JP3317970B2 - 干渉測定装置 - Google Patents
干渉測定装置Info
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- JP3317970B2 JP3317970B2 JP51385494A JP51385494A JP3317970B2 JP 3317970 B2 JP3317970 B2 JP 3317970B2 JP 51385494 A JP51385494 A JP 51385494A JP 51385494 A JP51385494 A JP 51385494A JP 3317970 B2 JP3317970 B2 JP 3317970B2
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- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
- G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
- G02B6/12004—Combinations of two or more optical elements
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- G—PHYSICS
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- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B9/00—Measuring instruments characterised by the use of optical techniques
- G01B9/02—Interferometers
- G01B9/02015—Interferometers characterised by the beam path configuration
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Description
【発明の詳細な説明】 発明の背景 本発明は、１個の固体ブロック内に配置され、互いに
対してコヒーレントな入力信号用の２個の独立した光伝
送チャンネルを構成するように集積光学技術に基づき作
られる２個の導波管と、これら信号を干渉させる手段
と、得られた干渉縞を解析する手段と、を含む干渉測定
装置に関する。
対してコヒーレントな入力信号用の２個の独立した光伝
送チャンネルを構成するように集積光学技術に基づき作
られる２個の導波管と、これら信号を干渉させる手段
と、得られた干渉縞を解析する手段と、を含む干渉測定
装置に関する。
従来の装置を用いて可変の物理的パラメータの変化に
よる光路の変動の干渉による測定を行い、そしてそれら
の変動のあった方向を決定するためには、夫々が２つの
独立した光チャンネルからの信号の干渉縞を得ることが
出来るようにする２個の同一の装置部品であってその一
方が例えば四分の一波長板のような移相器を更に備えた
ものを必要とする。
よる光路の変動の干渉による測定を行い、そしてそれら
の変動のあった方向を決定するためには、夫々が２つの
独立した光チャンネルからの信号の干渉縞を得ることが
出来るようにする２個の同一の装置部品であってその一
方が例えば四分の一波長板のような移相器を更に備えた
ものを必要とする。
例えばヨーロッパ特許出願公開明細書第286,528号で
は、可動性の移動とその移動方向を表わすような時間的
に変化する２個の干渉信号を形成するように、夫々が測
定ビームの一部と干渉する２個の位相のずれた（dephas
ed）基準ビームを使用している。国際公開公報第9,011,
484号では２つの異なる偏光方向に対応する２個の測定
信号の基準信号に対する比較からアナログ信号を得てい
る。
は、可動性の移動とその移動方向を表わすような時間的
に変化する２個の干渉信号を形成するように、夫々が測
定ビームの一部と干渉する２個の位相のずれた（dephas
ed）基準ビームを使用している。国際公開公報第9,011,
484号では２つの異なる偏光方向に対応する２個の測定
信号の基準信号に対する比較からアナログ信号を得てい
る。
２個の設置部品を使用しなくてはならないという事実
により測定に誤差が入り、そして当然取扱い操作を複雑
にする。
により測定に誤差が入り、そして当然取扱い操作を複雑
にする。
特に、実験装置が従来の光学系の独立した要素を用い
て行われる場合には、複雑なアライメントおよび調整処
置を行わねばならない。
て行われる場合には、複雑なアライメントおよび調整処
置を行わねばならない。
発明の概要 本発明の目的は構成が簡単且つ経済的であって、従来
の装置よりも使用が著しく容易で精度が高く信頼性の高
い干渉測定装置により上述の欠点を克服することであ
る。
の装置よりも使用が著しく容易で精度が高く信頼性の高
い干渉測定装置により上述の欠点を克服することであ
る。
この目的に対し、本発明による装置は広がりをもつフ
ラットなビームを発生するように夫々の光チャンネルに
間挿されたビーム拡大装置を含み、二つのチャンネルの
これら拡大装置が同一であって、広がりをもつフラット
なビームがそれらの間に対称軸を上記所定の角度を形成
する実質的にフラットな波面を有するように配置されて
おり、これら波面が干渉領域内に空間的な干渉パターン
をつくり出すようになっており、解析手段がこの対称軸
に直角の上記干渉領域に配置された検出手段を含むこと
を特徴とする。
ラットなビームを発生するように夫々の光チャンネルに
間挿されたビーム拡大装置を含み、二つのチャンネルの
これら拡大装置が同一であって、広がりをもつフラット
なビームがそれらの間に対称軸を上記所定の角度を形成
する実質的にフラットな波面を有するように配置されて
おり、これら波面が干渉領域内に空間的な干渉パターン
をつくり出すようになっており、解析手段がこの対称軸
に直角の上記干渉領域に配置された検出手段を含むこと
を特徴とする。
上記角度は好適には約１度である。
特に好都合な実施例によれば、このビーム拡大装置は
集積光学技術により上記固体ブロック内に作られる少く
とも１個のプレーナレンズを含む。
集積光学技術により上記固体ブロック内に作られる少く
とも１個のプレーナレンズを含む。
他の実施例によれば、このビーム拡大装置は導波管の
テーパーを含む。
テーパーを含む。
好適な実施例によれば、干渉縞を解析する手段は干渉
パターンの半縞にほぼ対応する長さを有する少くとも１
個の長い検出器を含む検出装置を備えている。
パターンの半縞にほぼ対応する長さを有する少くとも１
個の長い検出器を含む検出装置を備えている。
図面の簡単な説明 他の利点および特徴は非限定的な例とにのみ与えら
れ、それに次の図面にまされる本発明の一実施例の説明
からより明確となるものである。
れ、それに次の図面にまされる本発明の一実施例の説明
からより明確となるものである。
図１は本発明の装置の動作原理を示す概略図である。
図２は本発明の装置の好都合な実施例を示す図であ
る。
る。
好適な実施例の詳細な説明 図１は本発明による干渉測定装置の原理を示す概略図
である。２個の光導波管10と20は互いにコヒーレントな
入力信号を通す。２つの光チャンネルを決定するこれら
の導波管の夫々はビーム拡大装置11,21が配置されてお
り、それらの機能は各光チャンネルの空間的プロフィイ
ルを拡大することである。これらの拡大装置の上流側に
おいて波面10′,20′は“限定”されているとされ、下
流の波面10″,20″は“広がり”をもつとされている。
これら拡大装置の出力で得られるビームは実質的にフラ
ットな波面となる。拡大装置11,21は同一のものであ
り、そして得られたこれらフラットな波面はそれらの間
に所定の０ではない角度が形成されこれが対称軸を決定
するように空間的に配置される。これら拡大装置からの
フラットな波面はかくして、干渉領域30において空間的
な干渉パターンを形成する。この空間的な干渉パターン
は上記角度の対称軸に直角の規則的で正弦形的な干渉縞
を含む。これら干渉縞の空間的な分離すなわち、干渉パ
ターン間隔は入力信号の波長と広げられたビームの波面
間の角度により決定される。測定されるべき物理的パラ
メータの変化に関係する入力信号間の位相差の変化は上
記対称軸の直角の干渉パターン全体のオフセットを生じ
させる。
である。２個の光導波管10と20は互いにコヒーレントな
入力信号を通す。２つの光チャンネルを決定するこれら
の導波管の夫々はビーム拡大装置11,21が配置されてお
り、それらの機能は各光チャンネルの空間的プロフィイ
ルを拡大することである。これらの拡大装置の上流側に
おいて波面10′,20′は“限定”されているとされ、下
流の波面10″,20″は“広がり”をもつとされている。
これら拡大装置の出力で得られるビームは実質的にフラ
ットな波面となる。拡大装置11,21は同一のものであ
り、そして得られたこれらフラットな波面はそれらの間
に所定の０ではない角度が形成されこれが対称軸を決定
するように空間的に配置される。これら拡大装置からの
フラットな波面はかくして、干渉領域30において空間的
な干渉パターンを形成する。この空間的な干渉パターン
は上記角度の対称軸に直角の規則的で正弦形的な干渉縞
を含む。これら干渉縞の空間的な分離すなわち、干渉パ
ターン間隔は入力信号の波長と広げられたビームの波面
間の角度により決定される。測定されるべき物理的パラ
メータの変化に関係する入力信号間の位相差の変化は上
記対称軸の直角の干渉パターン全体のオフセットを生じ
させる。
導波管を適当に配向することにより、特に光導波管間
に較正された角度を導入することにより、ビーム拡大装
置から下流での波の重ね合わせによる干渉領域30がつく
られる。適当な測定装置40により干渉測定を行うことの
出来るのはこの領域内である。これら測定の結果は上記
光チャンネルの内の少くとも１個における信号の径路指
定に影響する物理的パラメータについての情報を抽出す
ることについての解釈のために処理、計算およびおそら
く表示ユニット50に送ることが出来る。
に較正された角度を導入することにより、ビーム拡大装
置から下流での波の重ね合わせによる干渉領域30がつく
られる。適当な測定装置40により干渉測定を行うことの
出来るのはこの領域内である。これら測定の結果は上記
光チャンネルの内の少くとも１個における信号の径路指
定に影響する物理的パラメータについての情報を抽出す
ることについての解釈のために処理、計算およびおそら
く表示ユニット50に送ることが出来る。
同期検出を行うべき場合には光チャンネルの少くとも
１個の限定部分または広がり部分に可変移相装置12を配
置出来る。この装置により導入される位相差は熱効果、
または電気光学効果または他の可変の物理パラメータに
よるインデクスの変化によるものである。その場合には
ユニット50を移相源に接続してこのモニタを行うことが
出来る。
１個の限定部分または広がり部分に可変移相装置12を配
置出来る。この装置により導入される位相差は熱効果、
または電気光学効果または他の可変の物理パラメータに
よるインデクスの変化によるものである。その場合には
ユニット50を移相源に接続してこのモニタを行うことが
出来る。
図２は上記の原理に基づき且つ集積光学技術により達
成される干渉測定装置を示す。この装置は主としてドー
ピンクされたガラス基板で、例えば硝酸カリウムまたは
硝酸銀または硫酸タリウムの浴で選択的に処理されたガ
ラス基板、またはシリコン基板上に堆積したドーピング
されたシリカ基板で形成されるブロック13で形成され
る。
成される干渉測定装置を示す。この装置は主としてドー
ピンクされたガラス基板で、例えば硝酸カリウムまたは
硝酸銀または硫酸タリウムの浴で選択的に処理されたガ
ラス基板、またはシリコン基板上に堆積したドーピング
されたシリカ基板で形成されるブロック13で形成され
る。
２個の導波管10と20およびビーム拡大装置11と21は適
当なマスクとホトリソグラフの分野で周知のエングレー
ビング技術によりこのブロック13上に設けられる。これ
ら装置は好適にはプレーナレンズまたは例えば導波管の
テーパーのような実質的にフラットな波面を得ることが
出来るような他の装置である。例えば限定部分における
光チャンネルの幅は約６〜８μｍであり、拡大部分にお
ける横寸法はほぼ0.1mmと1mmの間である。図示のよう
に、これらの拡大装置11と21は同一であり、そしてフラ
ットな波面がそれらの間に所定の角度を形成するように
それらの間に一つの角度を形成する。２本のフラットな
ビームに共通の領域は干渉領域30であり、ここにおいて
空間干渉パターンが形成される。
当なマスクとホトリソグラフの分野で周知のエングレー
ビング技術によりこのブロック13上に設けられる。これ
ら装置は好適にはプレーナレンズまたは例えば導波管の
テーパーのような実質的にフラットな波面を得ることが
出来るような他の装置である。例えば限定部分における
光チャンネルの幅は約６〜８μｍであり、拡大部分にお
ける横寸法はほぼ0.1mmと1mmの間である。図示のよう
に、これらの拡大装置11と21は同一であり、そしてフラ
ットな波面がそれらの間に所定の角度を形成するように
それらの間に一つの角度を形成する。２本のフラットな
ビームに共通の領域は干渉領域30であり、ここにおいて
空間干渉パターンが形成される。
形成される干渉縞は正弦形で規則的であり、そして、
図では拡大装置11と21の組立体の対称軸Ｓに対応するフ
ラット波面の対称軸に垂直となる。
図では拡大装置11と21の組立体の対称軸Ｓに対応するフ
ラット波面の対称軸に垂直となる。
これら干渉縞の空間分離は入力信号の波長と拡大され
たビームの波面間の角度によりきまる。しばしば全く不
正確に位置決めされる個々の光ファイバにより形成され
る導波管で生じることとは異り、集積光学技術によりつ
くられる導波管は完全に固定されており、そして上記の
角度は極めて正確である。これら導波管の位置決めは事
実上それらをつくるために使用されたマスクの幾何寸法
によりきまる。非常に小さい角度の場合にはこれら干渉
縞は非常に離れやすくなり、大きな角度の場合には互い
に接近する。例えば波面間の角度は約１゜または1.5゜
でよい。
たビームの波面間の角度によりきまる。しばしば全く不
正確に位置決めされる個々の光ファイバにより形成され
る導波管で生じることとは異り、集積光学技術によりつ
くられる導波管は完全に固定されており、そして上記の
角度は極めて正確である。これら導波管の位置決めは事
実上それらをつくるために使用されたマスクの幾何寸法
によりきまる。非常に小さい角度の場合にはこれら干渉
縞は非常に離れやすくなり、大きな角度の場合には互い
に接近する。例えば波面間の角度は約１゜または1.5゜
でよい。
このブロックの射出面14上であって、干渉領域30内に
は、１組以上の検出器が固定配置される。干渉面の異っ
た点、または拡大検出器の場合には異ったセグメントを
観測しうるようにするこれら検出器はフラットな波面の
対称軸に直角に配置される。全体の干渉領域30内では対
称軸に平行で且つこの軸に沿った干渉パターンの規則性
は、位置の正確さを必要としない検出器の使用を可能に
する。上記の角度と共に光検出器間の距離のみが重要で
あって、この距離が位相差を決定する。
は、１組以上の検出器が固定配置される。干渉面の異っ
た点、または拡大検出器の場合には異ったセグメントを
観測しうるようにするこれら検出器はフラットな波面の
対称軸に直角に配置される。全体の干渉領域30内では対
称軸に平行で且つこの軸に沿った干渉パターンの規則性
は、位置の正確さを必要としない検出器の使用を可能に
する。上記の角度と共に光検出器間の距離のみが重要で
あって、この距離が位相差を決定する。
図２においては２個の検出器14と15を有する実施例が
示してある。検出器14と15は互いに所定の距離を置いて
配置されるが、この固定された距離は任意でよい。好適
な実施例によれば、検出器14と15は位相が直交する２個
の電気的信号を保つために半縞に対応する長さを有し1/
4＋nlの間隔をもつ２個のホトダイオードによって形成
される（ｌは縞の幅でｎは整数）。非小点（non−punct
ual）検出器を使用すれば検出された信号の振幅、従っ
て測定精度を向上させることが出来る。
示してある。検出器14と15は互いに所定の距離を置いて
配置されるが、この固定された距離は任意でよい。好適
な実施例によれば、検出器14と15は位相が直交する２個
の電気的信号を保つために半縞に対応する長さを有し1/
4＋nlの間隔をもつ２個のホトダイオードによって形成
される（ｌは縞の幅でｎは整数）。非小点（non−punct
ual）検出器を使用すれば検出された信号の振幅、従っ
て測定精度を向上させることが出来る。
これら検出器は例えば適当な手段によりブロック13の
エッジ部16に固定または固着される。他の実施例によれ
ば干渉パターンをシフトしそしてこれら検出器をある距
離のところに配置することが出来る。
エッジ部16に固定または固着される。他の実施例によれ
ば干渉パターンをシフトしそしてこれら検出器をある距
離のところに配置することが出来る。
この検出装置はまた干渉パターンの全体を詳細に集め
るように例えばCCDアレイのようなマルチ検出装置を構
成する一群の小点（punctual）検出器で形成することが
出来る。
るように例えばCCDアレイのようなマルチ検出装置を構
成する一群の小点（punctual）検出器で形成することが
出来る。
この検出装置は場合によっては１個の検出エレメント
を含むことが出来る。数個の検出エレメントを含む場合
にはそれらエレメントは、好適にはπ/2に等しいセット
位相差を表わす電気信号を出力する。
を含むことが出来る。数個の検出エレメントを含む場合
にはそれらエレメントは、好適にはπ/2に等しいセット
位相差を表わす電気信号を出力する。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ベネシュ，ピエール フランス国グルノーブル、スカール、 デ、フュジエ、10 (56)参考文献 特表 平６−507711（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01B 9/00 - 11/30 102 G02B 6/122
Claims (10)
- 【請求項１】互いにコヒーレントな入力信号用の２個の
別々の光伝導チャンネルを構成するために集積光学技術
により固体ブロック（13）上に設置される２個の導波管
（10,20）と、これら信号を干渉させて干渉縞を発生す
る手段と、これら干渉縞を解析する手段（40,50）と、
を含む干渉測定装置において、 拡大したフラットビーム（10″,20″）を発生するよう
に各光チャンネルに間挿されたビーム拡大装置（11,2
1）を含み、両チャンネルの上記拡大装置は同一であっ
て、上記拡大フラットビームが対称軸を与える所定の角
度をそれらの間に形成する実質的にフラット波面を有す
るように配置されており、上記波面が干渉領域（30）内
に空間的な干渉パターンをつくり、そして上記解析手段
が上記対称軸に直角となるように上記干渉領域に配置さ
れた検出手段を含むことを特徴とする干渉測定装置。 - 【請求項２】前記角度は約１度であることを特徴とする
請求項１記載の干渉測定装置。 - 【請求項３】前記ビーム拡大装置（11,21）は集積光学
技術により前記固体ブロックにつくられる少くとも１個
のプレーナレンズを含むことを特徴とする請求項１また
は２記載の干渉測定装置。 - 【請求項４】前記ビーム拡大装置（11,21）は少くとも
１個の導波管のテーパーを含むことを特徴とする請求項
１または２記載の干渉測定装置。 - 【請求項５】前記干渉縞を解析する手段は、前記干渉パ
ターンの半縞にほぼ対応する長さを有する少くとも１個
の検出器を含む少くとも１個の検出装置を備えているこ
とを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の干渉
測定装置。 - 【請求項６】前記検出装置（40）はｌを干渉縞の幅とし
ｎを整数として1/4＋nlの間隔をもつ少くとも２個の長
い検出器を含むことを特徴とする請求項５記載の干渉測
定装置。 - 【請求項７】前記干渉縞を解析する手段は所定の位相差
を与える少くとも２個の電気信号を出力する１個の検出
装置を含むことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか
に記載の干渉測定装置。 - 【請求項８】前記検出装置は位相が直交する２個の電気
信号を出力することを特徴とする請求項７記載の干渉測
定装置。 - 【請求項９】前記解析装置は前記導波管を有する前記固
体ブロック（13）の射出面（16）に沿って固定された検
出器（15,25）を含むことを特徴とする請求項１乃至８
のいずれかに記載の干渉測定装置。 - 【請求項１０】前記検出器は干渉パターン全体を捕獲す
るように複数の小点検出エレメントに形成されることを
特徴とする請求項９記載の干渉測定装置。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9215002A FR2699269B1 (fr) | 1992-12-10 | 1992-12-10 | Dispositif de mesure interferrométrique. |
| FR92/15002 | 1992-12-10 | ||
| PCT/FR1993/001194 WO1994014028A1 (fr) | 1992-12-10 | 1993-12-06 | Dispositif de mesure interferometrique |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08504945A JPH08504945A (ja) | 1996-05-28 |
| JP3317970B2 true JP3317970B2 (ja) | 2002-08-26 |
Family
ID=9436533
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP51385494A Expired - Lifetime JP3317970B2 (ja) | 1992-12-10 | 1993-12-06 | 干渉測定装置 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5710629A (ja) |
| EP (1) | EP0673500B1 (ja) |
| JP (1) | JP3317970B2 (ja) |
| DE (1) | DE69314348T2 (ja) |
| ES (1) | ES2110211T3 (ja) |
| FR (1) | FR2699269B1 (ja) |
| WO (1) | WO1994014028A1 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6956653B1 (en) * | 2000-06-27 | 2005-10-18 | Lockheed Martin Corporation | Dual electrooptic waveguide interferometer |
| WO2008023217A1 (en) * | 2006-08-22 | 2008-02-28 | Bioscan Technologies, Ltd. | Photorefractive interferometer |
| DK2017602T3 (da) * | 2007-07-19 | 2014-06-02 | Consejo Superior Investigacion | Interferometer og sensor baseret på bimodal optisk bølgeleder og registreringsfremgangsmåde |
| EP2715277A4 (en) * | 2011-05-31 | 2015-02-11 | Tornado Spectral Systems Inc | INTERFEROMETRY ON A LEVEL SUBSTRATE |
| FR3049710B1 (fr) * | 2016-03-31 | 2020-06-19 | Unity Semiconductor | Procede et systeme d'inspection par effet doppler laser de plaquettes pour la microelectronique ou l'optique |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA1108903A (en) * | 1979-12-17 | 1981-09-15 | Ettore Colombini | Integrated optical wavelength demultiplexer (iowd) |
| FR2613826B1 (fr) * | 1987-04-07 | 1990-10-26 | Commissariat Energie Atomique | Capteur de deplacement en optique integree |
| US4850693A (en) * | 1988-05-23 | 1989-07-25 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Compact portable diffraction moire interferometer |
| AT392537B (de) * | 1989-03-21 | 1991-04-25 | Tabarelli Werner | Interferometeranordnung, insbesondere zur entfernungs- bzw. verschiebewegbestimmung eines beweglichen bauteiles |
| JPH04188022A (ja) * | 1990-11-22 | 1992-07-06 | Olympus Optical Co Ltd | 変位検出装置 |
| FR2676808B1 (fr) * | 1991-05-21 | 1993-08-13 | Commissariat Energie Atomique | Dispositif de mesure d'une caracteristique d'un objet en optique integree, par interferometrie. |
-
1992
- 1992-12-10 FR FR9215002A patent/FR2699269B1/fr not_active Expired - Fee Related
-
1993
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