JP2008224394A - Optical heterodyne interference apparatus and method for measuring optical path-length difference therefor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光ヘテロダイン干渉装置において、被測定物に対する位相測定を正しく行えるようにするための技術に関する。 The present invention relates to a technique for correctly performing phase measurement on an object to be measured in an optical heterodyne interferometer.
光ファイバや光部品等の各種特性を求めるために、従来から図7に示す構成の光ヘテロダイン干渉装置10が用いられている。
Conventionally, an optical
この光ヘテロダイン干渉装置10は、波長可変光源11から出射された周波数foの光Pを光分波器12で2分岐し、その一方の光Paを被測定物1を含む光路L1に出射し、他方の光Pbを被測定物1を含まない光路L2側に出射する。
This
ここで、光路L2側には周波数シフタ13が挿入されている。周波数シフタ13は例えば音響光学型の素子からなり、信号発生器14から出力される所定周波数faの電気の駆動信号Eaを受けて、周波数foで入力された光Pbを周波数fo+faの光Pcに変換する。なお、この周波数シフタ13は光路L1側の被測定部1の前段あるいは後段に挿入されていてもよい。
Here, a
そして、光路L1側で被測定物1から出射された光Pa′(以下、信号光と記す)と、光路L2の周波数シフタ13から出射された光Pc(以下、参照光と記す)は光合波器15で合波され、その合波光Pdが光電変換器16に入力されて、電気の信号Edに変換される。
The light Pa ′ (hereinafter referred to as signal light) emitted from the
ここで、信号光Pa′の電界成分をEs、振幅をAs、周波数をfs、初期位相をφs、参照光Pcの電界成分をEr、振幅をAr、周波数をfr、初期位相をφrとすると、両光の電界成分は、次のように表される。 Here, if the electric field component of the signal light Pa ′ is Es, the amplitude is As, the frequency is fs, the initial phase is φs, the electric field component of the reference light Pc is Er, the amplitude is Ar, the frequency is fr, and the initial phase is φr, The electric field components of both lights are expressed as follows.
Es=As・cos(2πfst+φs)
Er=Ar・cos(2πfrt+φr)
Es = As · cos (2πfst + φs)
Er = Ar · cos (2πfrt + φr)
そして、この2つの光が合波されたときの光の強度Iは、次式(1)で表される。 The light intensity I when these two lights are combined is expressed by the following equation (1).
I=<|Er+Es|2>
=(Ar2+As2)
+2Ar・As・cos[2π(fr−fs)t+(φr−φs)]
……(1)
ここで、記号< >は時間平均を示す。
I = <| Er + Es | 2 >
= (Ar 2 + As 2 )
+ 2Ar · As · cos [2π (fr−fs) t + (φr−φs)]
...... (1)
Here, the symbol <> indicates a time average.
上記式(1)で表される光の強度Iは、周波数fr、fsが固定であれば、(Ar2+As2)を中心として、振幅2Ar・As、ビート周波数fbo(=fr−fs)で正弦状に変化する。 If the frequencies fr and fs are fixed, the light intensity I represented by the above formula (1) is centered on (Ar 2 + As 2 ), with an amplitude of 2Ar · As and a beat frequency fbo (= fr−fs). It changes sinusoidally.
上記構成の光ヘテロダイン干渉装置10で、光電変換器16の出力信号Edが前記光の強度Iに比例している。また、周波数fr=fo+fa、fs=foであるから、波長可変光源11の出射光Pの周波数foに関わらず、ビート周波数fboは信号発生器14から周波数シフタ13に与えられる駆動信号Eaの周波数faに等しい。
In the
したがって、被測定物1に与える光の波長に対して、光電変換器16の出力信号Edの振幅や位相の変化を求めることで、被測定物1の波長に対する各種特性を把握することができる。
Therefore, by obtaining changes in the amplitude and phase of the output signal Ed of the photoelectric converter 16 with respect to the wavelength of light applied to the device under
なお、上記構成の光ヘテロダイン干渉装置は、例えば次の特許文献1に開示されている。
The optical heterodyne interferometer having the above configuration is disclosed in, for example, the following
しかしながら、上記構成の光ヘテロダイン干渉装置10では、光分波器12と光合波器15の間の2つの光路L1、L2の長さに差がある状態で、波長可変光源11の出射光の波長を可変すると、光路長差による位相変化が生じ、これが2π以上変化して位相の回転が生じると、正しく位相測定することができなくなってしまう。
However, in the
本発明は、この問題を解決し、光分波器と光合波器の間の2つの光路の長さの差を容易に求めることができ、この光路長差をなくして、被測定物に対する位相測定を正しく行うことができる光ヘテロダイン干渉装置を提供することを目的としている。 The present invention solves this problem, and can easily determine the difference in length between the two optical paths between the optical demultiplexer and the optical multiplexer, and eliminates this optical path length difference to reduce the phase relative to the object to be measured. An object of the present invention is to provide an optical heterodyne interferometer capable of correctly performing measurement.
前記目的を達成するために、本発明の請求項1の光ヘテロダイン干渉装置は、
波長可変光源(11)と、
前記波長可変光源の出射光を受けて、被測定物を含む第1光路(L1)と前記被測定物を含まない第2光路(L2)へ出射する光分波手段(12)と、
前記第1光路を経た光と前記第2光路を経た光とを受けて合波する光合波手段(15)と、
前記第1光路を経て前記光合波手段に入射される光と前記第2光路を経て前記光合波手段に入射される光の間に所定周波数の差を付与する周波数差付与手段(13、43、14、44)と、
前記光合波手段で合波された光を受ける光電変換器(16)とを有し、
前記光電変換器の出力信号に基づいて、前記被測定物の特性を求める光ヘテロダイン干渉装置において、
前記波長可変光源の出射光の周波数を一定速度で掃引させる光周波数掃引手段(31)と、
前記光周波数掃引手段によって前記波長可変光源の出射光の周波数が一定速度で掃引されている間に前記光電変換器から出力される信号の周波数を検出する周波数検出手段(32)と、
前記周波数検出手段によって検出された周波数と前記所定周波数との差を求め、該差に基づいて前記第1光路と前記第2光路の長さの差を算出する光路長差算出手段(33)とを設けたことを特徴としている。
In order to achieve the above object, an optical heterodyne interferometer according to
A wavelength tunable light source (11);
Optical demultiplexing means (12) for receiving the light emitted from the wavelength tunable light source and emitting the light to the first optical path (L1) including the object to be measured and the second optical path (L2) not including the object to be measured;
Optical multiplexing means (15) for receiving and multiplexing the light having passed through the first optical path and the light having passed through the second optical path;
Frequency difference providing means (13, 43, which gives a predetermined frequency difference between the light incident on the optical multiplexing means via the first optical path and the light incident on the optical multiplexing means via the second optical path. 14, 44),
A photoelectric converter (16) that receives the light combined by the optical combining means,
In the optical heterodyne interferometer for obtaining the characteristics of the device under test based on the output signal of the photoelectric converter,
Optical frequency sweeping means (31) for sweeping the frequency of the emitted light of the wavelength tunable light source at a constant speed;
Frequency detection means (32) for detecting the frequency of a signal output from the photoelectric converter while the frequency of the light emitted from the wavelength tunable light source is swept at a constant speed by the optical frequency sweep means;
An optical path length difference calculating means (33) for obtaining a difference between the frequency detected by the frequency detecting means and the predetermined frequency, and calculating a difference in length between the first optical path and the second optical path based on the difference; It is characterized by providing.
また、本発明の請求項2の光ヘテロダイン干渉装置は、請求項1記載の光ヘテロダイン干渉装置において、
前記周波数差付与手段は、
信号発生器(14)と、入射光の光周波数を前記信号発生器の出力信号の周波数分だけシフトして出射する周波数シフタ(13)とにより構成されていることを特徴としている。
An optical heterodyne interference device according to
The frequency difference giving means is
It is characterized by comprising a signal generator (14) and a frequency shifter (13) that emits light by shifting the optical frequency of incident light by the frequency of the output signal of the signal generator.
また、本発明の請求項3の光ヘテロダイン干渉装置は、請求項1または請求項2記載の光ヘテロダイン干渉装置において、
前記第1光路と第2光路の少なくとも一方に光路長可変手段(21)が挿入され、該光路長可変手段により、前記光路長差算出手段によって算出された光路長差を相殺できるようにしたことを特徴としている。
An optical heterodyne interference device according to
An optical path length varying means (21) is inserted in at least one of the first optical path and the second optical path, and the optical path length varying means can cancel the optical path length difference calculated by the optical path length difference calculating means. It is characterized by.
また、本発明の請求項4の光ヘテロダイン干渉装置の光路長差測定方法は、
波長可変光を分波して被測定物を含む第1光路(L1)と前記被測定物を含まない第2光路(L2)に分け、前記第1光路を経た光と前記第2光路を経た光の間に所定周波数の差を与えて合波し、該合波した光を光電変換器(16)に入射し、その出力信号に基づいて前記被測定物の特性を求める光ヘテロダイン干渉装置における前記第1光路と第2光路の長さの差を測定するための光路長差測定方法であって、
波長可変光の周波数を一定速度で掃引させるとともに、該掃引中に前記光電変換器から出力される信号の周波数を検出する段階(S1〜S3)と、
前記検出された周波数と前記所定周波数との差を求め、該差に基づいて前記第1光路と第2光路の長さの差を算出する段階(S4、S5)とを含むことを特徴としている。
Moreover, the optical path length difference measuring method of the optical heterodyne interferometer according to
The wavelength tunable light is demultiplexed and divided into a first optical path (L1) that includes the object to be measured and a second optical path (L2) that does not include the object to be measured, and passes through the first optical path and the second optical path. In an optical heterodyne interferometer for obtaining a characteristic of the device under test based on an output signal of the combined light that enters a photoelectric converter (16) by combining a predetermined frequency difference between the lights. An optical path length difference measuring method for measuring a difference in length between the first optical path and the second optical path,
Sweeping the frequency of the wavelength tunable light at a constant speed and detecting the frequency of the signal output from the photoelectric converter during the sweep (S1 to S3);
Calculating a difference between the detected frequency and the predetermined frequency and calculating a difference between the lengths of the first optical path and the second optical path based on the difference (S4, S5). .
このように、本発明では、波長可変光源の出射光の周波数を一定速度で掃引させたときに、光分波手段と光合波手段の間の2つの光路の長さの差によって光電変換器の出力信号の周波数が、所定周波数から別周波数に変化するという性質を利用しているため、その周波数変化量から容易に光路長差を求めることができ、その光路長差を見込むあるいは相殺処理することにより、被測定物に対する位相測定を正しく行うことができる。 As described above, in the present invention, when the frequency of the light emitted from the wavelength tunable light source is swept at a constant speed, the photoelectric converter has a length difference between the two optical paths between the optical demultiplexing unit and the optical multiplexing unit. Since the frequency of the output signal changes from a predetermined frequency to another frequency, the optical path length difference can be easily obtained from the amount of frequency change, and the optical path length difference can be estimated or canceled. Thus, the phase measurement for the object to be measured can be performed correctly.
(第1の実施形態)
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ヘテロダイン干渉装置20の構成を示している。
(First embodiment)
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows the configuration of an optical
図1に示しているように、この光ヘテロダイン干渉装置20は、前記した従来の光ヘテロダイン干渉装置10と同様に、波長可変光源11から出射された周波数foの光Pを光分岐手段としての光分波器12で2分岐し、その一方の光Paを光ファイバ等の被測定物1を含む光路L1に出射し、他方の光Pbを被測定物1を含まない光路L2側に出射して、その光路L2側に周波数差付与手段として挿入された周波数シフタ13に信号発生器14からの周波数faの駆動信号Eaを与えて、周波数fo+faの参照光Pcに変換し、被測定物1から出射された信号光Pa′とともに光合波手段としての光合波器15に入射して合波し、その合波光Pdを光電変換器16に入射して、電気の信号(干渉信号)Edに変換している。
As shown in FIG. 1, the optical
ただし、この光ヘテロダイン干渉装置20では、周波数シフタ13側が挿入されている光路L2に、その光路長を変化させることができる光路長可変手段21が設けられている。
However, in this optical
光電変換器16から出力される干渉信号Edは、ロックインアンプ17に入力されて、信号Eaで同期検波(ベクトル検波)され、その出力X、Yが被測定物1の特性を求めるための演算処理を行う演算処理部40に与えられる。
The interference signal Ed output from the photoelectric converter 16 is input to the lock-in
また、干渉信号Edは、A/D変換器18でデジタル値に変換されて、光路長差測定部30に入力される。
The interference signal Ed is converted into a digital value by the A / D converter 18 and input to the optical path length
光路長差測定部30は、被測定物1に対する測定を行う前に、光分波器12と光合波器15の間の光路L1、L2の長さの差ΔLを求めて、その差ΔLを相殺処理するためのものであり、波長可変光源11の出射光Pの周波数foを一定速度で掃引させる光周波数掃引手段31と、出射光Pの周波数foが一定速度で掃引されている間に光電変換器16から出力される干渉信号Edの周波数(ビート周波数)fbを検出する周波数検出手段32と、その検出されたビート周波数fbと、非掃引中に周波数差付与手段によって与えられる周波数差(この場合、信号発生器14の出力信号の周波数fa)との差Δfを求め、この差Δfに基づいて光分波器12と光合波器15の間の2つの光路L1、L2の長さの差ΔLを算出する光路長差算出手段33とを有している。
The optical path length
次に、光路長差ΔLと位相変化との関係について説明する。
光路長差ΔLのとき、波長可変光源11から波長λ1の光Pを入射したときに得られる干渉信号Edの位相と、波長λ2の光Pを入射したときの干渉信号Edの位相との差Δθは、次の式(2)で表される。
Next, the relationship between the optical path length difference ΔL and the phase change will be described.
When the optical path length difference ΔL, the difference Δθ between the phase of the interference signal Ed obtained when the light P having the wavelength λ1 is incident from the wavelength variable light source 11 and the phase of the interference signal Ed when the light P having the wavelength λ2 is incident. Is represented by the following equation (2).
Δθ=[(ΔL/λ1)−(ΔL/λ2)]・2π・n
=ΔL[(λ2−λ1)/λ1・λ2]・2π・n ……(2)
ただし、nは屈折率
Δθ = [(ΔL / λ1) − (ΔL / λ2)] · 2π · n
= ΔL [(λ2−λ1) / λ1 · λ2] · 2π · n (2)
Where n is the refractive index
一方、波長λ1、λ2の光の周波数f1、f2の差Δfは、次式(3)、
Δf=f1−f2=c(λ2−λ1)/λ1・λ2 ……(3)
cは光速
で表される。
On the other hand, the difference Δf between the frequencies f1 and f2 of light of wavelengths λ1 and λ2 is expressed by the following equation (3):
Δf = f1−f2 = c (λ2−λ1) / λ1 · λ2 (3)
c is represented by the speed of light.
式(3)を式(2)に代入すると、位相差Δθは、
Δθ=ΔL・Δf・2π・n/c ……(4)
となる。
Substituting equation (3) into equation (2), the phase difference Δθ is
Δθ = ΔL · Δf · 2π · n / c (4)
It becomes.
したがって、光路長差ΔLは、
ΔL=c・Δθ/(Δf・2π・n) ……(5)
となり、周波数差Δfに対する位相変化量Δθが判れば、光路長差ΔLを求めることができる。
Therefore, the optical path length difference ΔL is
ΔL = c · Δθ / (Δf · 2π · n) (5)
Thus, if the phase change amount Δθ with respect to the frequency difference Δf is known, the optical path length difference ΔL can be obtained.
ただし、光路長差ΔLが大きい場合、僅かな周波数変化Δfでも2π以上の位相変化が生じてしまい、微小で精密な波長制御が必要となり、現実的にその位相変化量を求めることが困難である。 However, when the optical path length difference ΔL is large, even a slight frequency change Δf causes a phase change of 2π or more, necessitating minute and precise wavelength control, and it is difficult to actually determine the amount of phase change. .
そこで、本実施形態では、前記したように波長可変光源11の出射光Pの周波数foを一定速度で掃引することにより、大きな光路長差ΔLであっても正確に求められるようにしている。 Therefore, in the present embodiment, as described above, the frequency fo of the emitted light P from the wavelength tunable light source 11 is swept at a constant speed, so that even a large optical path length difference ΔL can be obtained accurately.
即ち、図1において光路長差ΔLがない状態で、波長可変光源11の出射光Pの周波数foを一定の速度で例えば高くなる方向に掃引させた場合、図2の(a)のように、光路L1から光合波器15に入射される光Pa′と光路L2から光合波器15に入射される光Pcの周波数差(ビート周波数fb)は、周波数シフタ13に入力されている信号Eaの周波数faに等しい。
That is, when the frequency fo of the output light P of the wavelength tunable light source 11 is swept in a direction that increases, for example, at a constant speed in a state where there is no optical path length difference ΔL in FIG. 1, as shown in FIG. The frequency difference (beat frequency fb) between the light Pa ′ incident on the
また、光路L1が光路L2より長い場合には、図2の(b)のように、光路L1から光合波器15に入射される光Pa′の周波数変化が、光路長差ΔLに相当する時間Δtだけ遅れる(右にシフトする)。
When the optical path L1 is longer than the optical path L2, as shown in FIG. 2B, the time corresponding to the optical path length difference ΔL is the frequency change of the light Pa ′ incident on the
したがって、両光路L1、L2の出射光Pa′、Pcの周波数差(ビート周波数fb)は、fa+Δfとなる。 Therefore, the frequency difference (beat frequency fb) between the outgoing lights Pa ′ and Pc of both optical paths L1 and L2 is fa + Δf.
ここで、遅延時間Δtは、Δt=n・ΔL/cであるから、光路長差ΔLは、
ΔL=(c/n)・Δt ……(6)
と表すことができる。
Here, since the delay time Δt is Δt = n · ΔL / c, the optical path length difference ΔL is
ΔL = (c / n) · Δt (6)
It can be expressed as.
光Pの周波数掃引速度をΔf/Δt=αで一定とすると、式(6)は、次式(7)となる。 When the frequency sweep speed of the light P is constant at Δf / Δt = α, the equation (6) becomes the following equation (7).
ΔL=c・Δf・/(α・n) ……(7) ΔL = c · Δf · / (α · n) (7)
したがって、ビート周波数fbの周波数faからの変化量Δfを検出することにより、位相と無関係に光路長差ΔLを求めることができる。 Therefore, the optical path length difference ΔL can be obtained regardless of the phase by detecting the change amount Δf of the beat frequency fb from the frequency fa.
上記光路長差測定部30は、上記原理に基づいて光路長差ΔLを求めている。
即ち、図3の処理手順に示すように、光周波数掃引手段31により波長可変光源11の出射光Pの周波数foを一定速度αで掃引させ(S1)、その間に光電変換器16から出力された干渉信号Edの波形データを図示しないメモリに記憶しておく(S2)。
The optical path length
That is, as shown in the processing procedure of FIG. 3, the frequency fo of the light P emitted from the wavelength tunable light source 11 is swept at a constant speed α by the optical frequency sweeping unit 31 (S1), and output from the photoelectric converter 16 during that time. The waveform data of the interference signal Ed is stored in a memory (not shown) (S2).
次に、この記憶したデータに対して、周波数検出手段32が例えばFFT(高速フーリエ変換処理)あるいは周波数計数処理を行い、ビート周波数fb′を検出する(S3)。
Next, the
そして、光路長差算出手段33により、検出されたビート周波数fb′と、非掃引中におけるビート周波数fbo(この場合周波数faと等しい)との差Δfを求め(S4)、この差Δfを上記式(7)に代入(他のパラメータは既知とする)することで、光路長差ΔLを算出する(S5)。 Then, the optical path length difference calculating means 33 obtains a difference Δf between the detected beat frequency fb ′ and the beat frequency fbo during non-sweep (in this case, equal to the frequency fa) (S4), and this difference Δf is calculated from the above equation. By substituting into (7) (other parameters are known), the optical path length difference ΔL is calculated (S5).
そして、この算出された光路長差ΔL分の光路長の補正処理を光路長可変手段21により自動的に行う(S6)、あるいは手動で行うことにより、光分波器12と光合波器15との間の2つの光路の長さの差がなくなり、この状態で被測定物1の特性を測定するために波長可変光源11の波長を可変しても光路長差による位相変化はほとんど発生せず、各波長毎のロックインアンプ17の出力X、Yに対する所定の演算処理で、被測定物1の特性を正確に得ることができる。
Then, the optical path length correction process corresponding to the calculated optical path length difference ΔL is automatically performed by the optical path length varying means 21 (S6) or manually, so that the optical demultiplexer 12 and the
なお、この実施形態では周波数シフタ13が挿入されている光路L2側に光路長可変手段21を設けていたが、被測定物1が挿入されている光路L1側に設けてもよい。
In this embodiment, the optical path length varying means 21 is provided on the optical path L2 side where the
また、図4に示す光ヘテロダイン干渉装置20′のように、光路長可変手段21を省略し、光路長差算出部30によって前記同様に算出された光路長差ΔLを演算処理部40に与えて、被測定物1の特性を測定する際に、算出された光路長差ΔLを見込んで演算処理を行うようにしてもよい。
Further, like the optical
また、上記実施形態では、周波数シフタ13と信号発生器14とを被測定物1を含まない光路L2側に挿入して、光合波器15で合波される光の間に所定周波数の差を付与していたが、反対に周波数シフタ13を被測定物1が含まれる光路L1側に挿入してもよい。
Further, in the above embodiment, the
(第2実施形態)
また、前記実施形態では、周波数シフタ13と信号発生器14とを一組だけ用いて、一方の光路の光の周波数をシフトしていたが、図5に示すように、光路L2側だけでなく、光路L1側に挿入した周波数シフタ43に、信号発生器44から周波数fa′の信号Ea′を与え、光合波器15で合波される光の間に、|fa−fa′|の周波数差を付与してもよい。
(Second Embodiment)
In the above embodiment, only one set of the
この場合、ビート周波数を大幅に低下させることができ、より高い位相分解能を得ることができる。ただし、この場合には、信号Ea、Ea′をミキサ45で混合して、その混合成分からフィルタ46により差の周波数成分の信号Ea″を抽出してロックインアンプ17に与える。
In this case, the beat frequency can be greatly reduced, and higher phase resolution can be obtained. In this case, however, the signals Ea and Ea ′ are mixed by the mixer 45, and a signal Ea ″ having a difference frequency component is extracted from the mixed component by the filter 46 and is supplied to the lock-in
(第3の実施形態)
また、図6に示すように、光源51から出射された波長固定の基準光Puを光合波器52により波長可変光源11からの出射光Pと合波し、その合波光P′を光分波器12に与え、光合波器15からの出射光Pdを波長分波器53に入射して、波長可変光源11の出射光Pを周波数シフトした成分からなる光Peと、基準光Puを周波数シフトした成分のみからなる光Pfと分けて、それぞれ光電変換器16、54に入射して、光電変換器16、54から出力されるビート周波数fbの干渉信号Ee、Efを得て、ロックインアンプ17において、基準光Puに対応した干渉信号Efを基準信号として干渉信号Eeを同期検波して、被測定物1の特性を表す信号X、Yを得る構成としてもよい。
(Third embodiment)
Further, as shown in FIG. 6, the fixed wavelength reference light Pu emitted from the light source 51 is combined with the output light P from the wavelength variable light source 11 by the optical multiplexer 52, and the combined light P ′ is optically demultiplexed. The output light Pd from the
この実施形態の場合、ロックインアンプ17に基準信号として入力される信号が、干渉信号Eeと同等の光路を経た光によって得られた干渉信号Efであるため、被測定物1側の光路に対する外乱で干渉信号Eeが変動した場合であっても、干渉信号Efも同等の影響を受けることになり、得られる信号X、Yへの影響を抑圧できるという利点がある。
In the case of this embodiment, the signal input as the reference signal to the lock-in
なお、この実施形態では、周波数差付与手段を構成する周波数シフタ13、43を2つの光路L1、L2に挿入しているが、第1実施形態と同様に、一方の光路のみに周波数シフタを挿入してもよい。
In this embodiment, the
1……被測定物、11……波長可変光源、12……光分波器、13、43……周波数シフタ、14、44……信号発生器、15……光合波器、16……光電変換器、17……ロックインアンプ、18……A/D変換器、20、20′……光ヘテロダイン干渉装置、21……光路長可変手段、30……光路長差測定部、31……光周波数掃引手段、32……周波数検出手段、33……光路長差算出手段、40……演算処理部、45……ミキサ、46……フィルタ、51……光源、52……光合波器、53……波長分波器、54……光電変換器
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記波長可変光源の出射光を受けて、被測定物を含む第1光路(L1)と前記被測定物を含まない第2光路(L2)へ出射する光分波手段(12)と、
前記第1光路を経た光と前記第2光路を経た光とを受けて合波する光合波手段(15)と、
前記第1光路を経て前記光合波手段に入射される光と前記第2光路を経て前記光合波手段に入射される光の間に所定周波数の差を付与する周波数差付与手段(13、43、14、44)と、
前記光合波手段で合波された光を受ける光電変換器(16)とを有し、
前記光電変換器の出力信号に基づいて、前記被測定物の特性を求める光ヘテロダイン干渉装置において、
前記波長可変光源の出射光の周波数を一定速度で掃引させる光周波数掃引手段(31)と、
前記光周波数掃引手段によって前記波長可変光源の出射光の周波数が一定速度で掃引されている間に前記光電変換器から出力される信号の周波数を検出する周波数検出手段(32)と、
前記周波数検出手段によって検出された周波数と前記所定周波数との差を求め、該差に基づいて前記第1光路と前記第2光路の長さの差を算出する光路長差算出手段(33)とを設けたことを特徴とする光ヘテロダイン干渉装置。 A wavelength tunable light source (11);
Optical demultiplexing means (12) for receiving the light emitted from the wavelength tunable light source and emitting the light to the first optical path (L1) including the object to be measured and the second optical path (L2) not including the object to be measured;
Optical multiplexing means (15) for receiving and multiplexing the light having passed through the first optical path and the light having passed through the second optical path;
Frequency difference providing means (13, 43, which gives a predetermined frequency difference between the light incident on the optical multiplexing means via the first optical path and the light incident on the optical multiplexing means via the second optical path. 14, 44),
A photoelectric converter (16) that receives the light combined by the optical combining means,
In the optical heterodyne interferometer for obtaining the characteristics of the device under test based on the output signal of the photoelectric converter,
Optical frequency sweeping means (31) for sweeping the frequency of the emitted light of the wavelength tunable light source at a constant speed;
Frequency detection means (32) for detecting the frequency of a signal output from the photoelectric converter while the frequency of the light emitted from the wavelength tunable light source is swept at a constant speed by the optical frequency sweep means;
An optical path length difference calculating means (33) for obtaining a difference between the frequency detected by the frequency detecting means and the predetermined frequency, and calculating a difference in length between the first optical path and the second optical path based on the difference; An optical heterodyne interferometer characterized by comprising:
信号発生器(14)と、入射光の光周波数を前記信号発生器の出力信号の周波数分だけシフトして出射する周波数シフタ(13)とにより構成されていることを特徴とする請求項1記載の光ヘテロダイン干渉装置。 The frequency difference giving means is
2. A signal generator (14), and a frequency shifter (13) that emits light after shifting the optical frequency of incident light by the frequency of the output signal of the signal generator. Optical heterodyne interferometer.
波長可変光の周波数を一定速度で掃引させるとともに、該掃引中に前記光電変換器から出力される信号の周波数を検出する段階(S1〜S3)と、
前記検出された周波数と前記所定周波数との差を求め、該差に基づいて前記第1光路と第2光路の長さの差を算出する段階(S4、S5)とを含むことを特徴とする光ヘテロダイン干渉装置の光路長差測定方法。 The wavelength tunable light is demultiplexed and divided into a first optical path (L1) that includes the object to be measured and a second optical path (L2) that does not include the object to be measured, and passes through the first optical path and the second optical path. In an optical heterodyne interferometer for obtaining a characteristic of the device under test based on an output signal of the combined light that enters a photoelectric converter (16) by combining a predetermined frequency difference between the lights. An optical path length difference measuring method for measuring a difference in length between the first optical path and the second optical path,
Sweeping the frequency of the wavelength tunable light at a constant speed and detecting the frequency of the signal output from the photoelectric converter during the sweep (S1 to S3);
Obtaining a difference between the detected frequency and the predetermined frequency, and calculating a difference in length between the first optical path and the second optical path based on the difference (S4, S5). Optical path length difference measuring method of optical heterodyne interferometer.
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