JPH03210438A - 光波長測定装置 - Google Patents

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］ 本発明は光の波長をマイケルソン干渉計を用いて高精度
に測定する光波長測定装置に関する。

［従来の技術］ 回折格子等の光学的機材を用いなくて電気的に被測定光
の波長を高精度に測定する装置として、第２図に示すマ
イケルソン干渉計を用いた光波長測定装置が実用化され
ている。すなわち、未知の波長λを有する被測定光ａは
ビームスブリッター１内のハーフミラ−２に入射される
。このハーフミラ−２は被測定光ａの光路に対して４５
°傾斜して配設されている。被測定光ａの一部は４５″
傾斜したハーフミラ−２のＢ点を透過して、透過光の光
路に沿って移動自在に設けられた移動ミラー３で進行方
向が１０００反転されて、ハーフミラ−２のＡ点で反射
されて光路切換器４へ入射される。

また、被測定光ａの一部はハーフミラ−２のＢ点で直角
に反射され、反射光の光路に配設された固定ミラー５で
進行方向が１０００反転されて、ハーフミラ−２のＡ点
を透過して光路切換器４へ入射される。すなわち、ハー
フミラ−２のＡ点にて移動ミラー３の反射光と固定ミラ
ー５の反射光とが合成される。ハーフミラ−２と各ミラ
ー３゜５との距離は等しくないので、６光どうしで干渉
を起こして一つの干渉光すとして光路切換器４へ入手さ
れる。

この光路切換器４は回動自在に設けられたミラー４ａで
構成されており、外部から入力されるａ１１定波長領域
を切換える波長切換信号Ｃにてミラー４ａが回動する。

そして、図示するようにミラー４ａが右方向に回動され
ている場合は、入力した干渉光すはミラー４ａで反射さ
れ、長波長用受光器５ａへ入射される。長波長用受光器
５ａから出力される干渉光すの光強度に対応する光強度
信号は増幅器６ａにて増幅されたのち信号選択回路７へ
入力される。

また、波長切換信号Ｃにてミラー４ａが図中点線で示す
ように左方向に回動されている場合は、入力した干渉光
すはそのまま短波長用受光’ＪＷ　５　ｂへ入射される
。短波長用受光器５ｂから出力される干渉光すの光強度
に対応する光強度信号は増幅器６ｂにて増幅されたのち
信号選択回路７へ入力される。

この信号選択回路７には前記波長切換信号Ｃが入力され
ており、各増幅器６ａ、６ｂを介して入力された各光強
度信号を前記波長切換信号Ｃの指定する側の光強度信号
ａ、を選択して次の演算処理部８へ入力される。

なお、ある程度以上の広い波長測定範囲を確保するため
には、長波長用受光器５ａと短波長用受光器５ｂとを設
ける必要がある。すなわち、第４図に示すように、一つ
の受光素子の受光波長特性で広い波長測定範囲をカバー
することは不可能であるので、測定波長範囲を長波長用
受光素子と単波長用受光素子とで分担して受持つ。

したがって、被測定波長ａの波長λが境界波長λＣより
短波長側に属する場合は、波長切換信号Ｃを短波長側に
設定して、光路切換器４および信号選択回路７を短波長
側に切換えて、干渉光すを短波長用受光器５ｂで受光す
る。一方、彼ｉ１１定波長ａの波長λが長波長側に属す
る場合は、波長切換信号Ｃを長波長側に設定して、光路
切換器４および信号選択回路７を長波長側に切換えて、
干渉光すを長波長用受光器５ｂで受光する。

また、第２図には図示しないが、既知の基準波長λ。を
有する基準光ｄも被ａ１１定光ａと同一経路を通過して
、基準光ｄの光強度信号ｄ、として演算処理部８へ入力
される。

なお、被測定光ａの経路と基準光ｄの経路とは同一経路
を例えば時分割手法で分離してもよく、また、同一経路
を２系統設けることも可能である。

信号選択回路７から出力される基準光ｄおよび被ＪＰＪ
定光ａの各光強度信号ａｌ＋ｄｌに前述した干渉現象が
生じるので、移動ミラー３を矢印方向へ移動すると基準
光ｄの光強度信号ｄ、および被測定光ａの光強度信号ａ
１には、第３図に示すように、干渉によって生じるピー
ク波形が周期的に生じる。このピーク波形のピッチ長Ｐ
はその光の波長に対応した値であるので、移動ミラー３
を予め定められた規定距離Ｄｓだけ移動させた場合の各
ピーク波形の数Ｎｄ、Ｎａを計数すれば、求める被測定
光ａの波長λは（１）式で求まる。

λ−（Ｎ　ａ　／　Ｎ　ｄ　）λ。　　　　　　　・・
・（１〉［発明が解決しようとする課題］ しかし、第２図に示すマイケルソン干渉計を使用した光
波長測定装置においてもまだ次のような問題があった。

すなわち、前述したように広い波長測定範囲でもって被
測定光ａの波長λを正確に測定するためには、前述した
ように、測定しようとする被測定光ａの波長λが例えば
第４図に示す境界波長λ。

より短いか長いかを判断して、波長切換信号Ｃを設定す
る必要がある。

したがって、一つの被測定光ａの波長１１１定を実行す
る毎に、該当波長λがいずれ側に属するかを判断して、
光路切換器４および信号選択回路７を操作する必要があ
るので、波長ａ−１定操作の操作性および作業能率が低
下する。

また、光切換器４はミラー４ａが波長切換信号Ｃに応動
して、機械的に回動動作するので、この光路切換器４を
長期間に亘って稼働すると、可動部材が磨耗したりして
、光軸がずれたり、故障の発生率が増大して、装置全体
の耐久寿命が低下する。

なお、光学系の可動部分を減少させるために、前記光路
切換器４の代りハーフミラ−を用いて、各受光器５ａ、
５ｂに常時干渉光すが入射するように構成することも可
能であるが、ハーフミラ−を用いると、各受光器５ａ、
５ｂに入射される干渉光すの光強度が半分に低減する。

その結果、各受光器５ａ、５ｂから出力される各光強度
信号のＳ／Ｎが低下して、波長測定精度が低下する問題
が発生する。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、
ハーフミラ−からもう一つの干渉光を取出して合計２個
の受光器で同時に受光することによって、光強度を低減
することなく光路切換器を除去でき、かつ自動的に演算
処理に用いる光強度信号を選択でき、操作性を大幅に向
上できるとともに、高い測定感度を長期間に亘って維持
できる光波長測定装置を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 上記課題を解消するために本発明の光波長ｌｐｊ定装置
においては、彼７１？３定光の光路に対して４５＠傾斜
して配設されたハーフミラ−と、このハーフミラ−を透
過した光の光路に沿って移動自在に設けられ、透過した
光の進行方向を１８ｏ°反転させる移動ミラーと、被測
定光のうちハーフミラ−にて反射された光の光路に配設
され、反射された光の進行方向を１８０”反転させる固
定ミラーと、ハーフミラ−を透過した固定ミラーの反射
光の光路に配設され、固定ミラーの反射光とハーフミラ
−で反射された移動ミラーからの反射光とを合成した第
１の干渉光を受光する第１の受光器と、ハーフミラ−を
透過した移動ミラーの反射光の光路に配設され、移動ミ
ラーの反射光とハーフミラ−で反射された固定ミラーか
らの反射光とを合成した第２の干渉、光を受光するとと
もに、第１の受光器とは異なる受光波長特性を有する第
２の受光器と、第１．第２の受光器から出力された各光
強度信号の大小を判断する比較回路と、この比較回路に
て大きいと判断された光強度信号を選択する信号選択回
路と、この信号選択回路にて選択された光強度信号に生
じる干渉に起因するピーク波形の数と移動ミラーの移動
量等を用いて被ＡＩ定光の波長を算出する演算処理部と
を備えたものである。

〔作用］ このように構成された光波長測定装置であれば、被測定
光の光路に対して４５°傾斜して配設されたハーフミラ
−からは、同一条件で２本の干渉光が取出される。そし
て、この２本の干渉光の光強度がそれぞれ受光波長特性
が異なる第１．第２の受光器で検出され、信号レベルの
大きい方の光強度信号が選択され、演算処理部にて選択
された光強度信号および移動ミラーの移動量等を用いて
被ｆｉ１１定光の波長が算出される。

よって、光路切換器を除去できる。

〔実施例コ 以下本発明の一実施例を図面を用いて説明する。

第１図は実施例の光波長測定装置を示す模式図である。

なお、第２図と同一部分には同一符号が付しである。し
たがって、重複する部分の詳細な説明を省略する。

未知の波長λを有する被測定光ａはビームスプリッタ−
１内の被測定光ａの光路に対して４５゜傾斜されたハー
フミラ−２に入力される。そして、被測定光ａの一部は
ハーフミラ−２のＢ点を透過して、透過光の光路に沿っ
て移動自在に設けられた移動ミラー３で進行方向が１８
０”反転される。

この移動ミラー３の反射光ｅの一部はハーフミラ−２の
Ａ点で反射されて第１の受光器としての長波長用受光器
１１ａに入射される。さらに移動ミラー３の反射光ｅの
一部はハーフミラ−２のＡ点を透過して第２の受光器と
しての短波長用受光器１１ｂへ入射される。

一方、ビームスプリッタ−１内に入射された被測定光ａ
の一部はハーフミラ−２の８点で直角に反射され、反射
光の光路に配設された固定ミラー５で進行方向が１８０
＠反転される。この固定ミラー５の反射光ｆの一部はハ
ーフミラ−２のＡ点を透過して前記長波長用受光器１１
ａに入射される。さらに、固定ミラー５の反射光ｆの一
部はハーフミラ−２のＡ点で反射されて前記短波長用受
光器１１ｂへ入射される。

すなわち、ハーフミラ−２のＡ点にて移動ミラー３の反
射光ｅと固定ミラー５の反射光ｆとが合成される。ハー
フミラ−２と各ミラー３．５との距離は等しくないので
、６光どうしで干渉を起こしてそれぞれ同一条件の第１
の干渉光ｇおよび第２の干渉光りが取出される。そして
、第１の干渉光ｇが長波長用受光器１１ａに入射され、
第２の干渉光りが短波長用受光器１１ｂへ入射される。

長波長用受光器１１ａから出力される干渉光ｇの光強度
に対応する光強度信号は増幅器６ａにて増幅されたのち
信号選択回路７へ入力され、短波長用受光器１１ｂから
出力される干渉光りの光強度に対応する光強度信号は増
幅器６ｂにて増幅されたのち信号選択回路７へ入力され
る。

各増幅器６ａ、６ｂで増幅された各光強度信号ｇ＋＋ｆ
＋は信号選択回路７へ入力されると共に、比較回路１２
へ入力される。この比較回路１２は各光強度信号ｇｒ、
ｆ＋の大小を判別して判別信号を信号選択回路７へ送出
する。なお、比較回路１２は一定のヒステリシス特性を
有しているので、両信号ｇ１．ｆ＋がほぼ等しくなった
としても判別信号にチャタリング現象が発生することは
ない。

信号選択回路７は入力された各光強度信号ｇ＋＋ｆ１の
うち比較回路７が大きいと判別した方を選択して被測定
光ａの正規の光強度信号ａ、とじて演算処理部８へ送出
する。

また、第１図には図示しないが、既知の基準波長λ。を
有する基準光ｄも被測定光ａと同一経路を通過して、基
準光ｄの正規の光強度信号ｄ、として演算処理部８へ入
力される。なお、被測定光ａの経路と基準光ｄの経路と
は同一経路を例えば時分割手法で分離してもよく、また
、同一経路を２系統設けることも可能である。

演算処理部８は、第３図で説明したように移動ミラー３
が規定距離ＤＳだけ移動する間に入力された被測定光ａ
の光強度信号ａ、と基準光ｄの光強度信号ｄ１における
各ピーク数Ｎａ、Ｎｄを計数して前述した（１）式を用
いて被測定光ａの波長λを算出する。

このように構成された光波長測定装置によれば、被測定
光ａの波長λが第４図に示す境界波長λ。

以下であれば、短波長用受光器１１ｂの光強度信号り、
が自動的に選択されて被測定光ａの正規の光強度信号ａ
、として演算処理部８へ送出される。

逆に被測定光ａの波長λが境界波長λＣ以上であれば、
長波長用受光器１１ａの光強度信号ｇ１が自動的に選択
されて被測定光ａの正規の光強度信号ａ、として演算処
理部８へ送出される。

よって、従来装置における光路切換器４を用いる必要が
なく、また操作者は被測定光ａの波長λが境界波長λＣ
のどちら側に属するのかを判断する必要もないので、操
作性を大幅に向上できる。

また、ハーフミラ−２のＡ点から取出される各干渉光ｇ
、ｈの光強度は従来のハーフミラ−２から取出される干
渉光すの光強度と等しいので、たとえ各受光器１１ａ、
１１ｂで同時に光強度を測定したとしても測定感度が低
下することはない。

また、機械的に回動するミラー４ａが組込まれた光路切
換器４を除去できるので、長期間稼働によって生じる磨
耗等に起因する光軸ずれ等の測定精度低下や故障等を未
然に防止できる。

したがって、長期間に亘って高い測定感度を維持でき、
装置全体の長寿命化を図ることができる。

なお、第２図に示す従来のビームスブリッター１をその
まま使用して２本の干渉光ｇ、ｈを取出すことができ、
各受光器１１ａ、１１ｂも従来の各受光器５ａ、５ｂを
使用できる。さらに、比較回路１２は従来の光路切換器
４に比較して大幅に製造費を低減できる。よって、装置
全体の製造費を大幅に節減できる。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明の光波長測定装置によれば、
ハーフミラ−から同一光強度を有した２つの干渉光を取
出し、各干渉光の光強度を受光波長特性が異なる２つの
受光器で同時に７１１１定して、比較器でその大きい方
の光強度を選択している。

したがって、光強度を低減することなく光路切換器を除
去でき、かつ自動的に演算処理に用いる光強度信号を選
択できる。よって、操作性を大幅に向上できるとともに
、高い測定精度を長期間に亘って維持できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係わる光波長測定装置の概
略構成を示す模式図、第２図は従来の光波長測定装置を
示す模式図、第３図は力ｊ定原理を示す信号波形図、第
４図は各受光素子の受光波長特性図である。 １・・・ビームスプリッタ−２・・・ハーフミラ−３・
・・移動ミラー　５・・・固定ミラー　６ａ、６ｂ・・
・増幅器、７・・・信号選択回路、８・・・演算処理部
、１１ａ・・・長波長用受光器（第１の受光器）１１ｂ
・・・短波長用受光器（第２の受光器）１２・・・比較
回路、ａ・・・被測定光、ａｌ＋ｄｌ川光強度用号、ｄ
・・・基準光、ｅ、ｆ・・・反射光、ｇ・・・第１の干
渉光、ｈ・・・第２の干渉光。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 被測定光の光路に対して４５°傾斜して配設されたハー
   フミラー（２）と、このハーフミラーを透過した光の光
   路に沿って移動自在に設けられ、前記透過した光の進行
   方向を１８０°反転させる移動ミラー（３）と、前記被
   測定光のうち前記ハーフミラーにて反射された光の光路
   に配設され、前記反射された光の進行方向を１８０°反
   転させる固定ミラー（５）と、前記ハーフミラーを透過
   した前記固定ミラーの反射光の光路に配設され、前記固
   定ミラーの反射光と前記ハーフミラーで反射された前記
   移動ミラーからの反射光とを合成した第１の干渉光（ｇ
   ）を受光する第１の受光器（１１ａ）と、前記ハーフミ
   ラーを透過した前記移動ミラーの反射光の光路に配設さ
   れ、前記移動ミラーの反射光と前記ハーフミラーで反射
   された前記固定ミラーからの反射光とを合成した第２の
   干渉光（ｈ）を受光するとともに、前記第１の受光器と
   は異なる受光波長特性を有する第２の受光器（１１ｂ）
   と、前記第１、第２の受光器から出力された各光強度信
   号の大小を判断する比較回路（１２）と、この比較回路
   にて大きいと判断された光強度信号を選択する信号選択
   回路（７）と、この信号選択回路にて選択された光強度
   信号に生じる前記干渉に起因するピーク波形の数と前記
   移動ミラーの移動量等を用いて前記被測定光の波長を算
   出する演算処理部（８）とを備えた光波長測定装置。