JPH0792350A - スペーシング量測定装置 - Google Patents
スペーシング量測定装置Info
- Publication number
- JPH0792350A JPH0792350A JP23763393A JP23763393A JPH0792350A JP H0792350 A JPH0792350 A JP H0792350A JP 23763393 A JP23763393 A JP 23763393A JP 23763393 A JP23763393 A JP 23763393A JP H0792350 A JPH0792350 A JP H0792350A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- waveguide
- amount
- spacing
- prism
- 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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- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【構成】導波路上に低屈折率の材質でバッファ層および
ギャップ層を形成して、ギャップ層上にプリズム等の結
合器を設置する。このとき結合器の結合長を調整するこ
とで、光導波路を伝搬する導波光のうち導波路外に取り
出した第一の光量と結合器で取り出せなかった第二の光
量との比を求める。 【効果】スペーシング量測定装置を構成する導波路を、
分岐することなしに光量変化がモニタできるので、装置
の小形化と光の利用効率が向上する。
ギャップ層を形成して、ギャップ層上にプリズム等の結
合器を設置する。このとき結合器の結合長を調整するこ
とで、光導波路を伝搬する導波光のうち導波路外に取り
出した第一の光量と結合器で取り出せなかった第二の光
量との比を求める。 【効果】スペーシング量測定装置を構成する導波路を、
分岐することなしに光量変化がモニタできるので、装置
の小形化と光の利用効率が向上する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は導波路によって構成した
スペーシング量測定装置に関する。
スペーシング量測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】導波路を利用したスペーシング測定装置
または各種センサにおいて、入射光量が変化する場合の
補償手段として、文献「光集積回路オーム社Ｐ３６９(１
９８５）」に記載のように光路を複数に分岐すること
で、入射光量の変化を確認する光路を設けて、その光量
変化分を除去する補償回路により補償する方法が紹介さ
れていた。
または各種センサにおいて、入射光量が変化する場合の
補償手段として、文献「光集積回路オーム社Ｐ３６９(１
９８５）」に記載のように光路を複数に分岐すること
で、入射光量の変化を確認する光路を設けて、その光量
変化分を除去する補償回路により補償する方法が紹介さ
れていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記、従来技術は光導
波路へ入射する光量変化を補償するために光路を複数に
分岐して、そのうち一つの光路の入射光量をモニタして
補償していた。しかし、入射光量をモニタするために光
路を新たに設けなければならないので、光集積回路の特
徴である小形化が阻害されると共に、文献「光集積回路
オーム社Ｐ４１（１９８５）」に記載のように分岐角が
大きなるにしたがって散乱損失が増大して光の利用効率
が著しく低下する問題を有していた。
波路へ入射する光量変化を補償するために光路を複数に
分岐して、そのうち一つの光路の入射光量をモニタして
補償していた。しかし、入射光量をモニタするために光
路を新たに設けなければならないので、光集積回路の特
徴である小形化が阻害されると共に、文献「光集積回路
オーム社Ｐ４１（１９８５）」に記載のように分岐角が
大きなるにしたがって散乱損失が増大して光の利用効率
が著しく低下する問題を有していた。
【０００４】本発明の目的は、光路を分岐することなく
入射光量をモニタする方法を備えることにより、入射光
量が変化した場合でも測定誤差が生じないスペーシング
量測定装置を提供することにある。
入射光量をモニタする方法を備えることにより、入射光
量が変化した場合でも測定誤差が生じないスペーシング
量測定装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的は、光導波路内
を全反射を繰り返して伝搬している導波光が境界でしみ
出しているエバネッセント波を導波路外に取り出すこと
によって達成される。
を全反射を繰り返して伝搬している導波光が境界でしみ
出しているエバネッセント波を導波路外に取り出すこと
によって達成される。
【０００６】
【作用】本発明によれば、スペーシング量測定装置を構
成する導波路を、分岐することなしに光量変化をモニタ
できるので、装置の小形化と光の利用効率が向上する。
成する導波路を、分岐することなしに光量変化をモニタ
できるので、装置の小形化と光の利用効率が向上する。
【０００７】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して詳
述する。本発明は光干渉など光の光量変化によってスペ
ーシング量を測定する装置全般にわたり有効であるが、
ここでは全反射を用いた測定装置について述べる。図１
はスペーシング量測定装置の原理の説明図であり、図２
は図１における導波光１４が伝搬する第一の導波路２と
測定面３および測定面３と第二の導波路４の断面を示し
ている。図１および図２において、１はスペーシングセ
ンサ、２は第一の導波路、３はスペーシングセンサ１の
測定面、４は第二の導波路、５は光源８から出射する入
射光１１を第一の導波路２に導く第一のプリズム、６は
第二の導波路４から測定光１２を光検出器９に導く第二
のプリズム、７は第一の導波路２からモニタ光１３を光
検出器１０に導くための第三のプリズム、１４は導波路
を伝搬する導波光、１５は測定対象物、１６は補償回路
である。
述する。本発明は光干渉など光の光量変化によってスペ
ーシング量を測定する装置全般にわたり有効であるが、
ここでは全反射を用いた測定装置について述べる。図１
はスペーシング量測定装置の原理の説明図であり、図２
は図１における導波光１４が伝搬する第一の導波路２と
測定面３および測定面３と第二の導波路４の断面を示し
ている。図１および図２において、１はスペーシングセ
ンサ、２は第一の導波路、３はスペーシングセンサ１の
測定面、４は第二の導波路、５は光源８から出射する入
射光１１を第一の導波路２に導く第一のプリズム、６は
第二の導波路４から測定光１２を光検出器９に導く第二
のプリズム、７は第一の導波路２からモニタ光１３を光
検出器１０に導くための第三のプリズム、１４は導波路
を伝搬する導波光、１５は測定対象物、１６は補償回路
である。
【０００８】つぎに、スペーシングセンサ１の動作を図
１および図２を用いて説明する。スペーシングセンサ１
に光源８からの光をスペーシングセンサ１上のＡ部に設
置した第一のプリズム５により入射させる。入射した光
は導波光１４として第一の導波路２を伝搬し、入射角θ
で測定面３に入射する。ここで、スペーシングセンサ１
の屈折率をｎ1 ，空気の屈折率をｎ2 とすると、式
（１）が成り立つような入射角θ以上では全反射が成り
立つ。
１および図２を用いて説明する。スペーシングセンサ１
に光源８からの光をスペーシングセンサ１上のＡ部に設
置した第一のプリズム５により入射させる。入射した光
は導波光１４として第一の導波路２を伝搬し、入射角θ
で測定面３に入射する。ここで、スペーシングセンサ１
の屈折率をｎ1 ，空気の屈折率をｎ2 とすると、式
（１）が成り立つような入射角θ以上では全反射が成り
立つ。
【０００９】
【数１】 sinθ＝ｎ2／ｎ1 式（１） このとき、測定面３に着目すると導波光１４は一波長程
度空気中にエバネッセント波としてしみ出している。こ
の状態で測定対象物１５が測定面３に近づいてきてエバ
ネッセント波がしみ出している領域まで達すると、エバ
ネッセント波が測定対象物１５に吸収されるので導波光
１４がスペーシング量ｄに応じて図３のように変化して
くる。したがって、逆に導波光１４の光量変化をスペー
シングセンサ１上のＢ部に設置した第二のプリズム６に
より測定光１２として、光検出器９に導き検出すること
でスペーシング量の測定ができる。
度空気中にエバネッセント波としてしみ出している。こ
の状態で測定対象物１５が測定面３に近づいてきてエバ
ネッセント波がしみ出している領域まで達すると、エバ
ネッセント波が測定対象物１５に吸収されるので導波光
１４がスペーシング量ｄに応じて図３のように変化して
くる。したがって、逆に導波光１４の光量変化をスペー
シングセンサ１上のＢ部に設置した第二のプリズム６に
より測定光１２として、光検出器９に導き検出すること
でスペーシング量の測定ができる。
【００１０】しかし、スペーシングセンサ１は光量の変
化を検知しているので、スペーシングセンサ１への入射
効率が変化すると測定誤差が発生する。この測定誤差を
補正するには、第三のプリズム７をスペーシングセンサ
１のＣ部に設置してモニタ光１３を出射させて光検出器
１０に導き、測定光１２の光量Ｐ1 とモニタ光１３の光
量Ｐ2 との比Ｐ1／Ｐ2を補償回路１６で求めればよい
が、スペーシングセンサ１は導波路で構成されているの
で、導波路から任意の光量を取り出す手段が必要とな
る。つぎに、導波路から任意の光量を出射させる手段を
述べる。
化を検知しているので、スペーシングセンサ１への入射
効率が変化すると測定誤差が発生する。この測定誤差を
補正するには、第三のプリズム７をスペーシングセンサ
１のＣ部に設置してモニタ光１３を出射させて光検出器
１０に導き、測定光１２の光量Ｐ1 とモニタ光１３の光
量Ｐ2 との比Ｐ1／Ｐ2を補償回路１６で求めればよい
が、スペーシングセンサ１は導波路で構成されているの
で、導波路から任意の光量を取り出す手段が必要とな
る。つぎに、導波路から任意の光量を出射させる手段を
述べる。
【００１１】図４に図２におけるＣ部の拡大図を示す。
図４において７は図２における第三のプリズム、２３は
図２におけるスペーシングセンサ１を構成する基板、２
４は図２におけるスペーシングセンサ１で実際に光が伝
搬する導波層、１４は導波層２４を伝搬する導波光、２
０は導波光１４が第三のプリズム７の影響により漏洩す
るのを防ぐためのバッファ層、２１は導波光１４を第三
のプリズム７により出射させるためのギャップ層、２２
は図２におけるスペーシングセンサ１上に第三のプリズ
ム７を固定する紫外線硬化樹脂である。基板２３と導波
層２４で構成された導波路上にＳ2 の厚みでバッファ層
２０をスパッタリング等により、例えば、ＳｉＯ2 など
の低屈折率の材質で形成する。このバッファ層２０には
エッチング等により窓が開けられており、その窓にＳ1
の厚みでギャップ層２１を形成する。さらに、ギャップ
層２１上に導波層２４の屈折率ｎf より高い屈折率ｎp
の第三のプリズム７をそれと同じ屈折率の紫外線硬化樹
脂２２により固定する。この構造で第三のプリズム７の
下部では導波光１４が第三のプリズム７の影響を受けて
全反射を繰り返すたびに透過率τの割合で導波路から出
射する窓の長さ（以下、結合長Ｌと称す）を調整するこ
とにより導波光１４のうち任意の光量を導波路外に取り
出せる。その数値例を図５に示す。図５は基板２３に石
英ガラス（ｎ＝１.４６），導波層２４に屈折率が１.５
４４の光学ガラスを用いたガラス導波路でギャップ層２
１としてＳｉＯ2（ｎ＝１.４６）を用い、厚みを０.２
μｍ としたときの結合長Ｌに対する導波光１４の光量
変化を示す。導波光１４は結合長Ｌに対して指数関数的
に減少していくので、結合長Ｌを適度に設定することに
よりある一定の割合で導波光１４を導波層２４外に図２
におけるモニタ光１３として出射させることができる。
図４において７は図２における第三のプリズム、２３は
図２におけるスペーシングセンサ１を構成する基板、２
４は図２におけるスペーシングセンサ１で実際に光が伝
搬する導波層、１４は導波層２４を伝搬する導波光、２
０は導波光１４が第三のプリズム７の影響により漏洩す
るのを防ぐためのバッファ層、２１は導波光１４を第三
のプリズム７により出射させるためのギャップ層、２２
は図２におけるスペーシングセンサ１上に第三のプリズ
ム７を固定する紫外線硬化樹脂である。基板２３と導波
層２４で構成された導波路上にＳ2 の厚みでバッファ層
２０をスパッタリング等により、例えば、ＳｉＯ2 など
の低屈折率の材質で形成する。このバッファ層２０には
エッチング等により窓が開けられており、その窓にＳ1
の厚みでギャップ層２１を形成する。さらに、ギャップ
層２１上に導波層２４の屈折率ｎf より高い屈折率ｎp
の第三のプリズム７をそれと同じ屈折率の紫外線硬化樹
脂２２により固定する。この構造で第三のプリズム７の
下部では導波光１４が第三のプリズム７の影響を受けて
全反射を繰り返すたびに透過率τの割合で導波路から出
射する窓の長さ（以下、結合長Ｌと称す）を調整するこ
とにより導波光１４のうち任意の光量を導波路外に取り
出せる。その数値例を図５に示す。図５は基板２３に石
英ガラス（ｎ＝１.４６），導波層２４に屈折率が１.５
４４の光学ガラスを用いたガラス導波路でギャップ層２
１としてＳｉＯ2（ｎ＝１.４６）を用い、厚みを０.２
μｍ としたときの結合長Ｌに対する導波光１４の光量
変化を示す。導波光１４は結合長Ｌに対して指数関数的
に減少していくので、結合長Ｌを適度に設定することに
よりある一定の割合で導波光１４を導波層２４外に図２
におけるモニタ光１３として出射させることができる。
【００１２】以上のように、導波路を分岐することなく
図２におけるモニタ光１３の光量Ｐ2 を取り出すことが
できるので、測定光１２の光量Ｐ1 との比Ｐ1／Ｐ2を補
償回路１６で求めることによって、入射光量の変化が補
償できる。
図２におけるモニタ光１３の光量Ｐ2 を取り出すことが
できるので、測定光１２の光量Ｐ1 との比Ｐ1／Ｐ2を補
償回路１６で求めることによって、入射光量の変化が補
償できる。
【００１３】また、図６は図２における第一から第三の
プリズムの代わりに、それぞれ第一のグレーティング１
７，第二のグレーティング１８，第三のグレーティング
１９を用いた場合の実施例である。
プリズムの代わりに、それぞれ第一のグレーティング１
７，第二のグレーティング１８，第三のグレーティング
１９を用いた場合の実施例である。
【００１４】
【発明の効果】本発明によれば、スペーシング量測定装
置を構成する導波路を、分岐することなしに光量変化が
モニタできるので、装置の小形化と光の利用効率が向上
する。
置を構成する導波路を、分岐することなしに光量変化が
モニタできるので、装置の小形化と光の利用効率が向上
する。
【図１】本発明の一実施例を説明するスペーシングセン
サの説明図。
サの説明図。
【図２】図１における光路の断面図。
【図３】スペーシング量と反射率の関係を表す説明図。
【図４】導波路から任意の光量を取り出す構成を示す断
面図。
面図。
【図５】結合長と導波光の関係を表す説明図。
【図６】結合器としてグレーティングを用いた場合の断
面図。
面図。
１…スペーシングセンサ、２…第一の導波路、３…測定
面、４…第二の導波路、１５…測定対象物。
面、４…第二の導波路、１５…測定対象物。
Claims (1)
- 【請求項１】光を導波路へ入射するための第一の結合器
と測定面に導波光を導く第一の導波路と、測定面から測
定光を導く第二の導波路と、導波路から測定光を出射さ
せる第二の結合器からなる測定光の光量変化からスペー
シング量を測定するスペーシング量測定装置において、
前記導波路へ入射する光量変化によって発生する測定誤
差を補正する手段として、前記第一の結合器と測定面と
の間に設置した第三の結合器より出射するモニタ光と測
定光との比から光量変化を補償する補償回路を備えたこ
とを特徴とするスペーシング量測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23763393A JPH0792350A (ja) | 1993-09-24 | 1993-09-24 | スペーシング量測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23763393A JPH0792350A (ja) | 1993-09-24 | 1993-09-24 | スペーシング量測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0792350A true JPH0792350A (ja) | 1995-04-07 |
Family
ID=17018222
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23763393A Pending JPH0792350A (ja) | 1993-09-24 | 1993-09-24 | スペーシング量測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0792350A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002539616A (ja) * | 1999-03-08 | 2002-11-19 | オプティゲイン インコーポレイテッド | 側面ポンプ・ファイバ・レーザ |
| JP2007271850A (ja) * | 2006-03-31 | 2007-10-18 | Sumitomo Osaka Cement Co Ltd | 光デバイス |
-
1993
- 1993-09-24 JP JP23763393A patent/JPH0792350A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002539616A (ja) * | 1999-03-08 | 2002-11-19 | オプティゲイン インコーポレイテッド | 側面ポンプ・ファイバ・レーザ |
| JP2007271850A (ja) * | 2006-03-31 | 2007-10-18 | Sumitomo Osaka Cement Co Ltd | 光デバイス |
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