JPH10104086A

JPH10104086A - 光波長計

Info

Publication number: JPH10104086A
Application number: JP25928896A
Authority: JP
Inventors: Madoka Hamada; 圓濱田
Original assignee: Ando Electric Co Ltd
Current assignee: Ando Electric Co Ltd
Priority date: 1996-09-30
Filing date: 1996-09-30
Publication date: 1998-04-24

Abstract

(57)【要約】【課題】被測定光の波長を干渉計を用いて測定する光
波長計として、干渉計の構成が簡易で、温度変動等の経
時変化の影響が少なくて、高い測定精度を有するものに
する。【解決手段】基準光源１から出力される基準光を光分
波器１４により分岐し、この光分波器１４により分岐さ
れた一方の基準光と被測定光源２から出力される被測定
光を光スイッチ１５に入力する。そして、光分波器１４
により分岐された他方の基準光と光スイッチ１５からの
出力光をコリメータ３、４により平行光束３０、４０に
それぞれ変換する。さらに、これらの平行光束３０、４
０をビームスプリッタ５と固定鏡６および移動鏡７で構
成される干渉計に入射し、その出射干渉光を受光器８、
９、１０でそれぞれ光電変換する。そして、受光器８、
９、１０の出力波形より位相測定部１２で被測定光と基
準光の各位相変化を測定して演算処理部１３に入力し、
各種演算処理により被測定光の波長を計算する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、被測定光の波長
を干渉計を用いて測定する光波長計に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の光波長計は一般に図３に示すよう
な構成となっている。なお、この図３において、１は波
長測定の基準となる既知の波長λ_Sの基準光を発生する
基準光源、２は波長λが未知である被測定光を発生する
被測定光源であり、それぞれ出射方向が互いに平行とな
るように配置される。図３に示すように、各光源１、２
から出射される基準光および被測定光はそれぞれコリメ
ータ３、４により平行光束に変換され、これにより互い
に平行な基準光束３０と被測定光束４０が得られる。こ
こで、基準光側のコリメータ３としては、例えば、レン
ズが用いられ、また、被測定光側のコリメータ４として
は、広範囲の測定波長を可能にするために、例えば、パ
ラボラリフレクタやアクロマティックレンズが用いられ
る。

【０００３】そして、基準光束３０および被測定光束４
０は共にビームスプリッタ５に所定の入射角で入射さ
れ、反射光束３０ａ、４０ａと透過光束３０ｂ、４０ｂ
に分けられる。なお、反射光束３０ａ、４０ａは固定鏡
６に入射され、また、透過光束３０ｂ、４０ｂは光路に
対して平行移動可能な移動鏡７に入射される。ここで、
固定鏡６および移動鏡７としては、例えば、コーナーキ
ューブプリズムが用いられる。

【０００４】さらに、固定鏡６に入射された基準光束３
０ａはコーナーで反射されて同じ光路で出射される。ま
た、固定鏡６に入射された被測定光束４０ａは内部で図
に示すように反射されて入射光路と平行に出射される。
同様に、移動鏡７に入射された基準光束３０ｂはコーナ
ーで反射されて同じ光路で出射される。また、移動鏡７
に入射された被測定光束４０ｂは内部で図に示すように
反射されて入射光路と平行に出射される。なお、固定鏡
６から出射される基準光束３０ａはビームスプリッタ５
を一部透過する。このとき、移動鏡７から出射される基
準光束３０ｂもビームスプリッタ５に入射され、基準光
束３０ａの透過位置と同じ位置で一部反射される。よっ
て、両光束３０ａ、３０ｂは合波される。この合波基準
光束３０ｄは受光器８に入射される。

【０００５】また、固定鏡６から出射される被測定光束
４０ａはビームスプリッタ５に入射され、一部透過し、
一部反射される。このとき、移動鏡７から出射される被
測定光束４０ｂもビームスプリッタ５に入射され、被測
定光束４０ａの透過位置と同じ位置で一部反射され、一
部透過する。よって、両光束４０ａ、４０ｂは２系統で
合波される。これらの両光束４０ａ、４０ｂのうち、一
方の合波被測定光束４０ｃは受光器９に入射され、他方
の合波被測定光束４０ｄは受光器１０に入射される。こ
こで、各受光器８、９、１０は、それぞれビームスプリ
ッタ５から入射される基準光束３０ｄ、２系統の被測定
光束４０ｃ、４０ｄを光電変換するものである。このう
ち、受光器９、１０としては、例えば、短波長用Ｓｉ−
ＰＤと長波長用ＩｎＧａＡｓ−ＰＤが用いられる。

【０００６】そして、受光器９、１０の各出力は、切換
部１１によりいずれか一方が選択的に位相測定部１２に
供給される。この位相測定部１２は、受光器８からの信
号を基準に切換部１１からの信号波形の位相測定を行
い、測定結果に対応する信号を出力するもので、この位
相測定信号は演算処理部１３に供給される。この演算処
理部１３は位相測定部１２の出力信号に基づいて各種演
算を行って被測定光の波長λを算出する。

【０００７】以上のように、図３に示される従来の光波
長計の構成によれば、波長λが未知である被測定光束４
０は、ビームスプリッタ５により反射光束４０ａと通過
光束４０ｂに２分岐される。反射光束４０ａは固定鏡６
で反射されてビームスプリッタ５で再度２分岐され、反
射光束４０ｃは受光器９に、通過光束４０ｄは受光器１
０に入射される。また通過光束４０ｂは移動鏡７で反射
されビームスプリッタで再度２分岐され、通過光束４０
ｃは受光器９に反射光束４０ｄは受光器１０に入射され
る。

【０００８】すなわち、ビームスプリッタ５から受光器
１０に入射される光束４０ｄは４０ａのビームスプリッ
タ通過光束と４０ｂのビームスプリッタ反射光束の干渉
光束なので、受光器１０では次の（１）式に示す光強度
が得られる。Ｐ（ｄ）＝１＋ｃｏｓ（２π・ｄ／λ）・・・（１）ここで、ｄは反射光束４０ａと通過光束４０ｂの光路差
であり、Ｐ（ｄ）は光路差ｄでの干渉光強度を表し、規
格化表示してある。同様に、受光器９では（１）式と位
相がπずれた波形が次の（２）式として得られる。Ｐ（ｄ）＝１−ｃｏｓ（２π・ｄ／λ）・・・（２）

【０００９】なお、波長を求めるために必要となるの
は、これら（１）式および（２）式の位相変化なので、
実質的に（１）式および（２）式は同じ扱いとなる。以
下では（１）式を用いて説明する。また、光波長計の測
定波長範囲が広範囲な場合、１つの受光器では波長帯域
不足が生じるため、２種類の受光器を併用する。例え
ば、受光器９に短波長用Ｓｉ−ＰＤを、受光器１０には
長波長用ＩｎＧａＡｓ−ＰＤを用いて、あらかじめ測定
を開始する前に受光器９と１０の出力を比較し、出力の
大きい方を切換部１１で選択して位相測定部１２へ出力
する方法がとられる。これにより、少なくとも０．４μ
ｍから１．６μｍまでの広波長範囲で測定可能となる。

【００１０】また、被測定光と同様に、λ_Sが既知の基
準光の干渉光強度Ｐ_Sは、受光器８において、反射光束
３０ａと透過光束３０ｂの光路差をｄ_Sとして、Ｐ_S（ｄ_S）＝１＋ｃｏｓ（２π・ｄ_S／λ_S）・・・（３）となる。ここで、図４（ａ）にＰ_S（ｄ_S）の波形を示
す。この図４（ａ）において、縦軸が光強度、横軸が光
路差を示す。測定においては、光強度は電圧に置き換わ
り、移動鏡７を一定速度で移動させることで、光路差が
時間に置き換えられる。そして、位相測定部１２では、
図４（ａ）に示されるコサイン波形を図４（ｂ）に示す
ように電圧−時間ベースの矩形波に変換し、演算処理部
１３へ出力する。ここで出力される矩形波は、１周期が
位相２πに相当し、干渉縞数を表すものとなっている。
この場合の位相測定分解能は２πである。

【００１１】さらに、位相測定分解能を上げるために、
１周期内の位相の時間微分は一定であるものと仮定し
て、演算処理部１３において、基準光の位相の２π／１
００程度の時分割が行われ、図４（ｃ）に概念的に示さ
れる波形が得られる。すなわち、基準光の位相に対して
２π／１００程度の位相測定分解能が得られる。例え
ば、ｔ_0.72では基準光位相は２π×７２／１００とな
る。なお、図４（ａ）中の光路差ｄ_S（ｔ₀）、ｄ
_S（ｔ₁）と、図４（ｂ）および（ｃ）中の時刻ｔ₀、ｔ₁
は、それぞれ対応している。

【００１２】ところで、実際には、位相測定部１２で
は、前述した（１）式および（３）式で表される波の位
相変化を時刻ｔ₀と時刻ｔ_zの間において測定する。すな
わち、位相変化をΔφ、Δφ_Sで表すと、以下の（４）
式および（５）式が得られる。 Δφ(ｔ₀、ｔ_z)＝２π・[ｄ(ｔ₀)−ｄ(ｔ_z)]／λ ・・・（４） Δφ_S(ｔ₀、ｔ_z)＝２π・[ｄ_S(ｔ₀)−ｄ_S(ｔ_z)]／λ_S ・・・（５）ここで、基準光の光路差変化Ｄ_Sと被測定光の光路差変
化Ｄは等しいとして、以下の（６）式が成り立つとす
る。Ｄ＝ｄ(ｔ₀)−ｄ(ｔ_z)＝Ｄ_S＝ｄ_S(ｔ₀)−ｄ_S(ｔ_z) ・・・（６）以上の（４）式、（５）式および（６）式より、次の
（７）式が得られる。 λ＝λ_S・Δφ_S(ｔ₀、ｔ_z)／Δφ(ｔ₀、ｔ_z) ・・・（７）

【００１３】この（７）式より、既知の基準光の波長λ
_Sが十分安定であるとすれば、被測定光と基準光の各位
相変化量をいかに正確に測定するかで被測定光の波長λ
の精度が決まる。そして、基準光の波長については、基
準光源として１０^-8以下といった安定度を保証するよう
な光源（一般には光周波数安定化Ｈｅ−Ｎｅレーザ）を
用いることで１０^-7以下の測定波長精度が得られる。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、測定波
長精度を１０^-7以下に設定した場合、少なくとも前記条
件である、被測定光と基準光の位相変化量を１０^-8のオ
ーダーで求める必要がある。ここで、移動鏡７の移動量
を約１００ｍｍ（Ｄ＝２００ｍｍ）とすると、波長約
０．６μｍの基準光の位相差Δφ_S(ｔ₀、ｔ_z)は約２π
×３×１０⁵となり、２π／１００程度の位相分解能で
原理上の得られる精度は１０^-8オーダーとなる。この
時、測定時間を実用的に１秒とすれば、この位相分解能
を得る時分割は同様に１０^-8秒オーダー（周波数では約
３０ＭＨｚ）となり、実用範囲である。

【００１５】しかし、前述した（６）式の前提条件であ
る、基準光の光路差変化Ｄ_Sと被測定光の光路差変化Ｄ
が等しいという仮定が、実際の測定時には崩れるため
に、前記オーダーの精度は達成できない。これは、ビー
ムスプリッタ５、固定鏡６、移動鏡７により構成される
干渉計による温度変動を含む経時変化により、互いに独
立に構成された基準光束３０と被測定光束４０の互いの
平行性が崩れるためである。例えば、基準光束３０と被
測定光束４０が互いに平行でなくなり、基準光の光路差
変化Ｄ_Sと被測定光の光路差変化Ｄがδだけ異なってい
たとする。すなわち、Ｄ＋δ＝ｄ(ｔ₀)−ｄ(ｔ_z)＝Ｄ_S＝ｄ_S(ｔ₀)−ｄ_S(ｔ_z) ・・・（８）となり、前述した（４）式、（５）式および（８）式よ
り、次の（９）式が得られる。 λ＝λ_S・Δφ_S(ｔ₀、ｔ_z)／Δφ(ｔ₀、ｔ_z)−２πδ／Δφ(ｔ₀、ｔ_z) ・・・（９）

【００１６】ところが、演算上は前述した（７）式を用
いるので、この（９）式の第２項が演算誤差となる。こ
れに対して、基準光束３０と被測定光束４０の互いの平
行性を保つために、一旦、２光束を合波して同一光路と
し、ビームスプリッタ５、固定鏡６、移動鏡７により構
成される干渉計による干渉後、光フィルタで分離する方
法もある。ただし、この場合は、被測定光の波長が基準
光源の波長に近いと分離できないために、測定波長帯域
が限定されることになる。また、十分波長の離れた２種
類の基準光源を切り換えて用いることにすれば、前述の
波長範囲０．４μｍから１．６μｍで測定可能な光波長
計を構成できるが、高価な基準光源が２つ必要となると
いった問題が生じる。

【００１７】そこで、この発明は、被測定光の波長を測
定するために用いる干渉計の構成が簡易で、温度変動等
の経時変化の影響が小さく、高い測定精度を有する光波
長計を提供することを目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】以上の課題を解決すべく
請求項１記載の発明は、被測定光源から出力される光の
波長を、例えば、出射方向が互いに平行となるように配
置されたＨｅ−Ｎｅレーザ等の基準光源から出力される
所定波長、つまり、既知の波長の基準光に基づいて測定
する光波長計において、前記基準光源から出力される前
記基準光を、例えば、２つ等の複数に分岐して出力する
光分波器と、この光分波器から分岐して出力される一の
出力光と前記被測定光源から出力される被測定光とを入
力し、その２つの入力光の少なくとも一方の入力光を出
力する光セレクタと、を備えている構成を特徴としてい
る。

【００１９】ここで、被測定光源とは、波長が未知であ
る被測定光を発生するものであり、また、基準光源とし
ては、波長測定の基準となる既知の波長の基準光を発生
するものであれば何でもよく、例えば、Ｈｅ−Ｎｅレー
ザが挙げられるが、光周波数高安定化ＬＤ光源を採用し
てもよい。そして、光分波器としては、基準光を２つに
分岐して出力するものであれば何でもよいが、３つ以上
に分岐して出力するものでも勿論よい。また、光セレク
タとしては、２つの入力光のうち一方の入力光のみを出
力する光スイッチや、２つの入力光を同時に出力する光
合波器が挙げられる。なお、本発明を適用する光波長計
においては、ビームスプリッタ、固定鏡および移動鏡か
ら構成される干渉計が用いられる。

【００２０】以上のように、請求項１記載の発明によれ
ば、基準光を光分波器により分岐して出力し、その出力
光と被測定光とを光セレクタに入力して、その２つの入
力光の少なくとも一方の入力光を出力するようにした光
波長計なので、被測定光と光分波器から分岐して出力さ
れた基準光とを入力した光セレクタにより、その２つの
入力光のうちの何れか一方のみの入力光を出力したり、
２つの入力光を合波して同時に出力することによって、
ビームスプリッタ、固定鏡および移動鏡から構成される
干渉計による干渉を経て、その干渉後の光を受光器で光
電変換し、その受光器からの信号を基準に位相測定部で
波形の位相測定を行い、その測定信号に基づいて演算処
理部により被測定光の波長計算が行える。従って、干渉
計を簡易に構成でき、また、基準光の測定に基づき被測
定光波長の演算誤差を補正するため、温度変動等の経時
変化の影響が小さくて、光波長を高精度に測定できる。

【００２１】そして、請求項２記載の発明は、請求項１
記載の光波長計であって、前記光セレクタは、前記２つ
の入力光のうちの何れか一方の入力光のみを出力する光
スイッチである構成を特徴としている。

【００２２】このように、請求項２記載の発明によれ
ば、請求項１記載の光セレクタを、２つの入力光のうち
の何れか一方の入力光のみを出力する光スイッチとした
光波長計なので、その光スイッチによって、２つの入力
光である基準光と被測定光の何れか一方のみを出力でき
る。従って、基準光の波長を被測定光と切り換えて測定
できるようになる。

【００２３】さらに、請求項３記載の発明は、請求項２
記載の光波長計であって、前記被測定光源と、前記基準
光源と、前記光分波器と、前記光スイッチと、前記光分
波器から出力される他の出力光と前記光スイッチから出
力される出力光を平行光にそれぞれ変換する、例えば、
レンズやパラボラリフレクタ等のコリメータと、このコ
リメータからの出力光を反射光と透過光とに分岐するビ
ームスプリッタと、このビームスプリッタで分岐された
前記反射光を入射して、その入射光を再び前記ビームス
プリッタに反射する、例えば、プリズム等の固定鏡と、
前記コリメータの出力光の光軸方向に沿って平行に移動
し、前記ビームスプリッタで分岐された前記透過光を入
射して、その入射光を再び前記ビームスプリッタに反射
する、例えば、プリズム等の移動鏡と、前記固定鏡から
入射されて前記ビームスプリッタにより再び反射された
光と前記移動鏡から入射されて前記ビームスプリッタを
再び透過した光との合成により生じる干渉光を光電変換
する第１の受光器と、前記移動鏡から入射されて前記ビ
ームスプリッタにより反射された光と前記固定鏡から入
射されて前記ビームスプリッタを透過した光との合成に
より生じる干渉光をそれぞれ光電変換する第２、第３の
受光器と、これら第１および第２の受光器の出力信号を
入力して、そのいずれか一方のみを出力する切換部と、
この切換部の出力信号と前記第３の受光器の出力信号を
入力して、前記被測定光と前記基準光の位相測定を行う
位相測定部と、前記光スイッチを随時切り換えながら、
前記位相測定部からの信号により前記被測定光の波長計
算を行う演算処理部と、からなる構成を特徴としてい
る。

【００２４】ここで、コリメータとして、例えば、光分
波器側のものは、レンズが用いられ、光スイッチ側のも
のは、広範囲の波長測定を可能にするために、パラボラ
リフレクタやアクロマティックレンズが用いられるが、
他のものでもよい。また、固定鏡および移動鏡として
は、例えば、コーナーキューブプリズムが用いられる
が、他の鏡体でもよい。さらに、第１および第２の受光
器としては、例えば、短波長用Ｓｉ−ＰＤと長波長用Ｉ
ｎＧａＡｓ−ＰＤが用いられる。

【００２５】以上のように、請求項３記載の発明によれ
ば、被測定光源、基準光源、光分波器および請求項２記
載の光スイッチと、コリメータ、干渉計を構成するビー
ムスプリッタ、固定鏡および移動鏡と、第１、第２、第
３の受光器、切換部、位相測定部および演算処理部から
なる光波長計なので、光分波器からの基準光と光スイッ
チからの出力光が各々のコリメータにより平行光にそれ
ぞれ変換されてから、干渉計によりそれぞれ干渉され
る。すなわち、先ず、ビームスプリッタにより反射光と
透過光とにそれぞれ分岐され、その反射光が入射する固
定鏡により再びビームスプリッタに反射し、また、透過
光は、コリメータの出力光の光軸方向に沿って平行に移
動する移動鏡により再びビームスプリッタに反射する。
さらに、固定鏡から入射されてビームスプリッタにより
再び反射された光と移動鏡から入射されてビームスプリ
ッタを再び透過した光との合成により生じる干渉光が、
第１の受光器により光電変換され、また、移動鏡から入
射されてビームスプリッタにより反射された光と固定鏡
から入射されてビームスプリッタを透過した光との合成
により生じる干渉光が、第２、第３の受光器によりそれ
ぞれ光電変換される。そして、第１および第２の受光器
の出力信号を入力する切換部によって、そのいずれか一
方のみの信号が出力され、その出力信号と第３の受光器
の出力信号を入力する位相測定部によって、被測定光と
基準光の位相測定が行われ、さらに、演算処理部によっ
て、光スイッチを随時切り換えて基準光を出力し、その
基準光の波形を位相測定部により測定しながら、位相測
定部からの信号により被測定光の波長計算が行われる。
従って、基準光の波長を被測定光と切り換えて測定し
て、基準光の測定に基づき被測定光波長の演算誤差を補
正できる。

【００２６】また、請求項４記載の発明は、請求項１記
載の光波長計であって、前記光セレクタは、前記２つの
入力光を同時に出力する光合波器である構成を特徴とし
ている。

【００２７】このように、請求項４記載の発明によれ
ば、請求項１記載の光セレクタを、２つの入力光を同時
に出力する光合波器とした光波長計なので、その光合波
器によって、２つの入力光である基準光と被測定光とを
合波して同時に出力できる。従って、基準光の波長を被
測定光と分離して同時に測定できるようになる。

【００２８】さらに、請求項５記載の発明は、請求項４
記載の光波長計であって、前記被測定光源と、前記基準
光源と、前記光分波器と、前記光合波器と、前記光分波
器から出力される他の出力光と前記光合波器からの出力
光を平行光にそれぞれ変換する、例えば、レンズやパラ
ボラリフレクタ等のコリメータと、このコリメータの出
力光を反射光と透過光に分岐するビームスプリッタと、
このビームスプリッタで分岐された前記反射光を入射し
て、その入射光を再び前記ビームスプリッタに反射す
る、例えば、プリズム等の固定鏡と、前記コリメータの
出力光の光軸方向に沿って平行に移動し、前記ビームス
プリッタで分岐された前記透過光を入射して、その入射
光を再び前記ビームスプリッタに反射する、例えば、プ
リズム等の移動鏡と、前記固定鏡から入射されて前記ビ
ームスプリッタにより再び反射された光と前記移動鏡か
ら入射されて前記ビームスプリッタを再び透過した光と
の合成により生じる干渉光を光電変換する第１の受光器
と、前記移動鏡から入射されて前記ビームスプリッタに
より反射された光と前記固定鏡から入射されて前記ビー
ムスプリッタを透過した光との合成により生じる干渉光
をそれぞれ光電変換する第２、第３の受光器と、以上の
第１、第２および第３の受光器の出力信号をそれぞれ入
力して、前記被測定光と前記基準光の位相測定を行う位
相測定部と、この位相測定部からの信号により前記被測
定光の波長計算を行う演算処理部と、からなる構成を特
徴としている。

【００２９】ここで、コリメータとして、例えば、光分
波器側のものは、レンズが用いられ、光スイッチ側のも
のは、広範囲の波長測定を可能にするために、パラボラ
リフレクタやアクロマティックレンズが用いられるが、
他のものでもよい。また、固定鏡および移動鏡として
は、例えば、コーナーキューブプリズムが用いられる
が、他の鏡体でもよい。さらに、第１および第２の受光
器としては、例えば、短波長用Ｓｉ−ＰＤと長波長用Ｉ
ｎＧａＡｓ−ＰＤが用いられる。

【００３０】以上のように、請求項５記載の発明によれ
ば、被測定光源、基準光源、光分波器および請求項４記
載の光合波器と、コリメータ、干渉計を構成するビーム
スプリッタ、固定鏡および移動鏡と、第１、第２、第３
の受光器、切換部、位相測定部および演算処理部からな
る光波長計なので、光分波器からの基準光と光合波器か
らの出力光が各々のコリメータにより平行光にそれぞれ
変換されてから、干渉計によりそれぞれ干渉される。す
なわち、先ず、ビームスプリッタにより反射光と透過光
とにそれぞれ分岐され、その反射光が入射する固定鏡に
より再びビームスプリッタに反射し、また、透過光は、
コリメータの出力光の光軸方向に沿って平行に移動する
移動鏡により再びビームスプリッタに反射する。さら
に、固定鏡から入射されてビームスプリッタにより再び
反射された光と移動鏡から入射されてビームスプリッタ
を再び透過した光との合成により生じる干渉光が、第１
の受光器により光電変換され、また、移動鏡から入射さ
れてビームスプリッタにより反射された光と固定鏡から
入射されてビームスプリッタを透過した光との合成によ
り生じる干渉光が、第２、第３の受光器によりそれぞれ
光電変換される。そして、第１、第２および第３の受光
器の出力信号をそれぞれ入力する位相測定部によって、
被測定光と基準光の位相測定が行われ、さらに、演算処
理部によって、位相測定部からの信号により被測定光の
波長計算が行われる。従って、基準光の波長を被測定光
と分離して同時に測定して、基準光の測定に基づき被測
定光波長の演算誤差を補正できる。

【００３１】

【発明の実施の形態】以下に、この発明に係る光波長計
の実施の各形態例を図１及び図２に基づいて説明する。

【００３２】＜第１の実施の形態例＞先ず、この発明を
適用した第１の実施の形態例について、図１を参照して
説明する。図１はこの発明を適用した第１の実施の形態
例による光波長計の構成を示す図である。ただし、図１
において、前述した図３の各部と共通する部分には同一
の符号を付して示し、その説明を省略する。

【００３３】この図１において、１４は光分波器、１５
は光スイッチ（光セレクタ）である。先ず、光分波器１
４は、基準光源１から出射される基準光を２つに分岐し
て、その一部、すなわち、２つに分岐された一方の基準
光を、光セレクタとしての光スイッチ１５に入射するも
のである。そして、光スイッチ１５は、被測定光源２か
ら出射される被測定光と併せて、その２つの入力光であ
る基準光と被測定光のどちらか一方のみを出力するもの
で、その基準光と被測定光のどちらを出力するかは演算
処理部１３において選択される。なお、この光スイッチ
１５の出力光は、通常、被測定光である。この状態での
光波長計は、前述した図３の従来例と同じ動作をする。
すなわち、前述した（９）式の第２項の演算誤差が生じ
ている。

【００３４】そこで、演算処理部１３からの指令により
光スイッチ１５を切り換えて基準光を出力させる。この
状態での光波長計は、被測定光として既知の波長λ_Sの
基準光を測定しており、前述した（４）式のλはλ_Sと
なる。つまり、前述した（４）式、（５）式よりＤ、Ｄ
_Sが求まりδが計算できる。そのδが求まったら、再
度、演算処理部１３からの指令により光スイッチ１５を
切り換えて被測定光を出力させる。今度はδが既知であ
るので、被測定光波長の演算に（９）式を用いて演算誤
差のない被測定光波長を求めることが可能となる。ま
た、光スイッチ１５は基準光と被測定光を同時には出力
しないので、被測定光波長が基準光波長に近い場合にも
問題はなく広波長範囲の測定が可能である。

【００３５】このように、δの測定を随時実施すること
で、随時校正された高精度光波長計が得られることにな
る。そして、ビームスプリッタ５、固定鏡６、移動鏡７
により構成される干渉計の温度特性を補正するために、
各温度における補正データをあらかじめ測定しておい
て、波長測定時に温度を同時に測定して、補正データで
校正するといった作業も不要である。さらに、公称寿命
数千時間のＨｅ−Ｎｅレーザの代わりに、分子吸収線等
を波長標準とする高寿命ＬＤを用いた光周波数高安定化
ＬＤ光源を採用すれば、基準光源の交換のようなメンテ
ナンスも不要となる。

【００３６】以上の通り、本発明の第１の実施の形態例
に係る光波長計によれば、演算処理部１３からの指令に
基づき光スイッチ１５により基準光と被測定光の何れか
一方のみを出力して、基準光の波長を被測定光と切り換
えて測定することによって、その基準光の波長測定に基
づいて被測定光波長の演算誤差を補正できる。従って、
干渉計を簡易に構成しながら、温度変動を含む干渉計の
経時変化の影響を補正して、高精度な光波長測定を実現
できる。

【００３７】＜第２の実施の形態例＞次に、この発明を
適用した第２の実施の形態例について、図２を参照して
説明する。図２はこの発明を適用した第２の実施の形態
例による光波長計の構成を示す図である。ただし、この
図２において、前述した図１、図３の各部と共通する部
分には同一の符号を付して示し、その説明を省略する。

【００３８】この図２において、１６は光合波器（光セ
レクタ）である。この第２の実施の形態例において、光
セレクタとしての光合波器１６は、その入力光である、
光分波器１４から入射される基準光と被測定光源２から
出射される被測定光とを同時に出力するものである。こ
のために、被測定光束４０は被測定光と基準光の２種類
の光で構成されて、ビームスプリッタ５、固定鏡６、移
動鏡７により構成される干渉計による干渉後、受光器９
および受光器１０に入射する。ここで、例えば、受光器
９を短波長用Ｓｉ−ＰＤとし、受光器１０を長波長用Ｉ
ｎＧａＡｓ−ＰＤとすれば、２種類の光の波長が短波長
と長波長であれば分離して受光されることになる。な
お、念のために、受光器９には短波長透過長波長遮断型
光フィルタを、受光器１０には長波長透過短波長遮断型
光フィルタを併用するとなお良い。

【００３９】そして、受光器９、１０の出力は切り換え
なしに、共に位相測定部で位相測定を行う。すなわち、
通常の波長測定とδの測定を同時に行っていることにな
り、常時校正型光波長計が得られる。ただし、前述のよ
うに、被測定光波長範囲は限定され、短波長のＨｅ−Ｎ
ｅレーザを基準光とする光波長計では、長波長帯の測定
のみが可能である。

【００４０】以上のような構成の第２の実施の形態例に
よる光波長計によっても、光合波器により合波した基準
光と被測定光を同時に出力して、基準光の波長を被測定
光と分離して同時に測定できるため、前述した第１の実
施の形態例の構成による光波長計と同様に、高精度の波
長測定結果を得ることができる。なお、以上の実施の各
形態例では、受光器８については特定しなかったが、他
の受光器と同様またはその他の任意のものを採用しても
よい。また、その他、各構成部品の材質や構造等につい
て適宜に変更可能であることは勿論である。

【００４１】

【発明の効果】以上のように、請求項１記載の発明に係
る光波長計によれば、被測定光と光分波器からの基準光
とを入力する光セレクタによって、その２つの入力光の
少なくとも一方を出力するようにしたため、干渉計を簡
易に構成することができ、しかも、基準光を随時測定し
て被測定光波長の演算誤差を補正するため、温度変動を
含む干渉計の経時変化の影響を補正することができ、従
って、従来とほぼ同様の構成のままで、高精度な波長測
定を実現することができるという効果がある。

【００４２】そして、請求項２記載の発明に係る光波長
計によれば、光セレクタとしての光スイッチによって、
その２つの入力光である基準光と被測定光の何れか一方
のみを出力できるため、基準光の波長を被測定光と切り
換えて測定できるようになり、従って、請求項１記載の
発明のように、基準光の測定に基づいて被測定光波長の
演算誤差を補正することができる。

【００４３】さらに、請求項３記載の発明に係る光波長
計によれば、演算処理部によって、光スイッチを随時切
り換えて基準光を出力し、その基準光の波形を位相測定
部により測定しながら、位相測定部からの信号により被
測定光の波長計算を行うため、基準光の波長を被測定光
と切り換えて測定することができ、従って、請求項１記
載の発明のように、基準光の測定に基づき被測定光波長
の演算誤差を補正することができる。

【００４４】また、請求項４記載の発明に係る光波長計
によれば、光セレクタとしての光合波器によって、その
２つの入力光である基準光と被測定光とを合波して同時
に出力できるため、基準光の波長を被測定光と分離して
同時に測定できるようになり、従って、請求項１記載の
発明のように、基準光の測定に基づいて被測定光波長の
演算誤差を補正することができる。

【００４５】さらに、請求項５記載の発明に係る光波長
計によれば、第１、第２および第３の受光器の出力信号
をそれぞれ入力する位相測定部によって、被測定光と基
準光の位相測定を行い、演算処理部によって、位相測定
部からの信号により被測定光の波長計算を行うため、基
準光の波長を被測定光と分離して同時に測定することが
でき、従って、請求項１記載の発明のように、基準光の
測定に基づき被測定光波長の演算誤差を補正することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明を適用した第１の実施の形態例による
光波長計の構成を示す図である。

【図２】この発明を適用した第２の実施の形態例による
光波長計の構成を示す図である。

【図３】従来の光波長計の概略構成を示す図である。

【図４】従来の光波長計による各波形を示すもので、
（ａ）はＰ_S（ｄ_S）の波形を示す図、（ｂ）は位相測定
分解能２πでの電圧−時間ベースの矩形波を示す図、
（ｃ）は１／１００程度の時分割が行われて得られる波
形を概念的に示す図である。

【符号の説明】

１基準光源２被測定光源３、４コリメータ５ビームスプリッタ６固定鏡７移動鏡８第３の受光器９第１の受光器１０第２の受光器１１切換部１２位相測定部１３演算処理部１４光分波器１５光スイッチ（光セレクタ）１６光合波器（光セレクタ）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被測定光源から出力される光の波長を、基
準光源から出力される所定波長の基準光に基づいて測定
する光波長計において、前記基準光源から出力される前記基準光を複数に分岐し
て出力する光分波器と、この光分波器から分岐して出力される一の出力光と前記
被測定光源から出力される被測定光とを入力し、その２
つの入力光の少なくとも一方の入力光を出力する光セレ
クタと、を備えることを特徴とする光波長計。
【請求項２】前記光セレクタは、前記２つの入力光のう
ちの何れか一方の入力光のみを出力する光スイッチであ
ることを特徴とする請求項１記載の光波長計。
【請求項３】前記被測定光源と、前記基準光源と、前記光分波器と、前記光スイッチと、前記光分波器から出力される他の出力光と前記光スイッ
チから出力される出力光を平行光にそれぞれ変換するコ
リメータと、このコリメータからの出力光を反射光と透過光とに分岐
するビームスプリッタと、このビームスプリッタで分岐された前記反射光を入射し
て、その入射光を再び前記ビームスプリッタに反射する
固定鏡と、前記コリメータの出力光の光軸方向に沿って平行に移動
し、前記ビームスプリッタで分岐された前記透過光を入
射して、その入射光を再び前記ビームスプリッタに反射
する移動鏡と、前記固定鏡から入射されて前記ビームスプリッタにより
再び反射された光と前記移動鏡から入射されて前記ビー
ムスプリッタを再び透過した光との合成により生じる干
渉光を光電変換する第１の受光器と、前記移動鏡から入射されて前記ビームスプリッタにより
反射された光と前記固定鏡から入射されて前記ビームス
プリッタを透過した光との合成により生じる干渉光をそ
れぞれ光電変換する第２、第３の受光器と、これら第１および第２の受光器の出力信号を入力して、
そのいずれか一方のみを出力する切換部と、この切換部の出力信号と前記第３の受光器の出力信号を
入力して、前記被測定光と前記基準光の位相測定を行う
位相測定部と、前記光スイッチを随時切り換えながら、前記位相測定部
からの信号により前記被測定光の波長計算を行う演算処
理部と、からなることを特徴とする請求項２記載の光波
長計。
【請求項４】前記光セレクタは、前記２つの入力光を同
時に出力する光合波器であることを特徴とする請求項１
記載の光波長計。
【請求項５】前記被測定光源と、前記基準光源と、前記光分波器と、前記光合波器と、前記光分波器から出力される他の出力光と前記光合波器
からの出力光を平行光にそれぞれ変換するコリメータ
と、このコリメータの出力光を反射光と透過光に分岐するビ
ームスプリッタと、このビームスプリッタで分岐された前記反射光を入射し
て、その入射光を再び前記ビームスプリッタに反射する
固定鏡と、前記コリメータの出力光の光軸方向に沿って平行に移動
し、前記ビームスプリッタで分岐された前記透過光を入
射して、その入射光を再び前記ビームスプリッタに反射
する移動鏡と、前記固定鏡から入射されて前記ビームスプリッタにより
再び反射された光と前記移動鏡から入射されて前記ビー
ムスプリッタを再び透過した光との合成により生じる干
渉光を光電変換する第１の受光器と、前記移動鏡から入射されて前記ビームスプリッタにより
反射された光と前記固定鏡から入射されて前記ビームス
プリッタを透過した光との合成により生じる干渉光をそ
れぞれ光電変換する第２、第３の受光器と、以上の第１、第２および第３の受光器の出力信号をそれ
ぞれ入力して、前記被測定光と前記基準光の位相測定を
行う位相測定部と、この位相測定部からの信号により前記被測定光の波長計
算を行う演算処理部と、からなることを特徴とする請求
項４記載の光波長計。