JP5273517B2 - Phase stabilization optical device - Google Patents
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Abstract
Description
本願発明は、光干渉計測装置等の光位相を操作する光学装置において、簡便な構成により作製及び調整等が容易でありながら、機械的振動、温度変動、空気ゆらぎ等の外乱による影響を受けずに光干渉が計測できる光学装置に関する。 The present invention is an optical device for manipulating the optical phase, such as an optical interference measuring device, which is easy to manufacture and adjust with a simple configuration, but is not affected by disturbances such as mechanical vibration, temperature fluctuation, and air fluctuation. The present invention relates to an optical apparatus capable of measuring optical interference.
光の干渉現象を利用することによって、物体の大きさ、微小変位量、微小変形量、密度、表面形状を光の波長の1/10程度で高精度に測定することができ、それを利用した代表的な装置として光干渉計がある。以下、光干渉計を具体例として従来技術の説明を行う。 By using the light interference phenomenon, the size, amount of minute displacement, amount of minute deformation, density, and surface shape of an object can be measured with high accuracy at about 1/10 of the wavelength of light. A typical apparatus is an optical interferometer. Hereinafter, the prior art will be described using an optical interferometer as a specific example.
図4のMichelson干渉計又は Macher-Zehder干渉計に見られるように、光干渉計は、光をビームスプリッタで2つに分割し、一方の光を測定光路上にある物体の変動と共に移動する移動鏡で反射させ、他方の光を参照光路上の固定鏡で反射させて、両反射光を干渉させて受光器にて受光することにより物体の変位や屈折率を高精度で測定するものである。光の分離の方法として、同じ周波数の光波を2つに分割し干渉を信号として計測するホモダイン法や、周波数のわずかに異なる光を2つに分割しそのビート信号を信号として計測するヘテロダイン法がある。 As seen in the Michelson interferometer or Macher-Zehder interferometer in Figure 4, the optical interferometer splits the light into two with a beam splitter and moves one light along with the variation of the object in the measurement optical path. Reflecting with a mirror, reflecting the other light with a fixed mirror on the reference optical path, interfering both reflected lights and receiving them with a light receiver to measure the displacement and refractive index of the object with high accuracy . As a method of separating light, there are a homodyne method in which a light wave of the same frequency is divided into two and interference is measured as a signal, and a heterodyne method in which light having a slightly different frequency is divided into two and the beat signal is measured as a signal. is there.
光干渉計による測定の主な問題点は2つある。一つは干渉計の安定性、もう一つは操作性である。 There are two main problems with optical interferometer measurements. One is the stability of the interferometer and the other is operability.
光干渉計による安定性の低下は、測定中に外乱によって2つに分けた光がそれぞれの光路で異なる位相ゆらぎを受けることに起因している。干渉縞が変動することによって縞のコントラスト(ビジビリティ)が低下し、測定精度が低下する。特に外乱が大きく、干渉縞の明暗が反転するような場合は、測定不能になる。 The decrease in stability due to the optical interferometer is due to the fact that the light divided into two due to disturbance during the measurement is subjected to different phase fluctuations in the respective optical paths. As the interference fringes fluctuate, the fringe contrast (visibility) decreases and the measurement accuracy decreases. In particular, when the disturbance is large and the light and darkness of the interference fringes are reversed, measurement is impossible.
外乱は、次の三つに分類される。
(1)空気のゆらぎ(温度、圧力のゆらぎ)
(2)構成部品の温度ゆらぎ
(3)振動によるゆらぎ
Disturbances are classified into the following three categories.
(1) Air fluctuations (temperature and pressure fluctuations)
(2) Temperature fluctuation of components (3) Fluctuation due to vibration
光路における気体などの媒質のゆらぎ(温度ゆらぎ、圧力ゆらぎ)は、屈折率に変動を与え、位相ゆらぎの原因となる。温度ゆらぎや振動は、光学素子、光学素子固定ホルダー、光学定盤に微妙な歪みを与え、2つに分けた光の光路長が変化し、位相ゆらぎの原因となる。干渉計を真空環境下に構築し、干渉計を含む装置機械の温度を一定に管理し、防振機能を導入して機械振動を完全に遮断することにより、原理的には安定な光干渉計を構築することができる。 Fluctuations in a medium such as gas (temperature fluctuations, pressure fluctuations) in the optical path give rise to fluctuations in the refractive index and cause phase fluctuations. Temperature fluctuations and vibrations give subtle distortions to the optical element, optical element fixing holder, and optical surface plate, and the optical path length of the light divided into two changes, causing phase fluctuations. An optical interferometer that is stable in principle by constructing the interferometer in a vacuum environment, managing the temperature of the equipment machine including the interferometer at a constant level, and introducing a vibration isolation function to completely block the mechanical vibration. Can be built.
しかしながら、このような装置は大型で複雑かつ高価となってしまい、操作も困難である。また機械工作などで激しい振動が発生するような環境下においては、防振装置を適応しても安定な干渉計を構築することは非常に困難である。 However, such devices are large, complex and expensive and difficult to operate. Also, in an environment where severe vibration is generated by machining or the like, it is very difficult to construct a stable interferometer even if a vibration isolator is applied.
また、外乱のある測定環境においても測定が可能な光干渉計には、代表的なものとして、揺らぎよりも十分短い時間に高速度で干渉画像を測定するもの、外乱を別途測定しそれを補償する装置を有するものがある。参照光の光路長にフィードバックをかけることで外乱による干渉縞の乱れを生じさせないようになっている。しかしながら、干渉計に複雑な装置や解析方法を組み込まなくてはならなくなる。 Also, typical optical interferometers that can be measured even in a measurement environment with disturbances are those that measure interference images at high speed in a time sufficiently shorter than fluctuations, and measure disturbances separately to compensate for them. Some have a device to do. By applying feedback to the optical path length of the reference light, disturbance of interference fringes due to disturbance is prevented. However, complicated devices and analysis methods must be incorporated into the interferometer.
したがって、2つの光ビームが同軸かつ同一光学系(共通経路)を経由(透過および反射)すれば、2つのビームが同じゆらぎを受けるために外乱が相殺し自己的に補償される安定な光干渉計を構築することができる。 Therefore, if the two light beams are coaxial and pass through the same optical system (common path) (transmission and reflection), the two beams are subject to the same fluctuations, so that disturbance is canceled out and stable optical interference that is self-compensated. You can build a total.
図5に示すように、外乱が自己的に補正される光干渉計としては、サニャック型干渉計と振動数の異なる光を用いる2色法がある。サニャック型干渉計は、リング型干渉計とも呼ばれ、2つの光ビームが同じリング型光路をそれぞれ右回りと左回りすることにより、特別な補正および安定化機構を必要とせず非常に安定な光干渉を得ることが可能である。しかしながら光路が共通であるがゆえに2つの光路長は完全に一致するため、位相掃引ができないことが大きな欠点である。 As shown in FIG. 5, there is a two-color method that uses light having a different frequency from a Sagnac interferometer as an optical interferometer in which disturbance is corrected automatically. The Sagnac interferometer is also called a ring interferometer, and two light beams rotate clockwise and counterclockwise on the same ring optical path, respectively, so that there is no need for special correction and stabilization mechanisms. Interference can be obtained. However, since the optical paths are common, the two optical path lengths are completely coincident with each other, so that a phase sweep is not possible.
2色法は、光を空間的に2つに分割する代わりに一部を振動数の異なる光に変換して、それぞれの振動数の光に異なる位相操作を行うことができる。振動数の異なる光を用いる2色法では、光源の一部を空間的に分離することなくその一部を波長変換することによって同軸2光束の系を実現し、波長の異なる2光束に対してほぼ同一の光学系を経由させて、2つのビームがうける位相ゆらぎを自己的に補償する(「特許文献1」および「特許文献2」参照)。その結果、外乱を除去する装置およぼす外乱を補正する機能の必要のない構造が単純で、操作の簡便な、安価な光干渉計が提供される。
In the two-color method, instead of dividing the light into two spatially, a part of the light can be converted into light having different frequencies, and different phase operations can be performed on the light at each frequency. In the two-color method using light with different frequencies, a coaxial two-beam system is realized by wavelength-converting part of the light source without spatially separating part of the light source. The phase fluctuations caused by the two beams are automatically compensated through almost the same optical system (see “
他方、光干渉計の操作に関する問題は、2光束干渉計において2つ分けた二つの光をふたたび重ね合わせるときの微調整が困難であることである。光が干渉する条件は、二つに分けた光ビームの(1)光ビームの中心が一致すること、(2)光ビームの光軸(進行方向)が一致すること、(3)光ビームの偏光が一致すること、(4)可干渉距離内(可干渉時間内)で重ねあわされていることである。これらのすべてを満たすために、作製時において多数個からなる複雑な光学素子の微調整を要し、高度な熟練技術と多大な調整時間が必要となる。また振動や経年変化等によってその微調整が変化することがしばしばおこる。
2色法は、波長のことなる同軸2光束が同一光学系を経由(透過および反射)するため外乱が自己的に補正されるすぐれた手法で、さらに光が干渉する条件(1)(2)(3)を自動的に同時に満たす。これは2つの光ビームを空間的に重ね合わせる微調整が不要であることを示している。(4)は可干渉距離の長いレーザー光源では重要な問題ではないが、短パルスレーザーやランプなどの可干渉距離の短い光源では、2つに分けたビームの可干渉距離をマイクロメートルの精度で微調整することが必要となる。 The two-color method is an excellent method in which disturbance is self-corrected because two coaxial light fluxes of different wavelengths pass through the same optical system (transmission and reflection), and conditions for further light interference (1) (2) (3) is automatically met at the same time. This indicates that fine adjustment to spatially superimpose the two light beams is unnecessary. (4) is not an important issue for laser light sources with long coherence distances, but for light sources with short coherence distances such as short pulse lasers and lamps, the coherence distance of the beam divided into two is accurate to a micrometer. Fine adjustment is required.
可干渉距離の短い光源の導入は、装置の小型化、コスト削減の観点から重要であり、また分解能向上にもつながる。しかしながら、従来の2つのビームの過干渉距離を微調整させる光学系を導入すると同一光学系を経由させることが困難となり、2色法の最大の特徴である外乱の自己補正機能と微調整不要性が失われるという問題があった。 The introduction of a light source having a short coherent distance is important from the viewpoint of miniaturization of the apparatus and cost reduction, and also leads to improvement of resolution. However, if the conventional optical system that finely adjusts the over-interference distance between the two beams is introduced, it is difficult to pass through the same optical system, and the self-correction function for disturbance, which is the greatest feature of the two-color method, and the need for fine adjustment are not required. There was a problem of being lost.
本願発明課題は、2色法の原理を利用して(1)異なる波長の同軸2光束が同一光学系を経由(透過および反射)する外乱の自己補償光学系を有するため外乱のある環境下でも安定で、(2)可干渉距離の調整機能も備わっているため可干渉距離の短い光源に対しても適応でき、(3)構造が単純で大幅な小型化が実現でき、調整が不要(または簡便)、さらに安価な光干渉計を構築するため利用することのできる光学装置を提供するものである。 The subject of the present invention is the use of the principle of the two-color method (1) a self-compensation optical system for disturbance in which two coaxial light beams of different wavelengths pass through (transmit and reflect) the same optical system, so even in an environment with disturbance It is stable and (2) has a coherence distance adjustment function, so it can be applied to light sources with a short coherence distance, and (3) it has a simple structure and can be significantly reduced in size, and no adjustment is required (or It is an object of the present invention to provide an optical device that can be used for constructing a simpler and more inexpensive optical interferometer.
前記課題を解決するために、本願発明の装置は、光源、光源からの光の一部を波長変換する光学素子または光学系、光源からの光と波長変換された光の位相差を制御できる位相制御用光学素子または光学系、光源から光と波長変換された光の光路長を制御する光路長制御用光学素子または光学系を備えており、光源からの光と波長変換された光は同軸2光束で同一光学系を経由(透過および反射)することを特徴とする。 In order to solve the above problems, the apparatus of the present invention is a light source, an optical element or optical system that converts a part of light from the light source, and a phase that can control a phase difference between the light from the light source and the wavelength-converted light. A control optical element or optical system, and an optical path length control optical element or optical system for controlling the optical path length of light and wavelength-converted light from the light source are provided. The light from the light source and the wavelength-converted light are coaxial 2 The light beam passes through the same optical system (transmitted and reflected).
本願発明である位相安定化光学装置は、(1)異なる波長の同軸2光束が同一光学系を経由(透過および反射)する外乱の自己補償光学系を有するため外乱のある環境下でも安定である。防振装置などの外乱の除去装置およびフィードバック装置などの外乱補正機構を省略することができるため、装置は、小型で単純になり、コスト削減ができる。特に機械工作などで激しい振動が発生するような環境下において、防振装置を適応が困難な場合でも安定した光干渉計を構築することができる。(2)可干渉距離の調整機能も備わっているため可干渉距離の短い光源に対しても適応でき、高分解能化が可能である。また可干渉距離の短い光源は小型であることが多いため装置全体の小型化とコスト削減が可能である。(3)波長の異なる2つ光の同軸性は自動的に保たれるため、通常の2光束光干渉計で問題となる2つ分けた二つの光を再び重ね合わせる操作が存在せず微調整が一切不要でることである。波長の異なる2つの光の同軸性は自動的に保たれるため、経年変化による狂いも生じない。高度な熟練技術と多大な調整時間の省略が可能である。また図1に示されるようにわずか5個の光学素子から構成されているため、その製作、構造、調整等といった面で簡略化、コスト削減が達成される。 The phase stabilization optical device according to the present invention has (1) a self-compensation optical system for disturbance in which two coaxial light beams having different wavelengths pass through the same optical system (transmission and reflection), and thus is stable even in an environment with disturbance. . Since a disturbance removing device such as a vibration isolator and a disturbance correcting mechanism such as a feedback device can be omitted, the device is small and simple, and costs can be reduced. A stable optical interferometer can be constructed even in the case where it is difficult to adapt the vibration isolator in an environment where severe vibration is generated particularly in machining. (2) Since it has a coherence distance adjustment function, it can be applied to light sources with a short coherence distance, and high resolution can be achieved. In addition, since a light source with a short coherence distance is often small, the entire apparatus can be reduced in size and cost. (3) Since the coaxiality of the two lights with different wavelengths is automatically maintained, there is no operation to superimpose the two divided light beams, which is a problem with a normal two-beam optical interferometer. Is absolutely unnecessary. Since the coaxiality of two lights with different wavelengths is automatically maintained, there is no aging error. Highly skilled technology and a great deal of adjustment time can be omitted. Further, as shown in FIG. 1, since it is composed of only five optical elements, simplification and cost reduction can be achieved in terms of production, structure, adjustment and the like.
[実施例1]
図1は、本願発明である位相安定化光学装置の全体の概略図である。光源1は、可干渉距離の短いフェムト秒パルスレーザー(波長800nm、パルス時間幅100フェムト秒:1フェムト秒=10-15秒)を使用した。パルス時間幅から換算した可干渉距離は30マイクロメートルである。光源からの光の一部を第一の非線形光学結晶2(実施例はBBO結晶、厚さ:1mm)で第二高調波(波長400nm)に変換する。厳密には第一の非線形光学結晶での波長変換の際に、変換された光は光軸が横方向シフトを受けるがシフト量は微小であるため無視でき同軸とみなしうる。
[Example 1]
FIG. 1 is an overall schematic view of a phase stabilizing optical device according to the present invention. The
光源から光とその第二高調波は、同軸2光束となって空気中を伝搬し、まず位相制御用光学素子3を通過する(図においては、表現上、2光束は、別々の光路を通過しているように描かれているが、実際は、同一光路を通過している。)。位相制御用光学素子は、入射角度を変化させることのできる平行平板型光学媒質(実施例は合成石英板、厚さ:10mm)を使用した。この際、屈折率の波長依存性のため波長800nmの光と波長400nmの光は、それぞれ光路長が異なる。 The light from the light source and its second harmonic propagate in the air as two coaxial light beams, and first pass through the phase control optical element 3 (in the drawing, the two light beams pass through different optical paths for the sake of expression). It is drawn as if, but it actually passes through the same optical path.) As the optical element for phase control, a parallel plate type optical medium (in the example, a synthetic quartz plate, thickness: 10 mm) capable of changing the incident angle was used. At this time, because of the wavelength dependence of the refractive index, the light path length of the light having a wavelength of 800 nm and the light having a wavelength of 400 nm are different.
図2は、位相制御用光学素子3の詳細図である。図2で定義される波長800nmの光と波長400nmの光の光路長をそれぞれL1、L2とすると、光路長差ΔL1=L2−L1は次式で表わされる。
実施例である合成石英板は、n2>n1のいわゆる正分散媒質であり、波長800nmより波長400nmの光の光学遅延が大きく、光路長差ΔL1は正である。
θ=0の場合、式(1)は次式で近似できる。
When θ = 0, Equation (1) can be approximated by the following equation.
可干渉距離がΔL1より十分長い光源においては問題にならないが、可干渉距離の短い光源(実施例では30マイクロメートル)においてはこのままでは干渉しない。そのため、次にこの光学遅延を補正するための光路長制御用光学素子4に入射する。 This is not a problem for a light source whose coherence distance is sufficiently longer than ΔL 1, but in a light source with a short coherence distance (30 micrometers in the embodiment), no interference occurs. Therefore, the light then enters the optical path length control optical element 4 for correcting this optical delay.
図3は、光路長制御用光学素子の詳細図である。平行平板型光学媒質(実施例は合成石英板、厚さ:0.5mm)表面に波長400nmの光をほぼ100%(実施例では99%)反射し波長800nmの光をほぼ100%(実施例では98%)透過する誘電体多層膜、裏面に波長800nmの光をほぼ100%(実施例では99%)反射して400nmの光をほぼ100%(実施例では98%)透過する誘電体多層膜が蒸着されている。 FIG. 3 is a detailed view of the optical element for controlling the optical path length. Parallel plate type optical medium (example is a synthetic quartz plate, thickness: 0.5 mm) The surface reflects almost 100% of light with a wavelength of 400 nm (99% in the example) and almost 100% of light with a wavelength of 800 nm (in the example 98%) Dielectric multilayer film that transmits light, and the back surface of the dielectric multilayer film that reflects almost 100% (99% in the embodiment) of light having a wavelength of 800 nm and transmits almost 100% (98% in the embodiment) of 400 nm light Is deposited.
光は、光路長制御用光学素子4に垂直入射し反射される。その際、長い波長の光(実施例では波長800nmの光)が短い波長の光(実施例では波長400nmの光)に比べて光学素子の厚さの2倍の長さ距離だけ長い距離を伝搬するいわゆる負分散特性を示す。光路長制御用光学素子4での波長800nmの光と波長400nmの光の光路長差ΔL2は
ここでn3は、光路長制御用光学素子の波長800nmにおける屈折率、d2は厚さである。実施例である厚さ0.5mmの合成石英板の場合、ΔL2=−1.47mmとなる。この光路長制御用光学素子で反射することによって、波長800nmと波長400nmの光を空間的に分離することなく同軸性を保ったまま位相制御用光学素子で発生した光路長を補償することができる。 Here, n 3 is the refractive index of the optical element for controlling the optical path length at a wavelength of 800 nm, and d 2 is the thickness. In the case of the synthetic quartz plate having a thickness of 0.5 mm as an example, ΔL 2 = −1.47 mm. By reflecting with the optical element for controlling the optical path length, it is possible to compensate for the optical path length generated in the optical element for phase control while maintaining the coaxiality without spatially separating the light of wavelength 800 nm and wavelength 400 nm. .
その結果、可干渉距離の短い光源に対しても適応することができる。ΔL1とΔL2は実施例では一致させていない。その理由は、該位相安定化光学装置を他の装置に組み合わせた場合、波長の異なる2光束は、正分散の光学媒質を通る場合が多く、その分も保障するためΔL2を大きく設計してある。光路長の微調整は、位相制御用光学素子の厚さと入射角度を変えることによって行うことができる。 As a result, it is possible to adapt to a light source having a short coherent distance. ΔL 1 and ΔL 2 are not matched in the embodiment. The reason for this is that when the phase stabilizing optical device is combined with another device, two light fluxes having different wavelengths often pass through a positive dispersion optical medium, and ΔL 2 is designed to be large in order to guarantee that much. is there. Fine adjustment of the optical path length can be performed by changing the thickness and incident angle of the optical element for phase control.
厳密には、波長800nmの光は、光路長制御用光学素子の中を往復する分だけ、波長400nmの光と別の空間を伝搬しており、共通経路を通過していない。しかし機械的振動によって光路長制御用光学素子の厚さが変化することは、原理的に起こりえず、空気によるゆらぎが発生することもない。また温度ゆらぎも小さな固体媒質がゆえに容易に制御できるため、光路長制御用光学素子で外乱が発生することはない。その結果、2つの光ビームが同軸かつ同一光学系(共通経路)を経由(透過および反射)するとみなすことができる。 Strictly speaking, the light having a wavelength of 800 nm propagates through a different space from the light having a wavelength of 400 nm as much as reciprocating in the optical element for controlling the optical path length, and does not pass through the common path. However, the change in the thickness of the optical element for controlling the optical path length due to mechanical vibration cannot occur in principle, and fluctuations due to air do not occur. Further, since the temperature fluctuation can be easily controlled because of the small solid medium, no disturbance is generated in the optical element for controlling the optical path length. As a result, it can be considered that the two light beams are coaxial and pass through the same optical system (common path) (transmission and reflection).
その後ミラー5で光が取り出され、波長800nmの光の一部は、第二の非線形光学結晶6(実施例はBBO結晶、厚さ:1mm)で再び第二高調波に変換されて、第一の非線形光学結晶で発生した波長400nmの光と干渉する。干渉パターンは光検出器7で検出される。
Then, the light is extracted by the
なお、測定対象物は、ミラー5と第二の非線形光学結晶6の間に光を透過させるように配置する。ただし、光干渉計そのもの、または一部として組み込むことも想定しているので、測定対象物がない場合もあるので、図1には、測定対象物の位置は記入していない。
Note that the measurement object is disposed between the
以上本願発明を実施例に基づいて説明したが、本願発明は、上記実施例に限定されるものではない。特許請求の範囲に記載した構成を変更しない限りどのようにでも実施できる。例えば、実施例においてはパルスレーザーと第二高調波への波長変換を使用しているが別の光源と同軸性を保つことのできる波長変換機構を用いることも可能である。また実施例では、光路長制御用光学素子は平行平板型固体媒質をもとに構成したが、平行空隙に液晶を導入し、その屈折率を電気的に制御することによっても可能である。また実施例では位相制御用光学素子は平行平板型固体媒質への入射角度を変化させて光路長を変化させることにより実現しているが、式(1)で示されるように、媒質の屈折率を制御することによって位相掃引することも可能である。例えば、固体媒質、液体媒質、気体媒質の温度変化によって屈折率を制御する方法、気体の圧力変化によって屈折率を制御する方法、液晶の屈折率を電気的に制御する方法を利用することも可能である。 Although the present invention has been described based on the embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments. The present invention can be implemented in any way as long as the configuration described in the claims is not changed. For example, in the embodiment, the pulse laser and the wavelength conversion to the second harmonic are used, but it is also possible to use a wavelength conversion mechanism that can maintain coaxiality with another light source. In the embodiment, the optical element for controlling the optical path length is configured based on a parallel plate type solid medium. However, it is also possible to introduce liquid crystal into the parallel gap and electrically control the refractive index. In the embodiment, the optical element for phase control is realized by changing the optical path length by changing the incident angle to the parallel plate type solid medium. As shown in the equation (1), the refractive index of the medium is used. It is also possible to sweep the phase by controlling. For example, it is possible to use a method of controlling the refractive index by changing the temperature of a solid medium, liquid medium, or gas medium, a method of controlling the refractive index by changing the pressure of the gas, or a method of electrically controlling the refractive index of the liquid crystal. It is.
本願発明は、光干渉計そのものとして動作させることが可能であり、また、従来の光干渉計の光学系の一部、またはより大きな光学装置の一部として組み込むことも効果的である。 The present invention can be operated as an optical interferometer itself, and it is also effective to be incorporated as a part of an optical system of a conventional optical interferometer or a part of a larger optical device.
従来の光干渉に要求される環境よりも悪条件化で、物体の長さ、変位、屈折率、表面形状を光の位相変化から高精度測定する光干渉計やその光学系の一部、光通信分野において光位相が精密に制御された光パルスの発生方法に利用できる。 An optical interferometer that measures the length, displacement, refractive index, and surface shape of an object with high accuracy from the phase change of light under a more adverse condition than the environment required for conventional optical interference, part of its optical system, light It can be used for a method of generating an optical pulse whose optical phase is precisely controlled in the communication field.
本願発明は、電子工業、機械工業などの微細加工などの分野、集積回路のリソグラフィー製造において使用される光干渉計またはその光学系の一部、ガラス基板、高分子フィルム、光学素子、液晶素子などの物体の大きさ、厚さ、屈折率、表面形状を高精度に測定する光干渉計またはその光学系の一部、物体の変位、変形を高精度に測定する光干渉計またはその一部の光学系で利用可能である。特に、工作機械等で切削加工を行う際、防振装置を使用できず従来の干渉計が使用できない環境下でのインプロセス計測が可能になる。また情報通信分野において、光パルス間の位相を精密に制御したパルス対やパルス列の発生に使用することもできる。 The present invention is an optical interferometer or a part of its optical system used in the field of microfabrication in the electronics industry, machine industry, etc., lithography manufacturing of integrated circuits, a glass substrate, a polymer film, an optical element, a liquid crystal element, etc. An optical interferometer or part of its optical system that measures the size, thickness, refractive index, and surface shape of an object with high accuracy, or an optical interferometer that measures the displacement or deformation of an object with high precision It can be used in an optical system. In particular, when cutting with a machine tool or the like, in-process measurement can be performed in an environment where a vibration isolator cannot be used and a conventional interferometer cannot be used. In the field of information communication, it can also be used to generate pulse pairs and pulse trains in which the phase between optical pulses is precisely controlled.
1 光源
2 第一の非線形光学結晶
3 位相制御用光学素子
4 光路長制御用光学素子
5 ミラー
6 第二の非線形光学結晶
7 光検出器
DESCRIPTION OF
Claims (8)
光源と、
該光源からの光の一部を波長変換する第一の波長変換光学素子と、
該光源からの光と波長変換された光の位相差を制御する位相制御用光学素子と、
該位相制御用光学素子により位相制御された、該光源からの光と波長変換された光の、光路長を制御する光路長制御用光学素子と、
該光路長制御用光学素子により光路長制御された該光源からの光を、該波長変換された光の波長に、波長変換する第二の波長変換光学素子とを備えており、
該光源からの光と波長変換された光は、同軸2光束により同一光学系を経由して透過又は反射することを特徴とする位相安定化光学装置。 A phase stabilizing optical device,
And the light source,
A first wavelength converting optical element for wavelength conversion of part of the light from the light source,
A phase-controlling optical element for controlling the phase difference of the light light and a wavelength conversion from the light source,
Is phase-controlled by the phase controlling optical element, the light and the wavelength converted light, the optical element for the optical path length control for controlling the optical path length from the light source,
The light from the optical path length controlled light source by the optical path length controlling optical element, the wavelength of the wavelength converted light, and a second optical wavelength conversion element for wavelength conversion,
A phase stabilizing optical device characterized in that the light from the light source and the wavelength-converted light are transmitted or reflected by two coaxial light beams through the same optical system.
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