JP5362254B2 - 計測システム及び計測方法 - Google Patents
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Description
Δφ=2πt(nH−nL)/λ
となる。ここで、屈折率の高い領域を通過した波の光路長を光路長変更手段によって位相差Δφだけ変更すれば、それぞれの波の位相は一致することになる。つまり、「屈折率差による位相差Δφ=光路長変更手段による光路長の変更量」となるのである。したがって、光路長変更手段による光路長の変更量を特定することで、屈折率差による位相差Δφを計測することができ、試料の厚さtが特定できれば、上記の式に基づいて、屈折率差Δn=nH−nLも算出することができるのである。この原理を利用して、光路長が一定の光路からの光(参照光と呼んでもよい)と、試料によって光路長が変化する光との光路長差、位相差又は屈折率差を計測することで、参照光を基準とした光路長差、位相差又は屈折率差の分布を計測することができる。
P=(P0/2)(1+cosΔφ) (ただし、P0は各光波の強度の和である)
となるから、干渉光の光強度の変化は相対位相差Δφに対して正弦波状に変化する。これを検出して相対位相差を求めるとすると、逆関数arccosを利用することになるが、これは非線形であるのみならず多価関数であるために、Δφの値を単一に定めることはできない。複数の候補となる値を求め、周辺の値と滑らかにつながるように選び出す位相接続という人為的な操作が必要となる。しかし導波路のコアとクラッドのように光路長が急激に変化する場所では位相接続が上手くいかない場合もある。
2、6 二分の一波長板
3 偏光ビームスプリッタ
4 ミラー
5 ビームスプリッタ
7 光路長変更手段
8、9 レンズ
10 試料移動手段
11 光検出手段
12 制御手段
Claims (13)
- 光を照射する光源であるレーザと、
前記光源により照射された光を第1の光路と、第2の光路に分割する分割手段と、
前記第2の光路の光路長を変更する光路長変更手段と、
前記第2の光路内に配置された一対のレンズと、
前記一対のレンズの間に試料を配置し移動させる試料移動手段と、
前記第1の光路からの光と第2の光路からの光との干渉光の強度を検出する光検出手段と、
前記光検出手段において検出された干渉光の強度に基づき前記光路長変更手段における光路長の変更量をフィードバック制御する制御手段と、
前記制御手段により制御された前記光路長の変更量を検出する変更量検出手段と、を備えることを特徴とする計測システム。 - 前記試料移動手段は、前記試料に入射する光の光軸に対して直交する方向に前記試料を移動可能に構成された第1の試料移動手段と、前記試料に入射する光の光軸に対して平行な方向に前記試料を移動可能に構成された第2の試料移動手段と、を有することを特徴とする請求項1に記載の計測システム。
- 前記光路長変更手段は、前記第2の光の光軸に対して傾けて配置された平面鏡を備え、前記第2の光の光路長を変更する機能を有すると共に、前記第2の光の光路を変更する機能を有することを特徴とする請求項1又は2に記載の計測システム。
- 前記光路長変更手段は、前記第2の光の光軸に対して45度の方向に前記平面鏡を移動可能に構成されていることを特徴とする請求項3に記載の計測システム。
- 前記変更量検出手段により検出される光路長の変更量に基づいて、試料を透過する光の位相差を算出することを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1項に記載の計測システム。
- 前記変更量検出手段により検出される光路長の変更量に基づいて、試料内の屈折率差を算出することを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1項に記載の計測システム。
- 前記光路長変更手段はピエゾ素子を有し、前記変更量検出手段は、ピエゾ素子に印加される電圧値を検出することを特徴とする請求項1ないし6のいずれか1項に記載の計測システム。
- 前記制御手段は、前記光検出手段において検出された干渉光の強度が所定の値となるように前記光路長変更手段にフィードバック制御することを特徴とする請求項1ないし7のいずれか1項に記載の計測システム。
- 光源であるレーザから照射された光を第1の光と、第2の光に分割し、
前記第2の光をレンズによって試料に照射し、
試料を通過した第2の光と前記第1の光との干渉光の強度を検出し、
前記干渉光の強度に基づき前記第2の光の光路長を変更し、
前記光路長の変更量を検出することにより、前記試料の屈折率差または試料を透過する光の位相差を算出することを特徴とする計測方法。 - 前記試料を光軸に対して直交する方向に移動させ、前記試料の複数の位置において、前記光路長の変更量を検出することにより、前記試料を透過する光の位相差の分布を算出することを特徴とする請求項9に記載の計測方法。
- 前記試料を光軸に対して直交する方向に移動させ、前記試料の複数の位置において、前記光路長の変更量を検出することにより、前記試料の屈折率差の分布を算出することを特徴とする請求項9に記載の計測方法。
- 前記試料を光軸に対して平行方向に移動させて空間分解能を変更することを特徴とする請求項10又は11に記載の計測方法。
- 前記制御手段は、前記干渉光の強度が所定の値となるように前記第2の光の光路長を変更することを特徴とする請求項9ないし12のいずれか1項に記載の計測方法。
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