JPH01250834A - 干渉計 - Google Patents
干渉計Info
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- JPH01250834A JPH01250834A JP7926488A JP7926488A JPH01250834A JP H01250834 A JPH01250834 A JP H01250834A JP 7926488 A JP7926488 A JP 7926488A JP 7926488 A JP7926488 A JP 7926488A JP H01250834 A JPH01250834 A JP H01250834A
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- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 9
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims 1
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 abstract description 18
- 239000000758 substrate Substances 0.000 abstract description 12
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 abstract description 4
- BJQHLKABXJIVAM-UHFFFAOYSA-N bis(2-ethylhexyl) phthalate Chemical compound CCCCC(CC)COC(=O)C1=CC=CC=C1C(=O)OCC(CC)CCCC BJQHLKABXJIVAM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 3
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 238000004611 spectroscopical analysis Methods 0.000 description 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は干渉計、特に光の多光束干渉を利用して光の波
長選択、分光等を行なうファブリベロー干渉計に関する
ものである。
長選択、分光等を行なうファブリベロー干渉計に関する
ものである。
ファブリペロ−の干渉計は高分解能の干渉、分光器とし
て、波長選択素子や分光器などに巾広く用いられている
。
て、波長選択素子や分光器などに巾広く用いられている
。
従来から使用されているファブリペロ−の干ｔ３）計の
原理を第４図を用いて説明する。
原理を第４図を用いて説明する。
図中、１３はファブリペローのエタロン、１４はｆθレ
ンズ、１５はｆθレンズの像面である。
ンズ、１５はｆθレンズの像面である。
エタロン１３の内側の対向面は反射膜をコーティングし
た高反射面である。エタロン１３に入射した光は、その
まま透過する光と対向面間で反射して往復してから透過
する光に分けられ、この２つの光が干渉して、ｆθレン
ズ、１４の像面１５上に図の様な干渉縞を形成する。尚
、わかりやすい様に像面のみ斜視図で示しである。
た高反射面である。エタロン１３に入射した光は、その
まま透過する光と対向面間で反射して往復してから透過
する光に分けられ、この２つの光が干渉して、ｆθレン
ズ、１４の像面１５上に図の様な干渉縞を形成する。尚
、わかりやすい様に像面のみ斜視図で示しである。
対向する高反射面を用いたファブリペロ−干渉計におい
ては、たとえば「光学の原理ＩＩ （マックス・ホルン
他著、東海大学出版会発行）」等で広く知られているよ
うに、 反射面間隔をＤ、反射面間の屈折率をｎ、光の波長をλ
、入射光線が光学系の光軸となす角度をθとした時、透
過光は、 ２ｎＤｃｏｓ θ ＝ｍ λ を満たす（ｍ＝ｏ、１，２． ・・・は次数と呼ばれ
る）。従って、Ｄ、ｎ、 θを適当に選択した光学系を
形成することによって、例えば特定の波長の光のみを取
り出すことができる。これを利用して波長選択素子や分
光器、帯域フィルター等が作成される。
ては、たとえば「光学の原理ＩＩ （マックス・ホルン
他著、東海大学出版会発行）」等で広く知られているよ
うに、 反射面間隔をＤ、反射面間の屈折率をｎ、光の波長をλ
、入射光線が光学系の光軸となす角度をθとした時、透
過光は、 ２ｎＤｃｏｓ θ ＝ｍ λ を満たす（ｍ＝ｏ、１，２． ・・・は次数と呼ばれ
る）。従って、Ｄ、ｎ、 θを適当に選択した光学系を
形成することによって、例えば特定の波長の光のみを取
り出すことができる。これを利用して波長選択素子や分
光器、帯域フィルター等が作成される。
しかしながら、上記従来例では、ファブリベロー干渉計
の高反射面間が、大気にさらされており、温度、気圧が
変化するため面間隔りや屈折率ｎが一定とならないため
、ファブリベロー干渉計を波長測定装置として利用した
時の測定波長精度や、分散素子として利用した場合の波
長安定性などが劣化していた。
の高反射面間が、大気にさらされており、温度、気圧が
変化するため面間隔りや屈折率ｎが一定とならないため
、ファブリベロー干渉計を波長測定装置として利用した
時の測定波長精度や、分散素子として利用した場合の波
長安定性などが劣化していた。
本発明は上述従来例の欠点に鑑みて、性能の安定した干
渉計を提供する事を特徴とする。
渉計を提供する事を特徴とする。
〔問題点を解決するための手段及び作用〕本発明は光透
過性物質の対向面で入射光を分割して干渉させる干渉計
において光透過性物質を真空室中に配し、真空室中の熱
的に接続した発熱あるいは冷却手段で温度制御すること
により、干渉計の種々の特性を安定化させている。
過性物質の対向面で入射光を分割して干渉させる干渉計
において光透過性物質を真空室中に配し、真空室中の熱
的に接続した発熱あるいは冷却手段で温度制御すること
により、干渉計の種々の特性を安定化させている。
（実施例〕
第１図は本発明の第１実施例の干渉計を使った波長測定
器の説明の為の図で第１図Ａは波長測定器の構成図、第
１図Ｂはその排気系の図、第１図Ｃはエタロン部の詳細
図である。図中、１．４はそれぞれ光の入射用窓、３は
光を入射、出射させる為の窓１．４が取り付いた真空容
器、３ａは給排気孔、５は大気圧の測定出来る気圧計、
６はしゃ段バルブ、１０は減圧用の真空ポンプ、１５ａ
はｆθレンズ１４の像面に配置されたＣＣＤラインセン
サ、２１はエタロン部全体を真空容器３に取りつけるた
めのホルダ、２２はファブリベロー干渉計を構成する高
反射面を持つエタロン製の光学基板、２３は基板２２及
び基板２４の間隔を保持するスペーサ、２４は基板２２
と対になつ度に維持するヒータ、２６はホルダの温度を
モニタする温度センサ、２７はファブリベロー干渉計の
すきまの気体を通過させるエアぬき穴、２８は温度セン
サ２６の出力を元に、加熱量を設定する制御回路、２９
は制御回路２８の出力を元に、ヒータ２５に電力を供給
するアンプである。
器の説明の為の図で第１図Ａは波長測定器の構成図、第
１図Ｂはその排気系の図、第１図Ｃはエタロン部の詳細
図である。図中、１．４はそれぞれ光の入射用窓、３は
光を入射、出射させる為の窓１．４が取り付いた真空容
器、３ａは給排気孔、５は大気圧の測定出来る気圧計、
６はしゃ段バルブ、１０は減圧用の真空ポンプ、１５ａ
はｆθレンズ１４の像面に配置されたＣＣＤラインセン
サ、２１はエタロン部全体を真空容器３に取りつけるた
めのホルダ、２２はファブリベロー干渉計を構成する高
反射面を持つエタロン製の光学基板、２３は基板２２及
び基板２４の間隔を保持するスペーサ、２４は基板２２
と対になつ度に維持するヒータ、２６はホルダの温度を
モニタする温度センサ、２７はファブリベロー干渉計の
すきまの気体を通過させるエアぬき穴、２８は温度セン
サ２６の出力を元に、加熱量を設定する制御回路、２９
は制御回路２８の出力を元に、ヒータ２５に電力を供給
するアンプである。
又、第４図と同じ部材には同じ符番をつけである。窓１
側より狭帯域化したＫｒＦエキシマレーザ光の様な被波
長測定光を入射し、前述の原理により、窓４からの出射
光を用いてｆθレンズ１４で像面１５上にリング状の干
渉縞を発生させる。
側より狭帯域化したＫｒＦエキシマレーザ光の様な被波
長測定光を入射し、前述の原理により、窓４からの出射
光を用いてｆθレンズ１４で像面１５上にリング状の干
渉縞を発生させる。
このリング縞の半径は入射する光の波長によって変化す
る。
る。
そこで、特定のリング縞の光軸からの位置、即ち半径を
像面に配置したＣＯＤラインセンサー５ａで測定するこ
とによって入射光の波長を測定する。
像面に配置したＣＯＤラインセンサー５ａで測定するこ
とによって入射光の波長を測定する。
次に本実施例の原理を説明する。
気体の、ある波長における常温常圧環境の屈折率を
ｎ ＝１＋ｎ、＋Ｊ
とした時（１は真空中の屈折率）
気体分子の単位体積当りの個数をＮとすると、ｎＪＪと
Ｎは通常比例し、 ｎ、ＪｃｃＮ なる関係が成りたつ。これよりｎ、＋、＋の微分△ｎＪ
Ｊも、Ｎの微分ΔＮと比例する。従って、屈折率ｎを安
定化することは、分子の個数の変化ΔＮを安定化するこ
とに相当する。ΔＮを安定化する一番容易な方法は考え
ている系を真空ポンプで引き続け、気体分子の個数Ｎ自
体を無視出来るようにすることである。
Ｎは通常比例し、 ｎ、ＪｃｃＮ なる関係が成りたつ。これよりｎ、＋、＋の微分△ｎＪ
Ｊも、Ｎの微分ΔＮと比例する。従って、屈折率ｎを安
定化することは、分子の個数の変化ΔＮを安定化するこ
とに相当する。ΔＮを安定化する一番容易な方法は考え
ている系を真空ポンプで引き続け、気体分子の個数Ｎ自
体を無視出来るようにすることである。
しかしながら、真空中であっても、容器等は外部と接触
しているため、ファブリベロー干渉計の温度は、外気温
等の変動の影響を受ける。
しているため、ファブリベロー干渉計の温度は、外気温
等の変動の影響を受ける。
今、ファブリベローの高反射膜の間隔り、Ｄの温度によ
る微小変化分を△Ｄ、使用している光の波長をλ、λの
△Ｄによる微小変化分を△λとすると、 ん Ｄ なる関係が存在する。必要安定度をＳとするとであるこ
とが必要される。
る微小変化分を△Ｄ、使用している光の波長をλ、λの
△Ｄによる微小変化分を△λとすると、 ん Ｄ なる関係が存在する。必要安定度をＳとするとであるこ
とが必要される。
ところが、間隔りの変化の直接原因は、間隔を保持する
スペンサ等の機械部品の温度変化による熱膨張であるか
ら熱膨張率をρ、温度変化量を△Ｔとすると、 なる関係が存在する。従って、 △Ｔ （Ｓ／ρ なる温度安定度が要求されている。最近の分光学では ５＝ｔｏ−’ 程度の要求が多いが、ρは、１０−６程度の材料しか得
られない為 △Ｔ（０，ＯＩＫ が望まれている。しかし、従来の室温管理でこの値を実
現するのは、不可能な場合が多い。
スペンサ等の機械部品の温度変化による熱膨張であるか
ら熱膨張率をρ、温度変化量を△Ｔとすると、 なる関係が存在する。従って、 △Ｔ （Ｓ／ρ なる温度安定度が要求されている。最近の分光学では ５＝ｔｏ−’ 程度の要求が多いが、ρは、１０−６程度の材料しか得
られない為 △Ｔ（０，ＯＩＫ が望まれている。しかし、従来の室温管理でこの値を実
現するのは、不可能な場合が多い。
そこで本実施例では、ファブリペローエタロンの近傍に
、発熱源及び冷却源のいずれか、又は、両者を用いて精
密な温度制御を行ない、高反射面の間隔を安定化した。
、発熱源及び冷却源のいずれか、又は、両者を用いて精
密な温度制御を行ない、高反射面の間隔を安定化した。
次に本装置の動作説明を行なう。
真空容器内３を真空ポンプ１０で減圧すると、エアぬき
穴２６より減圧され、基板２２及び基板２４の間も減圧
される。従って、間隔に存在する空気の屈折率ｎは、真
空の屈折率１とほぼ同一になり、屈折率ｎの変化による
誤差は無視出来るようになる。しかし、種々の外乱によ
りこの系全体の温度は不安定になるため、スペーサ２３
の厚さが変化をし、基板間隔りは一定とならなくなる。
穴２６より減圧され、基板２２及び基板２４の間も減圧
される。従って、間隔に存在する空気の屈折率ｎは、真
空の屈折率１とほぼ同一になり、屈折率ｎの変化による
誤差は無視出来るようになる。しかし、種々の外乱によ
りこの系全体の温度は不安定になるため、スペーサ２３
の厚さが変化をし、基板間隔りは一定とならなくなる。
さて、ホルダ２１の温度を外気温より高温に安定させれ
ば、ヒータによる熱供給のみで温度を安定化出来る。
ば、ヒータによる熱供給のみで温度を安定化出来る。
ホルダ深部にうめこまれた温度センサ２６を用いて計測
した温度を元にして、温度コントローラ２８は、アンプ
２９に印加電圧を指示する。その電圧に比例した熱量が
ヒータ２５よりホルダー２１を経由して基板２２．２４
及びスペーサ２３に伝わり温度が安定化する。
した温度を元にして、温度コントローラ２８は、アンプ
２９に印加電圧を指示する。その電圧に比例した熱量が
ヒータ２５よりホルダー２１を経由して基板２２．２４
及びスペーサ２３に伝わり温度が安定化する。
供給された熱量はホルダを経由して一部伝導的にあるい
は放射的に外部に散乱される。
は放射的に外部に散乱される。
第２図に本発明の他の実施例を示す温度センサ２６をス
ペーサ２３内部に設置している。以下の実施例では図に
示していない他の構成は第１図と同じである。
ペーサ２３内部に設置している。以下の実施例では図に
示していない他の構成は第１図と同じである。
又、以下の実施例では、第１図と同じ部材には同じ番号
を符しである。
を符しである。
ファブリペローエタロンでは前記手段の所でも述べたよ
うに高反射膜の間隔をり、Ｄの微小変化分を△Ｄ、使用
波長をλ、λの△Ｄによる変化分をΔλとすると
゛ である。
うに高反射膜の間隔をり、Ｄの微小変化分を△Ｄ、使用
波長をλ、λの△Ｄによる変化分をΔλとすると
゛ である。
従って、温度によるＤの変化ΔＤを最小にすることが、
波長の安定性に最も寄与する。
波長の安定性に最も寄与する。
ガラスなどの低膨張材を、間隔固定用のスペーサとして
用いた場合、そのスペーサを安定度よく温度制御するこ
とがΔＤを減少させる最良の方法である。スペーサ以外
の温度は、光学的特性を劣化させない程度に安定してい
ればかまわないので、温度センサは、スペーサに極力近
い方が望ましい。
用いた場合、そのスペーサを安定度よく温度制御するこ
とがΔＤを減少させる最良の方法である。スペーサ以外
の温度は、光学的特性を劣化させない程度に安定してい
ればかまわないので、温度センサは、スペーサに極力近
い方が望ましい。
この実施例では、スペーサの内部中心部にサーミスタ等
の温度センサを取り付はスペーサそのものの温度に基い
て温度制御を行なうことにより、・スペーサそのものの
温度安定性を実現している。
の温度センサを取り付はスペーサそのものの温度に基い
て温度制御を行なうことにより、・スペーサそのものの
温度安定性を実現している。
又、近年ファブリペローエタロンは、レーザ用分散素子
としてよく用いられるが、強力なレーザ光がエタロン中
心部へ入射する場合、エタロンは中心部に発熱源を持つ
ことに等しい状況となる。
としてよく用いられるが、強力なレーザ光がエタロン中
心部へ入射する場合、エタロンは中心部に発熱源を持つ
ことに等しい状況となる。
従って、第１図の様なエタロン外周部のヒータ直下の温
度測定では、スペーサ付近の温度安定性は得にくい状態
となる。
度測定では、スペーサ付近の温度安定性は得にくい状態
となる。
図２の実施例では、スペーサ自体の温度を制御するため
、中心部にレーザが入射したことによる、スペーサの温
度変化は、図１などの方式に比ベて少なく、レーザ光の
波長安定性に寄与する。
、中心部にレーザが入射したことによる、スペーサの温
度変化は、図１などの方式に比ベて少なく、レーザ光の
波長安定性に寄与する。
第３図に本発明の他の実施例を示す。４１は、冷却用ベ
ルチェ素子、４２は制御回路２８の出力を元に、ベルチ
ェ素子１１に電流を供給するアンプである。
ルチェ素子、４２は制御回路２８の出力を元に、ベルチ
ェ素子１１に電流を供給するアンプである。
第１図の例では、温度が上昇しすぎた場合、ヒータ２５
への供給電力を制御回路２８が減するようアンプ２９へ
指示して、熱放射及び熱伝導による自然冷却により、温
度を下げていたが、木実２８がベルチェ素子用のアンプ
４２に下向すべき温度差に対応する電流量を指示する。
への供給電力を制御回路２８が減するようアンプ２９へ
指示して、熱放射及び熱伝導による自然冷却により、温
度を下げていたが、木実２８がベルチェ素子用のアンプ
４２に下向すべき温度差に対応する電流量を指示する。
アンプ４２の出力電流によりベルチェ素子４１は、エタ
ロン周辺を冷却する。
ロン周辺を冷却する。
ベルチェ素子を取りつけたことにより、より急速な温度
制御が実現するため、外乱に強い、安定した温度安定性
が得られる。
制御が実現するため、外乱に強い、安定した温度安定性
が得られる。
又、冷却が可能となるため、外気温と、はぼ同一の温度
又は、外気温以下の温度に安定化することも可能となる
。
又は、外気温以下の温度に安定化することも可能となる
。
（発明の効果）
以下述べた様に、本発明によれば干渉計の対向面を有す
る光透過性物質を真空中において、真空中で加熱、冷却
して温度制御する様にしているので、干渉計の特性を周
囲の環境によらず常に安定させる事ができるという効果
が得られる。
る光透過性物質を真空中において、真空中で加熱、冷却
して温度制御する様にしているので、干渉計の特性を周
囲の環境によらず常に安定させる事ができるという効果
が得られる。
第１図Ａ、Ｂ、Ｃは本発明の第１実施例の説明図
第２図は本発明の第２実施例のエタロン部の詳細図
第３図は本発明の第３実施例のエタロン部の詳細図
第４図はファブリベロー干渉計の原理図である。
図中、
２．１はホルダ、２２は光学基板、２３はスペーサ、２
４は光学基板、２５はヒータ、２６は温度センサ、２７
はエアぬき穴、２８は温度制御回路、２９はアンプ、４
１はベルチェ素子、４２はアンプである。
４は光学基板、２５はヒータ、２６は温度センサ、２７
はエアぬき穴、２８は温度制御回路、２９はアンプ、４
１はベルチェ素子、４２はアンプである。
Claims (1)
- 対向する２面を有する光透過性物質により構成され、
前記光透過性物質に入射した光を前記対向２面間で分割
させて干渉させる干渉計において、前記光透過性物質周
辺を高真空にする為の真空室と、前記真空室内の前記光
透過性部材と熱的に接続した位置に設けられた発熱ある
いは冷却手段とを有し、前記発熱あるいは冷却手段を用
いて前記光透過性物質の温度制御を行なう事を特徴とす
る干渉計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63079264A JP2749815B2 (ja) | 1988-03-31 | 1988-03-31 | 干渉計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63079264A JP2749815B2 (ja) | 1988-03-31 | 1988-03-31 | 干渉計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01250834A true JPH01250834A (ja) | 1989-10-05 |
| JP2749815B2 JP2749815B2 (ja) | 1998-05-13 |
Family
ID=13684999
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63079264A Expired - Fee Related JP2749815B2 (ja) | 1988-03-31 | 1988-03-31 | 干渉計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2749815B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20180122353A (ko) | 2016-03-09 | 2018-11-12 | 하마마츠 포토닉스 가부시키가이샤 | 광 검출 장치 |
| JP2021063812A (ja) * | 2020-12-01 | 2021-04-22 | 浜松ホトニクス株式会社 | 光検出装置 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS54106187A (en) * | 1978-02-09 | 1979-08-20 | Nec Corp | Stabilizing solid state laser device for resonator optical path length |
| JPS60205422A (ja) * | 1984-03-29 | 1985-10-17 | Fujitsu Ltd | フアブリペロ−共振型偏光面回転素子 |
| JPS6131807A (ja) * | 1984-07-25 | 1986-02-14 | 嶋 昌彦 | ボイラの過熱装置 |
| JPS6252436A (ja) * | 1985-08-30 | 1987-03-07 | Fujitsu Ltd | ガス検知装置 |
-
1988
- 1988-03-31 JP JP63079264A patent/JP2749815B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS54106187A (en) * | 1978-02-09 | 1979-08-20 | Nec Corp | Stabilizing solid state laser device for resonator optical path length |
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|---|---|---|---|---|
| KR20180122353A (ko) | 2016-03-09 | 2018-11-12 | 하마마츠 포토닉스 가부시키가이샤 | 광 검출 장치 |
| US11448553B2 (en) | 2016-03-09 | 2022-09-20 | Hamamatsu Photonics K.K. | Light detection device |
| EP4350430A2 (en) | 2016-03-09 | 2024-04-10 | Hamamatsu Photonics K.K. | Light detection device |
| JP2021063812A (ja) * | 2020-12-01 | 2021-04-22 | 浜松ホトニクス株式会社 | 光検出装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2749815B2 (ja) | 1998-05-13 |
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