JP2665917B2 - 4ビームスプリッタプリズム - Google Patents

4ビームスプリッタプリズム

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JP2665917B2
JP2665917B2 JP63011146A JP1114688A JP2665917B2 JP 2665917 B2 JP2665917 B2 JP 2665917B2 JP 63011146 A JP63011146 A JP 63011146A JP 1114688 A JP1114688 A JP 1114688A JP 2665917 B2 JP2665917 B2 JP 2665917B2
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beam splitter
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信久 浅沼
淑博 得地
康恭 五十嵐
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東洋通信機株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は複像プリズム,殊に該プリズムへの光の入射
により互いにπ/8づつ振動方向の異なった4直線偏光を
出射する4ビームスプリッタプリズムに関する。
(従来技術) 従来,偏光を利用する光学装置,例えば偏光干渉計,
光波長計,位相差計等では偏光成分を抽出する為に複屈
折板又はウォーラストンプリズム等の複像プリズムが用
いられ,又,上記各測定装置のうち光波長計及び位相差
計では少なくとも2以上の振動方向の異なった直線偏光
を検出し測定するものが多く,更に測定精度を向上せし
める為には検出する振動方向の異なった直線偏光の数を
増加するものであって,その手段は複屈折板をステップ
モーター等により回転させる方法が一般的であった。
しかしながら,上記ステップモーターは高価であって
装置として高コストになるばかりでなく装置全体が大型
となってしまい又,該ステップモーターを必要としない
手段を用いたにしても複屈折板を所定の角度回転させな
くてはならずその為の機器が必要となる欠点があった。
(発明の目的) 本発明は上述した如き測定機器の大型化,複雑化及び
それに伴なう高コストに鑑みてなされたものであって1
つの光学部品で光源よりの光をお互いにπ/8づつ振動方
向の異なった4直線偏光に変換する4ビームスプリッタ
プリズムを提供することにより上記光学装置の構成を簡
単且つ小型化することを目的とする。
(発明の概要) 上述した目的を達成する為,本発明に係る4ビームス
プリッタプリズムは一の結晶体の主断面と他の少なくと
も一の結晶体の主断面とが非直角である所定の角度を有
するウォーラストンプリズムの後方入射光軸上であっ
て,前記ウォーラストンプリズムより出射する常光線及
び異常光線とが合致された光線のみ透過し,且つ該ウォ
ーラストンプリズムより出射する常光線或は異常光線の
振動方向とは夫々π/8づつ推移し互いに直交した振動方
向を有する偏光成分を出射しうるように複像プリズムを
接合或は配置した4ビームスプリッタプリズムを用いて
位相差測定或は光波長測定を行なうものである。
(実施例) 以下,図面に示した実施例に基づいて本発明を詳細に
説明する。
第1図は本発明に係る4ビームスプリッタプリズムを
示す斜視図である。
同図に於て1及び2は3ビームスプリット機能を有す
るウォーラストンプリズム3を構成する2個の結晶体で
あって両者の光学軸の相対的関係は直線偏光の入射光4
の光線軸と一方の結晶体プリズム1の光学軸とを含む面
が前記光線軸と他の結晶体プリズム2の光学軸とを含む
面に対して非直角とし更に該ウォーラストンプリズムの
後段に複像プリズム5を接合或は配置したものである。
前記ウォーラストンプリズムと複像プリズムとの相対
的関係は第2図に示す如く,前記ウォーラストンプリズ
ム3に入射した直線偏光4は常光線6,異常光線7及び常
光線と異常光線とが合成された光線8とに分離するが該
光線8のみが次段の複像プリズムに入射し他の光線6及
び7は該複像プリズムに入射しないよう設定する。
更に前記複像プリズムは第1図及び第3図からも明ら
かな如くX,Y,Z軸直交座標系に於てZ軸を中心にY方向
に45゜傾斜させる。
斯くして構成した4ビームスプリッタプリズムの理論
を以下詳細に説明する。
第4図(a)は前記ウォーラストンプリズム3の第1
の結晶体1を出射する際の光線の分離状態を,又同図
(b)は第2の結晶体2を出射する際のそれを説明する
図である。
即ち,直線偏光たる入射光線は前記第1の結晶体1を
出射する際その光学軸方向の異常光線E及びこれを直交
する常光線Oに分離し,これが第2の結晶体2を出射す
る際同図(c)に示す如く3成分の光線に分離するもの
である。
更に該ウォーラストンプリズムで得た光線のうち常光
線及び異常光線が合成した光線8のみを後段の複像プリ
ズムに入射させると,第5図に示す如く互いに直交し且
つY軸方向に対して45゜傾斜した常光線9及び異常光線
10が出射するので前記第2図右方(イ)より見た偏光方
向は第6図に示す如く互いにπ/8づつ振動方向が推移し
た4直線偏光を得ることができる。
次に上述した如き4ビームスプリッタプリズムを用い
た光学装置について説明する。
先づ,本発明の光学装置を説明する前に本発明の理解
を助ける為に従来用いられていた位相差測定装置を第7
図を用いて少しく説明する。
同図に於て1は光源,2は偏光子であって前記光源11よ
り発した光が前記偏光子を通過し直線偏光となり,該直
線偏光の振動ベクトルの方向がX,Y,Z軸直交座標系のX
軸方向且つ前記直線偏光の進行方向がZ軸方向となるよ
うに前記光源11及び偏光子12を配置する。該偏光子の出
射面側に位相板13をZ軸に対して直交するように配置
し,該位相板13に入射する直線偏光は円或は楕円偏光と
なって出射し,次段の試料14に入射する。該試料に入射
する円或は楕円偏光は試料を透過及び反射するがこれら
のうち透過する楕円偏光を検光子15を通過させ光検出器
16に入射し光強度を測定するものである。
上述した如き構成に於いて前記光検出器16に入射する
光強度Iと試料14の光学的位相差δとの関係は検光子15
のZ軸を基準とした回転角度をθ,位相板13に於ける光
学軸のX軸に対するY軸方向への偏差角をA,試料のP偏
光及びS偏光に対する反射率をrp,rsとし,更に試料の
反射による位相差をδ,位相板の位相差を△とすると光
検出器16に入射する光強度Iはジョーンズベクトルの解
析方法より で表される。今,位相板の光学軸の偏差角Aを45゜とす
る(1)式は となる。
更に検光子5の回転角度θをθ=π/2,θ=π/4,
θ=0,θ=−π/4と設定し(2)式に夫々代入する
と,各回転時に於いて得られる光強度I1,I2,I3,I4は I1=I(θ)=rs2sin2△/2 ……(3) I3=I(θ)=rp2cos2△/2 ……(5) となるので(3),(4),(5),(6)式より試料
の位相差δは で表される。
即ち前記検光子5をZ軸を基準とした回転角度θをπ
/2,π/4,0,−π/4と回転移動することによって得られる
光強度I1,I2,I3,I4を検出し(7)式に於ける演算処理
を行なうことにより位相板の位相差△を知ることなしに
試料の位相差δを求めることができるものであるが前記
検光子を回転せしめる為にモーター等が必要となり装置
が大型及び高価なものとなってしまう欠点のあったこと
前述の通りである。
本発明に係る位相差測定装置は上記欠点を除去する為
に第8図に示す如く上述した位相差測定手段に於て回転
させる検光子15を前述の4ビームスプリッタプリズム20
に置換え,該4ビームスプリッタプリズム20より出射す
る夫々の光に対応して光検出器16を設置したものであ
り,それに伴ない前記(1)式の回転角度θは0,π/8,
−π/8,π/2となる。
斯く如く構成した位相差測定装置は可動部を必要しな
い為簡易で安価な構成で位相差を測定することができ
る。
更に同図に於ける試料14を,その発生する位相差が波
長依存性をもつ位相差発生素子に置換え検出した光強度
に基づいて前記位相差発生素子の位相差を測定し,該位
相差に基づいて光源の波長を測定する光波長測定装置に
も適応することができる。
尚,本発明に於ける4ビームスプリッタプリズムのう
ち後段に設ける複像プリズムはウォーラストン,ローシ
ョン或はセナルモン等のいずれを用いてもよく,又ガラ
スプリズムに誘電体を蒸着した偏光ビームスプリッタプ
リズムでも良いことは明らかである。
(発明の効果) 本発明は上述した如く構成し且つ機能するものである
から,一つの光学部品に一直線偏光を入射することによ
り4つの直線偏光に変換することができ,又偏光を利用
する光学装置に於ては振動方向の角度の異なる直線偏光
を得るために必要なステップモーター等の可動部を必要
としない為,安価に構成し得ると共にこれらの調整を容
易にする上で著しい効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図乃至第3図は本発明に係る4ビームスプリッタプ
リズムを示す図,第4図は本発明に係る3ビームスプリ
ッタ機能を有するウォーラストンプリズムを示す図,第
5図は本発明に係る複像プリズムの機能を示す図,第6
図は本発明に係る4ビームスプリッタプリズムの出射光
の偏光方向を示す図,第7図は従来の位相差測定装置を
示す図,第8図は本発明に係る位相差測定装置を示す図
である。 1,2……結晶体,3……ウォーラストンプリズム,4……直
線偏光,5……複像プリズム,6,9……異光線,7,10……異
常光線,8……常光線及び異常光線が合成された光線,11
……光源,12……偏光子,13……位相板,14……試料,15…
…検光子,16……光検出器,20……4ビームスプリッタプ
リズム。

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】一の結晶体の主断面と他の少なくとも一の
    結晶体の主断面とが非直角である所定の角度を有するウ
    ォーラストンプリズムの後方入射光軸上であって,前記
    ウォーラストンプリズムより出射する常光線及び異常光
    線とが合成された光線のみ透過し,且つ該ウォーラスト
    ンプリズムより出射する常光線或は異常光線の振動方向
    とは夫々π/8づつ推移し互いに直交した振動方向を有す
    る偏光成分を出射しうるように複像プリズムを接合或は
    配置したことを特徴とする4ビームスプリッタプリズ
    ム。
  2. 【請求項2】試料に対して偏光を照射した際に生ずるP
    偏光とS偏光とのずれ(以下位相差と記す)を求める方
    法であって,X,Y,Z軸直交座標系に於けるZ軸方向に進行
    し且つその振動ベクトルの方向がX軸方向なる直線偏光
    を前記Z軸に対して設置された位相板に入射し,該入射
    により得られる円或は楕円偏光を試料に照射し,該照射
    によって得た前記試料の反射光或は透過光を上記4ビー
    ムスプリッタプリズムに入射し,該4ビームスプリッタ
    プリズムの出射光の光強度を測定することにより前記試
    料の位相差を求めたことを特徴とする位相差測定装置。
  3. 【請求項3】光の波長を測定する方法であって,光源よ
    りの光を偏光する手段と,該手段により得た偏光をその
    発生する位相差が波長依存性をもつ位相差発生素子に照
    射し,該照射によって得た前記発生素子よりの反射光或
    は透過光を前記4ビームスプリッタプリズムに入射さ
    せ,該4ビームスプリッタプリズムから出射した光強度
    に基づいて前記位相差発生素子の位相差を求め,該位相
    差より光源の波長を測定したことを特徴とする光波長測
    定装置。
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