JPH07159114A - 微小変位計 - Google Patents
微小変位計Info
- Publication number
- JPH07159114A JPH07159114A JP31000693A JP31000693A JPH07159114A JP H07159114 A JPH07159114 A JP H07159114A JP 31000693 A JP31000693 A JP 31000693A JP 31000693 A JP31000693 A JP 31000693A JP H07159114 A JPH07159114 A JP H07159114A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- reflected
- beams
- microdisplacement
- directional coupler
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 誘電体膜を成膜した結晶基板１上に、光導波
路２、３、４、５と、方向性結合器６とを構成し、光源
１２からの光を光導波路２で方向性結合器６に導き参照
光と照射光に分割し、参照光は基板１の端面に設けた参
照光反射用鏡７に反射させ、照射光は被測定物９に反射
させ、参照光の反射光と照射光の反射光とを再び方向性
結合器６に導いて干渉させ、この干渉光を検出して被測
定物９の表面の微小変位を測定する微小変位計であっ
て、上記基板１の両端に電極１０、１１を設け交番電界
を印加し、誘電体の電歪効果により基板１を微小振動さ
せながら被測定物９の微小変位を測定できるように構成
した微小変位計。 【効果】 小型、高精度で光学系の調整が不要である。
路２、３、４、５と、方向性結合器６とを構成し、光源
１２からの光を光導波路２で方向性結合器６に導き参照
光と照射光に分割し、参照光は基板１の端面に設けた参
照光反射用鏡７に反射させ、照射光は被測定物９に反射
させ、参照光の反射光と照射光の反射光とを再び方向性
結合器６に導いて干渉させ、この干渉光を検出して被測
定物９の表面の微小変位を測定する微小変位計であっ
て、上記基板１の両端に電極１０、１１を設け交番電界
を印加し、誘電体の電歪効果により基板１を微小振動さ
せながら被測定物９の微小変位を測定できるように構成
した微小変位計。 【効果】 小型、高精度で光学系の調整が不要である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光学的干渉による被測
定物の微小変位計に関する。
定物の微小変位計に関する。
【０００２】
【従来の技術】レーザー、エレクトロニクス、マイクロ
コンピューター、センサー素子等の発達により、可干渉
性に優れるレーザー光を用いたバルク光学系で構成され
るマイケルソン型微小変位センサーが普及している。こ
の微小変位計は、非接触でかつ高精度に測定を行うこと
ができ、例えば結晶ウェハー、光学部品、Ｘ線用ミラー
等の表面粗さの測定に利用されている。
コンピューター、センサー素子等の発達により、可干渉
性に優れるレーザー光を用いたバルク光学系で構成され
るマイケルソン型微小変位センサーが普及している。こ
の微小変位計は、非接触でかつ高精度に測定を行うこと
ができ、例えば結晶ウェハー、光学部品、Ｘ線用ミラー
等の表面粗さの測定に利用されている。
【０００３】この光学的干渉を利用した微小変位計は、
レーザー光をハーフミラーや分光器等で分割し、一方は
参照光として鏡で反射させ、もう一方は照射光として被
測定物に反射させ、光路差の違いから位相差の生じたこ
れら２つの反射光を干渉させ、これを光検出素子で検知
し、その干渉強度の変化によって被測定物の微小変位を
測定するものである。
レーザー光をハーフミラーや分光器等で分割し、一方は
参照光として鏡で反射させ、もう一方は照射光として被
測定物に反射させ、光路差の違いから位相差の生じたこ
れら２つの反射光を干渉させ、これを光検出素子で検知
し、その干渉強度の変化によって被測定物の微小変位を
測定するものである。
【０００４】しかし、このマイケルソン型微小変位セン
サーは、温度変動、機械的変動などに起因する光強度の
変動を受け易く、被測定物表面の反射率が低い場合など
干渉信号が微弱になった場合に測定が困難となる。そこ
で、測定感度を向上するため、被測定物をＡＣ駆動のア
クチュエーターに乗せてある角振動数で振動させ、干渉
信号をロックインアンプで復調するようにした微小変位
計がある。
サーは、温度変動、機械的変動などに起因する光強度の
変動を受け易く、被測定物表面の反射率が低い場合など
干渉信号が微弱になった場合に測定が困難となる。そこ
で、測定感度を向上するため、被測定物をＡＣ駆動のア
クチュエーターに乗せてある角振動数で振動させ、干渉
信号をロックインアンプで復調するようにした微小変位
計がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、この従来のＡ
Ｃ駆動のアクチュエーターを用いた微小変位計では、煩
雑な光学系の調整が必要であり、また、装置自体が大き
くなるため、用途が限定されてしまう。そこで、本発明
は、小型、高精度で光学系の調整が不要なマイケルソン
型微小変位計を提供することを目的とする。
Ｃ駆動のアクチュエーターを用いた微小変位計では、煩
雑な光学系の調整が必要であり、また、装置自体が大き
くなるため、用途が限定されてしまう。そこで、本発明
は、小型、高精度で光学系の調整が不要なマイケルソン
型微小変位計を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明の微小変位計は、誘電体膜を成膜した結晶基板１
上に、光導波路２、３、４、５と、方向性結合器６とを
構成し、光源１２からの光を光導波路２で方向性結合器
６に導きこれを参照光と照射光に分割し、該参照光は基
板１の端面に設けた参照光反射用鏡７に反射させ、該照
射光は集光レンズ８を通って被測定物９に反射させ、該
参照光の反射光と該照射光の反射光とを光導波路４、５
で再び方向性結合器６に導いて干渉させ、この干渉光を
検出して被測定物９の表面の微小変位を測定する微小変
位計であって、上記基板１の両端に電極１０、１１を設
け、この電極間に交番電界を印加することによって誘電
体の電歪効果を利用して上記基板１を微小振動させなが
ら被測定物９の微小変位を測定できるように構成した点
に特徴がある。
本発明の微小変位計は、誘電体膜を成膜した結晶基板１
上に、光導波路２、３、４、５と、方向性結合器６とを
構成し、光源１２からの光を光導波路２で方向性結合器
６に導きこれを参照光と照射光に分割し、該参照光は基
板１の端面に設けた参照光反射用鏡７に反射させ、該照
射光は集光レンズ８を通って被測定物９に反射させ、該
参照光の反射光と該照射光の反射光とを光導波路４、５
で再び方向性結合器６に導いて干渉させ、この干渉光を
検出して被測定物９の表面の微小変位を測定する微小変
位計であって、上記基板１の両端に電極１０、１１を設
け、この電極間に交番電界を印加することによって誘電
体の電歪効果を利用して上記基板１を微小振動させなが
ら被測定物９の微小変位を測定できるように構成した点
に特徴がある。
【０００７】基板１にはＬｉＮｂＯ3（以下、「ＬＮ」
という）やＬｉＴａＯ3の結晶が用いられる。方向性結
合器６は、２つのＹ分岐を組み合わせたものや、１つの
Ｙ分岐とファイバー型３ｄＢカプラーとを組み合わせた
もので代用しても良い。
という）やＬｉＴａＯ3の結晶が用いられる。方向性結
合器６は、２つのＹ分岐を組み合わせたものや、１つの
Ｙ分岐とファイバー型３ｄＢカプラーとを組み合わせた
もので代用しても良い。
【０００８】
【作用】基板１の両端に設けた電極１０、１１に交番電
界を印加すると、基板１は誘電体の電歪効果によってＹ
−方向に伸縮する。このため反射光の光路長に変調がな
され、同期検波により微弱な干渉信号を検出することが
可能になる。また、従来のようにＡＣ駆動のアクチュエ
ーターが不要で、測定時に光学系の調整が不要でしかも
装置が小型になる。
界を印加すると、基板１は誘電体の電歪効果によってＹ
−方向に伸縮する。このため反射光の光路長に変調がな
され、同期検波により微弱な干渉信号を検出することが
可能になる。また、従来のようにＡＣ駆動のアクチュエ
ーターが不要で、測定時に光学系の調整が不要でしかも
装置が小型になる。
【０００９】
【実施例】図１は本発明の微小変位計の一実施例の構成
を示す概念図である。図１の構成で本発明の微小変位計
を製造し、微小変位測定を行った。厚さ５ｍｍ、ｘ−カ
ット、ｙ−伝搬のＬＮ製基板１上に、Ｔｉ拡散法により
光導波路２、３、４、５と、分岐比が５０：５０の方向
性結合器６を設けた。基板１の光源１２側の端面には１
０度（ｙ軸方向に対して８０度）の斜め角度を設けた。
光は光源１２からＰＭＦ光ファイバー１３を通って光導
波路２へ入射し、方向性結合器６で光導波路４、５へ進
む光に分配される。光導波路４に導かれた光は、基板１
端面に設けた参照光反射用鏡７に反射し参照光となり、
再び光導波路４を通って方向性結合器６へ導かれる。参
照光反射用鏡７は、光導波路４の端面に半径５０μｍの
円形金属Ａｌ製ミラーを形成して設けた。
を示す概念図である。図１の構成で本発明の微小変位計
を製造し、微小変位測定を行った。厚さ５ｍｍ、ｘ−カ
ット、ｙ−伝搬のＬＮ製基板１上に、Ｔｉ拡散法により
光導波路２、３、４、５と、分岐比が５０：５０の方向
性結合器６を設けた。基板１の光源１２側の端面には１
０度（ｙ軸方向に対して８０度）の斜め角度を設けた。
光は光源１２からＰＭＦ光ファイバー１３を通って光導
波路２へ入射し、方向性結合器６で光導波路４、５へ進
む光に分配される。光導波路４に導かれた光は、基板１
端面に設けた参照光反射用鏡７に反射し参照光となり、
再び光導波路４を通って方向性結合器６へ導かれる。参
照光反射用鏡７は、光導波路４の端面に半径５０μｍの
円形金属Ａｌ製ミラーを形成して設けた。
【００１０】一方、光導波路５に導かれた光は、基板１
に固定した屈折率分布型の集光レンズ８を通って基板１
外に出射し、被測定物９に照射される。被測定物９から
反射した光は再び集光レンズ８を通って基板１上の光導
波路５より方向性結合器６に導かれ、前記参照光の反射
光と干渉し干渉光となる。
に固定した屈折率分布型の集光レンズ８を通って基板１
外に出射し、被測定物９に照射される。被測定物９から
反射した光は再び集光レンズ８を通って基板１上の光導
波路５より方向性結合器６に導かれ、前記参照光の反射
光と干渉し干渉光となる。
【００１１】基板１の両端面には電極１０、１１を形成
し、ｙ−方向に電界が印加されるようにした。電極１
０、１１には厚さ２０ｎｍのＩＴＯ電極を用いた。この
電極１０、１１間に交番電界を印加すると基板１が電歪
効果によってｙ−方向に伸縮するようにし、参照光は、
光導波路４を挟んで形成した電極１４で位相変調される
ようにした。光導波路４を挟むように設けた電極１４
は、ギャップ間隔１０μｍとし、基板１端面で発生する
ノイズを除去するようにした。干渉光は光導波路３と基
板１端面に接続したマルチモード光ファイバー１５で検
出器１６に導かれる。
し、ｙ−方向に電界が印加されるようにした。電極１
０、１１には厚さ２０ｎｍのＩＴＯ電極を用いた。この
電極１０、１１間に交番電界を印加すると基板１が電歪
効果によってｙ−方向に伸縮するようにし、参照光は、
光導波路４を挟んで形成した電極１４で位相変調される
ようにした。光導波路４を挟むように設けた電極１４
は、ギャップ間隔１０μｍとし、基板１端面で発生する
ノイズを除去するようにした。干渉光は光導波路３と基
板１端面に接続したマルチモード光ファイバー１５で検
出器１６に導かれる。
【００１２】上記構成で、電極１０、１１間に周波数１
００Ｈｚ、振幅１０ボルトの正弦波を、電極１４に周波
数１００ｋＨｚ、振幅１．５ボルトの正弦波を印加し
て、二重の同期検波を行ったところ、基板１にはｙ軸方
向に振幅約３０Ａの微小振動が生じ、被測定物９の微小
変位が感度１０Ａで測定できた。
００Ｈｚ、振幅１０ボルトの正弦波を、電極１４に周波
数１００ｋＨｚ、振幅１．５ボルトの正弦波を印加し
て、二重の同期検波を行ったところ、基板１にはｙ軸方
向に振幅約３０Ａの微小振動が生じ、被測定物９の微小
変位が感度１０Ａで測定できた。
【００１３】
【発明の効果】本発明の微小変位計は、小型、高精度で
光学系の調整が不要である。
光学系の調整が不要である。
【図１】本発明の微小変位計の一実施例の構成を示す概
念図である。
念図である。
１ 基板 ２、３、４、５ 光導波路 ６ 方向性結合器 ７ 参照光反射用鏡 ８ 集光レンズ ９ 被測定物 １０、１１ 電極 １２ 光源 １３ ＰＭＦ光ファイバー １４ 電極 １５ マルチモード光ファイバー １６ 検出器
Claims (1)
- 【請求項１】 誘電体膜を成膜した結晶基板上に、光導
波路と、方向性結合器とを構成し、光源からの光を該光
導波路で該方向性結合器に導き参照光と照射光に分割
し、該参照光は該基板の端面に設けた参照光反射用鏡に
反射させ、該照射光は被測定物に反射させ、該参照光の
反射光と該照射光の反射光とを再び該方向性結合器に導
いて干渉させ、この干渉光を検出して被測定物の表面の
微小変位を測定する微小変位計であって、上記基板の両
端に電極を設け、誘電体の電歪効果により上記基板を微
小振動させながら被測定物の微小変位を測定できるよう
に構成した微小変位計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31000693A JPH07159114A (ja) | 1993-12-10 | 1993-12-10 | 微小変位計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31000693A JPH07159114A (ja) | 1993-12-10 | 1993-12-10 | 微小変位計 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07159114A true JPH07159114A (ja) | 1995-06-23 |
Family
ID=18000018
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31000693A Pending JPH07159114A (ja) | 1993-12-10 | 1993-12-10 | 微小変位計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07159114A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009216638A (ja) * | 2008-03-12 | 2009-09-24 | Nec Corp | 微小変位測定装置とその測定方法 |
| JP2014035378A (ja) * | 2012-08-07 | 2014-02-24 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | マッハツェンダ型マルチチップモジュールおよびその実装方法 |
| JP2016130855A (ja) * | 2015-01-13 | 2016-07-21 | 国立大学法人電気通信大学 | 光学測定装置及び光学測定方法 |
-
1993
- 1993-12-10 JP JP31000693A patent/JPH07159114A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009216638A (ja) * | 2008-03-12 | 2009-09-24 | Nec Corp | 微小変位測定装置とその測定方法 |
| JP2014035378A (ja) * | 2012-08-07 | 2014-02-24 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | マッハツェンダ型マルチチップモジュールおよびその実装方法 |
| JP2016130855A (ja) * | 2015-01-13 | 2016-07-21 | 国立大学法人電気通信大学 | 光学測定装置及び光学測定方法 |
| JP2020204775A (ja) * | 2015-01-13 | 2020-12-24 | 国立大学法人電気通信大学 | 光学測定装置 |
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