JPH04289401A - 二波動干渉計 - 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】 発明の背景 この発明は二波動干渉計においてもたらされた改良点に
関し、より特定的には距離または距離の変化を測るため
のそれらの適用に関する。

第１Ａ図は従来のマイケルソン型の二波動千渉計をかな
り模式的に示したものである。入来の光ビーム１はビー
ムスプリッタ２により参照ビーム３と測定ビーム４とに
分離されそれらは反射装置、すなわち一般的には鏡５お
よび６によりビームスプリッタ２に返されビーム７に再
結合される。

光ビーム３および４の光路がはっきりしている場合には
、光線３および４のビームの電磁波の間に移相が存在し
かつ干渉縞が観察面８に現われる。

この干渉パターンは第１Ｂ図にかなり模式的に示された
ような明と暗の縞を交互に含む。

このような干渉計は距離またはより一般的には距離の変
化を測定するための使用されることが可能である。鏡５
および６の位置を考慮すると、鏡のうちの１つが、たと
えば鏡６が移動させられかつ面８に置かれたスロットで
光の強度が観察されるならば、暗い縞と明るい縞が走っ
ているのが見られ、２つの暗い縞の間の距離か鏡６がそ
の上に固定された物体の半波長の変位に対応するであろ
う。

したがって、縞の数を数えることにより、物体の変位を
測定することが可能で、２つの縞の間で補間が実行され
得る。

様々な改良がこの型式の装置の精度（周期検波、ビーム
安定化その他）を改良するためにもたらされてきたが、
実際には市場で入手可能な装置の精度は波長の４８分の
１でありかつ実験室のアセンブリで得られ得る最適精度
は１つの縞の約１０００分の１である。したがって、光
源が赤の領域（６００ｎｍ）で光を出せば、入手可能な
最も高い可能な精度は約０．３ｎｍであり、しかしなが
らこの精度は補間の質に依存する。

発明の要約 したがって、この発明の目的は従来の二波干渉計を改善
し特に距離を測るためにそれらの精度を向上させること
にある。

この発明のこれらの目的は従来の二波干渉計を使用しか
つ二つの波動の相互偏光を修正することにより達成され
したがってそれらは再結合の間互いに直交して偏光され
る。

こうして、本件発明に従えば、再結合したビームはもは
や干渉パターンをもたらさないが２つのビームの間の移
相の関数として決定される偏光を有する電磁波により構
成される。再結合されたビームの偏光の状態は種々の既
知の偏光測定装置により分析されることが可能で、たと
えば回転プレートエリプソメータまたは他の偏光分析装
置がそれである。知られているとおり、これらの装置は
様々なコンポーネントを含み、そのいくつかは必ずしも
システムの端部に置かれていない。

縞の数を数えるというよりはむしろ偏光を分析すること
により光路における差による２つの光のビームの間の移
相を測定することで測定装置の精度がかなり向上する。

光路の変化を角偏光方向の変化に変えることにより、通
常偏光測定により得られる精度が達成されることが可能
で、つまり約１００分の１度の精度である。したがって
、半波長のの変位に関しては約３６０×１００で半波長
を除算した精度を得ることが可能で、縞の数を数えるこ
とにより得られる精度の３６倍の高い精度が得られる。

上記は、６００ｎｍの波長に対してその精度が従来の干
渉計では０．３ｎｍであり得ることを示した。この精度
は１ｎｍ（Åの１０分の１）の１００分の１で、すなわ
ち原子の大きさより低くなるであろう。

この発明の先行のおよび他の目的、特徴ならびに利点が
添付の図面を参照して示された好ましい実施例の以下の
詳細な説明から明らかになるであろう。

発明の詳細な説明 第２図は第１Ａ図で使用されたものと同じ基準を有する
マイケルソン型の干渉計を示す。

第２図の装置と第１Ａ図の装置との主な違いは以下のと
おりである。

−入来の光ビームが偏光されている。

−干渉計の分枝の１つが、少なくともビーム３がビーム
スプリッタ２へ戻り他のビーム４と再結合されるとき、
入来の偏光を直交の偏光に変換するための手段１０を含
む。

−知られているいずれの型式でもよいがたとえば１／４
波回転プレートを有する偏光分析装置を含む。

実際には、入来のビーム１は、たとえば水平に直線偏光
される。これがたとえば６３２．８ｎｍでアフォーカル
システムを通ってビームを拡大するヘリウムネオンのレ
ーザのビームである。ビームスプリッタ２は知られてい
るどのようなタイプのものでもよい。

直交する偏光を提供するシステムは入来のビームの直線
の偏光の方向に対して４５゜の１／４波長板１０でよく
したがって円偏光を出力し、その回転は１／４波長板１
０を再び通った後に、この前のものに直交する（垂直）
直線偏光をもたらすための鏡５上での反射の後に反転さ
れる。より一般的には、「直交して偏光された光」は等
しいが逆の楕円率を有しかつその主軸が直交する楕円偏
光された光として解釈されることに留意されたい。

直交偏光の極端な例はそれぞれ交差した直線偏光を有す
る２つの光、または右および左の円偏光をそれぞれ有す
る２つの光である。このような光はスカラー的に組合わ
されがちな成分を有していないので干渉しない。

所与の例では、この発明に従い修正された干渉計の出力
ビーム７が水平面に対して４５゜で固定された軸を有す
る楕円偏光を有する。このビームが１／４波長板を通る
ことにより可変な配向を有する直線偏光がもたらされる
。移動鏡の１／８波長板の変位のためにビームの偏光方
向はちょうど９０゜回転する。

偏光分析装置としては多くの既知の分析装置を使用する
ことが可能で、たとえば回転１／４波長板分析装置、ま
たは他の１／４波長板およびビームの最初の偏光方向に
対して適当に配向された１／４波長板を含む分析装置な
どがあり、これらはその上に出力ビームの断片が送られ
る５つの検知器に伴なわれ、各検知器はそれぞれ水平偏
光子、垂直偏光子、水平面に対して４５゜に配向された
偏光子および水平面に対して１３５゜の偏光子によりそ
れぞれ先行され、後者の検知器は出力ビームの断片から
直接光を受取る。

その上、当業者により知られているとおり、光源ビーム
の強度における可能な変化を取除くために周期検波シス
テムおよび参照ビームを使用することが可能である。

この発明は、マイケルソン型の二波動干渉計の修正とし
て上に記載される。当業者には、この発明がより詳細に
は２つの波のそれぞれの偏光状態がこれらの波が再結合
される前に直交されるどのような二波動干渉計にも適用
され、かつ結果として縞のシステムを分析する代わりに
再結合された出力ビームの偏光状態の修正が分析される
ことがわかるであろう。

【図面の簡単な説明】

第１Ａ図は従来のマイケルソン型干渉計を示す図である
。 第１Ｂ図は第１Ａ図に示された型の装置により得られる
干渉縞を示す図である。 第２図はこの発明を実現する装置をかなり模式的に示し
た図である。 図において、１は入来のビーム、２はビームスプリッタ
、３ビーム、４はビーム、５は鏡、６は鏡、７は出力ビ
ーム、１０は１／４波長板、１１は偏光分析装置である
。 出願人　フランス共和国 代理人　弁理士　深見　久郎 （ほか２名）

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】二波動干渉計であって、 波を再結合する前に一方の波を他方の波に直交して偏光
   するための手段と、出力ビームの偏光状態を分析するた
   めの手段とを含む干渉計。
2. 【請求項２】距離を測定するための光学装置であって、 偏光ビーム（１）を供給する源と、 前記ビームを参照光ビーム（３）と測定ビーム（４）と
   に分離するための手段（２）とを含み、後者のビームが
   測定されるべき距離と関連する経路に追随し、その装置
   がさらに、 前記ビームを再結合させるための手段（２）と、それら
   を再結合する前に各ビームに相互に直交する偏光状態を
   分け与えるための手段（１０）と、再結合されたビーム
   の偏光状態を分析するための手段（１１）とを含む、光
   学装置。
3. 【請求項３】光線（４）のビームが物体に取付けられた
   反射装置（６）に当たり、その位置および／または変位
   が再結合手段内へ戻る前に測定される、請求項２に記載
   の距離を測定するための光学装置。
4. 【請求項４】源が第１の方向で直線に偏光されたビーム
   を供給し、 前記偏光が測定または参照ビームの１つのために維持さ
   れ、かつ 他のビームのためには、前記偏光が第１のものに対して
   直交する方向で直線偏光に変換される、請求項２に記載
   の距離を測定するための光学装置。
5. 【請求項５】ビームの１つを１／４波長板を介して進む
   ようにし、その軸がビームの最初の偏光に対して４５゜
   であり、それから平らな鏡上に反射した後にこのビーム
   を前記１／４波長板上へ返すことにより直交偏光が得ら
   れる、請求項４に記載の装置。