JPH0437361B2 - - Google Patents
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- JPH0437361B2 JPH0437361B2 JP57502117A JP50211782A JPH0437361B2 JP H0437361 B2 JPH0437361 B2 JP H0437361B2 JP 57502117 A JP57502117 A JP 57502117A JP 50211782 A JP50211782 A JP 50211782A JP H0437361 B2 JPH0437361 B2 JP H0437361B2
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- JP
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- optical fiber
- waveguide
- fiber waveguide
- light
- optical
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Links
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B9/00—Measuring instruments characterised by the use of optical techniques
- G01B9/02—Interferometers
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Instruments For Measurement Of Length By Optical Means (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
Description
請求の範囲
１ 光エネルギー源と、
長さが有限で第１の端部と第２の端部とを有し
前記光エネルギ源からの光を前記第１の端部から
導入して前記第２の端部まで伝送しかつ前記第２
の端部が光の少なくとも一部を前記第１の端部に
向けて後方へ内面反射するとともに前記光の残り
を放射するようになつている第１の光フアイバ導
波路と、 長さが有限で第１と第２の端部とを有する第２
の光フアイバ導波路とを備え、 前記第１と第２の光フアイバ導波路はそれぞれ
のコア間で所定の長さの部分に亘つてエバネセン
ト波結合が生ずるように並列して配設されてお
り、 前記放射された光が測定しようとする面に衝突
して該面から反射し、前記面からの前記反射光の
少なくとも一部が前記第１の光フアイバ導波路の
前記第２の端部に入つて前記第１の光フアイバ導
波路内で前記内面反射した光と結合することによ
り光の情報波を形成し、前記光の情報波が前記第
２の光フアイバ導波路にエバネセント波結合され
て前記第２の光フアイバ導波路の前記第２の端部
に伝送されるように前記第１の光フアイバ導波路
の前記第２の端部は前記面に対して離隔している
ことを特徴とする測定面の変位を測定するための
光フアイバ干渉計。
前記光エネルギ源からの光を前記第１の端部から
導入して前記第２の端部まで伝送しかつ前記第２
の端部が光の少なくとも一部を前記第１の端部に
向けて後方へ内面反射するとともに前記光の残り
を放射するようになつている第１の光フアイバ導
波路と、 長さが有限で第１と第２の端部とを有する第２
の光フアイバ導波路とを備え、 前記第１と第２の光フアイバ導波路はそれぞれ
のコア間で所定の長さの部分に亘つてエバネセン
ト波結合が生ずるように並列して配設されてお
り、 前記放射された光が測定しようとする面に衝突
して該面から反射し、前記面からの前記反射光の
少なくとも一部が前記第１の光フアイバ導波路の
前記第２の端部に入つて前記第１の光フアイバ導
波路内で前記内面反射した光と結合することによ
り光の情報波を形成し、前記光の情報波が前記第
２の光フアイバ導波路にエバネセント波結合され
て前記第２の光フアイバ導波路の前記第２の端部
に伝送されるように前記第１の光フアイバ導波路
の前記第２の端部は前記面に対して離隔している
ことを特徴とする測定面の変位を測定するための
光フアイバ干渉計。
２ 前記第２の光フアイバ導波路内での内面後方
反射を防止するように前記第２の光フアイバ導波
路の第１の端部に固着された光エネルギ吸収体を
備えることを特徴とする請求の範囲第１項に記載
の光フアイバ干渉計。
反射を防止するように前記第２の光フアイバ導波
路の第１の端部に固着された光エネルギ吸収体を
備えることを特徴とする請求の範囲第１項に記載
の光フアイバ干渉計。
３ 前記第１の光フアイバ導波路の前記第２の端
部には内面反射の程度を高めるように所定量の反
射体が取付けられていることを特徴とする請求の
範囲第１項に記載の光フアイバ干渉計。
部には内面反射の程度を高めるように所定量の反
射体が取付けられていることを特徴とする請求の
範囲第１項に記載の光フアイバ干渉計。
４ 前記第２の光フアイバ導波路の前記第１の端
部は前記測定面からの反射光の少なくとも一部を
受けるように前記面に対して隔離していることを
特徴とする請求の範囲第１項に記載の光フアイバ
干渉計。
部は前記測定面からの反射光の少なくとも一部を
受けるように前記面に対して隔離していることを
特徴とする請求の範囲第１項に記載の光フアイバ
干渉計。
５ 前記光の情報波を前記第２の光フアイバ導波
路の前記第２の端部から受ける検出手段を備えて
いることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の
光フアイバ干渉計。
路の前記第２の端部から受ける検出手段を備えて
いることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の
光フアイバ干渉計。
６ 光エネルギ源と、
長さが有限で第１の端部と第２の端部とを有し
前記光エネルギ源からの光を前記第１の端部から
導入して前記第２の端部まで伝送しかつ前記第２
の端部が光の少なくとも一部を前記第１の端部に
向けて後方へ内面反射するとともに前記光の残り
を放射するようになつている第１の光フアイバ導
波路と、 長さが有限で第１と第２の端部とを有する第２
の光フアイバ導波路とを備え、 前記第１と第２の光フアイバ導波路はそれぞれ
のコア間で所定の長さの部分に亘つてエバネセン
ト波結合が生ずるように並列して配設されてお
り、 前記第１の光フアイバ導波路の前記第２の端部
は前記放射光が前記測定面と衝突して反射するよ
うに前記面に対して離隔しており、 前記測定面からの反射光の少なくとも一部を前
記第２の光フアイバ導波路の第１の端部から導入
して前記第２の光フアイバ導波路の前記第２の端
部へ向けて伝送し、前記第２の光フアイバ導波路
の受けた信号がエバネセント波結合により結合す
る前記第１の光フアイバ導波路の前記内面反射信
号と結合して光の情報波を形成しかつ該光の情報
波を前記第２の光フアイバ導波路の前記第２の端
部に伝送するように前記第２の光フアイバ導波路
の前記第１の端部は前記測定面に対して離隔して
いることを特徴とする測定面の変位を測定するた
めの光フアイバ干渉計。
前記光エネルギ源からの光を前記第１の端部から
導入して前記第２の端部まで伝送しかつ前記第２
の端部が光の少なくとも一部を前記第１の端部に
向けて後方へ内面反射するとともに前記光の残り
を放射するようになつている第１の光フアイバ導
波路と、 長さが有限で第１と第２の端部とを有する第２
の光フアイバ導波路とを備え、 前記第１と第２の光フアイバ導波路はそれぞれ
のコア間で所定の長さの部分に亘つてエバネセン
ト波結合が生ずるように並列して配設されてお
り、 前記第１の光フアイバ導波路の前記第２の端部
は前記放射光が前記測定面と衝突して反射するよ
うに前記面に対して離隔しており、 前記測定面からの反射光の少なくとも一部を前
記第２の光フアイバ導波路の第１の端部から導入
して前記第２の光フアイバ導波路の前記第２の端
部へ向けて伝送し、前記第２の光フアイバ導波路
の受けた信号がエバネセント波結合により結合す
る前記第１の光フアイバ導波路の前記内面反射信
号と結合して光の情報波を形成しかつ該光の情報
波を前記第２の光フアイバ導波路の前記第２の端
部に伝送するように前記第２の光フアイバ導波路
の前記第１の端部は前記測定面に対して離隔して
いることを特徴とする測定面の変位を測定するた
めの光フアイバ干渉計。
発明の背景
本発明は光学干渉計、より詳しく言うと光フア
イバを利用して多数の光路を干渉計自身の中に向
けるようになつている装置に関するものである。
イバを利用して多数の光路を干渉計自身の中に向
けるようになつている装置に関するものである。
干渉計は、光を利用して正確な測定を行う装置
である。かかる測定には、非常に小さな距離の測
定から２つの星間の測定まで種々のものがある。
干渉計はまた、屈折率の測定、表面変化の測定、
表面の小さな超音波振動の測定に用いることがで
きる。
である。かかる測定には、非常に小さな距離の測
定から２つの星間の測定まで種々のものがある。
干渉計はまた、屈折率の測定、表面変化の測定、
表面の小さな超音波振動の測定に用いることがで
きる。
これまで、構造の異なる幾つかの干渉計が知ら
れている。一層周知な構造の干渉計として、レイ
リー干渉計、マイケルスン恒星干渉計、フイブリ
ー・ペロ干渉計、及びマツハ・ツエーンダー干渉
計がある。これらの干渉計はいずれも空気路を利
用して光を光源から最後の干渉ターゲツトに伝送
するものである。温度又は圧力の局部的な変化に
よる周囲雰囲気の変動により、信号と基準路の互
いに異なる光路に位相変化が導入される。これら
の位相の変動により、ノイズが干渉計に入り干渉
計の感度が低下することになる。
れている。一層周知な構造の干渉計として、レイ
リー干渉計、マイケルスン恒星干渉計、フイブリ
ー・ペロ干渉計、及びマツハ・ツエーンダー干渉
計がある。これらの干渉計はいずれも空気路を利
用して光を光源から最後の干渉ターゲツトに伝送
するものである。温度又は圧力の局部的な変化に
よる周囲雰囲気の変動により、信号と基準路の互
いに異なる光路に位相変化が導入される。これら
の位相の変動により、ノイズが干渉計に入り干渉
計の感度が低下することになる。
発明の目的
本発明の目的は、周囲雰囲気の変動による影響
を最小限度に抑える構造の干渉計を提供すること
にある。
を最小限度に抑える構造の干渉計を提供すること
にある。
本発明の別の目的は、光フアイバ導波路を利用
して種々の光線を導入するようにした干渉計を提
供することにある。
して種々の光線を導入するようにした干渉計を提
供することにある。
本発明の更に別の目的は、調整をあまり必要と
せず、容易に使用することができる光フアイバ干
渉計を提供することにある。
せず、容易に使用することができる光フアイバ干
渉計を提供することにある。
上記した目的は単なる例示である。従つて、本
発明の他の望ましい目的と利益は当業者にとつて
容易に理解できるものである。本発明の範囲は請
求の範囲によつてのみ定められるものである。
発明の他の望ましい目的と利益は当業者にとつて
容易に理解できるものである。本発明の範囲は請
求の範囲によつてのみ定められるものである。
発明の概要
上記目的は他の利点とともに本発明によつて達
成される。光フアイバ導波路を利用して内部のビ
ームを干渉計の中に伝送する装置が提供されてい
る。
成される。光フアイバ導波路を利用して内部のビ
ームを干渉計の中に伝送する装置が提供されてい
る。
本発明の実施例においては、干渉計の基準ビー
ム（reference beam）が第１の光フアイバ導波
路の出力面での後方反射（back reflection）に
より得られる。かかる反射は、ガラスと空気の屈
折率の差により自然に起る。反射は、部分反射層
をフアイバの端部に配置することにより高められ
る。第２の光ビームが基準フアイバ（reference
fiber）から出力される光を検査しようとする面
から反射させ、次にフアイバの中へ戻すように反
射させることにより得られる。これら２つの干渉
ビームは、エネルギーを両者間のエバネセント波
結合を介して検出光フアイバ導波路に移送する。
ム（reference beam）が第１の光フアイバ導波
路の出力面での後方反射（back reflection）に
より得られる。かかる反射は、ガラスと空気の屈
折率の差により自然に起る。反射は、部分反射層
をフアイバの端部に配置することにより高められ
る。第２の光ビームが基準フアイバ（reference
fiber）から出力される光を検査しようとする面
から反射させ、次にフアイバの中へ戻すように反
射させることにより得られる。これら２つの干渉
ビームは、エネルギーを両者間のエバネセント波
結合を介して検出光フアイバ導波路に移送する。
図面の記載
第１図は本発明の一実施例を示す概略図であ
る。
る。
第２図は本発明の別の実施例を示す概略図であ
る。
る。
第３図は本発明の更に別の実施例を示す概略図
である。
である。
好ましい実施例の記載
以下、本発明を図面を参照して説明するが、同
じ素子には各図を通じて同じ参照番号が付されて
いる。本明細書において使用されている「光導波
路」（“optical waveguide”）あるいは「光フア
イバ導波路」（“fiber optic waveguide”）なる語
は、マイクロ波とＸ線との間にあり紫外領域、可
視領域及び赤外領域を含む電磁スペクトルの光部
分（optical portion）にある電磁線をコアーク
ラツド境界面で内面反射して伝送するようにコア
部材と該コアを同心的に包囲するクラツデイング
部材とを有するガラス伝送線を言うものである。
じ素子には各図を通じて同じ参照番号が付されて
いる。本明細書において使用されている「光導波
路」（“optical waveguide”）あるいは「光フア
イバ導波路」（“fiber optic waveguide”）なる語
は、マイクロ波とＸ線との間にあり紫外領域、可
視領域及び赤外領域を含む電磁スペクトルの光部
分（optical portion）にある電磁線をコアーク
ラツド境界面で内面反射して伝送するようにコア
部材と該コアを同心的に包囲するクラツデイング
部材とを有するガラス伝送線を言うものである。
第１図は本発明の一実施例を示すものである
が、この実施例の干渉計３２は２つの光フアイバ
導波路３４と３６を備えている。レーザのような
単色光源１２が光ビーム１４を光フアイバ導波路
３４に向ける。光フアイバ導波路３４のコア３５
が光エネルギを光フアイバ導波路３４の端部３８
へ伝送する。光フアイバ３４の端部３８の面での
後方反射（back reflection）により光フアイバ
導波路３４内に基準ビームが入る。かかる反射
は、ガラスコアと空気との屈折率の相違により自
然に起こるのである。後方反射は、部分反射層を
光フアイバ導波路３４の端部３８に配置すること
により高まる。光フアイバ導波路３６は有限長Ｌ
の部分で光フアイバ導波路３４に接続され、エバ
ネセント波結合が光フアイバ導波路３４のコア３
５と光フアイバ導波路３６のコア４０との間でこ
の有限長Ｌの部分において生ずるようにしてい
る。有限量の光エネルギが光フアイバ導波路３４
の端部３８の面と光フアイバ導波路３６の端部４
２の面を通過して測定しようとする面２４に放射
される。面２４からの反射光のうちある量のもの
が端部３８の面と端部４２の面からそれぞれ光フ
アイバ導波路３４と３６に入る。この反射光は、
以下に述べるように、上記した後方反射による基
準ビームを一緒になる。光フアイバ導波路３６内
で光フアイバのコア４０にエバネセント波結合さ
れる後方反射による結合信号と面２４からの反射
信号は、光フアイバ導波路４０に沿つて伝送さ
れ、分析装置４４が受ける。分析装置４４が受け
た光エネルギは、面２４の面振動の関数として強
度が変わる。光フアイバ導波路３６は干渉計３２
の検出脚を形成する。本発明のこの実施例は、基
準信号と反射光が同じ光フアイバ導波路を通つて
伝わるので、周囲環境の変動に対して実質上感応
しない。また、２つのフアイバ間のエバネセント
波結合作用により、光路間のモーシヨン感度
（motion sensitibity）により生ずる位相ノイズ
が除去される。更にまた、干渉計自体の面倒な整
合も必要ではなくなる。
が、この実施例の干渉計３２は２つの光フアイバ
導波路３４と３６を備えている。レーザのような
単色光源１２が光ビーム１４を光フアイバ導波路
３４に向ける。光フアイバ導波路３４のコア３５
が光エネルギを光フアイバ導波路３４の端部３８
へ伝送する。光フアイバ３４の端部３８の面での
後方反射（back reflection）により光フアイバ
導波路３４内に基準ビームが入る。かかる反射
は、ガラスコアと空気との屈折率の相違により自
然に起こるのである。後方反射は、部分反射層を
光フアイバ導波路３４の端部３８に配置すること
により高まる。光フアイバ導波路３６は有限長Ｌ
の部分で光フアイバ導波路３４に接続され、エバ
ネセント波結合が光フアイバ導波路３４のコア３
５と光フアイバ導波路３６のコア４０との間でこ
の有限長Ｌの部分において生ずるようにしてい
る。有限量の光エネルギが光フアイバ導波路３４
の端部３８の面と光フアイバ導波路３６の端部４
２の面を通過して測定しようとする面２４に放射
される。面２４からの反射光のうちある量のもの
が端部３８の面と端部４２の面からそれぞれ光フ
アイバ導波路３４と３６に入る。この反射光は、
以下に述べるように、上記した後方反射による基
準ビームを一緒になる。光フアイバ導波路３６内
で光フアイバのコア４０にエバネセント波結合さ
れる後方反射による結合信号と面２４からの反射
信号は、光フアイバ導波路４０に沿つて伝送さ
れ、分析装置４４が受ける。分析装置４４が受け
た光エネルギは、面２４の面振動の関数として強
度が変わる。光フアイバ導波路３６は干渉計３２
の検出脚を形成する。本発明のこの実施例は、基
準信号と反射光が同じ光フアイバ導波路を通つて
伝わるので、周囲環境の変動に対して実質上感応
しない。また、２つのフアイバ間のエバネセント
波結合作用により、光路間のモーシヨン感度
（motion sensitibity）により生ずる位相ノイズ
が除去される。更にまた、干渉計自体の面倒な整
合も必要ではなくなる。
第２図は本発明の別の実施例を示すが、この実
施列も２つの光フアイバ導波路４６と４８を備え
ている。単色光源１２は光ビーム１４を光フアイ
バ導波路４６へ放射する。光フアイバ導波路４６
のコア５０が光エネルギを光フアイバ導波路４６
の端部５２の面へ伝送する。光フアイバ導波路４
６と４８は、該光フアイバ導波路の端部に近くな
い長さＬの部分でエバネセント波結合が起こるよ
うに並列して配設されている。これにより、光フ
アイバ導波路４６の光フアイバ導波路端部５２と
光フアイバ導波路４８の光フアイバ導波路端部５
４は、測定しようとする面２４の上方でそれぞれ
の向きを自由に変えることができる。後方反射に
よる基準信号と面２４から反射される検出信号と
が組合わさつて、第１図に示す実施例に関して説
明したのと同様な態様で作用する。
施列も２つの光フアイバ導波路４６と４８を備え
ている。単色光源１２は光ビーム１４を光フアイ
バ導波路４６へ放射する。光フアイバ導波路４６
のコア５０が光エネルギを光フアイバ導波路４６
の端部５２の面へ伝送する。光フアイバ導波路４
６と４８は、該光フアイバ導波路の端部に近くな
い長さＬの部分でエバネセント波結合が起こるよ
うに並列して配設されている。これにより、光フ
アイバ導波路４６の光フアイバ導波路端部５２と
光フアイバ導波路４８の光フアイバ導波路端部５
４は、測定しようとする面２４の上方でそれぞれ
の向きを自由に変えることができる。後方反射に
よる基準信号と面２４から反射される検出信号と
が組合わさつて、第１図に示す実施例に関して説
明したのと同様な態様で作用する。
第３図は本発明の更に別の実施例を示すが、こ
の実施例には２つの光フアイバ導波路５６と５８
がある。単色光源１２は光フアイバ導波路５６に
向けて光のビーム１４を放射する。光フアイバ導
波路５６と光フアイバ導波路５８は、有限長Ｌの
部分でエバネセント波結合が生ずるように並列し
ている。この実施例では、光は光フアイバ導波路
５６の端部６０の面から出て、光フアイバ導波路
５６だけを通つて戻つてくる。従つて、光フアイ
バ導波路５６のコア６２を通つて戻つてくる信号
は、端部６０の面からの後方反射信号と面２４か
らの反射信号の双方からなる結合信号を運ぶ。こ
の結合信号は次に、光フアイバ導波路５８のコア
６４にエバネセント波結合される。吸収体６６が
光フアイバ導波路５８の一端に配設されていて、
光フアイバ導波路５８における反射を除去するよ
うにしている。次に、結合信号は光フアイバ導波
路５８から検出装置即ち分析装置４４に放射され
る。かかる構成の干渉計は、面２４から反射され
る光の量が満足のいく測定データを得るのに充分
な強合のものである場合に使用される。
の実施例には２つの光フアイバ導波路５６と５８
がある。単色光源１２は光フアイバ導波路５６に
向けて光のビーム１４を放射する。光フアイバ導
波路５６と光フアイバ導波路５８は、有限長Ｌの
部分でエバネセント波結合が生ずるように並列し
ている。この実施例では、光は光フアイバ導波路
５６の端部６０の面から出て、光フアイバ導波路
５６だけを通つて戻つてくる。従つて、光フアイ
バ導波路５６のコア６２を通つて戻つてくる信号
は、端部６０の面からの後方反射信号と面２４か
らの反射信号の双方からなる結合信号を運ぶ。こ
の結合信号は次に、光フアイバ導波路５８のコア
６４にエバネセント波結合される。吸収体６６が
光フアイバ導波路５８の一端に配設されていて、
光フアイバ導波路５８における反射を除去するよ
うにしている。次に、結合信号は光フアイバ導波
路５８から検出装置即ち分析装置４４に放射され
る。かかる構成の干渉計は、面２４から反射され
る光の量が満足のいく測定データを得るのに充分
な強合のものである場合に使用される。
本発明は、スペクトル分析あるいは狭い帯域の
フイルタ処理を行うことなく、５×10-7センチの
変異を測定するのに充分な感度を有することがわ
かつた。10-9センチのオーダーの変位はスペクト
ル分析を利用すれば容易に検出することができ
る。
フイルタ処理を行うことなく、５×10-7センチの
変異を測定するのに充分な感度を有することがわ
かつた。10-9センチのオーダーの変位はスペクト
ル分析を利用すれば容易に検出することができ
る。
以上、本発明を好ましい実施例について説明し
てきたが、本明細書の記載に基づいて修正と変更
を行うことができるものである。従つて、本発明
は、かかる修正と変更が請求の範囲に含まれる場
合にはこれら修正と変更のすべてを含むものであ
る。
てきたが、本明細書の記載に基づいて修正と変更
を行うことができるものである。従つて、本発明
は、かかる修正と変更が請求の範囲に含まれる場
合にはこれら修正と変更のすべてを含むものであ
る。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US266773 | 1981-05-26 | ||
| US06/266,773 US4380394A (en) | 1981-05-26 | 1981-05-26 | Fiber optic interferometer |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58500815A JPS58500815A (ja) | 1983-05-19 |
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Family
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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Country Status (5)
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