JP3547048B2 - マイケルソン干渉計 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光スペクトルの測定を行うことで被測定物の精密測定を行う分光器に使用され、試料の分光分析や光通信の波長モニタリングに適したフーリエ変換分光用干渉計として用いられるマイケルソン干渉計に関する。特に、光路差の変化に伴って生じる干渉強度の変化からフーリエ変換分光法により光スペクトルを求めるために用いるマイケルソン干渉計に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、光のスペクトルを得るためにマイケルソン干渉計を用いたフーリエ変換分光器は、検出結果より試料分析等を行っている。
従来のフーリエ変換分光器は、光源からの光をマイケルソン干渉計等に入射し、ビームスプリッタ等によって可変光路と参照光路に分岐された光路間の光路長差によって生じるインターフェログラムを得て、このインターフェログラムをフーリエ変換することにより、前記光源のスペクトルを得るものである。
この手法においてマイケルソン干渉計は最重要部分であり、特に、野外で使用するフーリエ変換赤外分光器は軽量、小型、耐環境性、堅牢さが求められる。
また、リモートモニタリングにおいては試料からの光を光ファイバケーブルで受けることが必要となる。
【0003】
このような従来のマイケルソン干渉計の一例を図11(a),(b)に示す。これはアメリカ合衆国特許5173744「屈折率走査干渉計(Refractivelyscanned interferometer )」Jens R.Dybwad,(Dec.22,1992)に掲載されているマイケルソン干渉計の構成概要図面である。
図11(a),(b)においてR1は入射平行光、R2は出射平行光、BSはビームスプリッタ面、Tは透過面、L1は可変光路、L2は参照光路、P1は可動プリズム、P2は固定プリズム、M1は可変光路用平面鏡、M2は参照光路用平面鏡である。
ここで図11に示す従来例の動作を説明する。
【0004】
入射平行光R1は可動プリズムP2に入り、ビームスプリッタ面BSに入射される。
ビームスプリッタ面BSで反射された光は可変光路L1上を進み、平面鏡M1で反射され、再び可変光路L1上を進んでビームスプリッタ面BSに入射して透過し、固定プリズムP2へ入る。
一方、ビームスプリッタ面BSを透過した入射平行光R1はプリズムP2に入り、参照光路L2上を進み、参照光路用平面鏡M2で反射され、再び参照光路L2を進んだ後に透過面下で反射される。
このとき、可変光路L1と参照光路L2の2つの径路をたどった光が同じ光軸上にあってお互いに干渉するため、マイケルソン干渉計を構成することができる。
光路長を変化させるためには図11(b)で示すように、可動プリズムP1と固定プリズムP2を相対的に移動させている。
【0005】
このとき、移動距離をd、プリズム材料の屈折率をnとすると、図11(b)に示すように、M2の位置はdsinθだけ変化し、光路長差は2n・d・sinθとなる。
従って、この干渉計の入射用光ファイバ束(図示せず)に光源(図示せず)を設置し、出射用光ファイバ束(図示せず)に光検出器(図示せず)を設置すれば、相対移動距離に対する光強度の変化であるインターフェログラムを測定でき、このインターフェログラムに対してフーリエ変換を行うことによって光源のスペクトルを得ることができる。
この場合、最大移動距離をdMAXとするとの波数分解能は1/(2ndMAXsinθ)で表される。
ここで例えば具体的な値を用いると、プリズムの材料の屈折率n=1.5、最大移動距離d=0.1cm、θ=45度の場合、最大光路長差dMAXは0.2cmであり、フーリエ変換分光器としての波数分解能は、4.7cm−1となる。
例えば、波長1550nmの近赤外線を用いた場合には、波長分解能は1.1nmとなる。
【0006】
しかし、図11の従来技術においては、プリズム内部で光線光軸が移動するため、入射平行光の照射手段又は出射平行光の検出手段と干渉計本体を一体化することができなかった。
このため光軸調整を必要とし、また、光路が外気を通過しているため、外部環境変化(湿度の変化等)の影響を受けやすいという欠点があった。
この欠点を克服するために、同特許において実施例として示されている従来技術を図12(a)(b)に示す。
図12(a)においてF1は入射用光ファイバ束、F2は出射用光ファイバ束、PM1,PM22は平面鏡、CM1,CM2は曲面鏡、BSはビームスプリッタ面、Tは透過面、P1は平面鏡PM1と曲面鏡CM1とビームスプリッタ面BSをその構成面としているプリズム、P2は平面鏡PM2と、曲面鏡CM2と、透過面下で構成されているプリズムである。
これらのプリズムには各光ファイバ束F1,F2を導入し設置するための細孔B1,B2と、プリズムが近接して並べられた面に設けられ、且つ曲面鏡CM1,CM2の焦点付近にある微小鏡スポットS1とS2であり、dはプリズムの相対移動距離であり、θはプリズムP2における透過面下と平面鏡PM2間の傾き角度である。
【0007】
ここで図12(b)に示す従来例の動作を説明する。
細孔B1を経由している入射用光ファイバ束F1からの光は発散しながら微小鏡S1で反射された後、曲面鏡CM1でコリメートされて平行光となり、ビームスプリッタ面BSに入射される。
ビームスプリッタ面BSで反射された平行光は平面鏡PM1で反射され、再びビームスプリッタ面に入射して透過し、プリズムP2へ入る。
平行光は曲面鏡CM2において収束光に変換され、微小鏡S2に反射され、出射光用ファイバ束F2の端面に集光され、外部に取り出される。
一方、ビームスプリッタ面BSを透過した平行光はプリズムP2に入り、平面鏡PM2で反射された後に透過面下で反射されて曲面鏡CM2に入射し、収束光に変換されて微小鏡S2で反射され、出射光用ファイバ束F2の端面に集光され、外部に取り出される。
【0008】
このように、入射用光ファイバ束F1から出て2つの径路をたどった光が出射用光ファイバF2に到達し干渉するため、マイケルソン干渉計を構成することができる。
光路長を変化させるためにはプリズムP1とプリズムP2の相対的に移動させる。
このとき、移動距離をd、プリズム材料の屈折率をnとすると、図12に示すように、M2の位置はd・sinθだけ変化し、光路長差は2n・d・sinθとなる。
従って、この干渉計の入射用光ファイバ束に光源を設置し、出射用光ファイバ束に光検出器を設置すれば、相対移動距離に対する光強度の変化であるインターフェログラムを測定でき、このインターフェログラムに対してフーリエ変換を行うことによって光源のスペクトルを得ることができる。
この場合、最大移動距離をdMAXとすると、波数分解能は1/(2n・dMAX・sinθ)で表される。
ここで例えば具体的な値を用いると、プリズムの材料の屈折率n=1.5、最大移動距離d=0.1cm、θ=45度の場合、最大光路長差dMAXは0.2cmであり、フーリエ変換分光器としての波数分解能は、4.7cm−1となる。
例えば、波長1550nmの近赤外線を用いた場合には、波長分解能は1.1nmとなる。
この発明においては入射光と出射光をファイバでやり取りし、外部環境変化の影響を受けにくく、遠隔測定が可能である構成としている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来のマイケルソン干渉計では、つぎのような問題点が発生した。
図11におけるマイケルソン干渉計においては、最大移動距離dMAXに対して光路長差は2n・dMAX・sinθを走査することができるが、波数分解能は光路長差が大きいほど高くなる。
そのため、高分解能を達成するためには長距離を移動できるプリズム移動手段が必要であるが、従来のマイケルソン干渉計では大型且つ高価となっていた。
また、図12のようなマイケルソン干渉計については、図11の従来技術において、平行光線の照射手段又は出射平行光の検出手段と干渉計を一体化できなかった欠点を克服し、入射光と出射光をファイバでやり取りし、外部環境変化の影響を受けにくく、遠隔測定を可能にしているが、プリズム内部に微小反射鏡や、光ファイバ導入用細孔等があり、光路を一部遮っているために、10%程度の損失が避けられなかった。
また、プリズムの相対移動によって光路を遮蔽している微小鏡の重なりが変化するために損失の変動が大きく、正確なインターフェログラムを得るのが困難であった。
【0010】
更に、図12の構成ではプリズムの移動に対して光軸が変化することに起因して、移動距離が大きい場合には集光位置の変化が無視できなくなり、検出効率が低下するため、プリズムの移動距離には制限があり、結果的に波数分解能に上限があった。
更に、図12の構成ではプリズムをほとんど貫通する深い細孔と、微小鏡を形成するための作業が必要であり、製作コストを高めていた。
更に、深い細孔と微小鏡を光路内部に設置しているため作製する薄さには限界があり、また、微小鏡や細孔による遮蔽の比率を低く抑えるためにはビームの垂直方向の径を広げざるを得ず、プリズムの厚みを減らすことには限界があった。
更に、図11における従来技術と同様に、図12の干渉計においても最大移動距離dMAXに対して光路長差は2n・dMAX・sinθを走査することができるが、波数分解能は光路長差が大きいほど高くなるため、高分解能を達成するためには長距離を移動できるプリズム移動手段が必要であり、大型且つ高価となっていた。
【0011】
更に、図11における従来技術と同様に、図12の干渉計においても、プリズムの移動時において揺動した場合、参照光路と可変光路の反射鏡M1とM2のアライメントがずれるため、検出できる干渉光強度が影響を受けてしまい、正確なインターフェログラムを得るのが困難になるという欠点があった。
本発明の日的は、このような点に鑑みて創作されたもので、出力される光線の位置を一定とすることで一体型のマイケルソン干渉計を構成でき、更に、プリズムの移動距離dに対する光路長変化の長距離化により高波数分解能を達成し、小型且つ安価な屈折率走査型マイケルソン干渉計を提供することにある。
また微小鏡と細孔の作製を不要にして、微小鏡と細孔が光路を遮蔽することによる損失と、プリズムの相対移動に伴う遮蔽比率の変化をなくし、プリズム揺動によるアライメントのずれを防ぎ、プリズムの相対移動距離に対する光路長変化の長距離化により高波数分解能を達成し、無損失で正確、安価、薄くて軽量な屈折率走査型マイケルソン干渉計を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決する本発明の請求項1に係るマイケルソン干渉計は、第1プリズム柱体と、第2プリズム柱体と、第3プリズム柱体と、光線を反射光と透過光に分割するビームスプリッタと、前記第3プリズム柱体と前記第1及び第2プリズム柱体との屈折率を整合する屈折率整合手段と、光線入射手段と光検出手段とを備え、前記第1プリズム柱体は、前記光線入射手段からの平行光が入射される光線入射面と、この光線入射面と同一平面上の第1垂直反射面と、前記ビームスプリッタに隣接し、この光線入射面から入射した光線の光路上に配置される第1平面と、前記ビームスプリッタから反射される光線の光路上に配置される第2平面とを有し、前記第2プリズム柱体は、前記第1平面に沿って前記ビームスプリッタに対面する位置に配置される第3平面と、前記ビームスプリッタを透過する光線の光路上で且つ前記第2平面の延長上に配置される第4平面と、光検出手段を設置する位置に配置される光線出射面と、この光線出射面と同一平面上の第2垂直反射面とを有し、前記第3プリズム柱体は、前記第1プリズム柱体の前記第2平面及び前記第2プリズム柱体の前記第4平面と対面する位置に配置される第5平面と、前記第1平面から前記第2平面及び前記第5平面を介して送られて来る光線をその光路と平行且つ反対の方向に反射するように配置され、且つお互いに垂直である第6平面及び第7平面と、前記第3平面から前記第4平面及び前記第5平面を介して送られて来る光線をその光路と平行且つ反対の方向に反射するように配置され、且つお互いに垂直である第8平面及び第9平面とを有し、前記屈折率整合手段は、前記第2平面及び前記第4平面と、前記第5平面の間に介在され、前記光線入射手段から前記光線入射面を透過して前記第1プリズム柱体に入射する入射光線のうち、前記ビームスプリッタで分割され反射された第1の光線が、前記第2平面と前記屈折率整合手段と前記第5平面を透過して前記第3プリズム柱体に入り、前記第6平面と前記第7平面で反射され、前記第1の光線と平行で逆向きの光線となって、前記第5平面と前記屈折率整合手段と前記第4平面を透過して前記第2プリズム柱体に入り、前記第2垂直反射面で反射され、再び前記光線と同一の光路に沿って前記第4平面と前記屈折率整合手段と前記第5平面を透過して前記第3プリズム柱体に入り、前記第7平面と前記第6平面で反射され、前記第5平面と前記屈折率整合手段と前記第2平面を透過して前記第1プリズム柱体に入り、前記ビームスプリッタへ向かい、前記入射光線のうち、前記ビームスプリッタで分割され透過された第2の光線が、前記第4平面と前記屈折率整合手段と前記第5平面を透過して前記第3プリズム柱体に入り、前記第8平面と前記第9平面で反射され、前記第2の光線と平行で逆向きの光線となって、前記第5平面と前記屈折率整合手段と前記第2平面を透過して前記第1プリズム柱体に入り、前記第1垂直反射面で反射され、再び前記光線と同一の光路に沿って前記第2平面と前記屈折率整合手段と前記第5平面を透過して前記第3プリズム柱体に入り、前記第9平面と前記第8平面で反射され、前記第5平面と前記屈折率整合手段と前記第4平面を透過して前記第2プリズム柱体に入り、前記ビームスプリッタへ向かい、前記ビームスプリッタへ戻ってきた両方の前記第1の光線及び前記第2の光線が合わされて干渉し、平行光線として前記光線出射面を透過して前記光検出手段へ出射するように光路が構成され、前記第1プリズム柱体及び前記第2プリズム柱体と、前記第3プリズム柱体は、前記第2平面及び前記第4平面と、前記第5平面に沿って、光線の光路長変更方向に相対的に移動自在とした。
このような構成にすることで、光線入射手段から第1プリズム柱体及びビームスプリッタを介して第2プリズム柱体を経由する光線が、両プリズムの相対的な移動により参照光路及び可変光路を光を損失されることなく変動もなく検出手段に到達することができる。
また、光線の出力側では、常に一定の位置に平行光を収束させた光線を反射することができる。
なお、前記光線入射手段に設ける変換手段は、変換レンズであっても良い。
【0013】
また、前記課題を解決する本発明の請求項2に係るマイケルソン干渉計は、第1スラブ型導波路板と、第2スラブ型導波路板と、第3スラブ型導波路板と、光線を反射光と透過光に分割するビームスプリッタと、前記第3スラブ型導波路板と前記第1及び第2スラブ型導波路板との屈折率を整合する屈折率整合手段と、光線入射手段と光検出手段とを備え、 前記第1スラブ型導波路板は、前記光線入射手段からの平行光が入射される光線入射面と、この光線入射面と同一平面上の第1垂直反射面と、前記ビームスプリッタに隣接し、この光線入射面から入射した光線の光路上に配置される第1平面と、前記ビームスプリッタから反射される光線の光路上に配置される第2平面とを有し、前記第2スラブ型導波路板は、前記第1平面に沿って前記ビームスプリッタに対面する位置に配置される第3平面と、前記ビームスプリッタを透過する光線の光路上で且つ前記第2平面の延長上に配置される第4平面と、光検出手段を設置する位置に配置される光線出射面と、この光線出射面と同一平面上の第2垂直反射面とを有し、前記第3スラブ型導波路板は、前記第1スラブ型導波路板の前記第2平面及び前記第2スラブ型導波路板の前記第4平面と対面する位置に配置される第5平面と、前記第1平面から前記第2平面及び前記第5平面を介して送られて来る光線をその光路と平行且つ反対の方向に反射するように配置され、且つお互いに垂直である第6平面及び第7平面と、前記第3平面から前記第4平面及び前記第5平面を介して送られて来る光線をその光路と平行且つ反対の方向に反射するように配置され、且つお互いに垂直である第8平面及び第9平面とを有し、前記屈折率整合手段は、前記第2平面及び前記第4平面と、前記第5平面の間に介在され、前記光線入射手段から前記光線入射面を透過して前記第1スラブ型導波路板に入射する入射光線のうち、前記ビームスプリッタで分割され反射された第1の光線が、前記第2平面と前記屈折率整合手段と前記第5平面を透過して前記第3スラブ型導波路板に入り、前記第6平面と前記第7平面で反射され、前記第1の光線と平行で逆向きの光線となって、前記第5平面と前記屈折率整合手段と前記第4平面を透過して前記第2スラブ型導波路板に入り、前記第2垂直反射面で反射され、再び前記光線と同一の光路に沿って前記第4平面と前記屈折率整合手段と前記第5平面を透過して前記第3スラブ型導波路板に入り、前記第7平面と前記第6平面で反射され、前記第5平面と前記屈折率整合手段と前記第2平面を透過して前記第1スラブ型導波路板に入り、前記ビームスプリッタへ向かい、前記入射光線のうち、前記ビームスプリッタで分割され透過された第2の光線が、前記第4平面と前記屈折率整合手段と前記第5平面を透過して前記第3スラブ型導波路板に入り、前記第8平面と前記第9平面で反射され、前記第2の光線と平行で逆向きの光線となって、前記第5平面と前記屈折率整合手段と前記第2平面を透過して前記第1スラブ型導波路板に入り、前記第1垂直反射面で反射され、再び前記光線と同一の光路に沿って前記第2平面と前記屈折率整合手段と前記第5平面を透過して前記第3スラブ型導波路板に入り、前記第9平面及び前記第8平面で反射され、前記第5平面と前記屈折率整合手段と前記第4平面を透過して前記第2スラブ型導波路板に入り、前記ビームスプリッタへ向かい、前記ビームスプリッタへ戻ってきた両方の前記第1の光線及び前記第2の光線が合わされて干渉し、平行光線として前記光線出射面を透過して前記光検出手段へ出射するように光路が構成され、前記第1スラブ型導波路板及び前記第2スラブ型導波路板と、前記第3スラブ型導波路板は、前記第2平面及び前記第4平面と、前記第5平面に沿って、光線の光路長変更方向に相対的に移動自在とした。
このような構成にすることで、光線入射手段から第1スラブ型導波路板及びビームスプリッタを介して第2スラブ型導波路板を経由する光線が、両スラブ型導波路板の相対的な移動により参照光路及び可変光路を光を損失されることなく変動もなく検出手段に到達することができる。
また、光線の出力側では、常に一定の位置に平行光を収束させた光線を反射することができる。なお、前記光線入射手段に設ける変換手段は、変換レンズであっても良い。
【0014】
更に、前記課題を解決する本発明の請求項3に係るマイケルソン干渉計は、第1プリズム柱体と、第2プリズム柱体と、第3プリズム柱体と、第1コーナーキューブ2と、第2コーナーキューブ2と、光線を反射光と透過光に分割するビームスプリッタと、前記第3プリズム柱体と前記第1及び第2プリズム柱体との屈折率を整合する屈折率整合手段と、光線入射手段と光検出手段とを備え、前記第1プリズム柱体は、前記光線入射手段からの平行光が入射される光線入射面と、この光線入射面と同一平面上の第1垂直反射面と、前記ビームスプリッタに隣接し、この光線入射面から入射した光線の光路上に配置される第1平面と、前記ビームスプリッタから反射される光線の光路上に配置される第2平面とを有し、前記第2プリズム柱体は、前記第1平面に沿って前記ビームスプリッタに対面する位置に配置される第3平面と、前記ビームスプリッタを透過する光線の光路上で且つ前記第2平面の延長上に配置される第4平面と、光検出手段を設置する位置に配置される光線出射面と、この光線出射面と同一平面上の第2垂直反射面とを有し、前記第3プリズム柱体は、前記第1プリズム柱体の前記第2平面及び前記第2プリズム柱体の前記第4平面と対面する位置に配置される第5平面と、前記第1平面から前記第2平面及び前記第5平面を介して送られて来る光線上に配置された第10平面と、前記第3平面から前記第4平面及び前記第5平面を介して送られて来る光線上に配置された第11平面とを有し、前記第1コーナーキューブ2は前記第10平面に沿って対面する位置に配置される第12平面と、三つの相互に垂直な平面で構成され、入射してきた光線を、平行且つ反対方向に進行する光線に変換する第1光線反射部と、周側部とを有し、前記第2コーナーキューブ2は前記第11平面に沿って対面する位置に配置される第13平面と、三つの相互に垂直な平面で構成され、入射してきた光線を、平行且つ反対方向に進行する光線に変換する第2光線反射部と、周側部とを有し、前記屈折率整合手段は、前記第2平面及び前記第4平面と、前記第5平面の間に介在され、前記光線入射手段から前記光線入射面を透過して前記第1プリズム柱体に入射する入射光線のうち、前記ビームスプリッタで分割され反射された第1の光線が、前記第2平面と前記屈折率整合手段と前記第5平面を透過して前記第3プリズム柱体に入り、前記第10平面と前記第12平面を透過して前記第1コーナーキューブ2に入り、前記第1光線反射部で反射され、前記第1の光線と平行で逆向きの光線となって、前記第12平面と前記第10平面を透過して前記第3プリズム柱体に入り、前記第5平面と前記屈折率整合手段と前記第4平面を透過して前記第2プリズム柱体に入り、前記第2垂直反射面で反射され、再び前記光線と同一の光路に沿って前記第4平面と前記屈折率整合手段と前記第5平面を透過して前記第3プリズム柱体に入り、前記第10平面と前記第12平面を透過して前記第1コーナーキューブ2に入り、前記第1光線反射部で反射され、前記第12平面と前記第10平面を透過して前記第3プリズム柱体に入り、前記第5平面と前記屈折率整合手段と前記第2平面を透過して前記第1プリズム柱体に入り、前記ビームスプリッタへ向かい、前記入射光線のうち、前記ビームスプリッタで分割され透過された第2の光線が、前記第4平面と前記屈折率整合手段と前記第5平面を透過して前記第3プリズム柱体に入り、前記第11平面と前記第13平面を透過して前記第2コーナーキューブ2に入り、前記第2光線反射部で反射され、前記第2の光線と平行で逆向きの光線となって、前記第13平面と前記第11平面を透過して前記第3プリズム柱体に入り、前記第5平面と前記屈折率整合手段と前記第2平面を透過して前記第1プリズム柱体に入り、前記第1垂直反射面で反射され、再び前記光線と同一の光路に沿って前記第2平面と前記屈折率整合手段と前記第5平面を透過して前記第3プリズム柱体に入り、前記第11平面と前記第13平面を透過して前記第2コーナーキューブ2に入り、前記第2光線反射部で反射され、前記第13平面と前記第11平面を透過して前記第3プリズム柱体に入り、前記第5平面と前記屈折率整合手段と前記第4平面を透過して前記第2プリズム柱体に入り、前記ビームスプリッタへ向かい、前記ビームスプリッタへ戻ってきた両方の前記第1の光線及び前記第2の光線が合わされて干渉し、平行光線として前記光線出射面を透過して前記光検出手段へ出射するように光路が構成され、前記第1プリズム柱体及び前記第2プリズム柱体と、前記第3プリズム柱体及び第1コーナーキューブ2及び第2コーナーキューブ2は、前記第2平面及び前記第4平面と、前記第5平面に沿って、光線の光路長変更方向に相対的に移動自在としたことを特徴とする。
このような構成にすることで、光線入射手段から第1プリズム柱体及びビームスプリッタを介して第2プリズム柱体を経由する光線が、両プリズムの相対的な移動により参照光路及び可変光路を光を損失されることなく変動もなく検出手段に到達することができる。
また、光線の出力側では、常に一定の位置に平行光を収束させた光線を反射することができる。なお、前記光線入射手段に設ける変換手段は、変換レンズであっても良い。
【0015】
また、前記課題を解決する本発明の請求項4に係るマイケルソン干渉計は、第1プリズム柱体と、第2プリズム柱体と、多面体プリズムと、第3プリズム柱体と、光線を反射光と透過光に分割するビームスプリッタと、前記多面体プリズム柱体と前記第1,第2及び第3プリズム柱体との屈折率を整合する屈折率整合手段と、光線入射手段と光検出手段とを備え、前記第1プリズム柱体は、前記光線入射手段からの平行光が入射される光線入射面と、前記ビームスプリッタに隣接し、この光線入射面から入射した光線の光路上に配置される第1平面と、前記ビームスプリッタから反射される光線の光路上に配置される第2平面と、前記光線入射面と前記第1平面と前記第2平面に垂直な上面を有し、前記第2プリズム柱体は、前記第1平面に沿って前記ビームスプリッタに対面する位置に配置される第3平面と、前記ビームスプリッタを透過する光線の光路上で且つ前記第2平面の延長上に配置される第4平面と、光検出手段を設置する位置に配置される光線出射面と、前記光線出射面と第3平面と第4平面に垂直な上面を有し、前記多面体プリズムは、前記第1プリズム柱体の前記第2平面及び前記第2プリズム柱体の前記第4平面と対面する位置に配置される第5平面と、前記第1平面から前記第2平面及び前記第5平面を介して送られて来る光線を上方に偏向し、偏向された下方からの光線を水平面内に進行するように偏向し、前記第1平面から前記第2平面及び前記第5平面を介して送られて来る光線と平行且つ反対方向且つ水平面内を進行するように配置され、且つお互いに垂直である第6平面及び第7平面と、前記第3平面から前記第4平面及び前記第5平面を介して送られて来る光線を上方に偏向し、偏向された下方からの光線を水平面内に進行するように偏向し、前記第3平面から前記第4平面及び前記第5平面を介して送られて来る光線と平行且つ反対方向且つ水平面内を進行するように配置され、且つお互いに垂直である第8平面及び第9平面とを有し、前記第3プリズム柱体は、前記第5平面に対面する位置で且つ前記第2平面及び前記第4平面同一平面上に配置される第10平面と、前記第9平面からの光線に対して垂直で且つ前記光線入射面に対して平行又は同一平面上にあり鏡面となっている第11平面と、前記第7平面からの光線に対して垂直で且つ前記光線出射面に対して平行又は同一平面上にあり鏡面となっている第12平面と、前記第1プリズム柱体と前記第2プリズム柱体の上面に接する位置に配置される下面と、前記第10平面と前記第11平面と前記第12平面が下面に対してそれぞれ垂直であり、更に下面と前記第1プリズム柱体及び前記第2プリズム柱体が接着されており、前記屈折率整合手段は、前記第2平面及び前記第4平面及び前記第10平面と、前記第5平面の間に介在され、前記光線入射手段から前記光線入射面を透過して前記第1プリズム柱体に入射する入射光線のうち、前記ビームスプリッタで分割され反射された第1の光線が、前記第2平面と前記屈折率整合手段と前記第5平面を透過して前記多面体プリズムに入り、前記第6平面と前記第7平面で反射され、前記第1の光線と平行で逆向きの光線となって、前記第5平面と前記屈折率整合手段と前記第10平面を透過して前記第3プリズム柱体に入り、前記第12平面で反射され、再び前記光線と同一の光路に沿って前記第10平面と前記屈折率整合手段と前記第5平面を透過して前記多面体プリズムに入り、前記第7平面と前記第6平面で反射され、前記第5平面と前記屈折率整合手段と前記第2平面を透過して前記第1プリズム柱体に入り、前記ビームスプリッタへ向かい、前記入射光線のうち、前記ビームスプリッタで分割され透過された第2の光線が、前記第4平面と前記屈折率整合手段と前記第5平面を透過して前記多面体プリズムに入り、前記第8平面と前記第9平面で反射され、前記第2の光線と平行で逆向きの光線となって、前記第5平面と前記屈折率整合手段と前記第10平面を透過して前記第3プリズム柱体に入り、前記第11平面で反射され、再び前記光線と同一の光路に沿って前記第10平面と前記屈折率整合手段と前記第5平面を透過して前記多面体プリズムに入り、前記第9平面と前記第8平面で反射され、前記第5平面と前記屈折率整合手段と前記第4平面を透過して前記第2プリズム柱体に入り、前記ビームスプリッタへ向かい、前記ビームスプリッタへ戻ってきた両方の前記第1の光線及び前記第2の光線が合わされて干渉し、平行光線として前記光線出射面を透過して前記光検出手段へ出射するように光路が構成され、前記第1プリズム柱体及び前記第2プリズム柱体と、前記第3プリズム柱体は、前記第2平面及び前記第4平面及び前記第10平面と、前記第5平面に沿って、光線の光路長変更方向に相対的に移動自在としたことを特徴とする。
【0016】
また、前記課題を解決する本発明の請求項5に係るマイケルソン干渉計は、第1プリズム柱体と、第2プリズム柱体と、第3プリズム柱体と、第1コーナーキューブと、第2コーナーキューブと、第4プリズム柱体と、光線を反射光と透過光に分割するビームスプリッタと、前記第3プリズム柱体と前記第1,第2及び第4プリズム柱体との屈折率を整合する屈折率整合手段と、光線入射手段と光検出手段とを備え、前記第1プリズム柱体は、前記光線入射手段からの平行光が入射される光線入射面と、前記ビームスプリッタに隣接し、この光線入射面から入射した光線の光路上に配置される第1平面と、前記ビームスプリッタから反射される光線の光路上に配置される第2平面とを有し、前記第2プリズム柱体は、前記第1平面に沿って前記ビームスプリッタに対面する位置に配置される第3平面と、前記ビームスプリッタを透過する光線の光路上で且つ前記第2平面の延長上に配置される第4平面と、光検出手段を設置する位置に配置される光線出射面とを有し、前記第3プリズム柱体は、前記第1プリズム柱体の前記第2平面及び前記第2プリズム柱体の前記第4平面と対面する位置に配置される第5平面と、前記第1平面から前記第2平面及び前記第5平面を介して送られて来る光線上に配置された第6平面と、前記第3平面から前記第4平面及び前記第5平面を介して送られて来る光線上に配置された第7平面とを有し、 前記第1コーナーキューブは前記第6平面に沿って対面する位置に配置される第8平面と、三つの相互に垂直な平面で構成され、入射してきた光線を、平行且つ反対方向に進行する光線に変換する第1光線反射部と、周側部とを有し、前記第2コーナーキューブは前記第7平面に沿って対面する位置に配置される第9平面と、三つの相互に垂直な平面で構成され、入射してきた光線を、平行且つ反対方向に進行する光線に変換する第2光線反射部と、周側部とを有し、前記第4プリズム柱体は、前記第5平面に対面する位置で且つ前記第2平面及び前記第4平面と同一平面上に配置される第10平面と、前記第1光線反射部からの光線に対して垂直で且つ前記光線出射面に対して平行又は同一平面上にあり鏡面となっている第12平面と、前記第2光線反射部からの光線に対して垂直で且つ前記光線入射面に対して平行又は同一平面上にあり鏡面となっている第11平面と、前記第1プリズム柱体と前記第2プリズム柱体の上面に接する位置に配置される下面と、前記第10平面と前記第11平面と前記第12平面が下面に対してそれぞれ垂直であり、更に下面と前記第1プリズム柱体及び前記第2プリズム柱体が接着されており、前記屈折率整合手段は、前記第2平面及び前記第4平面及び前記第10平面と、前記第5平面の間に介在され、前記光線入射手段から前記光線入射面を透過して前記第1プリズム柱体に入射する入射光線のうち、前記ビームスプリッタで分割され反射された第1の光線が、前記第2平面と前記屈折率整合手段と前記第5平面を透過して前記第3プリズム柱体に入り、前記第6平面と前記第8平面を透過して前記第1コーナーキューブに入り、前記第1光線反射部で反射され、前記第1の光線と平行で逆向きの光線となって、前記第8平面と前記第6平面を透過して前記第3プリズム柱体に入り、前記第5平面と前記屈折率整合手段と前記第10平面を透過して前記第4プリズム柱体に入り、鏡面となっている前記第12平面で反射され、再び前記光線と同一の光路に沿って前記第10平面と前記屈折率整合手段と前記第5平面を透過して前記第3プリズム柱体に入り、前記第6平面と前記第8平面を透過して前記第1コーナーキューブに入り、前記第1光線反射部で反射され、前記第8平面と前記第6平面を透過して前記第3プリズム柱体に入り、前記第5平面と前記屈折率整合手段と前記第2平面を透過して前記第1プリズム柱体に入り、前記ビームスプリッタへ向かい、前記入射光線のうち、前記ビームスプリッタで分割され透過された第2の光線が、前記第4平面と前記屈折率整合手段と前記第5平面を透過して前記第3プリズム柱体に入り、前記第7平面と前記第9平面を透過して前記第2コーナーキューブに入り、前記第2光線反射部で反射され、前記第2の光線と平行で逆向きの光線となって、前記第9平面と前記第7平面を透過して前記第3プリズム柱体に入り、前記第5平面と前記屈折率整合手段と前記第10平面を透過して前記第4プリズム柱体に入り、鏡面となっている前記第11平面で反射され、再び前記光線と同一の光路に沿って前記第10平面と前記屈折率整合手段と前記第5平面を透過して前記第3プリズム柱体に入り、前記第7平面と前記第9平面を透過して前記第2コーナーキューブに入り、前記第2光線反射部で反射され、前記第9平面と前記第7平面を透過して前記第3プリズム柱体に入り、前記第5平面と前記屈折率整合手段と前記第4平面を透過して前記第2プリズム柱体に入り、前記ビームスプリッタへ向かい、前記ビームスプリッタへ戻ってきた両方の前記第1の光線及び前記第2の光線が合わされて干渉し、平行光線として前記光線出射面を透過して前記光検出手段へ出射するように光路が構成され、前記第1プリズム柱体及び前記第2プリズム柱体と、前記第3プリズム柱体及び第1コーナーキューブ及び第2コーナーキューブは、前記第2平面及び前記第4平面及び前記第10平面と、前記第5平面に沿って、光線の光路長変更方向に相対的に移動自在としたことを特徴とする。
【0017】
更に、前記課題を解決する本発明の請求項6に係るマイケルソン干渉計は、第1プリズム柱体と、第2プリズム柱体と、第3プリズム柱体と、第1コーナーキューブと、第2コーナーキューブと、第4プリズム柱体と、光線を反射光と透過光に分割するビームスプリッタと、前記第3プリズム柱体と前記第1,第2及び第4プリズム柱体との屈折率を整合する屈折率整合手段と、光線入射手段と光検出手段とを備え、前記第1プリズム柱体は、前記光線入射手段からの平行光が入射される光線入射面と、前記ビームスプリッタに隣接し、この光線入射面から入射した光線の光路上に配置される第1平面と、前記ビームスプリッタから反射される光線の光路上に配置される第2平面とを有し、前記第2プリズム柱体は、前記第1平面に沿って前記ビームスプリッタに対面する位置に配置される第3平面と、前記ビームスプリッタを透過する光線の光路上で且つ前記第2平面の延長上に配置される第4平面と、光検出手段を設置する位置に配置される光線出射面とを有し、前記第3プリズム柱体は、前記第1プリズム柱体の前記第2平面及び前記第2プリズム柱体の前記第4平面と対面する位置に配置される第5平面と、前記第1平面から前記第2平面及び前記第5平面を介して送られて来る光線上に配置された第6平面と、前記第3平面から前記第4平面及び前記第5平面を介して送られて来る光線上に配置された第7平面とを有し、
前記第1コーナーキューブは前記第6平面に沿って対面する位置に配置される第8平面と、三つの相互に垂直な平面で構成され、入射してきた光線を、平行且つ反対方向に進行する光線に変換する第1光線反射部と、周側部とを有し、前記第2コーナーキューブは前記第7平面に沿って対面する位置に配置される第9平面と、三つの相互に垂直な平面で構成され、入射してきた光線を、平行且つ反対方向に進行する光線に変換する第2光線反射部と、周側部とを有し、前記第4プリズム柱体は、前記第5平面に対面する位置で且つ前記第2平面及び前記第4平面と同一平面上に配置される第10平面と、前記第1光線反射部からの光線に対して垂直で且つ前記光線出射面に対して平行又は同一平面上にあり鏡面となっている第12平面と、前記第2光線反射部からの光線に対して垂直で且つ前記光線入射面に対して平行又は同一平面上にあり鏡面となっている第11平面と、前記第1プリズム柱体と前記第2プリズム柱体の上面に接する位置に配置される下面と、前記第10平面と前記第11平面と前記第12平面が下面に対してそれぞれ垂直であり、更に下面と前記第1プリズム柱体及び前記第2プリズム柱体が接着されており、前記屈折率整合手段は、前記第2平面及び前記第4平面及び前記第10平面と、前記第5平面の間に介在され、前記光線入射手段から前記光線入射面を透過して前記第1プリズム柱体に入射する入射光線のうち、前記ビームスプリッタで分割され反射された第1の光線が、前記第2平面と前記屈折率整合手段と前記第5平面を透過して前記第3プリズム柱体に入り、前記第6平面と前記第8平面を透過して前記第1コーナーキューブに入り、前記第1光線反射部で反射され、前記第1の光線と平行で逆向きの光線となって、前記第8平面と前記第6平面を透過して前記第3プリズム柱体に入り、前記第5平面と前記屈折率整合手段と前記第10平面を透過して前記第4プリズム柱体に入り、鏡面となっている前記第12平面で反射され、再び前記光線と同一の光路に沿って前記第10平面と前記屈折率整合手段と前記第5平面を透過して前記第3プリズム柱体に入り、前記第6平面と前記第8平面を透過して前記第1コーナーキューブに入り、前記第1光線反射部で反射され、前記第8平面と前記第6平面を透過して前記第3プリズム柱体に入り、前記第5平面と前記屈折率整合手段と前記第2平面を透過して前記第1プリズム柱体に入り、前記ビームスプリッタへ向かい、前記入射光線のうち、前記ビームスプリッタで分割され透過された第2の光線が、前記第4平面と前記屈折率整合手段と前記第5平面を透過して前記第3プリズム柱体に入り、前記第7平面と前記第9平面を透過して前記第2コーナーキューブに入り、前記第2光線反射部で反射され、前記第2の光線と平行で逆向きの光線となって、前記第9平面と前記第7平面を透過して前記第3プリズム柱体に入り、前記第5平面と前記屈折率整合手段と前記第10平面を透過して前記第4プリズム柱体に入り、鏡面となっている前記第11平面で反射され、再び前記光線と同一の光路に沿って前記第10平面と前記屈折率整合手段と前記第5平面を透過して前記第3プリズム柱体に入り、前記第7平面と前記第9平面を透過して前記第2コーナーキューブに入り、前記第2光線反射部で反射され、前記第9平面と前記第7平面を透過して前記第3プリズム柱体に入り、前記第5平面と前記屈折率整合手段と前記第4平面を透過して前記第2プリズム柱体に入り、前記ビームスプリッタへ向かい、 前記ビームスプリッタへ戻ってきた両方の前記第1の光線及び前記第2の光線が合わされて干渉し、平行光線として前記光線出射面を透過して前記光検出手段へ出射するように光路が構成され、前記第1プリズム柱体及び前記第2プリズム柱体と、前記第3プリズム柱体及び第1コーナーキューブ及び第2コーナーキューブは、前記第2平面及び前記第4平面及び前記第10平面と、前記第5平面に沿って、光線の光路長変更方向に相対的に移動自在としたことを特徴とする。
【0018】
【発明の実施の形態】
【実施例1】
図1は本発明の第1の実施形態を示すマイケルソン干渉計1の各プリズム柱体の配置を示す平面図及び側面図、図2は第1の実施形態を示すマイケルソン干渉計の作動状態を示す平面図である。
図1及び図2で示すように、マイケルソン干渉計は、第1プリズム柱体11と、第2プリズム柱体12と、第3プリズム柱体13と、光線を反射光と透過光に分割するビームスプリッタ14と、屈折率を整合する屈折率整合手段としての屈折率整合液体層15とを備えている。
図1及び図2で示すように、第1プリズム柱体11は上面及び下面ならびに周側面で構成されている。
【0019】
そして、第1プリズム柱体11は、その周側面に配置され、光源からの平行光が入射される光線入射面16と、光線入射面と同一平面上にあり、垂直に反射するために鏡面となっている垂直反射面17と、この光線入射面からの光線の光路上に形成され、ビームスプリッタが隣接する第1平面18と、ビームスプリッタからの反射光の光路上に形成される第2平面19とを有している。
なお、ここでは第1プリズム柱体11の形状は、光線入射面16と、第1平面18と、第2平面19とからなる三角柱体に形成されており、また、上面及び下面の形状については、図面では平行平面として記載しているが、特に限定されるものではない。
【0020】
図1及び図2で示すように、第2プリズム柱体12は、上面及び下面ならびに周側面で構成されている。
そして、第2プリズム柱体12はその周側面に配置され、前記第1平面18に添ってビームスプリッタ14に対面する位置に形成される第3平面110とビームスプリッタ14からの透過光の光路上で、且つ、前記第2平面19の延長上に形成される第4平面111と、ビームスプリッタ14及び第3平面110から送られてくる光線の光路上に形成される光線出射面112と、光線出射面112と同一平面上にあり、垂直に反射するために鏡面となっている垂直反射面113とを有している。
なお、ここでは第2プリズム柱体12の形状は、光線出射面112と、第3平面110と、第4平面111とからなる三角柱体に形成されており、また、上面及び下面の形状について、図面では平行平面として記載しているが、特に限定されるものではない。
【0021】
図1及び図2で示すように、第3プリズム柱体13は、上面及び下面ならびに周側面で構成されている。
そして、第3プリズム柱体13はその周側面に配置され、前記両プリズム柱体11,12の第2平面19及び第4平面111とに対面する位置に形成される第5平面114と、前記ビームスプリッタ14から反射され第2平面19及び第5平面114を透過してくる光線を偏向して反射する第6平面115と、第6平面と垂直に交わり、且つ第5平面114と第6平面115を経由してきた光を更に偏向する第7平面116と、前記ビームスプリッタ14を透過して第4平面111及び第5平面114を透過して来る光線を偏向して反射する第8平面117と、第8平面と垂直に交わり且つ第5平面114と第8平面117を経由してきた光を更に偏向して反射する第9平面118とを有している。
なお、前記第6平面115、第7平面116、第8平面117、第9平面118は光線を反射する鏡面状に形成されている。
そして、第3プリズム柱体13は図面では第5平面114、第6平面115、第7平面116、第8平面117、第9平面118からなる多角形柱体に形成されており、また、上面及び下面の形状については平行平面としているが、その形状及び上面と下面の形状については特に限定されるものではない。
【0022】
図1及び図2で示すように、屈折率整合手段としての屈折率整合液体層15は、第1プリズム柱体11の第2平面19及び第2プリズム柱体12の第4平面111と、第3プリズム柱体13の第5平面114の間に設けられている。
そして、屈折率整合手段15は、各プリズム柱体11,12,13を形成している部材と屈折率が近いものであればよく、その一例として各プリズム柱体11,12,13を石英で形成した場合に、ここではシリコーンオイルを使用しており、第3プリズム柱体13と、第1及び第2プリズム柱体11,12とが、毛細管現象により保持されるように構成されている。
図1及び図2で示すように、ビームスプリッタは、第1プリズム柱体11の第1平面18と、第2プリズム柱体12の第3平面110との間に接着剤等により固定されており、各プリズム柱体11,12,13の材質や、送られてくる光線の角度により透過率及び反射率を所定の割合になるように形成されている。
ビームスプリッタの一例としては、金属や誘電体又はその両方の薄膜を介在させることや、また、透過部材(各プリズム柱体と同質)に蒸着するようにして形成されている。
【0023】
なお、第1平面18あるいは第3平面110に金属や誘電体又はその両方などの薄膜を蒸着して形成しても良い。
次に光線の経路について説明する。
図1及び図2で示すように、光源から平行光の光線119を、ビームスプリッタ14に入射する。
そして、ビームスプリッタ14により分割され反射した光線120は、屈折率整合液体層15を通過して第5平面114に入射後、第6平面115と、第7平面116で偏向反射され光線121となる。
このとき、光線120と光線121はお互いに逆向きで平行である。
光線121は第5平面114に入射して屈折率整合液体層15と第4平面111を通過してプリズム柱体12に入り、垂直反射面113で反射され再び同一光路に沿って再び第4平面111、屈折率整合液体層15、第5平面114を透過して第7平面116及び第6平面115を経由して第5平面114と屈折率整合液体層15及び第2平面19を透過してビームスプリッタ14へ向かう。
【0024】
一方、ビームスプリッタ14により分割され透過した光線122は、屈折率整合液体層15を通過して第5平面114に入射後、第8平面117と第9平面118で偏向反射され光線123となる。
このとき、光線122と光線123はお互いに逆向きで平行である。
光線123は第5平面114に入射して屈折率整合液体層15と第2平面19を通過してプリズム柱体11に入り、垂直反射面17で反射され再び同一光路に沿って再び第2平面19、屈折率整合液体層15、第5平面114を透過して第9平面118及び第8平面117を経由して第5平面114と屈折率整合液体層15及び第4平面111を透過してビームスプリッタ14へ向かう。
そして、ビームスプリッタ側に送られてきた光線120,122は、それぞれ合わされて干渉し、出射する平行光線124として光検出器へ向かうことになる。
更に、前記第6平面115、第7平面116間、第8平面117、第9平面118間の垂直度は非常に高いため、前記光線120と光線121間の平行度と、前記光線122と光線123間の平行性は常に保たれており、その典型的な値は2秒である。
【0025】
次に本発明の動作について図2を用いて説明する。
なお、第1及び第2プリズム柱体11,12及び第3プリズム柱体13を相対的に移動させる場合、ここでは第3プリズム柱体13を移動させており、その移動機構は、リニアガイドや精密送り機構などを使用する公知の手段により行われる。
第3プリズム柱体13を光路長変更方向に距離dだけ直線移動させた場合を考える。
このとき、屈折率整合液体層15は第1及び第2プリズム柱体11,12と第3プリズム柱体13の間の狭い間隙に挟まれ、毛細管現象により保持されている。
ビームスプリッタを反射した光線120,121が垂直反射面113で反射されるまでに進む距離は2dsinθだけ増加するため、垂直反射面113で反射後に121,120を経由して戻ってくるまでに進む距離は4dsinθだけ増加する。
【0026】
また、ビームスプリッタを透過した光線122,123が垂直反射面17で反射されるまでに進む距離は2dsinθだけ減少するため、垂直反射面で反射後に123,122を経由して戻ってくるまでに進む距離は4dsinθだけ減少する。
よって光が進む距離の変化はそれぞれ4dsinθの増加と4dsinθの減少となり、第3プリズム柱体13の屈折率をnとして、最大移動距離をdMAXとすると、この光路における最大光路長差は8ndsinθとなる。
これは従来技術に比較して波数分解能が約4倍に向上したことに相当する。
ここで例えば具体的な値を用いると、プリズムの材料の屈折率n=1.5、最大移動距離d=0.1cm、θ=45度の場合、最大光路長差dMAXは0.85cmであり、フーリエ変換分光器としての波数分解能は、1.1cm−1となる。
例えば、波長1550nmの近赤外線を用いた場合には、波長分解能は0.26nmとなる。
なお、もしプリズムの移動方向が移動面内で揺動したとしても、前記光線120と光線121間の平行度と、前記光線122と光線123間の平行性は常に保たれているため、垂直反射面113に入射する光線及び垂直反射面17に入射する光線の垂直度は影響を受けない。
【0027】
そのため、ビームスプリッタヘ戻る光路も不変であり、干渉光強度は影響を受けず、正確なインターフェログラムが測定できる。
なお、図1乃至図2で使用される光線の入射平行光の形成方法は、レンズ系や、ミラー系など特に手段を問わないが、例えば、マイケルソン干渉計に対して気密にされたレンズ付き光ファイバで入出力を行った場合は、干渉計中で光路が自由空間を全く経由しないため外部環境変化(湿度変化等)の影響を全く受けない。
また、従来技術の欠点であった、光学部品による光路の遮断が生じないため正確な測定値を得ることができる。
更に、この実施例ではビームスプリッタをもつプリズムを固定し、鏡面プリズムを可動にしているが、これは一例であって、プリズム同士の相対位置が変化すればよいので、鏡面プリズムを固定し、ビームスプリッタをもつプリズム11,12を可動としてもよいし、両方のプリズムを可動としても全く同様に動作する。
【0028】
【実施例2】
図3は本発明の第2の実施形態を示すマイケルソン干渉計の各スラブ型導波路板の配置を示す平面図及び側面図である。
図3で示すように、マイケルソン干渉計2は、第1スラブ型導波路板21と、第2スラブ型導波路板22と、第3スラブ型導波路板23と、光線を反射光と透過光に分割するビームスプリッタ24と、屈折率を整合する屈折率整合手段としての屈折率整合液体層25とを備えている。
図3で示すように、第1及び第2スラブ型導波路板21,22は、コア層226と、このコア層226の上面及び下面に設けた上部クラッド層225及び下部クラッド層227とから構成されている。
【0029】
図3で示すように、第1スラブ型導波路板21は上面及び下面ならびに周側面で構成されている。
そして、第1スラブ型導波路板21は、その周側面に配置され、光源からの平行光が入射される光線入射面26と、光線入射面26と同一平面上にあり、垂直に反射するために鏡面となっている垂直反射面27と、この光線入射面26からの光線の光路上に形成され、ビームスプリッタ24が隣接する第1平面28と、ビームスプリッタ24からの反射光の光路上に形成される第2平面29とを有している。
なお、ここでは第1スラブ型導波路板21の形状は、光線入射面26と、第1平面28と、第2平面29とからなる三角柱体に形成されており、また、上面及び下面の形状については、図面では平行平面として記載しているが、特に限定されるものではない。
【0030】
図3で示すように、第2スラブ型導波路板22は、上面及び下面ならびに周側面で構成されている。
そして、第2スラブ型導波路板22はその周側面に配置され、前記第1平面28に添ってビームスプリッタ24に対面する位置に形成される第3平面210とビームスプリッタ24からの透過光の光路上で、且つ、前記第2平面29の延長上に形成される第4平面211と、ビームスプリッタ24及び第3平面210から送られてくる光線の光路上に形成される光線出射面212と、光線出射面212と同一平面上にあり、垂直に反射するために鏡面となっている垂直反射面213とを有している。
なお、ここでは第2スラブ型導波路板22の形状は、光線出射面212と、第3平面210と、第4平面211とからなる三角柱体に形成されており、また、上面及び下面の形状について、図面では平行平面として記載しているが、特に限定されるものではない。
【0031】
図3で示すように、第3スラブ型導波路板23は、上面及び下面ならびに周側面で構成されている。
そして、第3スラブ型導波路板23はその周側面に配置され、前記両スラブ型導波路板21,22の第2平面29及び第4平面211とに対面する位置に形成される第5平面214と、前記ビームスプリッタ24から反射され第2平面29及び第5平面214を透過してくる光線を偏向して反射する第6平面215と、第6平面215と垂直に交わり、且つ第5平面214と第6平面215を経由してきた光を更に偏向する第7平面216と、前記ビームスプリッタ24を透過して第4平面211及び第5平面214を透過して来る光線を偏向して反射する第8平面217と第8平面217と垂直に交わり且つ第5平面214と第8平面217を経由してきた光を更に偏向して反射する第9平面218とを有している。
なお、前記第6平面215、第7平面216、第8平面217、第9平面218は光線を反射する鏡面状に形成されている。
そして、第3スラブ型導波路板23は図面では第5平面214、第6平面215、第7平面216、第8平面217、第9平面218からなる多角形柱体に形成されており、また、上面及び下面の形状については平行平面としているが、その形状及び上面と下面の形状については特に限定されるものではない。
【0032】
図3で示すように、屈折率整合手段としての屈折率整合液体層25は、第1スラブ型導波路板21の第2平面29及び第2スラブ型導波路板22の第4平面211と、第3スラブ型導波路板23の第5平面214の間に設けられている。
そして、屈折率整合手段は、各スラブ型導波路板21,22,23を形成している部材と屈折率が近いものであればよく、その一例として各スラブ型導波路板21,22,23を石英で形成した場合に、ここではシリコーンオイルを使用しており、第3スラブ型導波路板23と、第1及び第2スラブ型導波路板21,22とが毛細管現象により保持するように構成されている。
図3で示すように、ビームスプリッタ24は、第1スラブ型導波路板21の第1平面28と、第2スラブ型導波路板22の第3平面210との間に接着剤等により固定されており、各スラブ型導波路板21,22,23の材質や、送られてくる光線の角度により透過率及び反射率を所定の割合になるように形成されている。
ビームスプリッタの一例としては、金属や誘電体又はその両方の薄膜を介在させることや、また、透過部材(各スラブ型導波路板と同質)に蒸着するようにして形成されている。
なお、第1平面28あるいは第3平面210に金属や誘電体又はその両方などの薄膜を蒸着して形成しても良い。
【0033】
次に光線の経路について説明する。
図3で示すように、光ファイバから平行光の光線219を、ビームスプリッタ24に入射する。
そして、ビームスプリッタ24により分割され反射した光線220は、屈折率整合液体層25を通過して第5平面214に入射後、第6平面215と第7平面216で偏向反射され光線221となる。
このとき、光線220と光線221は平行である。
光線221は第5平面214に入射して屈折率整合液体層25と第4平面211を通過してスラブ型導波路板22に入り、垂直反射面213で反射され再び同一光路に沿って再び第4平面211、屈折率整合液体層25、第5平面214を透過して第7平面216及び第6平面215を経由して第5平面214と屈折率整合液体層25及び第2平面29を透過してビームスプリッタ24へ向かう。
【0034】
一方、ビームスプリッタ24により分割され透過した光線222は、屈折率整合液体層25を通過して第5平面214に入射後、第8平面217と第9平面218で偏向反射され光線223となる。
このとき、光線222と光線223は平行である。
光線223は第5平面214に入射して屈折率整合液体層25と第2平面29を通過してスラブ型導波路板21に入り、垂直反射面27で反射され再び同一光路に沿って再び第2平面29、屈折率整合液体層25、第5平面214を透過して第9平面218及び第8平面217を経由して第5平面214と屈折率整合液体層25及び第4平面211を透過してビームスプリッタ24へ向かう。
そして、ビームスプリッタ24側に送られてきた光線220,222は、それぞれ合わされて干渉し、出射する平行光線224として光検出器へ向かうことになる。
【0035】
更に、前記第6平面215、第7平面216間、第8平面217、第9平面218間の垂直度は非常に高いため、前記光線220と光線221間の平行度と、前記光線222と光線223間の平行性は常に保たれており、その典型的な値は2秒である。
次に本発明の動作については、図2を参照して説明する。
なお、第1及び第2スラブ型導波路板21,21及び第3スラブ型導波路板23を相対的に移動させる場合、ここでは第3スラブ型導波路板23を移動させており、その移動機構は、リニアガイドや精密送り機構などを使用する公知の手段により行われる。
図2を参照して第3スラブ型導波路板23を干渉検出方向に距離dだけ直線移動させた場合を考える。
【0036】
このとき、屈折率整合液体層25は第1及び第2スラブ型導波路板21,22と第3スラブ型導波路板23の間の狭い間隙に挟まれ、毛細管現象により保持されている。
ビームスプリッタを透過した光線222及び223が垂直反射面27で反射されるまでに進む距離は2dsinθだけ増加し、また、ビームスプリッタ24に反射された光線220及び221が垂直反射面213で反射されるまでに進む距離は2dsinθだけ減少する。
よって光が進む距離の変化はそれぞれ往復で4dsinθの増加と4dsinθの減少となり、第3スラブ型導波路板の屈折率をnとして、最大移動距離をdMAXとすると、この光路における最大光路長差は8n・dMAXsinθとなる。
これは従来技術に比較して波数分解能が4倍に向上したことに相当する。
ここで例えば具体的な値を用いると、導波路材料の屈折率n=1.5、最大移動距離d=0.1cm、0=45度の場合、最大光路長差dMAXは0.85cmであり、フーリエ変換分光器としての波数分解能は、1.1cm−1となる。
例えば、波長1550nmの近赤外線を用いた場合には、波長分解能は0.26nmとなる。
【0037】
なお、もしプリズムの移動方向が移動面内で揺動したとしても、前記光線220と光線221間の平行度と、前記光線222と光線223間の平行性は常に保たれているため、垂直反射面213に入射する光線及び垂直反射面27に入射する光線の垂直度は影響を受けない。
そのため、ビームスプリッタヘ戻る光路も不変であり、干渉光強度は影響を受けず、正確なインターフェログラムが測定できる。
また、スラブ型導波路の具体的な構造は、入射光の波長を近赤外線(その一例として1550nmなど)で、石英材料を用いた場合では、コア層226を8μm、上部クラッド層225を15μm、下部クラッド層227を20μmとし、合わせた厚みは50μm以下となるように構成している。
したがって、プリズム型に比べて大幅な薄型化、軽量化が可能となると共に、スラブ型導波路はリソグラフィー技術により作成することが可能であるため、大量生産で且つ安価に干渉計を製造することができる。
【0038】
【実施例3】
図4は本発明の第3の実施形態を示すマイケルソン干渉計の各プリズム柱体の配置を示す平面図及び側面図である。
図4で示すように、マイケルソン干渉計3は、第1プリズム柱体31と、第2プリズム柱体32と、第3プリズム柱体33と、第1コーナーキューブ328と、第2コーナーキューブ329と、光線を反射光と透過光に分割するビームスプリッタ34と、屈折率を整合する屈折率整合手段としての屈折率整合液体層35とを備えている。
【0039】
図4で示すように、第1プリズム柱体31は上面及び下面ならびに周側面で構成されている。
そして、第1プリズム柱体31は、その周側面に配置され、光源からの平行光が入射される光線入射面36と、光線入射面36と同一平面上にあり、垂直に反射するために鏡面となっている垂直反射面37と、この光線入射面36からの光線の光路上に形成され、ビームスプリッタが隣接する第1平面38と、ビームスプリッタ34からの反射光の光路上に形成される第2平面39とを有している。なお、ここでは第1プリズム柱体31の形状は、光線入射面36と、第1平面38と、第2平面39とからなる三角柱体に形成されており、また、上面及び下面の形状については、図面では平行平面として記載しているが、特に限定されるものではない。
【0040】
図3で示すように、第2プリズム柱体32は、上面及び下面ならびに周側面で構成されている。
そして、第2プリズム柱体32はその周側面に配置され、前記第1平面38に添ってビームスプリッタ34に対面する位置に形成される第3平面310とビームスプリッタ34からの透過光の光路上で、且つ、前記第2平面39の延長上に形成される第4平面311と、ビームスプリッタ34及び第3平面310から送られてくる光線の光路上に形成される光線出射面312と、光線出射面312と同一平面上にあり、垂直に反射するために鏡面となっている垂直反射面313とを有している。
なお、ここでは第2プリズム柱体32の形状は、光線出射面312と、第3平面10と、第4平面311とからなる三角柱体に形成されており、また、上面及び下面の形状について、図面では平行平面として記載しているが、特に限定されるものではない。
【0041】
図4で示すように、第3プリズム柱体33は、上面及び下面ならびに周側面で構成されている。
そして、第3プリズム柱体33はその周側面に配置され、前記両プリズム柱体31,32の第2平面39及び第4平面311とに対面する位置に形成される第5平面314と、前記ビームスプリッタ34から反射され第2平面39及び第5平面314を透過してくる光線を第1コーナーキューブ328へ通過させ且つ第1コーナーキューブ328からの光線を取り入れる第10平面330と、前記ビームスプリッタ34を透過し第4平面311及び第5平面314を透過してくる光線を第2コーナーキューブ329へ通過させ且つ第2コーナーキューブ329からの光線を取り入れる第11平面331とを有している。
そして、第3プリズム柱体33は図面では第5平面314、第10平面330、第11平面331からなる三角柱体に形成されており、また、上面及び下面の形状については平行平面としているが、その形状及び上面と下面の形状については特に限定されるものではない。
【0042】
図4で示すように、第1コーナーキューブ328は、光線入出射面である第12平面332と3つの光線偏向反射面で構成される光線反射部334とその周側面で構成されている。
3つの光線偏向反射面はお互いに90度で交わる平面であり、第1コーナーキューブ328の光線入出射面である第12平面332に入射した光線320は3つの光線偏向反射面により、入射光と平行且つ逆向きの光線321となって光線入出射面332から出射されるという特性をもつ。
また、周側面については円筒面としているが、その周側面の形状については特に限定されるものではない。
図4で示すように、第2コーナーキューブ329は、光線入出射面である第13平面333と3つの光線偏向反射面で構成される光線反射部335とその周側面で構成されている。
3つの光線偏向反射面はお互いに垂直に交わる平面であり、第2コーナーキューブ329の光線入出射面333に入射した光線322は3つの光線偏向反射面により、入射光と平行且つ逆向きの光線323となって光線入出射面333から出射されるという特性をもつ。
また、周側面については円筒面としているが、その周側面の形状については特に限定されるものではない。
【0043】
図4で示すように、屈折率整合手段としての屈折率整合液体層35は、第1プリズム柱体31の第2平面39及び第2プリズム柱体32の第4平面311と、第3プリズム柱体33の第5平面314の間に設けられている。
そして、屈折率整合手段は、各プリズム柱体、31,32,33及び各コーナーキューブ328,329を形成している部材と屈折率が近いものであればよく、その一例として各プリズム柱体31,32,33及び各コーナーキューブ328,329を石英で形成した場合に、ここではシリコーンオイルを使用しており、第3プリズム柱体33と、第1及び第2プリズム柱体31,32とが、毛細管現象により保持するように構成されている。
図4で示すように、ビームスプリッタ34は、第1プリズム柱体31の第1平面38と、第2プリズム柱体32の第3平面310との間に接着剤等により固定されており、各プリズム柱体31,32,33の材質や、送られてくる光線の角度により透過率及び反射率を所定の割合になるように形成されている。
【0044】
図4で示すように、第1コーナーキューブ328の光線入出射面である第12平面332とプリズム柱体33の第10平面330、また第2コーナーキューブ329の光線入出射面である第13平面333とプリズム柱体33の第11平面331は光を透過する接着剤等によりそれぞれ固定されている。
ビームスプリッタの一例としては、金属や誘電体又はその両方の薄膜を介在させることや、また、透過部材(各プリズム柱体と同質)に蒸着するようにして形成されている。
なお、第1平面38あるいは第3平面310に金属や誘電体又はその両方などの薄膜を蒸着して形成しても良い。
【0045】
次に光線の経路について説明する。
図4で示すように、光ファイバから平行光の光線319を、ビームスプリッタ34に入射する。そして、ビームスプリッタ34により分割され反射した光線320は、屈折率整合液体層35を通過して第5平面314に入射後、第10平面330を透過し、光線入出射面である第12平面332に入射し、光線反射部334で逆方向且つ平行の光線321となり、その後再び光線入出射面である第12平面332と第10平面330を経由してプリズム柱体33に入り、第5平面314と屈折率整合液体層35及び第4平面311を透過してプリズム柱体32に入り、垂直反射面313で反射され再び同一光路321を逆方向へ進み、第4平面311と屈折率整合液体層35及び第5平面314を透過してプリズム柱体33へ入り、第10平面330及び第12平面332を通過して光線反射部334において逆方向且つ平行の光線320となり、第12平面332及び第10平面330を通過してプリズム柱体33に入り、第5平面314、屈折率整合液体層35及び第2平面39を通過してプリズム柱体31に入り、ビームスプリッタ34へ向かう。
【0046】
一方、ビームスプリッタ34により分割され透過した光線322は、第4平面311、屈折率整合液体層35を通過して第5平面314に入射後、第11平面331を透過し、光線入出射面である第13平面333に入射し、光線反射部335で逆方向且つ平行の光線323となり、その後再び光線入出射面である第13平面333と第11平面331を経由してプリズム柱体33に入り、第5平面314と屈折率整合液体層35及び第2平面39を透過してプリズム柱体31に入り、垂直反射面37で反射され再び同一光路を逆方向へ進み、第2平面39と屈折率整合液体層35及び第5平面314を透過してプリズム柱体33へ入り、第11平面331及び第13平面333を通過して光線反射部335において逆方向且つ平行の光線322となり、第13平面333及び第11平面331を通過してプリズム柱体33に入り、第5平面314、屈折率整合液体層35及び第4平面311を通過してプリズム柱体32に入り、ビームスプリッタ34へ向かう。
そして、ビームスプリッタ側に送られてきた光線320,322は、それぞれ合わされて干渉し、出射する平行光線324として光検出器へ向かうことになる。
更に、前記光線反射部334と335において3平面間の垂直度は非常に高いため、前記光線320と光線321間の平行度と、前記光線322と光線323間の平行性は常に保たれており、その典型的な値は2秒である。
【0047】
次に本発明の動作について図5を用いて説明する。
なお、第1及び第2プリズム柱体31,32と、を相対的に移動させる場合、ここでは第3プリズム柱体33及び第1及び第2コーナーキューブ328,329を移動させており、その移動機構は、リニアガイドや精密送り機構などを使用する公知の手段により行われる。
第3プリズム柱体33及び第1及び第2コーナーキューブ328,329を光路長変更方向に距離dだけ直線移動させた場合を考える。
このとき、屈折率整合液体層は第1及び第2プリズム柱体31,32と第3プリズム柱体33の間の狭い間隙に挟まれ、毛細管現象により保持されている。
ビームスプリッタを反射した光線320,321が垂直反射面313で反射されるまでに進む距離は2dsinθだけ増加するため、垂直反射面313で反射後に321,320を経由して戻ってくるまでに進む距離は4dsinθだけ増加する。
また、ビームスプリッタ35を透過した光線322,323が垂直反射面37で反射されるまでに進む距離は2dsinθだけ減少するため、垂直反射面37で反射後に323,322を経由して戻ってくるまでに進む距離は4dsinθだけ減少する。
【0048】
よって光が進む距雛の変化はそれぞれ4dsinθの増加と4dsinθの減少となり、第3プリズム柱体33の屈折率をnとして、最大移動距離をdMAXとすると、この光路における最大光路長差は8ndMAXsinθとなる。
これは従来技術に比較して波数分解能が4倍に向上したことに相当する。
ここで例えば具体的な値を用いると、プリズム材料の屈折率n=1.5、最大移動距離d=0.1cm、θ=45度の場合、最大光路長差dMAXは0.85cmであり、フーリエ変換分光器としての波数分解能は、1.1cm−1となる。
例えば、波長1550nmの近赤外線を用いた場合には、波長分解能は0.26nmとなる。
【0049】
なお、もし前記プリズム柱体33と前記第1コーナーキューブ328及び前記第2コーナーキューブ329の移動方向が全ての方向に揺動したとしても、前記光線320と光線321間の平行度と、前記光線322と光線323間の平行性は常に保たれているため、垂直反射面313に入射する光線及び垂直反射面37に入射する光線の垂直度は影響を受けない。
そのため、ビームスプリッタヘ戻る光路も不変であり、干渉光強度は影響を受けず、正確なインターフェログラムが測定できる。
なお、図4で使用される光線の入射平行光の形成方法は、レンズ系や、ミラー系など特に手段を問わないが、例えば、マイケルソン干渉計に対して気密にされたレンズ付き光ファイバで入出力を行った場合は、干渉計中で光路が自由空間を全く経由しないため外部環境変化(湿度変化等)の影響を全く受けない。
また、従来技術の欠点であった、光学部品による光路の遮断が生じないため正確な測定値を得ることができる。
更に、この実施例ではビームスプリッタをもつプリズムを固定し、鏡面プリズムを可動にしているが、これは一例であって、プリズム同士の相対位置が変化すればよいので、鏡面プリズムを固定し、ビームスプリッタをもつプリズム2,3を可動としてもよいし、両方のプリズムを可動としても全く同様に動作する。
【0050】
【実施例4】
図6は本発明の第4の実施形態を示すマイケルソン干渉計4の各プリズム柱体の配置を示す平面図及び側面図、図7は第1の実施形態を示すマイケルソン干渉計の作動状態を示す平面図である。
図6及び図7で示すように、マイケルソン干渉計は、第1プリズム柱体41と、第2プリズム柱体42と、多面体プリズム43と、第3プリズム柱体44と、光線を反射光と透過光に分割するビームスプリッタ45と、屈折率を整合する屈折率整合手段としての屈折率整合液体層46とを備えている。
【0051】
図6及び図7で示すように、第1プリズム柱体41は上面及び下面ならびに周側面で構成されている。
そして、第1プリズム柱体41は、その周側面に配置され、光源からの平行光が入射される光線入射面47と、この光線入射面からの光線の光路上に形成され、ビームスプリッタが隣接する第1平面48と、ビームスプリッタからの反射光の光路上に形成される第2平面49とを有している。
なお、ここでは第1プリズム柱体41の形状は、光線入射面47と、第1平面48と、第2平面49とからなる三角柱体に形成されており、上面の形状は、光線入射面47、第1平面48、第2平面49にそれぞれ垂直となっているが、下面の形状については、図面では上面と平行平面として記載しているが、特に限定されるものではない。
【0052】
図6及び図7で示すように、第2プリズム柱体42は、上面及び下面ならびに周側面で構成されている。
そして、第2プリズム柱体42はその周側面に配置され、前記第1平面48に添ってビームスプリッタ45に対面する位置に形成される第3平面410とビームスプリッタ45からの透過光の光路上で、且つ、前記第2平面49の延長上に形成される第4平面411と、ビームスプリッタ45及び第3平面410から送られてくる光線の光路上に形成される光線出射面412とを有している。
なお、ここでは第2プリズム柱体42の形状は、光線出射面412と、第3平面410と、第4平面411とからなる三角柱体に形成されており、上面の形状は、光線出射面412、第3平面410、第4平面411にそれぞれ垂直となっているが、下面の形状については、図面では上面と平行平面として記載しているが、特に限定されるものではない。
【0053】
図6及び図7で示すように、多面体プリズム43は、上面及び下面ならびに周側面で構成されている。
そして、多面体プリズム43はその周側面に配置され、前記両プリズム柱体41,42の第2平面49及び第4平面411とに対面する位置に形成される第5平面413と、前記ビームスプリッタ45から反射され第2平面49及び第5平面413を透過してくる光線を偏向して上方に反射する第6平面414と、第6平面と垂直に交わり、且つ第5平面413と第6平面414を経由してきた光を更に水平方向に偏向する第7平面415と、前記ビームスプリッタ45を透過して第4平面411及び第5平面413を透過して来る光線を偏向して上方へ反射する第8平面416と、第8平面と垂直に交わり且つ第5平面413と第8平面416を経由してきた光を更に偏向して反射する第9平面417とを有している。
なお、前記第6平面414、第7平面415、第8平面416、第9平面417は光線を反射する鏡面状に形成されている。
そして、多面体プリズム43は図面では第5平面413、第6平面414、第7平面415、第8平面416、第9平面417からなる多角形柱体に形成されており、また、上面及び下面の形状については平行平面としているが、その形状及び上面と下面の形状については特に限定されるものではない。
【0054】
図6及び図7で示すように、第3プリズム柱体44は、上面及び下面ならびに周側面で構成されている。
そして、第3プリズム柱体44はその周側面に配置され、前記第2平面49及び第4平面411の延長上の平面に配置される第10平面418と、前記光線入射面47の延長上の平面に配置され、光線を垂直に反射できるように鏡面となっている第11平面419と、前記光線出射面412の延長上の平面に配置され、光線を垂直に反射できるように鏡面となっている第12平面420とを有している。
なお、ここでは第3プリズム柱体44の形状は、第10平面418と、第11平面419と、第12平面420とからなる三角柱体に形成されており、下面の形状は、第10平面418と、第11平面419と、第12平面420にそれぞれ垂直となっているが、上面の形状については、図面では下面と平行平面として記載しているが、特に限定されるものではない。
【0055】
図6及び図7で示すように、屈折率整合手段としての屈折率整合液体層46は、第1プリズム柱体41の第2平面49及び第2プリズム柱体42の第4平面411と、多面体プリズム43の第5平面413と、第3プリズム柱体の第10平面418の間に設けられている。
そして、屈折率整合手段46は、各プリズム柱体41,42,43,44を形成している部材と屈折率が近いものであればよく、その一例として各プリズム柱体41,42,43,44を石英で形成した場合に、ここではシリコーンオイルを使用しており、多面体プリズム43と、第1及び第2及び第3プリズム柱体41,42,44とで毛細管現象により液体を保持するように構成されている。
図6及び図7で示すように、ビームスプリッタ45は、第1プリズム柱体41の第1平面48と、第2プリズム柱体42の第3平面410との間に接着剤等により固定されており、各プリズム柱体41,42,43,44の材質や、送られてくる光線の角度により透過率及び反射率を所定の割合になるように形成されている。
ビームスプリッタの一例としては、金属や誘電体又はその両方の薄膜を介在させることや、また、透過部材(各プリズム柱体と同質)に蒸着するようにして形成されている。
なお、第1平面48あるいは第3平面410に金属や誘電体又はその両方などの薄膜を蒸着して形成しても良い。
【0056】
次に光線の経路について説明する。
図6及び図7で示すように、光源から平行光の光線421を、ビームスプリッタ45に入射する。
そして、ビームスプリッタ45により分割され反射した光線422は、屈折率整合液体層46を通過して第5平面413に入射後、第6平面414と、第7平面415で偏向反射され光線423となる。
このとき、光線422と光線423はお互いに反平行である。
【0057】
光線423は第5平面413、屈折率整合液体層46及び第10平面418を経由して第3プリズム柱体44に入り、第12平面420に垂直入射且つ垂直反射される、再び同じ経路を逆方向へ進んでビームスプリッタ45へ向かう。
一方、ビームスプリッタ45により分割され透過した光線424は、屈折率整合液体層46を通過して第5平面413に入射後、第8平面416と第9平面417で偏向反射され光線425となる。
このとき、光線424と光線425はお互いに逆向きで平行である。
光線425は第5平面413に入射して屈折率整合液体層46と第10平面418を通過して第3プリズム柱体44に入り、第11平面419に垂直入射且つ垂直反射された後、再び同じ経路を逆方向へ進んでビームスプリッタ45へ向かう。
そして、ビームスプリッタ側に送られてきた光線422,424は、それぞれ合わされて干渉し、出射する平行光線426として光検出器へ向かうことになる。
更に、前記第6平面414、第7平面415間、第8平面416、第9平面417間の垂直度は非常に高いため、前記光線422と光線423間の平行度と、前記光線424と光線425間の平行性は常に保たれており、その典型的な値は2秒である。
【0058】
次に本発明の動作について図7を用いて説明する。
なお、第1及び第2及び第3プリズム柱体41,42,44及び多面体プリズム43を相対的に移動させる場合、ここでは多面体プリズム43を移動させており、その移動機構は、リニアガイドや精密送り機構などを使用する公知の手段により行われる。
多面体プリズム43を光路長変更方向に距離dだけ直線移動させた場合を考える。
このとき、屈折率整合液体層46は第1及び第2及び第3プリズム柱体41,42,44と多面体プリズム43の間の狭い間隙に挟まれ、毛細管現象により保持されている。
ビームスプリッタ45を反射した光線422,423が第12平面420で反射されるまでに進む距離は2dsinθだけ増加するため、第12平面420で反射後に423,422を経由して戻ってくるまでに進む距離は4dsinθだけ増加する。
【0059】
また、ビームスプリッタを透過した光線424,425が第11平面419で反射されるまでに進む距離は2dsinθだけ減少するため、垂直反射面で反射後に424,425を経由して戻ってくるまでに進む距離は4dsinθだけ減少する。
よって光が進む距離の変化はそれぞれ4dsinθの増加と4dsinθの減少となり、多面体プリズム43の屈折率をnとして、最大移動距離をdMAXとすると、この光路における最大光路長差は8ndMAXsinθとなる。
これは従来技術に比較して波数分解能が約4倍に向上したことに相当する。
ここで例えば具体的な値を用いると、プリズムの材料の屈折率n=1.5、最大移動距離d=0.1cm、θ=45度の場合、最大光路長差dMAXは0.85cmであり、フーリエ変換分光器としての波数分解能は、1.1cm−1となる。
例えば、波長1550nmの近赤外線を用いた場合には、波長分解能は0.26nmとなる。
なお、もし移動に際してプリズムの方向が方向ψ又は方向Φに揺動したとしても、前記光線422と光線423間の平行度と、前記光線424と光線425間の平行性は常に保たれているため、第12平面420及び第11平面419に入射する光線423及び光線425の垂直度は影響を受けない。
【0060】
そのため、ビームスプリッタヘ戻る光路も不変であり、干渉光強度は影響を受けず、正確なインターフェログラムが測定できる。
なお、図6乃至図7で使用される光線の入射平行光の形成方法は、レンズ系や、ミラー系など特に手段を問わないが、例えば、マイケルソン干渉計に対して気密にされたレンズ付き光ファイバで入出力を行った場合は、干渉計中で光路が自由空間を全く経由しないため外部環境変化(湿度変化等)の影響を全く受けない。
また、従来技術の欠点であった、光学部品による光路の遮断が生じないため正確な測定値を得ることができる。
更に、この実施例ではビームスプリッタ及び垂直反射鏡面をもつプリズム41,42,44を固定し、走査プリズム43を可動にしているが、これは一例であって、プリズム同士の相対位置が変化すればよいので、走査プリズム43を固定し、ビームスプリッタ及び垂直反射鏡面をもつプリズム41,42,44を可動としてもよいし、両方のプリズムを可動としても全く同様に動作する。
【0061】
【実施例5】
実施例4においては、多面体プリズムの内部において光線を反射させて使用したが、多面体プリズムの形状は複雑であり、作製に手間がかかる。
ここで実施例4における多面体プリズムと同等な構造を単純な形状のプリズムの組み合わせで構成することができれば、作製コストを下げることができる。
実施例5ではその一例を示す。
なお、光路や、動作原理は実施例4と全く同じであるのでここでは構造のみを示す。
図8は本発明の第5の実施形態を示すマイケルソン干渉計5の各プリズム柱体の配置を示す平面図及び側面図である。
図8で示すように、マイケルソン干渉計は、第1プリズム柱体51と、第2プリズム柱体52と、第3プリズム柱体53と、第4プリズム柱体54と、第5プリズム柱体55と、第6プリズム柱体56と、光線を反射光と透過光に分割するビームスプリッタ57と、屈折率を整合する屈折率整合手段としての屈折率整合液体層58とを備えている。
【0062】
図8で示すように、第1プリズム柱体51は上面及び下面ならびに周側面で構成されている。
そして、第1プリズム柱体51は、その周側面に配置され、光源からの平行光が入射される光線入射面59と、この光線入射面からの光線の光路上に形成され、ビームスプリッタ57が隣接する第1平面510と、ビームスプリッタ57からの反射光の光路上に形成される第2平面511とを有している。
なお、ここでは第1プリズム柱体51の形状は、光線入射面59と、第1平面510と、第2平面511とからなる三角柱体に形成されており、上面の形状は、光線入射面59、第1平面510、第2平面511にそれぞれ垂直となっているが、下面の形状については、図面では上面と平行平面として記載しているが、特に限定されるものではない。
【0063】
図8で示すように、第2プリズム柱体52は、上面及び下面ならびに周側面で構成されている。
そして、第2プリズム柱体52はその周側面に配置され、前記第1平面510に添ってビームスプリッタ57に対面する位置に形成される第3平面512とビームスプリッタ57からの透過光の光路上で、且つ、前記第2平面511の延長上に形成される第4平面513と、ビームスプリッタ57及び第3平面512から送られてくる光線の光路上に形成される光線出射面514とを有している。
なお、ここでは第2プリズム柱体52の形状は、光線出射面514と、第3平面512と、第4平面513とからなる三角柱体に形成されており、上面の形状は、光線出射面514、第3平面512、第4平面513にそれぞれ垂直となっているが、下面の形状については、図面では上面と平行平面として記載しているが、特に限定されるものではない。
【0064】
図8で示すように、第3プリズム柱体53は、上面及び下面ならびに周側面で構成されている。
そして、第3プリズム柱体53はその周側面に配置され、前記両プリズム柱体51,52の第2平面511及び第4平面513とに対面する位置に形成される第5平面515と、前記ビームスプリッタ57から反射され第2平面511及び第5平面515を透過してくる光線を透過して前記第4プリズム柱体54へ送る第6平面516と、前記ビームスプリッタ57を透過して第4平面513及び第5平面515を透過して来る光線を前記第5プリズム柱体55へ送る第7平面517とを有している。
また、上面及び下面の形状については平行平面としているが、その形状及び上面と下面の形状については特に限定されるものではない。
【0065】
図8で示すように、第4プリズム柱体54は、上斜面及び下斜面及び前平面ならびに左右側面で構成されている。
そして、第4プリズム柱体54は、第3プリズム柱体の第6平面516に接着して配置され、前記第6平面515に対面する位置に配置される第8平面518と、第8平面から水平方向に入射する光線を上方に偏向させるように配置された第9平面519と、第8平面からの光線の進行方向を水平面内に偏向させるように配置された第10平面520とを有している。
なお、第9平面519と第10平面520の垂直度は非常に高く、第9平面519に入射した光線と第9平面519及び第10平面520に入射した光線は反平行となっている。
【0066】
ここでは第4プリズム柱体55の形状は、第8平面521と、第9平面522と、第10平面520とからなる三角柱体に形成されており、左右側面の形状は、図面では平行平面として記載しているが、特に限定されるものではない。
図8で示すように、第5プリズム柱体55は、上斜面及び下斜面及び前平面ならびに左右側面で構成されている。
そして、第5プリズム柱体55は、第3プリズム柱体の第7平面517に接着して配置され、前記第7平面517に対面する位置に配置される第11平面521と、第11平面521から水平方向に入射する光線を上方に偏向させるように配置された第12平面522と、第11平面521からの光線の進行方向を水平面内に偏向させるように配置された第13平面523とを有している。
なお、第12平面522と第13平面523の垂直度は非常に高く、第12平面522に入射した光線と第12平面522及び第13平面523に入射した光線は反平行となっている。
【0067】
ここでは第5プリズム柱体55の形状は、第11平面521、第12平面522と、第13平面523とからなる三角柱体に形成されており、左有側面の形状は、図面では平行平面として記載しているが、特に限定されるものではない。
図8で示すように、第6プリズム柱体56は、上面及び下面ならびに周側面で構成されている。
そして、第6プリズム柱体56はその周側面に配置され、前記第2平面511及び第4平面513の延長上の平面に配置される第14平面524と、前記光線入射面57の延長上の平面に配置され、光線を垂直に反射できるように鏡面となっている第15平面525と、前記光線出射面514の延長上の平面に配置され、光線を垂直に反射できるように鏡面となっている第16平面526とを有している。
なお、ここでは第4プリズム柱体54の形状は、第14平面524と、第15平面525と、第16平面526とからなる三角柱体に形成されており、下面の形状は、第14平面524と、第15平面525と、第16平面526にそれぞれ垂直となっているが、上面の形状については、図面では下面と平行平面として記載しているが、特に限定されるものではない。
【0068】
図8で示すように、屈折率整合手段としての屈折率整合液体層58は、第1プリズム柱体51の第2平面511及び第2プリズム柱体52の第4平面513と、第3プリズム柱体53の第5平面514と、第6プリズム柱体の第14平面524の間に設けられている。
そして、屈折率整合手段58は、各プリズム柱体51,52,53,54,55,56を形成している部材と屈折率が近いものであればよく、その一例として各プリズム柱体51,52,53,54,55,56を石英で形成した場合に、ここではシリコーンオイルを使用しており、第3プリズム柱体53と、第1及び第2及び第6プリズム柱体51,52,56とで毛細管現象により液体を保持するように構成されている。
図8で示すように、ビームスプリッタ57は、第1プリズム柱体51の第1平面510と、第2プリズム柱体52の第3平面512との間に接着剤等により固定されており、各プリズム柱体51,52,53,54の材質や、送られてくる光線の角度により透過率及び反射率を所定の割合になるように形成されている。
ビームスプリッタの一例としては、金属や誘電体又はその両方の薄膜を介在させることや、また、透過部材(各プリズム柱体と同質)に蒸着するようにして形成されている。
なお、第1平面510あるいは第3平面512に金属や誘電体又はその両方などの薄膜を蒸着して形成しても良い。
【0069】
【実施例6】
図9は本発明の第6の実施形態を示すマイケルソン干渉計の各プリズム柱体の配置を示す平面図及び側面図である。
図9で示すように、マイケルソン干渉計6は、第1プリズム柱体61と、第2プリズム柱体62と、第3プリズム柱体63と、第1コーナーキューブ64と、第2コーナーキューブ65と、第4プリズム柱体66と、光線を反射光と透過光に分割するビームスプリッタ67と、屈折率を整合する屈折率整合手段としての屈折率整合液体層68とを備えている。
図9で示すように、第1プリズム柱体61は上面及び下面ならびに周側面で構成されている。
【0070】
そして、第1プリズム柱体61は、その周側面に配置され、光源からの平行光が入射される光線入射面69と、この光線入射面69からの光線の光路上に形成され、ビームスプリッタ67が隣接する第1平面610と、ビームスプリッタ67からの反射光の光路上に形成される第2平面611とを有している。
なお、ここでは第1プリズム柱体61の形状は、光線入射面69と、第1平面610と、第2平面611とからなる三角柱体に形成されており、また、上面の形状は、光線入射面69、第1平面610、第2平面611にそれぞれ垂直となっているが、下面の形状については、図面では上面と平行平面として記載しているが、特に限定されるものではない。
図9で示すように、第2プリズム柱体62は、上面及び下面ならびに周側面で構成されている。
【0071】
そして、第2プリズム柱体62はその周側面に配置され、前記第1平面610に添ってビームスプリッタ67に対面する位置に形成される第3平面612とビームスプリッタ67からの透過光の光路上で、且つ、前記第2平面611の延長上に形成される第4平面613と、ビームスプリッタ67及び第3平面612から送られてくる光線の光路上に形成される光線出射面614とを有している。
なお、ここでは第2プリズム柱体62の形状は、光線出射面614と、第3平面612と、第4平面613とからなる三角柱体に形成されており、上面の形状は、光線出射面614、第3平面612、第4平面613にそれぞれ垂直となっているが、下面の形状については、図面では上面と平行平面として記載しているが、特に限定されるものではない。
【0072】
図9で示すように、第3プリズム柱体63は、上面及び下面ならびに周側面で構成されている。
そして、第3プリズム柱体63はその周側面に配置され、前記両プリズム柱体61,62の第2平面611及び第4平面613とに対面する位置に形成される第5平面615と、前記ビームスプリッタ67から反射され第2平面611及び屈折率整合液体層68及び第5平面615を透過してくる光線を第1コーナーキューブ64へ通過させ且つ第1コーナーキューブ64からの光線を取り入れる第6平面616と、前記ビームスプリッタ67を透過し第4平面613及び第5平面615を透過してくる光線を第2コーナーキューブ65へ通過させ且つ第2コーナーキューブ65からの光線を取り入れる第7平面617とを有している。
そして、第3プリズム柱体63は図面では第5平面615、第6平面616、第7平面617からなる三角柱体に形成されており、また、上面及び下面の形状については平行平面としているが、その形状及び上面と下面の形状については特に限定されるものではない。
【0073】
図9で示すように、第1コーナーキューブ64は、光線入出射面である第8平面618と3つの光線偏向反射面で構成される光線反射部619とその周側面で構成されている。
そして、第1コーナーキューブ64は、第3プリズム柱体の第6平面616に接着して配置され、前記第6平面616と第8平面618は対面する位置に配置されている。
光線反射部619を構成する3つの光線偏向反射面はお互いに垂直に交わる平面であり、第1コーナーキューブ64の光線入出射面である第8平面618に入射した光線620は3つの光線偏向反射面により、入射光と平行且つ逆向きの光線621となって光線入出射面である第8平面618から出射されるという特性をもつ。
また、周側面については円筒面としているが、その周側面の形状については特に限定されるものではない。
【0074】
図9で示すように、第2コーナーキューブ65は、光線入出射面である第9平面622と3つの光線偏向反射面で構成される光線反射部623とその周側面で構成されている。
そして、第2コーナーキューブ65は、第3プリズム柱体の第7平面617に接着して配置され、前記第7平面617と第9平面622は対面する位置に配置されている。
光線反射部623を構成する3つの光線偏向反射面はお互いに垂直に交わる平面であり、第2コーナーキューブ65の光線入出射面である第9平面622に入射した光線624は3つの光線偏向反射面により、入射光と平行且つ逆向きの光線625となって光線入出射面である第9平面622から出射されるという特性をもつ。
また、周側面については円筒面としているが、その周側面の形状については特に限定されるものではない。
【0075】
図9で示すように、第4プリズム柱体66は、上面及び下面ならびに周側面で構成されている。
そして、第4プリズム柱体66はその周側面に配置され、前記第2平面611及び第4平面613の延長上の平面に配置される第10平面626と、前記光線入射面69の延長上の平面に配置され、光線を垂直に反射できるように鏡面となっている第11平面627と、前記光線出射面614の延長上の平面に配置され、光線を垂直に反射できるように鏡面となっている第12平面628とを有している。
なお、ここでは第4プリズム柱体66の形状は、第10平面626と、第11平面627と、第12平面628とからなる三角柱体に形成されており、下面の形状は、第10平面626と、第11平面627と、第12平面628にそれぞれ垂直となっているが、上面の形状については、図面では下面と平行平面として記載しているが、特に限定されるものではない。
【0076】
図9で示すように、屈折率整合手段としての屈折率整合液体層68は、第1プリズム柱体61の第2平面611及び第2プリズム柱体62の第4平面613と、第3プリズム柱体63の第5平面615と第4プリズム柱体66の第10平面626の間に設けられている。
そして、屈折率整合手段68は、各プリズム柱体、61,62,63,66及び各コーナーキューブ64,65を形成している部材の屈折率が近いものであればよく、その一例として各プリズム柱体61,62,63,66及び各コーナーキューブ64,65を石英で形成した場合に、ここではシリコーンオイルを使用しており、第3プリズム柱体63と、第1及び第2及び第4プリズム柱体61,62,66とが、毛細管現象によりシリコンオイルを保持するように構成されている。
【0077】
図9で示すように、ビームスプリッタ67は、第1プリズム柱体61の第1平面610と、第2プリズム柱体62の第3平面612との間に接着剤等により固定されており、各プリズム柱体61,62,63の材質や、送られてくる光線の角度により透過率及び反射率を所定の割合になるように形成されている。
図9で示すように、第1コーナーキューブ64の光線入出射面である第8平面618と第3プリズム柱体63の第6平面616、また第2コーナーキューブ65の光線入出射面である第9平面622と第3プリズム柱体63の第7平面617は光を透過する接着剤等によりそれぞれ固定されている。
ビームスプリッタの一例としては、金属や誘電体又はその両方の薄膜を介在させることや、また、透過部材(各プリズム柱体と同質)に蒸着するようにして形成されている。
なお、第1平面610あるいは第3平面612に金属や誘電体又はその両方などの薄膜を蒸着して形成しても良い。
【0078】
次に光線の経路について説明する。
図9で示すように、光ファイバから平行光の光線629を、ビームスプリッタ67に入射する。
そして、ビームスプリッタ67により分割され反射した光線620は、屈折率整合液体層68を通過して第5平面615に入射後、第6平面616を透過し、光線入出射面である第8平面618に入射し、光線反射部619で逆方向且つ平行の光線621となり、その後再び光線入出射面である第8平面618と第6平面616を経由してプリズム柱体63に入り、第5平面615と屈折率整合液体層68及び第10平面626を透過してプリズム柱体66に入り、垂直反射面である第12平面628で反射され再び同一光路621,620を逆方向へ進み、ビームスプリッタ67へ向かう。
【0079】
一方、ビームスプリッタ67により分割され透過した光線624は、第4平面613、屈折率整合液体層68を通過して第5平面615に入射後、第7平面617を透過し、光線入出射面である第9平面622に入射し、光線反射部623で逆方向且つ平行の光線625となり、その後再び光線入出射面である第9平面622と第7平面617を経由してプリズム柱体63に入り、第5平面615と屈折率整合液体層68及び第10平面626を透過してプリズム柱体66に入り、垂直反射面である第11平面627で反射され再び同一光路を逆方向へ進み、ビームスプリッタ67へ向かう。
そして、ビームスプリッタ側に送られてきた光線620,624は、それぞれ合わされて干渉し、出射する平行光線630として光検出器へ向かうことになる。
更に、前記光線反射部619と623において3平面間の垂直度は非常に高いため、前記光線620と光線621間の平行度と、前記光線624と光線625間の平行性は常に保たれており、その典型的な値は2秒である。
【0080】
次に本発明の動作について図10を用いて説明する。
なお、第1及び第2及び第4プリズム柱体61,62,66と、第3プリズム柱体63、第1及び第2コーナーキューブ64,65を相対的に移動させる場合、ここでは第3プリズム柱体63及び第1及び第2コーナーキューブ64,65を移動させており、その移動機構は、リニアガイドや精密送り機構などを使用する公知の手段により行われる。
第3プリズム柱体63及び第1及び第2コーナーキューブ64,65を光路長変更方向に距離dだけ直線移動させた場合を考える。
このとき、屈折率整合液体層68は第1及び第2プリズム柱体61,62と第3及び第4プリズム柱体63,66の間の狭い間隙に挟まれ、毛細管現象により保持されている。
【0081】
ビームスプリッタを反射した光線620,621が第12平面628で反射されるまでに進む距離は2dsinθだけ増加するため、第12平面628で反射後に621,620を経由して戻ってくるまでに進む距離は4dsinθだけ増加する。
また、ビームスプリッタ67を透過した光線624,625が第11平面627で反射されるまでに進む距離は2dsinθだけ減少するため、第11平面627で反射後に625,624を経由して戻ってくるまでに進む距離は4dsinθだけ減少する。
よって光が進む距離の変化はそれぞれ4dsinθの増加と4dsinθの減少となり、第3プリズム柱体63の屈折率をnとして、最大移動距離をdMAXとすると、この光路における最大光路長差は8ndMAXsinθとなる。
【0082】
これは従来技術に比較して波数分解能が4倍に向上したことに相当する。
ここで例えば具体的な値を用いると、プリズム材料の屈折率n=1.5、最大移動距離d=0.1cm、θ=45度の場合、最大光路長差dMAXは0.85cmであり、フーリエ変換分光器としての波数分解能は、1.1cm-1となる。
例えば、波長1550nmの近赤外線を用いた場合には、波長分解能は0.26nmとなる。
なお、もし前記プリズム柱体63及び前記第1コーナーキューブ64及び前記第2コーナーキューブ65の方向が任意に揺動したとしても、前記光線620と光線621間の平行度と、前記光線624と光線625間の平行性は常に保たれているため、第12平面628に入射する光線及び第11平面627に入射する光線の垂直度は影響を受けない。
そのため、ビームスプリッタヘ戻る光路も不変であり、干渉光強度は影響を受けず、正確なインターフェログラムが測定できる。
【0083】
なお、図9で使用される光線の入射平行光の形成方法は、レンズ系や、ミラー系など特に手段を問わないが、例えば、マイケルソン干渉計に対して気密にされたレンズ付き光ファイバで入出力を行った場合は、干渉計中で光路が自由空間を全く経由しないため外部環境変化(湿度変化等)の影響を全く受けない。
また、従来技術の欠点であった、光学部品による光路の遮断が生じないため正確な測定値を得ることができる。
更に、この実施例では第1及び第2及び第4プリズム柱体側を固定し、第3プリズム柱体及び第1及び第2コーナーキューブを可動にしているが、これは一例であって、プリズム同士の相対位置が変化すればよいので、第3プリズム柱体及び第1及び第2コーナーキューブ側を固定し、第1及び第2及び第4プリズム柱体を可動としてもよいし、両方のプリズムを可動としても全く同様に動作する。
【0084】
なお、上述の各実施例において、プリズム柱体、スラブ型導波路、多面体プリズム、コーナーキューブ等の光線の通路を有する構成要素の材料は、石英をはじめとし、一般のガラス材料や、シリコンやゲルマニウムやセレン化亜鉛等の半導体や、弗化カルジウムや臭化カリウムやニオブ酸リチウム等のイオン性結晶や、ポリイミドやポリメチルメタクリレートなどのポリマーや、プラスチック等の光を透過する材料であれば種類を問わない。
特にプラスチックを材料として金型を用いて成形する場合はプリズムの低価格化が可能である。また、屈折率整合液体は本実施例ではシリコーンオイルを用いたが、これはプリズム材料と屈折率が近い液体であればなんでもよい。
【0085】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、マイケルソン干渉計のうち、間にビームスプリッタが形成された二つのプリズムと、二つの鏡を形成したプリズムをそれぞれ接触させ、境界に屈折率整合液体層を形成して光を通過させる干渉計において、高分解能で無損失且つ損失の変動がない正確なフーリエ変換分光器を可能にした。また、導波路構造を用いることにより薄型化且つ大量生産を可能とし、小型且つ安価なマイケルソン干渉計を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例に係るマイケルソン干渉計を示す構成図であり、同図(a)は上面図、同図(b)は同図(a)中のA−A’線矢視側面図である。
【図2】本発明の第1の実施例に係るマイケルソン干渉計の動作を示す説明図である。
【図3】本発明の第2の実施例に係るマイケルソン干渉計を示す構成図であり、同図(a)は上面図、同図(b)は同図(a)中のB−B’線矢視側面図である。
【図4】本発明の第3の実施例に係るマイケルソン干渉計を示す構成図であり、同図(a)は上面図、同図(b)は同図(a)中のC−C’線矢視側面図である。
【図5】本発明の第3の実施例に係るマイケルソン干渉計の動作を示す説明図である。
【図6】本発明の第4の実施例に係るマイケルソン干渉計を示す構成図であり、同図(a)は上面図、同図(b)は同図(a)中のD−D’線矢視側面図、同図(c)は、同図(a)中のE−E’線矢視側面図である。
【図7】本発明の第4の実施例に係るマイケルソン干渉計の動作を示す説明図であり、同図(a)は上面図、同図(b)は同図(a)中のF−F’線矢視側面図である。
【図8】本発明の第5の実施例に係るマイケルソン干渉計を示す構成図であり、同図(a)は上面図、同図(b)は同図(a)中のG−G’線矢視側面図、同図(c)は、同図(a)中のH−H’線矢視側面図である。
【図9】本発明の第6の実施例に係るマイケルソン干渉計を示す構成図であり、同図(a)は上面図、同図(b)は同図(a)中のI−I’線矢視側面図、同図(c)は、同図(a)中のJ−J’線矢視側面図である。
【図10】本発明の第6の実施例に係るマイケルソン干渉計の動作を示す説明図であり、同図(a)は上面図、同図(b)は同図(a)中のK−K’線矢視側面図である。
【図11】従来のフーリエ変換分光用マイケルソン干渉計の例を示す上面図である。
【図12】従来のフーリエ変換分光用マイケルソン干渉計の例を示す上面図である。
【符号の説明】
1,2,3 マイケルソン干渉計
11,31 第1プリズム柱体
21 第1スラブ型導波路板
12,32 第2プリズム柱体
22 第2スラブ型導波路板
13,33 第3プリズム柱体
23 第3スラブ型導波路板
14,24,34 ビームスプリッタ
15,25,35 屈折率整合手段
16,26,36 光線入射面
17,27,37 垂直反射面
18,28,38 第1平面
19,29,39 第2平面
110,210,310 第3平面
111,211,311 第4平面
112,212,312 光線出射面
113,213,313 垂直反射面
114,214,314 第5平面
115,215,315 第6平面
116,216,316 第7平面
117,217 8平面
118,218,318 第9平面
119,219,319 入射平行光線
120,220,320 ビームスプリッタにより反射された光線
121,221,321 ビームスプリッタにより反射された光線と反平行な光線
122,222,322 ビームスプリッタを透過した光線
123,223,323 ビームスプリッタを透過した光線と反平行な光線
124,224,324 出射平行光線
225 上部クラッド層
226 コア層
227 下部クラッド層
328 第1コーナーキューブ
329 第2コーナーキューブ
330 第10平面
331 第11平面
332 第12平面
333 第13平面
334 光線反射部
335 光線反射部
4,5,6 マイケルソン干渉計
41 第1プリズム柱体
42 第2プリズム柱体
43 多面体プリズム
44 第3プリズム柱体
45 ビームスプリッタ
46 屈折率整合液体層
47 光線入射面
48 第1平面
49 第2平面
410 第3平面
411 第4平面
412 光線出射面
413 第5平面
414 第6平面
415 第7平面
416 第8平面
417 第9平面
418 第10平面
419 第11平面
420 第12平面
421 入射平行光線
422 ビームスプリッタにより反射された光線
423 ビームスプリッタにより反射された光線と反平行な光線
424 ビームスプリッタを透過した光線
425 ビームスプリッタを透過した光線と反平行な光線
426 出射平行光線
51 第1プリズム柱体
52 第2プリズム柱体
53 第3プリズム柱体
54 第4プリズム柱体
55 第5プリズム柱体
56 第6プリズム柱体
57 ビームスプリッタ
58 屈折率整合液体層
59 光線入射面
510 第1平面
511 第2平面
512 第3平面
513 第4平面
514 光線出射面
515 第5平面
516 第6平面
517 第7平面
518 第8平面
519 第9平面
520 第10平面
521 第11平面
522 第12平面
523 第13平面
524 第14平面
525 第15平面
526 第16平面
527 入射平行光線
528 ビームスプリッタにより反射された光線
529 ビームスプリッタにより反射された光線と反平行な光線
530 ビームスプリッタを透過した光線
531 ビームスプリッタを透過した光線と反平行な光線
532 出射平行光線
61 第1プリズム柱体
62 第2プリズム柱体
63 第3プリズム柱体
64 第1コーナーキューブ
65 第2コーナーキューブ
66 第4プリズム柱体
67 ビームスプリッタ
68 屈折率整合液体層
69 光線入射面
610 第1平面
611 第2平面
612 第3平面
613 第4平面
614 光線出射面
615 第5平面
616 第6平面
617 第7平面
618 第8平面
619 第1光線反射部
620 ビームスプリッタにより反射された光線
621 ビームスプリッタにより反射された光線と反平行な光線
622 第9平面
623 第2光線反射部
624 ビームスプリッタを透過した光線
625 ビームスプリッタを透過した光線と反平行な光線
626 第10平面
627 第11平面
628 第12平面
629 入射平行光線
630 出射平行光線
R1 入射平行光
R2 出射平行光
P1 平面鏡M1と透過面Tをその構成面としているプリズム
P2 平面鏡M2とビームスプリッタ面BSをその構成面としているプリズム
L1 参照光路
L2 可変光路
M1 平面鏡
M2 平面鏡
BS ビームスプリッタ面
T 透過面
d プリズムの相対移動距離
θ プリズムP2におけるビームスプリッタ面BSと平面鏡M2間の傾き角度
F1 入射用光ファイバ束
F2 出射用光ファイバ束
PM1 平面鏡
PM2 平面鏡
CM1 曲面鏡
CM2 曲面鏡
BS ビームスプリッタ面
T 透過面
P1 平面鏡PM1と曲面鏡CM1とビームスプリッタ面BSをその構成面としているプリズム
P2 平面鏡PM2と、曲面鏡CM2と、透過面Tで構成されているプリズム
B1 細孔
B2 細孔
S1 微小鏡スポット
S2 微小鏡スポット
d プリズムの相対移動距離
θ プリズムP2における透過面下と平面鏡PM2間の傾き角度

Claims (6)

  1. 第1プリズム柱体(11)と、第2プリズム柱体(12)と、第3プリズム柱体(13)と、光線を反射光と透過光に分割するビームスプリッタ(14)と、前記第3プリズム柱体(13)と前記第1及び第2プリズム柱体(11,12)との屈折率を整合する屈折率整合手段(15)と、光線入射手段と光検出手段とを備え、
    前記第1プリズム柱体(11)は、前記光線入射手段からの平行光が入射される光線入射面(16)と、この光線入射面(16)と同一平面上の第1垂直反射面(17)と、前記ビームスプリッタ(14)に隣接し、この光線入射面(16)から入射した光線の光路上に配置される第1平面(18)と、前記ビームスプリッタ(14)から反射される光線の光路上に配置される第2平面(19)とを有し、
    前記第2プリズム柱体(12)は、前記第1平面(18)に沿って前記ビームスプリッタ(14)に対面する位置に配置される第3平面(110)と、前記ビームスプリッタ(14)を透過する光線の光路上で且つ前記第2平面(19)の延長上に配置される第4平面(111)と、光検出手段を設置する位置に配置される光線出射面(112)と、この光線出射面(112)と同一平面上の第2垂直反射面(113)とを有し、
    前記第3プリズム柱体(13)は、前記第1プリズム柱体(11)の前記第2平面(19)及び前記第2プリズム柱体(12)の前記第4平面(111)と対面する位置に配置される第5平面(114)と、前記第1平面(18)から前記第2平面(19)及び前記第5平面(114)を介して送られて来る光線をその光路と平行且つ反対の方向に反射するように配置され、且つお互いに垂直である第6平面(115)及び第7平面(116)と、前記第3平面(110)から前記第4平面(111)及び前記第5平面(114)を介して送られて来る光線をその光路と平行且つ反対の方向に反射するように配置され、且つお互いに垂直である第8平面(117)及び第9平面(118)とを有し、
    前記屈折率整合手段(15)は、前記第2平面(19)及び前記第4平面(111)と、前記第5平面(114)の間に介在され、
    前記光線入射手段から前記光線入射面(16)を透過して前記第1プリズム柱体(11)に入射する入射光線(119)のうち、前記ビームスプリッタ(14)で分割され反射された第1の光線(120)が、前記第2平面(19)と前記屈折率整合手段(15)と前記第5平面(114)を透過して前記第3プリズム柱体(13)に入り、前記第6平面(115)と前記第7平面(116)で反射され、前記第1の光線(120)と平行で逆向きの光線(121)となって、前記第5平面(114)と前記屈折率整合手段(15)と前記第4平面(111)を透過して前記第2プリズム柱体(12)に入り、前記第2垂直反射面(113)で反射され、再び前記光線(121)と同一の光路に沿って前記第4平面(111)と前記屈折率整合手段(15)と前記第5平面(114)を透過して前記第3プリズム柱体(13)に入り、前記第7平面(116)と前記第6平面(115)で反射され、前記第5平面(114)と前記屈折率整合手段(15)と前記第2平面(19)を透過して前記第1プリズム柱体(11)に入り、前記ビームスプリッタ(14)へ向かい、
    前記入射光線(119)のうち、前記ビームスプリッタ(14)で分割され透過された第2の光線(122)が、前記第4平面(111)と前記屈折率整合手段(15)と前記第5平面(114)を透過して前記第3プリズム柱体(13)に入り、前記第8平面(117)と前記第9平面(118)で反射され、前記第2の光線(122)と平行で逆向きの光線(123)となって、前記第5平面(114)と前記屈折率整合手段(15)と前記第2平面(19)を透過して前記第1プリズム柱体(11)に入り、前記第1垂直反射面(17)で反射され、再び前記光線(123)と同一の光路に沿って前記第2平面(19)と前記屈折率整合手段(15)と前記第5平面(114)を透過して前記第3プリズム柱体(13)に入り、前記第9平面(118)と前記第8平面(117)で反射され、前記第5平面(114)と前記屈折率整合手段(15)と前記第4平面(111)を透過して前記第2プリズム柱体(12)に入り、前記ビームスプリッタ(14)へ向かい、
    前記ビームスプリッタ(14)へ戻ってきた両方の前記第1の光線(120)及び前記第2の光線(122)が合わされて干渉し、平行光線(124)として前記光線出射面(112)を透過して前記光検出手段へ出射するように光路が構成され、
    前記第1プリズム柱体(11)及び前記第2プリズム柱体(12)と、前記第3プリズム柱体(13)は、前記第2平面(19)及び前記第4平面(111)と、前記第5平面(114)に沿って、光線の光路長変更方向に相対的に移動自在としたことを特徴とするマイケルソン干渉計。
  2. 第1スラブ型導波路板(21)と、第2スラブ型導波路板(22)と、第3スラブ型導波路板(23)と、光線を反射光と透過光に分割するビームスプリッタ(24)と、前記第3スラブ型導波路板(23)と前記第1及び第2スラブ型導波路板(21,22)との屈折率を整合する屈折率整合手段(25)と、光線入射手段と光検出手段とを備え、
    前記第1スラブ型導波路板(21)は、前記光線入射手段からの平行光が入射される光線入射面(26)と、この光線入射面(26)と同一平面上の第1垂直反射面(27)と、前記ビームスプリッタ(24)に隣接し、この光線入射面(26)から入射した光線の光路上に配置される第1平面(28)と、前記ビームスプリッタ(24)から反射される光線の光路上に配置される第2平面(29)とを有し、
    前記第2スラブ型導波路板(22)は、前記第1平面(28)に沿って前記ビームスプリッタ(24)に対面する位置に配置される第3平面(210)と、前記ビームスプリッタ(24)を透過する光線の光路上で且つ前記第2平面(29)の延長上に配置される第4平面(211)と、光検出手段を設置する位置に配置される光線出射面(212)と、この光線出射面(212)と同一平面上の第2垂直反射面(213)とを有し、
    前記第3スラブ型導波路板(23)は、前記第1スラブ型導波路板(21)の前記第2平面(29)及び前記第2スラブ型導波路板(22)の前記第4平面(211)と対面する位置に配置される第5平面(214)と、前記第1平面(28)から前記第2平面(29)及び前記第5平面(214)を介して送られて来る光線をその光路と平行且つ反対の方向に反射するように配置され、且つお互いに垂直である第6平面(215)及び第7平面(216)と、前記第3平面(210)から前記第4平面(211)及び前記第5平面(214)を介して送られて来る光線をその光路と平行且つ反対の方向に反射するように配置され、且つお互いに垂直である第8平面(217)及び第9平面(218)とを有し、
    前記屈折率整合手段(25)は、前記第2平面(29)及び前記第4平面(211)と、前記第5平面(214)の間に介在され、
    前記光線入射手段から前記光線入射面(26)を透過して前記第1スラブ型導波路板(21)に入射する入射光線(219)のうち、前記ビームスプリッタ(24)で分割され反射された第1の光線(220)が、前記第2平面(29)と前記屈折率整合手段(25)と前記第5平面(214)を透過して前記第3スラブ型導波路板(23)に入り、前記第6平面(215)と前記第7平面(216)で反射され、前記第1の光線(220)と平行で逆向きの光線(221)となって、前記第5平面(214)と前記屈折率整合手段(25)と前記第4平面(211)を透過して前記第2スラブ型導波路板(22)に入り、前記第2垂直反射面(213)で反射され、再び前記光線(221)と同一の光路に沿って前記第4平面(211)と前記屈折率整合手段(25)と前記第5平面(214)を透過して前記第3スラブ型導波路板(23)に入り、前記第7平面(216)と前記第6平面(215)で反射され、前記第5平面(214)と前記屈折率整合手段(25)と前記第2平面(29)を透過して前記第1スラブ型導波路板(21)に入り、前記ビームスプリッタ(24)へ向かい、
    前記入射光線(219)のうち、前記ビームスプリッタ(24)で分割され透過された第2の光線(222)が、前記第4平面(211)と前記屈折率整合手段(25)と前記第5平面(214)を透過して前記第3スラブ型導波路板(23)に入り、前記第8平面(217)と前記第9平面(218)で反射され、前記第2の光線(222)と平行で逆向きの光線(223)となって、前記第5平面(214)と前記屈折率整合手段(25)と前記第2平面(29)を透過して前記第1スラブ型導波路板(21)に入り、前記第1垂直反射面(27)で反射され、再び前記光線(223)と同一の光路に沿って前記第2平面(29)と前記屈折率整合手段(25)と前記第5平面(214)を透過して前記第3スラブ型導波路板(23)に入り、前記第9平面(218)及び前記第8平面(217)で反射され、前記第5平面(214)と前記屈折率整合手段(25)と前記第4平面(211)を透過して前記第2スラブ型導波路板(22)に入り、前記ビームスプリッタ(24)へ向かい、
    前記ビームスプリッタ(24)へ戻ってきた両方の前記第1の光線(220)及び前記第2の光線(222)が合わされて干渉し、平行光線(224)として前記光線出射面(212)を透過して前記光検出手段へ出射するように光路が構成され、
    前記第1スラブ型導波路板(21)及び前記第2スラブ型導波路板(22)と、前記第3スラブ型導波路板(23)は、前記第2平面(29)及び前記第4平面(211)と、前記第5平面(214)に沿って、光線の光路長変更方向に相対的に移動自在としたことを特徴とするマイケルソン干渉計。
  3. 第1プリズム柱体(31)と、第2プリズム柱体(32)と、第3プリズム柱体(33)と、第1コーナーキューブ(328)と、第2コーナーキューブ(329)と、光線を反射光と透過光に分割するビームスプリッタ(34)と、前記第3プリズム柱体(33)と前記第1及び第2プリズム柱体(31,32)との屈折率を整合する屈折率整合手段(35)と、光線入射手段と光検出手段とを備え、
    前記第1プリズム柱体(31)は、前記光線入射手段からの平行光が入射される光線入射面(36)と、この光線入射面(36)と同一平面上の第1垂直反射面(37)と、前記ビームスプリッタ(34)に隣接し、この光線入射面(36)から入射した光線の光路上に配置される第1平面(38)と、前記ビームスプリッタ(34)から反射される光線の光路上に配置される第2平面(39)とを有し、
    前記第2プリズム柱体(32)は、前記第1平面(38)に沿って前記ビームスプリッタ(34)に対面する位置に配置される第3平面(310)と、前記ビームスプリッタ(34)を透過する光線の光路上で且つ前記第2平面(39)の延長上に配置される第4平面(311)と、光検出手段を設置する位置に配置される光線出射面(312)と、この光線出射面(312)と同一平面上の第2垂直反射面(313)とを有し、
    前記第3プリズム柱体(33)は、前記第1プリズム柱体(31)の前記第2平面(39)及び前記第2プリズム柱体(32)の前記第4平面(311)と対面する位置に配置される第5平面(314)と、前記第1平面(38)から前記第2平面(39)及び前記第5平面(314)を介して送られて来る光線上に配置された第10平面(330)と、前記第3平面(310)から前記第4平面(311)及び前記第5平面(314)を介して送られて来る光線上に配置された第11平面(331)とを有し、
    前記第1コーナーキューブ(328)は前記第10平面(330)に沿って対面する位置に配置される第12平面(332)と、三つの相互に垂直な平面で構成され、入射してきた光線を、平行且つ反対方向に進行する光線に変換する第1光線反射部(334)と、周側部とを有し、
    前記第2コーナーキューブ(329)は前記第11平面(331)に沿って対面する位置に配置される第13平面(333)と、三つの相互に垂直な平面で構成され、入射してきた光線を、平行且つ反対方向に進行する光線に変換する第2光線反射部(335)と、周側部とを有し、
    前記屈折率整合手段(35)は、前記第2平面(39)及び前記第4平面(311)と、前記第5平面(314)の間に介在され、
    前記光線入射手段から前記光線入射面(36)を透過して前記第1プリズム柱体(31)に入射する入射光線(319)のうち、前記ビームスプリッタ(34)で分割され反射された第1の光線(320)が、前記第2平面(39)と前記屈折率整合手段(35)と前記第5平面(314)を透過して前記第3プリズム柱体(33)に入り、前記第10平面(330)と前記第12平面(332)を透過して前記第1コーナーキューブ(328)に入り、前記第1光線反射部(334)で反射され、前記第1の光線(320)と平行で逆向きの光線(321)となって、前記第12平面(332)と前記第10平面(330)を透過して前記第3プリズム柱体(33)に入り、前記第5平面(314)と前記屈折率整合手段(35)と前記第4平面(311)を透過して前記第2プリズム柱体(32)に入り、前記第2垂直反射面(313)で反射され、再び前記光線(321)と同一の光路に沿って前記第4平面(311)と前記屈折率整合手段(35)と前記第5平面(314)を透過して前記第3プリズム柱体(33)に入り、前記第10平面(330)と前記第12平面(332)を透過して前記第1コーナーキューブ(328)に入り、前記第1光線反射部(334)で反射され、前記第12平面(332)と前記第10平面(330)を透過して前記第3プリズム柱体(33)に入り、前記第5平面(314)と前記屈折率整合手段(35)と前記第2平面(39)を透過して前記第1プリズム柱体(31)に入り、前記ビームスプリッタ(34)へ向かい、
    前記入射光線(319)のうち、前記ビームスプリッタ(34)で分割され透過された第2の光線(322)が、前記第4平面(311)と前記屈折率整合手段(35)と前記第5平面(314)を透過して前記第3プリズム柱体(33)に入り、前記第11平面(331)と前記第13平面(333)を透過して前記第2コーナーキューブ(329)に入り、前記第2光線反射部(335)で反射され、前記第2の光線(322)と平行で逆向きの光線(323)となって、前記第13平面(333)と前記第11平面(331)を透過して前記第3プリズム柱体(33)に入り、前記第5平面(314)と前記屈折率整合手段(35)と前記第2平面(39)を透過して前記第1プリズム柱体(31)に入り、前記第1垂直反射面(37)で反射され、再び前記光線(323)と同一の光路に沿って前記第2平面(39)と前記屈折率整合手段(35)と前記第5平面(314)を透過して前記第3プリズム柱体(33)に入り、前記第11平面(331)と前記第13平面(333)を透過して前記第2コーナーキューブ(329)に入り、前記第2光線反射部(335)で反射され、前記第13平面(333)と前記第11平面(331)を透過して前記第3プリズム柱体(33)に入り、前記第5平面(314)と前記屈折率整合手段(35)と前記第4平面(311)を透過して前記第2プリズム柱体(32)に入り、前記ビームスプリッタ(34)へ向かい、
    前記ビームスプリッタ(34)へ戻ってきた両方の前記第1の光線(320)及び前記第2の光線(322)が合わされて干渉し、平行光線(324)として前記光線出射面(312)を透過して前記光検出手段へ出射するように光路が構成され、
    前記第1プリズム柱体(31)及び前記第2プリズム柱体(32)と、前記第3プリズム柱体(33)及び第1コーナーキューブ(328)及び第2コーナーキューブ(329)は、前記第2平面(39)及び前記第4平面(311)と、前記第5平面(314)に沿って、光線の光路長変更方向に相対的に移動自在としたことを特徴とするマイケルソン干渉計。
  4. 第1プリズム柱体(41)と、第2プリズム柱体(42)と、多面体プリズム(43)と、第3プリズム柱体(44)と、光線を反射光と透過光に分割するビームスプリッタ(45)と、前記多面体プリズム柱体(43)と前記第1,第2及び第3プリズム柱体(41,42,44)との屈折率を整合する屈折率整合手段(46)と、光線入射手段と光検出手段とを備え、
    前記第1プリズム柱体(41)は、前記光線入射手段からの平行光が入射される光線入射面(47)と、前記ビームスプリッタ(45)に隣接し、この光線入射面(47)から入射した光線の光路上に配置される第1平面(48)と、前記ビームスプリッタ(45)から反射される光線の光路上に配置される第2平面(49)と、前記光線入射面(47)と前記第1平面(48)と前記第2平面(49)に垂直な上面を有し、
    前記第2プリズム柱体(42)は、前記第1平面(48)に沿って前記ビームスプリッタ(45)に対面する位置に配置される第3平面(410)と、前記ビームスプリッタ(45)を透過する光線の光路上で且つ前記第2平面(49)の延長上に配置される第4平面(411)と、光検出手段を設置する位置に配置される光線出射面(412)と、前記光線出射面(412)と第3平面(410)と第4平面(411)に垂直な上面を有し、
    前記多面体プリズム(43)は、前記第1プリズム柱体(41)の前記第2平面(49)及び前記第2プリズム柱体(42)の前記第4平面(411)と対面する位置に配置される第5平面(413)と、前記第1平面(48)から前記第2平面(49)及び前記第5平面(413)を介して送られて来る光線を上方に偏向し、偏向された下方からの光線を水平面内に進行するように偏向し、前記第1平面(48)から前記第2平面(49)及び前記第5平面(413)を介して送られて来る光線と平行且つ反対方向且つ水平面内を進行するように配置され、且つお互いに垂直である第6平面(414)及び第7平面(415)と、前記第3平面(410)から前記第4平面(411)及び前記第5平面(413)を介して送られて来る光線を上方に偏向し、偏向された下方からの光線を水平面内に進行するように偏向し、前記第3平面(410)から前記第4平面(411)及び前記第5平面(413)を介して送られて来る光線と平行且つ反対方向且つ水平面内を進行するように配置され、且つお互いに垂直である第8平面(416)及び第9平面(417)とを有し、
    前記第3プリズム柱体(44)は、前記第5平面(413)に対面する位置で且つ前記第2平面(49)及び前記第4平面(411)同一平面上に配置される第10平面(418)と、前記第9平面(417)からの光線に対して垂直で且つ前記光線入射面(47)に対して平行又は同一平面上にあり鏡面となっている第11平面(419)と、前記第7平面(415)からの光線に対して垂直で且つ前記光線出射面(412)に対して平行又は同一平面上にあり鏡面となっている第12平面(420)と、前記第1プリズム柱体(41)と前記第2プリズム柱体(42)の上面に接する位置に配置される下面と、前記第10平面(418)と前記第11平面(419)と前記第12平面(420)が下面に対してそれぞれ垂直であり、更に下面と前記第1プリズム柱体(41)及び前記第2プリズム柱体(42)が接着されており、
    前記屈折率整合手段(46)は、前記第2平面(49)及び前記第4平面(411)及び前記第10平面(418)と、前記第5平面(413)の間に介在され、
    前記光線入射手段から前記光線入射面(47)を透過して前記第1プリズム柱体(41)に入射する入射光線(421)のうち、前記ビームスプリッタ(45)で分割され反射された第1の光線(422)が、前記第2平面(49)と前記屈折率整合手段(46)と前記第5平面(413)を透過して前記多面体プリズム(43)に入り、前記第6平面(414)と前記第7平面(415)で反射され、前記第1の光線(422)と平行で逆向きの光線(423)となって、前記第5平面(413)と前記屈折率整合手段(46)と前記第10平面(418)を透過して前記第3プリズム柱体(44)に入り、前記第12平面(420)で反射され、再び前記光線(423)と同一の光路に沿って前記第10平面(418)と前記屈折率整合手段(46)と前記第5平面(413)を透過して前記多面体プリズム(43)に入り、前記第7平面(415)と前記第6平面(414)で反射され、前記第5平面(413)と前記屈折率整合手段(46)と前記第2平面(49)を透過して前記第1プリズム柱体(41)に入り、前記ビームスプリッタ(45)へ向かい、
    前記入射光線(421)のうち、前記ビームスプリッタ(45)で分割され透過された第2の光線(424)が、前記第4平面(411)と前記屈折率整合手段(46)と前記第5平面(413)を透過して前記多面体プリズム(43)に入り、前記第8平面(416)と前記第9平面(417)で反射され、前記第2の光線(424)と平行で逆向きの光線(425)となって、前記第5平面(413)と前記屈折率整合手段(46)と前記第10平面(419)を透過して前記第3プリズム柱体(44)に入り、前記第11平面(419)で反射され、再び前記光線(425)と同一の光路に沿って前記第10平面(419)と前記屈折率整合手段(46)と前記第5平面(413)を透過して前記多面体プリズム(43)に入り、前記第9平面(417)と前記第8平面(416)で反射され、前記第5平面(413)と前記屈折率整合手段(46)と前記第4平面(411)を透過して前記第2プリズム柱体(42)に入り、前記ビームスプリッタ(45)へ向かい、
    前記ビームスプリッタ(45)へ戻ってきた両方の前記第1の光線(422)及び前記第2の光線(424)が合わされて干渉し、平行光線(426)として前記光線出射面(412)を透過して前記光検出手段へ出射するように光路が構成され、
    前記第1プリズム柱体(41)及び前記第2プリズム柱体(42)と、前記第3プリズム柱体(44)は、前記第2平面(49)及び前記第4平面(411)及び前記第10平面(418)と、前記第5平面(413)に沿って、光線の光路長変更方向に相対的に移動自在としたことを特徴とするマイケルソン干渉計。
  5. 第1プリズム柱体(51)と、第2プリズム柱体(52)と、第3プリズム柱体(53)と、第4プリズム柱体(54)と、第5プリズム柱体(55)と、第6プリズム柱体(56)と、光線を反射光と透過光に分割するビームスプリッタ(57)と、前記第3プリズム柱体(53)と前記第1,第2及び第6プリズム柱体(51,52,56)との屈折率を整合する屈折率整合手段(58)と、光線入射手段と光検出手段とを備え、
    前記第1プリズム柱体(51)は、前記光線入射手段からの平行光が入射される光線入射面(59)と、前記ビームスプリッタ(57)に隣接し、この光線入射面(59)から入射した光線の光路上に配置される第1平面(510)と、前記ビームスプリッタ(57)から反射される光線の光路上に配置される第2平面(511)と、前記光線入射面(59)と前記第1平面(510)と前記第2平面(511)に垂直な上面を有し、
    前記第2プリズム柱体(52)は、前記第1平面(510)に沿って前記ビームスプリッタ(57)に対面する位置に配置される第3平面(512)と、前記ビームスプリッタ(57)を透過する光線の光路上で且つ前記第2平面(511)の延長上に配置される第4平面(513)と、光検出手段を設置する位置に配置される光線出射面(514)と、前記光線出射面(514)と第3平面(512)と第4平面(513)に垂直な上面を有し、
    前記第3プリズム柱体(53)は、前記第1プリズム柱体(51)の前記第2平面(511)及び前記第2プリズム柱体(52)の前記第4平面(513)と対面する位置に配置される第5平面(515)と、前記第1平面(510)から前記第2平面(511)及び前記第5平面(515)を介して送られて来る光線を前記第4プリズム柱体(54)に透過する位置に配置される第6平面(516)と、前記第1平面(510)から前記第4平面(513)及び前記第5平面(515)を介して送られて来る光線を前記第5プリズム柱体(55)に透過する位置に配置される第7平面(517)とを有し、
    前記第4プリズム柱体(54)は、前記第3プリズム柱体(53)の前記第6平面(516)と対面する位置に接着される第8平面(518)と、前記第1平面(510)から前記第2平面(511)及び前記第5平面(515)及び前記第6平面(516)及び前記第8平面(518)を介して送られて来る光線を上方に偏向し、偏向された下方からの光線を水平面内に進行するように偏向し、前記第1平面(510)から前記第2平面(511)及び前記第5平面(515)及び前記第6平面(516)を介して送られて来る光線と平行且つ反対方向且つ水平面内を進行するように配置され、且つお互いに垂直である第9平面(519)及び第10平面(520)とを有し、
    前記第5プリズム柱体(55)は、前記第3プリズム柱体(53)の前記第7平面(517)と対面する位置に接着される第11平面(521)と、前記第3平面(512)から前記第4平面(513)及び前記第5平面(515)及び前記第7平面(517)及び前記第11平面(521)を介して送られて来る光線を上方に偏向し、偏向された下方からの光線を水平面内に進行するように偏向し、前記第3平面(512)から前記第4平面(513)及び前記第5平面(515)及び前記第7平面(517)を介して送られて来る光線と平行且つ反対方向且つ水平面内を進行するように配置され、且つお互いに垂直である第12平面(522)及び第13平面(523)とを有し、
    前記第6プリズム柱体(56)は、前記第5平面(515)に対面する位置で且つ前記第2平面(511)及び前記第4平面(513)と同一平面上に配置される第14平面(524)と、前記第13平面(523)からの光線に対して垂直で且つ前記光線入射面(59)に対して平行又は同一平面上にあり鏡面となっている第15平面(525)と、前記第10平面(510)からの光線に対して垂直で且つ前記光線出射面(514)に対して平行又は同一平面上にあり鏡面となっている第16平面(526)と、前記第1プリズム柱体(51)と前記第2プリズム柱体(52)の上面に接する位置に配置される下面と、前記第14平面(524)と前記第15平面(525)と前記第16平面(526)が下面に対してそれぞれ垂直であり、更に下面と前記第1プリズム柱体(51)及び前記第2プリズム柱体(52)が接着されており、
    前記屈折率整合手段(58)は、前記第2平面(511)及び前記第4平面(513)及び前記第10平面(510)と、前記第5平面(515)の間に介在され、
    前記光線入射手段から前記光線入射面(59)を透過して前記第1プリズム柱体(51)に入射する入射光線(527)のうち、前記ビームスプリッタ(57)で分割され反射された第1の光線(528)が、前記第2平面(511)と前記屈折率整合手段(58)と前記第5平面(515)を透過して前記第3プリズム柱体(53)に入り、前記第6平面(516)と前記第8平面(518)を透過して前記第4プリズム柱体(54)に入り、前記第9平面(519)と前記第10平面(520)で反射され、前記第1の光線(528)と平行で逆向きの光線(529)となって、前記第8平面(518)と前記第6平面(516)を透過して前記第3プリズム柱体(53)に入り、前記第5平面(515)と前記屈折率整合手段(58)と前記第14平面(524)を透過して前記第6プリズム柱体(56)に入り、前記第16平面(526)で反射され、再び前記光線(529)と同一の光路に沿って前記第14平面(524)と前記屈折率整合手段(58)と前記第5平面(515)を透過して前記第3プリズム柱体(53)に入り、前記第6平面(516)と前記第8平面(518)を透過して前記第4プリズム柱体(54)に入り、前記第10平面(520)と前記第9平面(519)で反射され、前記第8平面(518)と前記第6平面(516)を透過して前記第3プリズム柱体(53)に入り、前記第5平面(515)と前記屈折率整合手段(58)と前記第2平面(511)を透過して前記第1プリズム柱体(51)に入り、前記ビームスプリッタ(57)へ向かい、
    前記入射光線(527)のうち、前記ビームスプリッタ(57)で分割され透過された第2の光線(530)が、前記第4平面(513)と前記屈折率整合手段(58)と前記第5平面(515)を透過して前記第3プリズム柱体(53)に入り、前記第7平面(517)と前記第11平面(521)を透過して前記第5プリズム柱体(55)に入り、前記第12平面(522)と前記第13平面(523)で反射され、前記第2の光線(530)と平行で逆向きの光線(531)となって、前記第11平面(521)と前記第7平面(517)を透過して前記第3プリズム柱体(53)に入り、前記第5平面(515)と前記屈折率整合手段(58)と前記第14平面(524)を透過して前記第6プリズム柱体(56)に入り、前記第15平面(525)で反射され、再び前記光線(531)と同一の光路に沿って前記第14平面(524)と前記屈折率整合手段(58)と前記第5平面(515)を透過して前記第3プリズム柱体(53)に入り、前記第7平面(517)と前記第11平面(521)を透過して前記第5プリズム柱体(55)に入り、前記第13平面(523)と前記第12平面(522)で反射され、前記第11平面(521)と前記第7平面(517)を透過して前記第3プリズム柱体(53)に入り、前記第5平面(515)と前記屈折率整合手段(58)と前記第4平面(513)を透過して前記第2プリズム柱体(52)に入り、前記ビームスプリッタ(57)へ向かい、
    前記ビームスプリッタ(57)へ戻ってきた両方の前記第1の光線(528)及び前記第2の光線(530)が合わされて干渉し、平行光線(532)として前記光線出射面(514)を透過して前記光検出手段へ出射するように光路が構成され、
    前記第1プリズム柱体(51)及び前記第2プリズム柱体(52)と、前記第3プリズム柱体(53)は、前記第2平面(511)及び前記第4平面(513)及び前記第10平面(510)と、前記第5平面(515)に沿って、光線の光路長変更方向に相対的に移動自在としたことを特徴とするマイケルソン干渉計。
  6. 第1プリズム柱体(61)と、第2プリズム柱体(62)と、第3プリズム柱体(63)と、第1コーナーキューブ(64)と、第2コーナーキューブ(65)と、第4プリズム柱体(66)と、光線を反射光と透過光に分割するビームスプリッタ(67)と、前記第3プリズム柱体(63)と前記第1,第2及び第4プリズム柱体(61,62,66)との屈折率を整合する屈折率整合手段(68)と、光線入射手段と光検出手段とを備え、
    前記第1プリズム柱体(61)は、前記光線入射手段からの平行光が入射される光線入射面(69)と、前記ビームスプリッタ(67)に隣接し、この光線入射面(69)から入射した光線の光路上に配置される第1平面(610)と、前記ビームスプリッタ(67)から反射される光線の光路上に配置される第2平面(611)とを有し、
    前記第2プリズム柱体(62)は、前記第1平面(610)に沿って前記ビームスプリッタ(67)に対面する位置に配置される第3平面(612)と、前記ビームスプリッタ(67)を透過する光線の光路上で且つ前記第2平面(611)の延長上に配置される第4平面(613)と、光検出手段を設置する位置に配置される光線出射面(614)とを有し、
    前記第3プリズム柱体(63)は、前記第1プリズム柱体(61)の前記第2平面(611)及び前記第2プリズム柱体(62)の前記第4平面(613)と対面する位置に配置される第5平面(615)と、前記第1平面(610)から前記第2平面(611)及び前記第5平面(615)を介して送られて来る光線上に配置された第6平面(616)と、前記第3平面(612)から前記第4平面(613)及び前記第5平面(615)を介して送られて来る光線上に配置された第7平面(617)とを有し、
    前記第1コーナーキューブ(64)は前記第6平面(616)に沿って対面する位置に配置される第8平面(618)と、三つの相互に垂直な平面で構成され、入射してきた光線を、平行且つ反対方向に進行する光線に変換する第1光線反射部(619)と、周側部とを有し、
    前記第2コーナーキューブ(65)は前記第7平面(617)に沿って対面する位置に配置される第9平面(622)と、三つの相互に垂直な平面で構成され、入射してきた光線を、平行且つ反対方向に進行する光線に変換する第2光線反射部(623)と、周側部とを有し、
    前記第4プリズム柱体(66)は、前記第5平面(615)に対面する位置で且つ前記第2平面(611)及び前記第4平面(613)と同一平面上に配置される第10平面(626)と、前記第1光線反射部(619)からの光線に対して垂直で且つ前記光線出射面(614)に対して平行又は同一平面上にあり鏡面となっている第12平面(628)と、前記第2光線反射部(623)からの光線に対して垂直で且つ前記光線入射面(69)に対して平行又は同一平面上にあり鏡面となっている第11平面(627)と、前記第1プリズム柱体(61)と前記第2プリズム柱体(62)の上面に接する位置に配置される下面と、前記第10平面(626)と前記第11平面(627)と前記第12平面(628)が下面に対してそれぞれ垂直であり、更に下面と前記第1プリズム柱体(61)及び前記第2プリズム柱体(62)が接着されており、
    前記屈折率整合手段(68)は、前記第2平面(611)及び前記第4平面(613)及び前記第10平面(626)と、前記第5平面(615)の間に介在され、
    前記光線入射手段から前記光線入射面(69)を透過して前記第1プリズム柱体(61)に入射する入射光線(629)のうち、前記ビームスプリッタ(67)で分割され反射された第1の光線(620)が、前記第2平面(611)と前記屈折率整合手段(68)と前記第5平面(615)を透過して前記第3プリズム柱体(63)に入り、前記第6平面(616)と前記第8平面(618)を透過して前記第1コーナーキューブ(64)に入り、前記第1光線反射部(619)で反射され、前記第1の光線(620)と平行で逆向きの光線(621)となって、前記第8平面(618)と前記第6平面(616)を透過して前記第3プリズム柱体(63)に入り、前記第5平面(615)と前記屈折率整合手段(68)と前記第10平面(626)を透過して前記第4プリズム柱体(66)に入り、鏡面となっている前記第12平面(628)で反射され、再び前記光線(621)と 同一の光路に沿って前記第10平面(626)と前記屈折率整合手段(68)と前記第5平面(615)を透過して前記第3プリズム柱体(63)に入り、前記第6平面(616)と前記第8平面(618)を透過して前記第1コーナーキューブ(64)に入り、前記第1光線反射部(619)で反射され、前記第8平面(618)と前記第6平面(616)を透過して前記第3プリズム柱体(63)に入り、前記第5平面(615)と前記屈折率整合手段(68)と前記第2平面(611)を透過して前記第1プリズム柱体(61)に入り、前記ビームスプリッタ(67)へ向かい、
    前記入射光線(629)のうち、前記ビームスプリッタ(67)で分割され透過された第2の光線(624)が、前記第4平面(613)と前記屈折率整合手段(68)と前記第5平面(615)を透過して前記第3プリズム柱体(63)に入り、前記第7平面(617)と前記第9平面(622)を透過して前記第2コーナーキューブ(65)に入り、前記第2光線反射部(623)で反射され、前記第2の光線(624)と平行で逆向きの光線(625)となって、前記第9平面(622)と前記第7平面(617)を透過して前記第3プリズム柱体(63)に入り、前記第5平面(615)と前記屈折率整合手段(68)と前記第10平面(626)を透過して前記第4プリズム柱体(66)に入り、鏡面となっている前記第11平面(627)で反射され、再び前記光線(625)と同一の光路に沿って前記第10平面(626)と前記屈折率整合手段(68)と前記第5平面(615)を透過して前記第3プリズム柱体(63)に入り、前記第7平面(617)と前記第9平面(622)を透過して前記第2コーナーキューブ(65)に入り、前記第2光線反射部(623)で反射され、前記第9平面(622)と前記第7平面(617)を透過して前記第3プリズム柱体(63)に入り、前記第5平面(615)と前記屈折率整合手段(68)と前記第4平面(613)を透過して前記第2プリズム柱体(62)に入り、前記ビームスプリッタ(67)へ向かい、
    前記ビームスプリッタ(67)へ戻ってきた両方の前記第1の光線(620)及び前記第2の光線(624)が合わされて干渉し、平行光線(630)として前記光線出射面(614)を透過して前記光検出手段へ出射するように光路が構成され、
    前記第1プリズム柱体(61)及び前記第2プリズム柱体(62)と、前記第3プリズム柱体(63)及び第1コーナーキューブ(64)及び第2コーナーキューブ(65)は、前記第2平面(611)及び前記第4平面(613)及び前記第10平面(626)と、前記第5平面(615)に沿って、光線の光路長変更方向に相対的に移動自在としたことを特徴とするマイケルソン干渉計。
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