JPH0545895B2 - - Google Patents

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JPH0545895B2
JPH0545895B2 JP16026187A JP16026187A JPH0545895B2 JP H0545895 B2 JPH0545895 B2 JP H0545895B2 JP 16026187 A JP16026187 A JP 16026187A JP 16026187 A JP16026187 A JP 16026187A JP H0545895 B2 JPH0545895 B2 JP H0545895B2
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JP
Japan
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angle
waveguide
prism
deflection
refractive index
Prior art date
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JP16026187A
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English (en)
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JPS643536A (en
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Tadao Arima
Koji Okamura
Masaji Miki
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/41Refractivity; Phase-affecting properties, e.g. optical path length

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 概 要 本発明構成の測定装置にあつては、光源から出
射された平行光ビームが常に概略一定の位置から
プリズムに入射されるので、当該入射角を掃引し
て導波路の屈折率を測定する際に、プリズム及び
導波路基板を移動する必要がなくなる。また、本
発明の構成とすることにより、プリズムへの入射
角を直接測定することなしに、プリズムと導波路
のカツプリング臨界角を求めることが可能とな
る。
産業上の利用分野 本発明は、導波路上に密着裁置されたプリズム
と該導波路とのカツプリング条件に基づき導波路
の屈折率を求める屈折率測定装置に関する。
光通信の分野においては、送信機、受信機及び
伝送路以外に、光スイツチ及び光カプラ等の種々
の光デバイスが用いられている。光デバイスの形
態の1つとして、導波路型のものを挙げることが
できる。導波路型光デバイスは、例えば基板上に
それよりも屈折率の高い光導波路を設け、この光
導波路内に光ビームを閉込めた状態で制御するよ
うに構成されており、構造上小型化が容易で、プ
レーナ技術等を用いて量産することができるとい
う利点のほか、電界や磁界を効果的に印加するこ
とができ消費電力を飛躍的に軽減することが可能
であるという利点を有している。このような導波
路型光デバイスを製造するに際して、また研究す
るに際して、屈折率等の導波路パラメータを簡単
に精度良く求めることのできる測定装置が要望さ
れている。
従来の技術 第6図a,bは、平面導波路の屈折率測定装置
の主要部分の機能説明図である。導波路1の形成
された基板2は、移動台3上に載置固定されてお
り、この移動台3は、本体部分3bとこの本体部
分3bに対して移動可能な載置台3aとからな
る。導波路1上には、三角プリズム等のプリズム
4が、境界面に空気層が介在しないように密着載
置されている。6は軸6aの周りに回動自在に設
けられる反射鏡であり、この回動角は精度良く測
定することができるようになつている。
He−Neレーザ5から出射された平行光ビーム
は、反射鏡6で反射されてプリズム4の斜面に入
射される。このときの入射角θが比較的小さい場
合には、第6図aに示されるように、光ビームは
プリズム4から導波路1内に導波される。また、
入射角θ′が比較的大きい場合には、第6図bに示
されるように、光ビームはプリズム4から導波路
1にカツプリングされずに、導波路1表面におい
て反射して外部に逃げるようになつている。
これら2つの状況は、所定の入射角を境に劇的
に変化するものなので、この変化を導波路1の端
面から出射される光強度の測定により検知して当
該入射臨界角を求め、この角度に基づいて導波路
1の屈折率を求めるようにしていた。
発明が解決しようとする問題点 しかし、上述した屈折率測定装置であると、プ
リズム4への入射角を変化させようとすると、反
射鏡6の反射光ビームを常に同一の位置からプリ
ズム4に入射させるために、プリズム4及び導波
路1の位置を移動台3により調整する必要があ
り、煩雑な作業が要求されるという問題があつ
た。また、臨界入射角は実際には反射鏡6の回動
角の測定により求めていたので、反射鏡6の回動
機構には極めて高い機械的精度が要求されるとい
う問題もあつた。
本発明はこれらの問題点に鑑みて創作されたも
ので、その目的は、入射臨界角の測定に際してプ
リズム及び導波路を移動する必要がなく、且つ高
精度な反射鏡の不要な導波路の屈折率測定装置を
提供することにある。
問題点を解決するための手段 上述した従来技術の問題点は、その基本構成が
第1図に示される導波路の屈折率測定装置により
解決される。
11は光源であり、平行光ビームを出射する。
12は偏向手段であり、前記平行光ビームの方
向を同一平面内で変化させる。
13は凹面鏡であり、偏向された平行光ビーム
を反射して偏向方向にかかわらず概略同一の位置
を通過させる。
14は基板2上に形成された導波路1に密着載
置されたプリズムであり、凹面鏡13で反射され
た平行光ビームが当該通過位置から入射され、こ
の入射光を導波路1内に導波する。
15は導波光強度検出手段であり、導波路1内
に導波された光の強度を検出する。
16はプリズム入射角検知手段であり、検出さ
れた導波光強度に対応して、プリズム14への入
射角を検知する。プリズム入射角検知手段16
は、プリズム14での反射光に基づきプリズム1
4への入射角が零になるときの第1の偏向角を求
め、該第1の偏向角を基準として、予め定められ
た屈折率の導波路について算出される臨界入射角
に対応する第2の偏向角を求め、上記第1の偏向
角を基準として、屈折率を求めるべき導波路につ
いてその臨界入射角に対応する第3の偏向角を求
め、上記算出される臨界入射角並びに上記第2及
び第3の偏向角に基づいて上記屈折率を求めるべ
き導波路についての臨界入射角を求める。
作 用 本発明の測定装置にあつては、凹面鏡13を用
いて、その反射光ビームが偏向手段12の偏向方
向にかかわらず常に通過するような位置を生じさ
せているので、この位置から反射光が入射される
ようにプリズム14の位置を設定することによ
り、プリズム14の位置調整が不要となる。
また、予め定められた屈折率の導波路及び屈折
率を測定すべき導波路についての臨界入射角の違
いに基づいて導波路の屈折率を求めることができ
るので、入射角を直接測定するための精度の高い
従来の反射鏡が不要となる。
次に導波路1の屈折率の測定原理を第2図及び
第3図を用いて説明する。いま、平行光ビーム1
01が屈折率n′=1の空気中から屈折率npのプリ
ズム14に入射されているとし、このときの入射
角をθ1、屈折率をθ2とする。さらに、この光ビー
ムがプリズム14から屈折率nの導波路1内に導
波されているとし、このときの入射角をθ3、屈折
角をθ4とする。各境界面にスネルの法則を適用す
ると、 n′sinθ1=npsinθ2 …(1) npsinθ3=nsinθ4 …(2) プリズム14と導波路1のマツチングにおける
臨界条件は、θ4=90゜であるので、(2)式から、 n=npsinθ3 …(3) が得られる。
尚、θ4=90゜のときのθ1が臨界入射角である。
一方プリズム14の導波路1に接する頂角をα
とすると、三角形の内角の和が180゜であることか
ら、 α+(90゜−θ3)+θ2+90゜=180゜ となり、 θ3=θ2+α …(4) が得られ、(1),(3),(4)式及びn′=1から、 n=npsin(θ2+α) …(5) θ2=sin-1(sinθ1/np) …(6) となる。
一般に、導波路1に導波される導波光の強度
は、プリズム14への入射角θに応じて、例えば
第3図に示されるように変化する。臨界入射角θc
よりも僅かに小さな入射角では、光出力は急激に
減少し、θcを超える入射角では光出力は0とな
る。臨界入射角θcが明らかとなれば、(5),(6)式か
ら導波路1の屈折率が求まる。本発明では、入射
角が零になるときの第1の偏向角と、予め定めら
れた屈折率の導波路についての臨界入射角(5),(6)
式により算出可)を与える第2の偏向角と、屈折
率を測定すべき導波路についての臨界入射角を与
える第3の偏向角とをこの順に求めている。ここ
で、第1の偏向角は導波路の屈折率にかかわらず
一定であるので、例えば、第2の偏向角と第3の
偏向角の比と上述の予め定められた屈折率の導波
路の臨界入射角とから被測定導波路の臨界入射角
が求まり、これによりその屈折率が求まるのであ
る。
実施例 以下本発明の望ましい実施例を図面に基づいて
詳細に説明する。
第4図は本発明を適用して構成される屈折率測
定装置の構成図であり、この測定装置は実質的に
はプリズムへの入射角と導波光強度の関係を測定
するものである。光源としてのHe−Neレーザ2
1から出射された平行光ビームは、ハーフミラー
22を透過して、音叉23の振動部分に設けられ
た反射鏡24で反射されて、凹面鏡25に入射さ
れる。音叉23には一定振動数(例えば50〜1000
Hz)及び一定振巾で振動するように、交流電源に
接続された図示しない電磁石等の振動継続手段が
講じられており、これにより反射鏡24による反
射光を定常的に偏向することができる。
凹面鏡25の反射面は、この反射面で反射した
平行光ビームが反射方向によらず常に略定点を通
過するように、その曲率が設定されている。例え
ば、該定点と反射鏡24の反射位置とを焦点とす
る楕円形状となるように、その断面形状を設定し
ておくことで、この定点の変動がなくなる。
26は例えば頂角が45゜の直角三角プリズムで
あり、導波路1上に密着載置されている。そして
プリズム26の配設位置は、平行光ビームの入射
位置が前記定点となるように設定されている。
27は例えばフオトダイオード等を用いて構成
される導波光強度検出器であり、導波路1の端面
から出射された光の強度を検出する。この検出器
27の出力電気信号はオシロスコープ28に入力
されている。
この実施例では、検出器27の出力電気信号は
オシロスコープ28のY軸(縦軸)に入力され、
オシロスコープ28のX軸(横軸)には反射鏡2
4の角度変位情報が入力される。反射鏡24の角
度変位情報は例えば前述の電磁石等の振動継続手
段から得ることができる。
30は導波光強度検出器27同様にフオトダイ
オード等を用いて構成される反射光検出器であ
り、ハーフミラー22で反射した光を遮蔽板29
に形成されたピンホール29aを介して検出す
る。プリズム26の入射角(第2図におけるθ1
準ずる)が0゜でないときには、プリズム26での
反射光は反射光検出器30に到達しないが、同入
射角が0゜のときには、この反射光は順方向の光路
を逆行してハーフミラー22を介して反射光検出
器30により検出される。従つて、反射光検出器
30の電気出力をオシロスコープ28に接続して
おき、掃引の際のトリガーとして用いることによ
り、プリズム26への入射角の絶対的な基準(θ1
=0)を設定することが可能となる。なお、反射
光をピンホール29aを介して反射光検出器30
に入射させているのは、当該基準入射角の測定精
度を高めるためである。
オシロスコープ28の画面上で基準入射角につ
いての設定を終了したならば、屈折率が未知の導
波路についての臨界入射角(第3図におけるθ1
を求めるのに先立ち、既知の(従つてθcも既知)
の導波路について導波光強度から臨界入射角とな
るような入射角の値をオシロスコープ28の画面
上から読んでおく。これにより、相対的に屈折率
が未知の導波路について臨界入射角が求まり、こ
の値に応じて屈折率が求まるものである。
このように凹面鏡25を用いているので、測定
に際してプリズム26及び導波路1を移動する必
要がなくなり、プリズム26への入射角を直接測
定する必要がないので、測定精度を高めるために
例えば反射鏡の機械的精度を高める必要がなくな
る。この実施例では導波路の屈折率を±3/
10000以下で測定することができた。
第5図は偏向手段の他の例を説明するためのも
のである。第5図aにおいて反射鏡34は、トー
シヨンバー32,32を介して固定フレームに固
定されており、回動振動可能である。反射鏡34
に照射された光ビームは、この反射鏡34表面で
偏向される。このような構成によれば、第4図の
実施例における音叉23と比較して、偏向角を大
きくとることができる。また、第5図bに示され
る実施例では、偏向手段として例えばLiNbO3
の複屈折性光学結晶からなる複屈折性プリズム3
6を用い、これに印加する電圧をコントロールす
ることで入射光の偏向角を制御するようにしてい
る。このように電気的に偏向角を制御することに
より、機械的振動部分が完全に排除され、高精度
な測定が可能となる。第5図に図示された例のほ
かに、偏向手段としては、回転反射鏡、回転プリ
ズム、音響光学効果を有する光学結晶等を用いる
ことができる。
発明の効果 以上詳述したように、本発明によれば、偏向手
段により偏向された光ビームを凹面鏡を用いてほ
ぼ同一の位置からプリズムに入射させるように装
置を構成しているので、測定に際してプリズム及
び導波路を移動させる必要がなくなり、作業が簡
略化されるという効果を奏する。
また、検出された導波光強度に対応してプリズ
ムへの入射角を検知するようにしているので、該
入射角を直接測定する必要がなくなり、入射角測
定のために精度の高い反射鏡を用いる必要がなく
なるという効果もある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の原理図であつて、装置の基本
構成図、第2図は本発明の原理図であつて、光路
の説明図、第3図は本発明の原理図であつて、臨
界角の説明図、第4図は本発明の望ましい実施例
を示す屈折率測定装置の構成図、第5図は本発明
の他の望ましい実施例を示す偏向手段の構成図、
第6図は従来の屈折率測定装置の構成及び動作説
明図である。 1…導波路、2…基板、4,14,26…プリ
ズム、11…光源、13,25…凹面鏡。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 平行光ビームを出射する光源11と、 該平行光ビームの方向を同一平面内で変化させ
    る偏向手段12と、 偏向された平行光ビームを反射して偏向方向に
    かかわらず概略同一の位置を通過させるための凹
    面鏡13と、 該凹面鏡13で反射された平行光ビームが上記
    概略同一の位置から入射され、この入射光を導波
    路1内に導波するプリズム14と、 該導波路1内に導波された光の強度を検出する
    導波光強度検出手段15と、 検出された導波光強度に対応してプリズム14
    への入射角を検知するプリズム入射角検知手段1
    6とを備え、 該プリズム入射角検知手段16は、 上記プリズム14での反射光に基づき該プリズ
    ム14への入射角が零になるときの第1の偏向角
    を求め、 該第1の偏向角を基準として、予め定められた
    屈折率の導波路について算出される臨界入射角に
    対応する第2の偏向角を求め、 上記第1の偏向角を基準として、屈折率を求め
    るべき導波路についてその臨界入射角に対応する
    第3の偏向角を求め、 上記算出される臨界入射角並びに上記第2及び
    第3の偏向角に基づいて上記屈折率を求めるべき
    導波路についての臨界入射角を求めることを特徴
    とする導波路の屈折率測定装置。
JP16026187A 1987-06-26 1987-06-26 Instrument for measuring refractive index of waveguide Granted JPS643536A (en)

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JP16026187A JPS643536A (en) 1987-06-26 1987-06-26 Instrument for measuring refractive index of waveguide

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JPS643536A JPS643536A (en) 1989-01-09
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1994026601A1 (fr) * 1993-05-17 1994-11-24 Yoshino Kogyosho Co., Ltd. Bouteille en resine synthetique pourvue d'une poignee et procede de production
WO1999028200A1 (en) * 1997-11-28 1999-06-10 Mitsubishi Plastics, Inc. Handle for plastic bottles and handle-carrying plastic bottle

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JPS643536A (en) 1989-01-09

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