JPH0245138B2 - - Google Patents
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- JPH0245138B2 JPH0245138B2 JP62192770A JP19277087A JPH0245138B2 JP H0245138 B2 JPH0245138 B2 JP H0245138B2 JP 62192770 A JP62192770 A JP 62192770A JP 19277087 A JP19277087 A JP 19277087A JP H0245138 B2 JPH0245138 B2 JP H0245138B2
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- optical path
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- light beam
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
- H04B10/07—Arrangements for monitoring or testing transmission systems; Arrangements for fault measurement of transmission systems
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J4/00—Measuring polarisation of light
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J9/00—Measuring optical phase difference; Determining degree of coherence; Measuring optical wavelength
- G01J9/04—Measuring optical phase difference; Determining degree of coherence; Measuring optical wavelength by beating two waves of a same source but of different frequency and measuring the phase shift of the lower frequency obtained
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/21—Polarisation-affecting properties
- G01N21/211—Ellipsometry
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
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- Signal Processing (AREA)
- Instruments For Measurement Of Length By Optical Means (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、偏光の測定に関し、より具体的に
は、透明又は反射性の物体から出て行く光線の偏
光状態を測定するためのヘテロダインマイケルソ
ン干渉計に関する。
は、透明又は反射性の物体から出て行く光線の偏
光状態を測定するためのヘテロダインマイケルソ
ン干渉計に関する。
光線を透過又は反射させる物体は、光線の偏光
状態に変化をもたらし得るということは周知であ
る。物体から出て行く光線の偏光状態に関する知
見は、物体をその光学的性質に関して完全に特徴
付けるのに重要であり、且つ光線間の干渉即ちビ
ートを利用する場合には不可欠である。何故なら
ば、この現象は、光線が等しく偏光させられてい
る場合にのみ起るからである。
状態に変化をもたらし得るということは周知であ
る。物体から出て行く光線の偏光状態に関する知
見は、物体をその光学的性質に関して完全に特徴
付けるのに重要であり、且つ光線間の干渉即ちビ
ートを利用する場合には不可欠である。何故なら
ば、この現象は、光線が等しく偏光させられてい
る場合にのみ起るからである。
可能な応用は、決定された偏光状態を維持する
ところのフアイバーの使用を必要とする、古典光
学の周知の応用、光学的コヒーレント通信即ち光
ヘテロダイン通信（ビートに基づく）及び光フア
イバーセンサー又は光フアイバージヤイロスコー
プを含む。
ところのフアイバーの使用を必要とする、古典光
学の周知の応用、光学的コヒーレント通信即ち光
ヘテロダイン通信（ビートに基づく）及び光フア
イバーセンサー又は光フアイバージヤイロスコー
プを含む。
偏光させられた光線は、直交軸ｘ，ｙを有する
基準系における電磁界成分によつて特徴付けられ
得る。電界のみを考慮すると、２つの成分は次式
によつて与えられる。
基準系における電磁界成分によつて特徴付けられ
得る。電界のみを考慮すると、２つの成分は次式
によつて与えられる。
Ex＝a1cosωt
Ey＝a2cos（ωt＋φ） (1)
ここで、a1、a2は２つの成分の振幅であり、そ
してφは位相差である。偏光状態を決定するため
には、２つの振幅間の比a2／a1及び位相差φを測
定することが必要であり、位相差φの符号は、ｔ
が変化した時に平面Ex、Ey上に描かれる偏光の
像の回転方向を規定する。これらの２つの値か
ら、試験中の物体を特徴付けるのに必要なより多
くの情報、例えば、単一モードの光フアイバーの
場合には、偏光ビート長がもたらされ得る。
してφは位相差である。偏光状態を決定するため
には、２つの振幅間の比a2／a1及び位相差φを測
定することが必要であり、位相差φの符号は、ｔ
が変化した時に平面Ex、Ey上に描かれる偏光の
像の回転方向を規定する。これらの２つの値か
ら、試験中の物体を特徴付けるのに必要なより多
くの情報、例えば、単一モードの光フアイバーの
場合には、偏光ビート長がもたらされ得る。
偏光状態は時間と共に変化し得るということに
も留意する必要がある。光導波路の場合、これ
は、光導波路の光学的性質を変化させるところ
の、可変の機械的応力及び熱応力が原因で通常は
起る。
も留意する必要がある。光導波路の場合、これ
は、光導波路の光学的性質を変化させるところ
の、可変の機械的応力及び熱応力が原因で通常は
起る。
時変偏光状態を測定するには干渉技術が有用で
あると判明した。マツハーツエーンダー干渉計に
基づく例が、本発明者により、論文「実時間偏光
測定用ヘテロダイン・マツハーツエーンダー偏光
計（Ａ heterodyne Mach−Zehnder
polarimeter for real−time polarization
measurement）」、オプチツクス・コミユニケー
シヨンズ（Optics Communications）、第54巻、
第２号、1985年５月15日、及び論文「実時間フア
イバー偏光解析法用高速ヘテロダイン干渉計（Ａ
fast heterodyne interferometer for real−
time fibre polarimetry）」、IOOC−ECOC ’
85、ベニス、1985年10月に記載されている。
あると判明した。マツハーツエーンダー干渉計に
基づく例が、本発明者により、論文「実時間偏光
測定用ヘテロダイン・マツハーツエーンダー偏光
計（Ａ heterodyne Mach−Zehnder
polarimeter for real−time polarization
measurement）」、オプチツクス・コミユニケー
シヨンズ（Optics Communications）、第54巻、
第２号、1985年５月15日、及び論文「実時間フア
イバー偏光解析法用高速ヘテロダイン干渉計（Ａ
fast heterodyne interferometer for real−
time fibre polarimetry）」、IOOC−ECOC ’
85、ベニス、1985年10月に記載されている。
しかしながら、この解決策は、測定されるべき
偏光状態に依存する系統誤差、従つて計測器の簡
単な較正では除去され得ない該系統誤差を避ける
ため、装置内部のすべての光ビームが同じ平面内
にあることを必要とする。
偏光状態に依存する系統誤差、従つて計測器の簡
単な較正では除去され得ない該系統誤差を避ける
ため、装置内部のすべての光ビームが同じ平面内
にあることを必要とする。
マイケルソン干渉計は、これらの不都合を本質
的に有していない。何故ならば、光源から放出さ
れる光ビームは、反射し返される２つのビームに
分割されるからである。そして、そのようなビー
ムは明らかに同じ平面内にあり、しかもビームス
プリツターとミラーとの間の距離は非常に短くな
り得る。
的に有していない。何故ならば、光源から放出さ
れる光ビームは、反射し返される２つのビームに
分割されるからである。そして、そのようなビー
ムは明らかに同じ平面内にあり、しかもビームス
プリツターとミラーとの間の距離は非常に短くな
り得る。
マイケルソン干渉計に基づく、偏光状態を測定
するための装置の例が、R.M.A.アツザム
（Azzam）及びN.M.バシヤラ（Bashara）によ
る「楕円偏光解析法及び偏光（Ellipsometry
and polarized light）」、北オランダ出版社
（North−Holland Publishing Company）、1977
年、第262〜265頁、並びにH.F.ヘイズブレツク
（Hazebroek）及びW.M.ヴイツサー（Visser）
による論文「自動化されたレーザー干渉式楕円偏
光解析法及び精密反射解析法（Automated laser
interferometric ellipsometry and precision
reflectometry）」、ジヤーナル・オブ・フイジツ
クス（Journal of Physics）、セクシヨンＥ、第
16巻、1983年、第654〜661頁に記載されている。
するための装置の例が、R.M.A.アツザム
（Azzam）及びN.M.バシヤラ（Bashara）によ
る「楕円偏光解析法及び偏光（Ellipsometry
and polarized light）」、北オランダ出版社
（North−Holland Publishing Company）、1977
年、第262〜265頁、並びにH.F.ヘイズブレツク
（Hazebroek）及びW.M.ヴイツサー（Visser）
による論文「自動化されたレーザー干渉式楕円偏
光解析法及び精密反射解析法（Automated laser
interferometric ellipsometry and precision
reflectometry）」、ジヤーナル・オブ・フイジツ
クス（Journal of Physics）、セクシヨンＥ、第
16巻、1983年、第654〜661頁に記載されている。
これらの文献は、楕円偏光計、即ち物体の表面
によつて反射させられた放射の偏光状態を測定す
る装置を開示している。その楕円偏光計では、偏
光させられた光線がビームスプリツターによつて
２つの部分に分けられる。一方の部分は、試験中
の物体に向けて送られ、そして、該一方の部分が
それによつてサンプル、次いでビームスプリツタ
ーに向けて再び反射し返させられるところのミラ
ーで反射させられる。基準ビームとして働く他方
の部分は、コーナーレフレクターに送られ、そし
てそこからビームスプリツターに送られる。コー
ナーレフレクターは、ビームスプリツターに向け
て送り返される、基準分枝内のビームの周波数を
ドツプラー効果によつて変化させるべく振動させ
られる。２つのビームは、ビームスプリツターに
より、両方の周波数を含む単一のビームに再結合
される。試験中の物体における入射面に対して平
行な成分と垂直な成分は、分離されて別々の検出
器に送られる。マイクロプロセツサーが、検出器
によつて供給されるビート信号の強さから必要な
情報を得る。
によつて反射させられた放射の偏光状態を測定す
る装置を開示している。その楕円偏光計では、偏
光させられた光線がビームスプリツターによつて
２つの部分に分けられる。一方の部分は、試験中
の物体に向けて送られ、そして、該一方の部分が
それによつてサンプル、次いでビームスプリツタ
ーに向けて再び反射し返させられるところのミラ
ーで反射させられる。基準ビームとして働く他方
の部分は、コーナーレフレクターに送られ、そし
てそこからビームスプリツターに送られる。コー
ナーレフレクターは、ビームスプリツターに向け
て送り返される、基準分枝内のビームの周波数を
ドツプラー効果によつて変化させるべく振動させ
られる。２つのビームは、ビームスプリツターに
より、両方の周波数を含む単一のビームに再結合
される。試験中の物体における入射面に対して平
行な成分と垂直な成分は、分離されて別々の検出
器に送られる。マイクロプロセツサーが、検出器
によつて供給されるビート信号の強さから必要な
情報を得る。
上記の楕円偏光計は多数の問題点を有してい
る。具体的には、コーナーレフレクターの位置が
厳密なものとなる。何故ならば、基準ビームの偏
光を維持するため、基準ビームがコーナーレフレ
クターの２つの自己偏光の内の一方と一致するよ
う、該位置が選択されねばならないからである。
また、上記の楕円偏光計は、信頼性の問題を常に
残すところの可動部分を含んでいる。更に、上記
の楕円偏光計は、低い周波数（200Hz）で動作す
るため、非常に急速な偏光の変動を検出すること
ができない。
る。具体的には、コーナーレフレクターの位置が
厳密なものとなる。何故ならば、基準ビームの偏
光を維持するため、基準ビームがコーナーレフレ
クターの２つの自己偏光の内の一方と一致するよ
う、該位置が選択されねばならないからである。
また、上記の楕円偏光計は、信頼性の問題を常に
残すところの可動部分を含んでいる。更に、上記
の楕円偏光計は、低い周波数（200Hz）で動作す
るため、非常に急速な偏光の変動を検出すること
ができない。
従つて、本発明は、これらの問題点を解決する
ヘテロダインマイケルソン干渉計であつて、可動
部分が無く、しかも偏光状態の非常に短時間の変
動にも追従できるように高い周波数（数十〜数百
ＭHz）で動作するヘテロダインマイケルソン干渉
計を提供することを目的としている。
ヘテロダインマイケルソン干渉計であつて、可動
部分が無く、しかも偏光状態の非常に短時間の変
動にも追従できるように高い周波数（数十〜数百
ＭHz）で動作するヘテロダインマイケルソン干渉
計を提供することを目的としている。
上記目的を達成するため、本発明によれば、第
１の形態においては、 物体から出て行く光線の偏光状態を測定するた
めのヘテロダインマイケルソン干渉計であつて、 １つの光路に沿つて単色光ビームを放出する単
色光ビーム源であつて、前記物体は該光路に沿つ
て位置させられ、該単色光ビーム源からの、光ビ
ームの形の光線が該物体から出て行くものと、 光ビーム分割及び再合成装置であつて、該装置
は前記光路に沿つて下流に位置させられ且つ 前記物体からの前記光ビームを受光し、 受光した光ビームを一対の部分ビームに分割
し、 該部分ビームを２つの光路分枝に沿つて送出
し、そして 該光路分枝からの反射させられた部分ビームを
受光すると共に該反射させられた部分ビームを単
一のビームに再合成する 手段を設けられているものと、 前記光路分枝の端部に位置させられ且つそれら
に沿つて送られる前記部分ビームに垂直に位置さ
せられる、それぞれのミラーであつて、前記反射
させられた部分ビームを形成し、前記単一のビー
ムに再合成するための前記光ビーム分割及び再合
成装置にそれらを反射し返すためのものと、 前記光路分枝の内の一方の光路分枝に沿つて送
られる前記部分ビームに所定の直線偏光状態を与
え、もつて該所定の直線偏光状態を有する該部分
ビームから基準ビームを形成する、該一方の光路
分枝内の手段であつて、他方の部分ビームは決定
されるべき偏光状態を有しているものと、 前記他方の部分ビームに周波数シフトを与え、
無線周波数信号で駆動される音響−光学装置を含
み、前記決定されるべき偏光状態を有する該他方
の部分ビームを受光し、そして該音響−光学装置
で受光された該他方の部分ビームと同じ周波数を
有する第１のビームと、第２のビームであつてそ
の周波数が該無線周波数信号の周波数に等しい値
だけ該第１のビームの周波数と異なるものとを放
出する手段であつて、該音響−光学装置は、少な
くとも該第２のビームがそれに垂直なミラーに該
他方の部分ビームとして送られるように位置させ
られ、該音響−光学装置は又、第３及び第４のビ
ームを放出するように、最後に記したミラーで反
射させられた該第２のビームによつて横切られる
べく位置させられ、該第３及び第４のビームの内
の少なくとも一方は該第１のビームの周波数と異
なる周波数を有し且つ前記基準ビームと前記単一
のビームに再合成されるものと、 偏光解析手段であつて、前記単一のビームの相
応に偏光した成分の間のビートを表す電気信号を
発生して前記反射させられた部分ビームの再合成
を表す該単一のビームを解析し、該電気信号の強
度及び相対的な位相から偏光状態を決定するもの
と、 を具備するヘテロダインマイケルソン干渉計が提
供され、第２の形態においては、 物体から出て行く光線の偏光状態を測定するた
めのヘテロダインマイケルソン干渉計であつて、 １つの光路に沿つて単色光ビームを放出する単
色光ビーム源であつて、前記物体は該光路に沿つ
て位置させられ、該単色光ビーム源からの、光ビ
ームの形の光線が該物体から出て行くものと、 光ビーム分割及び再合成装置であつて、該装置
は前記光路に沿つて下流に位置させられ且つ 前記物体からの前記光ビームを受光し、 受光した光ビームを一対の部分ビームに分割
し、 該部分ビームを２つの光路分枝に沿つて送出
し、 該光路分枝からの反射させられた部分ビームを
受光すると共に該反射させられた部分ビームを単
一のビームに再合成し、そして 該一対の部分ビームの内の他方の部分ビームに
周波数シフトを与える 手段を設けられているものと、 前記光路分枝の端部に位置させられ且つそれら
に沿つて送られる前記部分ビームに垂直に位置さ
せられる、それぞれのミラーであつて、前記反射
させられた部分ビームを形成し、前記単一のビー
ムに再合成するための前記光ビーム分割及び再合
成装置にそれらを反射し返すためのものと、 前記光路分枝の内の一方の光路分枝に沿つて送
られる前記部分ビームに所定の直線偏光状態を与
え、もつて該所定の直線偏光状態を有する該部分
ビームから基準ビームを形成する、該一方の光路
分枝内の手段であつて、前記他方の部分ビームは
決定されるべき偏光状態を有しており、前記他方
の部分ビームに周波数シフトを与える手段は、無
線周波数信号で駆動される音響−光学装置を含
み、前記決定されるべき偏光状態を有する該他方
の部分ビームを受光し、そして該音響−光学装置
で受光された該他方の部分ビームと同じ周波数を
有する第１のビームと、第２のビームであつてそ
の周波数が該無線周波数信号の周波数に等しい値
だけ該第１のビームの周波数と異なるものとを放
出し、該音響−光学装置は、少なくとも該第２の
ビームがそれに垂直なミラーに該他方の部分ビー
ムとして送られるように位置させられ、該音響−
光学装置は又、第３及び第４のビームを放出する
ように、最後に記したミラーで反射させられた該
第２のビームによつて横切られるべく位置させら
れ、該第３及び第４のビームの内の少なくとも一
方は該第１のビームの周波数と異なる周波数を有
し且つ前記基準ビームと前記単一のビームに再合
成されるものと、 偏光解析手段であつて、前記単一のビームの相
応に偏光した成分の間のビートを表す電気信号を
発生して前記反射させられた部分ビームの再合成
を表す該単一のビームを解析し、該電気信号の強
度及び相対的な位相から偏光状態を決定するもの
と、 を具備するヘテロダインマイケルソン干渉計が提
供され、そして、第３の形態においては、 透明又は反射性の物体から出て行く放射の偏光
状態を測定するためのヘテロダインマイケルソン
干渉計であつて、 光ビームが前記物体から出て行くように該物体
を照射する単色光ビーム源と、 光ビーム分割−再合成装置であつて、前記物体
から来る光ビームを受光し、それを一対の部分ビ
ームに分割し、該部分ビームを、該部分ビームの
伝搬方向に垂直に配置されているそれぞれのミラ
ーで終端する当該干渉計の２つの分枝に沿つて送
出し、そして該ミラーで反射させられた部分ビー
ムを受光すると共に単一のビームに再合成するも
のと、 前記２つの分枝の内の一方の分枝内に挿入され
る手段であつて、それに沿つて送られる一方の部
分ビームに所定の直線偏光状態を与えて基準ビー
ムを得るものと、 他方の部分ビームを周波数シフトする手段であ
つて、該他方のビームは決定されるべき偏光状態
を提供するものと、 再合成されたビームを偏光に関して解析する手
段であつて、該再合成されたビームの等しく偏光
した成分の間のビートを表す電気信号を発生して
該電気信号の強度及び相対的な位相から偏光状態
を得るものと、 を具備するヘテロダインマイケルソン干渉計にお
いて、 前記周波数シフトする手段が無線周波数信号で
駆動される音響−光学装置を備え、該音響−光学
装置は、決定されるべき偏光状態を提供するビー
ムを受光し、受光したビームと同じ周波数を有す
る第１のビームと、第２のビームであつてその周
波数が駆動信号の周波数に等しい値だけ該受光し
たビームの周波数と異なるものとを放出し、そし
て少なくとも該第２のビームを前記ミラーの内の
１個のミラーに向けて送出し、該音響−光学装置
は、反射させられたビームによつて再び横切られ
て第３及び第４のビームを放出するように配設さ
れ、該第３及び第４のビームの内の少なくとも一
方は、該受光したビームの周波数と異なる周波数
を有し且つ前記基準ビームと合成されることを特
徴とするヘテロダインマイケルソン干渉計が提供
される。
１の形態においては、 物体から出て行く光線の偏光状態を測定するた
めのヘテロダインマイケルソン干渉計であつて、 １つの光路に沿つて単色光ビームを放出する単
色光ビーム源であつて、前記物体は該光路に沿つ
て位置させられ、該単色光ビーム源からの、光ビ
ームの形の光線が該物体から出て行くものと、 光ビーム分割及び再合成装置であつて、該装置
は前記光路に沿つて下流に位置させられ且つ 前記物体からの前記光ビームを受光し、 受光した光ビームを一対の部分ビームに分割
し、 該部分ビームを２つの光路分枝に沿つて送出
し、そして 該光路分枝からの反射させられた部分ビームを
受光すると共に該反射させられた部分ビームを単
一のビームに再合成する 手段を設けられているものと、 前記光路分枝の端部に位置させられ且つそれら
に沿つて送られる前記部分ビームに垂直に位置さ
せられる、それぞれのミラーであつて、前記反射
させられた部分ビームを形成し、前記単一のビー
ムに再合成するための前記光ビーム分割及び再合
成装置にそれらを反射し返すためのものと、 前記光路分枝の内の一方の光路分枝に沿つて送
られる前記部分ビームに所定の直線偏光状態を与
え、もつて該所定の直線偏光状態を有する該部分
ビームから基準ビームを形成する、該一方の光路
分枝内の手段であつて、他方の部分ビームは決定
されるべき偏光状態を有しているものと、 前記他方の部分ビームに周波数シフトを与え、
無線周波数信号で駆動される音響−光学装置を含
み、前記決定されるべき偏光状態を有する該他方
の部分ビームを受光し、そして該音響−光学装置
で受光された該他方の部分ビームと同じ周波数を
有する第１のビームと、第２のビームであつてそ
の周波数が該無線周波数信号の周波数に等しい値
だけ該第１のビームの周波数と異なるものとを放
出する手段であつて、該音響−光学装置は、少な
くとも該第２のビームがそれに垂直なミラーに該
他方の部分ビームとして送られるように位置させ
られ、該音響−光学装置は又、第３及び第４のビ
ームを放出するように、最後に記したミラーで反
射させられた該第２のビームによつて横切られる
べく位置させられ、該第３及び第４のビームの内
の少なくとも一方は該第１のビームの周波数と異
なる周波数を有し且つ前記基準ビームと前記単一
のビームに再合成されるものと、 偏光解析手段であつて、前記単一のビームの相
応に偏光した成分の間のビートを表す電気信号を
発生して前記反射させられた部分ビームの再合成
を表す該単一のビームを解析し、該電気信号の強
度及び相対的な位相から偏光状態を決定するもの
と、 を具備するヘテロダインマイケルソン干渉計が提
供され、第２の形態においては、 物体から出て行く光線の偏光状態を測定するた
めのヘテロダインマイケルソン干渉計であつて、 １つの光路に沿つて単色光ビームを放出する単
色光ビーム源であつて、前記物体は該光路に沿つ
て位置させられ、該単色光ビーム源からの、光ビ
ームの形の光線が該物体から出て行くものと、 光ビーム分割及び再合成装置であつて、該装置
は前記光路に沿つて下流に位置させられ且つ 前記物体からの前記光ビームを受光し、 受光した光ビームを一対の部分ビームに分割
し、 該部分ビームを２つの光路分枝に沿つて送出
し、 該光路分枝からの反射させられた部分ビームを
受光すると共に該反射させられた部分ビームを単
一のビームに再合成し、そして 該一対の部分ビームの内の他方の部分ビームに
周波数シフトを与える 手段を設けられているものと、 前記光路分枝の端部に位置させられ且つそれら
に沿つて送られる前記部分ビームに垂直に位置さ
せられる、それぞれのミラーであつて、前記反射
させられた部分ビームを形成し、前記単一のビー
ムに再合成するための前記光ビーム分割及び再合
成装置にそれらを反射し返すためのものと、 前記光路分枝の内の一方の光路分枝に沿つて送
られる前記部分ビームに所定の直線偏光状態を与
え、もつて該所定の直線偏光状態を有する該部分
ビームから基準ビームを形成する、該一方の光路
分枝内の手段であつて、前記他方の部分ビームは
決定されるべき偏光状態を有しており、前記他方
の部分ビームに周波数シフトを与える手段は、無
線周波数信号で駆動される音響−光学装置を含
み、前記決定されるべき偏光状態を有する該他方
の部分ビームを受光し、そして該音響−光学装置
で受光された該他方の部分ビームと同じ周波数を
有する第１のビームと、第２のビームであつてそ
の周波数が該無線周波数信号の周波数に等しい値
だけ該第１のビームの周波数と異なるものとを放
出し、該音響−光学装置は、少なくとも該第２の
ビームがそれに垂直なミラーに該他方の部分ビー
ムとして送られるように位置させられ、該音響−
光学装置は又、第３及び第４のビームを放出する
ように、最後に記したミラーで反射させられた該
第２のビームによつて横切られるべく位置させら
れ、該第３及び第４のビームの内の少なくとも一
方は該第１のビームの周波数と異なる周波数を有
し且つ前記基準ビームと前記単一のビームに再合
成されるものと、 偏光解析手段であつて、前記単一のビームの相
応に偏光した成分の間のビートを表す電気信号を
発生して前記反射させられた部分ビームの再合成
を表す該単一のビームを解析し、該電気信号の強
度及び相対的な位相から偏光状態を決定するもの
と、 を具備するヘテロダインマイケルソン干渉計が提
供され、そして、第３の形態においては、 透明又は反射性の物体から出て行く放射の偏光
状態を測定するためのヘテロダインマイケルソン
干渉計であつて、 光ビームが前記物体から出て行くように該物体
を照射する単色光ビーム源と、 光ビーム分割−再合成装置であつて、前記物体
から来る光ビームを受光し、それを一対の部分ビ
ームに分割し、該部分ビームを、該部分ビームの
伝搬方向に垂直に配置されているそれぞれのミラ
ーで終端する当該干渉計の２つの分枝に沿つて送
出し、そして該ミラーで反射させられた部分ビー
ムを受光すると共に単一のビームに再合成するも
のと、 前記２つの分枝の内の一方の分枝内に挿入され
る手段であつて、それに沿つて送られる一方の部
分ビームに所定の直線偏光状態を与えて基準ビー
ムを得るものと、 他方の部分ビームを周波数シフトする手段であ
つて、該他方のビームは決定されるべき偏光状態
を提供するものと、 再合成されたビームを偏光に関して解析する手
段であつて、該再合成されたビームの等しく偏光
した成分の間のビートを表す電気信号を発生して
該電気信号の強度及び相対的な位相から偏光状態
を得るものと、 を具備するヘテロダインマイケルソン干渉計にお
いて、 前記周波数シフトする手段が無線周波数信号で
駆動される音響−光学装置を備え、該音響−光学
装置は、決定されるべき偏光状態を提供するビー
ムを受光し、受光したビームと同じ周波数を有す
る第１のビームと、第２のビームであつてその周
波数が駆動信号の周波数に等しい値だけ該受光し
たビームの周波数と異なるものとを放出し、そし
て少なくとも該第２のビームを前記ミラーの内の
１個のミラーに向けて送出し、該音響−光学装置
は、反射させられたビームによつて再び横切られ
て第３及び第４のビームを放出するように配設さ
れ、該第３及び第４のビームの内の少なくとも一
方は、該受光したビームの周波数と異なる周波数
を有し且つ前記基準ビームと合成されることを特
徴とするヘテロダインマイケルソン干渉計が提供
される。
以下、添付図面を参照して本発明の実施例につ
いて説明する。
いて説明する。
図面は、測定に使用される光線の光源と干渉計
との間に配置される単一モードの光フアイバーの
出力における偏光状態の測定に関する本発明の応
用を示す。この構成は、フアイバー長が光源のコ
ヒーレンス長よりも長いかも知れず、このため、
もしフアイバーが干渉計の分枝内に挿入されるな
らば、再結合されるべき２つの光線間の正確な位
置関係がもはや存在しないかも知れないという事
実を考慮に入れたものである。
との間に配置される単一モードの光フアイバーの
出力における偏光状態の測定に関する本発明の応
用を示す。この構成は、フアイバー長が光源のコ
ヒーレンス長よりも長いかも知れず、このため、
もしフアイバーが干渉計の分枝内に挿入されるな
らば、再結合されるべき２つの光線間の正確な位
置関係がもはや存在しないかも知れないという事
実を考慮に入れたものである。
本発明の第１実施例を概略的に示す構成図であ
る第１図を参照するに、光ビーム源１、例えば特
殊なスペクトルである必要のない半導体レーザー
は光ビームを放出し、該光ビームは、レンズ２，
３で構成されている適切な光学系を介して平行に
され且つ単一モードの光フアイバー４の入口に集
束される。測定されるべき偏光状態を含む、光フ
アイバー４から出て行くビーム５は、別の光学系
６によつて平行にされ、そしてその全体が参照符
号７で示されているヘテロダインマイケルソン干
渉計に送られる。該干渉計７は、ビーム５を透過
させられる部分ビーム５ａ及び反射させられる部
分ビーム５ｂに分割するビーム分割−再結合装置
８と、それぞれミラー９，１０で終端する２つの
分枝とを備えている。
る第１図を参照するに、光ビーム源１、例えば特
殊なスペクトルである必要のない半導体レーザー
は光ビームを放出し、該光ビームは、レンズ２，
３で構成されている適切な光学系を介して平行に
され且つ単一モードの光フアイバー４の入口に集
束される。測定されるべき偏光状態を含む、光フ
アイバー４から出て行くビーム５は、別の光学系
６によつて平行にされ、そしてその全体が参照符
号７で示されているヘテロダインマイケルソン干
渉計に送られる。該干渉計７は、ビーム５を透過
させられる部分ビーム５ａ及び反射させられる部
分ビーム５ｂに分割するビーム分割−再結合装置
８と、それぞれミラー９，１０で終端する２つの
分枝とを備えている。
第１の分枝に沿つて送られる部分ビーム５ａは
音響−光学装置１１に入り、該音響−光学装置１
１は、ビームの入射方向に対して最適の角度（ブ
ラツグ角）に方向付けられている光学軸を有する
ように配設されていると共に、適切な無線周波数
の電気信号（例えば40MHzの信号）で駆動され
る。
音響−光学装置１１に入り、該音響−光学装置１
１は、ビームの入射方向に対して最適の角度（ブ
ラツグ角）に方向付けられている光学軸を有する
ように配設されていると共に、適切な無線周波数
の電気信号（例えば40MHzの信号）で駆動され
る。
周知のように、音響−光学装置１１は、入力ビ
ーム５ａを周波数及び方向に関して不変のままに
通過させると共に、光学的な入力放射の周波数と
電気的な駆動信号の周波数との和又は差に等しい
周波数を有する第２のビーム５ｃを放出する。ビ
ーム５ｃの方向はブラツグの回析の法則によつて
決定される。即ち、その方向は、音響−光学相互
作用によつてビームが受ける偏向５ａ−５ｃがブ
ラツグ角の２倍に等しくなるようなものである。
第１図に示されている構成では、第２のビーム５
ｃは上記の２つの周波数の和に等しい周波数を有
している。ビーム５ａは適切な吸収スクリーン１
２によつて遮断される一方、ビーム５ｃは、その
伝搬方向に垂直なミラー９に到達し、そして音響
−光学装置１１に向けて反射し返される。
ーム５ａを周波数及び方向に関して不変のままに
通過させると共に、光学的な入力放射の周波数と
電気的な駆動信号の周波数との和又は差に等しい
周波数を有する第２のビーム５ｃを放出する。ビ
ーム５ｃの方向はブラツグの回析の法則によつて
決定される。即ち、その方向は、音響−光学相互
作用によつてビームが受ける偏向５ａ−５ｃがブ
ラツグ角の２倍に等しくなるようなものである。
第１図に示されている構成では、第２のビーム５
ｃは上記の２つの周波数の和に等しい周波数を有
している。ビーム５ａは適切な吸収スクリーン１
２によつて遮断される一方、ビーム５ｃは、その
伝搬方向に垂直なミラー９に到達し、そして音響
−光学装置１１に向けて反射し返される。
音響−光学装置１１は、今度はビーム５ｃに作
用して、受光したビームを再び周波数シフトし且
つ偏向させる。偏向させられ且つ二度に亘つて周
波数シフトされたところの、音響−光学装置１１
から出て行くビームは、入つて来るビーム５ａ上
に正確に重畳され、そしてビーム分割−再結合装
置８に到達する。不変のままで伝搬するところの
出て行くビームであつて、測定に影響を与えるこ
となく干渉計から除かれ得るものは、吸収スクリ
ーン１２と類似の装置によつて、又は適切な部品
配置によつて遮断され得る。
用して、受光したビームを再び周波数シフトし且
つ偏向させる。偏向させられ且つ二度に亘つて周
波数シフトされたところの、音響−光学装置１１
から出て行くビームは、入つて来るビーム５ａ上
に正確に重畳され、そしてビーム分割−再結合装
置８に到達する。不変のままで伝搬するところの
出て行くビームであつて、測定に影響を与えるこ
となく干渉計から除かれ得るものは、吸収スクリ
ーン１２と類似の装置によつて、又は適切な部品
配置によつて遮断され得る。
干渉計７の第２の分枝内に発射される部分ビー
ム５ｂは、ビームに明確に規定された偏光状態を
与える偏光装置１３を通過させられる。偏光装置
１３は、例えば45゜の直線偏光成分のみを透過さ
せるように配置させられているグラン・テイラー
プリズムである。偏光装置１３から出て行く偏光
させられたビームは、ミラー１０に垂直に衝突
し、反射し返され、45゜に直線偏光させられたま
ま再び偏光装置１３を横切り、そして再びビーム
分割−再結合装置８に到達する。このビームは基
準ビームを構成する。
ム５ｂは、ビームに明確に規定された偏光状態を
与える偏光装置１３を通過させられる。偏光装置
１３は、例えば45゜の直線偏光成分のみを透過さ
せるように配置させられているグラン・テイラー
プリズムである。偏光装置１３から出て行く偏光
させられたビームは、ミラー１０に垂直に衝突
し、反射し返され、45゜に直線偏光させられたま
ま再び偏光装置１３を横切り、そして再びビーム
分割−再結合装置８に到達する。このビームは基
準ビームを構成する。
ビーム分割−再結合装置８は、基準ビームの透
過した部分（以下「透過ビーム」という）と周波
数シフトしたビームの反射した部分（以下「反射
ビーム」という）とからなるビーム１４を生成す
る。ビーム１４は偏光分析装置１５に送られる。
偏光分析装置１５は、例えばビーム分割−再結合
装置８の軸と一致する軸を有する第２のグラン・
テイラープリズムである。再結合されたビーム１
４の２つの放射の等しく偏光させられた成分間の
ビートが、偏光分析装置１５の２つの出力に存在
する。これらのビートは検出器１６，１７によつ
て検出され、該検出器１６，１７の出力信号は、
振幅器１８，１９によつてそれぞれ適切に増幅さ
れて測定及び／又は表示装置２０（例えば、ベク
トル電圧計及び／又はｘ−ｙモードで動作するオ
シロスコープ）に供給される。測定及び／又は表
示装置２０は、比Ex／Ey及び位相差φの測定及
び／又は表示を行うことができる。図示しない適
切な処理手段が、異なつた条件下で得られた２つ
以上の偏光状態の測定から所望の光フアイバー特
性を得るであろう。
過した部分（以下「透過ビーム」という）と周波
数シフトしたビームの反射した部分（以下「反射
ビーム」という）とからなるビーム１４を生成す
る。ビーム１４は偏光分析装置１５に送られる。
偏光分析装置１５は、例えばビーム分割−再結合
装置８の軸と一致する軸を有する第２のグラン・
テイラープリズムである。再結合されたビーム１
４の２つの放射の等しく偏光させられた成分間の
ビートが、偏光分析装置１５の２つの出力に存在
する。これらのビートは検出器１６，１７によつ
て検出され、該検出器１６，１７の出力信号は、
振幅器１８，１９によつてそれぞれ適切に増幅さ
れて測定及び／又は表示装置２０（例えば、ベク
トル電圧計及び／又はｘ−ｙモードで動作するオ
シロスコープ）に供給される。測定及び／又は表
示装置２０は、比Ex／Ey及び位相差φの測定及
び／又は表示を行うことができる。図示しない適
切な処理手段が、異なつた条件下で得られた２つ
以上の偏光状態の測定から所望の光フアイバー特
性を得るであろう。
検出器の出力信号はa1及びa2に比例した振幅と
位相異φを有している。実際、話を簡単にするた
め、ビーム分割−再結合装置８から出て行く、反
射ビームと透過ビームとが等しい強さを有してい
ると仮定すると、ミラー９での反射後にビーム分
割−再結合装置８に到達するビームは、電界によ
つて次のように表される。
位相異φを有している。実際、話を簡単にするた
め、ビーム分割−再結合装置８から出て行く、反
射ビームと透過ビームとが等しい強さを有してい
ると仮定すると、ミラー９での反射後にビーム分
割−再結合装置８に到達するビームは、電界によ
つて次のように表される。
Emx＝ｋ・Eox・exp［ｉ（ω＋２Ω）ｔ］
Emy＝ｋ・Eoy・exp｛［ｉ（ω＋２Ω）ｔ＋φ｝
(2) ここで、Eox＝ｈ・a1及びEoy＝ｈ・a2は音響
−光学装置１１を二度に亘つて通過する前の強さ
であり、ｋ及びｈはそれぞれ音響−光学装置１１
における効率及びビーム分割−再結合装置８にお
けるビーム分割に起因する損失を考慮に入れた定
数であり、そしてΩは音響−光学装置１１を駆動
する信号の周波数である。
(2) ここで、Eox＝ｈ・a1及びEoy＝ｈ・a2は音響
−光学装置１１を二度に亘つて通過する前の強さ
であり、ｋ及びｈはそれぞれ音響−光学装置１１
における効率及びビーム分割−再結合装置８にお
けるビーム分割に起因する損失を考慮に入れた定
数であり、そしてΩは音響−光学装置１１を駆動
する信号の周波数である。
45゜に直線偏光させられている基準ビームは、
電界によつて次のように表される。
電界によつて次のように表される。
Erx＝Ery＝（Eo／√２）・exp［ｉ（ωt＋φR）］ (3)
ここで、Eo及びφRは次式によつて与えられる。
Eo＝Eox2＋Eoy2＋2EoxEoy cosφ
φR＝arctg｜Eoy sinφ／（Eox
＋Eoy cosφ）］ (4)
２つの電界はビーム分割−再結合装置８の出力
において重畳され、ｘ軸及びｙ軸に沿う、式(2)、
(3)で表されている成分の和がもたらされる。偏光
分析装置１５は、ｘ軸に沿つて偏光させられてい
る成分を検出器１６に向けて送ると共に、ｙ軸に
沿つて偏光させられている成分を検出器１７に向
けて送る。検出器から出て行く信号は、検出され
た電界成分の強さ（即ち二乗）に比例する。従つ
て、もし検出器１６，１７から出て行く電流の直
流分を増幅器１８，１９でろ波することによつて
除去するならば、測定及び／又は表示装置２０に
送られる、対応する電気信号Sx、Syは、式(2)、
(3)で表されている電界成分間のビートに比例す
る。従つて、Sx、Syは、２つのビームの周波数
間の差異に等しい周波数で振動する電気信号であ
り、そして次式に示される強さをそれぞれ有する
であろう。
において重畳され、ｘ軸及びｙ軸に沿う、式(2)、
(3)で表されている成分の和がもたらされる。偏光
分析装置１５は、ｘ軸に沿つて偏光させられてい
る成分を検出器１６に向けて送ると共に、ｙ軸に
沿つて偏光させられている成分を検出器１７に向
けて送る。検出器から出て行く信号は、検出され
た電界成分の強さ（即ち二乗）に比例する。従つ
て、もし検出器１６，１７から出て行く電流の直
流分を増幅器１８，１９でろ波することによつて
除去するならば、測定及び／又は表示装置２０に
送られる、対応する電気信号Sx、Syは、式(2)、
(3)で表されている電界成分間のビートに比例す
る。従つて、Sx、Syは、２つのビームの周波数
間の差異に等しい周波数で振動する電気信号であ
り、そして次式に示される強さをそれぞれ有する
であろう。
Sx＝ｋ・Eo・Eox cos（２Ωｔ−φR）
Sy＝ｋ・Eo・Eoy cos（２Ωｔ−φR＋φ） (5)
これらの関係から、２つの信号間の位相差は現
にφであり、そして、Eox、Eoyの値を考慮する
と、それらの振幅はa1及びa2にそれぞれ比例する
ということが、即座に理解され得る。
にφであり、そして、Eox、Eoyの値を考慮する
と、それらの振幅はa1及びa2にそれぞれ比例する
ということが、即座に理解され得る。
ヘテロダインマイケルソン干渉計が参照符号７
０で示されている第２図の第２実施例において、
光学系６によつて平行にされたビーム５は、第１
図の音響−光学装置１１及びビーム分割−再結合
装置８の両方の機能を有する音響−光学装置２１
に直接的に送られる。ビーム５は、音響−光学装
置２１に、その光軸に対してブラツグ角で入る。
偏向させられずに出て行くビーム５ｂは、全反射
プリズム２２で集められ、そしてこの全反射プリ
ズムで反射させられたビームの伝搬方向に垂直な
ミラー２３に送られる。この反射させられたビー
ムは全反射プリズム２２及び音響−光学装置２１
に向けて送り返される。反対に、偏向させられ且
つ周波数シフトされた、出て行くビーム５ｅは、
第１図の偏光装置１３及びミラー１０とそれぞれ
同様のグラン・テイラープリズム２４及びミラー
２５に送られ、そして音響−光学装置２１に向け
て反射させられる。
０で示されている第２図の第２実施例において、
光学系６によつて平行にされたビーム５は、第１
図の音響−光学装置１１及びビーム分割−再結合
装置８の両方の機能を有する音響−光学装置２１
に直接的に送られる。ビーム５は、音響−光学装
置２１に、その光軸に対してブラツグ角で入る。
偏向させられずに出て行くビーム５ｂは、全反射
プリズム２２で集められ、そしてこの全反射プリ
ズムで反射させられたビームの伝搬方向に垂直な
ミラー２３に送られる。この反射させられたビー
ムは全反射プリズム２２及び音響−光学装置２１
に向けて送り返される。反対に、偏向させられ且
つ周波数シフトされた、出て行くビーム５ｅは、
第１図の偏光装置１３及びミラー１０とそれぞれ
同様のグラン・テイラープリズム２４及びミラー
２５に送られ、そして音響−光学装置２１に向け
て反射させられる。
ビーム５ｄとビーム５ｅとの間の角度が小さい
にも拘らず、全反射プリズム２２は、それらの間
の画然とした空間的な分離を可能にし、グラン・
テイラープリズム２４及びミラー２５の設置を容
易にする。このことは、干渉計の縦方向の寸法を
短くするのに寄与する。
にも拘らず、全反射プリズム２２は、それらの間
の画然とした空間的な分離を可能にし、グラン・
テイラープリズム２４及びミラー２５の設置を容
易にする。このことは、干渉計の縦方向の寸法を
短くするのに寄与する。
第２図に示されているように配置させられてい
る音響−光学装置２１は、入射ビーム５に対して
行つたのと同様の周波数シフトを、ミラー２３，
２５によつて反射させられたビームに生ぜしめ
る。このため、ビーム５ｄは周波数ω−Ωを有す
るビーム（偏向させられている）と周波数ω＋Ω
を有するビーム（偏向させられていない）とにな
り、そして、ビーム５ｅ（周波数ω＋Ωを有して
いる）は周波数ω＋Ωを有しているビーム（偏向
させられていない）と周波数ω＋２Ωを有してい
るビーム（偏向させられている）となる。ビーム
５ｅに由来する偏向させられていないビームとビ
ーム５ｄに由来する偏向させられたビームは、重
畳されて再結合ビーム２７となり、そして、全反
射プリズム２２と同様に作用する第２の全反射プ
リズム２６を通して、偏光分析、及び検出器１
６，１７を介する後続のヘテロダイン検出のため
に偏光分析装置１５、例えばグラン・テイラープ
リズムに送られる。ビーム５ｄに由来する偏向さ
せられていないビームとビーム５ｅに由来する偏
向させられたビームは、ビーム５に重畳され、そ
して、例えば光学系６と音響−光学装置２１との
間に挿入されるアイリス絞り２８を使用して、ア
ライメントのチエツクに利用され得る。同じアイ
リス絞りが、それによつてビームのコヒーレンス
長さを変化させることによつてビームが半導体レ
ーザーの共振体に再び入るのを防止するのに使用
され得る。
る音響−光学装置２１は、入射ビーム５に対して
行つたのと同様の周波数シフトを、ミラー２３，
２５によつて反射させられたビームに生ぜしめ
る。このため、ビーム５ｄは周波数ω−Ωを有す
るビーム（偏向させられている）と周波数ω＋Ω
を有するビーム（偏向させられていない）とにな
り、そして、ビーム５ｅ（周波数ω＋Ωを有して
いる）は周波数ω＋Ωを有しているビーム（偏向
させられていない）と周波数ω＋２Ωを有してい
るビーム（偏向させられている）となる。ビーム
５ｅに由来する偏向させられていないビームとビ
ーム５ｄに由来する偏向させられたビームは、重
畳されて再結合ビーム２７となり、そして、全反
射プリズム２２と同様に作用する第２の全反射プ
リズム２６を通して、偏光分析、及び検出器１
６，１７を介する後続のヘテロダイン検出のため
に偏光分析装置１５、例えばグラン・テイラープ
リズムに送られる。ビーム５ｄに由来する偏向さ
せられていないビームとビーム５ｅに由来する偏
向させられたビームは、ビーム５に重畳され、そ
して、例えば光学系６と音響−光学装置２１との
間に挿入されるアイリス絞り２８を使用して、ア
ライメントのチエツクに利用され得る。同じアイ
リス絞りが、それによつてビームのコヒーレンス
長さを変化させることによつてビームが半導体レ
ーザーの共振体に再び入るのを防止するのに使用
され得る。
第１図の実施例について述べたところのもの
は、ビートが、周波数ωとω＋２Ωとの間ではな
く、周波数ω−Ωとω＋Ωとの間で起るというこ
とを除いて、第２図の実施例についても当てはま
る。
は、ビートが、周波数ωとω＋２Ωとの間ではな
く、周波数ω−Ωとω＋Ωとの間で起るというこ
とを除いて、第２図の実施例についても当てはま
る。
上記の記載は、本発明が従来装置の欠点を除去
するものであることを明白にしている。実際、そ
こには可動部分が無く、従つて、運動を発生すべ
く設計される機械装置はもはや必要ない。両方の
分枝内のミラーは、単純な平面鏡であつて、従来
技術のコーナーレフレクターのような複合部材で
はない。このため、干渉計の平面に対する、反射
手段の厳密な方向付けという問題が生じない。最
後に、音響−光学装置１１又は２１を駆動するの
に使用される通常の周波数により、偏光の情報を
含む電気信号は少なくとも数十ＭHzの周波数を有
しており、このため、偏光状態の非常に短時間の
変化でさえ観測され得る。
するものであることを明白にしている。実際、そ
こには可動部分が無く、従つて、運動を発生すべ
く設計される機械装置はもはや必要ない。両方の
分枝内のミラーは、単純な平面鏡であつて、従来
技術のコーナーレフレクターのような複合部材で
はない。このため、干渉計の平面に対する、反射
手段の厳密な方向付けという問題が生じない。最
後に、音響−光学装置１１又は２１を駆動するの
に使用される通常の周波数により、偏光の情報を
含む電気信号は少なくとも数十ＭHzの周波数を有
しており、このため、偏光状態の非常に短時間の
変化でさえ観測され得る。
本発明の範囲から逸脱することなく変形が可能
であるということは明らかである。例えば、もし
測定されるべき偏光状態が、その厚さが光源のコ
ヒーレンス長よりもずつと薄い透明な物体によつ
て、あるいは反射性のサンプルによつてもたらさ
れるならば（楕円偏光測定の場合のように）、物
体は、干渉計内部の、偏光装置１３あるいはグラ
ン・テイラープリズム２４を含まない分枝内に挿
入され得る。透過したビームについての測定の場
合、物体の光学的性質を偏光状態から得るのに必
要な処置は、光ビームが物体を二度に亘つて横切
るということを考慮にいれるように公式を変更し
なければならないということである。このこと
は、当業者にとつては容易である。
であるということは明らかである。例えば、もし
測定されるべき偏光状態が、その厚さが光源のコ
ヒーレンス長よりもずつと薄い透明な物体によつ
て、あるいは反射性のサンプルによつてもたらさ
れるならば（楕円偏光測定の場合のように）、物
体は、干渉計内部の、偏光装置１３あるいはグラ
ン・テイラープリズム２４を含まない分枝内に挿
入され得る。透過したビームについての測定の場
合、物体の光学的性質を偏光状態から得るのに必
要な処置は、光ビームが物体を二度に亘つて横切
るということを考慮にいれるように公式を変更し
なければならないということである。このこと
は、当業者にとつては容易である。
以上のように、本発明によれば、可動部分が無
く、従つて信頼性が高く、しかも偏光状態の非常
に短時間の変動にも追従できるヘテロダインマイ
ケルソン干渉計が得られる。
く、従つて信頼性が高く、しかも偏光状態の非常
に短時間の変動にも追従できるヘテロダインマイ
ケルソン干渉計が得られる。
第１図は本発明の第１実施例を概略的に示す構
成図、及び第２図は本発明の第２実施例を概略的
に示す構成図である。 １……光ビーム源、４……光フアイバー、７，
７０……ヘテロダインマイケルソン干渉計、８…
…ビーム分割−再結合装置、９，１０，２３，２
５……ミラー、１１，２１……音響−光学装置、
１２……吸収スクリーン、１３……偏光装置、１
５……偏光分析装置、１６，１７……検出器、１
８，１９……増幅器、２０……測定及び／又は表
示装置、２４……グラン・テイラープリズム、２
８……アイリス絞り。
成図、及び第２図は本発明の第２実施例を概略的
に示す構成図である。 １……光ビーム源、４……光フアイバー、７，
７０……ヘテロダインマイケルソン干渉計、８…
…ビーム分割−再結合装置、９，１０，２３，２
５……ミラー、１１，２１……音響−光学装置、
１２……吸収スクリーン、１３……偏光装置、１
５……偏光分析装置、１６，１７……検出器、１
８，１９……増幅器、２０……測定及び／又は表
示装置、２４……グラン・テイラープリズム、２
８……アイリス絞り。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 物体から出て行く光線の偏光状態を測定する
ためのヘテロダインマイケルソン干渉計であつ
て、 (a) 一つの光路に沿つて単色光ビームを放出する
単色光ビーム源であつて、前記物体は該光路に
沿つて位置させられ、該単色光ビーム源から
の、光ビームの形の光線が該物体から出て行く
ものと、 (b) 光ビーム分割及び再合成装置であつて、該装
置は前記光路に沿つて下流に位置させられ且つ 前記物体からの前記光ビームを受光し、 受光した光ビームを一対の部分ビームに分割
し、 該部分ビームを２つの光路分枝に沿つて送出
し、そして 該光路分枝からの反射させられた部分ビーム
を受光すると共に該反射させられた部分ビーム
を単一のビームに再合成する 手段を設けられているものと、 (c) 前記光路分枝の端部に位置させられ且つそれ
らに沿つて送られる前記部分ビームに垂直に位
置させられる、それぞれのミラーであつて、前
記反射させられた部分ビームを形成し、前記単
一のビームに再合成するための前記光ビーム分
割及び再合成装置にそれらを反射し返すための
ものと、 (d) 前記光路分枝の内の一方の光路分枝に沿つて
送られる前記部分ビームに所定の直線偏光状態
を与え、もつて該所定の直線偏光状態を有する
該部分ビームから基準ビームを形成する、該一
方の光路分枝内の手段であつて、他方の部分ビ
ームは決定されるべき偏光状態を有しているも
のと、 (e) 前記他方の部分ビームに周波数シフトを与
え、無線周波数信号で駆動される音響−光学装
置を含み、前記決定されるべき偏光状態を有す
る該他方の部分ビームを受光し、そして該音響
−光学装置で受光された該他方の部分ビームと
同じ周波数を有する第１のビームと、第２のビ
ームであつてその周波数が該無線周波数信号の
周波数に等しい値だけ該第１のビームの周波数
と異なるものとを放出する手段と、 (f) 偏光解析手段であつて、前記単一のビームの
相応に偏光した成分の間のビートを表す電気信
号を発生して前記反射させられた部分ビームの
再合成を表す該単一のビームを解析し、該電気
信号の強度及び相対的な位相から偏光状態を決
定するものと、 を具備するヘテロダインマイケルソン干渉計にお
いて、 (イ) 該音響−光学装置は、少なくとも該第２のビ
ームがそれに垂直なミラーに該他方の部分ビー
ムとして送られるように位置させられ、該音響
−光学装置は又、第３及び第４のビームを放出
するように、最後に記したミラーで反射させら
れた該第２のビームによつて横切られるべく位
置させられ、該第３及び第４のビームの内の少
なくとも一方は該第１のビームの周波数と異な
る周波数を有し且つ前記基準ビームと前記単一
のビームに再合成されるものであり、 (ロ) 前記音響−光学装置が、前記光ビーム分割及
び再合成装置から出て行く前記他方の部分ビー
ムの光路内に配置されると共に、前記基準ビー
ムと、該音響−光学装置を駆動する前記無線周
波数信号の周波数の２倍に等しい周波数シフト
を受けた後に該音響−光学装置によつて再合成
されるビームとを再合成するように構成且つ配
設されていることを特徴とするヘテロダインマ
イケルソン干渉計。 ２ 物体から出て行く光線の偏光状態を測定する
ためのヘテロダインマイケルソン干渉計であつ
て、 (a) １つの光路に沿つて単色光ビームを放出する
単色光ビーム源であつて、前記物体は該光路に
沿つて位置させられ、該単色光ビーム源から
の、光ビームの形の光線が該物体から出て行く
ものと、 (b) 光ビーム分割及び再合成装置であつて、該装
置は前記光路に沿つて下流に位置させられ且つ 前記物体からの前記光ビームを受光し、 受光した光ビームを一対の部分ビームに分割
し、 該部分ビームを２つの光路分枝に沿つて送出
し、そして 該光路分枝からの反射させられた部分ビーム
を受光すると共に該反射させられた部分ビーム
を単一のビームに再合成する 手段を設けられているものと、 (c) 前記光路分枝の端部に位置させられ且つそれ
らに沿つて送られる前記部分ビームに垂直に位
置させられる、それぞれのミラーであつて、前
記反射させられた部分ビームを形成し、前記単
一のビームに再合成するための前記光ビーム分
割及び再合成装置にそれらを反射し返すための
ものと、 (d) 前記光路分枝の内の一方の光路分枝に沿つて
送られる前記部分ビームに所定の直線偏光状態
を与え、もつて該所定の直線偏光状態を有する
該部分ビームから基準ビームを形成する、該一
方の光路分枝内の手段であつて、他方の部分ビ
ームは決定されるべき偏光状態を有しているも
のと、 (e) 前記他方の部分ビームに周波数シフトを与
え、無線周波数信号で駆動される音響−光学装
置を含み、前記決定されるべき偏光状態を有す
る該他方の部分ビームを受光し、そして該音響
−光学装置で受光された該他方の部分ビームと
同じ周波数を有する第１のビームと、第２のビ
ームであつてその周波数が該無線周波数信号の
周波数に等しい値だけ該第１のビームの周波数
と異なるものとを放出する手段と、 (f) 偏光解析手段であつて、前記単一のビームの
相応に偏光した成分の間のビートを表す電気信
号を発生して前記反射させられた部分ビームの
再合成を表す該単一のビームを解析し、該電気
信号の強度及び相対的な位相から偏光状態を決
定するものと、 を具備するヘテロダインマイケルソン干渉計にお
いて、 (イ) 該音響−光学装置は、少なくとも該第２のビ
ームがそれに垂直なミラーに該他方の部分ビー
ムとして送られるように位置させられ、該音響
−光学装置は又、第３及び第４のビームを放出
するように、最後に記したミラーで反射させら
れた該第２のビームによつて横切られるべく位
置させられ、該第３及び第４のビームの内の少
なくとも一方は該第１のビームの周波数と異な
る周波数を有し且つ前記基準ビームと前記単一
のビームに再合成されるものであり、 (ロ) 前記光ビーム分割及び再合成装置が前記他方
のビームに周波数シフトを与える前記手段を含
み、前記音響−光学装置によつて放出される、
前記第１のビーム及び前記第２のビームが前記
一方の部分ビーム及び前記他方の部分ビームを
それぞれ形成することを特徴とするヘテロダイ
ンマイケルソン干渉計。 ３ 前記音響−光学装置が、前記単色光ビーム源
からの前記単色光ビームが該音響−光学装置上に
その長手方向の光軸に対してブラツグ角で衝突す
るように装着されており、前記光ビーム分割及び
再合成装置が、それらの周波数がそれぞれ該単色
光ビーム源からの該単色光ビームの周波数と該音
響−光学装置を駆動する前記無線周波数信号の周
波数との和及び差であるビームを再合成する特許
請求の範囲第２項記載のヘテロダインマイケルソ
ン干渉計。 ４ 前記音響−光学装置と１個の前記ミラーとの
間の、前記部分ビームの内の一方の部分ビームの
光路に沿つて、及び前記再合成されたビームの光
路に沿つて配置されるそれぞれの全反射プリズム
であつて、それぞれの該ビームを該ミラー及び前
記偏光解析手段にそれぞれ送る、空間的なビーム
の分離を増大させるためのものを更に具備する特
許請求の範囲第２項記載のヘテロダインマイケル
ソン干渉計。 ５ 当該干渉計の部品のアラインメントのチエツ
ク用の、ビームの光路内の絞りであつて、該ビー
ムは前記音響−光学装置から出て来て該絞りに入
射するものを更に具備する特許請求の範囲第２項
記載のヘテロダインマイケルソン干渉計。 ６ 前記音響−光学装置から出て来るビームが前
記単色光ビーム源に入るのを防止するための、ビ
ームの光路内の絞りであつて、該ビームは該音響
−光学装置から出て来て該絞りに入射するものを
更に具備する特許請求の範囲第２項記載のヘテロ
ダインマイケルソン干渉計。 ７ 前記物体が、前記単色光ビーム源と前記光ビ
ーム分割及び再合成装置との間に配置される単一
モードグラスフアイバーである特許請求の範囲第
１項記載のヘテロダインマイケルソン干渉計。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| IT67643-A/86 | 1986-08-08 | ||
| IT67643/86A IT1195127B (it) | 1986-08-08 | 1986-08-08 | Interferometro eterodina tipo michelson per misure di polarizzazione |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6344136A JPS6344136A (ja) | 1988-02-25 |
| JPH0245138B2 true JPH0245138B2 (ja) | 1990-10-08 |
Family
ID=11304156
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62192770A Granted JPS6344136A (ja) | 1986-08-08 | 1987-08-03 | 偏光測定用ヘテロダインマイケルソン干渉計 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4832492A (ja) |
| EP (1) | EP0255953B1 (ja) |
| JP (1) | JPS6344136A (ja) |
| CA (1) | CA1308938C (ja) |
| DE (2) | DE3776026D1 (ja) |
| IT (1) | IT1195127B (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5696579A (en) * | 1995-09-08 | 1997-12-09 | Mcdonnell Douglas | Method, apparatus and system for determining the differential rate of change of strain |
| WO1998015798A1 (en) * | 1996-10-09 | 1998-04-16 | Mcdonnell Douglas Corporation | Method, apparatus and system for determining the differential rate of change of strain |
| JP2002214049A (ja) * | 2001-01-17 | 2002-07-31 | Ando Electric Co Ltd | 波長モニタ |
| US7495765B2 (en) * | 2001-05-17 | 2009-02-24 | Thorlabs Gmbh | Fiber polarimeter, the use thereof, as well as polarimetric method |
| US6816260B2 (en) * | 2001-05-17 | 2004-11-09 | Thorlabs Gmbh | Fiber polarimeter, the use thereof, as well as polarimetric method |
| US6687012B2 (en) | 2001-10-30 | 2004-02-03 | Fordham University | Apparatus and method for measuring optical activity |
| US7359057B2 (en) * | 2005-08-26 | 2008-04-15 | Ball Aerospace & Technologies Corp. | Method and apparatus for measuring small shifts in optical wavelengths |
| US8576405B2 (en) * | 2008-09-25 | 2013-11-05 | Mellitor Ltd. | Heterodyne polarimeter with a background subtraction system |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4843383A (ja) * | 1971-09-27 | 1973-06-22 | ||
| JPS5234235A (en) * | 1975-09-10 | 1977-03-16 | Pouratsusen Maatein | Selffwaterrfeeding type pot |
| US4097110A (en) * | 1977-04-27 | 1978-06-27 | Sanders Associates, Inc. | Depolarization measurement by optical heterodyne |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5234235B2 (ja) * | 1971-11-16 | 1977-09-02 | ||
| FR2517081A1 (fr) * | 1981-11-26 | 1983-05-27 | Monerie Michel | Procede de detection coherente et de demodulation d'une onde porteuse modulee a etat de polarisation variable et dispositif de mise en oeuvre |
| IT1179066B (it) * | 1984-08-22 | 1987-09-16 | Cselt Centro Studi Lab Telecom | Procedimento e dispositivo per la determinazione in tempo reale dello stato di polarizzazione di un fascio luminoso quasi monocromatico |
| US4633715A (en) * | 1985-05-08 | 1987-01-06 | Canadian Patents And Development Limited - Societe Canadienne Des Brevets Et D'exploitation Limitee | Laser heterodyne interferometric method and system for measuring ultrasonic displacements |
-
1986
- 1986-08-08 IT IT67643/86A patent/IT1195127B/it active
-
1987
- 1987-08-03 JP JP62192770A patent/JPS6344136A/ja active Granted
- 1987-08-04 CA CA000543689A patent/CA1308938C/en not_active Expired - Lifetime
- 1987-08-04 US US07/081,485 patent/US4832492A/en not_active Expired - Fee Related
- 1987-08-06 DE DE8787111393T patent/DE3776026D1/de not_active Expired - Lifetime
- 1987-08-06 EP EP87111393A patent/EP0255953B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1987-08-06 DE DE198787111393T patent/DE255953T1/de active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4843383A (ja) * | 1971-09-27 | 1973-06-22 | ||
| JPS5234235A (en) * | 1975-09-10 | 1977-03-16 | Pouratsusen Maatein | Selffwaterrfeeding type pot |
| US4097110A (en) * | 1977-04-27 | 1978-06-27 | Sanders Associates, Inc. | Depolarization measurement by optical heterodyne |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE3776026D1 (de) | 1992-02-27 |
| EP0255953A3 (en) | 1988-12-14 |
| EP0255953A2 (en) | 1988-02-17 |
| US4832492A (en) | 1989-05-23 |
| IT8667643A0 (it) | 1986-08-08 |
| DE255953T1 (de) | 1989-03-30 |
| EP0255953B1 (en) | 1992-01-15 |
| IT1195127B (it) | 1988-10-12 |
| CA1308938C (en) | 1992-10-20 |
| JPS6344136A (ja) | 1988-02-25 |
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