JP6632059B2 - Polarimetry apparatus and polarization measurement method using dual-com spectroscopy - Google Patents

Polarimetry apparatus and polarization measurement method using dual-com spectroscopy Download PDF

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Description

本発明は、デュアルコム分光法を用いた偏光計測装置と偏光計測方法に関する。   The present invention relates to a polarization measurement device and a polarization measurement method using dual-com spectroscopy.

化学あるいは生命科学の分野で、分子の光学異性体の立体配置の識別に円二色性分散計が用いられている。分子の光学異性体は通常のスペクトル計測では識別できないが、偏光情報の変化の違いを活用した円二色性分散計を用いることで、識別が可能になる。   In the field of chemistry or life science, a circular dichroism dispersometer is used to identify the configuration of an optical isomer of a molecule. Although optical isomers of a molecule cannot be identified by ordinary spectrum measurement, identification is possible by using a circular dichroism dispersometer utilizing a difference in change in polarization information.

円二色性分散計として、モノクロメーターやフーリエ変換赤外(FTIR)分光計に光弾性変調器(PEM)を組み込んだ円二色性分散計が知られている(たとえば、特許文献1参照)。   As a circular dichroism dispersometer, a circular dichroism dispersometer in which a photoelastic modulator (PEM) is incorporated in a monochromator or a Fourier transform infrared (FTIR) spectrometer is known (for example, see Patent Document 1). .

近年では、近赤外及び中赤外の周波数領域で、デュアルコム(Dual Comb)分光法が注目を集めている。デュアルコム分光法は、繰り返し周波数がわずかに異なる二台のフェムト秒レーザーの干渉信号を活用して、高精度、かつ高速に分光計測を行う技術である(たとえば、特許文献2参照)。インコヒーレントなランプ光源を用いるFTIR分光計測と比較して、デュアルコム分光法の周波数分解能が高く、計測時間も短い。   In recent years, Dual Comb spectroscopy has attracted attention in the near-infrared and mid-infrared frequency regions. The dual-com spectroscopy is a technique for performing high-accuracy and high-speed spectroscopic measurement using an interference signal of two femtosecond lasers having slightly different repetition frequencies (for example, see Patent Document 2). Compared to FTIR spectrometry using an incoherent lamp light source, dual-com spectroscopy has higher frequency resolution and shorter measurement time.

特開2012−202812号公報JP 2012-202812 A 米国特許出願公開番号US 2011/0069309 A1U.S. Patent Application Publication No.US 2011/0069309 A1

高分解能かつ高速なデュアルコム分光は、将来的にFTIR分光計測に替わる技術として期待されている。しかしながら、デュアルコム分光による精密な偏光計測についての報告はなされていない。   High-resolution and high-speed dual-com spectroscopy is expected as a technology that will replace FTIR spectroscopy in the future. However, there is no report on precise polarization measurement by dual-com spectroscopy.

そこで、デュアルコム分光法を用いた新たな偏光計測の構成と手法を提供することを課題とする。   Therefore, it is an object of the present invention to provide a new configuration and method of polarization measurement using dual-com spectroscopy.

上記課題を解決するために、本発明の第1の側面では偏光計測装置を提供する。偏光計測装置は、
第1の繰り返し周波数を有する第1の光周波数コム光源と、
第2の繰り返し周波数を有する第2の光周波数コム光源と、
前記第1の光周波数コム光源の光路上で試料の出射側に配置され、偏光状態を周期的に変調する変調素子と、
前記変調素子を、前記第1の光周波数コム光源と前記第2の光周波数コム光源の繰り返し周波数差の分数倍の変調周波数で偏光変調する手段と、
前記第1の光周波数コム光源から出力されて前記試料及び前記変調素子を透過する光と、前記第2の光周波数コム光源から出力される光の干渉光を検出する検出器と、
前記干渉光に基づいて前記試料を透過した光の偏光状態を計測する解析装置と、
を有する。
In order to solve the above problems, a first aspect of the present invention provides a polarization measuring device. Polarimeter is
A first optical frequency comb light source having a first repetition frequency;
A second optical frequency comb light source having a second repetition frequency;
A modulation element that is arranged on the light exit side of the sample on the optical path of the first optical frequency comb light source and that periodically modulates a polarization state;
Means for polarization-modulating the modulation element with a modulation frequency that is a fractional multiple of the repetition frequency difference between the first optical frequency comb light source and the second optical frequency comb light source;
Light output from the first optical frequency comb light source and transmitted through the sample and the modulation element, and a detector that detects interference light of light output from the second optical frequency comb light source;
An analyzer that measures a polarization state of light transmitted through the sample based on the interference light,
Having.

本発明の第2の側面として、偏光計測方法を提供する。偏光計測方法は、
第1の繰り返し周波数を有する第1の光周波数コム光源と、第2の繰り返し周波数を有する第2の光周波数コム光源でデュアルコム分光測定用の光源を構成し、
前記第1の光周波数コム光源からの出力光で試料を照射し、
前記試料の出射側に配置されて偏光状態を周期的に変調する変調素子を、前記第1の光周波数コム光源と前記第2の光周波数コム光源の繰り返し周波数差の分数倍の変調周波数で偏光変調し、
前記試料と前記変調素子を透過した前記第1の光周波数コム光源からの出力光と、前記第2の光周波数コム光源から出力された光の干渉光を検出し、
前記干渉光に基づいて前記試料を透過した光の偏光状態を計測する
工程を含む。
As a second aspect of the present invention, a polarization measurement method is provided. The polarization measurement method is
A first optical frequency comb light source having a first repetition frequency and a second optical frequency comb light source having a second repetition frequency constitute a light source for dual comb spectrometry,
Irradiating the sample with output light from the first optical frequency comb light source;
A modulation element, which is arranged on the emission side of the sample and periodically modulates a polarization state, is modulated at a modulation frequency that is a fractional multiple of a repetition frequency difference between the first optical frequency comb light source and the second optical frequency comb light source. Polarization modulated,
Detecting output light from the first optical frequency comb light source transmitted through the sample and the modulation element, and interference light of light output from the second optical frequency comb light source,
Measuring a polarization state of light transmitted through the sample based on the interference light.

上記の構成と手法により、高速かつ高分解能の偏光計測が実現する。   With the above configuration and method, high-speed and high-resolution polarization measurement is realized.

デュアルコム分光法を用いた実施形態の偏光計測装置の概略図である。It is a schematic diagram of a polarization measuring device of an embodiment using dual-com spectroscopy. 図1の偏光計測装置の変形例である。6 is a modified example of the polarization measurement device of FIG. 図1の偏光計測装置の別の変形例である。9 is another modification of the polarization measurement device of FIG. 1. サンプル透過光の偏光状態を数学的に表す図である。It is a figure which represents the polarization state of sample transmission light mathematically. 光周波数コムの基本概念を説明する図である。It is a figure explaining the basic concept of an optical frequency comb. 図1のデュアルコム分光法による偏光計測の概念図である。FIG. 2 is a conceptual diagram of polarization measurement by the dual-comb spectroscopy of FIG. 1. 時間領域でみたデュアルコム分光法の原理を説明する図である。It is a figure explaining the principle of dual-comb spectroscopy seen in a time domain. 実施形態の構成で検出される干渉信号のスペクトルの模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram of a spectrum of an interference signal detected by the configuration of the embodiment. ω=(6/5)Δfrのときの周波数領域のスペクトルの模式図であり、サンプル透過後の光が楕円偏光の場合を示す。FIG. 4 is a schematic diagram of a spectrum in a frequency domain when ω = (6/5) Δfr, and shows a case where light transmitted through a sample is elliptically polarized light. ω=(6/5)Δfrのときの周波数領域のスペクトルの模式図であり、サンプル透過後の光が直線偏光の場合を示す。FIG. 4 is a schematic diagram of a spectrum in a frequency domain when ω = (6/5) Δfr, and shows a case where light transmitted through a sample is linearly polarized light. ω=(6/5)Δfrのときの周波数領域のスペクトルも模式図であり、サンプル透過後の光が円偏光の場合を示す。The spectrum in the frequency domain when ω = (6/5) Δfr is also a schematic diagram, and shows a case where the light transmitted through the sample is circularly polarized light. 検証実験に用いた光学系の図である。FIG. 3 is a diagram of an optical system used for a verification experiment. サンプル透過光が直線偏光の場合の干渉信号の測定結果である。It is a measurement result of the interference signal when the sample transmitted light is linearly polarized light. サンプル透過光が楕円偏光の場合の干渉信号の測定結果である。It is a measurement result of the interference signal when the sample transmitted light is elliptically polarized light. サンプル透過光が円偏光に近い楕円偏光の場合の干渉信号の測定結果である。It is a measurement result of the interference signal when the sample transmitted light is elliptically polarized light close to circularly polarized light. サンプル透過光が円偏光の場合の干渉信号の測定結果である。It is a measurement result of the interference signal when the sample transmitted light is circularly polarized light. サンプルの代替として1/4波長板を用いて回転させたときのストークスパラメータをポアンカレ球上にプロットした図である。FIG. 11 is a diagram in which Stokes parameters when rotated using a quarter-wave plate as a substitute for a sample are plotted on a Poincare sphere. サンプルの代替として1/2波長板を用いて回転させたときの干渉信号のパワースペクトルである。It is a power spectrum of an interference signal when rotated using a half-wave plate as a substitute for a sample. サンプルの代替として1/2波長板を用いて回転させたときのストークスパラメータをポアンカレ球上にプロットした図である。It is the figure which plotted the Stokes parameter at the time of rotating using the half wave plate as a substitute of a sample on a Poincare sphere.

以下で、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
<装置構成>
図1は、デュアルコム分光法を用いた偏光計測装置10Aの概略図である。実施形態の偏光計測装置10Aは、第1の光周波数コム光源としてのシグナルコム11と、第2の光周波数コム光源としてのローカルコム12を有する。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
<Apparatus configuration>
FIG. 1 is a schematic diagram of a polarization measuring device 10A using dual-com spectroscopy. The polarization measuring device 10A of the embodiment has a signal comb 11 as a first optical frequency comb light source and a local comb 12 as a second optical frequency comb light source.

シグナルコム11とローカルコム12は、互いに繰り返し周波数がわずかに異なるフェムト秒レーザを用いている。シグナルコム11の繰り返し周波数をfrとすると、ローカルコム12の繰り返し周波数はfr−Δfrと記述される。ここで、Δfrは2台のフェムト秒レーザの繰り返し周波数差である。一例として、シグナルコム11とローカルコム12はともに48MHz近傍に繰り返し周波数を有し、その差(Δfr)は70Hzである。シグナルコム11とローカルコム12を合わせて、便宜上「デュアルコム光源」と称する。   The signal comb 11 and the local comb 12 use femtosecond lasers having slightly different repetition frequencies. Assuming that the repetition frequency of the signal comb 11 is fr, the repetition frequency of the local comb 12 is described as fr-Δfr. Here, Δfr is a repetition frequency difference between two femtosecond lasers. As an example, both the signal comb 11 and the local comb 12 have a repetition frequency near 48 MHz, and the difference (Δfr) is 70 Hz. The signal comb 11 and the local comb 12 are collectively referred to as a “dual-com light source” for convenience.

図1の構成例では、シグナルコム11から出力された光は、ミラー19及び偏光ビームスプリッタ(PBS)13により、ローカルコム12からの出力光に重ねられる。重ね合された光でサンプル(試料)20を照射し、サンプル20を透過した光を回転補償子15を通して検出器21で検出する。   In the configuration example of FIG. 1, the light output from the signal comb 11 is superimposed on the output light from the local comb 12 by the mirror 19 and the polarizing beam splitter (PBS) 13. The sample (sample) 20 is irradiated with the superimposed light, and the light transmitted through the sample 20 is detected by the detector 21 through the rotation compensator 15.

偏光計測装置10Aの特徴として、サンプル20の出射面の直後に、偏光状態を周期的に変調する変調素子を配置する。変調素子は、たとえば偏光の方向を光学的に回転させる回転補償子15である。回転補償子15として、1/4波長板を用いることができる。以下の例では変調素子として回転補償子15を用いるが、2つの光周波数コム光源の繰り返し周波数差の分数倍の変調周波数で偏光状態を周期的に変調できれば、任意の素子または機構を用いることができる。たとえば、電気光学変調器や光弾性変調器など、電気的に偏光を制御する素子を用いて偏光状態を周期的に変調してもよい。   As a feature of the polarization measurement device 10A, a modulation element that periodically modulates the polarization state is disposed immediately after the emission surface of the sample 20. The modulation element is, for example, a rotation compensator 15 that optically rotates the direction of polarized light. As the rotation compensator 15, a quarter-wave plate can be used. In the following example, the rotation compensator 15 is used as a modulation element, but any element or mechanism may be used as long as the polarization state can be periodically modulated at a modulation frequency that is a fractional multiple of the repetition frequency difference between the two optical frequency comb light sources. Can be. For example, the polarization state may be periodically modulated using an element that electrically controls polarization, such as an electro-optic modulator or a photoelastic modulator.

回転補償子15の回転周波数は、回転制御部25によって所定の条件を満たすように制御されている。具体的には、回転補償子15の回転周波数は、デュアルコム光源の繰り返し周波数差Δfrの分数倍(1/10倍、6/5倍等)になるように制御されている。分数の値は、後述するように一定の条件を満たすように選択されている。   The rotation frequency of the rotation compensator 15 is controlled by the rotation control unit 25 so as to satisfy a predetermined condition. Specifically, the rotation frequency of the rotation compensator 15 is controlled so as to be a fractional multiple (1/10, 6/5, etc.) of the repetition frequency difference Δfr of the dual comb light source. The value of the fraction is selected to satisfy certain conditions, as described below.

分数の値が6/5のときは、回転補償子15の回転周波数ωは、
ω=(6/5)Δfr
と記述される。なお、ここでのωは単位「Hz」で標記される周波数であり、ラジアン表記される角周波数とは区別されるが変換可能である。繰り返し周波数差Δfrが70Hzである場合は、回転補償子15の回転周波数ωは、84Hzとなる。
When the value of the fraction is 6/5, the rotation frequency ω of the rotation compensator 15 is
ω = (6/5) Δfr
Is described. Here, ω is a frequency described in units of “Hz”, and can be converted, though distinguished from an angular frequency expressed in radians. When the repetition frequency difference Δfr is 70 Hz, the rotation frequency ω of the rotation compensator 15 is 84 Hz.

検出器21で検出されるのは、サンプル20及び回転補償子15を透過したシグナルコム11からの光と、ローカルコム12からの光の干渉光である。一般的に、干渉光として周波数領域でΔfr間隔で規則正しく並ぶラジオ周波数(マイクロ波周波数)のコムが検出される。   What is detected by the detector 21 is the interference light of the light from the signal comb 11 transmitted through the sample 20 and the rotation compensator 15 and the light from the local comb 12. In general, radio frequency (microwave frequency) combs are regularly detected as interference light at intervals of Δfr in the frequency domain.

実施形態では、サンプル20の出射面側にΔfrの分数倍の回転周波数で回転する回転補償子15を挿入してサンプル透過光の偏光を変調することで、シグナルコム11とローカルコム12の干渉信号であるコムとコムの間に、サンプル20を透過した光の偏光状態の情報を乗せた新しいコム成分を検出する。この新しいコム成分の検出の詳細については後述する。   In the embodiment, the rotation between the signal comb 11 and the local comb 12 is modulated by inserting a rotation compensator 15 rotating at a rotation frequency that is a fractional multiple of Δfr on the emission surface side of the sample 20 and modulating the polarization of the sample transmitted light. A new comb component containing information on the polarization state of light transmitted through the sample 20 is detected between the combs as signals. The details of the detection of this new comb component will be described later.

偏光計測装置10Aはさらに、サンプルの入射側に配置された第1の偏光子(P1)14と、回転補償子15の出力側に配置された第2の偏光子(P2)16を有する。第1の偏光子14は、サンプル20に入射する光を直線偏光に調整する。シグナルコム11とローカルコム12の出力光があらかじめ直線偏光に整えられている場合は、必ずしも第1の偏光子14を用いなくてもよい。   The polarization measurement device 10A further includes a first polarizer (P1) 14 disposed on the incident side of the sample and a second polarizer (P2) 16 disposed on the output side of the rotation compensator 15. The first polarizer 14 adjusts light incident on the sample 20 to linearly polarized light. When the output light of the signal comb 11 and the output light of the local comb 12 are adjusted to linearly polarized light in advance, the first polarizer 14 does not necessarily need to be used.

第2の偏光子16は、検出器21に入射する光を直線偏光に調整する。検出器21が直線偏光検出能力を有する場合は、必ずしも第2の偏光子16を用いなくてもよい。   The second polarizer 16 adjusts light incident on the detector 21 to linearly polarized light. When the detector 21 has the capability of detecting linearly polarized light, the second polarizer 16 does not necessarily have to be used.

検出器21の出力は、解析装置30に接続されている。解析装置30は、コム解析部31と、偏光状態算出部32を有する。コム解析部31は、シグナルコム11とローカルコム12の干渉信号の間に出現する新たなコム成分の大きさと位相を解析する。偏光状態算出部32は、新たに出現したコム成分の大きさと位相から、サンプル20を透過した光の偏光状態を算出する。偏光状態の算出方法についても後述する。   The output of the detector 21 is connected to the analyzer 30. The analysis device 30 includes a comb analysis unit 31 and a polarization state calculation unit 32. The comb analyzer 31 analyzes the magnitude and phase of a new comb component appearing between the interference signals of the signal comb 11 and the local comb 12. The polarization state calculator 32 calculates the polarization state of the light transmitted through the sample 20 from the magnitude and phase of the newly appearing comb component. The method of calculating the polarization state will also be described later.

偏光状態は、偏光の種類(円偏光、直線偏光、楕円偏光)と、偏光の方向(右回り、左回り、または直線の向き)を含み、たとえば(Δ,Ψ)で表される。パラメータΔは、互いに直交する光電場ベクトル成分の位相差であり、これにより偏光の種類を表わす。パラメータΨは基準軸(たとえばy軸)からの偏角であり、これにより偏光の方向を表わす。コム成分の解析と偏光状態の算出を行う解析装置30は、たとえばパーソナルコンピュータ(PC)で実現することができる。   The polarization state includes the type of polarization (circularly polarized light, linearly polarized light, or elliptically polarized light) and the direction of polarization (clockwise, counterclockwise, or linear direction), and is represented by, for example, (Δ, Ψ). The parameter Δ is the phase difference between the photoelectric field vector components orthogonal to each other, and represents the type of polarization. The parameter Ψ is a declination from a reference axis (eg, the y-axis), and thereby represents the direction of polarization. The analysis device 30 that analyzes the comb component and calculates the polarization state can be realized by, for example, a personal computer (PC).

図2は、図1の変形例として、偏光計測装置10Bを示す。図1と同じ構成要素には同じ符号を付けて重複する説明を省略する。   FIG. 2 shows a polarization measurement device 10B as a modification of FIG. The same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.

偏光計測装置10Bでは、シグナルコム11からの出力光だけをサンプル20に入射し、サンプル透過後のシグナルコム11の出力光と、ローカルコム12からの出力光を重ね合わせてから回転補償子15に導く。   In the polarization measuring device 10B, only the output light from the signal comb 11 is incident on the sample 20, and the output light from the signal comb 11 after passing through the sample and the output light from the local comb 12 are superimposed on each other. Lead.

より具体的には、第1の偏光子14とサンプル20を透過したシグナルコム11の出力光を、ミラー19とPBS13を用いて、ローカルコム12の出力光に重ね合わせる。ローカルコム12の出力光は、PBS13に入射する前に、第3の偏光子(P3)17によって直線偏光に調整されている。PBS13で重ね合された光は、回転補償子15を通過する。図1と同様に、回転補償子15の回転周波数ωは、回転制御部25によって繰り返し周波数差Δfrの分数倍に制御されている。回転補償子15の出力光を、第2の偏光子16を介して検出器21で検出する。検出器21の出力を解析装置30に入力して、サンプル20の透過光の偏光状態(Δ,Ψ)を計測する。   More specifically, the output light of the signal comb 11 transmitted through the first polarizer 14 and the sample 20 is superimposed on the output light of the local comb 12 using the mirror 19 and the PBS 13. The output light of the local comb 12 is adjusted to linearly polarized light by the third polarizer (P3) 17 before entering the PBS 13. The light superimposed by the PBS 13 passes through the rotation compensator 15. As in FIG. 1, the rotation frequency ω of the rotation compensator 15 is controlled by the rotation control unit 25 to be a fractional multiple of the repetition frequency difference Δfr. The output light of the rotation compensator 15 is detected by the detector 21 via the second polarizer 16. The output of the detector 21 is input to the analyzer 30 and the polarization state (Δ, Ψ) of the transmitted light of the sample 20 is measured.

図3は、さらに別の変形例として、偏光計測装置10Cを示す。図1と同じ構成要素には同じ符号を付けて重複する説明を省略する。   FIG. 3 shows a polarization measurement device 10C as still another modification. The same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.

偏光計測装置10Cでは、シグナルコム11からの出力光だけがサンプル20と回転補償子15を通過する。シグナルコム11の光路上に、第1の偏光子14、サンプル20、回転補償子15、第2の偏光子16がこの順で配置されている。図1及び図2と同様に、回転補償子15の回転周波数ωは、回転制御部25によって繰り返し周波数差Δfrの分数倍に制御されている。   In the polarization measurement device 10C, only the output light from the signal comb 11 passes through the sample 20 and the rotation compensator 15. On the optical path of the signal comb 11, a first polarizer 14, a sample 20, a rotation compensator 15, and a second polarizer 16 are arranged in this order. 1 and 2, the rotation frequency ω of the rotation compensator 15 is controlled by the rotation control unit 25 to be a fractional multiple of the repetition frequency difference Δfr.

サンプル20と回転補償子15を通過し、第2の偏光子16で直線偏光に調整されたシグナルコム11からの光は、ミラー19とPBS13により、ローカルコム12の出力光に重ねられる。ローカルコム12の出力光は、PBS13に入射する前に、第3の偏光子(P3)17によって直線偏光に調整されている。PBS13で重ね合された光が検出器21で検出される。検出器21の出力を解析装置30に入力して、サンプル20の透過光の偏光状態(Δ,Ψ)を計測する。   The light from the signal comb 11 that has passed through the sample 20 and the rotation compensator 15 and has been adjusted to linearly polarized light by the second polarizer 16 is superimposed on the output light of the local comb 12 by the mirror 19 and the PBS 13. The output light of the local comb 12 is adjusted to linearly polarized light by the third polarizer (P3) 17 before entering the PBS 13. Light superimposed by the PBS 13 is detected by the detector 21. The output of the detector 21 is input to the analyzer 30 and the polarization state (Δ, Ψ) of the transmitted light of the sample 20 is measured.

図1〜3のいずれの構成においても、サンプル20を透過したシグナルコム11の出力光は、繰り返し周波数差Δfrの分数倍に回転周波数が制御された回転補償子15を通して検出される。以下で述べるように、検出光において規則的に並ぶ干渉信号の間に現れる新しいコム成分のフーリエ係数を見ることで、サンプル20を透過した光の偏光状態を高速かつ高精度に計測することができる。   1 to 3, the output light of the signal comb 11 transmitted through the sample 20 is detected through the rotation compensator 15 whose rotation frequency is controlled to be a fractional multiple of the repetition frequency difference Δfr. As described below, the polarization state of the light transmitted through the sample 20 can be measured at high speed and with high accuracy by looking at the Fourier coefficient of a new comb component appearing between the interference signals regularly arranged in the detection light. .

シグナルコム11からの光とローカルコム12からの光を重ね合せる光学素子はPBSに限定されず、カプラ等を用いてもよい。
<本発明の原理>
次に、本発明の原理を説明する。
The optical element for superimposing the light from the signal comb 11 and the light from the local comb 12 is not limited to the PBS, and a coupler or the like may be used.
<Principle of the present invention>
Next, the principle of the present invention will be described.

図4は、サンプル20の透過光の偏光状態を数学的に表す図である。紙面の手前方向(z方向)に向かって光がサンプル20を透過する場合を考える。サンプル20を透過する光電場ベクトルのx軸方向の成分をEx、y軸方向の成分をEyとする。ExとEyは通常、
Ex=Exoexp(iδx)
Ey=Eyoexp(iδy)
で表される。Ex成分の初期位相δxと、Ey成分の初期位相δyの間に位相差(Δ)がない状態で同じ振動数で振動しなから進行する場合は直線偏光である。Ex成分とEy成分の大きさが同じで、δxとδyの間にπ/2の位相差があるときは、xy面でみたときに光電場(合成ベクトル)の方向が円に沿って回転する円偏光となる。δxとδyの間の位相差が0あるいはπ/2以外のときは楕円偏光となる。光電場(ExとEyの合成ベクトル)の方向とy軸のなす角度が偏角(Ψ)である。換言すると、偏角Ψはy軸方向から図った楕円率角である。
FIG. 4 is a diagram that mathematically represents the polarization state of the transmitted light of the sample 20. Consider a case where light passes through the sample 20 toward the front side (z direction) of the paper surface. The component of the photoelectric field vector transmitted through the sample 20 in the x-axis direction is defined as Ex, and the component in the y-axis direction is defined as Ey. Ex and Ey are usually
Ex = E xo exp (iδx)
Ey = E yo exp (iδy)
Is represented by Linear polarized light is a light that travels without vibrating at the same frequency in a state where there is no phase difference (Δ) between the initial phase δx of the Ex component and the initial phase δy of the Ey component. When the magnitudes of the Ex component and the Ey component are the same and there is a phase difference of π / 2 between δx and δy, the direction of the photoelectric field (composite vector) rotates along a circle when viewed in the xy plane. It becomes circularly polarized light. When the phase difference between δx and δy is other than 0 or π / 2, the light becomes elliptically polarized light. The angle between the direction of the photoelectric field (combined vector of Ex and Ey) and the y-axis is the declination (Ψ). In other words, the argument Ψ is an ellipticity angle measured from the y-axis direction.

サンプル20の透過光の偏光状態は、光電場のx軸方向成分(Ex)とy軸方向成分(Ey)成分の位相差Δと偏角Ψという2つのパラメータ(Δ,Ψ)を用いて表される。   The polarization state of the transmitted light of the sample 20 is expressed by using two parameters (Δ, Ψ) of the phase difference Δ between the x-axis direction component (Ex) and the y-axis direction component (Ey) component of the photoelectric field and the deflection angle Ψ. Is done.

図5は、光周波数コムの基本概念を説明する図である。周期Δtで出力される超短パルスは、時間領域では、図5の左図で示されるように、時間軸上に間隔Δtのパルス列として並ぶ。このパルス列をフーリエ変換して周波数領域のスペクトルを得ると、図5の右図のように、一定の間隔frで並ぶ光周波数列が得られる。光周波数の列が「くし(Comb)」のように並ぶので、「光周波数コム」と呼ばれる。コムが発生する間隔frが繰り返し周波数であり、Δtとfrは互いに逆数の関係にある。   FIG. 5 is a diagram illustrating the basic concept of the optical frequency comb. In the time domain, the ultrashort pulses output at the period Δt are arranged as a pulse train at intervals Δt on the time axis, as shown in the left diagram of FIG. When this pulse train is subjected to Fourier transform to obtain a spectrum in the frequency domain, an optical frequency train arranged at a constant interval fr is obtained as shown in the right diagram of FIG. Since the rows of optical frequencies are arranged like a "comb", they are called "optical frequency combs". The interval fr at which the comb is generated is the repetition frequency, and Δt and fr have an inverse relationship to each other.

第n番目の周波数コムは、キャリアエンベロープ・オフセット、すなわち始点の周波数fCEOを用いて、f(n)=fCEO+n×frで表される。 The n-th frequency comb is represented by f (n) = f CEO + n × fr, using the carrier envelope offset, ie, the starting frequency f CEO .

図6は、図1のデュアルコム分光法による偏光計測の概念図である。互いにΔfrだけ異なる繰り返し周波数を有する2つの光、すなわちシグナルコム11からの光とローカルコム12からの光は、ミラー19とPBS13によって重ね合されてサンプル20に入射する。サンプル20を透過した光は、繰り返し周波数差Δfrの分数倍の回転周波数ωで回転する回転補償子15を通過して、検出器21で検出される。検出器21で検出されるのは、シグナルコム11からの光と、ローカルコム12からの光の干渉光である。シグナルコム11からの光は、サンプル20を透過することにより受けた偏光情報を乗せている。ローカルコム12からの光は、シグナルコム11からの光に含まれているサンプル20の分光情報を読み取る。   FIG. 6 is a conceptual diagram of the polarization measurement by the dual-com spectroscopy of FIG. Two lights having repetition frequencies different from each other by Δfr, that is, light from the signal comb 11 and light from the local comb 12 are superimposed by the mirror 19 and the PBS 13 and incident on the sample 20. The light transmitted through the sample 20 passes through the rotation compensator 15 that rotates at a rotation frequency ω that is a fractional multiple of the repetition frequency difference Δfr, and is detected by the detector 21. What is detected by the detector 21 is the interference light of the light from the signal comb 11 and the light from the local comb 12. The light from the signal comb 11 carries the polarization information received by passing through the sample 20. The light from the local comb 12 reads the spectral information of the sample 20 included in the light from the signal comb 11.

この例では、ローカルコム12からのローカル光もサンプル20を透過するが、シグナルコム11とローカルコム12は非常に近い繰り返し周波数を有するので、2つの光はサンプル20でほぼ同じ変化を受けるとみなせる。したがって、2つの光の間で繰り返し周波数差Δfrは維持され、検出器21にて干渉光が適正に検出される。   In this example, the local light from the local comb 12 also passes through the sample 20, but since the signal comb 11 and the local comb 12 have very close repetition frequencies, it can be considered that the two lights undergo substantially the same change in the sample 20. . Therefore, the repetition frequency difference Δfr between the two lights is maintained, and the detector 21 properly detects the interference light.

図2や図3のように、サンプル20を通過しないローカルコム12の出力光を用いて、シグナルコム11からの光に含まれているサンブルの偏光情報を読み取ってもよい。   As shown in FIGS. 2 and 3, the polarization information of the sample contained in the light from the signal comb 11 may be read using the output light of the local comb 12 that does not pass through the sample 20.

図7は、時間領域からみたデュアルコム分光法の原理を示す図である。シグナルコム11とローカルコム12は、わずかな繰り返し周波数の差をもってパルスを出力する。シグナルコム11のパルス間隔Δtは、繰り返し周波数frの逆数(1/fr)に等しい。ローカルコム12のパルス間隔Δt'は、繰り返し周波数の逆数(1/(fr−Δfr))に等しい。   FIG. 7 is a diagram illustrating the principle of dual-comb spectroscopy viewed from the time domain. The signal comb 11 and the local comb 12 output pulses with a slight difference in repetition frequency. The pulse interval Δt of the signal comb 11 is equal to the reciprocal (1 / fr) of the repetition frequency fr. The pulse interval Δt ′ of the local comb 12 is equal to the reciprocal of the repetition frequency (1 / (fr−Δfr)).

検出器21では、シグナルコム11とローカルコム12の干渉信号U(t)が検出される。干渉信号U(t)の間隔、すなわちシグナルコム11のパルスとローカルコム12のパルスが一致してから次に再び一致するまでにかかる時間は、1/Δfrとなる。デュアルコム分光法では、一周期分(1/Δfr)の測定時間で、frの分解能が達成される。   The detector 21 detects an interference signal U (t) between the signal comb 11 and the local comb 12. The interval between the interference signals U (t), that is, the time required from when the pulse of the signal comb 11 coincides with the pulse of the local comb 12 to the next coincidence is 1 / Δfr. In the dual-com spectroscopy, a resolution of fr is achieved in a measurement time of one cycle (1 / Δfr).

これを周波数領域に置き換えてみる。シグナルコム11のn番目の周波数コムと、ローカルコム12のn番目の周波数コムが一致する場合、その周波数差は0Hzであり、検出器21において0Hzの信号として現れる。同様に、シグナルコム11の(n+1)番目とローカルコム12の(n+1)番目の周波数の差はΔfrとなる。この差は検出器21の出力でΔfrの信号として現れる。これを繰り返すと、シグナルコム11とローカルコム12の干渉信号U(t)は、ラジオ周波数(またはマイクロ波周波数)の領域でΔfr間隔で現れる。 Let's replace this with the frequency domain. And n S-th frequency comb signal comb 11, if n L-th frequency comb of the local comb 12 are matched, the frequency difference is 0Hz, it appears as 0Hz signal at the detector 21. Similarly, the difference between the (n S +1) -th frequency of the signal comb 11 and the (n L +1) -th frequency of the local comb 12 is Δfr. This difference appears at the output of the detector 21 as a signal of Δfr. By repeating this, the interference signals U (t) of the signal comb 11 and the local comb 12 appear at intervals of Δfr in the radio frequency (or microwave frequency) region.

このように、デュアルコム分光法では、fr間隔の光周波数の情報を、Δfr間隔のラジオ周波数領域の情報へダウンコンバートできる。   As described above, in the dual-com spectroscopy, information on the optical frequency at fr intervals can be down-converted into information in the radio frequency domain at Δfr intervals.

発明者らは、図7のデュアルコム分光法に、一定の条件を満たす偏波変調手段(たとえば一定条件の回転周波数で回転する回転補償子15)を組み合わせることで、干渉信号のコムとコムの間に、サンプル20の偏光情報を表わす新たなコムが立つことを見出した。   The present inventors combine the dual-comb spectroscopy of FIG. 7 with a polarization modulating means (for example, a rotation compensator 15 rotating at a rotation frequency of a certain condition) that satisfies a certain condition, so that the comb of the interference signal and the comb of the interfering signal are combined. In between, a new comb representing the polarization information of the sample 20 was found to stand.

図8は、実施形態の構成で検出される干渉信号のスペクトルの模式図である。このスペクトルは、検出器21で検出される干渉信号U(t)をフーリエ変換して周波数領域で見たときの模式図である。ここでは、回転補償子15の回転周波数ωを、シグナルコム11とローカルコム12の繰り返し周波数差Δfrの1/10倍(ω=Δfr/10)に設定している。   FIG. 8 is a schematic diagram of the spectrum of the interference signal detected by the configuration of the embodiment. This spectrum is a schematic diagram when the interference signal U (t) detected by the detector 21 is Fourier-transformed and viewed in the frequency domain. Here, the rotation frequency ω of the rotation compensator 15 is set to 1/10 (ω = Δfr / 10) of the repetition frequency difference Δfr between the signal comb 11 and the local comb 12.

n番目の発振モードに着目すると、本来のデュアルコム分光法によるコム信号Cn(nΔfr成分)に加えて、nΔfr±2ωと、nΔfr±4ωの位置に、新たなコム成分a1、a2、b1、b2が出現する。   Focusing on the n-th oscillation mode, in addition to the comb signal Cn (nΔfr component) by the original dual-comb spectroscopy, new comb components a1, a2, b1, and b2 are located at nΔfr ± 2ω and nΔfr ± 4ω. Appears.

サンプル20の状態が円偏光を示す場合は、本来のコム信号Cnから±2ωの位置に、新たなコム成分a1が現れる。   When the state of the sample 20 indicates circular polarization, a new comb component a1 appears at a position ± 2ω from the original comb signal Cn.

サンプル20の状態が直線偏光の場合は、コム信号Cnから±4ωの位置に新たなコム成分b1、b2が現れる。   When the state of the sample 20 is linearly polarized light, new comb components b1 and b2 appear at positions ± 4ω from the comb signal Cn.

サンプル20が楕円偏光の場合は、円偏光成分と直線偏光成分の両方を含むため、nΔfr±2ωとnΔfr±4ωの位置に新たなコム成分a1,a2、b1、b2が現れる。   When the sample 20 is elliptically polarized light, new comb components a1, a2, b1, and b2 appear at the positions of nΔfr ± 2ω and nΔfr ± 4ω because both the circularly polarized light component and the linearly polarized light component are included.

繰り返し周波数差Δfrの分数倍の回転周波数で回転補償子15を回転させることで、サンプル20の偏光情報を含む新たなコム成分が、本来のデュアルコム分光法によるコム信号Cnと重ならないように制御する。   By rotating the rotation compensator 15 at a rotation frequency that is a fractional multiple of the repetition frequency difference Δfr, a new comb component including the polarization information of the sample 20 is prevented from overlapping the comb signal Cn by the original dual-com spectroscopy. Control.

新しいコム成分が立つ位置によって、サンプル20が円偏光なのか、直線偏光なのか、楕円偏光なのかを判別することができる。後述するように、干渉信号U(t)をフーリエ解析することで、偏光状態(Δ,Ψ)を求めることができる。   Based on the position where the new comb component stands, it is possible to determine whether the sample 20 is circularly polarized light, linearly polarized light, or elliptically polarized light. As described later, the polarization state (Δ, Ψ) can be obtained by performing Fourier analysis on the interference signal U (t).

4つの新しいコム成分を、それぞれ本来のデュアルコム分光法によるコム信号Cnと分離して抽出するには、4つのコム成分a1、a2、b1、b2が互いに重ならないだけでなく、他のコム信号に生じる新しいコム成分、たとえば隣接するコム信号Cn+1に生じる新しいコム成分a4、b4等と重ならないように分数値を選ぶ必要がある。 In order to separate and extract the four new comb components from the original comb signal Cn by dual comb spectroscopy, not only the four comb components a1, a2, b1, and b2 do not overlap each other, but also other comb signals. , For example, new comb components a4, b4, etc., generated in the adjacent comb signal C n + 1 need to be selected so as not to overlap.

たとえば1/2倍だと、着目するコム信号Cの+2ω成分と、以下の4つのコム信号が重なる可能性がある;Cn+1の−2ω成分、Cn+2の−2ω成分、Cn+3の−4ω成分、そしてCn−1の+4ω成分。1/4倍だと、着目するコム信号Cの+2ω成分と、隣接するコム信号Cn+1の−2ω成分が重なる可能性がある。1/10倍は、新たに出現する4つのコム成分が他と重ならずに抽出できる条件を満たす。ただし、回転周波数ωをΔfrの1/10倍とすると、測定速度を十分に高めることが難しい場合もある。 For example, it half a + 2 [omega component of comb signal C n of interest, there is a possibility that the overlap following four comb signal; C n + 1 of -2Omega component, -2Omega component of C n + 2, the C n + 3 - 4ω component, and + 4ω component of C n−1 . That's 1/4, and + 2 [omega component of comb signal C n of interest, there is a possibility that -2ω components of adjacent comb signal C n + 1 overlap. 1/10 times satisfies the condition that four newly appearing comb components can be extracted without overlapping. However, if the rotation frequency ω is 1/10 times Δfr, it may be difficult to sufficiently increase the measurement speed.

他方で、回転補償子15の回転速度が速すぎると、回転補償子15の回転が不安定になる場合がある。そこで、回転補償子15が安定して回転し、4つの新たなコム成分が重ならない条件を満たす値の一例として、実施形態では6/5倍を選択する。この値は、実施形態で繰り返し周波数差Δfrが70Hz程度であること、回転補償子15の回転に用いるモータが安定して回転できる周波数の上限が100Hz程度であることを考慮して決定された値である。この場合、回転周波数ωはω=(6/5)Δfr=84Hzとなる。   On the other hand, if the rotation speed of the rotation compensator 15 is too high, the rotation of the rotation compensator 15 may become unstable. Therefore, as an example of a value that satisfies the condition that the rotation compensator 15 stably rotates and the four new comb components do not overlap, 6/5 is selected in the embodiment. This value is a value determined in consideration of the fact that the repetition frequency difference Δfr is about 70 Hz in the embodiment and that the upper limit of the frequency at which the motor used for rotating the rotation compensator 15 can rotate stably is about 100 Hz. It is. In this case, the rotation frequency ω is ω = (6/5) Δfr = 84 Hz.

図9〜図11は、回転周波数ωを(6/5)Δfrとしたときの、周波数領域のパワースペクトルの模式図である。   9 to 11 are schematic diagrams of the power spectrum in the frequency domain when the rotation frequency ω is (6/5) Δfr.

図9は、サンプル通過後の光が楕円偏光の場合のスペクトルの模式図である。着目するn番目の干渉信号(コム信号)Cnについて、nΔfr±2ω成分と、nΔfr±4ω成分の双方が検出される。   FIG. 9 is a schematic diagram of a spectrum when light after passing through the sample is elliptically polarized light. For the n-th interference signal (com signal) Cn of interest, both the nΔfr ± 2ω component and the nΔfr ± 4ω component are detected.

回転周波数ωを繰り返し周波数差Δfrの6/5倍にしているので、nΔfr±2ω成分が立つ位置と、nΔfr±4ω成分が立つ位置が、図8とは異なる。図9で、星印で示すように、円偏光を表わすnΔfr±2ω成分は、着目するコム信号Cnから2つ離れたコム信号の外側に現れる。また、直線偏光を表わすnΔfr±4ω成分は、着目するコム信号Cnから4つ離れたコム信号の外側に現れる。   Since the rotation frequency ω is set to 6/5 times the repetition frequency difference Δfr, the position where the nΔfr ± 2ω component stands and the position where the nΔfr ± 4ω component stands are different from those in FIG. In FIG. 9, as indicated by the asterisk, the nΔfr ± 2ω component representing circularly polarized light appears outside the comb signal that is two away from the comb signal of interest Cn. The nΔfr ± 4ω component representing linearly polarized light appears outside the comb signal four distances from the comb signal of interest Cn.

これらの4つの新たなコム成分は、互いに重ならず、本来のデュアルコム分光法によるコム信号とも重ならない。また、他のコム信号に生じる新たなコム成分とも重ならない。   These four new comb components do not overlap with each other, nor do they overlap with the original dual-com spectroscopy comb signal. Also, it does not overlap with a new comb component generated in another comb signal.

図10は、サンプル透過後の光が直線偏光の場合のスペクトルの模式図である。図10では、nΔfr±4ω成分だけが検出されている。図9と同様に、星印で示すnΔfr±4ω成分は、着目するコム信号Cnから4つ離れたコム信号の外側に現れる。このnΔfr±4ω成分は、本来のデュアルコム分光法によるコム信号とも、他のコム信号に生じる新たなコム成分とも重ならない。   FIG. 10 is a schematic diagram of a spectrum in the case where the light after passing through the sample is linearly polarized light. In FIG. 10, only nΔfr ± 4ω components are detected. Similarly to FIG. 9, the nΔfr ± 4ω component indicated by the star appears outside the comb signal four away from the comb signal of interest Cn. This nΔfr ± 4ω component does not overlap with the comb signal by the original dual-com spectroscopy nor with a new comb component generated in another comb signal.

図11は、サンプル透過後の光が円偏光の場合のスペクトルの模式図である。図11では、nΔfr±2ω成分だけが検出されている。図9と同様に、星印で示すnΔfr±2ω成分は、着目するコム信号Cnから2つ離れたコム信号の外側に現れる。このnΔfr±2ω成分は、本来のデュアルコム分光法によるコム信号とも、他のコム信号に生じる新たなコム成分とも重ならない。   FIG. 11 is a schematic diagram of a spectrum in the case where light after transmission through a sample is circularly polarized light. In FIG. 11, only nΔfr ± 2ω components are detected. Similarly to FIG. 9, the nΔfr ± 2ω component indicated by the star appears outside the comb signal two away from the comb signal of interest Cn. This nΔfr ± 2ω component does not overlap with the comb signal by the original dual-com spectroscopy or a new comb component generated in another comb signal.

回転補償子15の回転周波数がω=(6/5)Δfrの場合、本来のnΔfr成分のコム信号と、偏光情報を表わす新しいコムの対応関係は、
±2ω=±(2+2/5)Δfr
±4ω=±(4+4/5)Δfr
となる。nΔfrのコム信号Cnの円偏光の情報は、nΔfrから数えて±(2+2/5)Δfrの位置に現れる。同様に、nΔfr成分のコム信号Cnの直線偏光の情報は、nΔfr成分から数えて±(4+4/5)Δfrの位置に現れる。
When the rotation frequency of the rotation compensator 15 is ω = (6/5) Δfr, the correspondence between the original nΔfr component comb signal and the new comb representing polarization information is as follows:
± 2ω = ± (2 + 2/5) Δfr
± 4ω = ± (4 + 4/5) Δfr
It becomes. The circularly polarized information of the nΔfr comb signal Cn appears at a position of ± (2 + 2/5) Δfr counted from nΔfr. Similarly, information on the linear polarization of the nΔfr component comb signal Cn appears at a position of ± (4 + 4/5) Δfr, counting from the nΔfr component.

以下で述べるように、検出光に含まれる2ω成分と4ω成分の大きさと位相から、サンプル透過光の偏光状態を算出することができる。
<数学的裏付け>
偏光状態が(Δ,Ψ)で表されることは上述のとおりである。他方、偏光状態を表わす量として、ストークスパラメータS1〜S3が用いられる。ストークスパラメータは、式(0)で表される。
As described below, the polarization state of the sample transmitted light can be calculated from the magnitude and phase of the 2ω component and the 4ω component included in the detection light.
<Mathematical support>
As described above, the polarization state is represented by (Δ, Ψ). On the other hand, Stokes parameters S1 to S3 are used as quantities representing the polarization state. The Stokes parameter is represented by equation (0).

S1=−cos2Ψ
S2=sin2Ψ・cosΔ
S3=−sin2Ψ・sinΔ (0)
一般的に、直線偏光の場合はS3=0となり、円偏光の場合はS1=S2=0となる。
S1 = -cos2Ψ
S2 = sin2Ψ · cosΔ
S3 = −sin2Ψ · sinΔ (0)
In general, S3 = 0 for linearly polarized light and S1 = S2 = 0 for circularly polarized light.

サンプル20を透過する前のシグナルコム11とローカルコム12の光電場はそれぞれ式(1)と式(2)で表される。   The optical electric fields of the signal comb 11 and the local comb 12 before passing through the sample 20 are expressed by Expressions (1) and (2), respectively.

ここで、frはシグナルコム11の繰り返し周波数、fCEOはシグナルコム11のキャリア・エンベロープオフセット周波数、φnはシグナルコム11の位相である。(fr−Δfr)はローカルコム12の繰り返し周波数、f'CEOはローカルコム12のキャリア・エンベロープオフセット周波数、φ'nはローカルコム12の位相である。また、n、nはそれぞれ、計測するシグナルコム信号とローカルコム信号の一つ目のコム番号である。キャリア・エンベロープオフセット周波数は、シグナルコム11とローカルコム12の間で一致させておいてもよい。 Here, fr is the repetition frequency of the signal comb 11, f CEO is the carrier envelope offset frequency of the signal comb 11, and φn is the phase of the signal comb 11. (Fr-.DELTA.fr) is the repetition frequency, f 'CEO local Com 12 carrier envelope offset frequency of the local comb 12, Fai'n is the phase of the local comb 12. Further, n S and n L are the first comb numbers of the signal comb signal and the local comb signal to be measured, respectively. The carrier envelope offset frequency between the signal comb 11 and the local comb 12 may be matched.

一般に、シグナルコム11とローカルコム12の干渉信号の強度Iは、E(t)とE'(t)を足し合わせた電場の大きさの絶対値の二乗に比例する(I∝|E(t)+E'(t)|2)。 In general, the intensity I of the interference signal between the signal comb 11 and the local comb 12 is proportional to the square of the absolute value of the electric field obtained by adding E (t) and E ′ (t) (I∝ | E (t ) + E '(t) | 2 ).

実施形態では、サンプル20を透過した光は回転補償子(1/4波長板)15と第2の偏光子(P2)16を通り、式(3)で表わされる強度変調EAを受ける(藤原裕之著「分光エリプソメトリー」、丸善株式会社、pp.91)。 In embodiments, light transmitted through the sample 20 passes the rotation compensator (quarter wave plate) 15 and a second polarizer (P2) 16, subjected to intensity modulation E A represented by the formula (3) (Fujiwara Hiroyuki, "Spectroscopic Ellipsometry", Maruzen Co., Ltd., pp. 91).

図1の構成を用いる場合は、シグナルコム11の出力光とローカルコム12の出力光の双方がサンプル20、回転補償子15、及び第2の偏光子16を通過する。したがって、シグナルコム11とローカルコム12からの光は、それぞれE*E(t)とE*E'(t)となり、検出器21でこれらの干渉信号が検出される。検出器21で検出される干渉信号U(t)は、
U(t)=<|EAE(t)+EAE'(t)|2>=EA 2<|E(t)+E'(t)|2>となる。
When the configuration of FIG. 1 is used, both the output light of the signal comb 11 and the output light of the local comb 12 pass through the sample 20, the rotation compensator 15, and the second polarizer 16. Accordingly, the light from the signal comb 11 and the local comb 12 each E A * E (t) and E A * E '(t) becomes, the interference signal at the detector 21 is detected. The interference signal U (t) detected by the detector 21 is
U (t) = <| E A E (t) + E A E '(t) | 2> = E A 2 <| E (t) + E' (t) | 2> and composed.

これを、式(0)のストークスパラメータS1〜S3を用いて表すと、式(4)のようになる。   This is expressed by Expression (4) using the Stokes parameters S1 to S3 of Expression (0).

ここで、EnS+nE'nL+nはシグナルコム11とローカルコム12の光電場の振幅の積であり、φnS+n-φ'nL+nは位相差である。 Here, EnS + nE'nL + n is the product of the amplitudes of the electric fields of the signal comb 11 and the local comb 12, and φnS + n- φ'nL + n is the phase difference.

上述したように、サンプル20が直線偏光の場合はS3=0であり、円偏光の場合は、S1=S2=0である。円偏光の場合に式(4)にS1=S2=0を代入すると、nΔfr±2ω成分が残る。直線偏光の場合に式(4)にS=0を代入すると、nΔfr±4ω成分が残る。サンプルが楕円偏光の場合、式(4)において、nΔfr±2ωとnΔfr±4ωの両方が残る。この原理は、図8で模式的に示した状態と一致する。   As described above, when the sample 20 is linearly polarized light, S3 = 0, and when the sample 20 is circularly polarized light, S1 = S2 = 0. Substituting S1 = S2 = 0 into Equation (4) for circularly polarized light leaves nΔfr ± 2ω components. Substituting S = 0 into Equation (4) for linearly polarized light leaves nΔfr ± 4ω components. When the sample is elliptically polarized light, both nΔfr ± 2ω and nΔfr ± 4ω remain in equation (4). This principle matches the state schematically shown in FIG.

U(t)の値は、検出器21の出力から取得できる。Δfrの値は既知である。詳細は省略するが、以下の(1)〜(5)の手順で、ストークスパラメータS1〜S3を求めることができる。
(1) nΔfr+2ω成分の振幅から|Ens+nE'nL+nS3|を求める。
(2) nΔfr+4ω成分の位相から、対応するnΔfr+2ω成分の位相を引くと、その位相差φは、式(4)から、
cosφ=S2/(S12+S221/2
sinφ=S1/(S12+S221/2
となり、
φ=tan-1(S1/S2)=tan-1(−cos2Ψ/sin2ΨcosΔ)
である。
(3) nΔfr+4ω成分の振幅にsinφをかけたものを(Ens+nE'nL+nS1)/2とし、cosφをかけたものを(Ens+nE'nL+nS2)/2とする。
(4) (1)〜(3)で求めた|Ens+nE'nL+nS3|、(Ens+nE'nL+nS1)/2、(Ens+nE'nL+nS2)/2を、|Ens+nE'nL+n|(S12+S22+S32)1/2で割って規格化することにより、S1, S2, S3を求める。
(5) S3の正負についてはφ'(すなわちnΔfr+2ω成分の項の位相から、nΔfr成分の位相を引いたもの)の変化から判断する。π以上の変化があった場合にはS3の正負は(1)と逆になる。また、φには±mπ/2(mは整数)の不定性があることも必要に応じて考慮する。
ストークスパラメータS1〜S3が求まると、式(0)から偏光状態(Δ,Ψ)を求めることができる。
<検証実験>
(1)光学系のセットアップ
図12は、上述した原理の検証実験に用いた光学系を示す。基本的に図1の構成と同様であり、同じ構成要素には同じ符号を付けて重複する説明を省略する。シグナルコム11とローカルコム12は、エルビウム添加ファイバーレーザーで構成され、電気光学変調器(EOM)により共振器長を高速制御して、コムの線幅を1Hz以下に保っている。
The value of U (t) can be obtained from the output of the detector 21. The value of Δfr is known. Although details are omitted, the Stokes parameters S1 to S3 can be obtained by the following procedures (1) to (5).
(1) | E ns + n E ′ nL + n S3 | is obtained from the amplitude of the nΔfr + 2ω component.
(2) When the phase of the corresponding nΔfr + 2ω component is subtracted from the phase of the nΔfr + 4ω component, the phase difference φ is obtained from the equation (4).
cosφ = S2 / (S1 2 + S2 2 ) 1/2
sinφ = S1 / (S1 2 + S2 2 ) 1/2
Becomes
φ = tan −1 (S1 / S2) = tan −1 (−cos2Ψ / sin2ΨcosΔ)
It is.
(3) The value obtained by multiplying the amplitude of the nΔfr + 4ω component by sinφ is (E ns + n E ' nL + n S1) / 2, and the value obtained by multiplying cos φ is (E ns + n E' nL + n S2) / 2 And
(4) | E ns + n E ' nL + n S3 |, (E ns + n E' nL + n S1) / 2, (E ns + n E ' nL + S1, S2, and S3 are determined by dividing n S2) / 2 by | E ns + n E ′ nL + n | (S1 2 + S2 2 + S3 2 ) 1/2 and normalizing the result.
(5) The sign of S3 is determined from a change in φ ′ (ie, the phase of the term of the nΔfr + 2ω component minus the phase of the nΔfr component). If there is a change of π or more, the sign of S3 is opposite to (1). It is also considered as necessary that φ has an indefiniteness of ± mπ / 2 (m is an integer).
When the Stokes parameters S1 to S3 are obtained, the polarization state (Δ, Ψ) can be obtained from equation (0).
<Verification experiment>
(1) Setup of Optical System FIG. 12 shows an optical system used in a verification experiment of the above-described principle. The configuration is basically the same as that of FIG. 1, and the same components are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted. The signal comb 11 and the local comb 12 are composed of erbium-doped fiber lasers, and the length of the resonator is controlled at high speed by an electro-optic modulator (EOM) to keep the line width of the comb at 1 Hz or less.

シグナルコム11の繰り返し周波数は48.35020MHz、ローカルコム12の繰り返し周波数は48.35013MHz、繰り返し周波数差Δfrは約70Hzである。   The repetition frequency of the signal comb 11 is 48.35020 MHz, the repetition frequency of the local comb 12 is 48.35013 MHz, and the repetition frequency difference Δfr is about 70 Hz.

シグナルコム11とローカルコム12は、1.54μmの安定化レーザー23と、これに最も近いモード番号のコムとのビート周波数が30MHzになるように、ファンクションジェネレータ26〜29で制御されている。また、シグナルコム11とローカルコム12のキャリア・エンベロープオフセット周波数(fCEO)も、ビート周波数が30MHzになるようにファンクションジェネレータ28,29により制御されている。 The signal comb 11 and the local comb 12 are controlled by the function generators 26 to 29 so that the beat frequency between the 1.54 μm stabilizing laser 23 and the comb having the mode number closest to the stabilizing laser 23 is 30 MHz. Also, the carrier envelope offset frequencies (f CEO ) of the signal comb 11 and the local comb 12 are controlled by the function generators 28 and 29 so that the beat frequency becomes 30 MHz.

シグナルコム11からの出力光を、ミラー19とPBS13で、ローカルコム12の出力光と重ね合わせ、第1の偏光子14を通してサンプル20に入射する。第1の偏光子14は、45°の角度に固定されている。   Output light from the signal comb 11 is superimposed on output light from the local comb 12 by the mirror 19 and the PBS 13, and is incident on the sample 20 through the first polarizer 14. The first polarizer 14 is fixed at an angle of 45 °.

回転補償子15として1/4波長板を用い、回転周波数ωが繰り返し周波数(Δfrep)の1.2倍(6/5倍)になるように、回転制御部25としてのファンクションジェネレータで制御している。サンプル20、回転補償子15、第2の偏光子16を通過した光をレンズ18で検出器21の入力ポート(不図示)に集光する。第2の偏光子16は、45°に固定された第1の偏光子14に対して第2の偏光子16を回転させたときに、検出されるパワーレベルが最大となる角度に設定した。
(2)サンプルとしての1/4波長板の使用
図12のサンプル20の位置に、サンプルの代替として1/4波長板を配置する。1/4波長板は、遅軸と速軸の屈折率差を利用して、入射する光の偏光を変化させる性質をもつ光学素子である。サンプルとしての1/4波長板の角度θを変化させることで、入射光の偏光状態を円偏光や直線偏光に変換することができる。すなわち、入射光が生体分子等のサンプルで受ける偏光の変化を模擬的に表すことができる。
A quarter wave plate is used as the rotation compensator 15, and the rotation generator ω is controlled by a function generator as the rotation control unit 25 so that the rotation frequency ω becomes 1.2 times (6/5 times) the repetition frequency (Δfrep). I have. The light that has passed through the sample 20, the rotation compensator 15, and the second polarizer 16 is collected by a lens 18 into an input port (not shown) of a detector 21. The second polarizer 16 was set at an angle at which the detected power level was maximized when the second polarizer 16 was rotated with respect to the first polarizer 14 fixed at 45 °.
(2) Use of a quarter-wave plate as a sample A quarter-wave plate is arranged at the position of the sample 20 in FIG. 12 as a substitute for the sample. The quarter-wave plate is an optical element having a property of changing the polarization of incident light by using a difference in refractive index between the slow axis and the fast axis. By changing the angle θ of the 波長 wavelength plate as a sample, the polarization state of incident light can be converted into circularly polarized light or linearly polarized light. That is, it is possible to simulate the change in the polarization of the incident light received by a sample such as a biomolecule.

図12の光学系は、サンプルとしての1/4波長板の角度θがθ=48°のときに直線偏光、θ=93°のときに円偏光となるように調節されている。1/4波長板の角度θが48°のときに、光が速軸(または遅軸)に沿って入射していると考えられる。   The optical system shown in FIG. 12 is adjusted so as to be linearly polarized light when the angle θ of the 波長 wavelength plate as a sample is θ = 48 °, and circularly polarized light when θ = 93 °. When the angle θ of the 波長 wavelength plate is 48 °, light is considered to be incident along the fast axis (or the slow axis).

サンプルとしての1/4波長板を、θ=48°の位置から5°刻みで180°回転させる。各角度において、干渉波形(インターフェログラム)を15パルス分とる。   The quarter-wave plate as a sample is rotated 180 ° from the position of θ = 48 ° in increments of 5 °. At each angle, an interference waveform (interferogram) is taken for 15 pulses.

通常のデュアルコム分光法では、1パルス分のインターフェログラムを記録すると、ラジオ周波数領域において、分解能はΔfrとなる。実施形態では、Δfr間隔のコムの間に最大で4本のサイドバンド(コム成分)が出現するため、従来の5倍の分解能が必要になる。デュアルコム分光法を用いた実施形態の偏光計測では、最低5パルス分測定する必要があり、余裕をもたせて15パルス分を測定する。   In the ordinary dual-com spectroscopy, if an interferogram for one pulse is recorded, the resolution becomes Δfr in the radio frequency domain. In the embodiment, since up to four sidebands (comb components) appear between the combs at intervals of Δfr, a resolution five times that of the related art is required. In the polarization measurement of the embodiment using the dual-com spectroscopy, it is necessary to measure at least 5 pulses, and measure 15 pulses with a margin.

図13〜図16は、実際に測定したインターフェログラムを離散フーリエ変換したパワースペクトルである。横軸がデータ番号、縦軸がパワーである。   13 to 16 show power spectra obtained by performing discrete Fourier transform on an actually measured interferogram. The horizontal axis is the data number, and the vertical axis is the power.

図13は、サンプル位置の1/4波長板の角度がθ=48°のときのパワースペクトルである。規則的に現れるコムとコムの間の領域の両端側にサイドバンドが観察される。検証実験では回転補償子15の回転周波数がω=1.2Δfrに設定されているので、これらのサイドバンドは、4つ離れたコム信号の±4ω成分である。この状態は、サンプル(1/4波長板)の透過光が完全に直線偏光の場合を示す。   FIG. 13 is a power spectrum when the angle of the quarter-wave plate at the sample position is θ = 48 °. Side bands are observed at both ends of the region between the combs that appear regularly. In the verification experiment, since the rotation frequency of the rotation compensator 15 is set to ω = 1.2Δfr, these sidebands are ± 4ω components of the comb signal separated by four. This state shows a case where the transmitted light of the sample (1/4 wavelength plate) is completely linearly polarized light.

図14は、サンプル位置の1/4波長板の角度がθ=63°のときのパワースペクトルである。コムとコムの間の領域の両端側のサイドバンドに加えて、中央領域にも2つのサイドバンドが出現する。この中央領域のサイドバンドは、2つ離れたコム信号の±2ω成分である。コムとコムの間に、トータルで4つのサイドバンドが観察され、サンプル(1/4波長板)の透過光が楕円偏光である場合を示す。   FIG. 14 is a power spectrum when the angle of the quarter-wave plate at the sample position is θ = 63 °. In addition to the sidebands at both ends of the area between the combs, two sidebands also appear in the central area. The side band in the central region is a ± 2ω component of the comb signal separated by two. A total of four sidebands are observed between the combs, showing a case where the transmitted light of the sample (1/4 wavelength plate) is elliptically polarized light.

図15は、サンプル位置の1/4波長板の角度がθ=78°のときのパワースペクトルである。コムとコムの間に4つのサイドバンドが現れるのは図14と同じである。図14と比較して、nΔfr±2ω成分が大きくなり、サンプル(1/4波長板)の透過光は円偏光に近い楕円偏光である場合を示す。   FIG. 15 is a power spectrum when the angle of the quarter-wave plate at the sample position is θ = 78 °. The appearance of four sidebands between the combs is the same as in FIG. Compared to FIG. 14, the case where the nΔfr ± 2ω component is large and the transmitted light of the sample (1/4 wavelength plate) is elliptically polarized light close to circularly polarized light is shown.

図16は、サンプル位置の1/4波長板の角度がθ=93°のときのパワースペクトルである。コムとコムの間の領域の中央領域に2つのサイドバンドが現れる。これは、サンプル(1/4波長板)の透過光が円偏光である場合を示す。   FIG. 16 is a power spectrum when the angle of the quarter-wave plate at the sample position is θ = 93 °. Two sidebands appear in the central area of the area between the combs. This shows a case where the transmitted light of the sample (1/4 wavelength plate) is circularly polarized light.

上記の「数学的裏付け」で説明したように、nΔf±2ω成分とnΔf±4ω成分の大きさと位相からストークスパラメータS1〜S3を求めることで、サンプル透過光の偏光状態(Δ,Ψ)を求めることができる。   As described in the above “Mathematical Support”, the polarization state (Δ, Ψ) of the sample transmitted light is obtained by obtaining the Stokes parameters S1 to S3 from the magnitudes and phases of the nΔf ± 2ω component and the nΔf ± 4ω component. be able to.

図17は、サンプルとしての1/4波長板の各角度におけるストークスパラメータS1〜S3をポアンカレ球上にプロットした図である。1/4波長板を48°から5°刻みで回転させると、赤道付近(すなわち直線偏光)からスタートして、8の字を描くように北極付近を通って、再び赤道付近に戻ってくることがわかる。これは、1/4波長板を回転させることで、透過光の偏光状態が、直線偏光→楕円偏光→円偏光→楕円偏光→直線偏光と変化することを意味する。図17では90°分の回転の様子を描いているが、1/4波長板を180°分回転させると、北半球と同様に、南半球でも南極付近を通って赤道付近に戻り、8の字が完成する。
(3)サンプルとしての1/2波長板の使用
次に、図12のサンプル位置に、1/2波長板を置いて、1/4波長板を置いた場合と同様の実験を行う。図12の光学系は、1/2波長板の角度が84°のときに光が速軸(または遅軸)に沿って入射するように調整される。
FIG. 17 is a diagram in which Stokes parameters S1 to S3 at respective angles of a 波長 wavelength plate as a sample are plotted on a Poincare sphere. When the quarter-wave plate is rotated from 48 ° to 5 ° in increments of 5 °, it starts near the equator (ie, linearly polarized light), passes through the vicinity of the North Pole in a figure eight shape, and returns to the vicinity of the equator again. I understand. This means that rotating the quarter-wave plate changes the polarization state of the transmitted light in the order of linearly polarized light → elliptically polarized light → circularly polarized light → elliptically polarized light → linearly polarized light. In FIG. 17, the rotation of 90 ° is depicted. However, when the quarter-wave plate is rotated by 180 °, as in the Northern Hemisphere, the Southern Hemisphere returns to the equator through the vicinity of the South Pole, and the figure of 8 is formed. Complete.
(3) Use of 波長 Wavelength Plate as Sample Next, a と wavelength plate is placed at the sample position in FIG. 12, and the same experiment as when a た wavelength plate is placed is performed. The optical system of FIG. 12 is adjusted so that light enters along the fast axis (or slow axis) when the angle of the half-wave plate is 84 °.

1/2波長板を84°から15°刻みで180°回転させて、各角度でのパワースペクトルを計測する。図18は、その一部のみを示すが(回転の角度θλ/2が84°、54°、24°、354°の場合)、180°の回転の範囲にわたって、コムとコムの間にnΔfr±4ω成分だけが現れる。 The half-wave plate is rotated 180 ° in steps of 15 ° from 84 °, and the power spectrum at each angle is measured. FIG. 18 shows only a part (for angles of rotation θ λ / 2 of 84 °, 54 °, 24 °, 354 °), but nΔfr between the combs over a range of rotation of 180 °. Only the ± 4ω component appears.

図19は、1/2波長板の各角度におけるストークスパラメータS1〜S3をポアンカレ球上にプロットしたものである。(a)はポアンカレ球全体の様子、(b)は1/2波長板の角度θが84°〜9°までのときのS1〜S3を北極から見た図、(c)は1/2波長板の角度θが354°〜279°までのときのS1〜S3を北極から見た図、(d)は全体を北極からみた図である。   FIG. 19 is a plot of Stokes parameters S1 to S3 at each angle of the half-wave plate on a Poincare sphere. (A) is a view of the whole Poincare sphere, (b) is a view of S1 to S3 when the angle θ of the half-wave plate is 84 ° to 9 °, viewed from the North Pole, and (c) is a half-wavelength. S1 to S3 when the angle θ of the plate is from 354 ° to 279 ° as viewed from the North Pole, and FIG.

図19から、S1〜S3は赤道上をほぼ等間隔で移動していることがわかる。ポアンカレ球の赤道上では、対角となる位置で直線の傾きが90°回転し、赤道を一周すると直線の傾きは180°回転する。これは図19のプロットの結果と一致する。   From FIG. 19, it can be seen that S1 to S3 move on the equator at substantially equal intervals. On the equator of the Poincare sphere, the inclination of the straight line is rotated by 90 ° at a diagonal position, and the rotation of the straight line is rotated by 180 ° around the equator. This is consistent with the result of the plot of FIG.

サンプルとして1/2波長板を用いる実験により、サンプルで生じる変化が直線偏光の面の回転(傾きの変化)である場合でも実施形態の手法を有効に適用できることが確認された。   An experiment using a half-wave plate as a sample confirmed that the technique of the embodiment can be effectively applied even when the change generated in the sample is rotation (change in inclination) of the plane of linearly polarized light.

以上のように、実施形態の偏光計測によると、デュアルコム分光法を利用し、測定対象の出射側に所定の条件を満たすように回転周波数が制御された回転補償子を配置することで、測定対象の透過光の偏光状態を高速かつ高精度に計測することができる。この手法は、たとえば物質の円二色性の測定に適用することができる。   As described above, according to the polarization measurement of the embodiment, the measurement is performed by using the dual-com spectroscopy and arranging a rotation compensator whose rotation frequency is controlled to satisfy a predetermined condition on the emission side of the measurement target. The polarization state of the transmitted light of the target can be measured at high speed and with high accuracy. This technique can be applied, for example, to the measurement of circular dichroism of a substance.

10A、10B、10C 偏光計測装置
11 シグナルコム(第1の光周波数コム光源)
12 ローカルコム(第2の光周波数コム光源)
13 偏光ビームスプリッタ(PBS)
14 偏光子
15 回転補償子
16 偏光子
20 サンプル(試料)
21 検出器
25 回転制御部(回転手段)
30 解析装置
31 コム解析部
32 偏光状態算出部
10A, 10B, 10C Polarimeter 11 Signal comb (first optical frequency comb light source)
12. Local comb (second optical frequency comb light source)
13 Polarizing beam splitter (PBS)
14 polarizer 15 rotation compensator 16 polarizer 20 sample (sample)
21 Detector 25 Rotation control unit (rotation means)
30 analysis device 31 comb analysis unit 32 polarization state calculation unit

Claims (9)

第1の繰り返し周波数を有する第1の光周波数コム光源と、
第2の繰り返し周波数を有する第2の光周波数コム光源と、
前記第1の光周波数コム光源の光路上で試料の出射側に配置され、偏光状態を周期的に変調する変調素子と、
前記変調素子を、前記第1の光周波数コム光源と前記第2の光周波数コム光源の繰り返し周波数差の分数倍の周波数で偏光変調する手段と、
前記第1の光周波数コム光源から出力されて前記試料及び前記変調素子を透過する光と、前記第2の光周波数コム光源から出力される光の干渉光を検出する検出器と、
前記干渉光に基づいて前記試料を透過した光の偏光状態を計測する解析装置と、
を有することを特徴とする偏光計測装置。
A first optical frequency comb light source having a first repetition frequency;
A second optical frequency comb light source having a second repetition frequency;
A modulation element that is arranged on the light exit side of the sample on the optical path of the first optical frequency comb light source and that periodically modulates a polarization state;
Means for polarization-modulating the modulation element at a frequency that is a fractional multiple of the repetition frequency difference between the first optical frequency comb light source and the second optical frequency comb light source;
Light output from the first optical frequency comb light source and transmitted through the sample and the modulation element, and a detector that detects interference light of light output from the second optical frequency comb light source;
An analyzer that measures a polarization state of light transmitted through the sample based on the interference light,
A polarization measuring device comprising:
前記解析装置は、前記繰り返し周波数差をΔfr、前記繰り返し周波数差の分数倍の周波数をωとしたときに、周波数領域でのn番目(nは自然数)の干渉信号について、nΔfr±2ωとnΔfr±4ωの少なくとも一方の成分を検出し、検出された前記成分に基づいて前記試料を透過した光の偏光状態を算出することを特徴とする請求項1に記載の偏光計測装置。   When the repetition frequency difference is Δfr and a frequency that is a fractional multiple of the repetition frequency difference is ω, the analysis apparatus calculates nΔfr ± 2ω and nΔfr for the nth (n is a natural number) interference signal in the frequency domain. The polarization measuring device according to claim 1, wherein at least one component of ± 4ω is detected, and a polarization state of light transmitted through the sample is calculated based on the detected component. 前記分数倍の分数の値は、nΔfr±2ωとnΔfr±4ωの4つの成分が互いに重ならない値に設定されていることを特徴とする請求項2に記載の偏光計測装置。   The polarization measurement device according to claim 2, wherein the value of the fraction times the fraction is set to a value in which four components of nΔfr ± 2ω and nΔfr ± 4ω do not overlap each other. 前記解析装置は、検出された前記成分に基づいて、偏光の種類と偏光の方向を決定することを特徴とする請求項2に記載の偏光計測装置。   The polarization measurement device according to claim 2, wherein the analysis device determines the type of polarization and the direction of polarization based on the detected component. 前記変調素子は、回転補償子、電気光学変調器、光弾性変調器を含むことを特徴とする請求項1に記載の偏光計測装置。   The polarization measurement device according to claim 1, wherein the modulation element includes a rotation compensator, an electro-optic modulator, and a photoelastic modulator. 前記第1の光周波数コム光源から出力された光と、前記第2の光周波数コム光源から出力された光を重ね合わせる光学素子、
をさらに有することを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の偏光計測装置。
An optical element that superimposes light output from the first optical frequency comb light source and light output from the second optical frequency comb light source;
The polarization measurement device according to any one of claims 1 to 5, further comprising:
前記試料の入射面側に配置される第1の偏光子、及び/または前記変調素子の出力側に配置される第2の偏光子、
をさらに有することを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の偏光計測装置。
A first polarizer disposed on an incident surface side of the sample, and / or a second polarizer disposed on an output side of the modulation element;
The polarization measurement device according to any one of claims 1 to 6, further comprising:
第1の繰り返し周波数を有する第1の光周波数コム光源と、第2の繰り返し周波数を有する第2の光周波数コム光源でデュアルコム分光測定用の光源を構成し、
前記第1の光周波数コム光源からの出力光で試料を照射し、
前記試料の出射側に配置されて偏光状態を周期的に変調する変調素子を、前記第1の光周波数コム光源と前記第2の光周波数コム光源の繰り返し周波数差の分数倍の周波数で偏光変調し、
前記試料と前記変調素子を透過した前記第1の光周波数コム光源からの出力光と、前記第2の光周波数コム光源から出力された光の干渉光を検出し、
前記干渉光に基づいて前記試料を透過した光の偏光状態を計測する
ことを特徴とする偏光計測方法。
A first optical frequency comb light source having a first repetition frequency and a second optical frequency comb light source having a second repetition frequency constitute a light source for dual comb spectrometry,
Irradiating the sample with output light from the first optical frequency comb light source;
A modulation element, which is disposed on the emission side of the sample and periodically modulates the polarization state, is polarized at a frequency that is a fractional multiple of the repetition frequency difference between the first optical frequency comb light source and the second optical frequency comb light source. Modulate and
Detecting output light from the first optical frequency comb light source transmitted through the sample and the modulation element, and interference light of light output from the second optical frequency comb light source,
A polarization measurement method comprising: measuring a polarization state of light transmitted through the sample based on the interference light.
前記繰り返し周波数差をΔfr、前記繰り返し周波数差の分数倍の周波数をωとしたときに、周波数領域でのn番目(nは自然数)の干渉信号について、nΔfr±2ωと、nΔfr±4ωの少なくとも一方の成分を検出し、
検出された前記成分に基づいて前記試料を透過した光の偏光状態を算出する
ことを特徴とする請求項8に記載の偏光計測方法。
When the repetition frequency difference is Δfr and a frequency that is a fractional multiple of the repetition frequency difference is ω, at least nΔfr ± 2ω and nΔfr ± 4ω for the nth (n is a natural number) interference signal in the frequency domain. Detect one component,
9. The polarization measurement method according to claim 8, wherein a polarization state of light transmitted through the sample is calculated based on the detected components.
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