JP2749815B2 - 干渉計 - Google Patents
干渉計Info
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- JP2749815B2 JP2749815B2 JP63079264A JP7926488A JP2749815B2 JP 2749815 B2 JP2749815 B2 JP 2749815B2 JP 63079264 A JP63079264 A JP 63079264A JP 7926488 A JP7926488 A JP 7926488A JP 2749815 B2 JP2749815 B2 JP 2749815B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は干渉計、特に光の多光束干渉を利用して光の
波長選択、分光等を行なうフアブリペロー干渉計に関す
るものである。
波長選択、分光等を行なうフアブリペロー干渉計に関す
るものである。
〔従来技術〕 フアブリペローの干渉計は高分解能の干渉、分光器と
して、波長選択素子や分光器などに巾広く用いられてい
る。
して、波長選択素子や分光器などに巾広く用いられてい
る。
従来から使用されているフアブリペローの干渉計の原
理を第４図を用いて説明する。
理を第４図を用いて説明する。
図中、13はフアブリペローのエタロン、14はｆθレン
ズ、15はｆθレンズの像面である。エタロン13の内側の
対向面は反射膜をコーテイングした高反射面である。エ
タロン13に入射した光は、そのまま透過する光と対向面
間で反射して往復してから透過する光に分けられ、この
２つの光が干渉して、ｆθレンズ、14の像面15上に図の
様な干渉縞を形成する。尚、わかりやすい様に像面のみ
斜視図で示してある。
ズ、15はｆθレンズの像面である。エタロン13の内側の
対向面は反射膜をコーテイングした高反射面である。エ
タロン13に入射した光は、そのまま透過する光と対向面
間で反射して往復してから透過する光に分けられ、この
２つの光が干渉して、ｆθレンズ、14の像面15上に図の
様な干渉縞を形成する。尚、わかりやすい様に像面のみ
斜視図で示してある。
対向する高反射面を用いたフアブリペロー干渉計にお
いては、たとえば「光学の原理II（マツクス・ボルン他
著、東海大学出版会発行）」等で広く知られているよう
に、 反射面間隔をＤ、反射面間の屈折率をｎ、光の波長を
λ、入射光線が光学系の光軸となす角度をθとした時、
透過光は、 2nDcosθ＝ｍλ を満たす（ｍ＝0,1,2,・・・は次数と呼ばれる）。従っ
て、D,n,θを適当に選択した光学系を形成することによ
って、例えば特定の波長の光のみを取り出すことができ
る。これを利用して波長選択素子や分光器、帯域フイル
ター等が作成される。
いては、たとえば「光学の原理II（マツクス・ボルン他
著、東海大学出版会発行）」等で広く知られているよう
に、 反射面間隔をＤ、反射面間の屈折率をｎ、光の波長を
λ、入射光線が光学系の光軸となす角度をθとした時、
透過光は、 2nDcosθ＝ｍλ を満たす（ｍ＝0,1,2,・・・は次数と呼ばれる）。従っ
て、D,n,θを適当に選択した光学系を形成することによ
って、例えば特定の波長の光のみを取り出すことができ
る。これを利用して波長選択素子や分光器、帯域フイル
ター等が作成される。
しかしながら、上記従来例では、フアブリペロー干渉
計の高反射面間が、大気にさらされており、温度，気圧
が変化するため面間隔Ｄや屈折率ｎが一定とならないた
め、フアブリペロー干渉計を波長測定装置として利用し
た時の測定波長精度や、分散素子として利用した場合の
波長安定性などが劣化していた。
計の高反射面間が、大気にさらされており、温度，気圧
が変化するため面間隔Ｄや屈折率ｎが一定とならないた
め、フアブリペロー干渉計を波長測定装置として利用し
た時の測定波長精度や、分散素子として利用した場合の
波長安定性などが劣化していた。
本発明は上述従来例の欠点に鑑みて、性能の安定した
干渉計を提供する事を特徴とする。
干渉計を提供する事を特徴とする。
本発明は光透過性物質の対向面で入射光を分割して干
渉させる干渉計において光透過性物質を真空室中に配
し、真空室中の熱的に接続した発熱あるいは冷却手段で
温度制御することにより、干渉計の種々の特性を安定化
させている。
渉させる干渉計において光透過性物質を真空室中に配
し、真空室中の熱的に接続した発熱あるいは冷却手段で
温度制御することにより、干渉計の種々の特性を安定化
させている。
第１図は本発明の第１実施例の干渉計を使った波長測
定器の説明の為の図で第１図Ａは波長測定器の構成図、
第１図Ｂはその排気系の図、第１図Ｃはエタロン部の詳
細図である。図中、１、４はそれぞれ光の入射用窓、３
は光を入射，出射させる為の窓1,4が取り付いた真空容
器、3aは給排気孔、５は大気圧の測定出来る気圧計、６
はしゃ段バルブ、10は減圧用の真空ポンプ、15aはｆθ
レンズ14の像面に配置されたCCDラインセンサ、21はエ
タロン部全体を真空容器３に取りつけるためのホルダ、
22はフアブリペロー干渉計を構成する高反射面を持つエ
タロン製の光学基板、23は基板22及び基板24の間隔を保
持するスペーサ、24は基板22と対になってフアブリペロ
ー干渉計を構成するエタロン製の光学基板、25はホルダ
及び基板と熱的に接続し安定した温度に維持するヒー
タ、26はホルダの温度をモニタする温度センサ、27はフ
アブリペロー干渉計のすきまの気体を通過させるエアぬ
き穴、28は温度センサ26の出力を元に、加熱量を設定す
る制御回路、29は制御回路28の出力を元に、ヒータ25に
電力を供給するアンプである。
定器の説明の為の図で第１図Ａは波長測定器の構成図、
第１図Ｂはその排気系の図、第１図Ｃはエタロン部の詳
細図である。図中、１、４はそれぞれ光の入射用窓、３
は光を入射，出射させる為の窓1,4が取り付いた真空容
器、3aは給排気孔、５は大気圧の測定出来る気圧計、６
はしゃ段バルブ、10は減圧用の真空ポンプ、15aはｆθ
レンズ14の像面に配置されたCCDラインセンサ、21はエ
タロン部全体を真空容器３に取りつけるためのホルダ、
22はフアブリペロー干渉計を構成する高反射面を持つエ
タロン製の光学基板、23は基板22及び基板24の間隔を保
持するスペーサ、24は基板22と対になってフアブリペロ
ー干渉計を構成するエタロン製の光学基板、25はホルダ
及び基板と熱的に接続し安定した温度に維持するヒー
タ、26はホルダの温度をモニタする温度センサ、27はフ
アブリペロー干渉計のすきまの気体を通過させるエアぬ
き穴、28は温度センサ26の出力を元に、加熱量を設定す
る制御回路、29は制御回路28の出力を元に、ヒータ25に
電力を供給するアンプである。
又、第４図と同じ部材には同じ符番をつけてある。窓
１側より狭帯域化したKrFエキシマレーザ光の様な被波
長測定光を入射し、前述の原理により、窓４からの出射
光を用いてｆθレンズ14で像面15上にリング状の干渉縞
を発生させる。このリング縞の半径は入射する光の波長
によって変化する。
１側より狭帯域化したKrFエキシマレーザ光の様な被波
長測定光を入射し、前述の原理により、窓４からの出射
光を用いてｆθレンズ14で像面15上にリング状の干渉縞
を発生させる。このリング縞の半径は入射する光の波長
によって変化する。
そこで、特定のリング縞の光軸からの位置、即ち半径
を像面に配置したCCDラインセンサ15aで測定することに
よって入射光の波長を測定する。
を像面に配置したCCDラインセンサ15aで測定することに
よって入射光の波長を測定する。
次に本実施例の原理を説明する。
気体の、ある波長における常温常圧環境の屈折率を ｎ＝１＋nJJ とした時（１は真空中の屈折率） 気体分子の単位体積当りの個数をＮとすると、nJJと
Ｎは通常比例し、 nJJ∝Ｎ なる関係が成りたつ。これよりnJJの微分ΔnJJも、Ｎの
微分ΔＮと比例する。従って、屈折率ｎを安定化するこ
とは、分子の個数の変化ΔＮを安定化することに相当す
る。ΔＮを安定化する一番容易な方法は考えている系を
真空ポンプで引き続け、気体分子の個数Ｎ自体を無視出
来るようにすることである。
Ｎは通常比例し、 nJJ∝Ｎ なる関係が成りたつ。これよりnJJの微分ΔnJJも、Ｎの
微分ΔＮと比例する。従って、屈折率ｎを安定化するこ
とは、分子の個数の変化ΔＮを安定化することに相当す
る。ΔＮを安定化する一番容易な方法は考えている系を
真空ポンプで引き続け、気体分子の個数Ｎ自体を無視出
来るようにすることである。
しかしながら、真空中であっても、容器等は外部と接
触しているため、フアブリペロー干渉計の温度は、外気
温等の変動の影響を受ける。
触しているため、フアブリペロー干渉計の温度は、外気
温等の変動の影響を受ける。
今、フアブリペローの高反射膜の間隔D,Dの温度によ
る微小変化分をΔD,使用している光の波長をλ，λのΔ
Ｄによる微小変化分をΔλとすると、 なる関係が存在する。必要安定度をＳとすると であることが必要される。
る微小変化分をΔD,使用している光の波長をλ，λのΔ
Ｄによる微小変化分をΔλとすると、 なる関係が存在する。必要安定度をＳとすると であることが必要される。
ところが、間隔Ｄの変化の直接原因は、間隔を保持す
るスペンサ等の機械部品の温度変化による熱膨張である
から熱膨張率をρ，温度変化量をΔＴとすると、 なる関係が存在する。従って、 ΔＴ≪S/ρ なる温度安定度が要求されている。最近の分光学では Ｓ＝10-8 程度の要求が多いが、ρは10-6程度の材料しか得られな
い為 ΔＴ≪0.01K が望まれている。しかし、従来の室温管理でこの値を実
現するのは、不可能な場合が多い。
るスペンサ等の機械部品の温度変化による熱膨張である
から熱膨張率をρ，温度変化量をΔＴとすると、 なる関係が存在する。従って、 ΔＴ≪S/ρ なる温度安定度が要求されている。最近の分光学では Ｓ＝10-8 程度の要求が多いが、ρは10-6程度の材料しか得られな
い為 ΔＴ≪0.01K が望まれている。しかし、従来の室温管理でこの値を実
現するのは、不可能な場合が多い。
そこで本実施例では、フアブリペローエタロンの近傍
に、発熱源及び冷却源のいずれか、又は、両者を用いて
精密な温度制御を行ない、高反射面の間隔を安定化し
た。
に、発熱源及び冷却源のいずれか、又は、両者を用いて
精密な温度制御を行ない、高反射面の間隔を安定化し
た。
次に本装置の動作説明を行なう。
真空容器内３を真空ポンプ10で減圧すると、エアぬき
穴26より減圧され、基板22及び基板24の間も減圧され
る。従って、間隔に存在する空気の屈折率ｎは、真空の
屈折率１とほぼ同一になり、屈折率ｎの変化による誤差
は無視出来るようになる。しかし、種々の外乱によりこ
の系全体の温度は不安定になるため、スペーサ23の厚さ
が変化をし、基板間隔Ｄは一定とならなくなる。
穴26より減圧され、基板22及び基板24の間も減圧され
る。従って、間隔に存在する空気の屈折率ｎは、真空の
屈折率１とほぼ同一になり、屈折率ｎの変化による誤差
は無視出来るようになる。しかし、種々の外乱によりこ
の系全体の温度は不安定になるため、スペーサ23の厚さ
が変化をし、基板間隔Ｄは一定とならなくなる。
さて、ホルダ21の温度を外気温より高温に安定させれ
ば、ヒータによる熱供給のみで温度を安定化出来る。
ば、ヒータによる熱供給のみで温度を安定化出来る。
ホルダ深部にうめこまれた温度センサ26を用いて計測
した温度を元にして、温度コントローラ28は、アンプ29
に印加電圧を指示する。その電圧に比例した熱量がヒー
タ25よりホルダー21を経由して基板22,24及びスペーサ2
3に伝わり温度が安定化する。
した温度を元にして、温度コントローラ28は、アンプ29
に印加電圧を指示する。その電圧に比例した熱量がヒー
タ25よりホルダー21を経由して基板22,24及びスペーサ2
3に伝わり温度が安定化する。
供給された熱量はホルダを経由して一部伝導的にある
いは放射的に外部に散乱される。
いは放射的に外部に散乱される。
第２図に本発明の他の実施例を示す温度センサ26をス
ペーサ23内部に設置している。以下の実施例では図に示
していない他の構成は第１図と同じである。
ペーサ23内部に設置している。以下の実施例では図に示
していない他の構成は第１図と同じである。
又、以下の実施例では、第１図と同じ部材には同じ番
号を符してある。
号を符してある。
フアブリペローエタロンでは前記手段の所でも述べた
ように高反射膜の間隔をD,Dの微小変化分をΔＤ、使用
波長をλ、λのΔＤによる変化分をΔλとすると である。
ように高反射膜の間隔をD,Dの微小変化分をΔＤ、使用
波長をλ、λのΔＤによる変化分をΔλとすると である。
従って、温度によるＤの変化ΔＤを最小にすること
が、波長の安定性に最も寄与する。
が、波長の安定性に最も寄与する。
ガラスなどの低膨張材を、間隔固定用のスペーサとし
て用いた場合、そのスペーサを安定度よく温度制御する
ことがΔＤを減少させる最良の方法である。スペーサ以
外の温度は、光学的特性を劣化させない程度に安定して
いればかまわないので、温度センサは、スペーサに極力
近い方が望ましい。
て用いた場合、そのスペーサを安定度よく温度制御する
ことがΔＤを減少させる最良の方法である。スペーサ以
外の温度は、光学的特性を劣化させない程度に安定して
いればかまわないので、温度センサは、スペーサに極力
近い方が望ましい。
この実施例では、スペーサの内部中心部にサーミスタ
等の温度センサを取り付けスペーサそのものの温度に基
いて温度制御を行なうことにより、スペーサそのものの
温度安定性を実現している。
等の温度センサを取り付けスペーサそのものの温度に基
いて温度制御を行なうことにより、スペーサそのものの
温度安定性を実現している。
又、近年フアブリペローエタロンは、レーザ用分散素
子としてよく用いられるが、強力なレーザ光がエタロン
中心部へ入射する場合、エタロンは中心部に発熱源を持
つことに等しい状況となる。
子としてよく用いられるが、強力なレーザ光がエタロン
中心部へ入射する場合、エタロンは中心部に発熱源を持
つことに等しい状況となる。
従って、第１図の様なエタロン外周部のヒータ直下の
温度測定では、スペーサ付近の温度安定性は得にくい状
態となる。
温度測定では、スペーサ付近の温度安定性は得にくい状
態となる。
図２の実施例では、スペーサ23自体の温度を制御する
ため、中心部にレーザが入射したことによる、スペーサ
の温度変化は、図１などの方式に比べて少なく、レーザ
光の波長安定性に寄与する。
ため、中心部にレーザが入射したことによる、スペーサ
の温度変化は、図１などの方式に比べて少なく、レーザ
光の波長安定性に寄与する。
第３図に本発明の他の実施例を示す。41は、冷却用ペ
ルチエ素子、42は制御回路28の出力を元に、ペルチエ素
子11に電流を供給するアンプである。
ルチエ素子、42は制御回路28の出力を元に、ペルチエ素
子11に電流を供給するアンプである。
第１図の例では、温度が上昇しすぎた場合、ヒータ25
への供給電力を制御回路28が減ずるようアンプ29へ指示
して、熱放射及び熱伝導による自然冷却により、温度を
下げていたが、本実施例では、ヒータ25とともにペルチ
エ素子41を基板と熱的に接続させて設置し、温度が上昇
しすぎた場合は制御回路28がペルチエ素子用のアンプ42
に下向すべき温度差に対応する電流量を指示する。
への供給電力を制御回路28が減ずるようアンプ29へ指示
して、熱放射及び熱伝導による自然冷却により、温度を
下げていたが、本実施例では、ヒータ25とともにペルチ
エ素子41を基板と熱的に接続させて設置し、温度が上昇
しすぎた場合は制御回路28がペルチエ素子用のアンプ42
に下向すべき温度差に対応する電流量を指示する。
アンプ42の出力電流によりペルチエ素子41は、エタロ
ン周辺を冷却する。
ン周辺を冷却する。
ペルチエ素子を取りつけたことにより、より急速な温
度制御が実現するため、外乱に強い、安定した温度安定
性が得られる。
度制御が実現するため、外乱に強い、安定した温度安定
性が得られる。
又、冷却が可能となるため、外気温と、ほぼ同一の温
度又は、外気温以下の温度に安定化することも可能とな
る。
度又は、外気温以下の温度に安定化することも可能とな
る。
以下述べた様に、本発明によれば干渉計の対向面を有
する光透過性物質を真空中において、真空中で加熱、冷
却して温度制御する様にしているので、干渉計の特性を
周囲の環境によらず常に安定させる事ができるという効
果が得られる。
する光透過性物質を真空中において、真空中で加熱、冷
却して温度制御する様にしているので、干渉計の特性を
周囲の環境によらず常に安定させる事ができるという効
果が得られる。
第１図A,B,Cは本発明の第１実施例の説明図 第２図は本発明の第２実施例のエタロン部の詳細図 第３図は本発明の第３実施例のエタロン部の詳細図 第４図はフアブリペロー干渉計の原理図である。 図中、 21はホルダ、22は光学基板、23はスペーサ、24は光学基
板、25はヒータ、26は温度センサ、27はエアぬき穴、28
は温度制御回路、29はアンプ、41はペルチエ素子、42は
アンプである。
板、25はヒータ、26は温度センサ、27はエアぬき穴、28
は温度制御回路、29はアンプ、41はペルチエ素子、42は
アンプである。
Claims (1)
- 【請求項１】対向する２面を有する一対の光透過性物質
により構成され、前記光透過性物質に入射した光を前記
対向２面間で分割させて干渉させる干渉計において、前
記対向２面間を含む前記光透過性物質周辺を高真空にす
る為の真空室と、前記真空室内の前記光透過性物質と熱
的に接続した位置に設けられた発熱あるいは冷却手段と
を有し、前記発熱あるいは冷却手段を用いて前記光透過
性物質の温度制御を行うことを特徴とする干渉計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63079264A JP2749815B2 (ja) | 1988-03-31 | 1988-03-31 | 干渉計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63079264A JP2749815B2 (ja) | 1988-03-31 | 1988-03-31 | 干渉計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01250834A JPH01250834A (ja) | 1989-10-05 |
| JP2749815B2 true JP2749815B2 (ja) | 1998-05-13 |
Family
ID=13684999
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63079264A Expired - Fee Related JP2749815B2 (ja) | 1988-03-31 | 1988-03-31 | 干渉計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2749815B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP7039160B2 (ja) | 2016-03-09 | 2022-03-22 | 浜松ホトニクス株式会社 | 光検出装置 |
| JP7139401B2 (ja) * | 2020-12-01 | 2022-09-20 | 浜松ホトニクス株式会社 | 光検出装置 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS54106187A (en) * | 1978-02-09 | 1979-08-20 | Nec Corp | Stabilizing solid state laser device for resonator optical path length |
| JPS60205422A (ja) * | 1984-03-29 | 1985-10-17 | Fujitsu Ltd | フアブリペロ−共振型偏光面回転素子 |
| JPS6131807A (ja) * | 1984-07-25 | 1986-02-14 | 嶋 昌彦 | ボイラの過熱装置 |
| JPS6252436A (ja) * | 1985-08-30 | 1987-03-07 | Fujitsu Ltd | ガス検知装置 |
-
1988
- 1988-03-31 JP JP63079264A patent/JP2749815B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS54106187A (en) * | 1978-02-09 | 1979-08-20 | Nec Corp | Stabilizing solid state laser device for resonator optical path length |
| JPS60205422A (ja) * | 1984-03-29 | 1985-10-17 | Fujitsu Ltd | フアブリペロ−共振型偏光面回転素子 |
| JPS6131807A (ja) * | 1984-07-25 | 1986-02-14 | 嶋 昌彦 | ボイラの過熱装置 |
| JPS6252436A (ja) * | 1985-08-30 | 1987-03-07 | Fujitsu Ltd | ガス検知装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01250834A (ja) | 1989-10-05 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |