JPS648282B2 - - Google Patents
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- JPS648282B2 JPS648282B2 JP58010655A JP1065583A JPS648282B2 JP S648282 B2 JPS648282 B2 JP S648282B2 JP 58010655 A JP58010655 A JP 58010655A JP 1065583 A JP1065583 A JP 1065583A JP S648282 B2 JPS648282 B2 JP S648282B2
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/02—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
- G01B11/06—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material
- G01B11/0616—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material of coating
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/41—Refractivity; Phase-affecting properties, e.g. optical path length
- G01N21/45—Refractivity; Phase-affecting properties, e.g. optical path length using interferometric methods; using Schlieren methods
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J9/00—Measuring optical phase difference; Determining degree of coherence; Measuring optical wavelength
- G01J9/04—Measuring optical phase difference; Determining degree of coherence; Measuring optical wavelength by beating two waves of a same source but of different frequency and measuring the phase shift of the lower frequency obtained
-
- G—PHYSICS
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- G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、透明な材料の屈折率および厚さを測
定する方法および装置、持に本発明は化学気相堆
積（CVD）法によつて得られる光フアイバのよ
うに成長法によつて得られた誘電材料の上記性質
を測定する方法に関する。
定する方法および装置、持に本発明は化学気相堆
積（CVD）法によつて得られる光フアイバのよ
うに成長法によつて得られた誘電材料の上記性質
を測定する方法に関する。
(1) 従来技術
透明な材料の標本又は製品フアイバの屈折率を
測定するための方法および装置が種々知られてい
る。
測定するための方法および装置が種々知られてい
る。
個々の標本に対して行う測定に関しては、ある
装置（スペクトロメータ）はプリズムの最小偏移
角の測定を基本とし、他の装置（プルフリツヒ）
（Pulfrich）とアベ（Abbe）の屈折計）は臨界角
の測定を基本としている。これ等周知の装置では
厚さの測定はできない上に、標本に対する特別な
細工（例えばプリズム切断）を必要とするという
欠点がある。従つてこれ等の装置は、通常本体を
製造する際に起るような、標本がプリズムの形を
しておらずしかもそのような形になるように細工
もできない場合には、使用できない。
装置（スペクトロメータ）はプリズムの最小偏移
角の測定を基本とし、他の装置（プルフリツヒ）
（Pulfrich）とアベ（Abbe）の屈折計）は臨界角
の測定を基本としている。これ等周知の装置では
厚さの測定はできない上に、標本に対する特別な
細工（例えばプリズム切断）を必要とするという
欠点がある。従つてこれ等の装置は、通常本体を
製造する際に起るような、標本がプリズムの形を
しておらずしかもそのような形になるように細工
もできない場合には、使用できない。
同様の理由によつて、既存の装置では、標本製
作時における厚さおよび屈折率のオンライン制御
ができない。このオンライン制御により材料の濃
縮、成長速度等を途中で適時に変えることができ
る。このことは製造されつつある標本が光フアイ
バである場合、正確な母材の製造が所望の伝送特
性を有するフアイバを得るために必要であるか
ら、重要なことである。オンライン制御は、既製
のフアイバにのみ使用可能な、周知の光フアイバ
の屈折率測定方法においては実施することはでき
ない。
作時における厚さおよび屈折率のオンライン制御
ができない。このオンライン制御により材料の濃
縮、成長速度等を途中で適時に変えることができ
る。このことは製造されつつある標本が光フアイ
バである場合、正確な母材の製造が所望の伝送特
性を有するフアイバを得るために必要であるか
ら、重要なことである。オンライン制御は、既製
のフアイバにのみ使用可能な、周知の光フアイバ
の屈折率測定方法においては実施することはでき
ない。
また、母材製作の間に屈折率を母材の表面温度
に基づいて決定する方法も知られている。この方
法は勿論、測定装置が母材表面に接することがで
きなければならないから、母材自体が支持管の内
面上に材料を堆積させて得られる場合には、この
方法は適用できない。その上この方法は厚さの測
定ができないから製作工程の制御は部分的にしか
できない。
に基づいて決定する方法も知られている。この方
法は勿論、測定装置が母材表面に接することがで
きなければならないから、母材自体が支持管の内
面上に材料を堆積させて得られる場合には、この
方法は適用できない。その上この方法は厚さの測
定ができないから製作工程の制御は部分的にしか
できない。
(2) 本発明の目的
本発明の目的は、標本に特別な細工を施こす必
要がなく、単にかなり平らな平行な面を与えるだ
け、つまり平らで平行な面を有する本体に同化さ
せるだけによつて、標本の厚さと屈折率を測定で
きる方法および装置を提供することである。更に
本発明は既製の標本あるいは、例えば支持物上に
継続的な堆積層を作ることにより製作中である標
本のいずれの場合にも測定可能な方法および装置
を提供することである。
要がなく、単にかなり平らな平行な面を与えるだ
け、つまり平らで平行な面を有する本体に同化さ
せるだけによつて、標本の厚さと屈折率を測定で
きる方法および装置を提供することである。更に
本発明は既製の標本あるいは、例えば支持物上に
継続的な堆積層を作ることにより製作中である標
本のいずれの場合にも測定可能な方法および装置
を提供することである。
(3) 発明の構成
本発明による、透明な材料の厚さと屈折率を測
定する方法は、つぎの各段階を含む。
定する方法は、つぎの各段階を含む。
僅かに異なる周波数の２つの光輻射を発生する
段階。
段階。
上記の２つの周波数の差に等しい周波数の第１
の電気信号を発生する段階。上記の電気信号は材
料の外側の光路を通る上記２つの輻射間のビート
を表わす。
の電気信号を発生する段階。上記の電気信号は材
料の外側の光路を通る上記２つの輻射間のビート
を表わす。
上記の２つの輻射を分岐し、第１および第２の
単光色ビームを発生する段階。
単光色ビームを発生する段階。
上記２つの周波数の差に等しい周波数の第２お
よび第３の信号を発生する段階。この第２および
第３の信号は、材料の外側の光路を通る第１の単
色光ビームと材料の内側の光路を通る第２の単色
光ビームとの間のビートを表わす。
よび第３の信号を発生する段階。この第２および
第３の信号は、材料の外側の光路を通る第１の単
色光ビームと材料の内側の光路を通る第２の単色
光ビームとの間のビートを表わす。
第２または第３の信号のそれぞれと、第１のビ
ート信号との間の光路の相異に基づく位相差を測
定する段階。
ート信号との間の光路の相異に基づく位相差を測
定する段階。
最後に上記の位相差より、材料の厚さおよび屈
折率を算出する段階。
折率を算出する段階。
本発明の方法を実行するための装置はつぎの要
素を含む。
素を含む。
僅かに異なる周波数の２つの輻射を含む光ビー
ムの光源。
ムの光源。
上記の２つの周波数の差に等しい周波数の第１
の電気信号を発生する第１のフオトダイオード。
の電気信号を発生する第１のフオトダイオード。
上記の光源から放射されるビームの一部を取り
出し、それを材料を横断しない光路に沿つて第１
のフオトダイオードへ送出するビーム分割器。
出し、それを材料を横断しない光路に沿つて第１
のフオトダイオードへ送出するビーム分割器。
残りのビーム部分を２つの単色光の輻射に分割
するように設計された手段。
するように設計された手段。
上記の２つの輻射の周波数の差に等しい周波数
の第２および第３の電気信号を発生する手段。
の第２および第３の電気信号を発生する手段。
上記の第２および第３の電気信号を発生する手
段に向つて、２つの輻射の内の１つは材料を横断
しない光路に沿い、他方は材料を横断する２つの
異なる光路に沿つて送光するよう設計された光学
系。
段に向つて、２つの輻射の内の１つは材料を横断
しない光路に沿い、他方は材料を横断する２つの
異なる光路に沿つて送光するよう設計された光学
系。
上記の電気信号を受信し、第２および第３の信
号のそれぞれと第１の信号との間の位相差を表わ
す信号を発生する位相比較システム。
号のそれぞれと第１の信号との間の位相差を表わ
す信号を発生する位相比較システム。
上記２つの位相差値から、厚さおよび屈折率を
算出する計算システム。
算出する計算システム。
(4) 実施例
以下、図を参照して説明することにより、本発
明の目的を明らかにする。
明の目的を明らかにする。
第１図は反応ガスの化学合成によつて得られる
酸化物の平面堆積（化学気相堆積（CVD）法）
によつて製造中の光フアイバ母材を標本として、
その厚さおよび屈折率を測定する装置を示す。
酸化物の平面堆積（化学気相堆積（CVD）法）
によつて製造中の光フアイバ母材を標本として、
その厚さおよび屈折率を測定する装置を示す。
化学気相堆積法（CVD）では、石英管の内側
または外側に反応ガスを逐次層状に堆積させ、ガ
スは堆積しながら酸化されていき、その結果石英
は所望の屈折率により他の元素の酸化物が添加
（ドープ）される。第１図は支持管１の内側に堆
積する場合を示し、特に簡単にするため単一の堆
積層２ａを示してある。図において単線は光線の
経路を、２重線は電気的接続を表わす。
または外側に反応ガスを逐次層状に堆積させ、ガ
スは堆積しながら酸化されていき、その結果石英
は所望の屈折率により他の元素の酸化物が添加
（ドープ）される。第１図は支持管１の内側に堆
積する場合を示し、特に簡単にするため単一の堆
積層２ａを示してある。図において単線は光線の
経路を、２重線は電気的接続を表わす。
光源３、例えばゼーマン効果へリユームネオン
（He―Ne）レーザーは僅かに異なる周波数Ｆ１
およびＦ２（特に2MHz差とする）の輻射を含む
光ビーム４を放射する。２つの周波数の各輻射は
お互いに逆方向に円偏波している。周波数の差が
時間に関して一定であることが重要であるが、そ
の理由は以後の説明によつて明瞭となるであろ
う。
（He―Ne）レーザーは僅かに異なる周波数Ｆ１
およびＦ２（特に2MHz差とする）の輻射を含む
光ビーム４を放射する。２つの周波数の各輻射は
お互いに逆方向に円偏波している。周波数の差が
時間に関して一定であることが重要であるが、そ
の理由は以後の説明によつて明瞭となるであろ
う。
ビーム分割器５によつて、上記光ビームの１部
が抽出され、ガラスを横切らない光路に沿つて第
１のフオトダイオード６へ送出される。フオトダ
イオードの出力７には、周波数Ｆ１およびＦ２の
輻射間のビートを表わす低周波の電気信号が得ら
れる。
が抽出され、ガラスを横切らない光路に沿つて第
１のフオトダイオード６へ送出される。フオトダ
イオードの出力７には、周波数Ｆ１およびＦ２の
輻射間のビートを表わす低周波の電気信号が得ら
れる。
ビーム４の第２の部分は、ビーム分割器５を通
過して４分波板８へ送られる。４分波板８は円偏
波の輻射を２つの直交平面偏波に変換するもので
ある。偏波変換された輻射は偏光子９において分
離される。
過して４分波板８へ送られる。４分波板８は円偏
波の輻射を２つの直交平面偏波に変換するもので
ある。偏波変換された輻射は偏光子９において分
離される。
第１図において１例として反射鏡１０，１１お
よび１２ならびにスプリツタ１３で示すような適
当な光学系によつて２つの輻射のうちの周波数Ｆ
１の輻射４ｃは、矢張り母材１および２ａを横断
しない光路に沿つて２つのフオトダイオード１４
および１５へ送られる。
よび１２ならびにスプリツタ１３で示すような適
当な光学系によつて２つの輻射のうちの周波数Ｆ
１の輻射４ｃは、矢張り母材１および２ａを横断
しない光路に沿つて２つのフオトダイオード１４
および１５へ送られる。
周波数Ｆ２の第２の輻射４ｄは、スプリツタ１
６および反射鏡１７によつて示す光学系によつて
２つのビーム４d′および４d″に分岐され、ビーム
４d′および４d″はそれぞれ異なる光路に沿つて母
材を横断する。例えばビーム４d′は母材の軸に垂
直に、ビーム４d″は入射角αで母材を横断する。
説明を簡単にするため、図においてはビーム４
d″の受ける屈折による変位は表示していない。
６および反射鏡１７によつて示す光学系によつて
２つのビーム４d′および４d″に分岐され、ビーム
４d′および４d″はそれぞれ異なる光路に沿つて母
材を横断する。例えばビーム４d′は母材の軸に垂
直に、ビーム４d″は入射角αで母材を横断する。
説明を簡単にするため、図においてはビーム４
d″の受ける屈折による変位は表示していない。
フオトダイオード１４および１５の出力１８お
よび１９には、周波数Ｆ＝Ｆ１−Ｆ２の２つの信
号が現われ、所与の時点において各信号は、導線
７の信号に対してある位相差を有する。その位相
差は光路差△に依存する。つまり次式によつ
て、ガラスの屈折率n1、母材を取囲む空気又は他
の媒体の屈折率n2、ガラスの厚さＳおよび入射角
αによつて決まる。
よび１９には、周波数Ｆ＝Ｆ１−Ｆ２の２つの信
号が現われ、所与の時点において各信号は、導線
７の信号に対してある位相差を有する。その位相
差は光路差△に依存する。つまり次式によつ
て、ガラスの屈折率n1、母材を取囲む空気又は他
の媒体の屈折率n2、ガラスの厚さＳおよび入射角
αによつて決まる。
母材の軸に対して垂直な（α＝０）光線に対し
ては △（０）＝2S（n1−n0） ……(2) となる。上式において２倍しているのは、層が光
線４d′および４d″によつて２度横切られるからで
ある。
ては △（０）＝2S（n1−n0） ……(2) となる。上式において２倍しているのは、層が光
線４d′および４d″によつて２度横切られるからで
ある。
上式は、標本が平らな平行面を有し、光フアイ
バの母材を製造する間に堆積した石英層がその面
に向つて同化して行くような場合に成立つ。
バの母材を製造する間に堆積した石英層がその面
に向つて同化して行くような場合に成立つ。
導線１８，１９が位相比較器２０および２１の
入力に接続されており、位相比較器２０，２１に
は基準信号として導線７の信号が接続されてい
る。位相比較器２０および２１のそれぞれの出力
２２および２３は計算回路２４に接続されてお
り、そこでそれらの出力信号から(1)および(2)式な
らびに△ψ＝2π△／λ0（λ0は真空中の波長）によ つてn1およびＳの値が計算される。
入力に接続されており、位相比較器２０，２１に
は基準信号として導線７の信号が接続されてい
る。位相比較器２０および２１のそれぞれの出力
２２および２３は計算回路２４に接続されてお
り、そこでそれらの出力信号から(1)および(2)式な
らびに△ψ＝2π△／λ0（λ0は真空中の波長）によ つてn1およびＳの値が計算される。
位相比較器を正確に動作させるためには、導線
１８および１９と７の信号とは正確に同一周波数
でなければならない。このことはゼーマン効果に
よつて２つの周波数Ｆ１およびＦ２を発生する単
一のレーザ光源３に、例えば永久磁石を使用する
ことによつて保証される。何故なれば、２つの周
波数Ｆ１およびＦ２の差は磁界の強さに依存する
が永久磁石はこれが一定であり、また基準信号は
Ｆ１およびＦ２の２つの輻射のビートとして得ら
れるから、比較されるビートはいずれも上記要求
を満足するからである。
１８および１９と７の信号とは正確に同一周波数
でなければならない。このことはゼーマン効果に
よつて２つの周波数Ｆ１およびＦ２を発生する単
一のレーザ光源３に、例えば永久磁石を使用する
ことによつて保証される。何故なれば、２つの周
波数Ｆ１およびＦ２の差は磁界の強さに依存する
が永久磁石はこれが一定であり、また基準信号は
Ｆ１およびＦ２の２つの輻射のビートとして得ら
れるから、比較されるビートはいずれも上記要求
を満足するからである。
上述の装置による測定はつぎのようにして行わ
れる。支持管１にガラス層を堆積する前にビーム
４d′および４d″が１方は支持管１に垂直に他方は
入射角αをもつて、それぞれ支持管を通過するよ
うにする。最初に、導線１８および７のそれぞれ
の信号間の位相差と、導線１９および７のそれぞ
れの信号間の位相差を測定する。得られた測定値
△ψ0（０）および円ψ0（α）は初期値として計算
回路２４内に格納される。
れる。支持管１にガラス層を堆積する前にビーム
４d′および４d″が１方は支持管１に垂直に他方は
入射角αをもつて、それぞれ支持管を通過するよ
うにする。最初に、導線１８および７のそれぞれ
の信号間の位相差と、導線１９および７のそれぞ
れの信号間の位相差を測定する。得られた測定値
△ψ0（０）および円ψ0（α）は初期値として計算
回路２４内に格納される。
最初の既添加石英層２ａが堆積した後、上記の
動作を繰り返す。この石英層２ａがあることによ
りビーム４d′および４d″に対して最初の測定時と
異なる光路を与える。従つて基準信号に対して２
つの新しい位相値△ψ1（０）および△ψ1（α）が
得られる。これらの新しい位相差値と初期値とか
ら、計算回路によつて、層２ａに基因する位相差
を算出し、更にそれから層２ａの屈折率n1(a)およ
び厚さＳ(a)を算出する。
動作を繰り返す。この石英層２ａがあることによ
りビーム４d′および４d″に対して最初の測定時と
異なる光路を与える。従つて基準信号に対して２
つの新しい位相値△ψ1（０）および△ψ1（α）が
得られる。これらの新しい位相差値と初期値とか
ら、計算回路によつて、層２ａに基因する位相差
を算出し、更にそれから層２ａの屈折率n1(a)およ
び厚さＳ(a)を算出する。
このようにして得られた値は新しい初期値とし
て記憶され上述の過程に従つて次の層の屈折率お
よび厚さの測定が行われる。
て記憶され上述の過程に従つて次の層の屈折率お
よび厚さの測定が行われる。
厚さおよび屈折率は母材の１点で測定できる
が、しかし、測定は母材の軸方向全体にわたつ
て、あるいはある与えられた軸上の１点に関する
全円周にわたつて行うことができる。このため必
要な、母材と光源の相対運動は、少なくとも堆積
中に支持管を回転する手段を含む母材製造装置に
よつて与えることができる。もし装置が支持管を
移動する手段を有しない場合は、光学系とフオト
ダイオード１４，１５とを、光ビームと供試標本
間の相対的移動が得られるように取付けることが
できる。
が、しかし、測定は母材の軸方向全体にわたつ
て、あるいはある与えられた軸上の１点に関する
全円周にわたつて行うことができる。このため必
要な、母材と光源の相対運動は、少なくとも堆積
中に支持管を回転する手段を含む母材製造装置に
よつて与えることができる。もし装置が支持管を
移動する手段を有しない場合は、光学系とフオト
ダイオード１４，１５とを、光ビームと供試標本
間の相対的移動が得られるように取付けることが
できる。
以上説明した装置は、限られた大きさの標本の
測定の場合にはもつと簡単化できる。即ちこの場
合は回転可能な支持物に標本を取付ける方が光線
４d″を得るための光学系を用いるよりは便利であ
る。
測定の場合にはもつと簡単化できる。即ちこの場
合は回転可能な支持物に標本を取付ける方が光線
４d″を得るための光学系を用いるよりは便利であ
る。
この場合は、同一の入射角により引き続き２回
測定するから、２つづつあるフオトダイオード１
４，１５および位相比較器２０，２１のそれぞれ
片方を除去することができる。このような装置を
図示したのが第２図である。第２図において、標
本は平行な平面を有する透明な材料の板１０１で
あつて、水平軸に関して回転可能な図示していな
い支持物に取付けられている。周波数Ｆ１の光線
４ｃは、反射鏡２５によつてフオトダイオード１
５へ送られる。
測定するから、２つづつあるフオトダイオード１
４，１５および位相比較器２０，２１のそれぞれ
片方を除去することができる。このような装置を
図示したのが第２図である。第２図において、標
本は平行な平面を有する透明な材料の板１０１で
あつて、水平軸に関して回転可能な図示していな
い支持物に取付けられている。周波数Ｆ１の光線
４ｃは、反射鏡２５によつてフオトダイオード１
５へ送られる。
フオトダイオードは、光線４ｄの標本への入射
角が０の時に得られる光線４ｅと、光線４ｄの入
射角が０でない時に得られる、光線４ｅと平行な
光線４ｆとのいずれをも受光できるように取付け
られている。第１図と同様に、フオトダイオード
１５は位相比較器２１および計算回路２４に接続
されている。計算回路はこの図の場合、標本が
α′回転した場合の情報を光線４ｆから受けてお
り、光路差は(1)式のように簡単な幾何学により △＝Ｓ（√2−2′−cosα′） として求められる。
角が０の時に得られる光線４ｅと、光線４ｄの入
射角が０でない時に得られる、光線４ｅと平行な
光線４ｆとのいずれをも受光できるように取付け
られている。第１図と同様に、フオトダイオード
１５は位相比較器２１および計算回路２４に接続
されている。計算回路はこの図の場合、標本が
α′回転した場合の情報を光線４ｆから受けてお
り、光路差は(1)式のように簡単な幾何学により △＝Ｓ（√2−2′−cosα′） として求められる。
第２図に示す装置による測定方法は、基本的に
第１図における場合と同じである。標本への入射
角０の光線に対する位相偏移がまず測定され記憶
された後、光線４ｄの入射角がα′になるように標
本を回転させて２度目の測定を行なう。この結果
得られる２つの位相偏移値から、計算回路によつ
て厚さおよび屈折率の値が計算される。
第１図における場合と同じである。標本への入射
角０の光線に対する位相偏移がまず測定され記憶
された後、光線４ｄの入射角がα′になるように標
本を回転させて２度目の測定を行なう。この結果
得られる２つの位相偏移値から、計算回路によつ
て厚さおよび屈折率の値が計算される。
位相比較器は2πを法とする位相差値を与える
ので、供試標本によつて誘出される位相偏移は
2πより小さいことが含意している。板１０１の
ように、厚さがλより十分大きい標本について測
定すると、位相偏位は2πより大きくなる。その
ような場合、不正確な値が得られることになろ
う。第２図の装置においてそれを防ぐため、板１
０１に対して３回続けて測定を行う。即ち第１回
目は入射角０で、他は入射角α1およびα2になるよ
うに標本を回転させる。第１回目の測定によつ
て、第１図の場合に層のない支持物に対して行つ
た測定に相当する初期値が得られ、他の２回の測
定結果は厚さおよび屈折率の計算に使用される。
入射角α1およびα2を適当に選ぶことによつて、垂
直光線との位相差が2π以上にならないような光
路差を得ることができる。
ので、供試標本によつて誘出される位相偏移は
2πより小さいことが含意している。板１０１の
ように、厚さがλより十分大きい標本について測
定すると、位相偏位は2πより大きくなる。その
ような場合、不正確な値が得られることになろ
う。第２図の装置においてそれを防ぐため、板１
０１に対して３回続けて測定を行う。即ち第１回
目は入射角０で、他は入射角α1およびα2になるよ
うに標本を回転させる。第１回目の測定によつ
て、第１図の場合に層のない支持物に対して行つ
た測定に相当する初期値が得られ、他の２回の測
定結果は厚さおよび屈折率の計算に使用される。
入射角α1およびα2を適当に選ぶことによつて、垂
直光線との位相差が2π以上にならないような光
路差を得ることができる。
以上の説明は、ほんの１例について行つたに過
ぎず、本発明の範囲内において変化や変形が可能
であることは明瞭である。
ぎず、本発明の範囲内において変化や変形が可能
であることは明瞭である。
第１図は、本発明による装置の実施例を示すブ
ロツク図である。第２図は、他の実施例を示すブ
ロツク図である。 主要箇所の符号の説明、１，２ａ，１０１…材
料、３…光源、４…光ビーム、５…ビーム分割
器、６…第１のフオトダイオード、８，９…分割
手段、１０，１１，１２，１６，１７…光学系、
１４，１５…フオトダイオード、２０，２１…位
相比較器、２４…計算回路。
ロツク図である。第２図は、他の実施例を示すブ
ロツク図である。 主要箇所の符号の説明、１，２ａ，１０１…材
料、３…光源、４…光ビーム、５…ビーム分割
器、６…第１のフオトダイオード、８，９…分割
手段、１０，１１，１２，１６，１７…光学系、
１４，１５…フオトダイオード、２０，２１…位
相比較器、２４…計算回路。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 透明な材料の厚さおよび屈折率を測定する方
法において、 僅かに異なる周波数の２つの光輻射を発生する
段階と、 前記２つの輻射の周波数差に等しい周波数を有
し、前記材料の外部の光路を通る前記２つの輻射
間のビートを表わす第１の電気信号を発生する段
階と、 前記２つの輻射を分離して第１および第２の単
色光ビームを発生する段階と、 前記２つの周波数の差に等しい周波数を有し、
材料の外部を通る前記第１の単色光ビームと材料
の内部の２つの異なる光路を通る前記第２の単色
光ビームとの間のそれぞれのビートを表わす第２
および第３の信号を発生する段階と、 前記第２および第３のビート信号のそれぞれ
と、前記第１のビート信号との間の、光路差に基
づく位相差を測定する段階と、 前記位相差から、材料の厚さおよび屈折率の値
を得る段階とを含むことを特徴とする前記方法。 ２ 特許請求の範囲第１項に記載の方法におい
て、前記２つの光輻射はゼーマン効果により得ら
れることを特徴とする前記方法。 ３ 特許請求の範囲第１および第２項のいずれか
に記載の方法において、供試材料は支持物上に逐
次層となつて堆積され、第２の単色光を最初は支
持物のみを通過させ、つぎに各層の堆積後、支持
物と堆積層とを通過させることによつて前記第２
および第３のビート信号を発生し、第２および第
３のビート信号と第１のビート信号との間の位相
差値を各測定後に記憶し、しかる後前記相続く２
回の測定間の差より屈折率および厚さの値を求め
ることを特徴とする前記方法。 ４ 特許請求の範囲第３項に記載の方法におい
て、前記層は、光フアイバの母材を製作するため
に支持管上に堆積した既添加石英（doped―
Silica）であることを特徴とする前記方法。 ５ 特許請求の範囲第４項に記載の方法におい
て、厚さおよび屈折率の測定は、母材の全軸長に
わたり、かつ軸上の各点について層の円周全体に
わたつて行なうことを特徴とする前記方法。 ６ 特許請求の範囲第４および第５項のいずれか
に記載の方法において、前記第２のビームの通る
２つの異なつた光路は、光学系により前記ビーム
を２つの部分ビームに分割し、材料に対してそれ
ぞれ異なる入射角で入射させることによつて得ら
れることを特徴とする前記方法。 ７ 特許請求の範囲第３項に記載の方法におい
て、前記２つの異なる光路を、支持物を回転させ
ることによつて得る前記方法。 ８ 特許請求の範囲第１乃至第７項のいずれかに
記載の方法において、前記第１のビートに関して
2πより大きい位相差を生ずる厚さの側定を行う
ために、まず第２のビームを第１の入射角で材料
を横断させることによつて基準値を決め、つぎに
第２のビームを２つの異なる入射角でしかも基準
値に対して位相差が2π以下であるように材料を
横断させることによつて前記第２および第３のビ
ートを発生することを特徴とする前記方法。 ９ 透明な材料の厚さおよび屈折率を測定する装
置において、 僅かに異なる周波数Ｆ１，Ｆ２の２つの輻射を
含む光ビーム４の光源３と、 前記２つの輻射の周波数差に等しい周波数の第
１の電気信号を発生する第１のフオトダイオード
６と、 前記光源から放射される光ビーム４の１部を取
り出し、材料１，２ａ，１０１を横断しない光路
に沿つて前記第１のフオトダイオードへ送出する
ビーム分割器５と、 残留部分を２つの単色光輻射に分割する手段
８，９、 前記第２および第３の信号を発生する手段に向
つて、２つの輻射の内の１つは材料を横断しない
光路に沿い、他方は材料を横断する２つの異なる
光路に沿つて送光する光学系１０，１１，１２，
１３，１６，１７と、 前記の電気信号を受信し、第２および第３の信
号のそれぞれと第１の信号との間の位相差を表わ
す信号を発生する位相比較システム２０，２１
と、 前記２つの位相差値から厚さおよび屈折率を算
出する計算システム２４とを含むことを特徴とす
る前記装置。 １０ 特許請求の範囲第９項に記載の装置におい
て、前記光源はゼーマン効果レーザであることを
特徴とする前記装置。 １１ 特許請求の範囲第９または第１０項のいず
れかに記載の装置において、前記光学系は、第２
の輻射を材料を横断する前記異なる光路を通る２
つの相異なるビームに分割する手段１６，１７を
含み、そして第２および第３の電気信号を発生す
る手段は、第２および第３のフオトダイオード１
４，１５を含み、それ等フオトダイオードは２つ
の相異なる光路の１つを通る輻射をそれぞれ受光
し、それぞれの位相比較器２０，２１と接続され
ていることを特徴とする前記装置。 １２ 特許請求の範囲第９または第１０項のいず
れかに記載の装置において、材料１０１は、２つ
の異なる入射角で第２の輻射を受光できるように
回転可能な支持物上に取付けられ、第２および第
３の電気信号を発生する手段は、２つの異なる時
点において２つの異なる光路を経て第２の輻射を
受光する単一のフオトダイオード１３を含むこと
を特徴とする前記装置。 １３ 特許請求の範囲第９乃至第１２項のいずれ
かに記載の装置において、材料面上の異なる点に
ついて測定を行えるように、材料１，２ａ；１０
１と第２の輻射の間の相対運動を起こさせる手段
が与えられていることを特徴とする前記装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| IT67149A/82 | 1982-02-10 | ||
| IT67149/82A IT1155284B (it) | 1982-02-10 | 1982-02-10 | Procedimento e apparecchiatura per la misura dell'indice di rifrazione e dello spessore di materiali trasparenti |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58139006A JPS58139006A (ja) | 1983-08-18 |
| JPS648282B2 true JPS648282B2 (ja) | 1989-02-13 |
Family
ID=11299989
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58010655A Granted JPS58139006A (ja) | 1982-02-10 | 1983-01-27 | 透明な材料の厚さと屈折率を測定する方法および装置 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4553841A (ja) |
| EP (1) | EP0085978B1 (ja) |
| JP (1) | JPS58139006A (ja) |
| CA (1) | CA1195858A (ja) |
| DE (2) | DE3374216D1 (ja) |
| IT (1) | IT1155284B (ja) |
Families Citing this family (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60127403A (ja) * | 1983-12-13 | 1985-07-08 | Anritsu Corp | 厚み測定装置 |
| IT1179066B (it) * | 1984-08-22 | 1987-09-16 | Cselt Centro Studi Lab Telecom | Procedimento e dispositivo per la determinazione in tempo reale dello stato di polarizzazione di un fascio luminoso quasi monocromatico |
| IT1184100B (it) * | 1985-04-23 | 1987-10-22 | Cselt Centro Studi Lab Telecom | Ellissometro interferometrico statico |
| JPH0763525A (ja) * | 1991-04-24 | 1995-03-10 | Chukaminkoku Gyoseiin Kokka Kagaku Iinkai | 偏光による測定方法及び装置 |
| EP0514579B1 (en) * | 1991-05-24 | 1995-07-19 | Hewlett-Packard Company | A heterodyne interferometer arrangement |
| US5218426A (en) * | 1991-07-01 | 1993-06-08 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of Commerce | Highly accurate in-situ determination of the refractivity of an ambient atmosphere |
| NL194893C (nl) * | 1992-12-31 | 2003-06-04 | Univ Delft Tech | Zeeman-ellipsometer. |
| GB2283566B (en) * | 1993-11-08 | 1997-09-17 | David Alan Svendsen | Apparatus for measuring refractive index |
| IT1280841B1 (it) * | 1995-04-05 | 1998-02-11 | Cselt Centro Studi Lab Telecom | Procedimento e apparecchiatura per la misura dell'indice di rifrazione di lastrine di materiale vetroso |
| DE69902023T2 (de) | 1998-01-23 | 2003-02-27 | Torsana Biosensor As Vedbaek | Nachweis einer substanz durch brechzahländerung |
| JP3828111B2 (ja) * | 2001-07-02 | 2006-10-04 | 株式会社アドバンテスト | 伝搬測定装置及び伝搬測定方法 |
| JP2003342728A (ja) * | 2002-05-24 | 2003-12-03 | Alps Electric Co Ltd | 光学薄膜の成膜装置及び成膜方法 |
| DE102010025277A1 (de) * | 2010-06-28 | 2011-12-29 | Sensorik-Bayern Gmbh | Vorrichtung und Verfahren zum Steuern des Auftrags einer Beschichtung |
| CN103018200B (zh) * | 2012-11-30 | 2015-02-18 | 清华大学 | 透明介质折射率的监测装置及监测方法 |
| RU175215U1 (ru) * | 2017-04-19 | 2017-11-28 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" | Волоконно-оптическое устройство измерения показателя преломления |
| CN112098039B (zh) * | 2020-09-08 | 2021-06-18 | 中国科学院力学研究所 | 一种高超声速流场脉动密度测量系统及测量方法 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3471238A (en) * | 1966-11-02 | 1969-10-07 | Atomic Energy Commission | Interferometric method and apparatus |
| US3744916A (en) * | 1971-06-08 | 1973-07-10 | Us Navy | Optical film thickness monitor |
| US3737237A (en) * | 1971-11-18 | 1973-06-05 | Nasa | Monitoring deposition of films |
| DE2448294A1 (de) * | 1974-10-10 | 1976-04-22 | Bbc Brown Boveri & Cie | Verfahren und vorrichtung zur bestimmung von schichtdicke und brechungsindex von duennen durchsichtigen schichten |
| US4293224A (en) * | 1978-12-04 | 1981-10-06 | International Business Machines Corporation | Optical system and technique for unambiguous film thickness monitoring |
| US4441811A (en) * | 1981-09-10 | 1984-04-10 | Corning Glass Works | Apparatus and method for determining refractive index profile in a cylindrical article |
| US4492463A (en) * | 1982-03-29 | 1985-01-08 | At&T Bell Laboratories | Method for inspecting multilayer transparent rods |
-
1982
- 1982-02-10 IT IT67149/82A patent/IT1155284B/it active
-
1983
- 1983-01-21 CA CA000419994A patent/CA1195858A/en not_active Expired
- 1983-01-27 JP JP58010655A patent/JPS58139006A/ja active Granted
- 1983-02-07 DE DE8383101142T patent/DE3374216D1/de not_active Expired
- 1983-02-07 EP EP83101142A patent/EP0085978B1/en not_active Expired
- 1983-02-07 DE DE198383101142T patent/DE85978T1/de active Pending
- 1983-02-08 US US06/465,031 patent/US4553841A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0085978A3 (en) | 1985-08-28 |
| IT8267149A0 (it) | 1982-02-10 |
| DE85978T1 (de) | 1985-10-24 |
| EP0085978B1 (en) | 1987-10-28 |
| JPS58139006A (ja) | 1983-08-18 |
| DE3374216D1 (en) | 1987-12-03 |
| EP0085978A2 (en) | 1983-08-17 |
| CA1195858A (en) | 1985-10-29 |
| US4553841A (en) | 1985-11-19 |
| IT1155284B (it) | 1987-01-28 |
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