JP2003161602A

JP2003161602A - 光ファイバ光学系による干渉計、及びそのためのビーム結合ユニット及び操作器システム。

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Publication number: JP2003161602A
Application number: JP2002237572A
Authority: JP
Inventors: Mark Timothy Sullivan; マーク・ティモシー・サリバン; Carol J Courville; キャロル・ジェイ・コービル; Paul Zorabedian; ポール・ゼラベディアン; Kerry D Bagwell; ケリー・ディー・バッグウェル; David H Kittell; デビッド・エイチ・キッテル
Original assignee: Agilent Technologies Inc
Current assignee: Agilent Technologies Inc
Priority date: 2001-08-20
Filing date: 2002-08-16
Publication date: 2003-06-06
Anticipated expiration: 2022-08-16
Also published as: TW579436B; US20050008298A1; US7009710B2; EP1286133A2; JP4524431B2; US20050270542A1; US20050008322A1; US7116871B2

Abstract

(57)【要約】【課題】単純な構造を有し、比較的小型で安価であり、
安定した性能を維持できる、光ファイバによる光ビーム
の直接の結合手段を提供する。【解決手段】ヘテロダインビームを発生するレーザ（２
１０）、及び異なった周波数を有する第１のビームと第
２のビームにヘテロダインビームを分割するように配置
されたビームスプリッタ（２２０）を含み、第１のビー
ムの経路内における第１のＡＯＭ（２３０）を含み、第
１のＡＯＭが、第１及び第２のビームの周波数の間の相
違を増加するように動作し、且つ第１及び第２のビーム
から測定及び基準ビームを発生する干渉計光学系（２９
０）を含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバ光学系
による光ビームの直接の結合に関する。

【０００２】

【従来の技術】光ビームを結合することは、光学システ
ムに多くの利点を提供する。特にビームは、全体のビー
ム強さを増加するため、又は異なった特性の成分を有す
る合成ビームを構成するために結合することができる。
合成ビームの１つの例は、直交する偏光を有する周波数
成分を含むヘテロダインビームを利用する２周波数干渉
計にある。これらのヘテロダインビームは、異なった周
波数及び直交する偏光を有する２つの入力ビームから構
成することができる。結合前にそれぞれの入力ビームを
分離して取扱うことは、個々の偏光成分によって、成分
ビームの他の特性を区別するべく操作することを可能に
する。

【０００３】光学システムは、１つ又は複数の源から入
力ビームを合成ビームに結合するビーム結合器に入力ビ
ームを伝送するために光ファイバを利用することができ
る。光ファイバからの光の良好な結合は、光ファイバか
らから出射されるビームの精密な制御を必要とする。光
ファイバからの光を制御するための１つの古典的なアプ
ローチは、光ファイバが光をコリメータに向けるよう
に、ファイバ保持器内に光ファイバを剛体的に取付ける
ことにある。コリメータから出る光は平行であり、コリ
メータの固定された軸に沿って向けられる。光ファイバ
からのビームのこのコリメーションは、市場で供給可能
な操作器によって達成される。このような操作器は、典
型的に２つの方向（ｘ及びｙ）における光ファイバの並
進がコリメータの光軸に光ファイバを整列することを可
能にし、このコリメータは分離して操作器上にあって
も、又はなくてもよい。その代わりにファイバ光ファイ
バケーブルアセンブリは、予備整列コリメータ終端によ
って得ることができる。これは、光ファイバケーブルア
センブリから直接コリメーションされた出力を提供す
る。

【０００４】光ファイバからのコリメーションされたビ
ームは、ビーム結合器にコリメーションされた光ビーム
を向けるビーム方向付け光学系に送られる。ビーム方向
付け光学系のための光機械的ビーム操作器は、ビーム結
合器から出るときに、ビームがコリニアであるように、
ビーム結合器から出る光ビームの経路を制御する。

【０００５】図１は、光ファイバ１１０及び１１５が遠
隔源（図示せず）から光ビームを供給する伝統的な光学
システム１００を示している。コリメータ１２０及び１
２５は、それぞれの光ファイバ１２０及び１２５から出
る光を平行ビーム１３０及び１３５にする。

【０００６】ビーム１３０は窓１４０を通過し、且つビ
ーム結合器１６０に入る前に、ミラー１５０から反射す
る。窓１４０の配向は、窓１４０におけるビーム１３０
の屈折を制御し、且つビーム１３０の伝搬方向に対して
垂直な平面内におけるビーム１３０の並進を可能にす
る。ミラー１５０の配向は、ミラー１５０からの反射の
後のビーム１３０の方向を制御する。従って窓１４０及
びミラー１５０の配向の調節は、ビーム結合器１６０へ
のビーム１３０の経路を調節するために、４つの自由度
を有する（すなわち２つの軸に沿った並進、及び２つの
軸の回りの回転）。

【０００７】同様にミラー１４５及び１５５の調節は、
ビーム結合器１６０へのビーム１３５の経路を制御する
ために、４つの自由度を提供する。

【０００８】図１においてビーム結合器１６０は、ビー
ムスプリッタ立方体である。ビーム結合器１６０を通る
ビーム１３０の部分及びビーム結合器１６０において反
射されるビーム１３５の部分は、結合して、結合ビーム
１７０を形成する。窓１４０及びミラー１４５、１５０
及び１５５の配向を制御する操作器は、ビーム１３０及
び１３５の経路を調節して、結合器１６０が、ビームを
単一のコリニア結合ビーム１７０に結合するようにす
る。

【０００９】図１のアプローチは、ミラー及び窓のよう
な光学要素のための良好な品質の光機械的ビーム操作器
の供給能力のために、通常利用される。このアプローチ
の欠点は、組合せのためにビーム１３０及び１３５を精
密に位置決めするために必要な比較的多数の光機械的部
品にある。特にシステム１００は、コリメータ１２０及
び１２５のための２つのファイバ／コリメータ操作器、
及び窓１４０及びミラー１４５、１５０及び１５５のた
めの４つのビーム操作器を必要とする。これらそれぞれ
の部品に関連して、その固有の不正確さ及び不安定さが
存在する。更にそれぞれの追加的な部品は、ビーム結合
ユニットの全体的な容積及びコストに加わる。

【００１０】光ファイバからのビームを取扱う代案のア
プローチは、光ファイバからのビームの位置と角度を調
節し且つ保持するために、単一モード光ファイバ整列器
を利用する。米国特許第５，２８２，３９３号明細書
は、単一モード光ファイバ整列器の例を記載している。
２つ又はそれ以上の光ファイバのためのこのような整列
器は、所望の経路に沿って向けられたコリメーションさ
れたビームを発生することができる。これらのファイバ
光学整列器の欠点は、これら整列器の機械的な複雑さの
ため、比較的大きな寸法となり、コスト高で、長期支持
安定性の面で不確実である。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、従来
の技術における欠点を除去した、初めに述べたような光
ファイバによる光ビームの直接の結合手段を提供するこ
とにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の１つの様相によ
れば、ビーム結合ユニットは、光ファイバケーブルアセ
ンブリのためのコリメータを精密操作器上に取付け、こ
の操作器がコリメーションされたビームの方向を制御す
る。コリメータ／操作器は、光ビームの経路の制御にお
いて２つの自由度を提供し、且つビームのかじ取りを行
なうミラー又は窓に対する要求を減少する。このこと
は、光ファイバからのビームを受信し且つ操作するとき
に、必要なビーム操作器の数を大幅に減少させることを
可能にし、且つビーム結合ユニットの寸法を減少する。

【００１３】本発明の他の特徴によれば、光ファイバケ
ーブルアセンブリの取付けのための操作器は、調節ねじ
及び接線方向たわみ部によって取付けられた２つの板を
含む。２つの板及びたわみ部は、材料の単一の片から機
械加工することができる。光ファイバケーブルアセンブ
リのための取付け範囲の回りに対称的に配置された３つ
の調節ねじは、３つの点において板の分離を制御し、且
つこのようにして光ファイバケーブルアセンブリが取付
けられた板の配向又は平面を制御する。調節ねじは、光
ファイバケーブルアセンブリのピッチング及びヨーイン
グを制御する際にマイクロラジアンの精度を可能にする
ために差動ねじであることができる。

【００１４】本発明の別の様相によれば、干渉計は、異
なった周波数を有する分離した２つのビームを発生する
ために、２周波数のレーザ、ビームスプリッタ、及び１
つ又は複数の音響光学変調器（ＡＯＭ）を利用する。２
周波数レーザは、ビームスプリッタが周波数成分を容易
に分離することを可能にする異なった偏光を有する周波
数成分を有するヘテロダインビームを提供する。この
時、ＡＯＭは、分離したビームの間の周波数の分離を増
加することができる。結果として生じるビームは、分離
した光ファイバを介してビーム結合器ユニットに送るこ
とができ、この結合器ユニットは、分離したビームを、
干渉計光学系において利用するためのヘテロダインビー
ムに再結合する。

【００１５】本発明の１つの特定の実施形態は、レー
ザ、ビームスプリッタ、１つ又は複数のＡＯＭ、及び干
渉計光学系を含む干渉計である。レーザは、ヘテロダイ
ンビームを発生するために、ゼーマン分割を利用するこ
とができ、四分の一波長板のような光学要素は、ヘテロ
ダインビームの２つの周波数成分の円偏光を直交する直
線偏光に変換することができる。ビームスプリッタは、
ヘテロダインビームを異なった周波数を有する分離した
ビームに分割するために、直線偏光における相違を利用
し、且つ分離したビームの経路内におけるＡＯＭは、分
離したビームの周波数の間の相違を増加する。従って干
渉計は、ゼーマン分割レーザの周波数安定度及びＡＯＭ
が提供する増強された周波数分離から利得を取得する。
光ファイバは、分離したビームをビーム結合ユニットに
運び、レーザのような熱源は、敏感な干渉計光学系から
離される。

【００１６】本発明の他の実施形態は、干渉計又はその
他の何らかの光学システムにおいて利用するためのビー
ム結合ユニットである。ビーム結合ユニットは、ビーム
結合器、光ファイバケーブルアセンブリ、及び操作器を
含む。ビーム結合器は、逆に多重入力ビームを受信し且
つ組合せたビームを出力するために使われる偏光ビーム
スプリッタ又は複屈折ビームスプリッタであることがで
きる。結合のためにビーム結合ユニットに第１のビーム
を運ぶ光ファイバケーブルアセンブリは、操作器に取付
けられている。操作器は、第１のファイバ光ファイバケ
ーブルアセンブリから出る際の第１のビームの方向を制
御するために調節することができ、且つ第１の操作器の
調節は、ビーム結合器における第１のビームの入射角を
制御する。特に操作器は、ビーム結合器に直接ビームを
方向付けることができ、並進窓を介してビーム結合器に
方向付けることができ、或いは固定の光学要素を介して
ビーム結合器に方向付けることかできる。

【００１７】本発明のこの実施形態の典型的な構成にお
いて、ビーム結合器ユニットに第２のビームを運ぶ第２
のファイバ光ファイバケーブルアセンブリは、第２の操
作器に取付けられている。第２の操作器は、第１のファ
イバ光ファイバケーブルアセンブリから出る際の第２の
ビームの方向を制御することによって、ビーム結合器に
おける第２のビームの入射角を制御するための調節をす
ることができる。

【００１８】本発明の更に他の実施形態は、第１の板、
第２の板、及び複数の点において、例えば３つの点にお
いて板の分離を制御するアクチュエータを含む操作器シ
ステムである。それぞれの操作器は、第１の板における
空洞内に係止するねじ切りされた球及び第２の板におけ
る空洞内に係止する別のねじ切りされた球内にはまるね
じであることができる。アクチュエータは、手動で又は
自動的に動作することができる。アクチュエータの調節
は、第１の板に対して相対的な第２の板の配向を制御
し、且つ典型的に第２の板及び第２の板上に取付けられ
たファイバ光ファイバケーブルアセンブリのような要素
のピッチング及びヨーイングを制御する。

【００１９】

【発明の実施の形態】本発明の１つの様相によれば、２
周波数干渉計は、ヘテロダインビームを発生するために
ゼーマン分割を有するレーザを利用し、ヘテロダインビ
ームを分離した単色ビームに分割するために偏光ビーム
スプリッタを利用し、且つ単色ビームの間の周波数差を
増加するために１つ又は複数のＡＯＭを利用する。従っ
て干渉計は、急速に移動する対象物を測定するために大
きな周波数差を有することができ、且つゼーマン分割が
提供する周波数安定度を維持することができる。光ファ
イバは、ビーム結合ユニットにビームを運ぶことがで
き、このビーム結合ユニットは、干渉計光学系において
利用するために、単色ビームを組合せビームに再結合す
る。ファイバ光学系の利用は、レーザ及びＡＯＭを干渉
計光学系から離すことを可能にし、これにより、レーザ
及びＡＯＭが干渉計光学系の熱環境に影響を及ぼさない
ようにする。分離したファイバにおいて分離したビーム
を送ることは、偏光成分の間の漏話を防止する。

【００２０】本発明の別の様相によれば、ビーム方向付
け光機械的システムは、光ファイバから出るコリメーシ
ョンされたビームの方向を調節する操作器と光ファイバ
のためのコリメータを結合する。ビーム結合器への入力
ビームを制御するビーム方向付けシステムにおいて、そ
れぞれのコリメータ／操作器は、ビームを、直接ビーム
結合器に向け、又は窓を介してビーム結合器に向けるよ
うに配置することができる。その結果生じるシステム
は、更にわずかな要素しか持たず、このシステムは、安
定性を改善し、且つ複雑さとコストを減少する。ビーム
の方向付けは、２周波数干渉計を含むがこれに限定する
わけではない種々の光学システムにおいて提供すること
ができる。

【００２１】図２は、本発明の１つの実施形態による干
渉計システム２００のブロック図を示している。干渉計
システム２００は、レーザ２１０、四分の一波長板２１
５、コーティングされた偏光ビームスプリッタ２２０、
音響光学変調器（ＡＯＭ）２３０及び２３５、光ファイ
バ２５０及び２５５、ビーム結合ユニット２６０、及び
干渉計光学系２９０を含む。

【００２２】レーザ２１０及び四分の一波長板２１５
は、直交する直線偏光を有する別個の２つの周波数成分
を有するヘテロダインビームの源として作用する。レー
ザ２１０の例としての実施例は、ＡｇｉｌｅｎｔＴｅ
ｃｈｎｏｌｏｇｙ社から供給可能なモデル５５１７Ｄの
ような市販で供給可能なＨｅ−Ｎｅレーザであり、これ
は、同じレーザ空洞内に２つの周波数成分を発生するた
めに、ゼーマン分割を利用している。このようなゼーマ
ン分割は、周波数ｆ１’及びｆ２’及びほぼ２ＭＨｚの
周波数差ｆ２’−ｆ１’を有する周波数成分を有するヘ
テロダインビームを発生することができる。２つの周波
数成分は、反対の円偏光を有し、且つ四分の一波長板２
１５は、周波数成分が直交する直線偏光を有するよう
に、周波数成分の偏光を変更する。

【００２３】偏光ビームスプリッタ２２０は、２つの周
波数成分を分離する。偏光ビームスプリッタ２２０は、
市販で供給可能な高品質ビームスプリッタであることが
でき、このビームスプリッタは、透過ビームにおける一
方の直線偏光及び反射ビームにおける直交する直線偏光
に対して大きな消光比を提供する。偏光ビームスプリッ
タ２２０は、例えば一方の直線偏光を反射し且つ直交す
る直線偏光を反射するために薄膜コーティングを利用し
たコーティング偏光ビームであることができる。その代
わりに偏光ビームスプリッタ２２０は、異なった偏光を
有するビームを分離するために方解石のような複屈折材
料の特性を利用する複屈折光学要素であることができ
る。

【００２４】コーティングした偏光ビームスプリッタを
利用する場合、消光比は、最前の結果及びもっともきれ
いな周波数成分の分離を提供するヨーイング角に偏光ビ
ームスプリッタ２２０を回転することによって改善する
ことができる。従って入力ビームは、一般にコーティン
グされた偏光ビームスプリッタの入口面に対して垂直で
はない。その全体について引用によりここに組込まれる
“ＡｌｉｇｎｍｅｎｔＭｅｔｈｏｄＦｏｒＯｐｔｉ
ｍｉｚｉｎｇＥｘｔｉｎｃｔｉｏｎＲａｔｉｏｓ
ＯｆＣｏａｔｅｄＰｏｌａｒｉｚｉｎｇＢｅａｍ
Ｓｐｌｉｔｔｅｒｓ”と題する米国出願番号第０９／
９３３６３２号なる本願と共に出願した米国特許出願
は、更に２つの周波数成分の分離における特性を最大に
するためにコーティングされた偏光ビームスプリッタを
整列することを記載している。

【００２５】図示した実施形態において、低い方の周波
数成分は、コーティングされたＰＢＳ２２０がＡＯＭ２
３０に透過する偏光を有し、且つ高い方の周波数成分
は、コーティングされたＰＢＳ２２０がＡＯＭ２３５に
向かって反射する偏光を有する。ＡＯＭ２３０及び２３
５は、異なった周波数（例えば８０ＭＨｚ及び８６ＭＨ
ｚ）において動作し、且つ２つのビームの周波数を更に
分離するように２つのビームの周波数を変化する。ＡＯ
Ｍ２３０及び２３５からの出力ビームは、それぞれ周波
数ｆ１＝ｆ１’＋８０ＭＨｚ及びｆ２＝ｆ２’＋８６Ｍ
Ｈｚを有し、これらは、ほぼ８ＭＨｚ離れている。更に
広い周波数の分離は、干渉計システム２００が更に急速
に移動する対象物を正確に測定することを可能にする。

【００２６】図２の実施形態は、比較可能な周波数（例
えば８０及び８６ＭＨｚ）において動作する２つのＡＯ
Ｍ２３０及び２３５を利用する。このことは、分離した
２つのビームにおける光学経路及び影響を更に比較可能
にするという利点を有する。追加的にどちらのＡＯＭ
も、比較的わずかな量だけ周波数差を増加するために、
低い周波数（例えば６ＭＨｚ）において動作する必要が
ない。しかしながら、本発明の他の実施形態は、一方の
ビームの周波数をシフトし且つそれにより周波数差を増
加するために、単一のＡＯＭを利用することができる。

【００２７】レンズ２４０及び２４５は、それぞれ分離
した偏光保存光ファイバ２５０及び２５５内に分離した
ビームを集束する。本発明の例としての実施形態におい
て、偏光保存光ファイバ２５０及び２５５は、コーニン
グ社又はフジクラアメリカ社から供給可能な“パンダ
型”ＰＭファイバのような市販で供給可能な光ファイバ
である。ある種の用途において、光ファイバ２５０及び
２５５は、バルクヘッド又はその他の固定物を横断する
ことができる。偏光保存ファイバ２５０及び２５５は、
分離したビームをビーム結合ユニット２６０に引渡し、
このビーム結合ユニットは、２つのビームをビーム結合
器２７０に向ける。

【００２８】光ファイバ２５０及び２５５の利用は、レ
ーザ２１０及びＡＯＭ２３０及び２３５を干渉計光学系
２９０から離して取付けることを可能にする。従ってレ
ーザ２１０及びＡＯＭ２３０及び２３５において発生さ
れる熱は、干渉計光学系２９０の熱環境を妨害しない。
追加的にレーザ２１０及びＡＯＭ２３０及び２３５は、
干渉計光学系２９０に対して相対的に固定された位置を
持つ必要がなく、これらは、測定される対象物の近くに
制限された利用可能な空間を有する用途において、重要
な利点を提供することができる。

【００２９】ビーム結合ユニット２６０は、共線出力ビ
ームＣＯｕｔを形成するようにビーム結合器２７０内に
おいて組合せるために光ファイバ２５０及び２５５から
の入力ビームＩＮＲ及びＩＮＴを整列する。ビーム結合
器２７０は、逆に利用されるコーティングされたＰＢＳ
であることができる。他の実施形態においてビーム結合
器２７０は、方解石のような複屈折材料からなる。“Ｂ
ｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｔＢｅａｍＣｏｍｂｉｎｅｒ
ｓＦｏｒＰｏｌａｒｉｚｅｄＢｅａｍｓＩｎＩ
ｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒｓ”と題する米国出願番号
第０９／９３３６３２号なる米国特許出願は、複屈折材
料からなるビーム結合器を記載しており、且つその全体
において引用によりここに組込まれる。

【００３０】結合されたビームＣＯｕｔは、干渉計光学
系２９０の入力である。干渉計光学系２９０において、
ビームスプリッタ２７５は、解析システム２８０にビー
ムＣＯｕｔの一部を反射し、且つ解析システム２８０
は、第１及び第２の基準ビームとしてビームスプリッタ
２７５において反射された光の２つの周波数成分を利用
する。結合されたビームＣＯｕｔの残りの部分は、偏光
ビームスプリッタ２９２に入る前に、ビームエキスパン
ダ（図示せず）によって寸法を拡大される。

【００３１】偏光ビームスプリッタ２９２は、基準反射
器２９８の方に向けられた第３の基準ビームを形成する
ために１つの偏光（すなわち１つの周波数ビーム）を反
射し、且つ測定される対象物に向けて測定ビームとして
別の直線偏光（すなわち別の周波数）を透過する。干渉
計光学系の他の変形において、偏光ビームスプリッタ
は、測定ビームを形成する成分を透過し、且つ基準ビー
ムを形成する成分を反射する。

【００３２】測定される対象物の運動は、測定ビームの
周波数にドップラーシフトを引起こし、これは、解析シ
ステム２８０によって、第３の基準ビームと対象物から
反射した後の測定ビームとの周波数の間の差に等しい周
波数を有するビート信号を形成するように、第３の基準
ビームと測定ビームを結合することによって測定され
る。ドップラー周波数シフトを正確に判定するために、
このビート信号の周波数は、第１及び第２の基準ビーム
の結合から発生された基準ビート信号の周波数と比較す
ることができる。解析システム２８０は、対象物の速度
及び／又はその動いた距離を判定するために、ドップラ
ー周波数シフトを解析する。

【００３３】図３（ａ）は、ビーム結合ユニット２６０
の実施形態のブロック図である。この実施形態において
ビーム結合ユニット２６０は、基板（図示せず）、２つ
のコリメータ３２０及び３２５、コリメータ３２０及び
３２５のための２つのマイクロラジアン操作器（図示せ
ず）、２つの平行な窓３４０及び３４５、窓３４０及び
３４５のための２つのミリラジアン操作器（図示せ
ず）、ビーム結合器２７０Ａ、及びビーム結合器操作器
（図示せず）を含んでいる。

【００３４】光ファイバ２５０及び２５５は、それぞれ
のコリメータ３２０及び３２５に結合された単一モード
偏光維持ファイバである。光ファイバ２５０又は２５５
とコリメータ３２０又は３２５との結合は、ここではフ
ァイバ光ファイバケーブルアセンブリ（ＦＯＣＡ）と称
する。それぞれのコリメータ３２０及び３２５から出る
光ビーム３３０及び３３５は、コリメーションされてお
り、且つ直線偏光を有する。

【００３５】初期調節プロセスの間に、コリメータ３２
０及び３２５は、コリメータ３２０及び３２５から出る
２つのビームの直線偏光が互いに直交する所望の方向を
有するまで、回転させられる。直線偏光が所望の方向を
有するとき、コリメータ３２０及び３２５は、それぞれ
のマイクロラジアン操作器において固定される。

【００３６】図示した実施形態においてすべての操作器
は、固定された硬い基板に取付けることができる。１つ
の基板は、１つ、２つ又はそれ以上の結合されるビーム
を必要とするシステムのために、一方の側又は反対側に
複数のビーム結合ユニットを収容することができる。従
ってビーム結合ユニットは、多重ビーム構造のために積
み重ねることができる。

【００３７】マイクロラジアン操作器は、適当な入射角
でビーム結合器２７０にビームを向けるために、コリメ
ータ３２０及び３２５から出たビームの方向を制御す
る。それぞれのマイクロラジアン操作器は、ピッチン
グ、ヨーイング及びピストンの調節を行なうことができ
るが、典型的にはコリメータ３２０及び３２５のピッチ
ング及びヨーイングの調節だけが利用される。追加的に
それぞれのマイクロラジアン操作器は、窓３４０及び３
４５の必要を回避するために、ビームの調節可能な並進
を提供することができる。

【００３８】コリメータ３２０及び３２５は、それぞれ
のマイクロラジアン操作器に剛体的に取付けられている
が、一方光ファイバ２５０及び２５５は、それぞれのコ
リメータ３２０及び３２５の後に追従する。光ファイバ
２５０及び２５５は、歪みを軽減するために適当な緩み
を持って取付けることができる。従って操作器がピッチ
ング又はヨーイングしたとき、ＦＯＣＡ全体がピッチン
グ又はヨーイングし、且つ従ってＦＯＣＡから出るビー
ムの方向が変化する。

【００３９】ビーム結合ユニット２６０は窓３４０及び
３４５を利用し、これらの窓は、それぞれのビーム３３
０及び３３５を並進するために、平行な側面を有する光
学品質のガラスである。（このような窓は、コリメータ
３２０及び３２５のための操作器が目標点に対してビー
ム３３０及び３３５を並進することができる場合、本発
明の実施形態において不要である。）それぞれの窓３４
０及び３４５は、相応するコリメータ３２０又は３２５
とビーム結合器２７０との間にあり、且つミリラジアン
操作器に取付けられている。窓３４０は、窓３４０にお
けるビーム３３０の入射角に依存する量だけ、水平且つ
／又は垂直にビーム３３０を並進する。同様に窓３４５
は、窓３４５におけるビーム３３５の入射角に依存する
量だけ、水平且つ／又は垂直にビーム３３５を並進す
る。ミリラジアン操作器は、窓３４０及び３４５の配向
を制御し、且つそれによりビーム結合器２７０Ａに対し
て相対的なビーム３３０及び３３５の並進を制御する。

【００４０】コリメータ３２０又は３２５のための操作
器及び窓３４０又は３４５のための操作器の組合せは、
ビーム３３０又は３３５の経路の調節に対して４つの自
由度を提供する。コリメータ３２０及び３２５のための
操作器は、マイクロラジアンの分解能を提供するが、一
方窓３４０及び３４５のための操作器は、それより粗い
（例えばミリラジアン）の分解能を利用することができ
る。このことは、コリメータ３２０及び３２５のための
操作器がビームの方向を制御し、且つ角度における不正
確が、ビーム結合器から離れるとともにますますビーム
を分離する結果になることがあるためである。これに対
して並進における不正確は、ビームがビームの中心の間
において固定のオフセットを有するようになるにすぎな
い。図１に示したような従来のビーム結合ユニットにお
いて、ビームの角度に影響を及ぼすすべての操作器は、
細かい分解能を必要とする。

【００４１】一般に一方のビーム３３０又は３３５を並
進するために、１つの窓３４０又は３４５及びそれに関
連する操作器だけが必要である。例えば一方のＦＯＣＡ
のためのマイクロラジアン操作器は、ビーム３３０又は
３３５を直接ビームスプリッタ２７０Ａに向け、且つ他
方のビーム３３５又は３３０のためのミラーは、ビーム
結合器２７０からの出力ビームが合成ビームＣＯｕｔの
コリニアな部分であるように、ビームを並進する。しか
しながら２つの窓及び操作器によって、両方のビームを
ビーム結合器２７０の所望の入射点に並進することがで
きる。

【００４２】一般にビーム結合器２７０は、逆に利用さ
れるビームスプリッタであり、且つ干渉計２００の要求
に従って選ばれるタイプのものである。図３（ａ）の実
施形態においてビーム結合器２７０Ａは最適な特性のた
めにビーム結合器２７０Ａのヨーイング角度を調節する
ことができる。図３（ｂ）は、ビーム結合器２７０Ｂが
複屈折プリズムである本発明の実施形態を示している。
特にビーム結合器２７０Ｂは、ロションプリズムである
が、ウラストン、コットン、又はグラン−トンプスンプ
リズムのような種々の複屈折プリズムを利用することも
できる。このような偏光感応光学要素の利用は、このよ
うな要素が合成ビームＣＯｕｔから不所望な偏光を消去
し又は分離するので、結合されたビームＣＯｕｔの偏光
／周波数純度の浄化を援助する。

【００４３】図３（ｂ）に示すビーム結合ユニット２６
０の実施形態は、１つの入力ビーム３３０だけのための
並進能力の利用も示している。この構成のために、整列
プロセスは、マイクロラジアン操作器により入力ビーム
３３０及び３３５の方向を調節し、且つビーム結合器２
７０Ｂからのビームを出力する場合にビーム３３０及び
３３５が重なり合うように、ビーム３３０を並進する。
従って出力ビームは、ビーム３３５に依存する位置を有
し、且つ入力ビーム３３５は、目標に対して並進するこ
とができない。しかしながら、光学窓３５０の調節は、
目標位置に対して出力ビームを並進することができる。

【００４４】図３（ａ）及び図３（ｂ）のビーム結合ユ
ニット２６０は、ほとんど直接コリメータ３２０及び３
２５からそれぞれのビーム結合器２７０Ａ及び２７０Ｂ
にビーム３３０及び３３５を方向付ける。従ってビーム
結合ユニット２６０の寸法は、ＦＯＣＡとビーム結合器
との間の必要な距離及び角度に依存している。図３
（ａ）及び図３（ｂ）に示されたビーム結合ユニットの
更にコンパクトなバージョン変形は、固定のミラーを含
むことができる（例えば自己調節部を持たない取付け部
における）。

【００４５】図４（ａ）、図４（ｂ）及び図４（ｃ）
は、ファイバ光ファイバケーブルアセンブリの取付けに
適したマイクロラジアン操作器４００の実施形態のそれ
ぞれ側面図、正面図及び底面図である。操作器４００
は、底板４１０、固定板４２０、及びピッチング／ヨー
イング板４３０を含む。図４（ｃ）に示すように、底板
４１０は３つの足４１２を有し、これらの足は、操作器
４００を光学システムに取付けたときに底板に接触す
る。ねじ４４４及び４４５は、底板４１０に固定の板４
２０を取付ける。

【００４６】３つの接線方向たわみ部４２５及び３つの
差動ねじ４４１、４４２及び４４３は、固定の板４２０
にピッチング／ヨーイング板４３０を取付ける。接線方
向たわみ部４２５、ピッチング／ヨーイング板４３０及
び固定板４１０は、すべて材料の同じ片から機械加工す
ることができるので、接線方向たわみ部４２５、ピッチ
ング／ヨーイング板４３０及び固定板４１０は、同じ連
続的な構造の異なった位置であることができる。たわみ
部４２５は、基本的にＳ形になっており、且つピッチン
グ／ヨーイング板４３０と固定の板４２０との間の分離
を変更する運動を可能にするように固定するために十分
に薄い。しかし、たわみ部４２５は、板４２０及び４３
０に対して垂直な軸の回りにおけるピッチング／ヨーイ
ング板４３０の回転を防止するために、固定の板４２０
に整列してピッチング／ヨーイング板４３０を維持す
る。

【００４７】図４（ｂ）は、ファイバ光ファイバケーブ
ルアセンブリ（図示せず）のためのピッチング／ヨーイ
ング板４３０における取付け範囲４３２を示している。
ピッチング／ヨーイング板４３０に形成された開口４３
４は、光ケーブルを収容しており、且つ所定の位置にＦ
ＯＣＡをクランプするために変形することができる。そ
の代わりに又は追加的に、コリメータのための取付け構
造は、コリメーションされたビームの方向がピッチング
／ヨーイング板４３０の配向に依存するように、ピッチ
ング／ヨーイング板４３０にＦＯＣＡを保持することが
できる。

【００４８】差動ねじ４４１、４４２、４４３の調節
は、ピッチング／ヨーイング板４３０の配向を制御し、
且つ従ってＦＯＣＡから出るコリメーションされたビー
ムの方向を制御する。特に差動ねじ４４２の調節は、コ
リメーションされたビームのピッチング角を変化するこ
とができ、且つ差動ねじ４４１と４４３の反対の調節
は、コリメーションされたビームのヨーイング角を変化
する。

【００４９】それぞれの差動ねじ４４１、４４２または
４４３は、１対のねじ切りされた球４５１と４６１、４
５２と４６２又は４５３と４６３に向且つてばね負荷を
かけられており、且つこの中にねじ込まれている。ねじ
切りされた球４５１、４５２及び４５３は、固定の板４
２０におけるそれぞれの円錐部内にあり、且つねじ切り
された球４６１、４６２及び４６３は、ピッチング／ヨ
ーイング板４３０のそれぞれの円錐部内にある。（図４
（ａ）に示すように、用語、球は、ここにおいて装置の
表面の一部が球であることを表すために利用されてお
り、完全な球を表すためではない。）球４５１、４５２
及び４５３は、球４６１、４６２及び４６３のねじピッ
チとはわずかに異なったねじピッチを有し、且つそれぞ
れの差動ねじ４４１、４４２及び４４３は、球４５１、
４５２及び４５３のねじピッチに合ったねじピッチを有
する一方の端部、及び球４６１、４６２及び４６３のね
じピッチに合ったねじピッチを有する反対の端部を有す
る。従ってねじ４４１、４４２及び４４３を回し、且つ
関連するねじ切りされた球が定置のままである場合、板
４２０と４３０との間の分離は、ねじピッチにおける差
に依存する量だけ変化する。

【００５０】それぞれの差動ねじ４５１、４５２又は４
５３は、微調節モード及び粗調節モードを有する。微調
節モードにおいて、ねじ切りされた球４５１、４５２、
４５３、４６１、４６２及び４６３は、定置のままなの
で、回転は、ピッチング／ヨーイング板４３０を前記の
ように、ねじピッチにおける差に依存する量だけ動か
す。差動ねじ４４１、４４２又は４４３におけるピン及
び球４６１、４６２又は４６３における中子（ｔａｎ
ｇ）は、粗調節モードを提供する。ピンが対応する中子
に接触するように回されると、一方のねじ切りされた球
４６１、４６２又は４６３は、ねじ４４１、４４２又は
４４３と一緒に回転するので、ピッチング／ヨーイング
板４３０の運動は、他方のねじ切りされた球４５１、４
５２又は４５３のねじピッチに依存する。本発明の例と
しての実施形態において、粗調節モードは、ほぼ＋／−
５度の比較的大きな角度調節範囲を可能にし、且つ微調
節モードは、操作器４００にほぼ１マイクロラジアンの
分解能を可能にする。

【００５１】差動ねじ４４１、４４２及び４４３は、手
動で又はアクチュエータによって駆動することができ
る。アクチュエータは、操作器４００の遠隔調節を可能
にする。特に電力を遮断したときに固定の配向を維持す
るピコモータは、調節のために差動ねじ４４１、４４２
及び４４３を回転することができ、且つ調節が完了した
後に、動作中のシステムの加熱を避けるために遮断する
ことができる。

【００５２】温度の変化する環境において、操作器４０
０のすべての部品は、注意深く選択し、且つ適当に準備
するようにする。特に構造はモノリシックであるように
し、ここにおいて板４１０、４２０及び４３０は、材料
の１つの片から機械加工される。追加的に操作器４００
は、ほとんど排他的に小さな線熱膨張係数を有する材料
（例えばアンバ）を利用する。このことは、温度変化の
場合に、操作器４００内における差動運動を最小にする
ことを助ける。結合部は、適当なトルクを加えられる締
付け器によって引起こされる材料の変形を吸収するよう
にする。底板４１０は、熱膨張の異なった率を吸収する
ことができる３つの足４１２を有する。このことは、す
べての結合部におけるクリーンさとともに、粘着／滑り
運動に関連するヒステリシスの問題を最小にする。

【００５３】操作器４００は、取付け範囲４３２の回り
の１２０°の間隔を置いて且つ取り付けられたＦＯＣＡ
の光軸の回りにおいて対称に差動ねじ４４１、４４２及
び４４３を配置することによって軸線対称の利点も有す
る。板４２０及び４３０は、この対称性を分担するの
で、温度変化は、軸線方向膨張を引起こし、この膨張
は、取付けられたＦＯＣＡから出る光ビームの方向を変
化しない。

【００５４】図４（ｄ）は、本発明の他の実施形態によ
る操作器４００Ｄの側面図を示している。操作器４００
Ｄは、基板に取付けられる底板（例えば基板４１０）と
して且つ固定の板（例えば固定の板４２０）として使わ
れる単一の構造４１５を有する。追加的に操作器４００
Ｄは、所定の位置にコリメータを保持する取付け部４７
０を有する。

【００５５】前記のビーム結合ユニットの例としての実
施形態は、マイクロラジアンの角度及びミリメータのビ
ーム重なりにビームを結合することができるが、一方本
発明のそれほど洗練されていない変形を形成してもよ
い。ある種の用途において、必要なビーム重なりは、調
節不可能な機械的レジストレーション、例えば運動学的
な取付け部、精密製造技術、又は標準製造技術を利用し
てさえ達成することができる。この一層簡単な場合にお
いて、１つのコリメータは、剛体的に取付けられるの
で、適当なデータの整列が提供される。第２のコリメー
タは、適当なビームの重なりが達成されるように、マイ
クロラジアン操作器に取付けられる。コリニア性は、こ
の第２のコリメータを保持するマイクロラジアン操作器
を調節することによって達成される。もっとも簡単な実
施形態は、必要なビームの重なり及びコリニア性が達成
されるように、コリメータを剛体的に取付けることにあ
る。このようなアプローチにおいて、並進又は回転調節
は利用されない。整列は、製造の精度によって提供さ
れ、且つ制限される。

【００５６】一般的な実施形態において、ビーム結合ユ
ニットは、データに、例えば特定された公差内に一方の
ビームを第１に整列することにより整列され、第１のビ
ームは、基板に対して相対的な特定された方向及び位置
を有するように整列される。それから第２のビームは、
第１のビームに対してコリニアであるように整列され
る。コリメータを保持するマイクロラジアン操作器の角
度調節は、入射角を制御するので、出力ビームは高度に
平行である。ミリラジアン操作器における窓の回転は、
ビームの重なりを最大にするように一方又は両方のビー
ムを並進する。

【００５７】典型的に外部検出器は、ビームの整列を測
定する。電荷結合素子（ＣＣＤ）アレイに結合されたマ
イクロレンズアレイのような位置に感応する装置（ＰＳ
Ｄ）は、２つのビームの方向と重なりを判定することが
できる。このビームの重なりは、整列望遠鏡及びＣＣＤ
カメラを利用して評価してもよい。

【００５８】結合されたビームのコリニア性及び安定性
は、ビーム重心測定能力を有する精密オートコリメータ
を利用して評価することができる。この評価の際、結合
されたビームは、オートコリメータの接眼鏡において集
束されるＣＣＤカメラを装備したオートコリメータ内に
向けられる。ブロックされた一方のビームによって、オ
ートコリメータ、フレームつかみ器及び解析ソフトウエ
アは、ブロックされない（第１の）ビームの重心又はプ
ロファイルを判定する。ブロックされた第１のビームに
よって、同じ手続きは、第２のビームの重心又はプロフ
ァイルを判定する。オートコリメータは、ビームの間の
角度を（すなわちビームのコリニア性を）測定する。オ
ートコリメータは、ビーム経路内における精密光学くさ
びを利用して且つ利用せずに、同じビームを観察するこ
とによって校正することができる。２つの測定における
相違、及び精密光学くさびの既知の角度は、角度変化の
効果を表示する。

【００５９】結合されたビームのコリニア性及び安定度
を評価するための別の方法は、安定な基板に取付けられ
た一連の位置感応装置（ＰＳＤ）を含む。

【００６０】利用のためにビーム結合ユニットは、寸法
的に安定なフレーム又は台に取付けられる。ビーム結合
ユニットをあらかじめ整列すべきとき、ユニットと台の
間のインターフェースは微妙である。特に台は、ユニッ
トを予備整列するために利用される表面を模倣しなけれ
ばならない。さもなければ２つのビームの微妙な整列が
影響を受けることがある。インターフェースの一貫性を
確実にする１つの方法は、ユニットと台との間に動的な
結合部を利用することにある。

【００６１】ビームの整列は、ビーム結合ユニットに対
して内部の検出器を利用して測定することもできる。外
部の検出器の利用によるように、組込み検出器は、マイ
クロラジアン操作器の調節の間に整列情報をオペレータ
に提供する。検出器は、能動整列システムにおいて動作
するように構成してもよく、ここにおいて検出器は、誤
差信号を発生し、且つ適当に操作器を動かすようにアク
チュエータに命令する（すなわち閉ループ制御を行
う）。

【００６２】図５は、ビーム結合ユニット２６０を示
し、このビーム結合ユニットは、前に図３（ａ）に関し
て説明した構造を含み、且つ追加的に能動整列システム
５００を含む。この例においてビーム３３０はｓ偏光を
有し、且つビーム３３５はｐ偏光を有する。結合された
ビームＣＯｕｔがビーム結合器２７０から出た後に、ビ
ームスプリッタ５１０及び５６０は、ビームの経路に沿
って異なった点において結合されたビームＣＯｕｔをサ
ンプルする。それぞれビームスプリッタ５１０及び５６
０からのビームのサンプルは、偏光ビームスプリッタ５
２０及び５７０に至る。偏光ビームスプリッタ５２０
は、ｓ及びｐ偏光を分割し、且つレンズ５３５及び５４
５を通してｓ及びｐ偏光をそれぞれ検出器５３０及び５
４０に送る。偏光ビームスプリッタ５７０は、ｓ及びｐ
偏光を分割し、且つレンズ５８５及び５９５を通して偏
光ｓ及びｐをそれぞれ検出器５８０及び５９０に送る。

【００６３】検出器５３０及び５８０の出力は、ｓ偏光
ビームの方向と位置を表わしており、且つ検出器５４０
及び５９０の出力は、ｐ偏光ビームの方向と位置を表わ
している。一方のセットの検出器（例えば５３０及び５
８０）からの出力を他方のセットの検出器（例えば５４
０及び５９０）からの出力から引き算することによっ
て、ｓ及びｐ偏光成分の経路の間の差を表示するため
に、誤差信号を発生することができる。成分ビームの間
の角度を検出する際の誤差信号の分解能は、検出器の間
の距離が増加すると、増大する。誤差信号は、アクチュ
エータに帰還され、これらのアクチュエータは、検出さ
れた経路差を除去するために、１つ又は複数のコリメー
タのためのマイクロラジアン操作器を操作する。

【００６４】特定の実施形態を用いて本発明を説明した
が、この説明は、本発明の単なる例示であり、本発明を
限定するものではない。例えば操作器は、ビーム結合器
の関連において説明したが、操作器は、更に一般的にあ
らゆるシステムにおいて、特に精密なピッチング及びヨ
ーイング制御を必要とするものに利用することができ
る。同様にビーム結合器は、２周波数干渉計に関連して
説明したが、ここに開示されたビーム結合器の実施形態
は、２つ又はそれ以上のビームを結合しようとするあら
ゆるシステムにおいて適用できる。開示された実施形態
の特徴のその他の種々の適応及び組合せは、特許請求の
範囲によって定義されたような本発明の権利範囲内にあ
る。

【００６５】上述の実施形態に即して本発明の好適実施
形態を説明すると、本発明は、ヘテロダインビームを発
生するレーザ（２１０）を含み、異なった周波数を有す
る第１のビームと第２のビームに前記ヘテロダインビー
ムを分割するように配置されたビームスプリッタ（２２
０）を含み、前記第１のビームの経路内における第１の
ＡＯＭ（２３０）を含み、前記第１のＡＯＭが、前記第
１及び第２のビームの周波数間の差を増加させるように
動作し、且つ前記第１及び第２のビームから測定及び基
準ビームを発生する干渉計光学系（２８０）を含むこと
を特徴とする、干渉計を提供する。

【００６６】好ましくは、本発明の干渉計は、更に、前
記第２のビームの経路内に第２のＡＯＭ（２３５）を含
み、該第２のＡＯＭが、前記第２のビームの周波数を変
化させる。

【００６７】好ましくは、前記レーザが、前記ヘテロダ
インビーム内に第１の周波数を有する第１の成分及び第
２の周波数を有する第２の成分を供給するため、ゼーマ
ン分割を利用する計。

【００６８】好ましくは、更に前記ヘテロダインビーム
の経路内に光学要素（２１５）を含み、その際、前記光
学要素から出るヘテロダインビームにおいて、前記第１
の成分が第１の直線偏光を有し、且つ前記第２の成分
が、前記第１の直線偏光に直交する第２の直線偏光を有
する。

【００６９】好ましくは、前記ビームスプリッタが、偏
光ビームスプリッタであり、この偏光ビームスプリッタ
が、前記第１及び第２の成分を分離するために、前記第
１及び第２の成分の前記第１及び第２の直線偏光を利用
し、且つ前記ヘテロダインビームを前記第１及び第２の
ビームに分割する。

【００７０】好ましくは、更に前記第１及び第２のビー
ムを受信するように且つ前記干渉計光学系に再結合され
たヘテロダインビームを供給するように配置されたビー
ム結合ユニット（２６０）を含む。

【００７１】好ましくは、前記ビーム結合ユニットが、
ビーム結合器（２７０）を含み、前記第１のビームを前
記ビーム結合ユニットに運ぶ第１の光ファイバケーブル
アセンブリ（３２０）を含み、且つ該第１の光ファイバ
ケーブルアセンブリが取付けられた第１の操作器（４０
０）を含み、該第１の操作器が、前記第１の光ファイバ
ケーブルアセンブリから出る前記第１のビームの方向を
制御するために調節可能であり、その際、前記第１の操
作器の調節が、前記ビーム結合器における前記第１のビ
ームの入射角を制御する。

【００７２】好ましくは、前記ビーム結合ユニットが、
更に、前記第２のビームを前記ビーム結合ユニットに運
ぶ第２の光ファイバケーブルアセンブリ（３２５）を含
み、且つ前記第２の光ファイバケーブルアセンブリが取
付けられた第２の操作器（４００）を含み、前記第２の
操作器が、前記第２の光ファイバケーブルアセンブリか
ら出る際の前記第２のビームの方向を制御するために調
節可能であり、その際、前記第２の操作器の調節が、前
記ビーム結合器における前記第２のビームの入射角を制
御する。

【００７３】好ましくは、前記第１の操作器が、更に前
記ビーム結合器における前記第１のビームの入射位置を
制御するために、出る際の前記第１のビームを並進する
ように調節可能である。

【００７４】更に、本発明は、ビーム結合器（２７０）
を含み、第１のビームを前記ビーム結合ユニットに運ぶ
第１の光ファイバケーブルアセンブリ（３２０）を含
み、且つ前記第１のファイバ光ファイバケーブルアセン
ブリから出る前記第１のビームが、前記ビーム結合器に
おける前記第１のビームの入射角を直接制御する方向を
有するように、前記第１のファイバ光ファイバケーブル
アセンブリを保持する第１の取付け構造（４００）を含
むことを特徴とする、ビーム結合ユニットを提供する。

【００７５】好ましくは、前記第１の取付け構造が、前
記第１のファイバ光ファイバケーブルアセンブリから出
る前記第１のビームの方向を制御するために調節可能で
あり、その際、前記第１の操作器の調節が、前記ビーム
結合器における前記第１のビームの入射角を制御する。

【００７６】好ましくは、前記第１の取付け構造が、前
記ビーム結合器における前記第１のビームの入射位置を
制御するために、出る際の前記第１のビームを並進する
ように調節可能である。

【００７７】好ましくは、前記第１の取付け構造が、前
記第１のビームのために、前記入射角を制御する固定さ
れた方向を提供し、前記固定された方向が、ビーム結合
ユニットの製造の間にセットされる。

【００７８】好ましくは、ビーム結合ユニットが、更に
第２のビームを前記ビーム結合ユニットに運ぶ第２の光
ファイバケーブルアセンブリ（３２５）を含み、且つ前
記第２の光ファイバケーブルアセンブリから出る際の前
記第２のビームが、前記ビーム結合器における前記第２
のビームの入射角を直接制御する方向を有するように、
前記第２の光ファイバケーブルアセンブリを保持する第
２の取付け構造（４００）を含む。

【００７９】好ましくは、前記第１及び第２の取付け構
造のそれぞれが、前記光ファイバケーブルアセンブリか
らのビーム方向を制御するために調節可能な操作器を含
む。

【００８０】好ましくは、更に前記第１のビームを遮断
するように配置された窓（３４０）を有し、その際、窓
の調節が、前記ビーム結合器における前記第１のビーム
の入射位置を制御するために、前記第１のビームを並進
することを特徴とする、請求項１０ないし１５の１つに
記載のビーム結合ユニット。

【００８１】更に、本発明は、第１の板（４１５，４２
０）を含み、ねじ切りされた装置（４５１，４５２，４
５３）の第１のセットを含み、それぞれが、前記第１の
板における空洞に属する球面を有し、操作される要素の
ための取付け範囲（４３２）を有する第２の板（４３
０）を含み、ねじ切りされた装置（４６１，４６２，４
６３）の第２のセットを含み、それぞれが、前記第２の
板における空洞に属する球面を有し、且つ前記第１の板
に前記第２の板を取付けるねじ（４４１，４４２，４４
３）のセットを含み、それぞれのねじが、前記第１のセ
ットにおける前記ねじ切りされた装置の１つにはまる第
１のねじ切りされた部分、及び前記第２のセットにおけ
る前記ねじ切りされた装置の１つにはまる第２のねじ切
りされた部分を有することを特徴とする、操作器システ
ムを提供する。

【００８２】好ましくは、前記第１の板が固定されてお
り、且つ前記ねじの調節が、前記第２の板及び前記第２
の板に取付けられた要素の配向を制御する。

【００８３】好ましくは、ねじの前記セットが、３つの
ねじからなり、これらのねじが、前記第２の板のピッチ
ング及びヨーイングを制御するような位置にある。

【００８４】好ましくは、更に前記第２の板の前記取付
け範囲に取付けられた光ファイバケーブルアセンブリ
（２５０，３２０）を含む。

【００８５】好ましくは、光ファイバアセンブリが、コ
リメータ（３２０）及び前記コリメータに取付けられた
光ファイバ（２５０）を含む。

【００８６】更に、本発明は、第１の板（４１５，４２
０）を含み、第２の板（４３０）を含み、前記第２の板
に対する前記第１の板の回転を防止するために前記第１
及び第２の板を取付けるたわみ部（４２５）を含み、前
記たわみ部が、前記第１及び第２の板の間の分離の変化
を可能にするようにたわみ、且つ前記第１の板に前記第
２の板を取付けるアクチュエータ（４４１，４４２，４
４３）を含み、前記アクチュエータが、前記第１の板に
対して相対的な前記第２の板のピッチング及びヨーイン
グを制御するように調節可能であることを特徴とする、
操作器システムを提供する。

【００８７】好ましくは、更に前記第２の板における取
付け範囲に取付けられた光ファイバケーブルアセンブリ
（２５０，３２０）を含む。

【００８８】好ましくは、前記アクチュエータが、信号
に応答して前記第１及び第２の板の間の分離を変更する
ように動作可能な自動化された装置を含む。

【００８９】好ましくは、前記アクチュエータが、前記
第１及び第２の板の間の多重点における分離を独立に変
更するように動作可能なねじを含む。

【００９０】好ましくは、前記ねじが、前記第１及び第
２の板に接触するねじ切りされた球（４５１，４５２，
４５３，４６１，４６２，４６３）にはまるように構成
される。

【００９１】好ましくは、前記ねじが、前記第１の板に
接触するねじ切りされた球（４５１，４５２，４５３）
にはまる第１のねじピッチ及び前記第２の板に接触する
ねじ切りされた球（４６１，４６２，４６３）にはまる
第２のねじピッチを有する差動ねじである。

【００９２】好ましくは、ねじが手動で操作可能であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】光ファイバからビーム結合器へビームを向ける
従来の光学システムを示す図である。

【図２】異なった周波数及び直交する偏光を有するビー
ムをビーム結合器に伝送するために光ファイバを利用す
る本発明の実施形態による２周波数干渉計を示すブロッ
ク図である。

【図３】（ａ）、（ｂ）は、それぞれ本発明の他の実施
形態によるビーム結合ユニットを示すブロック図であ
る。

【図４】ファイバ光ファイバケーブルアセンブリのマイ
クロラジアン制御を提供する本発明の実施形態による操
作器を示す図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は正面
図、及び（ｃ）は平面図であり、また、（ｄ）は、本発
明による他の実施形態による操作器の側面図である。

【図５】本発明の実施形態による能動調節ユニットを含
むビーム結合ユニットを示すブロック図である。

【符号の説明】

２１０レーザ２１５光学要素２２０ビームスプリッタ２３０ＡＯＭ２３５ＡＯＭ２５０光ファイバ２６０ビーム結合ユニット２７０ビーム結合器２８０干渉計光学系３２０第１の光ファイバケーブルアセンブリ３２５第２の光ファイバケーブルアセンブリ３４０窓４００操作器４１５、４２０第１の板４２５たわみ部４３０第２の板４３２取付け範囲４４１、４４２、４４３ねじ４５１、４５２、４５３、４６１、４６２、４６３ね
じ切りされた装置

フロントページの続き (72)発明者マーク・ティモシー・サリバンアメリカ合衆国カリフォルニア州マウンテン・ビューパロ・アルト・アベニュー 307 (72)発明者キャロル・ジェイ・コービルアメリカ合衆国カリフォルニア州サン・ノゼウディッド・レイク・ドライブ7151 (72)発明者ポール・ゼラベディアンアメリカ合衆国カリフォルニア州マウンテン・ビューベンジャミン・ドライブ2441 (72)発明者ケリー・ディー・バッグウェルアメリカ合衆国カリフォルニア州キャンプベルトゥイラ・リン4004 (72)発明者デビッド・エイチ・キッテルアメリカ合衆国コネティカット州スタンフォードアーズレイ・ロード42 Ｆターム(参考） 2F064 AA01 CC10 FF01 FF06 GG00 GG02 GG12 GG22 GG23 GG38 GG44 GG47 GG70 JJ05 2H041 AA11 AB18 AC01 AZ02 2H099 AA00 BA17 CA06 2K002 AA04 AB12 HA10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ヘテロダインビームを発生するレーザを含
み、異なった周波数を有する第１のビームと第２のビームに
前記ヘテロダインビームを分割するように配置されたビ
ームスプリッタを含み、前記第１のビームの経路内における第１のＡＯＭを含
み、前記第１のＡＯＭが、前記第１及び第２のビームの
周波数間の差を増加させるように動作し、且つ前記第１
及び第２のビームから測定及び基準ビームを発生する干
渉計光学系を含むことを特徴とする、干渉計。
【請求項２】更に、前記第２のビームの経路内に第２の
ＡＯＭを含み、該第２のＡＯＭが、前記第２のビームの
周波数を変化させることを特徴とする、請求項１に記載
の干渉計。
【請求項３】前記レーザが、前記ヘテロダインビーム内
に第１の周波数を有する第１の成分及び第２の周波数を
有する第２の成分を供給するため、ゼーマン分割を利用
することを特徴とする、請求項１又は２に記載の干渉
計。
【請求項４】更に前記ヘテロダインビームの経路内に光
学要素を含み、その際、前記光学要素から出るヘテロダ
インビームにおいて、前記第１の成分が第１の直線偏光
を有し、且つ前記第２の成分が、前記第１の直線偏光に
直交する第２の直線偏光を有することを特徴とする、請
求項１、２又は３に記載の干渉計。
【請求項５】前記ビームスプリッタが、偏光ビームスプ
リッタであり、この偏光ビームスプリッタが、前記第１
及び第２の成分を分離するために、前記第１及び第２の
成分の前記第１及び第２の直線偏光を利用し、且つ前記
ヘテロダインビームを前記第１及び第２のビームに分割
することを特徴とする、請求項４に記載の干渉計。
【請求項６】更に前記第１及び第２のビームを受信する
ように且つ前記干渉計光学系に再結合されたヘテロダイ
ンビームを供給するように配置されたビーム結合ユニッ
トを含むことを特徴とする、請求項１乃至５の１つに記
載の干渉計。
【請求項７】前記ビーム結合ユニットが、ビーム結合器を含み、前記第１のビームを前記ビーム結合ユニットに運ぶ第１
の光ファイバケーブルアセンブリを含み、且つ該第１の光ファイバケーブルアセンブリが取付けられた
第１の操作器を含み、該第１の操作器が、前記第１の光
ファイバケーブルアセンブリから出る前記第１のビーム
の方向を制御するために調節可能であり、その際、前記
第１の操作器の調節が、前記ビーム結合器における前記
第１のビームの入射角を制御することを特徴とする、請
求項６に記載の干渉計。
【請求項８】前記ビーム結合ユニットが、更に、前記第２のビームを前記ビーム結合ユニットに運ぶ第２
の光ファイバケーブルアセンブリを含み、且つ前記第２の光ファイバケーブルアセンブリが取付けられ
た第２の操作器を含み、前記第２の操作器が、前記第２
の光ファイバケーブルアセンブリから出る際の前記第２
のビームの方向を制御するために調節可能であり、その
際、前記第２の操作器の調節が、前記ビーム結合器にお
ける前記第２のビームの入射角を制御することを特徴と
する、請求項７に記載の干渉計。
【請求項９】前記第１の操作器が、更に前記ビーム結合
器における前記第１のビームの入射位置を制御するため
に、出る際の前記第１のビームを並進するように調節可
能であることを特徴とする、請求項７に記載の干渉計。
【請求項１０】ビーム結合器を含み、第１のビームを前記ビーム結合ユニットに運ぶ第１の光
ファイバケーブルアセンブリを含み、且つ前記第１のフ
ァイバ光ファイバケーブルアセンブリから出る前記第１
のビームが、前記ビーム結合器における前記第１のビー
ムの入射角を直接制御する方向を有するように、前記第
１のファイバ光ファイバケーブルアセンブリを保持する
第１の取付け構造を含むことを特徴とする、ビーム結合
ユニット。
【請求項１１】前記第１の取付け構造が、前記第１のフ
ァイバ光ファイバケーブルアセンブリから出る前記第１
のビームの方向を制御するために調節可能であり、その
際、前記第１の操作器の調節が、前記ビーム結合器にお
ける前記第１のビームの入射角を制御することを特徴と
する、請求項１０に記載のビーム結合ユニット。
【請求項１２】前記第１の取付け構造が、前記ビーム結
合器における前記第１のビームの入射位置を制御するた
めに、出る際の前記第１のビームを並進するように調節
可能であることを特徴とする、請求項１０又は１１に記
載のビーム結合ユニット。
【請求項１３】前記第１の取付け構造が、前記第１のビ
ームのために、前記入射角を制御する固定された方向を
提供し、前記固定された方向が、ビーム結合ユニットの
製造の間にセットされることを特徴とする、請求項１０
に記載のビーム結合ユニット。
【請求項１４】ビーム結合ユニットが、更に第２のビームを前記ビーム結合ユニットに運ぶ第２の光
ファイバケーブルアセンブリを含み、且つ前記第２の光
ファイバケーブルアセンブリから出る際の前記第２のビ
ームが、前記ビーム結合器における前記第２のビームの
入射角を直接制御する方向を有するように、前記第２の
光ファイバケーブルアセンブリを保持する第２の取付け
構造を含むことを特徴とする、請求項１０ないし１３の
１つに記載のビーム結合ユニット。
【請求項１５】前記第１及び第２の取付け構造のそれぞ
れが、前記光ファイバケーブルアセンブリからのビーム
方向を制御するために調節可能な操作器を含むことを特
徴とする、請求項１４に記載のビーム結合ユニット。
【請求項１６】更に前記第１のビームを遮断するように
配置された窓を有し、その際、窓の調節が、前記ビーム
結合器における前記第１のビームの入射位置を制御する
ために、前記第１のビームを並進することを特徴とす
る、請求項１０ないし１５の１つに記載のビーム結合ユ
ニット。
【請求項１７】第１の板を含み、ねじ切りされた装置の第１のセットを含み、それぞれ
が、前記第１の板における空洞に属する球面を有し、操作される要素のための取付け範囲を有する第２の板を
含み、ねじ切りされた装置の第２のセットを含み、それぞれ
が、前記第２の板における空洞に属する球面を有し、且
つ前記第１の板に前記第２の板を取付けるねじのセット
を含み、それぞれのねじが、前記第１のセットにおける
前記ねじ切りされた装置の１つにはまる第１のねじ切り
された部分、及び前記第２のセットにおける前記ねじ切
りされた装置の１つにはまる第２のねじ切りされた部分
を有することを特徴とする、操作器システム。
【請求項１８】前記第１の板が固定されており、且つ前
記ねじの調節が、前記第２の板及び前記第２の板に取付
けられた要素の配向を制御することを特徴とする、請求
項１７に記載のシステム。
【請求項１９】ねじの前記セットが、３つのねじからな
り、これらのねじが、前記第２の板のピッチング及びヨ
ーイングを制御するような位置にあることを特徴とす
る、請求項１７又は１８に記載のシステム。
【請求項２０】更に前記第２の板の前記取付け範囲に取
付けられた光ファイバケーブルアセンブリを含むことを
特徴とする、請求項１７、１８又は１９に記載のシステ
ム。
【請求項２１】光ファイバアセンブリが、コリメータ及び前記コリメータに取付けられた光ファイ
バを含むことを特徴とする、請求項２０に記載のシステ
ム。
【請求項２２】第１の板を含み、第２の板を含み、前記第２の板に対する前記第１の板の回転を防止するた
めに前記第１及び第２の板を取付けるたわみ部を含み、
前記たわみ部が、前記第１及び第２の板の間の分離の変
化を可能にするようにたわみ、且つ前記第１の板に前記
第２の板を取付けるアクチュエータを含み、前記アクチ
ュエータが、前記第１の板に対して相対的な前記第２の
板のピッチング及びヨーイングを制御するように調節可
能であることを特徴とする、操作器システム。
【請求項２３】更に前記第２の板における取付け範囲に
取付けられた光ファイバケーブルアセンブリを含むこと
を特徴とする、請求項２２に記載のシステム。
【請求項２４】前記アクチュエータが、信号に応答して
前記第１及び第２の板の間の分離を変更するように動作
可能な自動化された装置を含むことを特徴とする、請求
項２２又は２３に記載のシステム。
【請求項２５】前記アクチュエータが、前記第１及び第
２の板の間の多重点における分離を独立に変更するよう
に動作可能なねじを含むことを特徴とする、請求項２２
又は２３に記載のシステム。
【請求項２６】前記ねじが、前記第１及び第２の板に接
触するねじ切りされた球にはまることを特徴とする、請
求項２５に記載のシステム。
【請求項２７】前記ねじが、前記第１の板に接触するね
じ切りされた球にはまる第１のねじピッチ及び前記第２
の板に接触するねじ切りされた球にはまる第２のねじピ
ッチを有する差動ねじであることを特徴とする、請求項
２５に記載のシステム。
【請求項２８】ねじが手動で操作可能であることを特徴
とする、請求項２５に記載のシステム。