JPH03209106A - Rotary mirror type interferometer, interference measuring method, and optical waveguide circuit diagnostic device - Google Patents

Rotary mirror type interferometer, interference measuring method, and optical waveguide circuit diagnostic device

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JPH03209106A
JPH03209106A JP243090A JP243090A JPH03209106A JP H03209106 A JPH03209106 A JP H03209106A JP 243090 A JP243090 A JP 243090A JP 243090 A JP243090 A JP 243090A JP H03209106 A JPH03209106 A JP H03209106A
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JP
Japan
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light
mirror
optical
branched
interference
Prior art date
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Application number
JP243090A
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Japanese (ja)
Inventor
Masaru Kobayashi
勝 小林
Juichi Noda
野田 壽一
Kazumasa Takada
和正 高田
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Telegraph and Telephone Corp filed Critical Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication of JPH03209106A publication Critical patent/JPH03209106A/en
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  • Instruments For Measurement Of Length By Optical Means (AREA)
  • Testing Of Optical Devices Or Fibers (AREA)

Abstract

PURPOSE:To measure the distance to an measurement object in the direction perpendicular to the optical axis by providing the extent of frequency shift due to the Doppler effect to the reflected light on a reflection mirror, and measuring the intensity of light with respect to each frequency. CONSTITUTION:The incoherent light from a light source 1 is converted to a luminous flux of parallel rays and traverses the (y) axis in a linear part and is branched into two in the linear part on the reflection face of a half mirror 7. One branched luminous flux is thrown to a measurement object 21, and the vertical reflection light is made incident on the mirror 7 again as signal light. The other branched luminous flux is reflected when a total reflection mirror 8 is perpendicular to the optical axis, and the reflection light is made incident on the mirror 7 as reference light and is coupled with signal light. This coupled light traverses the (x) axis in the linear part and is condensed on a photodetector 17 by a lens 5. The light traversing the (y) axis at a point out of this light is branched into two at a point in the mirror 7, and one branched light is reflected at a point of the measurement object 21. The other branched light is reflected at a point of the mirror 8. Both reflected light interfer with each other in the position where they have the same optical path length when the mirror 8 is swept by a stage 14.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、回転ミラー型干渉計、この回転ミラー型干渉
計を用いた干渉測定方法およびかかる回転ミラー型干渉
計を用いた光導波回路診断装置に関するものである。
[Detailed Description of the Invention] [Field of Industrial Application] The present invention relates to a rotating mirror interferometer, an interference measurement method using the rotating mirror interferometer, and an optical waveguide circuit diagnosis using the rotating mirror interferometer. It is related to the device.

【従来の技術〕[Conventional technology]

従来例のマイケルソン干渉計の一例の構成を第7図に示
す。
FIG. 7 shows the configuration of an example of a conventional Michelson interferometer.

第7図において、lはインコヒーレント光源、2,5は
レンズ、7はハーフミラー、8は全反射ミラー、l4は
矢印で示す光軸方向に移動可能なステージ、17は光検
出器、19は波形レコーダ、20,21は形状測定用試
料としての測定物である。
In FIG. 7, l is an incoherent light source, 2 and 5 are lenses, 7 is a half mirror, 8 is a total reflection mirror, l4 is a stage movable in the direction of the optical axis indicated by the arrow, 17 is a photodetector, and 19 is a Waveform recorders 20 and 21 are objects to be measured as samples for shape measurement.

光源lからのインコヒーレント光はレンズ2で平行光に
され、ついでハーフミラー7によって2分岐される,そ
の分岐光の一方は、信号光として、測定物20に照射さ
れ、反射光が再びハーフミラー7に入射する。他方の分
岐光は全反射ミラー?で反射されて参照光となされ、そ
の参照光と測定物20からの信号光とがハーフミラー7
において結合され、レンズ5を介して光検出器17に入
射する。全反射ミラー8をステージ14で矢印方向に掃
引すると、伝搬光路長が互いに一致した信号光と参照光
とが干渉し、光検出器17によって干渉フリンジが検出
される。面a,b,cをもつ階段形状の測定物20の場
合には、第8図に示すように、面a,b,cに対してフ
リンジa’ ,b” ,c”が測定され、これによって
段差の距離が測定される。しかし、面bの幅のように、
光軸と垂直方向の距離の測定を行うことはできなかった
.また、測定物2lのように外形が曲面形状をもつ測定
物については測定することができなかった.マツハツェ
ンダ干渉計による光導波回路診■断装置の従来例の構成
を第9図に示す。
The incoherent light from the light source 1 is made into parallel light by the lens 2, and then split into two by the half mirror 7. One of the branched lights is irradiated onto the measurement object 20 as a signal light, and the reflected light is passed back to the half mirror. 7. Is the other branched light a total reflection mirror? The reference light and the signal light from the measurement object 20 are reflected by the half mirror 7.
and enters the photodetector 17 via the lens 5. When the total reflection mirror 8 is swept in the direction of the arrow by the stage 14, the signal light and the reference light whose propagation optical path lengths match each other interfere with each other, and the photodetector 17 detects an interference fringe. In the case of a step-shaped measurement object 20 having surfaces a, b, and c, fringes a', b", and c" are measured for the surfaces a, b, and c, as shown in FIG. The distance of the step is measured by However, like the width of surface b,
It was not possible to measure the distance in the direction perpendicular to the optical axis. Furthermore, it was not possible to measure objects with curved external shapes, such as object 2l. FIG. 9 shows the configuration of a conventional optical waveguide circuit diagnostic device using a Matsuha-Zehnder interferometer.

ここで、lはインコヒーレント光源、2,3,4.5は
レンズ、6は光ファイバ、7はハーフミラー、8は全反
射ミラー、14はステージ、l5はビグティルTl,T
2,T3,T4と光結合部Ctとを有する光ファイバカ
ップラ、l7は光検出器、l9は波形レコーダ、22は
光導波路G11,G12,G21,G22,G31,G
32と,2×2のボー} PI, P2 .P3, P
4と、2つの光結合部Cl, C2とを有する光導波回
路である。
Here, l is an incoherent light source, 2, 3, 4.5 are lenses, 6 is an optical fiber, 7 is a half mirror, 8 is a total reflection mirror, 14 is a stage, l5 is a big tilt Tl, T
2, an optical fiber coupler having T3, T4 and an optical coupling part Ct, l7 a photodetector, l9 a waveform recorder, 22 optical waveguides G11, G12, G21, G22, G31, G
32 and 2×2 Bo} PI, P2 . P3, P
4 and two optical coupling parts Cl and C2.

光源lからの出射光はレンズ2を介して光ファイバカッ
プラ15の一端のビグテイルT1から入射され、光結合
部Cfで2分岐される。その分岐光の一方は光ファイバ
カップラl5のビグテイルT3を介して光導波回路22
にそのボートP1から入射し、光導波路、すなわち経路
Gll→G21→G31から、およびGll−G22→
G31を伝搬した光がボートP3から、それぞれの伝微
光路長に応じた遅延をともなって、出射する。この出射
光は、信号光として、さらに光ファイバ6を介してレン
ズ3で平行光にされてからハーフミラー7に入射する。
The light emitted from the light source 1 enters the big tail T1 at one end of the optical fiber coupler 15 via the lens 2, and is split into two at the optical coupling portion Cf. One of the branched lights is sent to the optical waveguide circuit 22 via the big tail T3 of the optical fiber coupler l5.
from its boat P1, from the optical waveguides, i.e. paths Gll→G21→G31, and from Gll-G22→
The light propagated through G31 is emitted from the boat P3 with a delay depending on the respective optical path lengths. This emitted light is further converted into parallel light by a lens 3 via an optical fiber 6, and then enters a half mirror 7 as a signal light.

他方の分岐光は、光ファイバカップラ15のビグテイル
T4からレンズ4を介して平行先にされ、参照光として
、ハーフミラー7に、光導波回路22からの出射光と垂
直に入射し、その透過光が全反射ミラー8で反射され、
さらにハーフミラー7で光導波回路22から出射した信
号光と結合される。
The other branched light is parallelized from the big tail T4 of the optical fiber coupler 15 via the lens 4, and enters the half mirror 7 as a reference light perpendicularly to the output light from the optical waveguide circuit 22, and the transmitted light is is reflected by the total reflection mirror 8,
Furthermore, it is combined with the signal light emitted from the optical waveguide circuit 22 by the half mirror 7 .

全反射ミラー8をステージl4により矢印方向に掃引し
て、各経路を伝搬してきた信号光と参照光とを干渉させ
、その干渉光強度と干渉位置の遅廷量を測定する。同様
に、経路Gll→G21→G32、およびGll→G2
2→G32を伝搬してきた信号光について、ポートP4
に光ファイバ6を結合して、同様に、干渉光強度と干渉
位置の遅延量を測定する。そして、これらの結果がら各
光分岐部CIおよびC2の分岐比および経路G21とG
22との間の光路長差を求めることができる。しかし、
ポートP3およびP4からの測定を別個に、計2度行な
う必要があり、それだけ時間を要し、さらに出射ボート
の個数が増えた場合には、測定時間が激増するという問
題があった。
The total reflection mirror 8 is swept in the direction of the arrow by the stage l4 to cause the signal light and reference light propagating through each path to interfere with each other, and the intensity of the interference light and the amount of delay at the interference position are measured. Similarly, the paths Gll→G21→G32 and Gll→G2
2 → Regarding the signal light propagated through G32, port P4
The optical fiber 6 is coupled to the optical fiber 6, and the interference light intensity and the amount of delay at the interference position are similarly measured. Based on these results, the branching ratio of each optical branching unit CI and C2 and the paths G21 and G
22 can be determined. but,
It is necessary to perform measurements from ports P3 and P4 separately twice in total, which takes time, and when the number of ejection boats increases, there is a problem that the measurement time increases dramatically.

[発明が解決しようとする課題] 以上のように、従来の干渉計においては、特定の形状を
もつ測定物あるいは測定物の特定の部位しか測定できな
い欠点があった。また、このような従来の干渉計を用い
た従来の光導波回路診断装置では、光導波回路の各ボー
トに出力される光信号を同時に測定することができない
欠点があった。
[Problems to be Solved by the Invention] As described above, the conventional interferometers have the drawback that they can only measure objects with a specific shape or specific parts of the objects. Further, the conventional optical waveguide circuit diagnostic apparatus using such a conventional interferometer has a drawback that it is not possible to simultaneously measure the optical signals output to each port of the optical waveguide circuit.

本発明は、かかる事情に鑑みなされたものであり、その
目的は、回転ミラーを用いて光軸と垂直方向の測定を行
うことのできる干渉計および干渉測定方法を提供するこ
とにある. 本発明の他の目的は、光導波回路の各ボートに出力され
る光信号を同時に測定することのできる光導波回路診断
装置を提供することにある.〔課題を解決するための手
段〕 このような目的を達成するために、本発明干渉測定方法
は、インコヒーレント光を2分岐し、その一方の分岐光
を測定物に入射させて得られる反射光を信号光となし、
および他方の分岐光を光軸方向に移動可能な反射ミラー
に入射させて得られる反射光を参照光となし,前記信号
光と前記参照光とを干渉させる干渉測定方法において、
前記反射ミラーを回転させて、前記参照光に前記反射ミ
ラーで反射する際に同一波面内で回転中心からの距離に
応じたドップラ効果による周波数変移量を与え、前記参
照光を前記信号光と干渉させて生じる光強度中のビート
信号の強度をビート周波数別に検出し、前記測定物にお
ける光軸と垂直方向の距離を前記ビート周波数に対応さ
せて測定することを特徴とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide an interferometer and an interferometric measurement method that can perform measurements in a direction perpendicular to the optical axis using a rotating mirror. Another object of the present invention is to provide an optical waveguide circuit diagnostic device that can simultaneously measure optical signals output to each port of an optical waveguide circuit. [Means for Solving the Problems] In order to achieve such an object, the interference measurement method of the present invention splits incoherent light into two, and makes one of the branched lights incident on the object to be measured. The signal light and no,
and the other branched light is made incident on a reflective mirror that is movable in the optical axis direction, and the reflected light obtained is used as a reference light, and the interference measurement method involves interfering the signal light and the reference light,
The reflection mirror is rotated to give the reference light a frequency shift amount due to the Doppler effect according to the distance from the rotation center within the same wavefront when reflected by the reflection mirror, and the reference light is interfered with the signal light. The present invention is characterized in that the intensity of a beat signal in the generated light intensity is detected for each beat frequency, and the distance in the direction perpendicular to the optical axis of the object to be measured is measured in correspondence to the beat frequency.

本発明干渉計は、インコヒーレント光源と、光軸方向に
移動可能な反射ミラーと、該インコヒーレント光源から
のインコヒーレント光を2分岐し、その一方の分岐光を
測定物に入射させて得られる反射光を信号光となし、お
よび他方の分岐光を前記反射ミラーに入射させて得られ
る反射光を参照光となし、前記信号光と前記参照光とを
干渉させる光学手段と、前記反射ミラーを回転させる反
射ミラー回転手段と、前記光学手段から取り出される前
記信号光と前記参照光との干渉信号光を受光して、当該
干渉信号光中からビート周波数別に光強度を検出する検
出手段とを備えたことを特徴とする。
The interferometer of the present invention includes an incoherent light source, a reflecting mirror movable in the optical axis direction, and an incoherent light beam from the incoherent light source that is split into two, and one of the branched lights is made to enter the object to be measured. an optical means for making the reflected light as a signal light, and making the reflected light obtained by making the other branched light incident on the reflecting mirror as a reference light, and causing interference between the signal light and the reference light, and the reflecting mirror; A reflecting mirror rotating means for rotating, and a detecting means for receiving interference signal light between the signal light and the reference light extracted from the optical means and detecting light intensity for each beat frequency from the interference signal light. It is characterized by:

本発明光導波回路診断装置は,光導波回路の光分岐部の
分岐比および/または光分岐部間の光路長差を測定する
光導波回路診断装厘において、インコヒーレント光源と
、光軸方向に移動可能な反射ミラーと、干渉手段と、該
インコヒーレント光源からのインコヒーレント光を2分
岐し、その一方の分岐光を前記光導波回路へ入射させ、
他方の分岐光を前記反射ミラーに導く光ファイバカップ
ラ型分岐手段と、前記光導波回路から出射される複数の
信号光を同時に受光して前記干渉手段に導く光学手段と
、前記反射ミラーを回転させる反射ミラー回転手段と、
前記反射ミラーからの反射光を参照光として前記干渉手
段に入射させ、該干渉手段によって前記信号光と前記参
照光とを干渉させて得られる干渉信号光を受光して当該
干渉信号光中からビート周波数別に光強度を検出する検
出手段とを備えたことを特徴とする。
The optical waveguide circuit diagnostic device of the present invention is an optical waveguide circuit diagnostic device that measures the branching ratio of optical branching parts of an optical waveguide circuit and/or the optical path length difference between the optical branching parts. a movable reflecting mirror, an interference means, and the incoherent light from the incoherent light source is split into two, and one of the branched lights is made to enter the optical waveguide circuit,
an optical fiber coupler type branching means for guiding the other branched light to the reflecting mirror; an optical means for simultaneously receiving a plurality of signal lights emitted from the optical waveguide circuit and guiding them to the interference means; and rotating the reflecting mirror. a reflecting mirror rotating means;
The reflected light from the reflecting mirror is made to enter the interference means as a reference light, and the interference means receives the interference signal light obtained by interfering the signal light and the reference light, and extracts beats from the interference signal light. The present invention is characterized by comprising a detection means for detecting light intensity according to frequency.

[作 用] 本発明干渉計および干渉測定方法では、回転ム射ミラー
を用い、その反射ミラーでの反射光に1の反射位置に応
じてドップラー効果による周波姿変移量を与えて、周波
数別に光強度の測定を行Cうことにより、各種二次元形
状をもつ測定物にナして、光軸と垂直方向の距離の測定
を行なうことができる利点がある。
[Function] In the interferometer and interferometric measurement method of the present invention, a rotating beam mirror is used, and the amount of frequency shape shift due to the Doppler effect is given to the reflected light from the reflecting mirror according to the reflection position of 1, so that the light is divided by frequency. By measuring the intensity, there is an advantage that the distance in the direction perpendicular to the optical axis can be measured for objects having various two-dimensional shapes.

本発明光導波回路診断装置では、上述した干沈計を用い
、これにシリンドリ力ルレンズをあわ主用いることによ
り、多数の出射ボートを有するメ導波回路に対して、各
ボートに出力される光信七を同時に測定することができ
るので、かかる光槙波回路の診断を短時間に行なうこと
ができる。
The optical waveguide circuit diagnostic device of the present invention uses the above-mentioned subsidence meter and mainly uses a cylindrical power lens, so that optical signals output to each boat can be transmitted to the optical waveguide circuit having a large number of output boats. 7 can be measured at the same time, making it possible to diagnose such a light wave circuit in a short time.

〔実施例1 以下、図面を参照して本発明を詳細に説明する。[Example 1 Hereinafter, the present invention will be explained in detail with reference to the drawings.

(実施例1) 第1図は本発明の第1の実施例としての回転ミラーを用
いたマイケルソン干渉計型形状測定装置を示す構成図で
ある。
(Embodiment 1) FIG. 1 is a configuration diagram showing a Michelson interferometer type shape measuring device using a rotating mirror as a first embodiment of the present invention.

ここで、1はインコヒーレント光源、2,5はレンズ、
7はハーフミラー、8は全反射ミラー9は全反射ミラー
8を保持するミラーホルダ、10はミラーホルダ9を回
転させる回転軸、11は回転軸lOを回転させる回転モ
ータ、l4は回転軸を垂直に突設し、全反射ミラー8を
矢印で示す光軸方向に移動可能なステージ、l7は光検
出器、18はスベクトラムアナライザ、19は波形レコ
ーダ、2lは2次元形状をもつ測定物である。全反射ミ
ラー8はステージ14上に垂直に突設された回転軸10
にミラーホルダ9を介して取り付けられており、回転モ
ータ1lにより回転する。
Here, 1 is an incoherent light source, 2 and 5 are lenses,
7 is a half mirror, 8 is a total reflection mirror 9 is a mirror holder that holds the total reflection mirror 8, 10 is a rotation axis that rotates the mirror holder 9, 11 is a rotation motor that rotates the rotation axis lO, and l4 is a rotation axis that is vertical. 17 is a photodetector, 18 is a spectrum analyzer, 19 is a waveform recorder, and 2l is a measurement object having a two-dimensional shape. . The total reflection mirror 8 has a rotating shaft 10 vertically protruding from the stage 14.
is attached to the mirror holder 9 via a mirror holder 9, and is rotated by a rotation motor 1l.

以下、第l実施例における光学系上の座標軸を第2図に
示す座標x−yを用いて説明する。座標x−yにおいて
、X軸およびy軸は、それぞれ、光源1から出射した光
束および光検出器l7へ入射する光束に平行であって、
y軸は回転軸10の回転中心を通り、原点Oはハーフミ
ラー7の反射面の延長上にある。
Hereinafter, the coordinate axes on the optical system in the first embodiment will be explained using the coordinates x-y shown in FIG. In the coordinate x-y, the X-axis and the y-axis are parallel to the light flux emitted from the light source 1 and the light flux incident on the photodetector l7, respectively,
The y-axis passes through the center of rotation of the rotating shaft 10, and the origin O is on the extension of the reflective surface of the half mirror 7.

光源1からのインコヒーレント光はレンズ2によって直
径(L2−LL)の平行光束になり、y軸を直線(0,
 Ll) − (0, L2>部分で横切り、ハーフミ
ラー7の反射面中の直線(Ll, Ll) − (L2
,L2)部分で2分岐される。一方の分岐光束は測定物
2lに照射され、その垂直反射光が信号光として再びハ
ーフミラー7に入射する.他方の分岐光束は回転する全
反射ミラー8が光軸と垂直となったときに反射されて、
参照光としてハーフミラー7に入射し、前記信号光と結
合される。その結合光はX軸を直線(Ll, 0) −
 (L2, O)部分で横切り、レンズ5によって光検
出器l7に集光される。
The incoherent light from the light source 1 is turned into a parallel beam of diameter (L2-LL) by the lens 2, and the y-axis is aligned with a straight line (0,
Ll) − (0, L2>), the straight line (Ll, Ll) − (L2
, L2) is branched into two. One of the branched light beams is irradiated onto the measuring object 2l, and its vertically reflected light enters the half mirror 7 again as a signal light. The other branched light beam is reflected when the rotating total reflection mirror 8 becomes perpendicular to the optical axis.
The reference light enters the half mirror 7 and is combined with the signal light. The combined light has the X axis as a straight line (Ll, 0) −
It crosses at the (L2, O) portion and is focused by the lens 5 onto the photodetector l7.

このうちy軸を点(0,L)で横切る光についてみると
、ハーフミラー7中の点(L,L)で2分岐され、一方
の分岐光は測定物21の点(D,L)で反射される。他
方の分岐光は全反射ミラー8の点(L,D’ )で反射
される。これら2つの反射光は、ステージ14により全
反射ミラー8を掃引したときに、光路長が一致した位置
(D=D′)で干渉する。その際、全反射ミラー8の回
転運動およびステージ14による直線運動によって反射
光がドップラーシフトを受け、干渉光強度中にシフト量
に対応した周波数のビートが生じる。
Looking at the light that crosses the y-axis at the point (0, L), it is split into two at the point (L, L) in the half mirror 7, and one branched light is at the point (D, L) on the measurement object 21. reflected. The other branched light is reflected at the point (L, D') of the total reflection mirror 8. When the stage 14 sweeps the total reflection mirror 8, these two reflected lights interfere at a position where the optical path lengths match (D=D'). At this time, the reflected light undergoes a Doppler shift due to the rotational movement of the total reflection mirror 8 and the linear movement of the stage 14, and a beat of a frequency corresponding to the shift amount is generated in the interference light intensity.

回転運動によるドップラーシフトで生じる周波数変移量
fdrは、回転軸回転数がfmのとき、全反射ミラー8
の速度Vr(L)が回転中心からの距離Lに応じてVr
(L) = 2 7C fmLと変化するので、周波数
変移量fdr (L) = 2Vr/丸= 4 K f
mL/九となり、距離Lに依存する。
The amount of frequency shift fdr caused by Doppler shift due to rotational motion is the total reflection mirror 8 when the rotational speed of the rotational axis is fm.
The speed Vr(L) of Vr(L) varies depending on the distance L from the center of rotation.
(L) = 2 7C fmL, so the frequency shift amount fdr (L) = 2Vr/circle = 4K f
It is mL/9 and depends on the distance L.

一方、直線運動による周波数変移量fdsは、ステージ
の光軸方向の掃引速度がVsのとき、Lに無関係に、f
ds =2Vs/λである。
On the other hand, when the sweep speed of the stage in the optical axis direction is Vs, the frequency shift amount fds due to linear motion is independent of L.
ds = 2Vs/λ.

これら2つの周波数変移量により、干渉光強度中に周波
数fdr (L)±fdsのビートが生じるが、全反射
ミラー8の回転速度に比して掃引速度は低く、たとえば
、fm= 10rps,Ll== 1 am, L2=
 2 cm,Vs= 40μm/s. L =  1.
3μmとした場合には、fdr(Ll)  = I M
Hz.  fdr(L2)= 2MHz.fds=60
Hzとなり、fdr ) fdsである。従って、スペ
クトルアナライザ18の測定性能をも考え合わせると、
測定されるビート周波数はfdr (L)とみてよい。
These two frequency shifts cause a beat of frequency fdr(L)±fds in the interference light intensity, but the sweep speed is low compared to the rotation speed of the total reflection mirror 8, for example, fm=10rps, Ll= = 1 am, L2=
2 cm, Vs=40μm/s. L=1.
When it is 3 μm, fdr(Ll) = I M
Hz. fdr(L2)=2MHz. fds=60
Hz, fdr ) fds. Therefore, considering the measurement performance of the spectrum analyzer 18,
The measured beat frequency can be regarded as fdr (L).

そこで、ステージ14により全反射ミラー8を矢印で示
す光軸方向に掃引しながらスベクトラムアナライザ18
で周波数をfd(LL)からfd(L2)まで掃引して
光強度を測定すれば、波形レコーダ19によって第3図
に示すように、測定物21の2次元形状を全反射ミラー
8の1度の掃引で測定できる。
Therefore, while the stage 14 sweeps the total reflection mirror 8 in the direction of the optical axis indicated by the arrow, the spectrum analyzer 18
If the frequency is swept from fd(LL) to fd(L2) and the light intensity is measured, the two-dimensional shape of the measurement object 21 is determined by the waveform recorder 19 as shown in FIG. Can be measured with a sweep of

なお、第3図では、L2≦2×L1.fd(L2)≦2
×fd(Ll)とし、2つの周波数の和成分が測定周波
数領域とならないようにしてある。また、図中の測定強
度は、平行光の光強度分布および測定物の形状による反
射率を補正してある。
In addition, in FIG. 3, L2≦2×L1. fd(L2)≦2
×fd(Ll) so that the sum component of the two frequencies does not fall into the measurement frequency region. Furthermore, the measured intensity in the figure has been corrected for the reflectance due to the light intensity distribution of parallel light and the shape of the object to be measured.

(実施例2) 第4図は、第1の実施例のマイケルソン干渉計型形状測
定装置のうちの全反射ミラー回転部分の横戊を変更した
本発明の第2の実施例における全反射ミラ一部の構成図
である。
(Example 2) FIG. 4 shows a total reflection mirror according to a second embodiment of the present invention in which the horizontal direction of the total reflection mirror rotation part of the Michelson interferometer type shape measuring device according to the first embodiment is changed. It is a partial block diagram.

第4図において、8は全反射ミラー、9はミラーホルダ
、lOは回転軸、l2は電歪振動子、l3はばね、14
はステージである。図中で座標軸Xは光軸と垂直であり
、回転中心を原点Oとする。
In FIG. 4, 8 is a total reflection mirror, 9 is a mirror holder, 1O is a rotation axis, 12 is an electrostrictive vibrator, 13 is a spring, 14
is the stage. In the figure, the coordinate axis X is perpendicular to the optical axis, and the center of rotation is the origin O.

本実施例では、全反射ミラー8を回転軸10を中心に連
続的に回転させる代わりに、回転軸10を回転中心とし
て、光軸と垂直をなす直線を中心に電歪振動子l2とば
ねl3によりミラー8を往復運動させて、全反射光に反
射位置に対応したドップラーシフトによる周波数変移量
を与えて参照光とする。そして、この参照光を第1の実
施例と同様に、測定物2lから反射して得た信号光と干
渉させて2次元形状を測定する。
In this embodiment, instead of continuously rotating the total reflection mirror 8 about the rotation axis 10, the electrostrictive vibrator l2 and the spring l3 are rotated about the rotation axis 10 and a straight line perpendicular to the optical axis. By reciprocating the mirror 8, the total reflected light is given a frequency shift amount due to Doppler shift corresponding to the reflection position, and is used as a reference light. Then, as in the first embodiment, this reference light is caused to interfere with the signal light obtained by being reflected from the object 2l to measure the two-dimensional shape.

ここで、電歪振動子l2が全反射ミラー8をX:L2の
部分で駆動し、光軸と垂直をなす直線を速さvmで通過
させた場合、位置Lでのドップラーシフトによる周波数
変移量はfd (L) = 2vmL/L2/えである
。ここで、たとえば、vm= 1mm/s.L1= l
cm、L2=2cm、L= 1.3μmの場合には、f
d(Ll) = 0. 77k}Iz.fd(L2)=
 1.54kHzである。
Here, when the electrostrictive vibrator l2 drives the total reflection mirror 8 in the portion of is fd (L) = 2vmL/L2/e. Here, for example, vm=1 mm/s. L1=l
cm, L2=2cm, L=1.3μm, f
d(Ll) = 0. 77k}Iz. fd(L2)=
It is 1.54kHz.

(実施例3) 第5図は本発明の第3の実施例として、回転ミラー型干
渉計を用いた本発明光導波回路診断装置を示す構成図で
ある。本実施例では、マツハツェンダ干渉計の形態の干
渉計を用いた先導波回路診断装置の場合を示す。
(Embodiment 3) FIG. 5 is a configuration diagram showing an optical waveguide circuit diagnostic apparatus of the present invention using a rotating mirror type interferometer as a third embodiment of the present invention. In this embodiment, a leading wave circuit diagnostic apparatus using an interferometer in the form of a Matsuha-Zehnder interferometer will be described.

第5図において、1はインコヒーレント光源、2,4.
5はレンズ、7はハーフミラー、8は全反射ミラー 9
は全反射ミラー8を保持するミラーホルダ、lOはミラ
ーホルダ9を回転させる回転軸、14は回転軸10を垂
直に突設し、全反射ミラー8を矢印で示す光軸方向に移
動可能なステージ、15はビグテイルTl,T2,T3
,T4と光結合部Cfを有する光ファイバカップラ、l
6はシリンドリ力ルレンズ、17は光検出器、l8はス
ベクトラムアナライザ、l9は波形レコーダ、22は光
導彼路、すなわち経路G11,G12,G21,G22
,G31,G32と、2×2のポートPI,P2.P3
,P4と、2つの光結合部CI, C2とを有する光導
波回路である。
In FIG. 5, 1 is an incoherent light source, 2, 4 .
5 is a lens, 7 is a half mirror, 8 is a total reflection mirror 9
1 is a mirror holder that holds the total reflection mirror 8, 10 is a rotation axis for rotating the mirror holder 9, and 14 is a stage with a rotation axis 10 vertically protruding, and the total reflection mirror 8 can be moved in the direction of the optical axis indicated by the arrow. , 15 is big tail Tl, T2, T3
, T4 and an optical fiber coupler having an optical coupling part Cf, l
6 is a cylindrical lens, 17 is a photodetector, l8 is a spectrum analyzer, l9 is a waveform recorder, 22 is a light guide path, that is, paths G11, G12, G21, G22.
, G31, G32 and 2×2 ports PI, P2 . P3
, P4, and two optical coupling parts CI and C2.

光源1からの出射光はレンズ2を介して光ファィバカッ
プラ15の一端のビグテイルT1から入射され、光結合
部Cfで2分岐される. 一方、分岐光は光ファイバカツブラl5のビグティルT
3を介して光導波回路22にそのボートPIから入射し
、経路Gll→G21−hG31.Gll−G22→G
31を伝搬した光がボートP3から、および経路Gll
−G21→G32、Gll−G22→G32を伝搬した
光がボートP4から、それぞれの伝搬光路長に応じた遅
延をともなって、信号光として出射し、シリンドリカル
レンズ16で平行光にされ、ついでハーフミラー7に入
射する。
The light emitted from the light source 1 enters the big tail T1 at one end of the optical fiber coupler 15 via the lens 2, and is split into two at the optical coupling part Cf. On the other hand, the branched light is transmitted by the big-tilt T of the optical fiber coupler l5.
3 from the boat PI to the optical waveguide circuit 22 via the path Gll→G21-hG31. Gll-G22→G
31 from the boat P3 and from the path Gll
-G21→G32, Gll-G22→G32, the light is emitted from the boat P4 as a signal light with a delay according to each propagation optical path length, is made into parallel light by the cylindrical lens 16, and then is made into a parallel light by a half mirror. 7.

他方の分岐光は、参照光として、光ファイバ力ップラl
5のビグテイルT4からレンズ4を介して平行光にされ
てから、ハーフミラー7に、光導波回路22からの出射
光とは垂直に、入射する.ハーフミラー7からの透過光
は、実施例1または2で示したと同様の回転全反射ミラ
ー8で反射され、参照光となり、ハーフミラー7に戻り
、ここで光導波回路k2から出射してきた信号光と結合
される。その結合光出力をレンズ5を介して光検出器1
7で受光する.光検出器17による光検出出力に対して
、実施例1と同様な信号処理を施すことにより第6図に
示すような測定結果が得られる。
The other branched light is used as a reference light by an optical fiber power puller.
The light is parallelized from the big tail T4 of No. 5 through the lens 4, and then enters the half mirror 7 perpendicularly to the light emitted from the optical waveguide circuit 22. The transmitted light from the half mirror 7 is reflected by a rotary total reflection mirror 8 similar to that shown in Embodiment 1 or 2, becomes a reference light, returns to the half mirror 7, and receives the signal light emitted from the optical waveguide circuit k2. is combined with The combined light output is transmitted to the photodetector 1 via the lens 5.
Light is received at 7. By subjecting the photodetection output from the photodetector 17 to the same signal processing as in Example 1, measurement results as shown in FIG. 6 can be obtained.

第6図の測定結果において、経路Gll→G21→G3
1. G11→G22→G31.Gll→G21−G3
2、Gll→G22−G32の伝搬光の強度が、それぞ
れ、A,B,C.Dに対応する.本実施例によれば、一
度のミラー掃引でこれら4つの測定を同時に行なうこと
ができる。
In the measurement results shown in Figure 6, the path Gll→G21→G3
1. G11→G22→G31. Gll→G21-G3
2. The intensity of the propagating light from Gll→G22-G32 is A, B, C. Corresponds to D. According to this embodiment, these four measurements can be performed simultaneously with one mirror sweep.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上から明らかなように、本発明干渉計および干渉測定
方法では、回転反射ミラーを用い、その反射ミラーでの
反射光にその反射位置に応じてドップラー効果による周
波数変移量を与えて、周波数別に光強度の測定を行なう
ことにより、各種二次元形状をもつ測定物に対して、光
軸と垂直方向の距離の測定を行なうことができる利点が
ある。
As is clear from the above, in the interferometer and interferometric measurement method of the present invention, a rotating reflecting mirror is used, and the amount of frequency shift due to the Doppler effect is given to the light reflected by the reflecting mirror according to the reflection position, so that the light can be divided by frequency. By measuring the intensity, there is an advantage that the distance in the direction perpendicular to the optical axis can be measured for objects having various two-dimensional shapes.

本発明光導波回路診断装置では、上述した干渉計を用い
、これにシリンドリ力ルレンズをあわせ用いることによ
り、多数の出射ボートを有する光導波回路に対して、各
ボートに出力させる光信号を同時に測定することができ
るので、かかる光導波回路の診断を短時間に行なうこと
ができる。
The optical waveguide circuit diagnostic device of the present invention uses the above-mentioned interferometer and a cylindrical power lens to simultaneously measure the optical signals output from each boat in an optical waveguide circuit having a large number of output boats. Therefore, such optical waveguide circuits can be diagnosed in a short time.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の第1の実施例としてのマイケルソン干
渉計型形状測定装置を示す構成図、第2図は第1の実施
例における光学系上の座標軸の説明図、 第3図は第1の実施例による測定結果の説明図、 第4図は第2の実施例としてのマイケルソン干渉型形状
測定装置における回転反射ミラ一部を示す構或図、 第5図は第3の実施例としてのマツハツエンダ型光導波
回路診断装置を示す構成図、 第6図は第3の実施例による測定結果の説明図、 第7図はマイケルソン干渉計の従来例を示す構成図、 第8図は第7図示の従来例による測定結果の説明図、 第9図は光導彼回路診断装置の従来例を示す構或図であ
る。 l・・・インコヒーレント光源、 2.3,4.5・・・レンズ、 6・・・光ファイバ、 7・・・ハーフミラー 8・・・全反射ミラー 9・・・ミラーホルダ、 lO・・・回転軸、 11・・・回転モータ、 12・・・電歪振動子、 13・・・ばね、 14・・・ステージ、 】5・・・光ファイバカップラ、 16・・・シリンドリカルレンズ、 l7・・・光検出器、 18・・・スペクトラムアナライザ、 l9・・・波形レコーダ、 20. 21・・・形状測定用試料、 22・・・2×2のボートと2つの光結合部を有する光
導彼回路。
FIG. 1 is a configuration diagram showing a Michelson interferometer type shape measuring device as a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is an explanatory diagram of coordinate axes on the optical system in the first embodiment, and FIG. An explanatory diagram of the measurement results according to the first embodiment, FIG. 4 is a diagram showing a part of the rotating reflection mirror in the Michelson interferometric shape measuring device as the second embodiment, and FIG. 5 is a diagram showing the third embodiment. FIG. 6 is an explanatory diagram of measurement results according to the third embodiment; FIG. 7 is a diagram illustrating a conventional example of a Michelson interferometer; FIG. 8 7 is an explanatory diagram of the measurement results according to the conventional example shown in FIG. 7, and FIG. 9 is a diagram showing the structure of the conventional example of the light guide circuit diagnostic device. 1... Incoherent light source, 2.3, 4.5... Lens, 6... Optical fiber, 7... Half mirror 8... Total reflection mirror 9... Mirror holder, lO...・Rotating shaft, 11... Rotating motor, 12... Electrostrictive vibrator, 13... Spring, 14... Stage, ]5... Optical fiber coupler, 16... Cylindrical lens, l7. ...Photodetector, 18...Spectrum analyzer, l9...Waveform recorder, 20. 21... Sample for shape measurement, 22... Light guiding circuit having a 2×2 boat and two optical coupling parts.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1)インコヒーレント光を2分岐し、その一方の分岐光
を測定物に入射させて得られる反射光を信号光となし、
および他方の分岐光を光軸方向に移動可能な反射ミラー
に入射させて得られる反射光を参照光となし、前記信号
光と前記参照光とを干渉させる干渉測定方法において、 前記反射ミラーを回転させて、前記参照光に前記反射ミ
ラーで反射する際に同一波面内で回転中心からの距離に
応じたドップラ効果による周波数変移量を与え、 前記参照光を前記信号光と干渉させて生じる光強度中の
ビート信号の強度をビート周波数別に検出し、 前記測定物における光軸と垂直方向の距離を前記ビート
周波数に対応させて測定することを特徴とする干渉測定
方法。 2)インコヒーレント光源と、 光軸方向に移動可能な反射ミラーと、 該インコヒーレント光源からのインコヒーレント光を2
分岐し、その一方の分岐光を測定物に入射させて得られ
る反射光を信号光となし、および他方の分岐光を前記反
射ミラーに入射させて得られる反射光を参照光となし、
前記信号光と前記参照光とを干渉させる光学手段と、 前記反射ミラーを回転させる反射ミラー回転手段と、 前記光学手段から取り出される前記信号光と前記参照光
との干渉信号光を受光して、当該干渉信号光中からビー
ト周波数別に光強度を検出する検出手段と を備えたことを特徴とする干渉計。 3)光導波回路の光分岐部の分岐比および/または光分
岐部間の光路長差を測定する光導波回路診断装置におい
て、 インコヒーレント光源と、 光軸方向に移動可能な反射ミラーと、 干渉手段と、 該インコヒーレント光源からのインコヒーレント光を、
2分岐し、その一方の分岐光を前記光導波回路へ入射さ
せ、他方の分岐光を前記反射ミラーに導く光ファイバカ
ップラ型分岐手段と、 前記光導波回路から出射される複数の信号光を同時に受
光して前記干渉手段に導く光学手段と、前記反射ミラー
を回転させる反射ミラー回転手段と、 前記反射ミラーからの反射光を参照光として前記干渉手
段に入射させ、該干渉手段によって前記信号光と前記参
照光とを干渉させて得られる干渉信号光を受光して当該
干渉信号光中からビート周波数別に光強度を検出する検
出手段と を備えたことを特徴とする光導波回路診断装置。
[Claims] 1) splitting the incoherent light into two, making one of the branched lights incident on the object to be measured, and using the reflected light obtained as the signal light;
and the other branched light are made incident on a reflective mirror that is movable in the optical axis direction, and the reflected light obtained is used as a reference light, and the signal light and the reference light interfere with each other.In the interference measurement method, the reflective mirror is rotated. and giving the reference light a frequency shift amount due to the Doppler effect according to the distance from the rotation center within the same wavefront when reflected by the reflection mirror, and the light intensity generated by interfering the reference light with the signal light. 1. An interference measurement method comprising: detecting the intensity of a beat signal in each beat frequency; and measuring a distance in a direction perpendicular to an optical axis of the object in correspondence with the beat frequency. 2) An incoherent light source, a reflecting mirror movable in the optical axis direction, and an incoherent light source from the incoherent light source.
the reflected light obtained by making one branched light incident on the object to be measured is used as a signal light, and the reflected light obtained by making the other branched light incident on the reflecting mirror is used as a reference light;
an optical means for causing interference between the signal light and the reference light; a reflecting mirror rotating means for rotating the reflecting mirror; and receiving an interference signal light between the signal light and the reference light extracted from the optical means; 1. An interferometer comprising: detection means for detecting light intensity for each beat frequency from the interference signal light. 3) In an optical waveguide circuit diagnostic device that measures the branching ratio of optical branching parts of an optical waveguide circuit and/or the optical path length difference between the optical branching parts, an incoherent light source, a reflective mirror movable in the optical axis direction, and an interference means, and incoherent light from the incoherent light source,
an optical fiber coupler type branching means that branches into two and makes one branched light enter the optical waveguide circuit and guide the other branched light to the reflection mirror; and a plurality of signal lights emitted from the optical waveguide circuit simultaneously. an optical means that receives light and guides it to the interference means; a reflection mirror rotation means that rotates the reflection mirror; a reflection light from the reflection mirror is made incident on the interference means as a reference beam, and the interference means converts the light into the signal light; An optical waveguide circuit diagnostic apparatus comprising: a detection means for receiving interference signal light obtained by interfering with the reference light and detecting light intensity for each beat frequency from the interference signal light.
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