JPH09178608A - 消光比測定方法および消光比測定装置 - Google Patents
消光比測定方法および消光比測定装置Info
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- JPH09178608A JPH09178608A JP33837495A JP33837495A JPH09178608A JP H09178608 A JPH09178608 A JP H09178608A JP 33837495 A JP33837495 A JP 33837495A JP 33837495 A JP33837495 A JP 33837495A JP H09178608 A JPH09178608 A JP H09178608A
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- extinction ratio
- optical
- optical paths
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Abstract
(57)【要約】
【課題】本発明は、直線偏光子の消光比を測定する消光
比測定方法および消光比測定装置に関し、直線偏光子の
消光比を高精度に測定する。 【解決手段】光ヘテロダイン光学系を用い、被測定体で
ある直線偏光子７を光路１の光軸を中心に回転させ、光
検出器１０で検出されるビート信号の、最大値と最小値
を検出し、それらの比として求められる消光比を求め
る。
比測定方法および消光比測定装置に関し、直線偏光子の
消光比を高精度に測定する。 【解決手段】光ヘテロダイン光学系を用い、被測定体で
ある直線偏光子７を光路１の光軸を中心に回転させ、光
検出器１０で検出されるビート信号の、最大値と最小値
を検出し、それらの比として求められる消光比を求め
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、直線偏光子の消光
比を測定する消光比測定方法および消光比測定装置に関
する。
比を測定する消光比測定方法および消光比測定装置に関
する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、入射光のうちのある方向に偏
光した直線偏光光のみを透過もしくは反射する直線偏光
子が従来より知られており、その代表的なものとして
は、例えば、グラン−トムソン・プリズム、グラン−テ
イラー・プリズム、二色性偏光板等が知られている。以
下、これら各種直線偏光子の概略について説明する。
光した直線偏光光のみを透過もしくは反射する直線偏光
子が従来より知られており、その代表的なものとして
は、例えば、グラン−トムソン・プリズム、グラン−テ
イラー・プリズム、二色性偏光板等が知られている。以
下、これら各種直線偏光子の概略について説明する。
【０００３】（グラン−トムソン・プリズム）図４は、
グラン−トムソン・プリズムの模式図である。グラン−
トムソン・プリズムは、透過光が直進すること、かつ視
野が最大ということから理想に近いものとされ、もっと
も広く用いられている。このグラン−トムソン・プリズ
ムは、図４のように斜めに分割された２片の方解石がカ
ナダバルサムで接着されたものである。光学軸は紙面に
垂直である。常光線Ｏはバルサム面で全反射され光路外
に出されて、通過する光線は異常光線Ｅである。
グラン−トムソン・プリズムの模式図である。グラン−
トムソン・プリズムは、透過光が直進すること、かつ視
野が最大ということから理想に近いものとされ、もっと
も広く用いられている。このグラン−トムソン・プリズ
ムは、図４のように斜めに分割された２片の方解石がカ
ナダバルサムで接着されたものである。光学軸は紙面に
垂直である。常光線Ｏはバルサム面で全反射され光路外
に出されて、通過する光線は異常光線Ｅである。
【０００４】（グラン−テイラー・プリズム）図５は、
グラン−テイラー・プリズムの模式図である。このグラ
ン−テイラー・プリズムは、グラン−トムソン・プリズ
ムの接着面を空気層にし、約２１５ｎｍまでの紫外線領
域にも用い得るようにしたものである。図５に示すよう
に、２片の方解石の光学軸は紙面に垂直であって、常光
線Ｏは空気層で全反射され、異常光線Ｅが透過する。
グラン−テイラー・プリズムの模式図である。このグラ
ン−テイラー・プリズムは、グラン−トムソン・プリズ
ムの接着面を空気層にし、約２１５ｎｍまでの紫外線領
域にも用い得るようにしたものである。図５に示すよう
に、２片の方解石の光学軸は紙面に垂直であって、常光
線Ｏは空気層で全反射され、異常光線Ｅが透過する。
【０００５】（二色性偏光板）二色性偏光板は、互いに
直交する偏光面を持つ直線偏光の一方（常光線または異
常光線のどちらか一方）をほぼ吸収し、他方をほとんど
吸収しない複屈折性材料の一種である二色性材料で作ら
れている。最新の二色性偏光板は、プラスチックシート
を引きのばすことにより分子が整列させられた（したが
って複屈折性が生じる）分子構造を持ち、色素の分子が
選択的にくっつきあう材料でつくられている。常光線ま
たは異常光線のどちらか一方の選択的な吸収は化学結合
方向により決定される。
直交する偏光面を持つ直線偏光の一方（常光線または異
常光線のどちらか一方）をほぼ吸収し、他方をほとんど
吸収しない複屈折性材料の一種である二色性材料で作ら
れている。最新の二色性偏光板は、プラスチックシート
を引きのばすことにより分子が整列させられた（したが
って複屈折性が生じる）分子構造を持ち、色素の分子が
選択的にくっつきあう材料でつくられている。常光線ま
たは異常光線のどちらか一方の選択的な吸収は化学結合
方向により決定される。
【０００６】直線偏光子によって取り出された偏光は、
理想的には偏光状態がただ一つに決まった完全偏光であ
ることが望ましいが、実際には非偏光の部分を必ず含ん
でいる。直線偏光子は、図６のように、２個を１組とし
て一方を直線偏光子に、他方を直線検光子に用いること
が多い。直線偏光子によって、その透過軸に一致した振
動面の直線偏光が取り出され、直線検光子では、さらに
その透過軸方向の成分のみが取り出された直線偏光とな
り、検出器に入る。その強度は、直線偏光子と直線検光
子との透過軸のなす角θによって変化する。θが０のと
き強度は最大となりこの状態を歴史的に平行ニコル（の
状態）という。またこの状態で直線偏光子に入射する光
に対する強度透過率を平行位透過率といい、自然光が入
射したときには、理想的な直線偏光子では０．５とな
る。一方、θが９０°の場合、直線偏光子から射出した
直線偏光は直線検光子の透過軸方向の成分を持たないの
で、理想的には強度は０となる。これを消光といい、こ
の消光の状態を歴史的に直交ニコル（の状態）という。
現実の素子では、消光状態でも透過強度は有限であっ
て、直線偏光子に入射する光に対する直線検光子から取
り出される光の強度透過率を直交位透過率と呼ぶ。直交
位透過率と平行位透過率の比をとると、消光状態での直
線検光子の透過率となり、これを消光比（ｅｘｔｉｎｃ
ｔｉｏｎ ｒａｔｉｏ）と呼ぶ。
理想的には偏光状態がただ一つに決まった完全偏光であ
ることが望ましいが、実際には非偏光の部分を必ず含ん
でいる。直線偏光子は、図６のように、２個を１組とし
て一方を直線偏光子に、他方を直線検光子に用いること
が多い。直線偏光子によって、その透過軸に一致した振
動面の直線偏光が取り出され、直線検光子では、さらに
その透過軸方向の成分のみが取り出された直線偏光とな
り、検出器に入る。その強度は、直線偏光子と直線検光
子との透過軸のなす角θによって変化する。θが０のと
き強度は最大となりこの状態を歴史的に平行ニコル（の
状態）という。またこの状態で直線偏光子に入射する光
に対する強度透過率を平行位透過率といい、自然光が入
射したときには、理想的な直線偏光子では０．５とな
る。一方、θが９０°の場合、直線偏光子から射出した
直線偏光は直線検光子の透過軸方向の成分を持たないの
で、理想的には強度は０となる。これを消光といい、こ
の消光の状態を歴史的に直交ニコル（の状態）という。
現実の素子では、消光状態でも透過強度は有限であっ
て、直線偏光子に入射する光に対する直線検光子から取
り出される光の強度透過率を直交位透過率と呼ぶ。直交
位透過率と平行位透過率の比をとると、消光状態での直
線検光子の透過率となり、これを消光比（ｅｘｔｉｎｃ
ｔｉｏｎ ｒａｔｉｏ）と呼ぶ。
【０００７】図６の配置で、直線偏光子を固定し光軸を
中心に直線検光子を回転したときの直線検光子の透過率
の変化を、消光位置付近だけを拡大して示すと図７のよ
うになる。この図７の下側のグラフから順に、それぞ
れ、直線偏光子の消光比が１０ -6，１０-5，１０-4の場
合である。消光比が小さくなるほど消光はθの変化に対
してシャープであり、消光位置が正確に決まることがわ
かる。市販の直線偏光子のうち、複屈折を利用したグラ
ン−トムソン・プリズム、グラン−テイラー・プリズム
では１０-5〜１０-6、二色性を利用した偏光板では１０
-3〜１０-4程度の消光比が得られる。
中心に直線検光子を回転したときの直線検光子の透過率
の変化を、消光位置付近だけを拡大して示すと図７のよ
うになる。この図７の下側のグラフから順に、それぞ
れ、直線偏光子の消光比が１０ -6，１０-5，１０-4の場
合である。消光比が小さくなるほど消光はθの変化に対
してシャープであり、消光位置が正確に決まることがわ
かる。市販の直線偏光子のうち、複屈折を利用したグラ
ン−トムソン・プリズム、グラン−テイラー・プリズム
では１０-5〜１０-6、二色性を利用した偏光板では１０
-3〜１０-4程度の消光比が得られる。
【０００８】直線偏光子の消光比を精密に測定する従来
の方法としては、測定対象となる直線検光子を図６の直
線偏光子の位置に配置し、透過してきた光パワーを検出
器で直接検波するというものである。
の方法としては、測定対象となる直線検光子を図６の直
線偏光子の位置に配置し、透過してきた光パワーを検出
器で直接検波するというものである。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】性能の良い直線偏光子
になるとその消光比は１０-6以下になる。このようなと
き、測定入射光量を１０ｍＷとしても、消光状態での透
過光強度は、数ｎＷオーダーになる。現在、ナノワット
オーダーの光量を測定できる光パワーメーターは各種市
販されているが、直線偏光子本体の正確な減光度を測定
するためには、測定系からの透光や、室内の背景光を完
全に取り除かなければならず、装置や環境に工夫が必要
である。
になるとその消光比は１０-6以下になる。このようなと
き、測定入射光量を１０ｍＷとしても、消光状態での透
過光強度は、数ｎＷオーダーになる。現在、ナノワット
オーダーの光量を測定できる光パワーメーターは各種市
販されているが、直線偏光子本体の正確な減光度を測定
するためには、測定系からの透光や、室内の背景光を完
全に取り除かなければならず、装置や環境に工夫が必要
である。
【００１０】また、消光状態での光量測定の精度を上げ
るために、入射光量をたとえば１Ｗにしたとすると、こ
のとき、消光状態での透過光量は１μｍＷ弱となり透光
や背景光の影響を比較的受けにくくなる。その結果、測
定精度が向上することになる。しかし、１Ｗから１μＷ
以下にわたる光量を測定することのできる広いダイナミ
ックレンジを持つパワーメーターは市販されておらず、
２種類以上のパワーメーターを使用しなければならな
い。このときには、使用するパワーメーター間での校正
が必要となる。
るために、入射光量をたとえば１Ｗにしたとすると、こ
のとき、消光状態での透過光量は１μｍＷ弱となり透光
や背景光の影響を比較的受けにくくなる。その結果、測
定精度が向上することになる。しかし、１Ｗから１μＷ
以下にわたる光量を測定することのできる広いダイナミ
ックレンジを持つパワーメーターは市販されておらず、
２種類以上のパワーメーターを使用しなければならな
い。このときには、使用するパワーメーター間での校正
が必要となる。
【００１１】本発明は、このような事情に鑑み、直線偏
光子の消光比を高精度に測定することのできる消光比測
定方法、およびその方法の実施に好適な消光比測定装置
を提供することを目的とする。
光子の消光比を高精度に測定することのできる消光比測
定方法、およびその方法の実施に好適な消光比測定装置
を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の消光比測定方法は、光源から射出された光を、その
光が２つの光路を辿るように二分し、これら二分された
２つの光路のうちの少なくとも一方の光路を辿る光の周
波数をシフトした後これら２つの光路を辿った光を重畳
して光検出器に導く光ヘテロダイン検出装置を用意し、
上記２つの光路のうちのいずれか一方の光路上に被測定
体を配置し、上記被測定体をその一方の光路を軸として
回転させながら、上記光検出器で検出されるビート信号
の、上記被測定体が回転する間の最大値と最小値を検出
することにより、これら最大値と最小値との比である消
光比を求めることを特徴とする。
明の消光比測定方法は、光源から射出された光を、その
光が２つの光路を辿るように二分し、これら二分された
２つの光路のうちの少なくとも一方の光路を辿る光の周
波数をシフトした後これら２つの光路を辿った光を重畳
して光検出器に導く光ヘテロダイン検出装置を用意し、
上記２つの光路のうちのいずれか一方の光路上に被測定
体を配置し、上記被測定体をその一方の光路を軸として
回転させながら、上記光検出器で検出されるビート信号
の、上記被測定体が回転する間の最大値と最小値を検出
することにより、これら最大値と最小値との比である消
光比を求めることを特徴とする。
【００１３】また、上記本発明の消光比測定方法の実施
に好適な本発明の消光比測定装置は、光源から射出され
た光を、その光が２つの光路を辿るように二分し、これ
ら二分された２つの光路のうちの少なくとも一方の光路
を辿る光の周波数をシフトした後これら２つの光路を辿
った光を重畳して光検出器に導く光ヘテロダイン検出系
と、上記２つの光路のうちのいずれか一方の光路上に配
置される被測定体をその一方の光路を軸として回転させ
るための回転ユニットと、上記光検出器で検出されるビ
ート信号の、上記被測定体が回転する間の最大値と最小
値を検出して、これら最大値と最小値との比である消光
比を算出する演算ユニットとを備えたことを特徴とす
る。
に好適な本発明の消光比測定装置は、光源から射出され
た光を、その光が２つの光路を辿るように二分し、これ
ら二分された２つの光路のうちの少なくとも一方の光路
を辿る光の周波数をシフトした後これら２つの光路を辿
った光を重畳して光検出器に導く光ヘテロダイン検出系
と、上記２つの光路のうちのいずれか一方の光路上に配
置される被測定体をその一方の光路を軸として回転させ
るための回転ユニットと、上記光検出器で検出されるビ
ート信号の、上記被測定体が回転する間の最大値と最小
値を検出して、これら最大値と最小値との比である消光
比を算出する演算ユニットとを備えたことを特徴とす
る。
【００１４】ここで、上記本発明の消光比測定装置にお
いて、上記光源から射出された後上記２つの光路を辿っ
た光が重畳される迄の間の光路上の少なくとも一箇所
に、光の直線偏光の方向ないし状態を調整する偏光調整
ユニットを備えることが好ましい。この場合に、その偏
光調整ユニットが、上記２つの光路のうちの一方の光路
を辿る光の周波数をシフトする周波数シフタの、光の進
行方向下流側に配置されてなることが好ましい。あるい
は、その偏光調整ユニットが、上記光源から射出された
後二分される前の光の光路上に配置されていてもよい。
いて、上記光源から射出された後上記２つの光路を辿っ
た光が重畳される迄の間の光路上の少なくとも一箇所
に、光の直線偏光の方向ないし状態を調整する偏光調整
ユニットを備えることが好ましい。この場合に、その偏
光調整ユニットが、上記２つの光路のうちの一方の光路
を辿る光の周波数をシフトする周波数シフタの、光の進
行方向下流側に配置されてなることが好ましい。あるい
は、その偏光調整ユニットが、上記光源から射出された
後二分される前の光の光路上に配置されていてもよい。
【００１５】上記偏光調整ユニットを、相対に光の進行
方向上流側および下流側にそれぞれ配置された、二分の
一波長板および直線偏光子のペアで構成することが好ま
しい。尚、本発明の消光比測定装置において、回転ユニ
ットは、モータ等により被測定体を自動回転させるもの
であってもよいが、それに限られず、回転自在に固定す
る治具等であって、被測定体を手動で回転させるもので
あってもよい。
方向上流側および下流側にそれぞれ配置された、二分の
一波長板および直線偏光子のペアで構成することが好ま
しい。尚、本発明の消光比測定装置において、回転ユニ
ットは、モータ等により被測定体を自動回転させるもの
であってもよいが、それに限られず、回転自在に固定す
る治具等であって、被測定体を手動で回転させるもので
あってもよい。
【００１６】本発明は、直線偏光子からの透過光量を測
定する光学系に光ヘテロダイン検出技術を用いる。光ヘ
テロダイン検出技術とは、周波数のわずかに異なる、位
相の揃った光波を、偏光面を一致させて重ね合わせるこ
とにより生じるうなり（ビート信号）を検出し、その強
度や周波数を観測する技術である。ビート信号の強度は
合波する光の強度に比例する。光ヘテロダイン検出法
は、極めて広いダイナミックレンジを有することが特徴
である。通常１２桁におよぶ信号レベル差の検出が可能
であり、したがって、上述の課題であったパワーメータ
の交換の問題は本質的に解決される。また、光ヘテロダ
イン検出法はビート周波数に注目して信号検出をするの
で、迷光や背景光の影響を本質的に受けない。このよう
に、光ヘテロダイン検出法を消光比測定に用いることに
より、従来にない高精度の測定が可能となる。
定する光学系に光ヘテロダイン検出技術を用いる。光ヘ
テロダイン検出技術とは、周波数のわずかに異なる、位
相の揃った光波を、偏光面を一致させて重ね合わせるこ
とにより生じるうなり（ビート信号）を検出し、その強
度や周波数を観測する技術である。ビート信号の強度は
合波する光の強度に比例する。光ヘテロダイン検出法
は、極めて広いダイナミックレンジを有することが特徴
である。通常１２桁におよぶ信号レベル差の検出が可能
であり、したがって、上述の課題であったパワーメータ
の交換の問題は本質的に解決される。また、光ヘテロダ
イン検出法はビート周波数に注目して信号検出をするの
で、迷光や背景光の影響を本質的に受けない。このよう
に、光ヘテロダイン検出法を消光比測定に用いることに
より、従来にない高精度の測定が可能となる。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
説明する。図１は、マッハツェンダー型光ヘテロダイン
検出系を用いた本発明の一実施形態の概略構成図であ
る。光源１としては単一周波数で発振する直線偏光レー
ザが好適に採用される。光源１から発せられた光１ａ
は、コリメータレンズ系２により平行光束に変換されビ
ームスプリッタ３により光路１を辿る光と光路２を辿る
光とに二分される。
説明する。図１は、マッハツェンダー型光ヘテロダイン
検出系を用いた本発明の一実施形態の概略構成図であ
る。光源１としては単一周波数で発振する直線偏光レー
ザが好適に採用される。光源１から発せられた光１ａ
は、コリメータレンズ系２により平行光束に変換されビ
ームスプリッタ３により光路１を辿る光と光路２を辿る
光とに二分される。
【００１８】光路１を辿る光はミラー４で反射された後
周波数シフタ５で周波数シフトを受け、その後、１／２
波長波６ａと直線偏光子６ｂとのペアからなる偏光調整
ユニット６により偏光状態ないし偏光方向が調整され、
被測定体である直線偏光子７を経由し、ビーム合成器９
を経由して光検出器１０に至る。ここで、偏光調整ユニ
ット６は、光源１から射出され光路１を辿る光の直線偏
光状態ないし直線偏光方向が周波数シフタ５によって乱
される場合があるため、その偏光状態およびその偏光方
向を調整するためのものである。また、直線偏光子７は
回転装置８により、光路２の光軸を中心軸として回転さ
れる。
周波数シフタ５で周波数シフトを受け、その後、１／２
波長波６ａと直線偏光子６ｂとのペアからなる偏光調整
ユニット６により偏光状態ないし偏光方向が調整され、
被測定体である直線偏光子７を経由し、ビーム合成器９
を経由して光検出器１０に至る。ここで、偏光調整ユニ
ット６は、光源１から射出され光路１を辿る光の直線偏
光状態ないし直線偏光方向が周波数シフタ５によって乱
される場合があるため、その偏光状態およびその偏光方
向を調整するためのものである。また、直線偏光子７は
回転装置８により、光路２の光軸を中心軸として回転さ
れる。
【００１９】一方、ビームスプリッタ３で二分され光路
２を辿る光は、周波数シフタ１１により周波数シフタ５
の周波数シフト量とは異なる周波数シフト量だけ周波数
シフトされ、ミラー１２で反射した後、１／２波長板１
３ａと直線偏光子１３ｂとからなる偏光調整ユニット１
３により偏光状態ないし偏光方向が調整される。この偏
光調整ユニット１３は、周波数シフタによって乱される
１３ｂとからなる偏光整ユニット１３により、周波数シ
フタ１１によって乱されることのある直線偏光状態ない
し直線偏光方向を調整するためのものである。光路２を
辿る光は、偏光調整ユニット１３を出た後、ビーム合成
器９により、光路１を辿った光と重畳されて光検出器１
０に入射する。光路１，２を辿った２つの光は周波数シ
フタ５，１１で互いに異なる周波数シフト量だけ周波数
シフトされた光であるため、光検出器１０ではビート信
号が検出される。このビート信号はプロセッサ１４に入
力され、プロセッサ１４では後述する信号処理が行われ
る。
２を辿る光は、周波数シフタ１１により周波数シフタ５
の周波数シフト量とは異なる周波数シフト量だけ周波数
シフトされ、ミラー１２で反射した後、１／２波長板１
３ａと直線偏光子１３ｂとからなる偏光調整ユニット１
３により偏光状態ないし偏光方向が調整される。この偏
光調整ユニット１３は、周波数シフタによって乱される
１３ｂとからなる偏光整ユニット１３により、周波数シ
フタ１１によって乱されることのある直線偏光状態ない
し直線偏光方向を調整するためのものである。光路２を
辿る光は、偏光調整ユニット１３を出た後、ビーム合成
器９により、光路１を辿った光と重畳されて光検出器１
０に入射する。光路１，２を辿った２つの光は周波数シ
フタ５，１１で互いに異なる周波数シフト量だけ周波数
シフトされた光であるため、光検出器１０ではビート信
号が検出される。このビート信号はプロセッサ１４に入
力され、プロセッサ１４では後述する信号処理が行われ
る。
【００２０】なお、図１に示す例では、光路１と光路２
の双方に周波数シフタが設けられているが、光ヘテロダ
イン検出では、互いに周波数が異なる光を合波させれば
よく、したがって、どちらか一方の光路にのみ周波数シ
フタが設けられていてもよい。さて、図１の実施形態に
おいては、はじめは被測定体である直線偏光子７を取り
除いておき以下の調整を行う。
の双方に周波数シフタが設けられているが、光ヘテロダ
イン検出では、互いに周波数が異なる光を合波させれば
よく、したがって、どちらか一方の光路にのみ周波数シ
フタが設けられていてもよい。さて、図１の実施形態に
おいては、はじめは被測定体である直線偏光子７を取り
除いておき以下の調整を行う。
【００２１】直線偏光子６ｂと直線偏光子１３ｂを、そ
れぞれを透過する偏光成分が互いに平行になるようにし
て、光路１と光路２中にそれぞれ設置する。１／２波長
板６ａを回転させて直線偏光子６ｂを透過する光強度が
最大になるように調整する。同様に、１／２波長板１３
ａを回転させて直線偏光子１３ｂを透過する光強度が最
大になるように調整する。これらの調整は、上述したよ
うに、各周波数シフタ５、１１を通過した後の光路１と
光路２を辿る２ビームの偏光面を各直線偏光子６ｂ、１
３ｂに最適化させるためである。このような調整の後、
ビーム合成器９を介して、光路１を経由したビームと光
路２を経由したビームを重畳させる。二つの周波数シフ
タ５，１１により光周波数のわずかに異なる２本のビー
ムが干渉することになり、これを光検出器１０により電
気信号に変換しビート信号を得る。このビート信号が最
大になるようミラーの角度調整を十分行うことが重要で
ある。また、このビート信号を見ながら、前述のように
して位置を定めた１／２波長板１３ａと直線偏光子１３
ｂとからなる偏光調整ユニット１３を光路２についてさ
らに調整を行い、ビート信号が最大になるようにするこ
とも必要である。光ヘテロダイン検出法のダイナミック
レンジは、２つのビームの光軸の完全合致と偏光面の完
全合致により支えられるので、これらの調整が重要なの
である。さて、以上のような調整がとれたところで被測
定体である直線偏光子７を光路１上に配置して、回転さ
せることにより信号レベルが変化する。この回転に対す
るビート信号をプロセッサ１４に送り、ビート信号レベ
ルの最大値と最小値とを記録する。この両者の比を計算
することにより直線偏光子７の消光比を求めることがで
きる。
れぞれを透過する偏光成分が互いに平行になるようにし
て、光路１と光路２中にそれぞれ設置する。１／２波長
板６ａを回転させて直線偏光子６ｂを透過する光強度が
最大になるように調整する。同様に、１／２波長板１３
ａを回転させて直線偏光子１３ｂを透過する光強度が最
大になるように調整する。これらの調整は、上述したよ
うに、各周波数シフタ５、１１を通過した後の光路１と
光路２を辿る２ビームの偏光面を各直線偏光子６ｂ、１
３ｂに最適化させるためである。このような調整の後、
ビーム合成器９を介して、光路１を経由したビームと光
路２を経由したビームを重畳させる。二つの周波数シフ
タ５，１１により光周波数のわずかに異なる２本のビー
ムが干渉することになり、これを光検出器１０により電
気信号に変換しビート信号を得る。このビート信号が最
大になるようミラーの角度調整を十分行うことが重要で
ある。また、このビート信号を見ながら、前述のように
して位置を定めた１／２波長板１３ａと直線偏光子１３
ｂとからなる偏光調整ユニット１３を光路２についてさ
らに調整を行い、ビート信号が最大になるようにするこ
とも必要である。光ヘテロダイン検出法のダイナミック
レンジは、２つのビームの光軸の完全合致と偏光面の完
全合致により支えられるので、これらの調整が重要なの
である。さて、以上のような調整がとれたところで被測
定体である直線偏光子７を光路１上に配置して、回転さ
せることにより信号レベルが変化する。この回転に対す
るビート信号をプロセッサ１４に送り、ビート信号レベ
ルの最大値と最小値とを記録する。この両者の比を計算
することにより直線偏光子７の消光比を求めることがで
きる。
【００２２】なお、ビーム合成器９によって合波される
もう一方の光線（図１中で点線で示す）を検出器１５に
よって検出し、その検出信号と検出器１０の信号とを電
気的に加え合わせることにより、感度を向上させるダブ
ル・バランス型検出を行ってもよい。尚、本実施形態で
は回転装置８は例えばモータ等であり、直線偏光子７を
自動的に回転させるものであるが、直線偏光子７を回転
自在な治具に固定し、その治具を手動で回転させる構成
であってもよい。
もう一方の光線（図１中で点線で示す）を検出器１５に
よって検出し、その検出信号と検出器１０の信号とを電
気的に加え合わせることにより、感度を向上させるダブ
ル・バランス型検出を行ってもよい。尚、本実施形態で
は回転装置８は例えばモータ等であり、直線偏光子７を
自動的に回転させるものであるが、直線偏光子７を回転
自在な治具に固定し、その治具を手動で回転させる構成
であってもよい。
【００２３】図２は、本発明の他の実施形態の概略構成
図である。図１に示す実施形態との相違点について説明
する。この構成は、１／２波長板２１ａと直線偏光子２
１ｂとを組合せた偏光調整ユニット２１および周波数シ
フタ１１をそれぞれ一組だけ用いることとし、低コスト
化を図ったものである。光源１から射出されたレーザ光
１ａはコリメートされた後、１／２波長板２１ａと直線
偏光子２１ｂとからなる偏光調整ユニット２１系に導か
れるが、１／２波長板２１ａを回転させ直線偏光子２１
ｂを透過する光強度が最大になるように調整される。こ
の実施形態における偏光調整ユニット２１は、周波数シ
フタ１１により乱された偏光の補正という意味合いはな
く、光源１から射出される直線偏光光に混入する非偏光
成分の除去が目的である。偏光調整ユニット２１を経由
した直線偏光光は、マッハツェンダー型光ヘテロダイン
検出系に導入され、ビームスプリッタ３により光路１と
光路２とに二分割される。光路１を辿り被測定体である
直線偏光子７を透過したビームと、光路２を辿り周波数
シフタ１１によって光周波数がわずかに変化したビーム
とがビーム合成器９で重畳され、図１での説明と同様の
原理によりビート信号が検出される。この信号レベルは
被測定体の透過率に比例するものであり、図１について
の説明と同様にして消光比を求めることができる。コス
ト的に許される場合は、光路２中の周波数シフタ１１の
光進行方向下流側にも、光ヘテロダイン検出を効率的に
行うための、１／２波長板と直線偏光子とからなる偏光
調整ユニットを配置することが望ましい。
図である。図１に示す実施形態との相違点について説明
する。この構成は、１／２波長板２１ａと直線偏光子２
１ｂとを組合せた偏光調整ユニット２１および周波数シ
フタ１１をそれぞれ一組だけ用いることとし、低コスト
化を図ったものである。光源１から射出されたレーザ光
１ａはコリメートされた後、１／２波長板２１ａと直線
偏光子２１ｂとからなる偏光調整ユニット２１系に導か
れるが、１／２波長板２１ａを回転させ直線偏光子２１
ｂを透過する光強度が最大になるように調整される。こ
の実施形態における偏光調整ユニット２１は、周波数シ
フタ１１により乱された偏光の補正という意味合いはな
く、光源１から射出される直線偏光光に混入する非偏光
成分の除去が目的である。偏光調整ユニット２１を経由
した直線偏光光は、マッハツェンダー型光ヘテロダイン
検出系に導入され、ビームスプリッタ３により光路１と
光路２とに二分割される。光路１を辿り被測定体である
直線偏光子７を透過したビームと、光路２を辿り周波数
シフタ１１によって光周波数がわずかに変化したビーム
とがビーム合成器９で重畳され、図１での説明と同様の
原理によりビート信号が検出される。この信号レベルは
被測定体の透過率に比例するものであり、図１について
の説明と同様にして消光比を求めることができる。コス
ト的に許される場合は、光路２中の周波数シフタ１１の
光進行方向下流側にも、光ヘテロダイン検出を効率的に
行うための、１／２波長板と直線偏光子とからなる偏光
調整ユニットを配置することが望ましい。
【００２４】図３は、本発明のもう１つの実施形態の概
略構成図である。図２に示す実施形態と比べ偏光調整ユ
ニット２１が省かれている。ビーム合成器９で純粋な直
線偏光光どうしが重畳されて光検出器１０に入射される
ことが好ましいが、光ヘテロダイン法はもともと外乱光
に強い性質をもっており、極限的な高精度で必要としな
い場合は、光源１として直線偏光レーザを採用し、その
直線偏光レーザから射出される直線偏光レーザ光の非偏
光成分の除去は行なわずにその直線偏光レーザ光をその
まま用いてもよい。
略構成図である。図２に示す実施形態と比べ偏光調整ユ
ニット２１が省かれている。ビーム合成器９で純粋な直
線偏光光どうしが重畳されて光検出器１０に入射される
ことが好ましいが、光ヘテロダイン法はもともと外乱光
に強い性質をもっており、極限的な高精度で必要としな
い場合は、光源１として直線偏光レーザを採用し、その
直線偏光レーザから射出される直線偏光レーザ光の非偏
光成分の除去は行なわずにその直線偏光レーザ光をその
まま用いてもよい。
【００２５】
【発明の効果】光ヘテロダイン検出法は、きわめて広い
ダイナミックレンジを有することがその特徴である。通
常、測定入射光量３０μＷでダイナミックレンジ１２０
ｄＢ（１２桁におよぶ測定範囲）、換算最小検出感度３
×１０-17 Ｗという高性能が得られる。これによって、
消光比の非常に良い直線偏光子であってもマイクロワッ
トオーダーの入射光量で原理的には１０-10 以上におよ
ぶ消光比の測定が実現できる。
ダイナミックレンジを有することがその特徴である。通
常、測定入射光量３０μＷでダイナミックレンジ１２０
ｄＢ（１２桁におよぶ測定範囲）、換算最小検出感度３
×１０-17 Ｗという高性能が得られる。これによって、
消光比の非常に良い直線偏光子であってもマイクロワッ
トオーダーの入射光量で原理的には１０-10 以上におよ
ぶ消光比の測定が実現できる。
【００２６】また、光ヘテロダイン検出法は、波面整合
により生じたビート信号を観測するわけであるから、迷
光や背景光の影響は全くない。したがって、それらの除
去を考慮することなく測定を行うことができる。このよ
うにして本発明の提供する消去光測定方法、消光比測定
装置により、従来は測定不能であった環境のもとで消光
比の大きな直線偏光子の能力を把握できる。
により生じたビート信号を観測するわけであるから、迷
光や背景光の影響は全くない。したがって、それらの除
去を考慮することなく測定を行うことができる。このよ
うにして本発明の提供する消去光測定方法、消光比測定
装置により、従来は測定不能であった環境のもとで消光
比の大きな直線偏光子の能力を把握できる。
【図１】マッハツェンダー型光ヘテロダイン検出系を用
いた本発明の一実施形態の概略構成図である。
いた本発明の一実施形態の概略構成図である。
【図２】本発明の他の実施形態の概略構成図である。図
１に示す実施形態との相違点について説明する。
１に示す実施形態との相違点について説明する。
【図３】本発明のもう１つの実施形態の概略構成図であ
る。
る。
【図４】グラン−トムソン・プリズムの模式図である。
【図５】グラン−テイラー・プリズムの模式図である。
【図６】直線偏光子の一般的使用法の説明図である。
【図７】直線検光子の回転角に対する透過率のグラフを
示す図である。
示す図である。
１ 光路 １ａ 光 ２ コリメータレンズ系 ３ ビームスプリッタ ４，１２ ミラー ５，１１ 周波数シフタ ６ 偏光調整ユニット ６ａ １／２波長板 ６ｂ 直線偏光子 ７ 直線偏光子 ８ 回転装置 ９ ビーム合成器 １０ 光検出器 １３ 偏光調整ユニット １３ａ １／２波長板 １３ｂ 直線偏光子 １４ プロセッサ ２１ 偏光調整ユニット ２１ａ １／２波長板 ２１ｂ 直線偏光子
Claims (6)
- 【請求項１】 光源から射出された光を、該光が２つの
光路を辿るように二分し、これら二分された２つの光路
のうちの少なくとも一方の光路を辿る光の周波数をシフ
トした後これら２つの光路を辿った光を重畳して光検出
器に導く光ヘテロダイン検出装置を用意し、 前記２つの光路のうちのいずれか一方の光路上に被測定
体を配置し、該被測定体を、該一方の光路を軸として回
転させながら、前記光検出器で検出されるビート信号
の、該被測定体が回転する間の最大値と最小値を検出す
ることにより、これら最大値と最小値との比である消光
比を求めることを特徴とする消光比測定方法。 - 【請求項２】 光源から射出された光を、該光が２つの
光路を辿るように二分し、これら二分された２つの光路
のうちの少なくとも一方の光路を辿る光の周波数をシフ
トした後これら２つの光路を辿った光を重畳して光検出
器に導く光ヘテロダイン検出系と、 前記２つの光路のうちのいずれか一方の光路上に配置さ
れる被測定体を該一方の光路を軸として回転させるため
の回転ユニットと、 前記光検出器で検出されるビート信号の、前記被測定体
が回転する間の最大値と最小値を検出して、これら最大
値と最小値との比である消光比を算出する演算ユニット
とを備えたことを特徴とする消光比測定装置。 - 【請求項３】 前記光源から射出された後前記２つの光
路を辿った光が重畳される迄の間の光路上の少なくとも
一箇所に、光の直線偏光の方向ないし状態を調整する偏
光調整ユニットを備えたことを特徴とする請求項２記載
の消光比測定装置。 - 【請求項４】 前記偏光調整ユニットが、前記２つの光
路のうちの一方の光路を辿る光の周波数をシフトする周
波数シフタの、該光の進行方向下流側に配置されてなる
ことを特徴とする請求項３記載の消光比測定装置。 - 【請求項５】 前記偏光調整ユニットが、前記光源から
射出された後二分される前の光の光路上に配置されてな
ることを特徴とする請求項３記載の消光比測定装置。 - 【請求項６】 前記偏光調整ユニットが、相対的に光の
進行方向上流側および下流側にそれぞれ配置された、二
分の一波長板および直線偏光子のペアからなることを特
徴とする請求項３記載の消光比測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7338374A JP3021338B2 (ja) | 1995-12-26 | 1995-12-26 | 消光比測定方法および消光比測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7338374A JP3021338B2 (ja) | 1995-12-26 | 1995-12-26 | 消光比測定方法および消光比測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09178608A true JPH09178608A (ja) | 1997-07-11 |
| JP3021338B2 JP3021338B2 (ja) | 2000-03-15 |
Family
ID=18317559
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7338374A Expired - Lifetime JP3021338B2 (ja) | 1995-12-26 | 1995-12-26 | 消光比測定方法および消光比測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3021338B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006242617A (ja) * | 2005-03-01 | 2006-09-14 | Jasco Corp | 軸方位測定装置および方法 |
| CN102539117A (zh) * | 2011-08-02 | 2012-07-04 | 北京国科世纪激光技术有限公司 | 偏振片消光比和布儒斯特角测量装置和测量方法 |
| CN104034513A (zh) * | 2014-05-22 | 2014-09-10 | 武汉邮电科学研究院 | 空间偏振光消光比测量装置及方法 |
| CN107314888A (zh) * | 2017-04-25 | 2017-11-03 | 哈尔滨工程大学 | 多功能铌酸锂集成器件的偏振性能测量方法 |
| CN112161779A (zh) * | 2020-09-08 | 2021-01-01 | 中电科仪器仪表有限公司 | 一种提高偏振消光比测量精度的方法 |
-
1995
- 1995-12-26 JP JP7338374A patent/JP3021338B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006242617A (ja) * | 2005-03-01 | 2006-09-14 | Jasco Corp | 軸方位測定装置および方法 |
| CN102539117A (zh) * | 2011-08-02 | 2012-07-04 | 北京国科世纪激光技术有限公司 | 偏振片消光比和布儒斯特角测量装置和测量方法 |
| CN104034513A (zh) * | 2014-05-22 | 2014-09-10 | 武汉邮电科学研究院 | 空间偏振光消光比测量装置及方法 |
| CN104034513B (zh) * | 2014-05-22 | 2016-08-17 | 武汉邮电科学研究院 | 空间偏振光消光比测量装置及方法 |
| CN107314888A (zh) * | 2017-04-25 | 2017-11-03 | 哈尔滨工程大学 | 多功能铌酸锂集成器件的偏振性能测量方法 |
| CN112161779A (zh) * | 2020-09-08 | 2021-01-01 | 中电科仪器仪表有限公司 | 一种提高偏振消光比测量精度的方法 |
| CN112161779B (zh) * | 2020-09-08 | 2022-06-10 | 中电科思仪科技股份有限公司 | 一种提高偏振消光比测量精度的方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3021338B2 (ja) | 2000-03-15 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19991221 |