JPH0785008B2 - 安定化された２色レーザダイオード干渉計 - Google Patents
安定化された２色レーザダイオード干渉計Info
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- JPH0785008B2 JPH0785008B2 JP4022968A JP2296892A JPH0785008B2 JP H0785008 B2 JPH0785008 B2 JP H0785008B2 JP 4022968 A JP4022968 A JP 4022968A JP 2296892 A JP2296892 A JP 2296892A JP H0785008 B2 JPH0785008 B2 JP H0785008B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は一般に干渉計、特に波長
安定化された２光源干渉計に関する。
安定化された２光源干渉計に関する。
【０００２】
【従来の技術】位相変調または光ヘテロダイン技術を使
用する干渉測定は現在１ナノメータの測定分解能の能力
を有する。位相の曖昧さのためにこれらは典型的に±λ
／４の測定値の間の許容可能な移動への制限を伴う最初
の位置からの変位の相対的な測定値であり、ここでλは
光源波長である。ＧａＡｌＡｓレーザダイオードのよう
な近赤外線光源に対して、λ／４は 200ｎｍ程度であ
る。しかしながら、この曖昧さの間隔は空気の激しい振
動または瞬間的なビームの遮断が変位測定のための位相
追跡技術に悪影響を与えない程度に十分に小さくしなけ
ればならない。さらに、測定帯域幅が低い場合、位相追
跡は不可能であり、ダイナミックレンジは±λ／４の曖
昧さ間隔に減少される。
用する干渉測定は現在１ナノメータの測定分解能の能力
を有する。位相の曖昧さのためにこれらは典型的に±λ
／４の測定値の間の許容可能な移動への制限を伴う最初
の位置からの変位の相対的な測定値であり、ここでλは
光源波長である。ＧａＡｌＡｓレーザダイオードのよう
な近赤外線光源に対して、λ／４は 200ｎｍ程度であ
る。しかしながら、この曖昧さの間隔は空気の激しい振
動または瞬間的なビームの遮断が変位測定のための位相
追跡技術に悪影響を与えない程度に十分に小さくしなけ
ればならない。さらに、測定帯域幅が低い場合、位相追
跡は不可能であり、ダイナミックレンジは±λ／４の曖
昧さ間隔に減少される。
【０００３】干渉精度を維持し、一方大きい変位範囲に
対する位相の曖昧さを取除くために、２つの波長が波長
Λを生成するために使用され、それは光波長λ1 または
λ2のいずれかより長い。このような２つのカラー光源
により、干渉度測定は曖昧さを伴わず、また単一光源の
計器の精度を犠牲にせずに±Λ／４の著しく大きいレン
ジ内で行われることができる。
対する位相の曖昧さを取除くために、２つの波長が波長
Λを生成するために使用され、それは光波長λ1 または
λ2のいずれかより長い。このような２つのカラー光源
により、干渉度測定は曖昧さを伴わず、また単一光源の
計器の精度を犠牲にせずに±Λ／４の著しく大きいレン
ジ内で行われることができる。
【０００４】以下の雑誌の論文は全て干渉度測定衝に対
して２つの光源波長を使用する観点を論じている｛Ｋ．
Ｃreath 氏による“Step Height Measurement Using Tw
o-Wavelength Phase-Shifting Interferometry”，App
l.Opt.26(14),2810頁(1987)．Ｊ．Ｃ．Ｗyant氏による
“Testing Aspherics Using Two-Wavelength Holograph
y ”,Appl.Opt.10(14)2113乃至2118頁(1971)；Ｃ．Ｐol
hemus 氏による“Two-wavelength Interferometry ”,A
ppl.Opt.12(14)2071乃至2074頁(1973)；Ｙ．Ｃhengおよ
びＪ．Ｃ．Ｗyant氏らによる“Two-wavelength Phase S
hifting Interferometry”,Appl.Opt.23(29)，4539乃至
4543頁(1984)；Ｋ．Ｃreath 、Ｙ．ＣhengおよびＪ．
Ｃ．Ｗyant氏らによる“Contouring Aspheric Surfaces
Using Two-wavelength Phase-shifting interferometr
y ”，Opt.Act.32(17),1455 乃至1464頁｝。
して２つの光源波長を使用する観点を論じている｛Ｋ．
Ｃreath 氏による“Step Height Measurement Using Tw
o-Wavelength Phase-Shifting Interferometry”，App
l.Opt.26(14),2810頁(1987)．Ｊ．Ｃ．Ｗyant氏による
“Testing Aspherics Using Two-Wavelength Holograph
y ”,Appl.Opt.10(14)2113乃至2118頁(1971)；Ｃ．Ｐol
hemus 氏による“Two-wavelength Interferometry ”,A
ppl.Opt.12(14)2071乃至2074頁(1973)；Ｙ．Ｃhengおよ
びＪ．Ｃ．Ｗyant氏らによる“Two-wavelength Phase S
hifting Interferometry”,Appl.Opt.23(29)，4539乃至
4543頁(1984)；Ｋ．Ｃreath 、Ｙ．ＣhengおよびＪ．
Ｃ．Ｗyant氏らによる“Contouring Aspheric Surfaces
Using Two-wavelength Phase-shifting interferometr
y ”，Opt.Act.32(17),1455 乃至1464頁｝。
【０００５】位相の曖昧さを除去するための合成波長の
有効性が十分に述べられているが、これらの技術の実際
的な適用はコンパクトで効率的な高い信頼性の多数波長
光源に依存している。１つの方法は、多種の遠赤外線お
よび近赤外線の波長を有する市販されている２つの単一
波長のＧａＡｌＡｓレーザダイオードを使用することで
ある。
有効性が十分に述べられているが、これらの技術の実際
的な適用はコンパクトで効率的な高い信頼性の多数波長
光源に依存している。１つの方法は、多種の遠赤外線お
よび近赤外線の波長を有する市販されている２つの単一
波長のＧａＡｌＡｓレーザダイオードを使用することで
ある。
【０００６】以下の雑誌の文献は２つのレーザダイオー
ドの適用を論じている｛Ｃ．Ｃ．Ｗilliams およびＨ．
Ｋ．Ｗickramasinghe 氏らによる“Absolute Optical R
anging With 200-nm Resolution ”，Opt.Let.14(11),5
42乃至544 頁(1989)；Ｃ．Ｃ．Ｗilliams およびＨ．
Ｋ．Ｗickramasinghe 氏らによる“ Optical Ranging b
y Wavelength Multiplexed Interferometry ”J.Appl.P
hys.60(6),1900乃至1903頁(1986)；Ａ．Ｊ．den Ｂoef
氏による“Two-wavelength Scanning Spot Interferome
ter using Single-frequency Diode Lasers ”，Appl.O
pt.27(2) 306乃至311 頁(1988)；およびＡ．Ｆ．Ｆerch
er，Ｕ．ＶryおよびＷ．Ｗerner 氏らによる“Two-wave
length Speckle Interferometry on Rough Surfaces Us
ing a ModeHopping Diode Laser”，Optics and Lasers
in Engineering 11 ，271 乃至279 頁(1989)｝。
ドの適用を論じている｛Ｃ．Ｃ．Ｗilliams およびＨ．
Ｋ．Ｗickramasinghe 氏らによる“Absolute Optical R
anging With 200-nm Resolution ”，Opt.Let.14(11),5
42乃至544 頁(1989)；Ｃ．Ｃ．Ｗilliams およびＨ．
Ｋ．Ｗickramasinghe 氏らによる“ Optical Ranging b
y Wavelength Multiplexed Interferometry ”J.Appl.P
hys.60(6),1900乃至1903頁(1986)；Ａ．Ｊ．den Ｂoef
氏による“Two-wavelength Scanning Spot Interferome
ter using Single-frequency Diode Lasers ”，Appl.O
pt.27(2) 306乃至311 頁(1988)；およびＡ．Ｆ．Ｆerch
er，Ｕ．ＶryおよびＷ．Ｗerner 氏らによる“Two-wave
length Speckle Interferometry on Rough Surfaces Us
ing a ModeHopping Diode Laser”，Optics and Lasers
in Engineering 11 ，271 乃至279 頁(1989)｝。
【０００７】２色干渉に対するレーザダイオードの１つ
の重要な利点は温度によるこれらの装置の波長可調節性
である。しかしながら、この利点はまた熱影響による長
期間の波長ドリフトの問題を提起する。このドリフトは
位相の曖昧さを解決するための合成波長データを無効に
する。上記に参照された後者の雑誌論文の群は原理的に
急速な走査および小さい光路差を含む画像適用に関し、
波長安定性の重要性が述べられる。１ミリメータより大
きい光路差を伴う長期間の反復能力を要求する適用に対
して、波長制御のための要求および要求された制御を達
成する方法が考慮されなければならない。
の重要な利点は温度によるこれらの装置の波長可調節性
である。しかしながら、この利点はまた熱影響による長
期間の波長ドリフトの問題を提起する。このドリフトは
位相の曖昧さを解決するための合成波長データを無効に
する。上記に参照された後者の雑誌論文の群は原理的に
急速な走査および小さい光路差を含む画像適用に関し、
波長安定性の重要性が述べられる。１ミリメータより大
きい光路差を伴う長期間の反復能力を要求する適用に対
して、波長制御のための要求および要求された制御を達
成する方法が考慮されなければならない。
【０００８】本発明の好ましい実施例を詳細に説明する
前に、最初に通常の１色または１波長干渉計および２色
干渉計の波長安定性要求を論じる。
前に、最初に通常の１色または１波長干渉計および２色
干渉計の波長安定性要求を論じる。
【０００９】光分離、干渉縞数、干渉縞オーダーおよび
不確実さという用語は本発明の２色システムを後に考慮
するときに使用するために引用され定義されている。
不確実さという用語は本発明の２色システムを後に考慮
するときに使用するために引用され定義されている。
【００１０】［１色干渉計］ 単一の波長λを使用する干渉計は干渉縞数ｍの決定によ
って基準および対物ミラーの間の光分離Ｌの測定値Ｌλ
を得る： Ｌλ＝ｍλ／２ （１） 光分離は干渉計における基準ビームおよび対物ビームに
対する屈折率を含む光路長における１方向差であると考
えられる。一般に、干渉縞数ｍの整数部分すなわち“干
渉縞オーダー”は判明しておらず、波長の位相測定だけ
では決定されることはできない。この曖昧さの他に、干
渉縞数の少数部分の決定におけるエラーおよび波長不安
定性は結果的に、 δＬλ＝（λ／２）δｍ＋（ｍ／２）δλ （２） によって与えられる長さの測定値にエラーを生じさせ
る。測定された長さＬλにおける“不確実さ”ΔＬλは
エラーδＬλの最大絶対値であるように定められる。 ΔＬλ＝（λ／２）Δｍ＝（ｍ／２）Δλ （３） ここで、 Δλ＝｜δλ｜ＭＡＸ （４） および Δｍ＝｜δｍ｜ＭＡＸ （５） 干渉計の設計において、最大の許容可能なΔＬλに対応
したλのα単位の精度が限定されている。これは、 Δλ／λ＜λ／Ｌ（α−Δｍ／２） （６） によって与えられた波長安定性要求を設定する。しかし
ながら、式（６）の要求がみたされると、ｍの整数部分
における曖昧さが考慮されなければならない。このため
に多数の波長が有効になる。 ［２色干渉計］ ２つの波長λ１およびλ２は同じ光路に対して２つの独
立した干渉縞数ｍ１およびｍ２を提供する。合成干渉縞
数Ｍは次の式（７）によって定められ、 Ｍ＝ｍ１−ｍ２ （７） また対応した合成波長Λは式（８）によって定められ
る； １／Λ＝１／λ１−１／λ２ （８） 合成波長Λに基づいた距離Ｌの測定値ＬΛは式（９）に
より与えられる； ＬΛ＝Ｍ（Λ／２） （９） この方法によって与えられた利点は合成干渉縞数Ｍが光
干渉縞数ｍ１，ｍ２のいずれか１つよりＬと共にゆっく
り変化することである。したがって、Λ／２より小さい
光分離Ｌにおける変動によるｍの整数部分における変化
は合成干渉縞数Ｍの測定された少数部分を参照すること
によって決定されることができる。これは断続的に動作
されるレーザゲージ、コースグリッド検出器アレイを使
用する光度計量システム、不連続的な表面または粗面の
ような多数の適用にとって有効であることが可能であ
る。
って基準および対物ミラーの間の光分離Ｌの測定値Ｌλ
を得る： Ｌλ＝ｍλ／２ （１） 光分離は干渉計における基準ビームおよび対物ビームに
対する屈折率を含む光路長における１方向差であると考
えられる。一般に、干渉縞数ｍの整数部分すなわち“干
渉縞オーダー”は判明しておらず、波長の位相測定だけ
では決定されることはできない。この曖昧さの他に、干
渉縞数の少数部分の決定におけるエラーおよび波長不安
定性は結果的に、 δＬλ＝（λ／２）δｍ＋（ｍ／２）δλ （２） によって与えられる長さの測定値にエラーを生じさせ
る。測定された長さＬλにおける“不確実さ”ΔＬλは
エラーδＬλの最大絶対値であるように定められる。 ΔＬλ＝（λ／２）Δｍ＝（ｍ／２）Δλ （３） ここで、 Δλ＝｜δλ｜ＭＡＸ （４） および Δｍ＝｜δｍ｜ＭＡＸ （５） 干渉計の設計において、最大の許容可能なΔＬλに対応
したλのα単位の精度が限定されている。これは、 Δλ／λ＜λ／Ｌ（α−Δｍ／２） （６） によって与えられた波長安定性要求を設定する。しかし
ながら、式（６）の要求がみたされると、ｍの整数部分
における曖昧さが考慮されなければならない。このため
に多数の波長が有効になる。 ［２色干渉計］ ２つの波長λ１およびλ２は同じ光路に対して２つの独
立した干渉縞数ｍ１およびｍ２を提供する。合成干渉縞
数Ｍは次の式（７）によって定められ、 Ｍ＝ｍ１−ｍ２ （７） また対応した合成波長Λは式（８）によって定められ
る； １／Λ＝１／λ１−１／λ２ （８） 合成波長Λに基づいた距離Ｌの測定値ＬΛは式（９）に
より与えられる； ＬΛ＝Ｍ（Λ／２） （９） この方法によって与えられた利点は合成干渉縞数Ｍが光
干渉縞数ｍ１，ｍ２のいずれか１つよりＬと共にゆっく
り変化することである。したがって、Λ／２より小さい
光分離Ｌにおける変動によるｍの整数部分における変化
は合成干渉縞数Ｍの測定された少数部分を参照すること
によって決定されることができる。これは断続的に動作
されるレーザゲージ、コースグリッド検出器アレイを使
用する光度計量システム、不連続的な表面または粗面の
ような多数の適用にとって有効であることが可能であ
る。
【００１１】光干渉縞オーダーの変化の合成波長決定
は、合成波長測定のエラーδＬΛおよび光り波長測定の
エラーδＬλが互いの±λ／４内である場合にのみ意味
がある。この条件は次のように表されることができる； ｜δＬΛ−δＬλ｜＜λ／４ （１０） これは、式（６）で表された干渉計の所望の精度から生
じたものを越えた光波長安定性に付加的な要求を与え
る。最初に、合成波長測定によりスタートするδＬΛお
よびδＬλを決定することが有効である。
は、合成波長測定のエラーδＬΛおよび光り波長測定の
エラーδＬλが互いの±λ／４内である場合にのみ意味
がある。この条件は次のように表されることができる； ｜δＬΛ−δＬλ｜＜λ／４ （１０） これは、式（６）で表された干渉計の所望の精度から生
じたものを越えた光波長安定性に付加的な要求を与え
る。最初に、合成波長測定によりスタートするδＬΛお
よびδＬλを決定することが有効である。
【００１２】 δＬΛ＝（Λ／２）δＭ＋（Ｍ／２）δΛ （１１） Ｍに対して式（７）、Λに対して式（８）、並びにＬΛ
に対して式（９）を使用すると、次の式が得られる； δＬλ＝［（λ1 ／４）δｍ1 −（λ1 ／４）δｍ2 ］ ＋（Ｌ／２）［（δλ1 ／λ1 ）−（δλ2 ／λ2 ）］ （１２） 光測定はλ1 およびλ2 に対する測定の平均として得ら
れる： Ｌλ＝（１／２）［λ1 ｍ1 ／２＋λ2 ｍ2 ／２］ （１３） この測定におけるエラーは次のように表される： δＬλ＝［（λ1 ／４）δｍ1 ＋（λ1 ／４）δｍ2 ］ ＋（Ｌ／２）［（δλ1 ／λ1 ）＋（δλ2 ／λ2 ）］ （１４） 式（１０）にこれらの結果を組合わせると、以下の式が
得られる； ｜δｍ1 （Λ／２−λ1 ／４）−δｍ2 （Λ／２＋λ2 ／４） ＋（δλ1 ／λ1 ）Ｌ（Λ／λ1 −１／２） −（δλ2 ／λ2 ）Ｌ（Λ／λ2 ＋１／２）｜MAX ＜λ／４ （１５） 括弧中の定数は全て正であり、したがってそれらの絶対
値に等しい。エラーが完全に独立しており、相関されて
いない場合、同一にすることが適切である。
に対して式（９）を使用すると、次の式が得られる； δＬλ＝［（λ1 ／４）δｍ1 −（λ1 ／４）δｍ2 ］ ＋（Ｌ／２）［（δλ1 ／λ1 ）−（δλ2 ／λ2 ）］ （１２） 光測定はλ1 およびλ2 に対する測定の平均として得ら
れる： Ｌλ＝（１／２）［λ1 ｍ1 ／２＋λ2 ｍ2 ／２］ （１３） この測定におけるエラーは次のように表される： δＬλ＝［（λ1 ／４）δｍ1 ＋（λ1 ／４）δｍ2 ］ ＋（Ｌ／２）［（δλ1 ／λ1 ）＋（δλ2 ／λ2 ）］ （１４） 式（１０）にこれらの結果を組合わせると、以下の式が
得られる； ｜δｍ1 （Λ／２−λ1 ／４）−δｍ2 （Λ／２＋λ2 ／４） ＋（δλ1 ／λ1 ）Ｌ（Λ／λ1 −１／２） −（δλ2 ／λ2 ）Ｌ（Λ／λ2 ＋１／２）｜MAX ＜λ／４ （１５） 括弧中の定数は全て正であり、したがってそれらの絶対
値に等しい。エラーが完全に独立しており、相関されて
いない場合、同一にすることが適切である。
【００１３】 ｜δｍ1 ｜MAX ＝Δｍ ｜−δｍ2 ｜MAX ＝Δｍ ｜δλ1 ｜MAX ＝Δλ ｜−δλ2 ｜MAX ＝Δλ （１６） さらに、λ1 とλ2 はほぼ等しいからλ＝λ1 ＝λ2 と
する。後く演算において、最初の２つの項における係数
λ1 ／４およびλ2 ／４は第２の２つの項中の１／２の
係数がそうであるように消去される。その結果、式（１
５）は： ΔｍΛ＋（Δλ／λ）（２ΛＬ／λ）＜λ／４ （１７） これは式（18）のような波長において要求される相対的
な安定性を決定するために使用されることができる。
する。後く演算において、最初の２つの項における係数
λ1 ／４およびλ2 ／４は第２の２つの項中の１／２の
係数がそうであるように消去される。その結果、式（１
５）は： ΔｍΛ＋（Δλ／λ）（２ΛＬ／λ）＜λ／４ （１７） これは式（18）のような波長において要求される相対的
な安定性を決定するために使用されることができる。
【００１４】 Δλ／λ＜λＬ（λ／８Λ−Δｍ／２） （１８） 式（１８）は図１に示された曲線を発生するために使用
された。図１の曲線は、基準および対物ミラーの間のＬ
＝250mm の光路差（１方向）に対する合成波長の関数と
して２色干渉計に対する波長安定性の上限を示す。光位
相測定における２％、１％、0.5 ％および0.1 ％の不確
実さに対する４つの異なる曲線が示されている。波長安
定性は、合成波長測定におけるエラーが光干渉縞オーダ
ーの整数部分の曖昧でない決定を可能にするのに十分に
小さいという要求によって決定される。式（６）におけ
るパラメータαと式（１８）における係数λ／８Λを同
一とすると、光干渉縞オーダーの曖昧でない同一化に対
する波長安定要求が厳しいことが容易に理解できる。Λ
＝20λの合成波長は、λ／160 の不確かさを持つ単一波
長の干渉計のものに等しい安定性を必要とする。さら
に、２色干渉計に対する光干渉縞オーダーの分解能にお
けるゼロエラーの要求は、標準公差ではなく、不確かさ
の定義に対する測定エラーの最大絶対値が使用されるこ
とであることが認められる。
された。図１の曲線は、基準および対物ミラーの間のＬ
＝250mm の光路差（１方向）に対する合成波長の関数と
して２色干渉計に対する波長安定性の上限を示す。光位
相測定における２％、１％、0.5 ％および0.1 ％の不確
実さに対する４つの異なる曲線が示されている。波長安
定性は、合成波長測定におけるエラーが光干渉縞オーダ
ーの整数部分の曖昧でない決定を可能にするのに十分に
小さいという要求によって決定される。式（６）におけ
るパラメータαと式（１８）における係数λ／８Λを同
一とすると、光干渉縞オーダーの曖昧でない同一化に対
する波長安定要求が厳しいことが容易に理解できる。Λ
＝20λの合成波長は、λ／160 の不確かさを持つ単一波
長の干渉計のものに等しい安定性を必要とする。さら
に、２色干渉計に対する光干渉縞オーダーの分解能にお
けるゼロエラーの要求は、標準公差ではなく、不確かさ
の定義に対する測定エラーの最大絶対値が使用されるこ
とであることが認められる。
【００１５】レーザダイオードにおける波長変動の主要
原因はダイオード空洞の光学的な長さが温度依存性であ
るためであり、式（１８）は、 δλ1 ／λ1 ＝δｌ1 ／ｌ1 （１９） とすることによって書き直され、ここで、δｌ1 ／ｌ1
は温度および圧力変動による空洞長の相対的な変化であ
る。類似した式はλ2 に対して書くことができる。した
がって、式（１８）は次のようになる； Δｌ／ｌ＜（λ／Ｌ）（λ／８Λ−Δｍ／２） （２０） ここで、Δｌ／ｌはδｌ／ｌ1 およびδｌ2 ／ｌ2 の最
大絶対値である。この場合、ｌにおける熱変動の発生が
主に考えられ、式（２０）は温度における最大の許容可
能な不確かさΔＴに対して書直されることができる： ΔＴ＜（１／ｘ）（λ／Ｌ）［（λ／８Λ）−（Δｍ／２）］ （２１） ここでｘは光学的な長さの熱膨張係数である。典型的な
レーザダイオードに対する熱膨脹係数はほぼ80ｐｐｍ／
Ｃである。Λ＝20λ、Δｍ＝１／200 およびＬ＝250mm
の合成波長を例に取ると、ΔＴは150 μＣに等しいこと
が認められる。このような小さい熱許容性はレーザダイ
オードの温度上昇の制御に基づいて実現不可能である。
これは特にレーザダイオードが標準的なパッケージに内
蔵され、市販の熱電冷却装置と共に使用された場合に該
当する。安定性基準が満たされない場合、合成波長は光
干渉縞オーダーを解析することにおいて無効であること
が再び認められる。
原因はダイオード空洞の光学的な長さが温度依存性であ
るためであり、式（１８）は、 δλ1 ／λ1 ＝δｌ1 ／ｌ1 （１９） とすることによって書き直され、ここで、δｌ1 ／ｌ1
は温度および圧力変動による空洞長の相対的な変化であ
る。類似した式はλ2 に対して書くことができる。した
がって、式（１８）は次のようになる； Δｌ／ｌ＜（λ／Ｌ）（λ／８Λ−Δｍ／２） （２０） ここで、Δｌ／ｌはδｌ／ｌ1 およびδｌ2 ／ｌ2 の最
大絶対値である。この場合、ｌにおける熱変動の発生が
主に考えられ、式（２０）は温度における最大の許容可
能な不確かさΔＴに対して書直されることができる： ΔＴ＜（１／ｘ）（λ／Ｌ）［（λ／８Λ）−（Δｍ／２）］ （２１） ここでｘは光学的な長さの熱膨張係数である。典型的な
レーザダイオードに対する熱膨脹係数はほぼ80ｐｐｍ／
Ｃである。Λ＝20λ、Δｍ＝１／200 およびＬ＝250mm
の合成波長を例に取ると、ΔＴは150 μＣに等しいこと
が認められる。このような小さい熱許容性はレーザダイ
オードの温度上昇の制御に基づいて実現不可能である。
これは特にレーザダイオードが標準的なパッケージに内
蔵され、市販の熱電冷却装置と共に使用された場合に該
当する。安定性基準が満たされない場合、合成波長は光
干渉縞オーダーを解析することにおいて無効であること
が再び認められる。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】レーザダイオードを安
定するための既知の技術は、レーザダイオード放射波長
の測定を通してダイオード温度における変動を感知する
外部周波数標準または光スペクトル分析器を使用するこ
とである。レーザダイオード温度の微細な制御はダイオ
ードポンプ電流への電気フィードバックによって達成さ
れ、それによってそのマウントに関してダイオードの平
衡温度を変化させる。ファブリペローエタロンはこのた
めに頻繁に使用される。しかしながら、２色光源中の両
レーザダイオードが２つの独立したファブリペローエタ
ロンによって制御されるならば、個々のエタロン空洞に
おける機械歪または熱歪による光路長変動は相関され
ず、ｘのもっと小さい値により式（２０）が依然として
適合する。
定するための既知の技術は、レーザダイオード放射波長
の測定を通してダイオード温度における変動を感知する
外部周波数標準または光スペクトル分析器を使用するこ
とである。レーザダイオード温度の微細な制御はダイオ
ードポンプ電流への電気フィードバックによって達成さ
れ、それによってそのマウントに関してダイオードの平
衡温度を変化させる。ファブリペローエタロンはこのた
めに頻繁に使用される。しかしながら、２色光源中の両
レーザダイオードが２つの独立したファブリペローエタ
ロンによって制御されるならば、個々のエタロン空洞に
おける機械歪または熱歪による光路長変動は相関され
ず、ｘのもっと小さい値により式（２０）が依然として
適合する。
【００１７】したがって、本発明の目的は２色干渉計に
おける２つのレーザダイオードの波長安定性を制御する
ためて単一の外部エタロンを設けることによって２つの
ファブリペローエタロン波長補償技術の欠点を克服する
ことである。
おける２つのレーザダイオードの波長安定性を制御する
ためて単一の外部エタロンを設けることによって２つの
ファブリペローエタロン波長補償技術の欠点を克服する
ことである。
【００１８】
【課題解決のための手段】本発明によると、２つのレー
ザダイオード干渉装置における熱誘導波長ドリフトを制
御し、克服する装置および方法が提供される。２色干渉
計において独立したレーザダイオードに対する波長の不
確かさの上限が生じ、対物ビームと基準ビームとの間の
光路差、雑音依存位相復調エラーおよび合成波長の関数
として表わされる。ここで考えられるように、合成位相
のただ１つの機能は合成波長の１／２に等しい変位範囲
に対して光波長データにおける位相の曖昧さを解決する
ことである。有効であるためには15μｍの合成波長は25
0mm の１方向光路差に対して0.01ｐｐｍ程度の波長安定
性を要求する。
ザダイオード干渉装置における熱誘導波長ドリフトを制
御し、克服する装置および方法が提供される。２色干渉
計において独立したレーザダイオードに対する波長の不
確かさの上限が生じ、対物ビームと基準ビームとの間の
光路差、雑音依存位相復調エラーおよび合成波長の関数
として表わされる。ここで考えられるように、合成位相
のただ１つの機能は合成波長の１／２に等しい変位範囲
に対して光波長データにおける位相の曖昧さを解決する
ことである。有効であるためには15μｍの合成波長は25
0mm の１方向光路差に対して0.01ｐｐｍ程度の波長安定
性を要求する。
【００１９】以下に与えられた詳細に解析によると、単
一で共通のファブリペロー分光計からの電子フィードバ
ックによる２つのレーザダイオードの同時制御を含む本
発明の波長安定技術が示されている。この技術は、共通
のファブリペロー空洞の長さにおける変動が光学的およ
び合成波長測定間の相対的なエラーを生じないという利
点を有する。本発明のシステムは独立した安定性を使用
する従来技術によるシステムよりもコンパクトで信頼性
が高く、さらに大きい光路長にわたる長期間の安定性を
要求する適用に対する現在の２色レーザダイオード技術
の拡張を可能にする。
一で共通のファブリペロー分光計からの電子フィードバ
ックによる２つのレーザダイオードの同時制御を含む本
発明の波長安定技術が示されている。この技術は、共通
のファブリペロー空洞の長さにおける変動が光学的およ
び合成波長測定間の相対的なエラーを生じないという利
点を有する。本発明のシステムは独立した安定性を使用
する従来技術によるシステムよりもコンパクトで信頼性
が高く、さらに大きい光路長にわたる長期間の安定性を
要求する適用に対する現在の２色レーザダイオード技術
の拡張を可能にする。
【００２０】本発明の使用は、合成波長を生成するため
に異なる光周波数の２つのレーザダイオードを使用する
ことによって通常の干渉計における位相の曖昧さを有効
に除去する。光波長の不確かさの上限が得られ、対物ビ
ームと基準ビームとの間の光路差、位相測定エラーおよ
び合成波長の関数として表される。本発明は、単一のフ
ァブリペローエタロンを備えた両レーザダイオードの同
時サーボ制御を含む比較的簡単な波長安定装置を提供す
る。15ミクロンの合成波長および40nmの反復能力を有す
る 250mmの距離にわたって長期間安定化された２色干渉
計に対して有効である本発明の波長安定システムが示さ
れている。1000秒より少ない期間に対して８ナノメータ
である反復能力が示されている。
に異なる光周波数の２つのレーザダイオードを使用する
ことによって通常の干渉計における位相の曖昧さを有効
に除去する。光波長の不確かさの上限が得られ、対物ビ
ームと基準ビームとの間の光路差、位相測定エラーおよ
び合成波長の関数として表される。本発明は、単一のフ
ァブリペローエタロンを備えた両レーザダイオードの同
時サーボ制御を含む比較的簡単な波長安定装置を提供す
る。15ミクロンの合成波長および40nmの反復能力を有す
る 250mmの距離にわたって長期間安定化された２色干渉
計に対して有効である本発明の波長安定システムが示さ
れている。1000秒より少ない期間に対して８ナノメータ
である反復能力が示されている。
【００２１】
【実施例】図２を参照すると、単一の外部エタロンが２
つのレーザダイオードの波長安定性を制御するために使
用される本発明の実施例が示されている。図２には干渉
計の光効率を改良する２つの１／４波板および分析器の
通常の構造は示されていない。干渉計システム１は２色
光源２、干渉計３および本発明による二重波長制御装置
４を含む。光源２は第１のレーザダイオード（ＬＤ1 ）
10および第２のレーザダイオード（ＬＤ2 ）12から構成
され、それぞれ関連した電源10a および12aに結合され
る。
つのレーザダイオードの波長安定性を制御するために使
用される本発明の実施例が示されている。図２には干渉
計の光効率を改良する２つの１／４波板および分析器の
通常の構造は示されていない。干渉計システム１は２色
光源２、干渉計３および本発明による二重波長制御装置
４を含む。光源２は第１のレーザダイオード（ＬＤ1 ）
10および第２のレーザダイオード（ＬＤ2 ）12から構成
され、それぞれ関連した電源10a および12aに結合され
る。
【００２２】レーザダイオードＬＤ1 およびＬＤ2 はほ
ぼ15μｍの結果的な合成波長に対してそれぞれ785nm お
よび828nm の波長を有するシャープＬＴＯ27ＭＤＯおよ
びＬＴＯ15ＭＤＯ装置として技術的に知られている２つ
の市販のレーザダイオードである。これらの波長は十分
良好に分離されており、位相測定および波長安定性のた
めに波長を分離する共通路光学系および干渉フィルタの
使用を可能にする。アイソレータ14は光フィードバック
がレーザダイオードに入力することを阻止するために設
けられている。ＬＤ1 およびＬＤ2 の出力は各ダイオー
ド出力に対して空間的にコヒーレントな同一直線ビーム
を生成し、ＬＤ1 およびＬＤ2 からのビーム間の任意の
不整列が相関されていないエラーを生成することを妨げ
る空間フィルタ16に供給される。空間フィルタ16の出力
は２色光源２の出力を形成する。
ぼ15μｍの結果的な合成波長に対してそれぞれ785nm お
よび828nm の波長を有するシャープＬＴＯ27ＭＤＯおよ
びＬＴＯ15ＭＤＯ装置として技術的に知られている２つ
の市販のレーザダイオードである。これらの波長は十分
良好に分離されており、位相測定および波長安定性のた
めに波長を分離する共通路光学系および干渉フィルタの
使用を可能にする。アイソレータ14は光フィードバック
がレーザダイオードに入力することを阻止するために設
けられている。ＬＤ1 およびＬＤ2 の出力は各ダイオー
ド出力に対して空間的にコヒーレントな同一直線ビーム
を生成し、ＬＤ1 およびＬＤ2 からのビーム間の任意の
不整列が相関されていないエラーを生成することを妨げ
る空間フィルタ16に供給される。空間フィルタ16の出力
は２色光源２の出力を形成する。
【００２３】干渉計３について説明すると、ＰＺＴ付勢
装置22に結合された基準ミラー20に基準ビームを供給す
るビームスプリッタ18が設けられている。ＰＺＴ付勢装
置22の振動はコヒーレントな基準ビームを位相変調す
る。出力ビームは目標物の移動を測定するために対物ミ
ラー24に供給される。示された実施例に対して、干渉計
システム１は２ナノメータの分解能を有して 0乃至250m
m の範囲にわたって動作する。反射された基準および対
物ビームは干渉計フィルタＦ1 26およびＦ2 28、並びに
対応したフォトダイオード検出器Ｄ1 30およびＤ2 32に
それぞれ供給される。プロセッサ34は、例えばＳchwide
r 氏他による論文（“Digital Wave-frontMeasuring In
terferometry ：Some Systematic Error Sources ”，A
ppl.Opt.22,3421頁，1983年）およびＨariharan氏他に
よる論文（“Digital Phase-shifting Interferometry
：A Simple Error-compensating Phase Calculation A
lgorithm ”，Appl.Opt.26(13) 2504乃至2506頁，1987
年）に示された５点アルゴリズムの変形にしたがって位
相θを測定するために検出器30および32の出力に結合さ
れている。基準ミラー20は５つのディスクリートな位置
に軸方向に移動され、出力フォトダイオード検出器30お
よび32は各５つの点に対して両波長でサンプルされる。
２つの波長λ1 およびλ2 における差による測定エラー
はβ＝π／２と仮定するのではなく、点の間の位相分離
βの正確な値を計算することによって除去され、各波長
に対するアルゴリズムに補正項を与える。この工程に対
する付加的な修正は２π範囲全体にわたる位相測定θの
明瞭な拡大を含む。
装置22に結合された基準ミラー20に基準ビームを供給す
るビームスプリッタ18が設けられている。ＰＺＴ付勢装
置22の振動はコヒーレントな基準ビームを位相変調す
る。出力ビームは目標物の移動を測定するために対物ミ
ラー24に供給される。示された実施例に対して、干渉計
システム１は２ナノメータの分解能を有して 0乃至250m
m の範囲にわたって動作する。反射された基準および対
物ビームは干渉計フィルタＦ1 26およびＦ2 28、並びに
対応したフォトダイオード検出器Ｄ1 30およびＤ2 32に
それぞれ供給される。プロセッサ34は、例えばＳchwide
r 氏他による論文（“Digital Wave-frontMeasuring In
terferometry ：Some Systematic Error Sources ”，A
ppl.Opt.22,3421頁，1983年）およびＨariharan氏他に
よる論文（“Digital Phase-shifting Interferometry
：A Simple Error-compensating Phase Calculation A
lgorithm ”，Appl.Opt.26(13) 2504乃至2506頁，1987
年）に示された５点アルゴリズムの変形にしたがって位
相θを測定するために検出器30および32の出力に結合さ
れている。基準ミラー20は５つのディスクリートな位置
に軸方向に移動され、出力フォトダイオード検出器30お
よび32は各５つの点に対して両波長でサンプルされる。
２つの波長λ1 およびλ2 における差による測定エラー
はβ＝π／２と仮定するのではなく、点の間の位相分離
βの正確な値を計算することによって除去され、各波長
に対するアルゴリズムに補正項を与える。この工程に対
する付加的な修正は２π範囲全体にわたる位相測定θの
明瞭な拡大を含む。
【００２４】本発明によると、ＬＤ1 10およびＬＤ2 12
の共通の空洞安定性はＬＤ1 10およびＬＤ2 12の両方か
ら出力の一部を受けるように配置された単一のファブリ
ペローエタロン36により実現される。示された例に対し
て、エタロン36は2.5cm の共焦点の空間間隔構造であ
る。エタロン36の出力は干渉フィルタＦ1' 38およびＦ
2' 40に供給される。２つのフィルタ38および40の出力
は各フォトダイオード検出器Ｄ1' 42およびＤ2' 44に
供給される。検出器42および44のＤＣ出力は、ダイオー
ド放射波長のエタロン36およびフィルタ38および40を介
した測定にしたがって、ダイオード温度のポンプ電流に
よる微細な制御を行うためにＬＤ1 10およびＬＤ2 12の
電源10a および12a にそれぞれフィードバックされる。
の共通の空洞安定性はＬＤ1 10およびＬＤ2 12の両方か
ら出力の一部を受けるように配置された単一のファブリ
ペローエタロン36により実現される。示された例に対し
て、エタロン36は2.5cm の共焦点の空間間隔構造であ
る。エタロン36の出力は干渉フィルタＦ1' 38およびＦ
2' 40に供給される。２つのフィルタ38および40の出力
は各フォトダイオード検出器Ｄ1' 42およびＤ2' 44に
供給される。検出器42および44のＤＣ出力は、ダイオー
ド放射波長のエタロン36およびフィルタ38および40を介
した測定にしたがって、ダイオード温度のポンプ電流に
よる微細な制御を行うためにＬＤ1 10およびＬＤ2 12の
電源10a および12a にそれぞれフィードバックされる。
【００２５】本発明の共通のエタロン空洞安定技術は結
果的にハードウェアの縮小、並びに熱および機械的な安
定許容性の大きい緩和をもたらす。事実、エタロン36の
光長における任意の変化は光波長測定Ｌλと全く同じ方
法で合成波長測定ＬΛを生成する相関エラーを生じさせ
る。したがって、以下の同一化が行われる： δλ1 ／λ1 ＝（δｌ1 ／ｌ）＋（δλ1 ／λ1 ）UCN （２２） および δλ2 ／λ2 ＝（δｌ2 ／ｌ）＋（δλ2 ／λ2 ）UCN （２３） ここで、（）UCL は相関されていないロックエラーおよ
びシステム雑音を示す。式（１５）にこれらの関係を挿
入し、Λ／λ2 −Λ／λ1 ＝１であることに留意する
と、δｌ／ｌによる相対的な波長エラーは消去される。
その結果、光干渉縞オーダーの曖昧でない同一化に対す
るただ１つの要求は次のようになる。
果的にハードウェアの縮小、並びに熱および機械的な安
定許容性の大きい緩和をもたらす。事実、エタロン36の
光長における任意の変化は光波長測定Ｌλと全く同じ方
法で合成波長測定ＬΛを生成する相関エラーを生じさせ
る。したがって、以下の同一化が行われる： δλ1 ／λ1 ＝（δｌ1 ／ｌ）＋（δλ1 ／λ1 ）UCN （２２） および δλ2 ／λ2 ＝（δｌ2 ／ｌ）＋（δλ2 ／λ2 ）UCN （２３） ここで、（）UCL は相関されていないロックエラーおよ
びシステム雑音を示す。式（１５）にこれらの関係を挿
入し、Λ／λ2 −Λ／λ1 ＝１であることに留意する
と、δｌ／ｌによる相対的な波長エラーは消去される。
その結果、光干渉縞オーダーの曖昧でない同一化に対す
るただ１つの要求は次のようになる。
【００２６】 （Δλ／λ）UNC ＜（λ／Ｌ）（λ／８Λ−Δｍ／２） （２４） したがって、安定性要求は空洞長の任意の機械的または
熱変化或はロックシステムの共通路の幾何学形状と無関
係にロックエラーに対する制限に対して減少される。不
確かさΔｌ／ｌは、 α＝（Ｌ／λ）［（Δｌ／ｌ）＋（Δλ／λ）UNC ］＋Δｍ／２ （２５ ） にしたがって最終的な測定精度を決定するときにのみ重
要である。
熱変化或はロックシステムの共通路の幾何学形状と無関
係にロックエラーに対する制限に対して減少される。不
確かさΔｌ／ｌは、 α＝（Ｌ／λ）［（Δｌ／ｌ）＋（Δλ／λ）UNC ］＋Δｍ／２ （２５ ） にしたがって最終的な測定精度を決定するときにのみ重
要である。
【００２７】上記の分析は、共通の外部基準空洞36が２
周波数レーザダイオード干渉計において両周波数を安定
させる利点にのために使用されることを示す。さらに、
空洞の光路長に対する安定性要求は単一周波数干渉計に
対してそうであるように厳しくない。これは前に式（１
８）で表された２色システムに対する厳しい安定性要求
を軽減した重要な結果である。
周波数レーザダイオード干渉計において両周波数を安定
させる利点にのために使用されることを示す。さらに、
空洞の光路長に対する安定性要求は単一周波数干渉計に
対してそうであるように厳しくない。これは前に式（１
８）で表された２色システムに対する厳しい安定性要求
を軽減した重要な結果である。
【００２８】前述の５つの点のアルゴリズムによって測
定された強度を考慮し、Ｉ1 乃至Ｉ5 のような５つの位
相点における光検出器の１つによって測定された強度を
参照すると、本発明のシステムに対する位相計算アルゴ
リズムは θ＝ tan-1［（Ｘ／ｙ） sinβ］＋（π／２）［１−（Ｙ／｜Ｙ｜）］ …（２６） ここで、 Ｘ＝２（Ｉ4 −Ｉ2 ） （２７） また、ここで Ｙ＝２Ｉ3 −Ｉ5 −Ｉ1 （２８） 基準ミラー20と対物ミラー24との間のゼロ光学分離にお
ける測定は、0.5 ％の干渉縞オーダーｍに対する測定の
不確かさΔｍを示す。この測定の不確かさは合成位相測
定エラーおよび信号雑音による。これは２πの範囲にわ
たる合成波長位相の反復率測定によって決定されるよう
な位相エラーの絶対値の最大値である。再び図１を参照
すると、250mm の距離、15μｍの合成波長および0.5 ％
の位相測定の不確かさに対して、波長安定性における相
関されていないエラーδλ／λが0.014 ｐｐｍより小さ
いことが要求されることを認めることができる。共通の
エタロン36に対して2.5cm の共焦点空間間隔を付けられ
たエタロンを使用すると、50ＭＨｚの伝送ライン幅また
は0.14ｐｐｍが容易に得られる。したがって、フィード
バックロック時の相関されていないエラーはライン幅の
10％より小さいように要求され、これはレーザダイオー
ド電源10ａおよび12ａへの直接的なＤＣフィードバック
によって実現される。共通空洞安定性により任意の機械
的な不安定性およびエタロン36に取付けられたアンバー
ミラーの0.35ｐｐｍ／Ｃの熱膨脹は相関されない波長エ
ラーに影響しないことに留意すべきである。結果とし
て、エタロン36は環境から隔離される必要はない。フィ
ードバック回路は 100μＣの分解能により 0.1Ｃの範囲
にわたってレーザダイオード10および12の直接的な熱制
御を行う。
定された強度を考慮し、Ｉ1 乃至Ｉ5 のような５つの位
相点における光検出器の１つによって測定された強度を
参照すると、本発明のシステムに対する位相計算アルゴ
リズムは θ＝ tan-1［（Ｘ／ｙ） sinβ］＋（π／２）［１−（Ｙ／｜Ｙ｜）］ …（２６） ここで、 Ｘ＝２（Ｉ4 −Ｉ2 ） （２７） また、ここで Ｙ＝２Ｉ3 −Ｉ5 −Ｉ1 （２８） 基準ミラー20と対物ミラー24との間のゼロ光学分離にお
ける測定は、0.5 ％の干渉縞オーダーｍに対する測定の
不確かさΔｍを示す。この測定の不確かさは合成位相測
定エラーおよび信号雑音による。これは２πの範囲にわ
たる合成波長位相の反復率測定によって決定されるよう
な位相エラーの絶対値の最大値である。再び図１を参照
すると、250mm の距離、15μｍの合成波長および0.5 ％
の位相測定の不確かさに対して、波長安定性における相
関されていないエラーδλ／λが0.014 ｐｐｍより小さ
いことが要求されることを認めることができる。共通の
エタロン36に対して2.5cm の共焦点空間間隔を付けられ
たエタロンを使用すると、50ＭＨｚの伝送ライン幅また
は0.14ｐｐｍが容易に得られる。したがって、フィード
バックロック時の相関されていないエラーはライン幅の
10％より小さいように要求され、これはレーザダイオー
ド電源10ａおよび12ａへの直接的なＤＣフィードバック
によって実現される。共通空洞安定性により任意の機械
的な不安定性およびエタロン36に取付けられたアンバー
ミラーの0.35ｐｐｍ／Ｃの熱膨脹は相関されない波長エ
ラーに影響しないことに留意すべきである。結果とし
て、エタロン36は環境から隔離される必要はない。フィ
ードバック回路は 100μＣの分解能により 0.1Ｃの範囲
にわたってレーザダイオード10および12の直接的な熱制
御を行う。
【００２９】図２のレーザダイオードの１つ、特に785n
m のレーザダイオードＤ1 に対する時間の関数としてフ
ィードバック信号が図３に示されている。このグラフ
は、レーザダイオードマウントに結合された熱電冷却装
置（図２に示されていない）の±0.002 Ｃの分解能に対
応した振動を示す。図３は、そうでなければダイオード
波長を変化させる温度不安定性に応答してレーザダイオ
ードに与えられた補正を示す。冷却装置は、22.5Ｃ±1.
5 Ｃの室温に対して16.5±0.05Ｃにレーザダイオードを
維持した。フィードバック振動は、レーザダイオード波
長に対する 0.4ｐｐｍの補正に対応した振幅を有し、一
方長期間のドリフトに対する補正は５ｐｐｍ程度であ
る。 0.4ｐｐｍ振動は、示された実施例に対してＭelle
s Ｇriot 06DTC003 マウントおよび06DTC001制御装置で
ある熱電冷却装置の± 0.002Ｃの分解能に対応する。５
ｐｐｍの長期間補正は熱電冷却装置およびＤＣ電源の最
大±0.05Ｃのドリフトの結合効果による。ファブリペロ
ーエタロン36からのフィードバック信号を持つ熱電冷却
装置は、250 mmの光学分離を持つ２色干渉計に要求され
るように0.0014ｐｐｍ以下の不確かさで±1.5 Ｃの環境
温度範囲にわたって数時間ＬＤ1 10の波長を制御したこ
とが認められた。
m のレーザダイオードＤ1 に対する時間の関数としてフ
ィードバック信号が図３に示されている。このグラフ
は、レーザダイオードマウントに結合された熱電冷却装
置（図２に示されていない）の±0.002 Ｃの分解能に対
応した振動を示す。図３は、そうでなければダイオード
波長を変化させる温度不安定性に応答してレーザダイオ
ードに与えられた補正を示す。冷却装置は、22.5Ｃ±1.
5 Ｃの室温に対して16.5±0.05Ｃにレーザダイオードを
維持した。フィードバック振動は、レーザダイオード波
長に対する 0.4ｐｐｍの補正に対応した振幅を有し、一
方長期間のドリフトに対する補正は５ｐｐｍ程度であ
る。 0.4ｐｐｍ振動は、示された実施例に対してＭelle
s Ｇriot 06DTC003 マウントおよび06DTC001制御装置で
ある熱電冷却装置の± 0.002Ｃの分解能に対応する。５
ｐｐｍの長期間補正は熱電冷却装置およびＤＣ電源の最
大±0.05Ｃのドリフトの結合効果による。ファブリペロ
ーエタロン36からのフィードバック信号を持つ熱電冷却
装置は、250 mmの光学分離を持つ２色干渉計に要求され
るように0.0014ｐｐｍ以下の不確かさで±1.5 Ｃの環境
温度範囲にわたって数時間ＬＤ1 10の波長を制御したこ
とが認められた。
【００３０】［例］実験は互いに関して波長の安定性を
試験するために行われた。安定性は波長の絶対値に対し
て感応しないことが認められた。したがって、動作温度
の差を考慮に入れて２nm程度の補正によるレーザダイオ
ードに対してλ1 およびλ2 の限定された値を使用する
ことで十分であった。合成波長は対物ミラー24を移動す
るように電動マイクロメータを使用することによってこ
れらの波長に関して直接測定された。
試験するために行われた。安定性は波長の絶対値に対し
て感応しないことが認められた。したがって、動作温度
の差を考慮に入れて２nm程度の補正によるレーザダイオ
ードに対してλ1 およびλ2 の限定された値を使用する
ことで十分であった。合成波長は対物ミラー24を移動す
るように電動マイクロメータを使用することによってこ
れらの波長に関して直接測定された。
【００３１】２色光源２の波長安定性は、16時間にわた
って対物ミラー24および基準ミラーの相対的光学分離を
測定することによって試験された。この分離の公称値は
250mmであり、一方ビーム分割器プリズム18から基準ミ
ラー20までの距離は１メータであった。環境温度は、水
晶温度計（ＨＰ 2804A）によって監視され、0.4 Ｃの範
囲にわたって変化することが認められ、結果としてミラ
ーマウントおよび光学ベンチの熱膨脹および収縮により
光学分離における３μｍの変化を生じた。光波長測定は
１分当り１の測定率での連続的な位相追跡によって実行
された。合成波長測定は20分ごとに行われた。合成波長
測定ＬΛおよび光波長結果Ｌλの図４における比較は、
式（１０）によって要求されるように共通の空洞安定性
が２つの測定値の間で±λ／４内の一致を保証したこと
を示す。除去される波長制御装置４によって行われる安
定性により、光および合成波長の結果の間における相関
は全くない。したがって、ファブリペロー空洞36により
安定化された２色干渉計は１メータの距離にわたって基
準ミラー20と対物ミラー24との間における250 mmまでの
光学分離により数時間の期間にわたって使用されること
ができる。光測定の温度補正されたＲＭＳ反復性は、10
00秒より少ない期間に対してλ／100 （8 nm）および数
時間の期間にわたってλ／20（40nm）であることが認め
られた。したがって、光位相曖昧さを取除くために合成
波長測定を使用することによって、光位相を連続的に追
跡せずに大きい光路および長い時間期間にわたって干渉
計的に正確な測定値が得られた。
って対物ミラー24および基準ミラーの相対的光学分離を
測定することによって試験された。この分離の公称値は
250mmであり、一方ビーム分割器プリズム18から基準ミ
ラー20までの距離は１メータであった。環境温度は、水
晶温度計（ＨＰ 2804A）によって監視され、0.4 Ｃの範
囲にわたって変化することが認められ、結果としてミラ
ーマウントおよび光学ベンチの熱膨脹および収縮により
光学分離における３μｍの変化を生じた。光波長測定は
１分当り１の測定率での連続的な位相追跡によって実行
された。合成波長測定は20分ごとに行われた。合成波長
測定ＬΛおよび光波長結果Ｌλの図４における比較は、
式（１０）によって要求されるように共通の空洞安定性
が２つの測定値の間で±λ／４内の一致を保証したこと
を示す。除去される波長制御装置４によって行われる安
定性により、光および合成波長の結果の間における相関
は全くない。したがって、ファブリペロー空洞36により
安定化された２色干渉計は１メータの距離にわたって基
準ミラー20と対物ミラー24との間における250 mmまでの
光学分離により数時間の期間にわたって使用されること
ができる。光測定の温度補正されたＲＭＳ反復性は、10
00秒より少ない期間に対してλ／100 （8 nm）および数
時間の期間にわたってλ／20（40nm）であることが認め
られた。したがって、光位相曖昧さを取除くために合成
波長測定を使用することによって、光位相を連続的に追
跡せずに大きい光路および長い時間期間にわたって干渉
計的に正確な測定値が得られた。
【００３２】図４に示されたデータは、合成波長情報が
λ／４より大きいがΛ／４より小さいディスクリートな
変位に対する光学的な干渉縞で生じる位相の曖昧さを取
除くために使用されることを示す。以下、さらに本発明
にしたがってこのような測定を実行するための系統的な
方法を説明する。
λ／４より大きいがΛ／４より小さいディスクリートな
変位に対する光学的な干渉縞で生じる位相の曖昧さを取
除くために使用されることを示す。以下、さらに本発明
にしたがってこのような測定を実行するための系統的な
方法を説明する。
【００３３】２つの波長データの解析は合成波長に対す
る位相追跡が有効とされ、合成波長距離測定ＬΛと光波
長測定Ｌλとの間の差がλ／４以下異なると仮定する。
Ｍの絶対値は合成波長測定の曖昧さのために知られてい
ない。結果として、決定はある開始基準点からの移動を
表す相対的な干渉縞数Ｍ´，ｍ1 ´およびｍ2 ´のもの
に制限される。対物ミラー24の移動を計算するときに、
測定された少数干渉縞ｆ（Ｍ）からの相対的な合成波長
干渉縞数Ｍ''および以下の合成位相追跡の式が得られ
る： Ｍ´＝ｆ（Ｍ）＋Ｉ［Ｍ´（ｔ−１）−ｆ（Ｍ）］ （２９） ここで、Ｍ''（ｔ−１）はＭ´の最後に測定された値で
あり、最も近い整数値の上または下の独立変数（ａ）を
四捨五入する。Ｍの最初の値は常に最初に測定された少
数干渉縞ｆ（Ｍ´）であり、Ｍ´が２つの連続した測定
値の間において0.5 以上変化しないとする。光干渉縞数
は以下から計算される： ｍ´1 ＝ｆ（ｍ1 ）＋ｍ1 (0) ＋Ｉ［Ｍ´（Λ／λ1 ）−ｆ（ｍ1 ）−ｍ1 (0) ］ …（３０） ｍ´2 ＝ｆ（ｍ2 ）＋ｍ2 (0) ＋Ｉ［Ｍ´（Λ／λ2 ）−ｆ（ｍ2 ）−ｍ2 (0) ］ …（３１） ここで、一定のゼロ点オフセットｍ1 (0) およびｍ2
(0) はＬλ−ＬΛが第１の測定に対してゼロであるとい
う要求によって決定される。ｍ1 およびｍ2 の整数変化
が合成波長を使用して解決される測定間の光学干渉縞オ
ーダーの変化に対する制限は与えられないことが認めら
れる。測定の最終ステップは次式を使用して相対的な光
学分離Ｌを決定する。
る位相追跡が有効とされ、合成波長距離測定ＬΛと光波
長測定Ｌλとの間の差がλ／４以下異なると仮定する。
Ｍの絶対値は合成波長測定の曖昧さのために知られてい
ない。結果として、決定はある開始基準点からの移動を
表す相対的な干渉縞数Ｍ´，ｍ1 ´およびｍ2 ´のもの
に制限される。対物ミラー24の移動を計算するときに、
測定された少数干渉縞ｆ（Ｍ）からの相対的な合成波長
干渉縞数Ｍ''および以下の合成位相追跡の式が得られ
る： Ｍ´＝ｆ（Ｍ）＋Ｉ［Ｍ´（ｔ−１）−ｆ（Ｍ）］ （２９） ここで、Ｍ''（ｔ−１）はＭ´の最後に測定された値で
あり、最も近い整数値の上または下の独立変数（ａ）を
四捨五入する。Ｍの最初の値は常に最初に測定された少
数干渉縞ｆ（Ｍ´）であり、Ｍ´が２つの連続した測定
値の間において0.5 以上変化しないとする。光干渉縞数
は以下から計算される： ｍ´1 ＝ｆ（ｍ1 ）＋ｍ1 (0) ＋Ｉ［Ｍ´（Λ／λ1 ）−ｆ（ｍ1 ）−ｍ1 (0) ］ …（３０） ｍ´2 ＝ｆ（ｍ2 ）＋ｍ2 (0) ＋Ｉ［Ｍ´（Λ／λ2 ）−ｆ（ｍ2 ）−ｍ2 (0) ］ …（３１） ここで、一定のゼロ点オフセットｍ1 (0) およびｍ2
(0) はＬλ−ＬΛが第１の測定に対してゼロであるとい
う要求によって決定される。ｍ1 およびｍ2 の整数変化
が合成波長を使用して解決される測定間の光学干渉縞オ
ーダーの変化に対する制限は与えられないことが認めら
れる。測定の最終ステップは次式を使用して相対的な光
学分離Ｌを決定する。
【００３４】 Ｌλ＝１／２［（λ1 ｍ1 ／２）＋（λ2 ｍ2 ／２）］ （３２） 上記にしたがって行われた例示的な測定は図５に示され
ている。対物ミラー24は電動マイクロメータを使用して
15秒ごとにディスクリートな２μｍで移動され、測定は
上記の２色測定技術を使用して３秒ごとに行われた。２
μｍステップは、単色干渉計のλ／４リミットより大き
い大きさのオーダーであることが認められる。
ている。対物ミラー24は電動マイクロメータを使用して
15秒ごとにディスクリートな２μｍで移動され、測定は
上記の２色測定技術を使用して３秒ごとに行われた。２
μｍステップは、単色干渉計のλ／４リミットより大き
い大きさのオーダーであることが認められる。
【００３５】要約すると、２つのレーザダイオードを使
用する２色干渉計が長期間の安定性および大きい光分離
を要求するレーザゲージ適用のために実際に形成される
ことが示されている。伝送信号の直接的なフィードバッ
クを使用する単一のファブリペローエタロン安定性は25
0mm の光学分離および15μｍの合成波長に対して十分で
ある。重要な要求はロック工程において相関されなてい
ないエラーの小さい値に対するものである。上記に対す
る直接的な改良は、フィードバック信号中の雑音を減少
する位相ロック増幅と共にエタロン36の空洞の機械的位
相変調、およびエタロン36に対する環境制御（温度およ
び圧力）を含む。レーザダイオードマウント温度の良好
な制御も可能である。この点に関して、ＣhungおよびＳ
hay 氏は注意深い制御条件下において単一レーザダイオ
ードが７×10-6ｐｐｍ（ 2.5ｋＨｚ）までファブリペロ
ー干渉計により安定化されることができることを示して
いる。Ｙ．Ｃ．ＣhungおよびＴ．Ｍ．Ｓhay 氏による論
文（“Frequency stabilization of a diode laser to
a Fabry-Perot Interferometer”Opt.Eng.27乃至424
頁，1988年）を参照されたい。最後に、位相測定精度は
光ダイオードＤ1'およびＤ2'と関連された検出回路にお
ける非直線性を補償することによってさらに改良される
ことができる。
用する２色干渉計が長期間の安定性および大きい光分離
を要求するレーザゲージ適用のために実際に形成される
ことが示されている。伝送信号の直接的なフィードバッ
クを使用する単一のファブリペローエタロン安定性は25
0mm の光学分離および15μｍの合成波長に対して十分で
ある。重要な要求はロック工程において相関されなてい
ないエラーの小さい値に対するものである。上記に対す
る直接的な改良は、フィードバック信号中の雑音を減少
する位相ロック増幅と共にエタロン36の空洞の機械的位
相変調、およびエタロン36に対する環境制御（温度およ
び圧力）を含む。レーザダイオードマウント温度の良好
な制御も可能である。この点に関して、ＣhungおよびＳ
hay 氏は注意深い制御条件下において単一レーザダイオ
ードが７×10-6ｐｐｍ（ 2.5ｋＨｚ）までファブリペロ
ー干渉計により安定化されることができることを示して
いる。Ｙ．Ｃ．ＣhungおよびＴ．Ｍ．Ｓhay 氏による論
文（“Frequency stabilization of a diode laser to
a Fabry-Perot Interferometer”Opt.Eng.27乃至424
頁，1988年）を参照されたい。最後に、位相測定精度は
光ダイオードＤ1'およびＤ2'と関連された検出回路にお
ける非直線性を補償することによってさらに改良される
ことができる。
【００３６】したがって、本発明は特定の実施例によっ
て説明されてきたが、当業者は本発明の技術的範囲を逸
脱することなく変化および修正が行われてもよいことを
理解するであろう。
て説明されてきたが、当業者は本発明の技術的範囲を逸
脱することなく変化および修正が行われてもよいことを
理解するであろう。
【００３７】
【図１】２色干渉計に対する合成波長の関数として波長
不安定性の上限を示したグラフ。
不安定性の上限を示したグラフ。
【図２】１対のレーザダイオードを同時に安定化するた
めに共通のエタロンを有する本発明にしたがって構成さ
れた干渉計を示した簡単なブロック図。
めに共通のエタロンを有する本発明にしたがって構成さ
れた干渉計を示した簡単なブロック図。
【図３】図２のエタロンの使用により生じた時間の関数
としての１対のレーザダイオードの１つに対するフィー
ドバック電流を示したグラフ。
としての１対のレーザダイオードの１つに対するフィー
ドバック電流を示したグラフ。
【図４】共通の空洞波長安定性を使用したときの１６時
間の期間にわたる光波長測定および合成波長結果の比較
を示すグラフ。
間の期間にわたる光波長測定および合成波長結果の比較
を示すグラフ。
【図５】図２の対物ミラーの変位の２色干渉縞測定の結
果を示すグラフ。
果を示すグラフ。
Claims (10)
- 【請求項１】 第１の出力波長を有する第１のレーザダ
イオードおよび第１の出力波長と異なる第２の出力波長
を有する第２のレーザダイオードを含む光源手段と、第１ のレーザダイオードの出力と第２のレーザダイオー
ドの出力を結合して第１および第２のレーザダイオード
の出力を含む単一の光源ビームを形成する手段と、 位相変調基準ビームおよび対物測定ビームに光源ビーム
を分離する手段と、 基準点からの対象物の変位を決定するために対物測定ビ
ームの位相と基準ビームの位相を比較する手段とを備え
ている干渉計装置であって、 光源手段は所望の波長範囲内で各出力波長を維持するた
めに第１のレーザダイオードに第１の波長補正信号を、
第２のレーザダイオードに第２の波長補正信号を同時に
供給するために波長補償手段を含み、 この波長補償手段は前記単一の光源ビームの一部分を受
信するために配置された単一のエタロン手段を備えてい
ることを特徴とする干渉計装置。 - 【請求項２】 単一のエタロン手段は、第１の光検出器
および第２の光検出器に結合された光出力を有するファ
ブリペローエタロンを備え、各光検出器は関連した波長
補正信号を供給するためにレーザダイオードの１つに結
合された電気出力を有している請求項１記載の干渉計装
置。 - 【請求項３】 ファブリペローエタロンは共焦点の空間
間隔エタロンから構成されている請求項２記載の干渉計
装置。 - 【請求項４】 前記比較手段は第１の波長と第２の波長
から生成された合成波長を比較する手段を含んでいる請
求項１記載の干渉計装置。 - 【請求項５】 第１の出力波長を有する第１のレーザダ
イオードおよび第１の出力波長と異なる第２の出力波長
を有する第２のレーザダイオードと、 第１のレーザダイオードの出力および第２のレーザダイ
オードの出力を共通の光路に結合して第１および第２の
レーザダイオードの出力を含む単一の光源ビームを形成
する手段と、 第１のレーザダイオードおよび第２のレーザダイオード
に対する波長補償信号を同時に得るために共通の光路を
サンプルリングし、共通の光路からの放射線を受信し、
第１の放射線検出器に第１の波長を有する放射線を、ま
た第２の放射線検出器に第２の波長を有する放射線を別
々に供給するために配置された単一のファブリペローエ
タロンを含み、各放射線検出器が電気波長補正信号を供
給するためにレーザダイオードの１つに結合された出力
を有するサンプリング手段を具備していることを特徴と
する変位測定位置と共に使用される光源。 - 【請求項６】 さらに同一直線光源ビームを供給するた
めに第２のレーザダイオードからの出力と第１のレーザ
ダイオードからの出力を結合する、共通光路に関して配
置された空間フィルタ手段を具備している請求項５記載
の光源。 - 【請求項７】 空間フィルタ手段と第１のレーザダイオ
ードおよび第２のレーザダイオードとの間に配置され、
光放射線がレーザダイオードにフィードバックすること
を阻止する光アイソレータ手段を具備している請求項６
記載の光源。 - 【請求項８】 放射線検出器の出力は、単一のファブリ
ペローエタロン内において熱的に誘導された光路長変化
に対して互いに相関されている請求項５記載の光源。 - 【請求項９】 各放射線検出器の出力は、レーザダイオ
ードの関連した１つの瞬間的な波長出力の関数として変
動する瞬間的な大きさを有している請求項８記載の光
源。 - 【請求項１０】 各放射線検出器の出力は、レーザダイ
オードの関連した１つの瞬間的な波長出力の関数として
変動する瞬間的な大きさを有し、各出力は所望の値で出
力波長を維持するようにレーザダイオードポンプ電流を
変化するために関連したレーザダイオードに結合されて
いる請求項５記載の光源。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US652753 | 1984-09-18 | ||
| US07/652,753 US5127731A (en) | 1991-02-08 | 1991-02-08 | Stabilized two-color laser diode interferometer |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0650710A JPH0650710A (ja) | 1994-02-25 |
| JPH0785008B2 true JPH0785008B2 (ja) | 1995-09-13 |
Family
ID=24618019
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4022968A Expired - Lifetime JPH0785008B2 (ja) | 1991-02-08 | 1992-02-07 | 安定化された２色レーザダイオード干渉計 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5127731A (ja) |
| EP (1) | EP0498575B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0785008B2 (ja) |
| KR (1) | KR920016869A (ja) |
| DE (1) | DE69215248T2 (ja) |
| IL (1) | IL100651A (ja) |
Families Citing this family (39)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4039955A1 (de) * | 1990-12-14 | 1992-06-17 | Zeiss Carl Fa | Anordnung mit zwei laserdioden zur erzeugung von licht mit zwei wellenlaengen |
| JP2914037B2 (ja) * | 1991-09-30 | 1999-06-28 | キヤノン株式会社 | スペックル干渉装置 |
| AT396841B (de) * | 1992-04-02 | 1993-12-27 | Rsf Elektronik Gmbh | Anordnung zur stabilisierung der wellenlänge des von einer laserdiode abgegebenen lichtstrahlesund laser-interferometer |
| JP3235738B2 (ja) * | 1992-05-20 | 2001-12-04 | 株式会社トプコン | アブソリュート測長器 |
| JP3054494B2 (ja) * | 1992-05-20 | 2000-06-19 | 株式会社トプコン | 波長安定化光源装置 |
| DE4306756A1 (de) * | 1993-03-04 | 1994-09-08 | Sios Mestechnik Gmbh | Lichtwellenleitergekoppelte Temperaturmeßvorrichtung |
| ES2079282B1 (es) * | 1993-09-13 | 1997-11-16 | Fagor S Coop | Dispositivo interferometrico y metodo para medir y para estabilizar la longitud de onda de diodo laser. |
| WO1996006472A1 (de) * | 1994-08-19 | 1996-02-29 | Leica Ag | Stabilisierte multifrequenz-lichtquelle sowie verfahren zur erzeugung von synthetischer lichtwellenlänge |
| DE19520305C2 (de) * | 1995-06-02 | 1997-04-17 | Fraunhofer Ges Forschung | Verfahren und Meßvorrichtung zur interferometrischen Abstandsmessung |
| US5841125A (en) * | 1997-06-06 | 1998-11-24 | Trw Inc. | High energy laser focal sensor (HELFS) |
| US6181430B1 (en) * | 1999-03-15 | 2001-01-30 | Ohio Aerospace Institute | Optical device for measuring a surface characteristic of an object by multi-color interferometry |
| US6304330B1 (en) | 1999-10-06 | 2001-10-16 | Metrolaser, Inc. | Methods and apparatus for splitting, imaging, and measuring wavefronts in interferometry |
| US6423925B1 (en) | 2000-02-17 | 2002-07-23 | Universal Laser Systems, Inc. | Apparatus and method for combining multiple laser beams in laser material processing systems |
| US6687008B1 (en) | 2000-10-19 | 2004-02-03 | Kla-Tencor Corporation | Waveguide based parallel multi-phaseshift interferometry for high speed metrology, optical inspection, and non-contact sensing |
| US6747742B1 (en) * | 2001-06-22 | 2004-06-08 | Tanner Research, Inc. | Microspectrometer based on a tunable fabry-perot interferometer and microsphere cavities |
| US7557929B2 (en) * | 2001-12-18 | 2009-07-07 | Massachusetts Institute Of Technology | Systems and methods for phase measurements |
| US7365858B2 (en) * | 2001-12-18 | 2008-04-29 | Massachusetts Institute Of Technology | Systems and methods for phase measurements |
| AU2002244626A1 (en) * | 2002-02-14 | 2003-09-04 | Infineon Technologies Ag | Optoelectronic component with a peltier cooler |
| DE10247882B4 (de) * | 2002-10-14 | 2005-03-10 | Deutsch Zentr Luft & Raumfahrt | Verfahren zum Verringern von bei optischer Freiraum-Kommunikation auftretenden Fading |
| DE10260256B9 (de) * | 2002-12-20 | 2007-03-01 | Carl Zeiss | Interferometersystem und Meß-/Bearbeitungswerkzeug |
| DE10336839A1 (de) * | 2003-08-11 | 2005-03-24 | Technische Universität München | Vorrichtung und Verfahren zur Stabilisierung einer kohärente Strahlung emittierenden Strahlungsquelle |
| JP2005098902A (ja) * | 2003-09-26 | 2005-04-14 | Fujinon Corp | 光源出力安定化方法 |
| GB0403468D0 (en) * | 2004-02-17 | 2004-03-24 | Qinetiq Ltd | Laser vibrometer |
| US20050286599A1 (en) * | 2004-06-29 | 2005-12-29 | Rafac Robert J | Method and apparatus for gas discharge laser output light coherency reduction |
| JP4804058B2 (ja) * | 2005-07-28 | 2011-10-26 | キヤノン株式会社 | 干渉測定装置 |
| US7970032B2 (en) * | 2005-10-13 | 2011-06-28 | Sensilaser Technologies Inc. | Method and device for reducing laser phase noise |
| US7620081B2 (en) * | 2006-09-21 | 2009-11-17 | Ciena Corporation | Semiconductor laser utilizing real-time linewidth reduction method |
| DE102008020584B3 (de) * | 2008-04-24 | 2009-09-10 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Interferometer und Verfahren zur Untersuchung einer Oberfläche eines Objektes mittels eines Interferometers |
| US8662962B2 (en) * | 2008-06-30 | 2014-03-04 | 3M Innovative Properties Company | Sandpaper with non-slip coating layer and method of using |
| US8120781B2 (en) | 2008-11-26 | 2012-02-21 | Zygo Corporation | Interferometric systems and methods featuring spectral analysis of unevenly sampled data |
| US8107084B2 (en) * | 2009-01-30 | 2012-01-31 | Zygo Corporation | Interference microscope with scan motion detection using fringe motion in monitor patterns |
| JP2010249808A (ja) * | 2009-03-24 | 2010-11-04 | Olympus Corp | 分光透過率可変素子を備えた分光イメージング装置及び分光イメージング装置における分光透過率可変素子の調整方法 |
| US8159737B2 (en) * | 2009-04-27 | 2012-04-17 | Phase Sensitive Innovations, Inc. | Controlling the phase of optical carriers |
| JP2014022547A (ja) * | 2012-07-18 | 2014-02-03 | Canon Inc | 光源装置および制御方法 |
| US9485049B2 (en) * | 2013-03-29 | 2016-11-01 | Infinera Corporation | Adjusting carrier spacing in a channel |
| EP2796938B1 (de) * | 2013-04-25 | 2015-06-10 | VOCO GmbH | Vorrichtung zum Erfassen einer 3D-Struktur eines Objekts |
| US9513145B2 (en) * | 2013-10-29 | 2016-12-06 | Baker Hughes Incorporated | Apparatus to reduce pressure and thermal sensitivity of high precision optical displacement sensors |
| DE102016110892B4 (de) * | 2015-06-17 | 2018-02-08 | Eagleyard Photonics Gmbh | Vorrichtung zur spektralen Stabilisierung einer Laserdiode |
| CN106482839B (zh) * | 2015-08-24 | 2019-06-21 | 南京理工大学 | 斐索式双波长干涉测试装置及其合成波长相位提取方法 |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4832489A (en) * | 1986-03-19 | 1989-05-23 | Wyko Corporation | Two-wavelength phase-shifting interferometer and method |
| JPH0728077B2 (ja) * | 1986-04-16 | 1995-03-29 | 株式会社トプコン | 半導体レ−ザ−の発振周波数・発振出力安定化装置 |
| JPS6412202A (en) * | 1987-07-03 | 1989-01-17 | Hitachi Electr Eng | Semiconductor laser length measuring apparatus |
| JPH01216201A (ja) * | 1988-02-24 | 1989-08-30 | Yokogawa Electric Corp | 測長器の光源 |
| JPH01274002A (ja) * | 1988-04-27 | 1989-11-01 | Hitachi Electron Eng Co Ltd | レーザ測長器 |
| JPH01304303A (ja) * | 1988-06-01 | 1989-12-07 | Yokogawa Electric Corp | 測長器 |
| CH678109A5 (ja) * | 1988-06-13 | 1991-07-31 | Althis Ag | |
| DE3837593A1 (de) * | 1988-11-05 | 1990-05-10 | Kerner Anna | Wellenlaengenstabilisierung |
| US4930133A (en) * | 1989-06-05 | 1990-05-29 | The Boeing Company | Multiple laser frequency stabilization |
-
1991
- 1991-02-08 US US07/652,753 patent/US5127731A/en not_active Expired - Lifetime
-
1992
- 1992-01-14 IL IL10065192A patent/IL100651A/en not_active IP Right Cessation
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