JPH01210804A - 面間隔測定方法 - Google Patents

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〉 この発明は、近接して配置された２つの而の面間隔を求
める方法に関し、特にファブリベロー干渉計の反射鏡の
間隔を求めるのに好適な面間隔測定方法を提供する事に
ある。

〈従来技術〉 光の波長を求める方法として、反射鏡の面間隔が可変出
来るファブリベロー干渉計に光を入射し、その透過光強
度を測定して干渉次数を求め、これにより波長を求める
合致法が知られている。この方法は波長を正確に求める
事が出来るが、ファブリペロ−干渉計の反射鏡の面間隔
が正確にわかっていなければならない。

ファブリペロ−干渉計の反射鏡の面間隔を正確に求める
方法として第３図に示すものが知られている。この方法
は真空槽１の中にファブリペロ−干渉計２を設置し、そ
れに波長の安定な光を入射しながらこの真空槽に徐々に
窒素ガスをリークさせる。真空槽の内部の屈折率は窒素
ガスの濃度に応じて第４図３のように変化し、その為フ
ァブリベロー干渉計２の透過光強度は４のように変化し
てピークを形成する。ファブリペロ−干渉計２の反射鏡
の面間隔をし、それに入射する光の真空における波長を
λ１．屈折率をｎ、干渉次数をＮとすると、 ｎＬ＝λＮ／２ の関係がある。屈折率は窒素ガスの濃度から求める事か
出来るので、この関係とファブリベロー干渉計２の透過
光のピークの間隔から面間隔りを求める事が出来る。

〈発明が解決すべき問題点〉 しかしながら、この様な面間隔の測定方法には次のよう
な問題点がある。第１の問題点は、屈折率の変化を一定
にするには窒素ガスのリーク量を一定にしなければなら
ず、制御が難しく、かつ取扱が困にである事である。

第２の問題点は、圧力の変化範囲が真空から大気圧まで
であり、かつ雰囲気ガスの種類が制限されるため、測定
範囲が制限される事である。これらの問題点の為に、高
精度で測定する事が出来ず、また測定に熟練を要すると
いう欠点があった。

〈発明の目的〉 この発明の目的は、簡単にかつ高精度で面間隔を測定す
る事が出来る面間隔測定方法を提供する事にある。

く問題点を解決する為の手段〉 前記問題点を解決する為に本発明では、近接して配置さ
れた２つの面の面間隔を測定する為に、被測定面に照射
する光の波長を変化させて、この複数の波長に対応する
被測定面からの透過光強度を検出して、この検出値によ
り前記被測定面の面間隔を求めるようにしたものである
。

〈実施例〉 第１図に本発明に係る面間隔測定方法の一実施例を実現
する装置の構成を示す、第１図において、１０はレーザ
ー光源であり、周波数が安定な光を出力する。１１は周
波数変調器であり、レーザー光源１０の出力光が入射さ
れ、その周波数を連続的に所定値だけ変化させる。この
周波数変調器１１としては、例えば音響光学変調器等が
用いられる。１２はビームスプリッタであり、周波数変
調器１１の出力が入射されてこの光を２つに分岐する。

１３は光検出器であり、ビームスプリッタ１２で反射さ
゛れた光が入射され、その光強度を電気信号に変換する
。１４は被測定面であり、互いに間隔したけ離れて配置
されている。この間隔りが求める面間隔である。被測定
面１４は透明であり、その表面には適当な反射膜が施さ
れている。１５は光検出器であり、被測定面１４を透過
した光が入射され、その光強度が電気信号に変換される
。

１６は演算器であり、光検出器１３．１５の出力が入力
される。なお、光検出器１３は入射光の強度を求めるた
めのものである。

次に、面間隔を求める方法について説明する。

被測定面１４は互いに間隔りを保って配置され、かつそ
の表面に適当な反射膜が形成されているので、これに入
射した光はこれらの被測定面１４の間を複数回反射し、
特定の周波数の光のみ透過する。すなわち、２つの被測
定面１４はファブリベロー干渉計を４１１１４している
。従って、透過光強度■１と入射光強度Ｉ、の比は、 ・　　２ Ｉ　（／　Ｉ　ｉ＝１／　（１＋Ｂｓ＋ｎ　　（δ／２
））・・・・・・・・・・・・　（１） Ｂ：定数（＝（２Ｆ／π）２） Ｆ：フィネス δ：位相（＝２πｆ／ＦＳＲ） ｆ：周波数 ＦＳＲ：フリースベクトラルレンジ になる。この例を第２図に示す、第２図において、横軸
は位相（または周波数）、縦軸は透過光強度／入射光強
度である９位相が２πの整数倍になる所で透過光強度が
最大になる。また、フィネスＦが大きくなるとピークは
鋭くなる９周波数変調器１１により被測定面１４に入射
する光の位相がΔδずつ変化するようにその周波数をｆ
１〜ｆ３・・・・・・ｆｎと変化させ、その時の透過光
と入射光の比Ａ　〜Ａ３・・・・・・Ａｎを測定して前
記（１）式に代入すると、 Ａ　　＝１／ｆｌ−１−Ｂｓ＋ｎ　　　（δ３／２））
Ａ　　＝１／（１＋Ｂｓ１ｎ”　　（δ　／２））ｎ となり、これらの式からパターンクイティング法により
フィネスＦが決定出来る。測定点を多くするとそれだけ
精度を向上させる事が出来る。これによりファブリベロ
ー干渉計の透過特性が決定される。面間隔しは Ｌ＝Ｃ（ｍ＋δ）／＜２ｆ）・・＝−・・・　＜２）Ｃ
：光速 ｆ：周波数 で表わされる。従って、（２）式から Ｌ＝Ｃ（ｍ±δ　）／（２ｆ１） ＝Ｃ（ｍ　モδ　　）　／　（２ｆ２　）＝Ｃ（ｍモδ
３　）　／　（２ｆ３） −〇　（ｍ＋δ゛　）／（２ｆ、） ｍ：干渉次数 Ｃ：定数 となり、面間隔りが求められる。これらの演算は演算器
１６により行われる。

なお、この実施例では周波数が安定化されたレーザー光
源と周波数変調器を用いて周波数が可変な光源を構成し
たが、池の手段であってもよい。

要は所定の範囲で周波数が可変できる安定な光源であれ
ばよい。

また、この実施例ではファブリペロ−干渉計の面間隔測
定について説明したが、その他のギャップの測定等にも
適用出来る。

〈発明の効果〉 以上、実施例を用いて具体的に説明したように、この発
明ではその波長が可変出来る光源を用い、この光源の出
力光を被測定面に入射して、出力光の波長を変化させて
その透過光強度を測定する事により被測定面の間隔を求
めるようにした。従って、面間隔が狭いときも精度よく
測定する事ができる。

また、雰囲気によらず測定が可能なので、測定精度が環
境に左右される事がない。

さらに、周波数が安定な１つの光源の出力光を周波数変
調して測定するので、被測定面での位相跳びの影響を小
さくする事が出来、高精度の測定が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る面間隔測定方法の一実施例を実現
する為の装置の構成を示す構成図、第２図は干渉計の透
過光強度を示す特性曲線図、第３図及び第４図は従来の
面間隔測定方法を説明する為の図である。 １０・・・レーザー光源、１１・・・周波数変調器、１
２・・・ビームスプリッタ、１３．１５・・・光検出器
、１４・・・被測定面、１６・・・演算器。 第　　１　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 近接して配置された２つの面の面間隔を測定する面間隔
   測定方法において、 波長が可変出来る光源の出力光を被測定面に照射し、こ
   の被測定面からの透過光強度を検出して、異なつた複数
   の波長の光に対する前記被測定面の透過光強度により前
   記被測定面の面間隔を求める事を特徴とする面間隔測定
   方法。