JPS63308524A

JPS63308524A - 干渉装置

Info

Publication number: JPS63308524A
Application number: JP14434987A
Authority: JP
Inventors: Isuke Hirano; 平野　伊助
Original assignee: Hamamatsu Photonics KK
Current assignee: Hamamatsu Photonics KK
Priority date: 1987-06-10
Filing date: 1987-06-10
Publication date: 1988-12-15
Anticipated expiration: 2011-05-29
Also published as: JP2502092B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は光のコヒーレンス度を測定するための干渉装置
に関する。

〔従来の技術〕

従来、光源から出る光のコヒーレンス長は、マイケルソ
ン干渉計を用いて次のように定義され、測定される。第
５図において、１は光源、２はコリメーンションレンズ
、３は半透鏡、４は第１の鏡、５は第２の鏡、６はスク
リーンである。光源１から発光された光はコリメーンシ
ョンレンズ２にて平行光束とされ、この平行光束は半透
鏡３で二分され、半透鏡３で反射された光は、固定され
た第１の鏡４によって元の方向へ反射され、半透鏡３を
透過してスクリーン６に達する。一方、二分された光の
うち半透鏡３を透過した光は、光軸方向に移動可能な第
２の鏡５によって元の方向へ反射され、半透鏡３により
反射されてツクリニン６に達し、第１の鏡４によって反
射された光と干渉して干渉縞をスクリーン６上に形成す
る。この干渉縞のスクリーン６上での強度分布■は、第
６図に示したように最大値Ｉ　ｍａｘと最小値１　ｍｉ
ｎを一定周期で交互に繰り返すものとなる。そして、こ
の干渉縞の鮮明度■がＩ　ｍａｘとＩ　ｍｉｎを用いて
次のように表される。

Ｖ−（Ｉｍａｘ　−Ｔｍｉｎ　）　／　（Ｉｍａｘ　＋
　ｌｍ１ｎ　）第５図において、半透鏡３から第１の鏡
４の位置と等しい距離の位置から、第２の鏡５を光路長
Δβ／２だけ移動させた時の干渉縞の鮮明度の変化を測
定してグラフに描くと第７図のようになる。

干渉計の両方の光路長が等しい時鮮明度は１となり、両
者の光路長差Δβが大きくなるに従って鮮明度は低下す
る。鮮明度が１／ｅになる距離１ｃによって、光源から
発光される光のコヒーレンス長が定義される。

〔発明が解決すべき問題点〕

上記のような従来の測定方法を用いてパルス状の光信号
のコヒーレンス長を測定する時、パルスの周期に合わせ
て第２の鏡５を逐一移動しなければならない。このため
、パルス間隔の広い光や単一現象に関する光の場合にお
いては、連続的数値の必要なコヒーレンス長を単一の測
定で求めることはできない。

本発明の目的は、このような従来の光のコヒーレンス長
測定装置の欠点を除いて、１回の観測で光源または単一
現象により発せられた光のコヒーレンス度の測定を可能
にする干渉装置を提供することである。

〔問題点を解決するための手段〕

そのために本発明の干渉装置は、マイケルソン干渉計の
分割された２光路の一方の光路中に、光路長が異なる複
数の光学的遅延路を並列して設け、各光学的遅延路に対
応する位置の干渉縞の鮮明度を検出する検出装置を設け
ることによってコヒーレンス度を測定するように構成し
たことを特徴とする。

〔作用〕

本発明の干渉装置は、光源または単一現象によって生じ
た光１は、エシェロン８の別々の光路長を有する階段を
同時に透過して別々の位置の干渉縞を形成するので、こ
れら干渉縞は異なる光路差を有する光の干渉縞である。

従って、各干渉縞の鮮明度を求めることによって、この
光のコヒーレンス度を測定することができる。

〔実施例〕

以下、実施例を図面を参照して説明する。

第１図は本発明の干渉装置の一実施例の光路図、第２図
（イ）は第１図に用いるエシェロンの断面図、同図（ロ
）は波面の説明図、同図（ハ）は形成される干渉縞の平
面図で、７は１次元または２次元検出器、８はエシェロ
ンで９は第１の鏡からの波面、１０は第２の鏡からの波
面である。

マイケルソン干渉計の分割された２光路の一方の光路の
平行光束中に、第２図（イ）に示したような断面形状の
光路長が階段状に変化する光学的遅延路（エシェロン）
８を挿入し、エシェロン８の各階段を透過した光の干渉
縞の鮮明度を同時に測定できるようにし、従来技術にお
けるような第２の鏡５を移動させる必要をなくしたもの
である。

すなわち、第１図において、光源または単一現象によっ
て生じた光１はコリメーションレンズ２にて所定の幅（
径）を持つ平行光束に変換され、この平行光束は半透鏡
３で二分され、半透鏡３で反射された光は第１の鏡４に
よって元の方向へ反射され、半透鏡３を透過して１次元
または２次元検出器７に達する。その時の波面９は、第
２図（ロ）に示したように、平面状となっている。一方
、二分された光のうち半透鏡３を透過した光はエシェロ
ン８を透過し、第２の鏡５によって元の方向へ反射され
、再びエシェロン８を通って半透鏡３へ達し、ここで反
射されて１次元または２次元検小器７に達する。この光
路を通った波面１０は、第２図（ロ）に示したように、
エシェロン８の階段に対応して階段状になっている。す
なわち、同じ光源または単一現象によって生じた光１が
、光の進行方向と直交する方向に分布して平行に進み、
エシェロン８によって直交方向に別々に異なった光路差
が導入されることになる。この２つの波面９とｌＯが１
次元または２次元検出器７上で干渉して、第２図（ハ）
に示したような光源または単一現象によって生じた光１
のコヒーレンス度に対応して鮮明度が変化する干渉縞を
形成する。エシェロン８の各階段の光路長は既知である
ので、各階段に対応する干渉縞の鮮明度を求めることに
よってコヒーレンス度が検出できる。なお、第２図（ハ
）においてエシェロン８の１つの階段に１つの干渉縞が
位置するようになっているが、１つの階段に複数の干渉
縞がある方が縞のコントラスト（鮮明度）を求めるには
都合がよい。そのためには、波面９と１０との間の相対
的傾きを変えるように干渉計を構成する光学要素を調整
すればよい。

また、コヒーレンス長がエシェロン８ではカバーできな
いような場合は、従来技術と同様に第２の鏡５を移動さ
せればよい。そして、この移動はエシェロン８の階段に
対応したステップで送ればよいので、測定は従来のもの
に比してより迅速となる。

第３図（イ）はストリークカメラを用いる場合のエシェ
ロンの配置、（ロ）はエシェロンの配置に対応するスト
リーク像、（ハ）はその時の干渉縞の強度分布を示して
いる。

第１図の検出器７としてストリークカメラを用いて高速
現象の過渡的測定を行うと、第３図（イ）に示したよう
なエシェロン８の配置に対して（ロ）に示したような時
間軸を伴ったストリーク像（干渉パターン）が得られる
（ストリークカメラについては、例えば特公昭６０−１
７０４９号公報参照）。第３図（ロ）のｘ−ｘ　’にお
ける干渉縞強度分布は第３図（ハ）のように、またこの
時の縞の濃淡は第３図（ニ）のようになり、これからこ
の現象によって生じた光のコヒーレンス度を求めること
ができる。従って、パルス光のコヒーレンス長を簡単に
求めることができる。

第４図は本発明の第２の実施例を示し、１１は波長λ１
の光源、１２は波長λ２の光源、１３゜１４はコリメー
ションレンズ、１５は第１の偏光ビームスプリッタ、１
６は第２の偏光ビームスプリンタ、１７は４分の１波長
板、１８は検光子である。

また、二波長間の過渡的コヒーレンスも、第４図のよう
に干渉計を偏光干渉計とすることによって測定すること
ができる。波長λ、の光源１１及び波長λ２の光源１２
からの光はそれぞれコリメーションレンズ１３及び１４
によって平行光束とされ、第１の偏光ビームスプリッタ
１５によって合成され、第２の偏光ビームスプリンタ１
６によって分割され、一方の光源からの光はここで反射
されて４分の１波長板１７を通って偏光方向が元の偏光
方向に対して９０°回転した直線偏光となって第２の偏
光ビームスプリッタ１６を透過し、検光子１８に達する
。他方の光源からの光は第２の偏光ビームスプリッタ１
６を透過し、４分の１波長板１７を通って円偏光となり
、エシェロン８を透過し、第２の鏡５によって元の方向
へ反射され、再びエシェロン８．４分の１波長板１７を
通って偏光方向が元の偏光方向に対して９０°回転した
直線偏光となって第２の偏光ビームスプリンタ１６によ
って反射され、検光子１８に達する。

検光子１８を通過した両方の光は１次元または２次元検
出器７上で干渉して干渉縞を形成する。このようにして
、例えば異なる２つの光のパルスの過渡的コヒーレンス
度を求めることができる。

なお、第１図、第４図に関する場合、１次元または２次
元検出器７とその信号処理系に画像蓄積機能を有するも
のを用いれば、単一現象のコヒーレンス度の測定も可能
となる。また、いずれの実施例においても、エシェロン
８の裏面を鏡面にし、第２の鏡５を省くことも可能であ
る。さらに、エシェロン８を用いる代わりに、第２の鏡
５として表面が階段状のものを用いることも可能である
。

（発明の効果〕以上のように本発明によれば、従来のもののように逐次
的に測定をする必要がなく、１回の測定でコヒーレンス
度を測定することができるので、単一現象によって生じ
る光のコヒーレンス度を測定することが可能である。そ
して、１つの光パルスだけでなく、三波長間の過渡的コ
ヒーレンス度測定も可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の干渉装置の１実施例の光路図、第２図
（イ）は第１図に用いるエシェロンの断面図、同図（ロ
）は波面の説明図、同図（ハ）は形成される干渉縞の平
面図、第３図（イ）はストリークカメラを用いる場合の
エシェロンの配置を示す図、同図（ロ）はエシェロンの
配置に対応するストリーク像を示す図、同図（ハ）はそ
の時の干渉縞の強度分布図、同図（ニ）は縞の濃淡を示
す図、第４図は本発明の第２の実施例の光路図、第５図
は従来の干渉装置の光路図、第６図は干渉縞の強度分布
図、第７図は鮮明度とコヒーレンス長を説明するための
図である。第１図・１・・・光源、２・・・コリメーションレンズ、３・・
・半透鏡、４・・・第１の鏡、５・・・第２の鏡、６・
・・スクリーン、７・・・１次元または２次元検出器、
８・・・エシェロン、９・・・第１の鏡からの波面、１
０・・・第２の鏡からの波面、１１・・・波長λ１の光
源、１２・・・波長λ２の光源、１３．１４はコリメー
ションレンズ、１５・・・第１の偏光ビームスプリッタ
、１６・・・第２の偏光ビームスプリッタ、１７・・・
４分の１波長板、１８・・・検光子。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）マイケルソン干渉計の分割された２光路の一方の
光路中に、光路長が異なる複数の光学的遅延路を並列し
て設け、各光学的遅延路に対応する位置の干渉縞の鮮明
度を検出する検出装置を設けることによってコヒーレン
ス度を測定するように構成したことを特徴とする干渉装
置。
（２）光路長が異なる複数の光学的遅延路を光路長が階
段状に変化するエシェロン形状の透明体で構成したこと
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の干渉装置。
（３）分割された２光路の一方の反射鏡と透明体を一体
にしたことを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の干
渉装置。
（４）分割された２光路の一方の反射鏡を光軸方向へ移
動可能にしたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載の干渉装置。
（５）マイケルソン干渉計を偏光干渉計として構成した
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の干渉装置
。
（６）鮮明度を検出する検出装置としてストリークカメ
ラを用いたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
の干渉装置。
（７）鮮明度を検出する検出装置として画像蓄積機能を
有するものを用いたことを特徴とする特許請求の範囲第
１項記載の干渉装置。