JPH0723708Y2 - レーザ周波数計 - Google Patents
レーザ周波数計Info
- Publication number
- JPH0723708Y2 JPH0723708Y2 JP12895688U JP12895688U JPH0723708Y2 JP H0723708 Y2 JPH0723708 Y2 JP H0723708Y2 JP 12895688 U JP12895688 U JP 12895688U JP 12895688 U JP12895688 U JP 12895688U JP H0723708 Y2 JPH0723708 Y2 JP H0723708Y2
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- Japan
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- laser light
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- sweep
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- Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
Description
【考案の詳細な説明】 《産業上の利用分野》 本考案は、レーザの光周波数を測定するレーザ周波数計
の改良に関するものである。
の改良に関するものである。
《従来の技術》 従来レーザ光の光周波数を測定する場合は、一般にレー
ザの波長を測定して、演算により周波数を求めている。
ザの波長を測定して、演算により周波数を求めている。
第６図はレーザの波長を測定する波長計の第１の従来例
で、回折格子を利用したものを示す原理構成図である。
被測定光を回折格子に入射すると、回折格子31を回転中
心32の回りに回転することによって光の入射角θが変化
する。光検出器33に入射する光の波長は入射角θに依存
するので、θを測ることで被測定光の波長値λxを測定
することができる。
で、回折格子を利用したものを示す原理構成図である。
被測定光を回折格子に入射すると、回折格子31を回転中
心32の回りに回転することによって光の入射角θが変化
する。光検出器33に入射する光の波長は入射角θに依存
するので、θを測ることで被測定光の波長値λxを測定
することができる。
第７図は波長計の第２の従来例で、マイケルソン干渉計
を利用するものを示す原理構成図である。ハーフミラー
41で未知の波長λxの被測定光ビームと既知の波長λref
の参照光ビーム（例えばHe−Neレーザ633nm等）を合波
しマイケルソン干渉計に入射する。合波された光はハー
フミラー42で２方向に分離され、一方は可動ミラー43で
反射され他方は固定ミラー44で反射されて光検出器45に
入射する（被測定光と参照光の分離手段は図では省
略）。可動ミラー43がΔｌ動くと光検出器45に干渉縞が
明暗の変化となって現れる。このとき被測定光の干渉縞
変化数をMx、参照光の干渉縞変化数をMrefとすると、次
式が成立つ。
を利用するものを示す原理構成図である。ハーフミラー
41で未知の波長λxの被測定光ビームと既知の波長λref
の参照光ビーム（例えばHe−Neレーザ633nm等）を合波
しマイケルソン干渉計に入射する。合波された光はハー
フミラー42で２方向に分離され、一方は可動ミラー43で
反射され他方は固定ミラー44で反射されて光検出器45に
入射する（被測定光と参照光の分離手段は図では省
略）。可動ミラー43がΔｌ動くと光検出器45に干渉縞が
明暗の変化となって現れる。このとき被測定光の干渉縞
変化数をMx、参照光の干渉縞変化数をMrefとすると、次
式が成立つ。
Δｌ≒Mx・λx/2≒Mref・λref/2 …（１） したがって、 λx＝（Mref／Mx）・λref …（２） より被測定光の波長λxを測定することができる。
《考案が解決しようとする課題》 しかしながら、上記の各従来方式は共に機械的な可動部
分があるため、高速応答性が悪い。また第６図の方式の
場合は機械精度が測定精度に影響するので、高精度化が
困難で経時変化にも弱い。また第７図の方式も可動距離
が大きいので高精度化が困難である。精度を上げるには
第６図の場合には回折格子と光検出器の距離を大きく
し、第７図の場合は可動距離Δｌを大きくしなければな
らないが、いずれも光学系が大きくなるという問題を生
じる。また大型のファブリ・ペロー干渉計を用いて圧力
掃引により波長を精密に測定する方式もあるが、大型で
真空ポンプが必要等測定時間が長くなり、実用的でな
い。
分があるため、高速応答性が悪い。また第６図の方式の
場合は機械精度が測定精度に影響するので、高精度化が
困難で経時変化にも弱い。また第７図の方式も可動距離
が大きいので高精度化が困難である。精度を上げるには
第６図の場合には回折格子と光検出器の距離を大きく
し、第７図の場合は可動距離Δｌを大きくしなければな
らないが、いずれも光学系が大きくなるという問題を生
じる。また大型のファブリ・ペロー干渉計を用いて圧力
掃引により波長を精密に測定する方式もあるが、大型で
真空ポンプが必要等測定時間が長くなり、実用的でな
い。
本考案はこのような課題を解決するためになされたもの
で、簡単な構成で高精度かつ高速応答でレーザ周波数を
測定できるレーザ周波数計を実現することを目的とす
る。
で、簡単な構成で高精度かつ高速応答でレーザ周波数を
測定できるレーザ周波数計を実現することを目的とす
る。
《課題を解決するための手段》 本考案に係るレーザ周波数計は、発振周波数が既知の参
照レーザと、被測定レーザ光と前記参照レーザの出力光
とを合波する第１の光学手段と、この第１の光学手段の
出力光を入射するファブリ・ペロー・エタロンと、この
ファブリ・ペロー・エタロンを透過する光を前記被測定
レーザ光と前記参照レーザ光の２つに分離する第２の光
学手段と、この第２の光学手段から出力される前記被測
定レーザ光を検出する第１の光検出器と、前記第２の光
学手段から出力される前記参照レーザ光を検出する第２
の光検出器と、前記第１の光検出器の出力を一定のサン
プル時間間隔で記憶する第１のメモリ回路と、前記第２
の光検出器の出力を前記第１のメモリ回路への記憶と同
様に一定のサンプル時間間隔で記憶する第２のメモリ回
路と、前記ファブリ・ペロー・エタロンのミラー間隔を
微小変化させて予め定めた所定の掃引距離だけ掃引する
掃引手段と、被測定レーザ光の所定の干渉ピーク数に対
応する掃引距離だけ前記ミラー間隔を掃引する際、前記
被測定レーザ光の干渉ピーク数および前記参照レーザ光
の干渉ピーク数を求めるときは前記掃引距離の間を高速
に掃引するための信号を発生し、前記掃引距離の始めと
終わりの掃引区間において少なくとも前記被測定レーザ
光の最初の干渉ピークと前記参照レーザ光の最初の干渉
ピークの間の掃引距離の端数を求めるときおよび参照レ
ーザ光の最後の干渉ピークと被測定レーザ光の最後の干
渉ピークの間の掃引距離の端数を求めるときは低速で掃
引するための信号を発生して前記掃引手段を駆動する発
振手段と、前記第１のメモリ回路出力と前記第２のメモ
リ回路出力に基づいて被測定レーザ光の周波数を演算す
る周波数演算回路を備えたことを特徴とする。
照レーザと、被測定レーザ光と前記参照レーザの出力光
とを合波する第１の光学手段と、この第１の光学手段の
出力光を入射するファブリ・ペロー・エタロンと、この
ファブリ・ペロー・エタロンを透過する光を前記被測定
レーザ光と前記参照レーザ光の２つに分離する第２の光
学手段と、この第２の光学手段から出力される前記被測
定レーザ光を検出する第１の光検出器と、前記第２の光
学手段から出力される前記参照レーザ光を検出する第２
の光検出器と、前記第１の光検出器の出力を一定のサン
プル時間間隔で記憶する第１のメモリ回路と、前記第２
の光検出器の出力を前記第１のメモリ回路への記憶と同
様に一定のサンプル時間間隔で記憶する第２のメモリ回
路と、前記ファブリ・ペロー・エタロンのミラー間隔を
微小変化させて予め定めた所定の掃引距離だけ掃引する
掃引手段と、被測定レーザ光の所定の干渉ピーク数に対
応する掃引距離だけ前記ミラー間隔を掃引する際、前記
被測定レーザ光の干渉ピーク数および前記参照レーザ光
の干渉ピーク数を求めるときは前記掃引距離の間を高速
に掃引するための信号を発生し、前記掃引距離の始めと
終わりの掃引区間において少なくとも前記被測定レーザ
光の最初の干渉ピークと前記参照レーザ光の最初の干渉
ピークの間の掃引距離の端数を求めるときおよび参照レ
ーザ光の最後の干渉ピークと被測定レーザ光の最後の干
渉ピークの間の掃引距離の端数を求めるときは低速で掃
引するための信号を発生して前記掃引手段を駆動する発
振手段と、前記第１のメモリ回路出力と前記第２のメモ
リ回路出力に基づいて被測定レーザ光の周波数を演算す
る周波数演算回路を備えたことを特徴とする。
《作用》 特定の掃引区間でミラー間隔が小さい掃引速度で掃引さ
れるので、周波数演算回路において掃引距離の端数が高
分解能で測定される。
れるので、周波数演算回路において掃引距離の端数が高
分解能で測定される。
《実施例》 以下本考案を図面を用いて詳しく説明する。
第１図は本考案に係るレーザ周波数計の一実施例を示す
構成ブロック図である。１は参照レーザで、発振周波数
が安定な既知の周波数で、例えばRb吸収線に出力周波数
を制御した半導体レーザ（λ＝780.244nm）を使用す
る。２は第１の光学手段を構成し被測定レーザ光をその
一方の面に入射し他方の面に参照レーザ１の出力光を入
射して両方の光を合波する偏光ビームスプリッタ、3,4
は偏光ビームスプリッタ２の出力光を入射するピンホー
ル、５はピンホール3,4の通過光を入射するファブリ・
ペロー・エタロンである。ファブリ・ペロー・エタロン
５は互いの焦点が他方の鏡面上に来るように配置された
２枚の半透性の凹面鏡51,52およびそのミラー間隔を微
小に掃引する掃引手段を構成するPZT等の圧電アクチュ
エータ53からなり、真空チャンバ56内に構成されてい
る。６は第２の光学手段を構成しファブリ・ペロー・エ
タロン５を透過した光を入射して２つに分離する偏光ビ
ームスプリッタ、７は偏光ビームスプリッタ６の一方の
面から出力される被測定レーザ光を入射する第１の光検
出器、８は偏光ビームスプリッタ６の他方の面から出力
される参照レーザ光を入射する第２の光検出器、９は光
検出器７の出力信号を一定のサンプル時間間隔で記憶す
る第１のメモリ回路、10は光検出器８の出力信号を９と
同様に記憶する第２のメモリ回路である。11,12は圧電
アクチュエータ53を駆動する発振器で、11は高速掃引
用、12は低速掃引用である。13は発振器11,12の出力を
切換えて圧電アクチュエータ53に印加する切換スイッチ
で、発振器11,12とともに掃引手段を駆動する発振手段
を構成する。14はメモリ回路9,10の電気信号出力および
切換スイッチ13の出力を入力して被測定光の周波数値を
演算する周波数演算回路である。
構成ブロック図である。１は参照レーザで、発振周波数
が安定な既知の周波数で、例えばRb吸収線に出力周波数
を制御した半導体レーザ（λ＝780.244nm）を使用す
る。２は第１の光学手段を構成し被測定レーザ光をその
一方の面に入射し他方の面に参照レーザ１の出力光を入
射して両方の光を合波する偏光ビームスプリッタ、3,4
は偏光ビームスプリッタ２の出力光を入射するピンホー
ル、５はピンホール3,4の通過光を入射するファブリ・
ペロー・エタロンである。ファブリ・ペロー・エタロン
５は互いの焦点が他方の鏡面上に来るように配置された
２枚の半透性の凹面鏡51,52およびそのミラー間隔を微
小に掃引する掃引手段を構成するPZT等の圧電アクチュ
エータ53からなり、真空チャンバ56内に構成されてい
る。６は第２の光学手段を構成しファブリ・ペロー・エ
タロン５を透過した光を入射して２つに分離する偏光ビ
ームスプリッタ、７は偏光ビームスプリッタ６の一方の
面から出力される被測定レーザ光を入射する第１の光検
出器、８は偏光ビームスプリッタ６の他方の面から出力
される参照レーザ光を入射する第２の光検出器、９は光
検出器７の出力信号を一定のサンプル時間間隔で記憶す
る第１のメモリ回路、10は光検出器８の出力信号を９と
同様に記憶する第２のメモリ回路である。11,12は圧電
アクチュエータ53を駆動する発振器で、11は高速掃引
用、12は低速掃引用である。13は発振器11,12の出力を
切換えて圧電アクチュエータ53に印加する切換スイッチ
で、発振器11,12とともに掃引手段を駆動する発振手段
を構成する。14はメモリ回路9,10の電気信号出力および
切換スイッチ13の出力を入力して被測定光の周波数値を
演算する周波数演算回路である。
上記のような構成のレーザ周波数計の動作を次に説明す
る。被測定レーザ光と参照レーザ光はあらかじめ偏光面
が互いに直角となるように配置されている。また被測定
レーザ光および参照レーザ光は、合波できるようにそれ
ぞれピンホール3,4の両方を通過するように光軸が調整
されている。その結果、被測定レーザ光は偏光ビームス
プリッタ２を透過し、参照レーザ光は偏光ビームスプリ
ッタ２で反射されて合波され、ピンホール3,4を通過し
同一光路を通ってファブリ・ペロー・エタロン５に入射
する。ファブリ・ペロー・エタロン５に入射した光は凹
面鏡51と52の間を３往復して入射光と干渉して凹面鏡52
を通過する。すなわち凹面鏡51と52の焦点は互いの鏡面
上にあるので、入射光が凹面鏡52で反射して焦点54に至
ってそこで反射し、凹面鏡52で反射して入射光と平行光
となりさらに凹面鏡51で反射して焦点55に至って反射
し、凹面鏡51で反射して入射光と同一経路に戻り、干渉
する。ファブリ・ペロー・エタロン５を透過した光は偏
光ビームスプリッタ６に入射し、被測定レーザ光成分が
透過して第１の光検出器７で検出され、参照レーザ光成
分が反射して第２の光検出器８で検出される。ファブリ
・ペロー・エタロン５のミラー間隔は発振手段により第
２図タイミングチャートの（Ａ）のように掃引され、そ
の結果光検出器7,8から第２図（Ｂ）（Ｃ）に示すよう
な干渉信号が得られる。この干渉信号は一定のサンプリ
ング間隔でA/D変換され（図では省略）、メモリ回路9,1
0に記憶される。
る。被測定レーザ光と参照レーザ光はあらかじめ偏光面
が互いに直角となるように配置されている。また被測定
レーザ光および参照レーザ光は、合波できるようにそれ
ぞれピンホール3,4の両方を通過するように光軸が調整
されている。その結果、被測定レーザ光は偏光ビームス
プリッタ２を透過し、参照レーザ光は偏光ビームスプリ
ッタ２で反射されて合波され、ピンホール3,4を通過し
同一光路を通ってファブリ・ペロー・エタロン５に入射
する。ファブリ・ペロー・エタロン５に入射した光は凹
面鏡51と52の間を３往復して入射光と干渉して凹面鏡52
を通過する。すなわち凹面鏡51と52の焦点は互いの鏡面
上にあるので、入射光が凹面鏡52で反射して焦点54に至
ってそこで反射し、凹面鏡52で反射して入射光と平行光
となりさらに凹面鏡51で反射して焦点55に至って反射
し、凹面鏡51で反射して入射光と同一経路に戻り、干渉
する。ファブリ・ペロー・エタロン５を透過した光は偏
光ビームスプリッタ６に入射し、被測定レーザ光成分が
透過して第１の光検出器７で検出され、参照レーザ光成
分が反射して第２の光検出器８で検出される。ファブリ
・ペロー・エタロン５のミラー間隔は発振手段により第
２図タイミングチャートの（Ａ）のように掃引され、そ
の結果光検出器7,8から第２図（Ｂ）（Ｃ）に示すよう
な干渉信号が得られる。この干渉信号は一定のサンプリ
ング間隔でA/D変換され（図では省略）、メモリ回路9,1
0に記憶される。
次に第２図に示す干渉波形から周波数演算回路14におい
て被測定レーザ光波長λxを演算する方法を説明する。
て被測定レーザ光波長λxを演算する方法を説明する。
まず圧電アクチュエータ53の掃引信号が三角波である場
合の干渉波形を示す第３図を用いて原理的な説明を行
う。ファブリ・ペロー・エタロン５は前述のような構成
であるため、干渉ピークの間隔はλx/6,λref/6とな
り、被測定光の干渉ピーク数Mxに対応する掃引距離をΔ
ｌ、掃引距離Δｌに対応する参照光の干渉ピーク数をM
ref、掃引距離Δｌにおいて、参照光の最後の干渉ピー
クと被測定レーザ光の最後の干渉ピークの間の掃引距離
の端数をα、被測定レーザ光の最初の干渉ピークと参照
光の最初の干渉ピークの間の掃引距離の端数をβとする
と、次式が成立つ。
合の干渉波形を示す第３図を用いて原理的な説明を行
う。ファブリ・ペロー・エタロン５は前述のような構成
であるため、干渉ピークの間隔はλx/6,λref/6とな
り、被測定光の干渉ピーク数Mxに対応する掃引距離をΔ
ｌ、掃引距離Δｌに対応する参照光の干渉ピーク数をM
ref、掃引距離Δｌにおいて、参照光の最後の干渉ピー
クと被測定レーザ光の最後の干渉ピークの間の掃引距離
の端数をα、被測定レーザ光の最初の干渉ピークと参照
光の最初の干渉ピークの間の掃引距離の端数をβとする
と、次式が成立つ。
Δｌ＝（λx/6）・（Mx−１）＝（λref/6）・（Mref−
１）＋α＋β …（３） したがって、 λx＝λref・（Mref−１）／（Mx−１）＋６（α＋β）
／（Mx−１）（nm） …（４） となり、被測定レーザ光の周波数fxは次式で求められ
る。
１）＋α＋β …（３） したがって、 λx＝λref・（Mref−１）／（Mx−１）＋６（α＋β）
／（Mx−１）（nm） …（４） となり、被測定レーザ光の周波数fxは次式で求められ
る。
fx＝c/λx …（５） 次にα，βの求め方を示す。光検出器７の出力が干渉ピ
ークa,bとなったときの圧電アクチュエータ53の印加電
圧をそれぞれVa、Vbとし、光検出器８の出力が干渉ピー
クc,dとなったときの圧電アクチュエータ53の印加電圧
をそれぞれVc、Vdとする。ミラー掃引長Δｘは圧電アク
チュエータ53の印加電圧Ｖの関数で表すことができ、 Δｘ＝Ｇ（Ｖ） …（６） と表すことができる。したがって、α，βはそれぞれ次
式で演算できる。
ークa,bとなったときの圧電アクチュエータ53の印加電
圧をそれぞれVa、Vbとし、光検出器８の出力が干渉ピー
クc,dとなったときの圧電アクチュエータ53の印加電圧
をそれぞれVc、Vdとする。ミラー掃引長Δｘは圧電アク
チュエータ53の印加電圧Ｖの関数で表すことができ、 Δｘ＝Ｇ（Ｖ） …（６） と表すことができる。したがって、α，βはそれぞれ次
式で演算できる。
α＝Ｇ（Vb）−Ｇ（Vd） …（７） β＝Ｇ（Vc）−Ｇ（Va） …（８） 以上がファブリ・ペロー・エタロンのミラー間隔を三角
波で掃引した場合の演算方法であるが、本実施例では三
角波の代りに前述の第２図（Ａ）の掃引波形を用い、一
定のサンプリング間隔で波形が記憶されるため、掃引速
度を変えることによって測定の分解能が変ることを利用
している。すなわち掃引の１サイクルにおいて、掃引区
間T1で切換スイッチ13が発振器11を選択して高めの掃引
速度でミラーを掃引し、粗い分解能で干渉ピーク数Mx，
Mrefを計数する。再びミラー間隔を元に戻し、区間T2で
切換スイッチ13が発振器12を選択し区間T1におけるより
も小さい掃引速度で掃引して高分解能で端数αを演算
し、印加電圧をジャンプさせた後、区間T3で再び小さい
掃引速度で掃引して高分解能で端数βを演算する。端数
α，βを測定する区間の掃引速度が小さくなるので、こ
の区間のメモリ回路9,10に取込むデータの測定サンプル
数が増え、波長測定分解能が上がる。例えば第２図
（Ｃ）のT1区間で干渉ピークを30本観測し、T2，T3区間
で３本づつ測定する場合、圧電アクチュエータ53の印加
電圧の傾きはT2，T3区間でT1区間の1/10となるので、サ
ンプル数が10倍に増え、10倍測定分解能が上がる。した
がってファブリ・ペロー・エタロンの干渉縞ピークを正
確に検出することができる。上記の実施例における数値
例として例えば、λref＝780,244nmとしてλx＝1,55μ
ｍを測定することができる。
波で掃引した場合の演算方法であるが、本実施例では三
角波の代りに前述の第２図（Ａ）の掃引波形を用い、一
定のサンプリング間隔で波形が記憶されるため、掃引速
度を変えることによって測定の分解能が変ることを利用
している。すなわち掃引の１サイクルにおいて、掃引区
間T1で切換スイッチ13が発振器11を選択して高めの掃引
速度でミラーを掃引し、粗い分解能で干渉ピーク数Mx，
Mrefを計数する。再びミラー間隔を元に戻し、区間T2で
切換スイッチ13が発振器12を選択し区間T1におけるより
も小さい掃引速度で掃引して高分解能で端数αを演算
し、印加電圧をジャンプさせた後、区間T3で再び小さい
掃引速度で掃引して高分解能で端数βを演算する。端数
α，βを測定する区間の掃引速度が小さくなるので、こ
の区間のメモリ回路9,10に取込むデータの測定サンプル
数が増え、波長測定分解能が上がる。例えば第２図
（Ｃ）のT1区間で干渉ピークを30本観測し、T2，T3区間
で３本づつ測定する場合、圧電アクチュエータ53の印加
電圧の傾きはT2，T3区間でT1区間の1/10となるので、サ
ンプル数が10倍に増え、10倍測定分解能が上がる。した
がってファブリ・ペロー・エタロンの干渉縞ピークを正
確に検出することができる。上記の実施例における数値
例として例えば、λref＝780,244nmとしてλx＝1,55μ
ｍを測定することができる。
このような構成のレーザ周波数計によれば、ファブリ・
ペロー・エタロンを使用しているのでマイケルソンの干
渉計を用いる場合よりも干渉縞のフィネス（finesse:干
渉ピークの鋭さ）が高い。このため干渉ピークの印加電
圧Va〜Vdを精度良く検出でき、ミラー掃引距離の端数
α，βも精度良く測定することができる。したがってミ
ラー掃引が微小量でも高精度の測定ができる。
ペロー・エタロンを使用しているのでマイケルソンの干
渉計を用いる場合よりも干渉縞のフィネス（finesse:干
渉ピークの鋭さ）が高い。このため干渉ピークの印加電
圧Va〜Vdを精度良く検出でき、ミラー掃引距離の端数
α，βも精度良く測定することができる。したがってミ
ラー掃引が微小量でも高精度の測定ができる。
また端数α，βを測定する区間の掃引速度を小さくする
ことにより、ファブリ・ペロー・エタロンの干渉縞ピー
クを高分解能で検出することができ、被測定レーザの周
波数を非常に高い測定分解能で測定することができる。
ことにより、ファブリ・ペロー・エタロンの干渉縞ピー
クを高分解能で検出することができ、被測定レーザの周
波数を非常に高い測定分解能で測定することができる。
また平面ミラーのファブリ・ペロー・エタロンに比べて
同じ掃引長に対して３倍の干渉縞が観測できる。したが
って（４）式からも明らかなように、波長測定精度が３
倍向上する。
同じ掃引長に対して３倍の干渉縞が観測できる。したが
って（４）式からも明らかなように、波長測定精度が３
倍向上する。
またPZTでミラー間隔を掃引するので高速掃引ができ、
測定時間の短縮を測ることができる。
測定時間の短縮を測ることができる。
また回折格子やマイケルソン干渉計を用いた波長計と比
べて小型で簡単な構成とすることができる。
べて小型で簡単な構成とすることができる。
また参照レーザ光の波長に絶対精度がでているため、被
測定レーザ光の波長値にも絶対精度がでる。したがって
回折格子の波長計のように校正する必要がない。
測定レーザ光の波長値にも絶対精度がでる。したがって
回折格子の波長計のように校正する必要がない。
また偏波面を使って合波・分離を行っているので、参照
光と同一波長の被測定光も測定することができる。
光と同一波長の被測定光も測定することができる。
なお上記の実施例では焦点が互いの鏡面上にある２つの
凹面鏡を用いて掃引長に対する精度を高めているが、こ
れに限らず平面鏡を用いたファブリ・ペロー・エタロン
を使用することもできる。
凹面鏡を用いて掃引長に対する精度を高めているが、こ
れに限らず平面鏡を用いたファブリ・ペロー・エタロン
を使用することもできる。
また被測定レーザと参照レーザの周波数が異なることが
あらかじめ分かっている場合には、偏光ビームスプリッ
タ２を用いずに、通常のビームスプリッタで偏光面を平
行に合波するとともに、偏光ビームスプリッタ６の代り
に干渉フィルタで分離すれば、精度を高めることができ
る。
あらかじめ分かっている場合には、偏光ビームスプリッ
タ２を用いずに、通常のビームスプリッタで偏光面を平
行に合波するとともに、偏光ビームスプリッタ６の代り
に干渉フィルタで分離すれば、精度を高めることができ
る。
また偏光ビームスプリッタ６の代りに回折格子を用いて
異なる波長光を分離することもできる。ただしこの場合
参照光と同一波長の被測定光は測定できない。
異なる波長光を分離することもできる。ただしこの場合
参照光と同一波長の被測定光は測定できない。
また上記の実施例において、メモリ回路9,10のトリガ入
力として高安定の発振器を使用すれば、ミラー掃引長を
Δｘ＝Ｇ（ｔ）のように時間ｔの関数で表すことができ
る。光検出器７の出力が干渉ピークa,bとなったときの
時間をそれぞれta、tbとし、光検出器８の出力が干渉ピ
ークc,dとなったときの時間をそれぞれtc、tdとすれ
ば、α，βはそれぞれ次式で演算できる。
力として高安定の発振器を使用すれば、ミラー掃引長を
Δｘ＝Ｇ（ｔ）のように時間ｔの関数で表すことができ
る。光検出器７の出力が干渉ピークa,bとなったときの
時間をそれぞれta、tbとし、光検出器８の出力が干渉ピ
ークc,dとなったときの時間をそれぞれtc、tdとすれ
ば、α，βはそれぞれ次式で演算できる。
α＝Ｇ（tb）−Ｇ（td） …（９） β＝Ｇ（tc）−Ｇ（ta） …（10） この場合には演算は時間を基準として行なわれるので、
切換スイッチ13の発振器出力は周波数演算回路14で使用
されない。したがって圧電アクチュエータ53の線形性お
よび駆動用波形の線形性が不要となる。さらに圧電アク
チュエータ53の駆動電圧を周波数演算回路14で検出する
ための高速高精度のA/D変換器が不要にできる。したが
ってA/D変換器の非線形性の影響を受けることなく、高
精度に被測定レーザ周波数を測定できる。
切換スイッチ13の発振器出力は周波数演算回路14で使用
されない。したがって圧電アクチュエータ53の線形性お
よび駆動用波形の線形性が不要となる。さらに圧電アク
チュエータ53の駆動電圧を周波数演算回路14で検出する
ための高速高精度のA/D変換器が不要にできる。したが
ってA/D変換器の非線形性の影響を受けることなく、高
精度に被測定レーザ周波数を測定できる。
第４図は第１図のレーザ周波数計の変形例で、ファブリ
・ペロー・エタロン５の凹面鏡の１つを半透性の平面鏡
で置換えたものを示す要部構成ブロック図である。図に
おいて、51は第１図と同じ凹面鏡、57はこの凹面鏡51に
平行に配置された半透性の平面鏡である。この平面鏡57
は疑似的に平面鏡57の鏡面59に関して凹面鏡51と対称な
反対側の位置に点線で示した凹面鏡58があるのと同じ効
果を生じる。すなわち凹面鏡51と平面鏡57の間隔および
平面鏡57と疑似的な凹面鏡58との間隔は等しい。この疑
似的な凹面鏡58の焦点54が凹面鏡51の鏡面上に来るよう
に平面鏡57の位置を定める。凹面鏡51と疑似的な凹面鏡
58の特性は同じなので、このようにすると凹面鏡51の焦
点は疑似的な凹面鏡58の鏡面上に来るようになる。動作
は第１図の場合と同様であるので、説明を省略する。こ
のような構成のファブリ・ペロー・エタロンによれば、
第１図の場合と比べて鏡の間隔をさらに半分にすること
ができる。
・ペロー・エタロン５の凹面鏡の１つを半透性の平面鏡
で置換えたものを示す要部構成ブロック図である。図に
おいて、51は第１図と同じ凹面鏡、57はこの凹面鏡51に
平行に配置された半透性の平面鏡である。この平面鏡57
は疑似的に平面鏡57の鏡面59に関して凹面鏡51と対称な
反対側の位置に点線で示した凹面鏡58があるのと同じ効
果を生じる。すなわち凹面鏡51と平面鏡57の間隔および
平面鏡57と疑似的な凹面鏡58との間隔は等しい。この疑
似的な凹面鏡58の焦点54が凹面鏡51の鏡面上に来るよう
に平面鏡57の位置を定める。凹面鏡51と疑似的な凹面鏡
58の特性は同じなので、このようにすると凹面鏡51の焦
点は疑似的な凹面鏡58の鏡面上に来るようになる。動作
は第１図の場合と同様であるので、説明を省略する。こ
のような構成のファブリ・ペロー・エタロンによれば、
第１図の場合と比べて鏡の間隔をさらに半分にすること
ができる。
第５図は本考案に係るレーザ周波数計の第２の実施例で
第２図と異なる掃引波形を用いるものを示すタイムチャ
ートである。図において、掃引区間T4において低速でミ
ラー掃引して端数αおよび干渉ピーク数を測定し、掃引
区間T5で高速にミラー掃引して干渉ピーク数のみを計数
し、掃引区間T6において再び低速でミラー掃引して端数
βおよび干渉ピーク数を測定する。１サイクル区間Ｔの
間の干渉ピーク数を全て加算して干渉ピーク数Mx，Mref
を計数する。掃引は第１図の場合と同様に切換スイッチ
で２つの発振器を切換える方法や、第５図（Ａ）のよう
な波形を発生する１つの発振器を用いて行う。このよう
な掃引を行えば、第２図の場合よりも短時間で測定する
ことができる。また第１の実施例の場合と同様、時間基
準型として構成することもできる。
第２図と異なる掃引波形を用いるものを示すタイムチャ
ートである。図において、掃引区間T4において低速でミ
ラー掃引して端数αおよび干渉ピーク数を測定し、掃引
区間T5で高速にミラー掃引して干渉ピーク数のみを計数
し、掃引区間T6において再び低速でミラー掃引して端数
βおよび干渉ピーク数を測定する。１サイクル区間Ｔの
間の干渉ピーク数を全て加算して干渉ピーク数Mx，Mref
を計数する。掃引は第１図の場合と同様に切換スイッチ
で２つの発振器を切換える方法や、第５図（Ａ）のよう
な波形を発生する１つの発振器を用いて行う。このよう
な掃引を行えば、第２図の場合よりも短時間で測定する
ことができる。また第１の実施例の場合と同様、時間基
準型として構成することもできる。
《考案の効果》 以上述べたように本考案によれば、高精度かつ高速応答
でレーザ周波数を測定できるレーザ周波数計を簡単な構
成で実現することができる。
でレーザ周波数を測定できるレーザ周波数計を簡単な構
成で実現することができる。
第１図は本考案に係るレーザ周波数計の第１の実施例を
示す構成ブロック図、第２図は第１図装置の動作を示す
タイムチャート、第３図は第１図装置の動作を説明する
ための説明図、第４図は第１図装置の一変形例を示す要
部構成ブロック図、第５図は本考案に係るレーザ周波数
計の第２の実施例を示すためのタイムチャート、第６図
および第７図は従来のレーザ周波数計を示す原理図であ
る。 １……参照レーザ、２……第１の光学手段、５……ファ
ブリ・ペロー・エタロン、６……第２の光学手段、７…
…第１の光検出器、８……第２の光検出器、９……第１
のメモリ回路、10……第２のメモリ回路、11,12……発
振器、13……切換スイッチ、14……周波数演算回路、53
……掃引手段、T,T1〜T6……掃引区間。
示す構成ブロック図、第２図は第１図装置の動作を示す
タイムチャート、第３図は第１図装置の動作を説明する
ための説明図、第４図は第１図装置の一変形例を示す要
部構成ブロック図、第５図は本考案に係るレーザ周波数
計の第２の実施例を示すためのタイムチャート、第６図
および第７図は従来のレーザ周波数計を示す原理図であ
る。 １……参照レーザ、２……第１の光学手段、５……ファ
ブリ・ペロー・エタロン、６……第２の光学手段、７…
…第１の光検出器、８……第２の光検出器、９……第１
のメモリ回路、10……第２のメモリ回路、11,12……発
振器、13……切換スイッチ、14……周波数演算回路、53
……掃引手段、T,T1〜T6……掃引区間。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−83422（ＪＰ，Ａ) Ｎ．Ｉｔｏ ａｎｄ Ｋ．Ｔａｎａｋ ａ：Ｍｅｔｒｏｌｏｇｉａ，14（1978) Ｐ．47−51 田幸敏治他編「光学的測定ハンドブッ ク」朝倉書店（1981）第384頁
Claims (1)
- 【請求項１】発振周波数が既知の参照レーザと、 被測定レーザ光と前記参照レーザの出力光とを合波する
第１の光学手段と、 この第１の光学手段の出力光を入射するファブリ・ペロ
ー・エタロンと、 このファブリ・ペロー・エタロンを透過する光を前記被
測定レーザ光と前記参照レーザ光の２つに分離する第２
の光学手段と、 この第２の光学手段から出力される前記被測定レーザ光
を検出する第１の光検出器と、 前記第２の光学手段から出力される前記参照レーザ光を
検出する第２の光検出器と、 前記第１の光検出器の出力を一定のサンプル時間間隔で
記憶する第１のメモリ回路と、 前記第２の光検出器の出力を前記第１のメモリ回路への
記憶と同様に一定のサンプル時間間隔で記憶する第２の
メモリ回路と、 前記ファブリ・ペロー・エタロンのミラー間隔を微小変
化させる掃引手段と、 被測定レーザ光の所定の干渉ピーク数に対応する掃引距
離だけ前記ミラー間隔を掃引する際、前記被測定レーザ
光の干渉ピーク数および前記参照レーザ光の干渉ピーク
数を求めるときは前記掃引距離の間を高速に掃引するた
めの信号を発生し、前記掃引距離の始めと終わりの掃引
区間において少なくとも前記被測定レーザ光の最初の干
渉ピークと前記参照レーザ光の最初の干渉ピークの間の
掃引距離の端数を求めるときおよび参照レーザ光の最後
の干渉ピークと被測定レーザ光の最後の干渉ピークの間
の掃引距離の端数を求めるときは低速で掃引するための
信号を発生して前記掃引手段を駆動する発振手段と、 前記第１のメモリ回路出力と前記第２のメモリ回路出力
に基づいて被測定レーザ光の周波数を演算する周波数演
算回路 を備えたことを特徴とするレーザ周波数計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12895688U JPH0723708Y2 (ja) | 1988-09-30 | 1988-09-30 | レーザ周波数計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12895688U JPH0723708Y2 (ja) | 1988-09-30 | 1988-09-30 | レーザ周波数計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0248835U JPH0248835U (ja) | 1990-04-04 |
| JPH0723708Y2 true JPH0723708Y2 (ja) | 1995-05-31 |
Family
ID=31382777
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12895688U Expired - Lifetime JPH0723708Y2 (ja) | 1988-09-30 | 1988-09-30 | レーザ周波数計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0723708Y2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5895414B2 (ja) * | 2011-09-16 | 2016-03-30 | セイコーエプソン株式会社 | 分光測定装置、及び分光測定方法 |
-
1988
- 1988-09-30 JP JP12895688U patent/JPH0723708Y2/ja not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| Ｎ．ＩｔｏａｎｄＫ．Ｔａｎａｋａ：Ｍｅｔｒｏｌｏｇｉａ，１４（１９７８）Ｐ．４７−５１ |
| 田幸敏治他編「光学的測定ハンドブック」朝倉書店（１９８１）第３８４頁 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0248835U (ja) | 1990-04-04 |
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