JPH03180704A - レーザ干渉計 - Google Patents

レーザ干渉計

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JPH03180704A
JPH03180704A JP2315681A JP31568190A JPH03180704A JP H03180704 A JPH03180704 A JP H03180704A JP 2315681 A JP2315681 A JP 2315681A JP 31568190 A JP31568190 A JP 31568190A JP H03180704 A JPH03180704 A JP H03180704A
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JP
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laser
measurement
beams
interference
frequency
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JP2315681A
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Raymond J Chaney
ジョン チャーネイ レイモンド
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Renishaw PLC
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Renishaw PLC
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    • G01B9/02—Interferometers
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    • G01B2290/00—Aspects of interferometers not specifically covered by any group under G01B9/02
    • G01B2290/70—Using polarization in the interferometer

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。

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野１ 本発明は、２周波レーザ干渉計、例えば、距離を測定す
るレーザ干渉計に関する。
【従来の技術１ この種の干渉計（例えば、ＥＰ１９４９４１参照）は、
レーザと音響光学（Ａ１０）変調器を有し、出射される
ｌ対のレーザビームは、直交偏波され、周波数の差がΔ
ωである。２つのレーザビームはその偏波方向が異なる
ので、マイケルソン形干渉形の２つのアームに分岐され
る。測定アームの逆反射体が移動すると、測定アームの
反射後のビームはドツプラー効果により周波数がシフト
される。２つのアームの反射前と反射後のビームによる
光ビート周波数を比較することにより、測定アームの移
動量を測定することができる。反射後の２つのビームの
光ビート周波数は、２つのビームを干渉させて測定する
ことができ、干渉させたビーム＾珀廖也止嶋山皿−しｈ
色山小スマし招π鳥る。
【発明が解決しようとする課題］ 反射前の２つのビームの光ビート周波数（すなわち、参
照ビート周波数）は、Ａ１０変調器を駆動するための発
振器から直接得ることができる。従来のレーザ干渉計は
、発振器からの信号の伝搬時間、すなわち、Ａ１０変調
器から干渉計に入射されるビームと、光検出器からの電
気信号の伝搬時間の変動に大きく影響される。ビームと
電気信号のうちいずれか一方のみの伝搬時間が変動する
と、２つの信号の位相が相対的に推移する。その結果、
測定値に誤差が生じることになる。レーザ干渉計の一部
のみで温度が変動して２つの信号のうちの一方のみが影
響を受けた場合にもこのような状態には容易になるもの
である。例えば、温度が約１℃変化すると、約０．３μ
ｍの測定誤差を生じる。このような誤差は、レーザ干渉
計を精密測定装置として用いる場合、望ましくないこと
は明らｎ）−ｒ＋匁ス 周波数シフトされるとともに、直交偏波された１対のビ
ームを出射するレーザとしてはゼーマン分裂レーザ（Ｚ
ｅｅａａｎ−ｓｐｌｉｔ　１ａｓｅｒ）が知られている
（例えば、米国特許３．５３４．２９２）。２つのビー
ムの光ビート周波数は、２つのビームを干渉させて測定
することができ、干渉させたビームの強度を光検出器に
より検出することができる。
［課題を解決するための手段１ 本発明の一実施態様では、音響光学変調された２つのレ
ーザビームであって、レーザ干渉計で反射される前の２
つのレーザビームから、ビート周波数を得るようにした
。
本発明は、 周波数をシフトさせ得る関係を有する２つのレーザビー
ムを音響光学変調して直交偏波する変調手段と、 参照アームおよび測定アームと、 前記２つのレーザビームの一方を参照アーム側に、もう
一方を測定アーム側に分ける手段と、参照アームと測定
アームからのビームを干渉させて測定用干渉ビームを生
威し、測定用干渉ビームの強度に応じて測定用信号を生
成する手段と、 ２つのビームの周波数の差に応じた周波数を有する参照
信号を生成する手段と、 測定用信号と参照用信号から、両信号の周波数の差に応
じた信号を出力する手段と を備えたことを特徴とする。
参照信号は、参照アームと測定アームに分けられる前の
２つのビームを干渉させ、参照用干渉ビームの強度を検
出して得るのが望ましい。参照用干渉ビームと測定用干
渉ビームは同一の閉鎖空間内で生成するのが望ましい。
測定アームの偏位を示す値を得るため、２つの信号の周
波数の差に応じた出力を計数するようにしてもよい。
本発明の他の実施態様は、レーザ干渉計内の参照信号生
成手段の配置に関する。
本発明は、 周波数をシフトさせ得る関係を有する２つのレーザビー
ムを音響光学変調して直交偏波する変調手段と、 参照アームおよび測定アームと、 前記２つのレーザビームの一方を参照アーム側に、もう
一方を測定アーム側に分ける手段と、参照アームと測定
アームからのビームを干渉させて測定用干渉ビームを生
成する手段と、測定ビームの強度に応じて測定出力信号
を生成する第１検出手段と、 ｌ対のビームから２つのビームの周波数の差に応じた周
波数を有する参照信号を生成する参照信号生成手段と、 前記変調手段からのビームを前記参照信号生成手段に伝
送するための少くとも単一モードの偏波面保存光ファイ
バと、 測定信号と参照信号から両信号の周波数の差に応じた信
号を出力する手段と を備えたことを特徴とする。
［実施例］ 以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する
。
第１図は本発明の一実施例を示す。
レーザ１００は単一周波数の安定化されたレーザビーム
１０２を出射し、レーザビーム１０２は音響光学（Ａ１
０）変調器１０４により伝送される。Ａ１０変調器１０
４は発振器１０６により駆動されている。Ａ１０変調器
１０４は第２のレーザビームを出射し、第２のレーザビ
ームはその周波数ω。がレーザビーム１０２の周波数ω
に対して△ωだけ、すなわち、Ａ１０変調器１０４から
の信号の周波数だけ相違する。Ａ１０変調器１０４から
の第２のレーザビームは直交偏波されている。Ａ１０変
調器１０４は補助光学系（例えば、複屈折プリズム〉と
ともに用いるようにしても良い。２つのビームは、レン
ズ１０８により集光され単一モード偏波面保存光ファイ
バ１１０に入射される。光ファイバ１１０の偏波方向は
Ａ１０変調器１０４からの２つのレーザビームの偏波方
向と一致している。光ファイバ１１０からの２つのレー
ザビームはレンズ１１２によりコリメート化される。ビ
ームスプリッタ１１４により、２つのビームの一部は、
偏光板１１Ｇ側に分けられる。偏光板１１６の偏波方向
は２つのビームの偏波方向に対して４５°の方向にとっ
である。偏光板１１６を通過したビームは、参照干渉ビ
ーム１１８として干渉状態になる。参照干渉ビーム１１
８はレンズ１２０により集光され光ファイバ１１２（多
モード光ファイバでもよい）に入射され、光ファイバ１
１２を介して光検出器１２４に伝搬される。光検出器１
２４から２つのビームの光ビート周波数に応じた基準信
号１２６が出力される。
ビームスプリッタ１１４を通過したビームは、偏光ビー
ムスプリッタ１２８により分けられる０周波数ω。のビ
ームは測定アーム１３Ｇ側に分けられ、周波数ωのビー
ムは参照アーム１３２側に分けられる。ビームはそれぞ
れ逆反射体１３４．１３６により参照アームと測定アー
ム側に反射され、それぞれに波長板１３５．１３７を通
過し、偏光ビームスプリッタ１２８により合成される０
合成された２つのビームは偏光板１３８を通過する。偏
光板１３８の偏波方向は２つのビームの偏波方向に対し
て４５°の方向にとっである。偏光板１３８を通過した
ビームは、測定干渉ビーム１４０として干渉状態になる
。測定干渉ビーム１４０はレンズ１４２により集光され
て光ファイバ１１４（多モード光ファイバでもよい）に
入射され、光ファイバ１４４を介して光検出器１４６に
伝搬される。光検出器１４４から２つのビームの光ビー
ト周波数に応じた測定信号１５２が出力される。
光検出器１２４．１４６からそれぞれ出力される参照信
号１２６と測定信号１５２は、信号処理装置１５４に出
力され、信号処理装置１５４により、信号１２６゜１５
２の周波数の差が検出され、その差に応じて信号１５６
が出力される。信号１５６は逆反射体１３６の移動量を
表している。
参照光検出光学系を構成するビームスプリッタ１１４、
偏光板１１６．レンズ１２０と、測定光検出光学系を構
成する偏光ビームスプリッタ１２８．偏光板１３８゜レ
ンズ１４２とを、同一の温度環境に配置することが望ま
しい、このため、両光学系を単一の閉鎖空間に配置し、
光ファイバ１２２．１４４を１つのケーブルに収納する
が望ましい、こうすることにより、温度に対する耐性が
向上する。
本実施例の効果は既に明らかである。
参照信号は干渉信号と実質的に同一位置から得られるの
で、装置の温度が局部的に変化しても較正されることに
なる。光ファイバ１１０．１２２．１４４を用いること
が本実施例の特徴であるが、これら光ファイバを用いな
くても多大な効果を奏することができる。
本発明の他の実施例では、レーザ１００に替えてゼーマ
ン分裂レーザを用い、（この場合、ＡｌＯ変調器は必要
でない、）ゼーマン分裂レーザからのビームを直線偏光
するため、戻りビーム（ｕｐ−ｂｅａｍ）が嵐波長板を
介して光ファイバ１１Ｇに入射され、１／２波長板によ
りゼーマン分裂レーザからのビームの偏波面を光ファイ
バの偏波面に一致させている。
４、
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例を示すブロック図である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １）周波数をシフトさせ得る関係を有する１対のレーザ
    ビームを音響光学変調して直交偏波する変調手段と、 参照アームと測定アームと、 １対のレーザビームの一方を参照アーム側に、もう一方
    を測定アーム側に分ける手段と、参照アームと測定アー
    ムからのビームを干渉させて測定用干渉ビームを生成す
    る第１干渉手段と、測定用干渉ビームの強度に応じて測
    定信号を出力する第１検出手段と、２つのビームの周波
    数の差に応じた周波数を有する参照信号を生成する参照
    信号生成手段と、測定用信号と参照用信号から、両信号
    の周波数の差に応じた信号を出力する手段とを備えたこ
    とを特徴とするレーザ干渉計。 ２）周波数をシフトさせ得る関係を有する１対のレーザ
    ビームを音響光学変調して直交偏波する変調手段と、参
    照アームと測定アームと、１対のレーザビームの一方を
    参照アーム側に、もう一方を測定アーム側に分ける手段
    と、参照アームと測定アームからのビームを干渉させて
    測定用干渉ビームを生成する第１干渉手段と、測定用干
    渉ビームの強度に応じて測定信号を出力する第１検出手
    段と、２つのビームの周波数の差に応じた周波数を有す
    る参照信号を生成する参照信号生成手段と、前記変調手
    段からのビームを前記参照信号生成手段に伝送するため
    の少くとも単一モードの偏波面保存光ファイバと、測定
    用信号と参照用信号から、両信号の周波数の差に応じた
    信号を出力する手段とを備えたことを特徴とするレーザ
    干渉計。 ３）請求項１または請求項２において、参照信号生成手
    段は、第２干渉手段と、前記第１干渉手段の戻りビーム
    （ｕｐ−ｂｅａｍ）で、参照干渉ビームを生成するため
    のビームと干渉させるためのビームと、参照干渉ビーム
    の強度に応じた参照信号を出力する第２検出手段とによ
    りなることを特徴とするレーザ干渉計。 ４）請求項２において、変調手段は、ゼーマン分裂レー
    ザ（Ｚｅｅａａｎ−ｓｐｌｉｔ　ｌａｓｅｒ）よりなる
    ことを特徴とするレーザ干渉計。 ５）請求項２において、変調手段は、レーザと音響光学
    変調手段によりなることを特徴とするレーザ干渉計。 ６）請求項１に従属する請求項３において、前記変調手
    段からのビームを前記参照信号生成手段に伝送するため
    の少くとも単一モードの偏波面保存光ファイバを備えた
    ことを特徴とするレーザ干渉計。 ７）請求項３において、第１および第２干渉手段を単一
    の閉鎖空間内に備えたことを特徴とするレーザ干渉計。 ８）請求項７において、第１および第２検出手段を前記
    閉鎖空間外に備え、参照干渉ビームと測定干渉ビームを
    光ファイバを介して第１および第２検出手段に伝搬する
    ようにしたことを特徴とするレーザ干渉計。 ９）請求項８において、第１および第２検出手段を閉鎖
    空間内に備えたことを特徴とするレーザ干渉計。
JP2315681A 1989-11-24 1990-11-22 レーザ干渉計 Pending JPH03180704A (ja)

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GB898926574A GB8926574D0 (en) 1989-11-24 1989-11-24 Laser interferometer
GB8926574.8 1989-11-24

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EP (2) EP0606677A2 (ja)
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DE (1) DE69011289T2 (ja)
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