ｖｓ１〜Ｖｓ４の交流成分の振幅をＢ、直流成分
（オフセット）をＤｃとすれば、各合成信号Ｖｓ１〜Ｖ
ｓ４は、以下のように表すことができる。 【００３８】 Ｖｓ１＝Ｂｃｏｓ（２πΔＬ／λ）＋Ｄｃ ……（１） Ｖｓ２＝Ｂｓｉｎ（２πΔＬ／λ）＋Ｄｃ ……（２） Ｖｓ３＝−Ｂｃｏｓ（２πΔＬ／λ）＋Ｄｃ ……（３） Ｖｓ４＝−Ｂｓｉｎ（２πΔＬ／λ）＋Ｄｃ ……（４） 【００３９】ここで、合成信号Ｖｓ１、Ｖｓ３の差ΔＶ
ａおよび合成信号Ｖｓ２、Ｖｓ４の差ΔＶｂを求める
と、以下のようになる。 【００４０】 ΔＶａ＝Ｖｓ１−Ｖｓ３＝２Ｂｃｏｓ（２πΔＬ／λ） ……（５） ΔＶｂ＝Ｖｓ２−Ｖｓ４＝２Ｂｓｉｎ（２πΔＬ／λ） ……（６） 【００４１】上記式（５）、（６）と三角関数の定理 ｃｏｓα／ｓｉｎα＝ｔａｎα とから、 ２πΔＬ／λ ＝ｔａｎ^−１（ΔＶｂ／ΔＶａ） ……（７） が得られる。 【００４２】そして、この式（７）から、波長λは、 λ＝２πΔＬ／ｔａｎ^−１（ΔＶｂ／ΔＶａ） ……（８） となる。 【００４３】ただし、ｔａｎ（正接）は不連続な周期関
数であるから、図６に示すように、ｔａｎ^−１（ΔＶｂ
／ΔＶａ）は、（ΔＶｂ／ΔＶａ）のある値Ｓに対して
−π／２〜π／２の範囲で得られる値をＪとすると、Ｊ
＋ｍπ（係数ｍは０、１、２、…）で表される複数の値
を取り得る。 【００４４】したがって、例えば、入力光Ａの波長λの
標準値λｓに対して、 ２πΔＬ／（Ｋ−１／２）π＜λｓ＜２πΔＬ／（Ｋ＋
１／２）π が成立する値Ｋを係数ｍと決定し、測定開始時に得られ
た合成信号Ｖｓ１〜Ｖｓ４を用いて入力光Ａ１の波長λ
を次の演算で求める。 【００４５】 λ＝２πΔＬ／（Ｊ＋ｍπ） ……（９） 【００４６】そして、この測定開始時点から（ΔＶｂ／
ΔＶａ）の値Ｓを監視して、値Ｓが＋∞から−∞に不連
続に変化したときには係数ｍを１だけ増加更新し、値Ｓ
が−∞から＋∞に不連続に変化したときには係数ｍを１
だけ減算更新してゆき、次の測定タイミングになったと
きに、この更新された係数ｍを用いて式（９）から波長
λ′を求め、 Δλ＝λ′−λ ……（１０） の演算によって入力光Ａ１の波長の変動量Δλを求め
る。 【００４７】波長情報検出手段２４は、合成信号Ｖｓ１
〜Ｖｓ４に対する上記処理を行い、入力光Ａの波長λと
その変動量Δλを求める。 【００４８】なお、上記した波長情報の検出処理では、
入力光Ａの波長の変動量をその変動方向を含めて演算で
求めているが、合成信号から波長の変動方向を求めて、
その合成信号の変化量から波長の変動量を求めることも
可能である。 【００４９】この方法を、前記したように各組の受光器
の配置間隔を干渉縞の間隔ｄの１／４の間隔にした場合
について説明する。 【００５０】この場合、図５に示しているように、所定
の組の合成信号Ｖｓ１が最大値に達してから次の最大値
に達するまでの１周期の間をπ／２ずつ４つの位相期間
Ｔ１〜Ｔ４に分けると、位相期間Ｔ１においては、波長
の変化に対して、合成信号Ｖｓ１、Ｖｓ４の変化方向が
同一であり、この方向を（−）方向とすると、合成信号
Ｖｓ２、Ｖｓ３の変化方向はともに（＋）方向となる。 【００５１】また、位相期間Ｔ２においては、波長の変
化に対して、合成信号Ｖｓ１、Ｖｓ２の変化方向がとも
に（−）方向で、合成信号Ｖｓ３、Ｖｓ４の変化方向は
ともに（＋）方向となる。 【００５２】また、位相期間Ｔ３においては、波長の変
化に対して、合成信号Ｖｓ１、Ｖｓ４の変化方向がとも
に（＋）方向で、合成信号Ｖｓ２、Ｖｓ３の変化方向は
ともに（−）方向となる。 【００５３】また、位相期間Ｔ４においては、波長の変
化に対して、合成信号Ｖｓ１、Ｖｓ２の変化方向がとも
に（＋）方向で、合成信号Ｖｓ３、Ｖｓ４の変化方向は
ともに（−）方向となる。 【００５４】上記した各位相期間における各合成信号の
レベルの変化方向をまとめると図７に示すようになる。 【００５５】この図７から明らかなように、ある一つの
位相期間における合成信号Ｖｓ１〜Ｖｓ４の変化方向の
パターンは、各位相期間毎に異なっており、しかも各位
相期間内での合成信号の変化は単調変化である。 【００５６】したがって、入力光の波長変動にともなっ
て各組の合成信号Ｖｓ１〜Ｖｓ４が変化したとき、その
変化方向のパターンから、そのときの波長がどの位相期
間に存在してどの方向に変化しているかがわかる。ま
た、予め合成信号の各値と波長の変動量との関係を記憶
しておけば、合成信号の変化から入力光Ａの波長の変動
量を求めることができる。 【００５７】なお、この場合、図５に示しているよう
に、各組の合成信号Ｖｓ１〜Ｖｓ４のうち、波長変動に
対して比較的直線的にレベルが変化する範囲Ｈ１〜Ｈ４
を用いて入力光Ａの波長の変動量を求めることで、その
検出精度が高くなる。 【００５８】また、予め入力光Ａのある時点での波長を
基準波長として別の波長計等を併用して正確に調べてお
くとともに、この時点での各合成信号Ｖｓ１〜Ｖｓ４を
基準値としてそれぞれ記憶しておき、時間経過に伴う波
長の変動量を前記したように合成信号の変化量から求
め、その波長変動量と基準波長とから入力光Ａの現在の
波長を求めることができる。 【００５９】このように実施形態の波長測定装置２０
は、入力光Ａを分波して光路長が異なる第２光路Ｌ２と
第３光路Ｌ３をそれぞれ経由させて空間光路上の所定位
置Ｏで光軸同士が所定角度θで交差するように出射し
て、所定位置Ｏの近傍に干渉縞を生じさせ、この干渉縞
の入力光Ａの波長の変化に応じた位置変動を、それぞれ
の組が干渉縞の間隔ｄと等しい間隔で配置された複数組
の受光器と、その受光信号を各組毎に合成する合成手段
とからなる受光部２３によって検出し、各組毎の合成信
号に基づいて入力光Ａの波長の変動量、変動方向等の波
長情報を検出している。 【００６０】このため、受光部２３を構成する受光器２
３ａとして安価なものを用いても、受光器個々の特性の
バラツキや配置間隔の誤差が抑圧されたＳ／Ｎの高い合
成信号に対する簡単な演算処理で、入力光の波長に関す
る情報を正確に検出することができる。 【００６１】図８は、本発明を適用した光波長測定装置
４０のより実際的な構成を示している。この図８におい
て、ビームスプリッタ４１は、入力光Ａの一部Ａ１を第
１の固定ミラー４２へ反射し、他部Ａ２を透過させて可
動直交ミラー４５へ出射する前記分波手段２１としての
機能と、前記干渉縞生成手段２２の一部としての機能と
を有している。 【００６２】即ち、ビームスプリッタ４１で第１の固定
ミラー４２側に反射された光Ａ１は、第１の固定ミラー
４２から第２の固定ミラー４３側に反射され、さらに、
第２の固定ミラ４３ーからビームスプリッタ４１側に反
射され、その一部Ａ１′がビームスプリッタ４１を透過
する。 【００６３】また、ビームスプリッタ４１を透過した光
Ａ２は、可動直交ミラー４５の第１ミラー４５ａから第
２ミラー４５ｂ側に反射され、さらに第２ミラ４５ｂか
らビームスプリッタ４１側へ反射され、その一部Ａ２′
がビームスプリッタ４１で反射されて、光Ａ１′とほぼ
同方向へ出射される。 【００６４】ここで、ビームスプリッタ４１、第１の固
定ミラー４２、可動直交ミラー４５の第１ミラー４５
ａ、第２ミラー４５ｂは、入力光Ａの光軸に対して４５
度の角度をなすように配置され、第２の固定ミラー４３
は、第１の固定ミラー４２からの光Ａ１が４５度−θ／
２の入射角で入射されるように配置されている。 【００６５】したがって、ビームスプリッタ４１から出
射される光Ａ１′、Ａ２′の光軸は所定位置Ｏにおいて
角度θで交差して、前記同様に、所定位置Ｏの近傍で明
部Ｌと暗部Ｄが交互に並んだ干渉縞を生じさせる。 【００６６】そして、この所定位置Ｏの近傍には前記同
様に構成された受光部２３が設けられており、干渉縞を
受光して受光器の各組毎の合成信号を前記同様に構成さ
れた波長情報検出手段２４に出力する。 【００６７】また、可動直交ミラー４５は、ビームスプ
リッタ４１側に近づいたり離れたりできるようになって
おり、この可動直交ミラー４５の位置を変えることで、
光Ａ１の光路長を可変することができる。 【００６８】このような構成の光波長測定装置４０の場
合、例えば始めに、ビームスプリッタ４１から第１の固
定ミラー４２および第２の固定ミラー４３で折り返され
ビームスプリッタ４１を透過して所定位置Ｏに至る光路
と、ビームスプリッタ４１から可動直交ミラー４５の第
１ミラー４５ａおよび第２ミラー４５ｂで折り返されビ
ームスプリッタ４１で反射して所定位置Ｏに至る光路と
の差がゼロとなるように可動直交ミラー４５の位置を設
定してから、可動直交ミラー４５をビームスプリッタ４
１から遠ざけて両光路の間に任意の光路長差ΔＬを与
え、その間に、ある合成信号が何周期分変化したかを調
べることで、入力光Ａの絶対波長を求めることができ
る。 【００６９】また、この光路長差ΔＬを維持したときの
合成信号の変化から、前記同様に入力光Ａの波長および
その変動量を求めることができる。 【００７０】なお、上記した受光部２３では、同一組の
受光器を干渉縞の間隔ｄと等しい間隔で配置し、組の異
なる受光器を干渉縞の間隔ｄの１／４の間隔で配置して
いるが、これは本発明を限定するものではない。 【００７１】例えば、図９に示す受光部２３′のよう
に、干渉縞の間隔ｄの３倍の間隔で配置された３個一組
の受光器２３ａ（ｉ，１）〜２３ａ（ｉ，３）を、干渉
縞の間隔ｄの３／４の間隔で同一直線上に配置し、４つ
の合成手段２３ｂ（１）〜２３ｂ（４）によってそれぞ
れ加算合成し、その合成信号Ｖｓ１〜Ｖｓ４を波長情報
検出手段２４へ出力するように構成することもできる。 【００７２】また、各組の受光器の数Ｎは必ずしも同一
である必要はなく、また、受光器の組数Ｍは上記した４
組以外に、３組、６組、８組等であってもよく、各組の
受光器の間隔は、上記のように干渉縞の間隔ｄの１／４
の奇数倍だけでなく、干渉縞の間隔ｄの１／３、１／
６、１／８の奇数倍等であってもよい。 【００７３】 【発明の効果】以上説明したように、本発明の光波長測
定装置は、入力光を第１の光と第２の光に分波する分波
手段（２１）と、前記分波手段によって分波された第１
の光と第２の光とを光路長が異なる２つの光路をそれぞ
れ経由させてその光軸同士が空間光路上の所定位置で所
定角度をもって交わるように出射して、該所定位置の近
傍に干渉縞を生じさせる干渉縞生成手段（２２）と、前
記所定位置の近傍で前記干渉縞を受光する受光部（２
３）と、前記受光部の出力信号に基づいて、前記入力光
の波長の変動量を検出する波長情報検出手段（２４）と
を備えた光波長測定装置であって、前記受光部は、前記
干渉縞の間隔の整数倍にほぼ等しい間隔をもって配置さ
れた複数個の受光器を一組とし、該受光器の組が複数組
分同一直線上に配置され、各受光器の出力信号を各組毎
にそれぞれ合成した合成信号を出力するように構成され
ており、前記波長情報検出手段は、前記受光部から出力
される各組毎の合成信号に基づいて、前記入力光の波長
に関する情報を検出するように構成されている。 【００７４】このため、受光部を構成する受光器として
安価な受光器を用いても、受光器個々の特性のバラツキ
や配置間隔の誤差が抑圧されたＳ／Ｎの高い合成信号に
対する簡単な演算処理で、入力光の波長に関する情報を
正確に検出することができる。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の光波長測定装置の構成を模式的に示す
図 【図２】光の位相と干渉縞との関係を示す図 【図３】光の位相と干渉縞との関係を示す図 【図４】要部の構成を示す図 【図５】要部から出力される合成信号の図 【図６】演算処理を説明するための図 【図７】合成信号の変化パターン図 【図８】本発明の光波長測定装置のより具体的な構成を
示す図 【図９】複数の受光器の他の配置例を示す図 【図１０】光波長測定に用いる従来の干渉計を示す図 【図１１】従来の干渉計の動作を説明するための図 【符号の説明】 ２０……光波長測定装置、２１……分波手段、２２……
干渉縞生成手段、２３、２３′……受光部、２３ａ
（１，１）〜２３ａ（４，４）……受光器、２３ｂ
（１）〜２３ｂ（４）……合成手段、２４……波長情報
検出手段、４０……光波長測定装置、４１……ビームス
プリッタ、４２……第１の固定ミラー、４３……第２の
固定ミラー、４５……可動直交ミラー、４５ａ……第１
ミラー、４５ｂ……第２ミラー

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】入力光を第１の光と第２の光に分波する分
   波手段（２１）と、 前記分波手段によって分波された第１の光と第２の光と
   を光路長が異なる２つの光路をそれぞれ経由させてその
   光軸同士が空間光路上の所定位置で所定角度をもって交
   わるように出射して、該所定位置の近傍に干渉縞を生じ
   させる干渉縞生成手段（２２）と、 前記所定位置の近傍で前記干渉縞を受光する受光部（２
   ３）と、 前記受光部の出力信号に基づいて、前記入力光の波長に
   関する情報を検出する波長情報検出手段（２４）とを備
   えた光波長測定装置であって、 前記受光部は、 前記干渉縞の間隔の整数倍にほぼ等しい間隔をもって配
   置された複数個の受光器を一組とし、該受光器の組が複
   数組分同一直線上に配置され、各受光器の出力信号を各
   組毎にそれぞれ合成した合成信号を出力するように構成
   されており、 前記波長情報検出手段は、 前記受光部から出力される各組毎の合成信号に基づいて
   前記入力光の波長に関する情報を検出するように構成さ
   れていることを特徴とする光波長測定装置。