JPH05272911A - 光路長変動測定装置 - Google Patents
光路長変動測定装置Info
- Publication number
- JPH05272911A JPH05272911A JP4095959A JP9595992A JPH05272911A JP H05272911 A JPH05272911 A JP H05272911A JP 4095959 A JP4095959 A JP 4095959A JP 9595992 A JP9595992 A JP 9595992A JP H05272911 A JPH05272911 A JP H05272911A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- interferometer
- laser light
- fluctuation
- path length
- optical
- Prior art date
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- Pending
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- Instruments For Measurement Of Length By Optical Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 光学的干渉計で測定される微小な光路長変動
を検出する光路長変動測定装置を得ることを目的とす
る。 【構成】 測定用干渉計、発振周波数が制御可能なレー
ザ光源、測定用干渉計の光路長変動により生じた光学的
位相変動を補償すべくレーザ光源の発振周波数をフィー
ドバック制御する手段、このフィードバック制御により
生じたレーザ光の周波数変動を参照用干渉計で検出して
上記測定用干渉計の光路長変動を測定する手段を備える
構成とした。
を検出する光路長変動測定装置を得ることを目的とす
る。 【構成】 測定用干渉計、発振周波数が制御可能なレー
ザ光源、測定用干渉計の光路長変動により生じた光学的
位相変動を補償すべくレーザ光源の発振周波数をフィー
ドバック制御する手段、このフィードバック制御により
生じたレーザ光の周波数変動を参照用干渉計で検出して
上記測定用干渉計の光路長変動を測定する手段を備える
構成とした。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光学的干渉計で測定さ
れる微小な光路長変動を検出する光路長変動測定装置に
関する。
れる微小な光路長変動を検出する光路長変動測定装置に
関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、光学的干渉計の光路長変動を検出
する手段としては、（Ａ）．光学的位相変動により生じ
る干渉縞の強度変化を直接利用する方法、（Ｂ）．周波
数の異なる２個のレーザ光を用い、光学的位相変動を２
個のレーザ光の差周波数に変換し、この差周波数の位相
変化を電気的に検出する光ヘテロダイン検出法(optical
heterodyne detection)等が用いられているが、これら
の方法は良く知られており、ここではその説明は省略す
る。
する手段としては、（Ａ）．光学的位相変動により生じ
る干渉縞の強度変化を直接利用する方法、（Ｂ）．周波
数の異なる２個のレーザ光を用い、光学的位相変動を２
個のレーザ光の差周波数に変換し、この差周波数の位相
変化を電気的に検出する光ヘテロダイン検出法(optical
heterodyne detection)等が用いられているが、これら
の方法は良く知られており、ここではその説明は省略す
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の方
法では、以下のような問題点があった。（Ａ）の干渉縞
の強度変化を直接利用する方法では、光源の光強度自体
の変動によって干渉縞の強度が変化してしまい、これが
測定誤差となるため微小な光路長変動の正確な検出が難
しい。また、干渉縞強度は、周知のように光学的位相差
がπの整数倍異なった点で同じ値にするため、測定範囲
をπより小さくしなければならない制限を受ける。
（Ｂ）の方法では、周波数の異なる２個のレーザ光を必
要とするため、装置が複雑で高価になる。また、電気的
位相測定装置の性能で分解能と測定速度とが定まり、且
つ、これらは相反するため、分解能を高くしようとする
と測定速度が低下するという欠点がある。
法では、以下のような問題点があった。（Ａ）の干渉縞
の強度変化を直接利用する方法では、光源の光強度自体
の変動によって干渉縞の強度が変化してしまい、これが
測定誤差となるため微小な光路長変動の正確な検出が難
しい。また、干渉縞強度は、周知のように光学的位相差
がπの整数倍異なった点で同じ値にするため、測定範囲
をπより小さくしなければならない制限を受ける。
（Ｂ）の方法では、周波数の異なる２個のレーザ光を必
要とするため、装置が複雑で高価になる。また、電気的
位相測定装置の性能で分解能と測定速度とが定まり、且
つ、これらは相反するため、分解能を高くしようとする
と測定速度が低下するという欠点がある。
【０００４】本発明はかかる問題点を解決するためにな
されたものであり、１個のレーザ光により検出可能で、
測定範囲が限定されることなく高分解能，且つ高速検出
が可能な光路長変動測定装置を提供することを目的とし
ている。
されたものであり、１個のレーザ光により検出可能で、
測定範囲が限定されることなく高分解能，且つ高速検出
が可能な光路長変動測定装置を提供することを目的とし
ている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明に係わる光路長変
動測定装置は、測定用干渉計の光路長変動により生じる
光学的位相変動を電気的に補償するようにレーザ光源の
発振周波数をフィードバック制御し、この制御によるレ
ーザ光源の発振周波数変動を参照用干渉計により検出す
る構成とした。
動測定装置は、測定用干渉計の光路長変動により生じる
光学的位相変動を電気的に補償するようにレーザ光源の
発振周波数をフィードバック制御し、この制御によるレ
ーザ光源の発振周波数変動を参照用干渉計により検出す
る構成とした。
【０００６】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて説明す
る。図１は本発明の一実施例を示すブロック図で、図に
おいて、１はレーザ光源、２はビームスプリッタ、３は
測定用干渉計、４はサーボアンプ、５は参照用干渉計、
６は線形化回路、７は測定用レーザビーム、８は参照用
レーザビーム、９は検出出力である。
る。図１は本発明の一実施例を示すブロック図で、図に
おいて、１はレーザ光源、２はビームスプリッタ、３は
測定用干渉計、４はサーボアンプ、５は参照用干渉計、
６は線形化回路、７は測定用レーザビーム、８は参照用
レーザビーム、９は検出出力である。
【０００７】発振周波数が制御可能なレーザ光源１から
出射したレーザビームは、ビームスプリッタ２により２
分割され、測定用干渉計３と参照用干渉計５にそれぞれ
入射される。そして、測定用干渉計３内の光路長変動に
より生じるレーザ光の光学的位相変動は、それを補償す
るようサーボアンプ４を介してレーザ光源１にフィード
バックされる。すなわち、測定用干渉計３内の光路長変
動により、レーザ光源１から出射されるレーザ光の発振
周波数がフィードバック制御される。このレーザビーム
は上述のようにビームスプリッタ２により参照用干渉計
５に入射され、この参照用干渉計５でレーザ光の周波数
変動が読み取られ、電気信号に変換されて線形化回路６
から出力される。
出射したレーザビームは、ビームスプリッタ２により２
分割され、測定用干渉計３と参照用干渉計５にそれぞれ
入射される。そして、測定用干渉計３内の光路長変動に
より生じるレーザ光の光学的位相変動は、それを補償す
るようサーボアンプ４を介してレーザ光源１にフィード
バックされる。すなわち、測定用干渉計３内の光路長変
動により、レーザ光源１から出射されるレーザ光の発振
周波数がフィードバック制御される。このレーザビーム
は上述のようにビームスプリッタ２により参照用干渉計
５に入射され、この参照用干渉計５でレーザ光の周波数
変動が読み取られ、電気信号に変換されて線形化回路６
から出力される。
【０００８】図２は、図１に示す測定用干渉計３の一構
成例として、両光路間にΔＬｓの光路差を有する不平衡
マイケルソン干渉計を用いた例を示す図である。レーザ
光の周波数変化をΔｆ、光路中の光速をＣとすれば、両
光路間の位相差の変化Δθf は、 Δθf ＝２π・ΔＬs ／Ｃ・Δｆ・・・(1) が成立する。ミラー３３の微小変動により生じる位相差
変動Δθp を測定することを考え、図１の実施例のよう
に、Δθf によって干渉計の光路長変動による位相差変
動Δθp を補償するようなフィードバックループを構成
すれば、レーザ光の周波数変動Δｆから光路長変動によ
る位相差変動Δθp を検出できる。
成例として、両光路間にΔＬｓの光路差を有する不平衡
マイケルソン干渉計を用いた例を示す図である。レーザ
光の周波数変化をΔｆ、光路中の光速をＣとすれば、両
光路間の位相差の変化Δθf は、 Δθf ＝２π・ΔＬs ／Ｃ・Δｆ・・・(1) が成立する。ミラー３３の微小変動により生じる位相差
変動Δθp を測定することを考え、図１の実施例のよう
に、Δθf によって干渉計の光路長変動による位相差変
動Δθp を補償するようなフィードバックループを構成
すれば、レーザ光の周波数変動Δｆから光路長変動によ
る位相差変動Δθp を検出できる。
【０００９】なお、測定用干渉計３は、図２で示すマイ
ケルソン干渉計だけでなく、マッハ・ツェンダ干渉計や
ファブリ・ペロ干渉計，リング共振器のような多光束干
渉計を用いることもできる。
ケルソン干渉計だけでなく、マッハ・ツェンダ干渉計や
ファブリ・ペロ干渉計，リング共振器のような多光束干
渉計を用いることもできる。
【００１０】図３は、図１に示す参照用干渉計５の一構
成例として、マッハ・ツェンダ干渉計を用いた例を示す
図である。レーザ光の周波数可変範囲をΔｆw とし、こ
の範囲での周波数変動により生じる位相差の変化がπを
越えないように参照用干渉計の光路差ΔＬr を設定し、
且つレーザ光の中心周波数で干渉計出力が零点近傍とな
るようにピエゾアクチュエータ３５でミラー３４を調整
することで、レーザ光の周波数変化をΔｆw の１０-2〜
１０-3の分解能で容易に読み取ることができる。
成例として、マッハ・ツェンダ干渉計を用いた例を示す
図である。レーザ光の周波数可変範囲をΔｆw とし、こ
の範囲での周波数変動により生じる位相差の変化がπを
越えないように参照用干渉計の光路差ΔＬr を設定し、
且つレーザ光の中心周波数で干渉計出力が零点近傍とな
るようにピエゾアクチュエータ３５でミラー３４を調整
することで、レーザ光の周波数変化をΔｆw の１０-2〜
１０-3の分解能で容易に読み取ることができる。
【００１１】上述の式(1) から明らかなように、測定用
干渉計３の光路差ΔＬs を変化させることにより、位相
差変動の測定範囲とそれに応じた分解能を、拡大，縮小
することができる。また、応答速度は、フィードバック
ループの帯域で決まるため高速応答が可能となる。な
お、参照用干渉計５は、例えば不平衡マイケルソン干渉
計を用いて構成しても良いことは言うまでもない。
干渉計３の光路差ΔＬs を変化させることにより、位相
差変動の測定範囲とそれに応じた分解能を、拡大，縮小
することができる。また、応答速度は、フィードバック
ループの帯域で決まるため高速応答が可能となる。な
お、参照用干渉計５は、例えば不平衡マイケルソン干渉
計を用いて構成しても良いことは言うまでもない。
【００１２】
【発明の効果】以上説明したように本発明の光路長変動
測定装置は、１個のレーザ光により検出可能で、測定範
囲が限定されることなく高分解能で高速検出が行える等
の効果がある。
測定装置は、１個のレーザ光により検出可能で、測定範
囲が限定されることなく高分解能で高速検出が行える等
の効果がある。
【図１】本発明の一実施例を示すブロック図である。
【図２】図１に示す測定用干渉計３の一構成例を示す図
である。
である。
【図３】図１に示す参照用干渉計５の一構成例を示す図
である。
である。
【符号の説明】 １ レーザ光源 ２ ビームスプリッタ ３ 測定用干渉計 ４ サーボアンプ ５ 参照用干渉計 ６ 線形化回路 ７ 測定用レーザビーム ８ 参照用レーザビーム ９ 検出出力 ２１ ビームスプリッタ ２２，２３ ミラー ３１，３２ ビームスプリッタ ３３，３４ ミラー ３５ ピエゾアクチュエータ
Claims (1)
- 【請求項１】 光学的干渉計で測定される光路長変動を
検出する光路長変動測定装置において、 測定用干渉計、発振周波数が制御可能なレーザ光源、上
記測定用干渉計の光路長変動により生じた光学的位相変
動を補償すべく上記レーザ光源の発振周波数をフィード
バック制御する手段、このフィードバック制御により生
じた上記レーザ光の周波数変動を参照用干渉計で検出し
て上記測定用干渉計の光路長変動を測定する手段、 を備えたことを特徴とする光路長変動測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4095959A JPH05272911A (ja) | 1992-03-24 | 1992-03-24 | 光路長変動測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4095959A JPH05272911A (ja) | 1992-03-24 | 1992-03-24 | 光路長変動測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05272911A true JPH05272911A (ja) | 1993-10-22 |
Family
ID=14151772
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4095959A Pending JPH05272911A (ja) | 1992-03-24 | 1992-03-24 | 光路長変動測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05272911A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008513804A (ja) * | 2004-09-22 | 2008-05-01 | コーニング インコーポレイテッド | モード選択同調器からの光フィードバック |
-
1992
- 1992-03-24 JP JP4095959A patent/JPH05272911A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008513804A (ja) * | 2004-09-22 | 2008-05-01 | コーニング インコーポレイテッド | モード選択同調器からの光フィードバック |
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