JPH08313354A - 偏光依存性損失測定装置 - Google Patents
偏光依存性損失測定装置Info
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- JPH08313354A JPH08313354A JP14833095A JP14833095A JPH08313354A JP H08313354 A JPH08313354 A JP H08313354A JP 14833095 A JP14833095 A JP 14833095A JP 14833095 A JP14833095 A JP 14833095A JP H08313354 A JPH08313354 A JP H08313354A
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- light
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- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M11/00—Testing of optical apparatus; Testing structures by optical methods not otherwise provided for
- G01M11/30—Testing of optical devices, constituted by fibre optics or optical waveguides
- G01M11/33—Testing of optical devices, constituted by fibre optics or optical waveguides with a light emitter being disposed at one fibre or waveguide end-face, and a light receiver at the other end-face
- G01M11/337—Testing of optical devices, constituted by fibre optics or optical waveguides with a light emitter being disposed at one fibre or waveguide end-face, and a light receiver at the other end-face by measuring polarization dependent loss [PDL]
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 高速に高精度に偏光依存性の損失を測定する
装置を提供する。 【構成】 光源１１から射出されるコヒーレント光ビー
ム５をビームスプリッタ３１で２分岐し、一の光ビーム
を更に偏波ビームスプリッタ２９で直交する偏波面成分
に分割してそれぞれの光ビームを参照光ビーム６の位相
及び振幅を制御可能な光周波数シフタ３０1 及び３０2
で光周波数を△Ｆ1 と△Ｆ2 シフトしてそれぞれ光反射
板３２1 と３２2 で全反射させて合成し参照光ビーム６
とする。他の光ビームは円偏光変換器１２で円偏光ビー
ム８としてＤＵＴ４に照射し、その透過光ビーム９と参
照光ビーム６とをビームスプリッタ３１1 で重ね合わ
せ、この合成光ビーム１０を光検出器２３で電気信号に
変換し、バンドパスフィルタで分離し、処理する偏光依
存性損失を測定する構成とした。
装置を提供する。 【構成】 光源１１から射出されるコヒーレント光ビー
ム５をビームスプリッタ３１で２分岐し、一の光ビーム
を更に偏波ビームスプリッタ２９で直交する偏波面成分
に分割してそれぞれの光ビームを参照光ビーム６の位相
及び振幅を制御可能な光周波数シフタ３０1 及び３０2
で光周波数を△Ｆ1 と△Ｆ2 シフトしてそれぞれ光反射
板３２1 と３２2 で全反射させて合成し参照光ビーム６
とする。他の光ビームは円偏光変換器１２で円偏光ビー
ム８としてＤＵＴ４に照射し、その透過光ビーム９と参
照光ビーム６とをビームスプリッタ３１1 で重ね合わ
せ、この合成光ビーム１０を光検出器２３で電気信号に
変換し、バンドパスフィルタで分離し、処理する偏光依
存性損失を測定する構成とした。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は複屈折を生じる物質、
例えば光通信に使用する光学部品や素材、光相転移を利
用した磁気記憶器等の透過光ビームや反射光ビームの楕
円偏光ビームを解析し、偏光依存性の損失を測定する装
置に関する。
例えば光通信に使用する光学部品や素材、光相転移を利
用した磁気記憶器等の透過光ビームや反射光ビームの楕
円偏光ビームを解析し、偏光依存性の損失を測定する装
置に関する。
【０００２】
【従来の技術】物質、例えば光ファイバや光学部品は光
路が光学軸からずれていると僅かとはいえ殆どの物質が
複屈折を生じる。光ビームが複屈折を生じる物質を透過
あるいは反射すると光ビームは偏光する。つまり円偏光
の光ビームを複屈折を生じる物質に照射すると楕円偏光
か直線偏光となって透過あるいは反射するために損失を
生じる。この楕円偏光の方位角や楕円率を測定して偏光
依存性の損失の測定するためには、従来は図３の構成と
した測定が主流であった。
路が光学軸からずれていると僅かとはいえ殆どの物質が
複屈折を生じる。光ビームが複屈折を生じる物質を透過
あるいは反射すると光ビームは偏光する。つまり円偏光
の光ビームを複屈折を生じる物質に照射すると楕円偏光
か直線偏光となって透過あるいは反射するために損失を
生じる。この楕円偏光の方位角や楕円率を測定して偏光
依存性の損失の測定するためには、従来は図３の構成と
した測定が主流であった。
【０００３】図３（Ａ）にバビネ・ソレイユ補償子を用
いた構成図を、（Ｂ）に回転検光子を用いた構成図を、
（Ｃ）に振幅分割法による光学系の構成図を示す。先ず
図３（Ａ）について説明する。例えば、Ｈｅ−Ｎｅ（ヘ
リウムーネオン）レーザ等の光源１１から出射したコヒ
ーレント光ビーム５は偏光子１３、バビネ・ソレイユ補
償子１４、ＤＵＴ（透過型被解析対象物）４及び検光子
１６を透過して光検出器１８に到達して観察されたり、
あるいは電流に変換されて測定されたりする。
いた構成図を、（Ｂ）に回転検光子を用いた構成図を、
（Ｃ）に振幅分割法による光学系の構成図を示す。先ず
図３（Ａ）について説明する。例えば、Ｈｅ−Ｎｅ（ヘ
リウムーネオン）レーザ等の光源１１から出射したコヒ
ーレント光ビーム５は偏光子１３、バビネ・ソレイユ補
償子１４、ＤＵＴ（透過型被解析対象物）４及び検光子
１６を透過して光検出器１８に到達して観察されたり、
あるいは電流に変換されて測定されたりする。
【０００４】例えば、初めにバビネ・ソレイユ補償子１
４とＤＵＴ４を除き、偏光子１３と検光子１６との光学
軸を直交させるように配置してコヒーレント光ビーム５
を照射すると、光源１１からの光ビームは遮断され、光
検出器１８では消光もしくは出力電流が最小になる。こ
の状態でＤＵＴ４を挿入すると、光ビームは楕円偏光と
なるために若干の光ビームが検光子１６を通過して光検
出器１８に到達する。
４とＤＵＴ４を除き、偏光子１３と検光子１６との光学
軸を直交させるように配置してコヒーレント光ビーム５
を照射すると、光源１１からの光ビームは遮断され、光
検出器１８では消光もしくは出力電流が最小になる。こ
の状態でＤＵＴ４を挿入すると、光ビームは楕円偏光と
なるために若干の光ビームが検光子１６を通過して光検
出器１８に到達する。
【０００５】次にバビネ・ソレイユ補償子１４を挿入し
て、バビネ・ソレイユ補償子１４のくさびをマイクロメ
ータヘッドで可変すると、再び光ビームを遮断すること
ができる。このときのバビネ・ソレイユ補償子１４のマ
イクロメータの値を読むことによって、ＤＵＴ４で生じ
た偏波の方位角と楕円率を求めることができ、更に偏光
依存性損失を求めることが出来る。この例では、光検出
器１８での検出値が最小になる条件、つまり消光法で測
定したが、勿論最大になる条件で測定してもよい。
て、バビネ・ソレイユ補償子１４のくさびをマイクロメ
ータヘッドで可変すると、再び光ビームを遮断すること
ができる。このときのバビネ・ソレイユ補償子１４のマ
イクロメータの値を読むことによって、ＤＵＴ４で生じ
た偏波の方位角と楕円率を求めることができ、更に偏光
依存性損失を求めることが出来る。この例では、光検出
器１８での検出値が最小になる条件、つまり消光法で測
定したが、勿論最大になる条件で測定してもよい。
【０００６】次に図３（Ｂ）について説明する。図中１
２は偏光子１３と１／４波長板１５により構成した円偏
光変換器１２である。光源１１から射出されたコヒーレ
ント光ビーム５は円偏光変換器１２で円偏光ビーム８と
なる。この円偏光ビーム８をＤＵＴ４に照射し、その透
過光ビーム９が楕円偏光ビームに偏波されたとする。こ
の透過光ビーム９が回転検光子１７を通して光検出器１
８に到達する。
２は偏光子１３と１／４波長板１５により構成した円偏
光変換器１２である。光源１１から射出されたコヒーレ
ント光ビーム５は円偏光変換器１２で円偏光ビーム８と
なる。この円偏光ビーム８をＤＵＴ４に照射し、その透
過光ビーム９が楕円偏光ビームに偏波されたとする。こ
の透過光ビーム９が回転検光子１７を通して光検出器１
８に到達する。
【０００７】回転検光子１７を連続的に回転させておく
と、光検出器１８で検出する光ビームは強い光ビームと
なったり、弱い光ビームとなったり交互に変換される。
つまりＤＵＴ４と回転検光子１７の光学軸が揃うと強い
光ビームが観測され、光学軸が９０度の角度で直交する
と弱い光ビームとなる。従って、回転検光子１７の回転
角で楕円偏光ビームの方位角と楕円率とを求めることが
でき、更に偏光依存性損失を求めることができる。
と、光検出器１８で検出する光ビームは強い光ビームと
なったり、弱い光ビームとなったり交互に変換される。
つまりＤＵＴ４と回転検光子１７の光学軸が揃うと強い
光ビームが観測され、光学軸が９０度の角度で直交する
と弱い光ビームとなる。従って、回転検光子１７の回転
角で楕円偏光ビームの方位角と楕円率とを求めることが
でき、更に偏光依存性損失を求めることができる。
【０００８】図３（Ｃ）について説明する。光源１１か
ら射出されたコヒーレント光ビーム５は円偏光変換器１
２で円偏光ビーム８となる。この円偏光ビーム８をＤＵ
Ｔ４に照射して楕円偏光ビームに偏光されたとする。Ｄ
ＵＴ４を通過した透過光ビーム９は、ビームスプリッタ
１９で２分割される。２分割された光ビームはそれぞれ
のウォラストンプリズム２０1 及び２０2 に照射されて
それぞれで直交する偏波面成分に分離される。
ら射出されたコヒーレント光ビーム５は円偏光変換器１
２で円偏光ビーム８となる。この円偏光ビーム８をＤＵ
Ｔ４に照射して楕円偏光ビームに偏光されたとする。Ｄ
ＵＴ４を通過した透過光ビーム９は、ビームスプリッタ
１９で２分割される。２分割された光ビームはそれぞれ
のウォラストンプリズム２０1 及び２０2 に照射されて
それぞれで直交する偏波面成分に分離される。
【０００９】ウォラストンプリズム２０とは、複屈折型
の偏光プリズムの一つであって、直交する常光線と異常
光線が分離されて透過するものである。従って２つのウ
ォラストンプリズム２０1 及び２０2 の光学軸を適当に
配置することにより、あるいは分離された光ビームを更
に１／４波長板１５や偏光板２２1 、２２2 や２２3を
配置して４方向の偏波面成分を光検出器２３1 、２
３2 、２３3 及び２３4 で検出し、それぞれの偏波面成
分の強度比からＤＵＴ４の偏波状態を求め、方位角と大
きさを計算して求めて、更に偏光依存性損失を求めるこ
とができる。
の偏光プリズムの一つであって、直交する常光線と異常
光線が分離されて透過するものである。従って２つのウ
ォラストンプリズム２０1 及び２０2 の光学軸を適当に
配置することにより、あるいは分離された光ビームを更
に１／４波長板１５や偏光板２２1 、２２2 や２２3を
配置して４方向の偏波面成分を光検出器２３1 、２
３2 、２３3 及び２３4 で検出し、それぞれの偏波面成
分の強度比からＤＵＴ４の偏波状態を求め、方位角と大
きさを計算して求めて、更に偏光依存性損失を求めるこ
とができる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】ところで従来の偏光解
析法、図３（Ａ）のバビネ・ソレイユ補償子１４を持つ
場合や図３（Ｂ）の回転検光子１７を持つ場合では、機
械的可動部を有しているので応答速度が遅いという欠点
があった。また、図３（Ｃ）の光ビーム４分割法では光
パワーを分割した分だけ検出感度が低下するという欠点
があった。
析法、図３（Ａ）のバビネ・ソレイユ補償子１４を持つ
場合や図３（Ｂ）の回転検光子１７を持つ場合では、機
械的可動部を有しているので応答速度が遅いという欠点
があった。また、図３（Ｃ）の光ビーム４分割法では光
パワーを分割した分だけ検出感度が低下するという欠点
があった。
【００１１】この発明は上記欠点を除き、つまり機械的
可動部を持たず、検出感度を高めた偏光解析装置による
偏光依存性損失装置を提供せんとするものである。
可動部を持たず、検出感度を高めた偏光解析装置による
偏光依存性損失装置を提供せんとするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明はコヒーレント光ビームの直交する偏波面
成分ＥｘとＥｙを分離してその光周波数をそれぞれ△Ｆ
1 及び△Ｆ2 シフトし、この２波の光ビームを再び合成
した参照光ビームとＤＵＴを通過し楕円偏光されたプロ
ービング光ビームとを重ね合わせて光電変換するヘテロ
ダイン方式とし、バンドパスフィルタを通して直交する
偏波面成分ＥｘとＥｙを取り出す。ここで、光周波数シ
フタを制御して参照光ビームの位相と振幅を制御して偏
波面を任意に制御できるようにした。直交する偏波面成
分のそれぞれの信号は、ビートダウンされた数ＭＨｚか
ら１００ＭＨｚ前後の電気信号であるので、この電気信
号を必要に応じて増幅したり、更にビートダウンしたり
して検出し、測定感度を向上させた。そして検出された
偏波面成分ＥｘとＥｙの振幅情報及び位相情報から偏光
解析に必要な情報を求めるようにした。以下詳細に説明
する。
に、この発明はコヒーレント光ビームの直交する偏波面
成分ＥｘとＥｙを分離してその光周波数をそれぞれ△Ｆ
1 及び△Ｆ2 シフトし、この２波の光ビームを再び合成
した参照光ビームとＤＵＴを通過し楕円偏光されたプロ
ービング光ビームとを重ね合わせて光電変換するヘテロ
ダイン方式とし、バンドパスフィルタを通して直交する
偏波面成分ＥｘとＥｙを取り出す。ここで、光周波数シ
フタを制御して参照光ビームの位相と振幅を制御して偏
波面を任意に制御できるようにした。直交する偏波面成
分のそれぞれの信号は、ビートダウンされた数ＭＨｚか
ら１００ＭＨｚ前後の電気信号であるので、この電気信
号を必要に応じて増幅したり、更にビートダウンしたり
して検出し、測定感度を向上させた。そして検出された
偏波面成分ＥｘとＥｙの振幅情報及び位相情報から偏光
解析に必要な情報を求めるようにした。以下詳細に説明
する。
【００１３】位相の揃ったコヒーレントな光ビーム、例
えばＨｅ−Ｎｅレーザ光ビームをビームスプリッタで２
波に分岐する。一方のコヒーレント光ビームは更に偏波
ビームスプリッタで直交する２つの偏波面成分ＥｘとＥ
ｙに分割する。分割された２つの偏波面成分を光周波数
シフタで、例えばＥｘ成分は△Ｆ1 の周波数で、Ｅｙ成
分は△Ｆ2 の周波数でそれぞれの光周波数を偏移させ
る。
えばＨｅ−Ｎｅレーザ光ビームをビームスプリッタで２
波に分岐する。一方のコヒーレント光ビームは更に偏波
ビームスプリッタで直交する２つの偏波面成分ＥｘとＥ
ｙに分割する。分割された２つの偏波面成分を光周波数
シフタで、例えばＥｘ成分は△Ｆ1 の周波数で、Ｅｙ成
分は△Ｆ2 の周波数でそれぞれの光周波数を偏移させ
る。
【００１４】変移された光ビームをそれぞれ光反射板で
全反射させて、再び上記の偏波ビームスプリッタで合成
し、ヘテロダインするための参照光とする。光ビームの
偏移量は数ＭＨｚから１００ＭＨｚ前後が適当である。
そして、Ｅｘ成分の△Ｆ1 とＥｙ成分の△Ｆ2 の差周波
数は数ＭＨｚから数１０ＭＨｚとし、位相と振幅とをそ
れぞれ若干量可変できる光周波数シフタを用いる。その
ために光周波数シフタには、音響光学効果素子を用い、
超音波弾性振動による光周波数シフト効果でシフトする
と共に、超音波の周波数をわずかに可変して位相を制御
し、超音波の強度を可変して振幅を制御するようにす
る。
全反射させて、再び上記の偏波ビームスプリッタで合成
し、ヘテロダインするための参照光とする。光ビームの
偏移量は数ＭＨｚから１００ＭＨｚ前後が適当である。
そして、Ｅｘ成分の△Ｆ1 とＥｙ成分の△Ｆ2 の差周波
数は数ＭＨｚから数１０ＭＨｚとし、位相と振幅とをそ
れぞれ若干量可変できる光周波数シフタを用いる。その
ために光周波数シフタには、音響光学効果素子を用い、
超音波弾性振動による光周波数シフト効果でシフトする
と共に、超音波の周波数をわずかに可変して位相を制御
し、超音波の強度を可変して振幅を制御するようにす
る。
【００１５】他方のコヒーレント光ビームはプロービン
グ光として用い、例えば偏光子と１／４波長板から成る
円偏光変換器を通して円偏光ビームとしＤＵＴに照射す
る。ＤＵＴを透過した透過光ビームが楕円偏光ビームに
偏光されたとする。この楕円偏光ビームと先の光周波数
シフトされた参照光とをビームスプリッタで重ね合わせ
る。この重ね合わされた合成光ビームは、ＤＵＴを通過
したプロービング光ビームとは異なる２つの周波数を持
つ参照光ビーム、つまり△Ｆ1 シフトしたＥｘ偏波面光
ビームと△Ｆ2 シフトしたＥｙ偏波面光ビームとがそれ
ぞれプロービング光と干渉しているために２組のビート
波を生じている。
グ光として用い、例えば偏光子と１／４波長板から成る
円偏光変換器を通して円偏光ビームとしＤＵＴに照射す
る。ＤＵＴを透過した透過光ビームが楕円偏光ビームに
偏光されたとする。この楕円偏光ビームと先の光周波数
シフトされた参照光とをビームスプリッタで重ね合わせ
る。この重ね合わされた合成光ビームは、ＤＵＴを通過
したプロービング光ビームとは異なる２つの周波数を持
つ参照光ビーム、つまり△Ｆ1 シフトしたＥｘ偏波面光
ビームと△Ｆ2 シフトしたＥｙ偏波面光ビームとがそれ
ぞれプロービング光と干渉しているために２組のビート
波を生じている。
【００１６】この合成光ビームを光検出器で、例えばフ
ォトダイオードで電流に変換し電圧信号を取り出す。変
換された電圧信号は、それぞれ数ＭＨｚから１００ＭＨ
ｚ前後の２組のビート周波数を有する電気信号である。
しかも一のビート周波数信号にはＤＵＴを透過した楕円
偏光ビームのＥｘ偏波面成分の情報を有し、他のビート
周波数信号にはＥｙ偏波面成分の情報を有している。
ォトダイオードで電流に変換し電圧信号を取り出す。変
換された電圧信号は、それぞれ数ＭＨｚから１００ＭＨ
ｚ前後の２組のビート周波数を有する電気信号である。
しかも一のビート周波数信号にはＤＵＴを透過した楕円
偏光ビームのＥｘ偏波面成分の情報を有し、他のビート
周波数信号にはＥｙ偏波面成分の情報を有している。
【００１７】この電気信号をバンドパスフィルタを通し
て、それぞれのビート周波数を取り出す。そしてそれぞ
れのビート周波数を、必要に応じて増幅し、更にビート
ダウンしたりする。その後にＡ／Ｄ変換して偏波面成分
ＥｘとＥｙとのデジタルデータを求める。デジタルデー
タは一時メモリしておく。取り出された直交する偏波面
成分ＥｘとＥｙとのデータを用いて楕円偏光の方位角と
楕円率を演算部で求め、更に偏波依存性損失を求める。
演算は従来の計算式に基づいて行うとよい。また、偏光
依存性損失値は、ＤＵＴの測定値と予め測定していた標
準品の測定値との差データから求めてもよい。以下、実
施例について説明する。
て、それぞれのビート周波数を取り出す。そしてそれぞ
れのビート周波数を、必要に応じて増幅し、更にビート
ダウンしたりする。その後にＡ／Ｄ変換して偏波面成分
ＥｘとＥｙとのデジタルデータを求める。デジタルデー
タは一時メモリしておく。取り出された直交する偏波面
成分ＥｘとＥｙとのデータを用いて楕円偏光の方位角と
楕円率を演算部で求め、更に偏波依存性損失を求める。
演算は従来の計算式に基づいて行うとよい。また、偏光
依存性損失値は、ＤＵＴの測定値と予め測定していた標
準品の測定値との差データから求めてもよい。以下、実
施例について説明する。
【００１８】
【実施例】図１に本発明の一実施例の構成図を示す。図
３と対応する部分には同一符号を付す。光源１１は従来
と同様のコヒーレント光ビーム５を射出する光源１１で
ある。光源１１からのコヒーレント光ビーム５は、コリ
メータレンズ２５1 を通して、ビームスプリッタ３１で
２分岐される。
３と対応する部分には同一符号を付す。光源１１は従来
と同様のコヒーレント光ビーム５を射出する光源１１で
ある。光源１１からのコヒーレント光ビーム５は、コリ
メータレンズ２５1 を通して、ビームスプリッタ３１で
２分岐される。
【００１９】２分岐された一方のコヒーレント光ビーム
５は直進し、偏光ビームスプリッタ２９で直交する２つ
の偏波面、つまりＥｘ偏波面成分とＥｙ偏波面成分とに
２分割される。この２分割された直交する偏波面成分の
内、例えばＥｘ偏波面成分の光周波数を光周波数シフタ
３０1 で△Ｆ1 シフトさせる。このシフトして進行する
光ビームを光反射板３２1 で全反射させると、同じ光路
を逆方向に進み再び偏波ビームスプリッタ２９に達す
る。Ｅｙ偏波面成分の光周波数も同様に光周波数シフタ
３０2 で△Ｆ2 シフトさせ、光反射板３２2 で全反射さ
せると同じ光路を逆に進み再び偏波ビームスプリッタ２
９に達する。この両波を偏波ビームスプリッタ２９で合
成して参考光ビーム６を生成する。この参考光ビーム６
はビームスプリッタ３１、光反射板３２3 と３２4 を経
て、ビームスプリッタ３１1 に達する。
５は直進し、偏光ビームスプリッタ２９で直交する２つ
の偏波面、つまりＥｘ偏波面成分とＥｙ偏波面成分とに
２分割される。この２分割された直交する偏波面成分の
内、例えばＥｘ偏波面成分の光周波数を光周波数シフタ
３０1 で△Ｆ1 シフトさせる。このシフトして進行する
光ビームを光反射板３２1 で全反射させると、同じ光路
を逆方向に進み再び偏波ビームスプリッタ２９に達す
る。Ｅｙ偏波面成分の光周波数も同様に光周波数シフタ
３０2 で△Ｆ2 シフトさせ、光反射板３２2 で全反射さ
せると同じ光路を逆に進み再び偏波ビームスプリッタ２
９に達する。この両波を偏波ビームスプリッタ２９で合
成して参考光ビーム６を生成する。この参考光ビーム６
はビームスプリッタ３１、光反射板３２3 と３２4 を経
て、ビームスプリッタ３１1 に達する。
【００２０】周波数シフタは、音響光学効果素子の光周
波数シフタで良い。双方の周波数差は数ＭＨｚから１０
０ＭＨｚ前後までの周波数差で、後の信号処理の方式に
よって定めるとよい。図２に音響光学効果素子を用いた
光周波数シフタ３０を示す。例えばＴｅＯ2 の材質から
成る媒質の一端に圧電振動子４２を取り付けて、この圧
電振動子４２をＲＦドライバである信号源４１で駆動し
超音波４４を発生させる。その超音波４４は媒質内を進
行し、材質の他端に取り付けられた吸収体４３で吸収さ
れる。超音波４４が進行する媒質は、光弾性効果により
屈折率の粗密波を生じる。この粗密波を回折格子として
用いる。
波数シフタで良い。双方の周波数差は数ＭＨｚから１０
０ＭＨｚ前後までの周波数差で、後の信号処理の方式に
よって定めるとよい。図２に音響光学効果素子を用いた
光周波数シフタ３０を示す。例えばＴｅＯ2 の材質から
成る媒質の一端に圧電振動子４２を取り付けて、この圧
電振動子４２をＲＦドライバである信号源４１で駆動し
超音波４４を発生させる。その超音波４４は媒質内を進
行し、材質の他端に取り付けられた吸収体４３で吸収さ
れる。超音波４４が進行する媒質は、光弾性効果により
屈折率の粗密波を生じる。この粗密波を回折格子として
用いる。
【００２１】この超音波４４が進行している媒質に、進
行方向の斜め前方から光を照射すると、その入射光４５
は回折されて回折光４６が生じる。このとき、入射光４
５の光周波数ｆｏは、ドプラシフトによりｆｏ＋ｆｓに
アップシフトされる。この回折光４６を全反射させる
と、光は入射経路と逆方向に進行し、再びアップシフト
されて光周波数がｆｏ＋２ｆｓとされて戻される。前述
の△Ｆ1 は、この２ｆｓを意味する。
行方向の斜め前方から光を照射すると、その入射光４５
は回折されて回折光４６が生じる。このとき、入射光４
５の光周波数ｆｏは、ドプラシフトによりｆｏ＋ｆｓに
アップシフトされる。この回折光４６を全反射させる
と、光は入射経路と逆方向に進行し、再びアップシフト
されて光周波数がｆｏ＋２ｆｓとされて戻される。前述
の△Ｆ1 は、この２ｆｓを意味する。
【００２２】入射光４５の入射方向が、超音波４４の進
行方向の斜め後方から入射されると、その回折光４６は
ダウンシフトされて、光周波数はｆ０−ｆｓとなる。こ
のシフト周波数ｆｓは、超音波４４の周波数と光の入射
角度により決まる。従って、信号源４１のＲＦ周波数を
可変し、超音波４４の周波数を変えることにより、回折
光４６の光周波数を変えることができる。つまり、超音
波４４の周波数をわずか変えることにより参照光ビーム
６の位相を制御することができる。また、回折光４６の
強度は超音波４４の強度に依存するので、信号源４１の
ＲＦ振幅を可変して回折光４６の強度を制御することも
できる。
行方向の斜め後方から入射されると、その回折光４６は
ダウンシフトされて、光周波数はｆ０−ｆｓとなる。こ
のシフト周波数ｆｓは、超音波４４の周波数と光の入射
角度により決まる。従って、信号源４１のＲＦ周波数を
可変し、超音波４４の周波数を変えることにより、回折
光４６の光周波数を変えることができる。つまり、超音
波４４の周波数をわずか変えることにより参照光ビーム
６の位相を制御することができる。また、回折光４６の
強度は超音波４４の強度に依存するので、信号源４１の
ＲＦ振幅を可変して回折光４６の強度を制御することも
できる。
【００２３】２分岐された他方のコヒーレント光ビーム
５は、プロービング光ビーム７として、円偏光変換器１
２で円偏光ビーム８に変換される。ＤＵＴに照射するプ
ロービング光ビーム７は、円偏光ビーム８がよいからで
ある。この円偏光変換器１２は、例えば偏光子１３と１
／４波長板１５で構成できるが、他の構成でもよい。
５は、プロービング光ビーム７として、円偏光変換器１
２で円偏光ビーム８に変換される。ＤＵＴに照射するプ
ロービング光ビーム７は、円偏光ビーム８がよいからで
ある。この円偏光変換器１２は、例えば偏光子１３と１
／４波長板１５で構成できるが、他の構成でもよい。
【００２４】ＤＵＴ４は、例えば光ファイバや各種光学
部品や光増幅器などであり、多くの光部品はコネクタ２
８を有する光ファイバに接続されている。そこで円偏光
ビーム８をレンズ２６1 を介してコネクタ２７に導く。
コネクタ２７1 と２８1 及び２７2 と２８2 とを接続し
て光結合を行ない、円偏光ビーム８を標準部品３あるい
はＤＵＴ４に照射する。標準部品３あるいはＤＵＴ４を
透過した透過光ビーム９は、ビームスプリッタ３１1 で
参照光ビーム６と重ね合わされる。参照光ビーム６は直
交する偏波面成分Ｅｘ及びＥｙとがそれぞれ△Ｆ1 及び
△Ｆ2 で光周波数シフトされている。
部品や光増幅器などであり、多くの光部品はコネクタ２
８を有する光ファイバに接続されている。そこで円偏光
ビーム８をレンズ２６1 を介してコネクタ２７に導く。
コネクタ２７1 と２８1 及び２７2 と２８2 とを接続し
て光結合を行ない、円偏光ビーム８を標準部品３あるい
はＤＵＴ４に照射する。標準部品３あるいはＤＵＴ４を
透過した透過光ビーム９は、ビームスプリッタ３１1 で
参照光ビーム６と重ね合わされる。参照光ビーム６は直
交する偏波面成分Ｅｘ及びＥｙとがそれぞれ△Ｆ1 及び
△Ｆ2 で光周波数シフトされている。
【００２５】従って、参照光ビーム６と透過光ビーム９
の楕円偏光ビームとが丁度重ね合わされると、その合成
光ビーム１０の直交する偏波面成分Ｅｘ及びＥｙの強度
が楕円偏光ビーム９の方位角と楕円率に応じて異なって
いる。つまり合成光ビーム１０の偏波面成分Ｅｘ及びＥ
ｙの強度は重ねあった楕円偏光ビーム９の偏波面成分Ｅ
ｘ及びＥｙの振幅情報及び位相情報をそれぞれ有してい
る。しかも参照光ビーム６の直交する偏波面を光周波数
シフタ３０1 及び３０2 で位相を制御することで変える
こともできる。また強度も変えることができる。
の楕円偏光ビームとが丁度重ね合わされると、その合成
光ビーム１０の直交する偏波面成分Ｅｘ及びＥｙの強度
が楕円偏光ビーム９の方位角と楕円率に応じて異なって
いる。つまり合成光ビーム１０の偏波面成分Ｅｘ及びＥ
ｙの強度は重ねあった楕円偏光ビーム９の偏波面成分Ｅ
ｘ及びＥｙの振幅情報及び位相情報をそれぞれ有してい
る。しかも参照光ビーム６の直交する偏波面を光周波数
シフタ３０1 及び３０2 で位相を制御することで変える
こともできる。また強度も変えることができる。
【００２６】ビームスプリッタ３１1 から射出する合成
光ビーム１０はある面積を有している。そこでレンズ２
６2 を用いて１点に絞り込み、光検出器２３を照射す
る。光検出器２３は、例えば使用する光周波数に適応す
るフォトダイオードと電流電圧変換器でよい。光検出器
２３で光電変換された電圧信号は数ＭＨｚ以上の電気信
号が２波混在したビート信号である。
光ビーム１０はある面積を有している。そこでレンズ２
６2 を用いて１点に絞り込み、光検出器２３を照射す
る。光検出器２３は、例えば使用する光周波数に適応す
るフォトダイオードと電流電圧変換器でよい。光検出器
２３で光電変換された電圧信号は数ＭＨｚ以上の電気信
号が２波混在したビート信号である。
【００２７】次に信号処理について説明する。光検出器
２３で得れれた直交する偏波面成分のＥｘ及びＥｙの混
在するビート信号は数ＭＨｚから１００ＭＨｚ前後の周
波数を２波有する電気信号で、いずれかがｘ軸方向かｙ
軸方向の振幅情報と位相情報を有している。そこで、必
要に応じて増幅したり、更にビートダウンしたりしてよ
り適切な信号に変換し、それぞれのバンドパスフィルタ
３５1 及び３５2 で２波に分離する。分離されたｘ軸方
向とｙ軸方向のそれぞれの振幅情報と位相情報をＡ／Ｄ
変換器３６1 及び３６2 でデジタルデータに変換する。
得られたデジタルデータは一時記憶される。
２３で得れれた直交する偏波面成分のＥｘ及びＥｙの混
在するビート信号は数ＭＨｚから１００ＭＨｚ前後の周
波数を２波有する電気信号で、いずれかがｘ軸方向かｙ
軸方向の振幅情報と位相情報を有している。そこで、必
要に応じて増幅したり、更にビートダウンしたりしてよ
り適切な信号に変換し、それぞれのバンドパスフィルタ
３５1 及び３５2 で２波に分離する。分離されたｘ軸方
向とｙ軸方向のそれぞれの振幅情報と位相情報をＡ／Ｄ
変換器３６1 及び３６2 でデジタルデータに変換する。
得られたデジタルデータは一時記憶される。
【００２８】演算部３７ではこのデジタルデータとして
記憶されたＥｘ、Ｅｙの振幅Ａｘ、Ａｙ及び相対位相差
δを用いてＤＵＴ４の透過光ビーム９の楕円偏光ビーム
の方位角及び楕円率を求める。演算方法は、ここでは省
略するが、従来の一般的方法でよい。求められた演算結
果は、例えば表示器３８で表示されたり、記憶された
り、伝送されたりして利用する。必ずしも表示器３８で
表示するとは限らない。あるいは標準部品３のデータ値
とＤＵＴ４のデータ値の差を求めて、偏光依存性損失を
求めてもよい。
記憶されたＥｘ、Ｅｙの振幅Ａｘ、Ａｙ及び相対位相差
δを用いてＤＵＴ４の透過光ビーム９の楕円偏光ビーム
の方位角及び楕円率を求める。演算方法は、ここでは省
略するが、従来の一般的方法でよい。求められた演算結
果は、例えば表示器３８で表示されたり、記憶された
り、伝送されたりして利用する。必ずしも表示器３８で
表示するとは限らない。あるいは標準部品３のデータ値
とＤＵＴ４のデータ値の差を求めて、偏光依存性損失を
求めてもよい。
【００２９】図１において光反射板は３２1 と３２2 と
を用いて参照光ビーム６を生成し、光反射板は３２3 と
３２4 とを用いて参照光ビーム６とプロービング光ビー
ム９とを重ね合わせるようにした。プロービング光はコ
ネクタ２７及び２８を用いて標準部品３あるいはＤＵＴ
４に結合した。この構成は一例であり、更に光反射板を
用いて精密に重ね合わせるようにしてもよい。
を用いて参照光ビーム６を生成し、光反射板は３２3 と
３２4 とを用いて参照光ビーム６とプロービング光ビー
ム９とを重ね合わせるようにした。プロービング光はコ
ネクタ２７及び２８を用いて標準部品３あるいはＤＵＴ
４に結合した。この構成は一例であり、更に光反射板を
用いて精密に重ね合わせるようにしてもよい。
【００３０】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、この発明は
次のような効果を生じる。 従来のようなバビネ・ソレイユ補償子１４や回転検光
子１７のような機械的な駆動部分が無いので、測定が高
速にできる。 従来のようにＤＵＴ４の透過光ビーム９を４分割する
方式でないので、検出感度がよい。 しかもヘテロダイン検出としたので、光検出器２３で
得られる測定信号は数ＭＨｚから１００ＭＨｚ前後の電
気信号に変換されている。従ってその後の信号処理にお
いて、正確に増幅やビートダウンが可能であり、しかも
直交する偏波面を可変制御することができ、そのＥｘ偏
波面成分とＥｙ偏波面成分とをバンドパスフィルタで取
り出すので高精度に偏波依存性損失の測定ができる。 よってこの発明の技術的効果は大である。
次のような効果を生じる。 従来のようなバビネ・ソレイユ補償子１４や回転検光
子１７のような機械的な駆動部分が無いので、測定が高
速にできる。 従来のようにＤＵＴ４の透過光ビーム９を４分割する
方式でないので、検出感度がよい。 しかもヘテロダイン検出としたので、光検出器２３で
得られる測定信号は数ＭＨｚから１００ＭＨｚ前後の電
気信号に変換されている。従ってその後の信号処理にお
いて、正確に増幅やビートダウンが可能であり、しかも
直交する偏波面を可変制御することができ、そのＥｘ偏
波面成分とＥｙ偏波面成分とをバンドパスフィルタで取
り出すので高精度に偏波依存性損失の測定ができる。 よってこの発明の技術的効果は大である。
【図１】本発明の一実施例の構成図である。
【図２】音響光学効果素子を用いた光周波数シフタの構
成図である。
成図である。
【図３】従来例の構成図である。（Ａ）はバビネ・ソレ
イユ補償子を用いた構成図、（Ｂ）は回転検光子を用い
た構成図、（Ｃ）は振幅分割法による光学系の構成図で
ある。
イユ補償子を用いた構成図、（Ｂ）は回転検光子を用い
た構成図、（Ｃ）は振幅分割法による光学系の構成図で
ある。
３ 標準部品 ４ ＤＵＴ（透過型被解析対象物） ５ コヒーレント光ビーム ６ 参照光ビーム ７ プロービング光 ８ 円偏光ビーム ９ 透過光ビーム １０ 合成光ビーム １１ 光源 １２ 円偏光変換器 １３ 偏光子 １４ バビネ・ソレイユ補償子 １５ １／４波長板 １６ 検光子 １７ 回転検光子 １８ 光検出器 １９ ビームスプリッタ ２０1 、２０2 複屈折型偏光プリズム ２１ レンズ ２２1 、２２2 、２２3 偏光板 ２３、 ２３1 、２３2 、２３3 、２３4 光検出器 ２５1 、２５2 コリメータレンズ ２６1 、２６2 レンズ ２７、２７1 、２７2 コネクタ ２８、２８1 、２８2 コネクタ ２９ 偏波ビームスプリッタ ３０、３０1 、３０2 光周波数シフタ ３１、 ３１1 ビームスプリッタ ３２1 、３２2 、３２3 、３２4 、３２5 光反射板 ３３1 、３３2 光反射板 ３４ 電流電圧変換器 ３５1 、３５2 バンドパスフィルタ ３６1 、３６2 Ａ／Ｄ変換器 ３７ 演算部 ３８ 表示器 ４１ 信号源 ４２ 圧電振動子 ４３ 吸収体 ４４ 超音波 ４５ 入射光（ｆｏ） ４６ 回折光（ｆｏ＋ｆｓ）
Claims (2)
- 【請求項１】 光源（１１）からのコヒーレント光ビー
ム（５）をビームスプリッタ（３１）で２分岐し、一方
のコヒーレント光ビーム（５）を偏波ビームスプリッタ
（２９）で直交する偏波面成分（Ｅｘ、Ｅｙ）に更に２
分割し、一の偏波面成分Ｅｘの光周波数を光周波数シフ
タ（３０1 ）で△Ｆ1 シフトし、他の偏波面成分Ｅｙの
光周波数を光周波数シフタ（３０2 ）で△Ｆ2 シフト
し、それぞれの周波数シフトされた光ビームを全反射さ
せて上記偏波ビームスプリッタ（２９）で合成して測定
系の参照光ビーム（６）を生成し、 上記２分岐された他方のコヒーレント光ビーム（５）を
円偏光ビーム（８）に変換してＤＵＴに照射し、上記Ｄ
ＵＴ（４）の透過光ビーム（９）を得、 ビームスプリッタ（３１1 ）で上記参照光ビーム（６）
と上記ＤＵＴ（４）の透過光ビーム（９）とを重ね合わ
せて合成光ビーム（１０）を生成して光電変換し、２つ
の偏波面成分（Ｅｘ、Ｅｙ）の出力信号をバンドパスフ
ィルタ（３５1、３５2 ）でそれぞれ取り出し、その出
力電圧をそれぞれアナログ／デジタル変換し、その出力
データを用いてＤＵＴ（４）を透過した透過光ビーム
（９）の楕円偏光ビームの方位角と楕円率を求める演算
部（３７）を具備する偏光解析装置において、 上記光周波数シフタ（３０1 ）及び光周波数シフタ（３
０2 ）は参照光ビーム（６）の位相及び振幅を制御可能
な光周波数シフタ（３０1 ）及び光周波数シフタ（３０
2 ）であることを特徴とする偏光依存性損失測定装置。 - 【請求項２】 請求項１記載の光周波数シフタ（３
０1 ）及び光周波数シフタ（３０2 ）は、それぞれ音響
光学効果素子である偏光依存性損失測定装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14833095A JPH08313354A (ja) | 1995-05-23 | 1995-05-23 | 偏光依存性損失測定装置 |
| US08/628,964 US5619325A (en) | 1995-04-04 | 1996-04-04 | Optical system for ellipsometry utilizing a circularly polarized probe beam |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14833095A JPH08313354A (ja) | 1995-05-23 | 1995-05-23 | 偏光依存性損失測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08313354A true JPH08313354A (ja) | 1996-11-29 |
Family
ID=15450370
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14833095A Withdrawn JPH08313354A (ja) | 1995-04-04 | 1995-05-23 | 偏光依存性損失測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08313354A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100380255B1 (ko) * | 2001-03-16 | 2003-04-18 | 도남시스템주식회사 | 반복적인 고속 편광 스크램블링을 이용한 편광의존성 손실측정장치 및 방법 |
| CN112400284A (zh) * | 2018-06-29 | 2021-02-23 | 思科技术公司 | 硅光子学中的消光比改进 |
-
1995
- 1995-05-23 JP JP14833095A patent/JPH08313354A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100380255B1 (ko) * | 2001-03-16 | 2003-04-18 | 도남시스템주식회사 | 반복적인 고속 편광 스크램블링을 이용한 편광의존성 손실측정장치 및 방법 |
| CN112400284A (zh) * | 2018-06-29 | 2021-02-23 | 思科技术公司 | 硅光子学中的消光比改进 |
| CN112400284B (zh) * | 2018-06-29 | 2024-01-12 | 思科技术公司 | 硅光子学中的消光比改进 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20020806 |