JP2019526044A - 光学ロッカー - Google Patents
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Abstract
Description
P(T)=n(T)L(T)
二重線はミラー(例えば、図3の303)、
細い点線はビームスプリッタ(例えば、図3の302)、
太い点線または破線はビーム経路(例えば、図3の30)を示し、
最終出力に寄与しないビーム経路は図示されない。
(式の説明において別の形で指定されている場合を除く)
T 温度
P 光学経路長
L 物理的経路長
α 熱膨張の線形係数
n 屈折率
ψ 熱光学係数
q 熱経路長感度、q=1/L dP/dT=nα+ψ
ν 周波数
λ 波長
c 真空中の光の速度
S 出力パワー
E 電界強度
w ガウス分布半値幅
φ 角度(説明において示される)
θ 位相差
温度非依存性光学ロッカーを作成するために、温度非依存性干渉計が必要とされる。上記に示したように、エタロンの場合はこれは不可能である。しかしながら、他のタイプの干渉計の場合にこれを達成することができる。
光学ロッカーを有効に機能させるため、波長/強度グラフの高勾配領域において波長測定が行われるべきである。干渉計が温度非依存性の場合であっても、単一の干渉計を用いて全波長範囲にわたってかかる感度を達成する、方法の例が以下に提示される。以下の例は干渉計が温度非依存性であることを必要とせず、温度が適切に制御されていれば温度依存性の干渉計でも作用することが、当業者には認識されるであろう。
31 中間ビーム
32 中間ビーム
33 出力ビーム
40 入力ビーム
41 中間ビーム
42 中間ビーム
43 出力ビーム
301 ビームスプリッタ
302 ビームスプリッタ
303 ミラー
304 ミラー
401 ビームスプリッタ
402 ビームスプリッタ
403 ミラー
421 第1の材料で作られた部分
422 第2の材料で作られた部分
901 側面図
902 平面図
903 入力ビーム
904 入力ビーム
905 干渉計
906 放物面ミラーアセンブリ
907 検出器アセンブリ
911 側面図
912 平面図
913 入力ビーム
914 入力ビーム
915 干渉計
916 放物面ミラーアセンブリ
917 検出器アセンブリ
1101 信号
1102 信号
1201 信号
1202 信号
1401 干渉計
1402 ビームスプリッタ
1403 1/4波長板
1404 検出器
1405 検出器
Claims (20)
- 光学ロッカーで使用される干渉計であって、異なる熱経路長感度を有する少なくとも2つの透明材料を含み、
前記干渉計が、入力ビームが前記干渉計によって、再結合して出力ビームを形成する第1および第2の中間ビームに分割されるように構成され、前記第1および第2の中間ビームが、重なり合わない各自の第1および第2の中間ビーム経路に沿って移動し、前記中間ビーム経路の少なくとも1つが、前記透明材料のうち少なくとも2つを通過し、
各透明材料を通過する各中間ビーム経路の長さが、前記第1の中間ビーム経路と前記第2の中間ビーム経路との間の光学経路差が実質的に温度非依存性であるように選択される、干渉計。 - 請求項1に記載の干渉計であって、
q=nα+ψ
であり、nは屈折率、αは線形熱膨張係数、ψは熱光学係数である、干渉計。 - 温度に伴う前記光学経路差の変動が0.5GHz/℃未満である、請求項1に記載の干渉計。
- 前記干渉計がマイケルソン干渉計またはマッハ−ツェンダー干渉計のうち1つである、請求項1から3のいずれか一項に記載の干渉計。
- 入力ビームを第1および第2の中間ビームに分割し、前記中間ビームを再結合して出力ビームを形成するように構成され、前記第1および第2の中間ビームが、各自の第1および第2の中間ビーム経路に沿って移動する、ビームスプリッタと、
第1および第2のミラーであって、前記第1および第2のビーム経路が前記第1および第2のミラーによって反射して前記ビームスプリッタに戻されるように、前記第1および第2の中間ビーム経路と交差してそれぞれ位置決めされ、前記第1のビーム経路と前記第2のビーム経路との間に光学経路差を作り出すように位置決めされた、第1および第2のミラーと、
異なる熱経路長感度を有する少なくとも2つの透明材料であって、各透明材料を通過する各中間ビーム経路の長さが、前記第1の中間ビーム経路と前記第2の中間ビーム経路との間の前記光学経路差が実質的に温度非依存性であるように選択される、少なくとも2つの透明材料と
を備える、光学ロッカーで使用されるマイケルソン干渉計。 - 入力ビームを第1および第2の中間ビームに分割するように構成され、前記第1および第2の中間ビームが、各自の第1および第2の中間ビーム経路に沿って移動する、第1のビームスプリッタと、
前記中間ビームを再結合して出力ビームを形成するように構成された、第2のビームスプリッタと、
前記第1および第2のビーム経路が前記第1のビームスプリッタから前記第2のビームスプリッタまで移動するように、前記第1および/または第2の中間ビーム経路と交差して位置決めされ、前記第1のビーム経路と前記第2のビーム経路との間に光学経路差を作り出すように位置決めされた、少なくとも1つのミラーと、
異なる熱経路長感度を有する少なくとも2つの透明材料であって、各透明材料を通過する各中間ビーム経路の長さが、前記第1の中間ビーム経路と前記第2の中間ビーム経路との間の前記光学経路差が実質的に温度非依存性であるように選択される、少なくとも2つの透明材料と
を備える、光学ロッカーで使用されるマッハ−ツェンダー干渉計。 - 光学ロッカーで使用される干渉測定アセンブリであって、入力アセンブリと、干渉計と、検出器アセンブリとを備え、
前記入力アセンブリが、試験ビームを受信し、前記試験ビームを複数の物理的に一致しない入力ビームに分割し、前記入力ビームを前記干渉計へと方向付けるように構成され、
前記干渉計が、各入力ビームを受信し、各入力ビームに対して、前記入力ビームの波長に依存する強度を有する出力ビームを生成するように構成され、
前記検出器アセンブリが、それぞれの出力ビームの強度にそれぞれ依存する、複数の出力信号を生成するように構成され、
前記入力アセンブリが、各入力ビームが異なる経路差で前記干渉計を通って移動するように、および前記出力ビームが物理的に分離されて前記検出器アセンブリに到達するように、前記入力ビームを方向付けるように構成された、干渉測定アセンブリ。 - 各入力ビームが異なる角度で前記干渉計に入る、請求項7に記載のアセンブリ。
- 前記入力ビームが、前記干渉計に入るときに水平または垂直に分離される、請求項7または8に記載のアセンブリ。
- 前記出力ビームを前記検出器アセンブリ上に集光するように構成された1つまたは複数の放物面ミラーを備える、請求項7から9のいずれか一項に記載のアセンブリ。
- 前記入力アセンブリが、全ての波長に関して、前記出力信号の少なくとも1つが、指定の非ゼロ値よりも大きい、波長に伴う変化率を有するように構成された、請求項7から10のいずれか一項に記載のアセンブリ。
- 各波長に対する好ましい出力信号が、該波長における波長に伴う最大変化率を有する前記出力信号であり、前記入力アセンブリが、前記好ましい出力信号の前記変化率が最小値を有する波長において、前記好ましい出力信号の波長に伴う前記変化率を最大化するように入力ビームを方向付けるように構成された、請求項7から11のいずれか一項に記載のアセンブリ。
- 前記干渉計がマッハ−ツェンダーまたはマイケルソン−モーリー干渉計であり、前記入力アセンブリが、第1の入力ビームから得られる出力ビームの強度と波長の関係が、第2の入力ビームから得られる出力ビームの強度と波長の関係からπ/2の位相差を有するようにして、2つの入力ビームを生成するように構成された、請求項7から12のいずれか一項に記載のアセンブリ。
- 光学ロッカーで使用される干渉測定アセンブリであって、干渉計と、検出器アセンブリとを備え、
前記干渉計が、第1の経路に沿って出力側から見た入力側の像が、第2の経路に沿って出力側から見た入力側の像から、少なくとも入力ビームに垂直な方向に変位されるように構成され、
前記検出器アセンブリが、前記干渉計によって生成される干渉パターンの異なる領域の強度を検出し、前記領域の前記強度に基づいて複数の出力信号を判定するように構成され、前記出力信号がそれぞれ、強度と波長との関係に対して異なる位相を有する、干渉測定アセンブリ。 - 出力信号が前記干渉パターンの各領域の強度から判定される、請求項14に記載のアセンブリ。
- 前記出力信号がそれぞれ、全ての前記出力信号に共通の正規化領域の強度から判定される、請求項15に記載のアセンブリ。
- 前記出力信号がそれぞれ、前記それぞれの領域の強度を前記正規化領域の強度で割ったものに比例する、請求項16に記載のアセンブリ。
- 前記干渉計がマイケルソン干渉計であり、前記入力側と前記干渉計との間に配置された正規化ユニットを備え、前記正規化ユニットが、100%偏光ビームスプリッタと、前記偏光ビームスプリッタから前記干渉計に向かう方向に配置された1/4波長板と、検出器とを備え、
前記偏光ビームスプリッタが、入力ビームが前記1/4波長板および前記干渉計を通過するのを可能にし、前記干渉計からの戻りビームを前記検出器へと反射するように配置され、前記検出器アセンブリからの出力信号が、前記検出器で測定した前記強度に基づいて正規化される、請求項14または15に記載のアセンブリ。 - 前記干渉計がマイケルソンまたはマッハ−ツェンダー干渉計である、請求項14から17のいずれか一項に記載のアセンブリ。
- 請求項7から19のいずれか一項に記載の干渉測定アセンブリに試験ビームを提供するステップと、
測定された強度の波長に伴う変化率が最大である出力信号に基づいて、前記試験ビームの波長を判定するステップと
を含む、試験ビームの波長を測定する方法。
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