JPH0345330B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0345330B2 JPH0345330B2 JP3637481A JP3637481A JPH0345330B2 JP H0345330 B2 JPH0345330 B2 JP H0345330B2 JP 3637481 A JP3637481 A JP 3637481A JP 3637481 A JP3637481 A JP 3637481A JP H0345330 B2 JPH0345330 B2 JP H0345330B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- polarization
- photodetector
- receives
- analyzer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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-
- 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
- G01J4/00—Measuring polarisation of light
- G01J4/04—Polarimeters using electric detection means
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、偏光測定装置に係り、特に、交流差
動増幅法に基づいて偏光面の微小回転角をＳ／Ｎ
良く、且つ、簡単に測定できる装置に関する。
動増幅法に基づいて偏光面の微小回転角をＳ／Ｎ
良く、且つ、簡単に測定できる装置に関する。
従来の偏光方位振動子を用いた偏光面の回転角
測定方式としては、第１図に示すごとく、光源Ｓ
からの光を偏光子Ｐで偏光し、試料Ｃより出て来
た光の偏光面を偏光方位振動子Ｈを用いて発振器
Ｇの振動数ωで振動させると、偏光子と直交させ
た検光子Ａから出る光の振動数の内ω成分が試料
Ｃによる偏光面の回転角に比例することを利用し
たものがある。この方法では、信号即ち、振動数
のω成分を大きくするため、偏光方位振動子Ｈの
巾を大きくすると、偏光面の回転角が小さい場合
にはω成分より偏光面の回転角とは無関係のωの
２次高調波成分の方が非常に大きくなるため、そ
れが雑音となつて光検出器Ｄの出力信号のＳ／Ｎ
を悪くする欠点があつた。つまり検出器Ｄの出力
Ｅは試料Ｃによる偏光面の回転角をθ、偏光方位
振動子Ｈの振巾Ａ、振動数ωとした場合、偏光子
Ｐと検光子Ａの直交ニコル下、では、Ｅ＝Ksin2
（θ＋Asinωt）となるが、θ，Ａ《１でＥ
KA2／２＋2KAθsinωt−（KA2／２）cos2ωtとな
り、ω成分を大きくするため、振巾Ａを大きくす
ると、θに無関係の2ω成分がA2で大きくなつて
Ｓ／Ｎを悪くしていた。
測定方式としては、第１図に示すごとく、光源Ｓ
からの光を偏光子Ｐで偏光し、試料Ｃより出て来
た光の偏光面を偏光方位振動子Ｈを用いて発振器
Ｇの振動数ωで振動させると、偏光子と直交させ
た検光子Ａから出る光の振動数の内ω成分が試料
Ｃによる偏光面の回転角に比例することを利用し
たものがある。この方法では、信号即ち、振動数
のω成分を大きくするため、偏光方位振動子Ｈの
巾を大きくすると、偏光面の回転角が小さい場合
にはω成分より偏光面の回転角とは無関係のωの
２次高調波成分の方が非常に大きくなるため、そ
れが雑音となつて光検出器Ｄの出力信号のＳ／Ｎ
を悪くする欠点があつた。つまり検出器Ｄの出力
Ｅは試料Ｃによる偏光面の回転角をθ、偏光方位
振動子Ｈの振巾Ａ、振動数ωとした場合、偏光子
Ｐと検光子Ａの直交ニコル下、では、Ｅ＝Ksin2
（θ＋Asinωt）となるが、θ，Ａ《１でＥ
KA2／２＋2KAθsinωt−（KA2／２）cos2ωtとな
り、ω成分を大きくするため、振巾Ａを大きくす
ると、θに無関係の2ω成分がA2で大きくなつて
Ｓ／Ｎを悪くしていた。
また従来光検出器Ｄからの信号をロツクインア
ンプ（Lock in Amp）LAを通して振動数の内ω
成分のみを取り出す方法も知られているが、それ
はロツクインアンプLAの性能（2ω成分を除いて
ω成分だけを取り出す）に影響されてしまい、偏
光方位振動子Ｈの振巾を大きくするとダイナミツ
クレンジを超えてしまうという欠点があつた。
ンプ（Lock in Amp）LAを通して振動数の内ω
成分のみを取り出す方法も知られているが、それ
はロツクインアンプLAの性能（2ω成分を除いて
ω成分だけを取り出す）に影響されてしまい、偏
光方位振動子Ｈの振巾を大きくするとダイナミツ
クレンジを超えてしまうという欠点があつた。
またこの方法だとロツクインアンプにおける信
号処理段階で時定数をかけた事になり、高速読み
出しが非常にむずかしいという欠点もあつた。
号処理段階で時定数をかけた事になり、高速読み
出しが非常にむずかしいという欠点もあつた。
本発明の目的は、偏光面の微小な回転角の測定
において、偏光方位振動子を用いるとともに、試
料を通す光と通さない光に分け、それぞれの最終
的電気信号出力の差をとつて、測定したい試料に
よる偏光面の回転角に無関係の高調波成分を除去
しＳ／Ｎを良くする偏光測定法を提供するにあ
る。
において、偏光方位振動子を用いるとともに、試
料を通す光と通さない光に分け、それぞれの最終
的電気信号出力の差をとつて、測定したい試料に
よる偏光面の回転角に無関係の高調波成分を除去
しＳ／Ｎを良くする偏光測定法を提供するにあ
る。
以下図面を参照しながら本発明の好ましい実施
例について詳細に説明する。第２図は本発明の一
実施例構成図を示し、第１図と同等部分について
は同一符号を付した。第２図において、Ｂは偏光
方位振動子Ｈの出力光を受け、２つの光ビーム
L1，L2に分離するビームスプリツタ、A1，A2は
偏光子Ｐと偏光方向が直交するように配設された
検光子、Ｆは光検出器D1，D2の出力を受ける差
動増幅器である。
例について詳細に説明する。第２図は本発明の一
実施例構成図を示し、第１図と同等部分について
は同一符号を付した。第２図において、Ｂは偏光
方位振動子Ｈの出力光を受け、２つの光ビーム
L1，L2に分離するビームスプリツタ、A1，A2は
偏光子Ｐと偏光方向が直交するように配設された
検光子、Ｆは光検出器D1，D2の出力を受ける差
動増幅器である。
光源Ｓからの光は、偏光子Ｐで偏光され、その
偏光面を偏光方位振動子Ｈを用いて振動数ωで振
動させビームスプリツタＢでL1，L22つの光ビー
ムに分離する。ビームL1は第１図に関連して述
べたごとく、試料Ｃ、検光子A1を通過後、光検
出器D1に入力する。光検出器D1の出力信号I1は
(1)式で示されるものとなる。
偏光面を偏光方位振動子Ｈを用いて振動数ωで振
動させビームスプリツタＢでL1，L22つの光ビー
ムに分離する。ビームL1は第１図に関連して述
べたごとく、試料Ｃ、検光子A1を通過後、光検
出器D1に入力する。光検出器D1の出力信号I1は
(1)式で示されるものとなる。
I1＝K1sin2（θ＋Asinωt） ……(1)
また光ビームL2は検光子A2で偏光された後、
光検出器D2に入力する。この光検出器D2からの
出力信号は、 I2＝K2sin2（Asinωt） ……(2) となる。
光検出器D2に入力する。この光検出器D2からの
出力信号は、 I2＝K2sin2（Asinωt） ……(2) となる。
差動増幅器の利得をA′＝Ｋ／K1，A″＝Ｋ／K2
としておくと、差動増幅器の出力ＥはＥ＝Ｋ
｛sin2（θ＋Asinωt）−sin2（Asinωt）｝＝Ksinθsi
n
（θ＋2Asinωt）、ここでθ，Ａ《１ではＥKθ2−
2KAθsinωtとなる。この結果は2ω成分を含んで
いず、θが微小な場合にも、近似の成り立つ範囲
内で偏光方位振動子の振巾Ａを大きくすることに
より、Ｓ／Ｎ良くθを検出できることを表わして
いる。
としておくと、差動増幅器の出力ＥはＥ＝Ｋ
｛sin2（θ＋Asinωt）−sin2（Asinωt）｝＝Ksinθsi
n
（θ＋2Asinωt）、ここでθ，Ａ《１ではＥKθ2−
2KAθsinωtとなる。この結果は2ω成分を含んで
いず、θが微小な場合にも、近似の成り立つ範囲
内で偏光方位振動子の振巾Ａを大きくすることに
より、Ｓ／Ｎ良くθを検出できることを表わして
いる。
第３図は光磁気メモリー読出し装置に適用した
例を示す。第３図において、SLはレーザ光源、
HFはフアラデーセル、Ｊは光学レンズ、Ｋは磁
気デイスク、Ｔはローパスフイルタである。レー
ザ光源Ｓからのレーザ光は偏光子Ｐを通つて、直
線偏光となり、更に、フアラデーセルHFを通つ
てその偏光面はメモリーのビツト周波数よりも十
分大きな周波数ωで変調され、ビームスプリツタ
ーＳで２つのビームに分離される。１つは参照光
として偏光子Ｐに対し直交した検光子A1を通つ
て光検出器D1に入る。また、もう１つは磁気デ
イスクＫで反射され、磁化状態±Ｍに応じて±θ
だけ偏光面が回転されて検出子A2を通つて光検
出器D2に入る。この場合、検光子A2は、磁化−
Ｍの状態から反射光の偏光面に直交させて置く
と、＋Ｍの状態からの反射光の偏光面はA2に対し
2θだけ回転することになる。従つて、光検出器
D1，D2の出力を差動増幅器Ｆに通すことにより、
その出力からωの高周波成分が相殺され、光磁気
メモリーＫの状態±Ｍは、ω成分が０（−Ｍ）、ま
たは、4KAθ（＋Ｍ）、即ち、０または１の２進符
号として検出され、信号のＳ／Ｎは良好なものと
なる。この場合、θが小さくても、フアラデーセ
ルの変調振巾Ａを大きくすることにより、信号処
理段階で時定数をかけなくても、Ｓ／Ｎを上げら
れることであり、従つて、磁気メモリーの高速読
み出しが可能である。
例を示す。第３図において、SLはレーザ光源、
HFはフアラデーセル、Ｊは光学レンズ、Ｋは磁
気デイスク、Ｔはローパスフイルタである。レー
ザ光源Ｓからのレーザ光は偏光子Ｐを通つて、直
線偏光となり、更に、フアラデーセルHFを通つ
てその偏光面はメモリーのビツト周波数よりも十
分大きな周波数ωで変調され、ビームスプリツタ
ーＳで２つのビームに分離される。１つは参照光
として偏光子Ｐに対し直交した検光子A1を通つ
て光検出器D1に入る。また、もう１つは磁気デ
イスクＫで反射され、磁化状態±Ｍに応じて±θ
だけ偏光面が回転されて検出子A2を通つて光検
出器D2に入る。この場合、検光子A2は、磁化−
Ｍの状態から反射光の偏光面に直交させて置く
と、＋Ｍの状態からの反射光の偏光面はA2に対し
2θだけ回転することになる。従つて、光検出器
D1，D2の出力を差動増幅器Ｆに通すことにより、
その出力からωの高周波成分が相殺され、光磁気
メモリーＫの状態±Ｍは、ω成分が０（−Ｍ）、ま
たは、4KAθ（＋Ｍ）、即ち、０または１の２進符
号として検出され、信号のＳ／Ｎは良好なものと
なる。この場合、θが小さくても、フアラデーセ
ルの変調振巾Ａを大きくすることにより、信号処
理段階で時定数をかけなくても、Ｓ／Ｎを上げら
れることであり、従つて、磁気メモリーの高速読
み出しが可能である。
光検出器としてフオトマルを用いた場合、偏光
面変調法における信号電流の二乗平均値L-2 S＝
１／２（POeηhν4θA）2（ここでP0：レーザ光源S0の
レ ーザ光パワー、η：量子効率、θ：磁気デイスク
Ｋによる偏光面回転角、Ａ：変調振巾）、シヨツ
ト雑音の二乗平均値＝2ePOeη／hν×A2／２×Δν（Δ
ν： 検出器全体のバンド巾）よりＳ／Ｎ＝PO8θ2／hνΔν
／η となり、Ｓ／Ｎ＝１となる最小検出回転角θmin
は、Ａ＝5°、Δν＝10MHz、PO＝10MW（λ＝0.63μ
ｍ）、η＝0.1とすると、4″になる。
面変調法における信号電流の二乗平均値L-2 S＝
１／２（POeηhν4θA）2（ここでP0：レーザ光源S0の
レ ーザ光パワー、η：量子効率、θ：磁気デイスク
Ｋによる偏光面回転角、Ａ：変調振巾）、シヨツ
ト雑音の二乗平均値＝2ePOeη／hν×A2／２×Δν（Δ
ν： 検出器全体のバンド巾）よりＳ／Ｎ＝PO8θ2／hνΔν
／η となり、Ｓ／Ｎ＝１となる最小検出回転角θmin
は、Ａ＝5°、Δν＝10MHz、PO＝10MW（λ＝0.63μ
ｍ）、η＝0.1とすると、4″になる。
第４図は、本発明の他の実施例を示すもので、
第１図と異なるのは、２つの偏光方位振動子を用
いており、１つはビームスプリツターＢで反射さ
れた後H1により、もう１つは、試料Ｃ通過後、
H2により偏光面変調をかけている点である。第
４図において、A3，A4は検光子、D3，D4は光検
出器、F′は差動増幅器。第４図で太線で示したよ
うに、差動増幅器F′の出力をロツクインアンプ
LAで位相検出し、それを更にDCアンプDAを通
して偏光方位振動子H2に負帰還する。この時、
光検出器D3からDCアンプDAに至るループゲイ
ンＡが十分大きい（Ａ≫１）とすれば、DCアン
プDAの出力信号e0はe0＝Ａ／１＋CAθiθi／Ｃ（Ｃ は、単位出力信号に対する偏光方位振動子の偏光
面回転角、θiは試料による偏光面回転角）とな
り、偏光方位振動子H2の特性(C)のみで定まり、
系のルーブゲインや光源強度に依存しなくなる。
よつて、光源変動、アンプのドリフト等によるゆ
らぎの影響が除去される。また、ロツクインアン
プの時定数（τ）を長くすることによつて、検出
系のバンド巾（１／τ）を非常に狭くできるため
光検出器のシヨツトノイズも軽減され、高Ｓ／Ｎ
の偏光角測定が可能となる。
第１図と異なるのは、２つの偏光方位振動子を用
いており、１つはビームスプリツターＢで反射さ
れた後H1により、もう１つは、試料Ｃ通過後、
H2により偏光面変調をかけている点である。第
４図において、A3，A4は検光子、D3，D4は光検
出器、F′は差動増幅器。第４図で太線で示したよ
うに、差動増幅器F′の出力をロツクインアンプ
LAで位相検出し、それを更にDCアンプDAを通
して偏光方位振動子H2に負帰還する。この時、
光検出器D3からDCアンプDAに至るループゲイ
ンＡが十分大きい（Ａ≫１）とすれば、DCアン
プDAの出力信号e0はe0＝Ａ／１＋CAθiθi／Ｃ（Ｃ は、単位出力信号に対する偏光方位振動子の偏光
面回転角、θiは試料による偏光面回転角）とな
り、偏光方位振動子H2の特性(C)のみで定まり、
系のルーブゲインや光源強度に依存しなくなる。
よつて、光源変動、アンプのドリフト等によるゆ
らぎの影響が除去される。また、ロツクインアン
プの時定数（τ）を長くすることによつて、検出
系のバンド巾（１／τ）を非常に狭くできるため
光検出器のシヨツトノイズも軽減され、高Ｓ／Ｎ
の偏光角測定が可能となる。
本発明によれば、偏光面の回転角を測定する際
に、回転角とは無関係な変調周波数の２次高調波
成分を差動的に除去するため、変調振巾を増し
て、Ｓ／Ｎを大きくとることができるため、偏光
面の回転角を容易且つ精密に測定できる利点があ
る。
に、回転角とは無関係な変調周波数の２次高調波
成分を差動的に除去するため、変調振巾を増し
て、Ｓ／Ｎを大きくとることができるため、偏光
面の回転角を容易且つ精密に測定できる利点があ
る。
第２図は本方式を用いた測定系原理図、第１図
は従来法の測定系図、第３図は本発明の実施例、
第４図は本発明の変形例。 Ｓ：光源、Ｐ：偏光子、Ｈ：偏光方位振動子、
Ｂ：ビームスプリツタ、Ｃ：試料、A1，A2：検
光子、D1，D2：光検出器、Ｆ：差動増幅器、
Ｊ：レンズ、Ｋ磁気デイスク、HF：フアラデー
セル、Ｔ：ローパスフイルタ、LA：Lock in
AmP，DA：直流増幅器。
は従来法の測定系図、第３図は本発明の実施例、
第４図は本発明の変形例。 Ｓ：光源、Ｐ：偏光子、Ｈ：偏光方位振動子、
Ｂ：ビームスプリツタ、Ｃ：試料、A1，A2：検
光子、D1，D2：光検出器、Ｆ：差動増幅器、
Ｊ：レンズ、Ｋ磁気デイスク、HF：フアラデー
セル、Ｔ：ローパスフイルタ、LA：Lock in
AmP，DA：直流増幅器。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 直線偏光発生器と、前記直線偏光発生器から
の直線偏光を受け、交流信号の印加により、偏光
面を所定の周波数で回転させ得る第１の偏光方位
振動子と、 前記第１の偏光方位振動子の出力光を受ける第
１の検光子と、 前記第１の検光子の出力光を受け、電気信号に
変換する第１の光検出器とを有する第１の測定
系、 前記第１の偏光方位振動子を通過した光の分岐
光を照射して試料を通過させた光又は、前記試料
からの反射光を受ける第２の検光子と、 前記第２の検光子の出力光を受け電気信号に変
換する第２の光検出器とを有する第２の測定系、 前記直線偏光発生器からの直線偏光を試料に照
射して前記試料を通過させた光又は、前記試料か
らの反射光を受ける第２の偏光方位振動子と、 前記偏光方位振動子の出力光を受ける第３の検
光子と、 前記第３の検光子の出力光を受ける第３の光検
出器とを有する第３の測定系の内の第１の測定系
および第２の測定系、第３の測定系の内のいずれ
か一方と、 前記第１の光検出器および、前記第２の光検出
器又は、第３の光検出器の出力を受け、これら両
者の差をとることにより前記所定周波数の成分を
相殺する差動増幅器とを備えたことを特徴とする
偏光測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3637481A JPS57151834A (en) | 1981-03-13 | 1981-03-13 | Measurement of polarization |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3637481A JPS57151834A (en) | 1981-03-13 | 1981-03-13 | Measurement of polarization |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57151834A JPS57151834A (en) | 1982-09-20 |
| JPH0345330B2 true JPH0345330B2 (ja) | 1991-07-10 |
Family
ID=12468058
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3637481A Granted JPS57151834A (en) | 1981-03-13 | 1981-03-13 | Measurement of polarization |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57151834A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2672414B2 (ja) * | 1991-07-05 | 1997-11-05 | 日本分光株式会社 | ロックインアンプ用参照信号生成装置 |
-
1981
- 1981-03-13 JP JP3637481A patent/JPS57151834A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57151834A (en) | 1982-09-20 |
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