JPH0797017B2 - 光学的集積歪み干渉計 - Google Patents

光学的集積歪み干渉計

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JPH0797017B2
JPH0797017B2 JP5061489A JP6148993A JPH0797017B2 JP H0797017 B2 JPH0797017 B2 JP H0797017B2 JP 5061489 A JP5061489 A JP 5061489A JP 6148993 A JP6148993 A JP 6148993A JP H0797017 B2 JPH0797017 B2 JP H0797017B2
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フーベルト・グラムリング
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は，基板に集積される光導
波路のうち１つの部分即ち入力部分が基板の縁の所まで
延びて，レーザ光源の一次光を導入する入力光フアイバ
に導光接続され，集積光導波路のうち少なくとも１つの
別の部分即ち出力部分も同様に基板の縁の所まで延び
て，干渉光を検出装置へ導出する出力光フアイバに導光
接続され，集積光導波路の入力部分の後に設けられる集
積光分配装置が，導入される一次光を光導波路の基準腕
と測定腕とに分配し，基準腕を形成する光導波路の部分
がその全長を基板に集積され，基準腕からの光と測定腕
からの光を一緒にする集積光結合器が出力部分へ移行し
ている，光学的集積歪み干渉計に関する。
【０００２】
【従来の技術】このような干渉計は，例えばドイツ連邦
共和国の雑誌ｔｍ−Ｔｅｃｈｎｉｓｃｈｅｓ Ｍｅｓｓ
ｅｎ５８（１９９１），Ｈｅｆｔ４，Ｓｅｉｔｅｎ１５
２〜１５７へのＲ。Ｆｕｅｓｔの寄稿論文″Ｉｎｔｅｇ
ｒｉｅｒｔ ｏｐｔｉｓｃｈｅｒ Ｍｉｃｈｅｌｓｏｎ
−Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ ｍｉｔ Ｑｕａｄｒ
ａｔｕｒｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ｉｎ Ｇｌａｓ ｚｕ
ｒ Ｍｅｓｓｕｎｇ ｖｏｎ Ｖｅｒｓｃｈｉｅｈｅｗ
ｅｇｅｎ″から公知である。ここで基板は，光導波路を
保持する基礎の有形の構成に関する概念を与えないもの
とする。
【０００３】上述した刊行物から公知の干渉計では，基
準腕のみが基板に集積され，これに反し測定腕は，その
僅かな一部特に測定技術的に受動的な部分のみを基板に
集積されている。しかも測定腕の集積部分は基板の縁ま
で延びて，小さいレンズを介して基板外にある測定区域
に接続され，この測定区域の端部に反射鏡が設けられ，
この反射鏡の変位が干渉計により求められる。従つてこ
こでは超小形光学的集積構成のマイケルソン形式の自由
光干渉計が記載されている。この刊行物では，移相干渉
信号を発生する光導波路の種々の光学的集積構造につい
ても報告され，これらの干渉信号により運動方向即ち接
近又は離隔が検出されるだけでなく，高い測定分解可能
も得られる。ここに述べられている光導波路構造はいわ
ゆる３×３方向性結合器であり，それぞれなるべく１２
０゜位相のずれた３つの干渉信号を発生することができ
る。超小形自由光干渉計の特別な測定技術的応用の問題
について，この刊行物は論じていない。これは寄稿者の
意図ではない。即ち測定腕の端部にある反射鏡を保持す
る部材の変位測定について述べているだけである。超小
形構成のほかに，特に電磁界に対する干渉防止が利点と
してあげられている。
【０００４】同じ雑誌ｔｍ−Ｔｅｃｈｎｉｓｃｈｅｓ
Ｍｅｓｓｅｎ５８（１９９１），Ｈｅｆｔ４，Ｓｅｉｔ
ｅｎ１４６〜１５１へのＧ。Ｕｌｂｅｒｓの寄稿論文″
Ｉｎｔｅｇｒｉｅｒｔ−ｏｐｔｉｓｃｈｅ Ｓｅｎｓｏ
ｒｅｎ ｆｕｅｒ ｄｉｅＷｅｇ−，Ｋｒａｆｔ−ｕｎ
ｄ Ｂｒｅｃｈｕｎｇｓｉｎｄｅｘｍｅｓｓｕｎｇａｕ
ｆ ｄｅｒ Ｂａｓｉｓ ｖｏｎ Ｓｉｌｉｚｉｕｍ″
にも，同様にマイケルソン形式の超小形自由光干渉計が
記載されているが，このようなセンサの種々の測定技術
的応用の可能性がここには示されている。ここに示され
ている応用例の１つでは，材料試験機に締付けられかつ
増大する張力を受けて伸びる試料が，伸び（歪み）を干
渉計で測定される。試料の両端には，この試料から直角
に突出する球面反射鏡が設けられて，試料軸線に対して
平行に両端面から入射される干渉計測定光を，再び平行
に端面の干渉計へ反射する。干渉計自体は試料に設けら
れるのではなく，材料試験機の機械枠に固定的に設けら
れている。ここで強調すべきことは，干渉計による歪み
測定が，従来の歪み測定法に比較して，無接触測定及び
高い分解能という利点を生ずることである。歪み計によ
る電気抵抗歪み測定に比較して著しくかさばる複雑な応
用が，公知の種類の干渉計による歪み測定の欠点であ
る。
【０００５】雑誌Ｆｅｉｎｗｅｒｋｔｅｃｈｎｉｋ ｕ
ｎｄ Ｍｅｓｓｔｅｃｈｎｉｋ９７（１９８９），Ｈｅ
ｆｔ １０，Ｓｅｉｔｅｎ４１５〜４２１におけるＫ．
Ｇｒｏｓｓｋｏｐｆの別の論文″Ｇｌａｓａｎｗｅｎｄ
ｕｎｇ ｆｕｅｒ ｉｎｔｅｇｒｉｅｒｔｅ Ｏｐｔｉ
ｋ″は，完全に集積される干渉計，即ち測定腕も基準腕
も基板に集積されるマツハツエンダ形式の干渉計を概略
的に示しているが，干渉計の直線的に構成される両方の
腕は，基板内に平行に並んで延びている。干渉計の平行
な腕の１つにおける測定すべき量により，光学的条件が
基準腕に対して変化されると，出力チヤネルにおける干
渉パターンが変化する。それから光学−電子的評価後，
測定値が例えば包囲媒質中における物質濃度又は磁界に
ついて誘導される。歪み測定へのこの干渉の応用は考え
られておらず，また不可能である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は，従来
の電気抵抗歪み計のように簡単かつ場所を節約して使用
可能な干渉計を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
本発明によれば，マイケルソン又はマツハツエンダによ
る２光線干渉計について，基板に集積される光導波路の
うち１つの部分即ち入力部分が基板の縁の所まで延び
て，レーザ光源の一次光を導入する入力光フアイバに導
光接続され，集積光導波路のうち少なくとも１つの別の
部分即ち出力部分も同様に基板の縁の所まで延びて，干
渉光を検出装置へ導出する出力光フアイバに導光接続さ
れ，集積光導波路の入力部分の後に設けられる集積光分
配装置が，導入される一次光を光導波路の基準腕と測定
腕とに分配し，基準腕からの光と測定腕からの光を一緒
にする集積光結合器が出力部分へ移行し，基準腕を形成
する光導波路の部分及び測定腕を形成する光導波路の部
分が，それぞれその全長を基板に集積され，少なくとも
測定腕を形成する光導波路の部分が，互いに平行な直線
作用区間とその間にある転向区間とを持つ複数のループ
をなして設けられ，測定腕を形成する集積光導波路のす
べての直線作用区間及び転向区間の相互最小間隔がどこ
でも維持され，測定腕の作用区間の方向に基板が歪む
際，基準腕が歪み測定技術的に中立な状態にあるよう
に，基準腕を形成する光導波路が構成されるか，又は基
板に設けられている。
【０００８】フアブリペローによる１光線干渉計につい
ては，基板に集積される光導波路のうち１つの部分即ち
入力部分が基板の縁の所まで延びて，レーザ光源の一次
光を導入する入力光フアイバに導光接続され，基板のう
ち別の部分即ち出力部分も同様に基板の縁の所まで延び
て，検出装置へ干渉光を導出する出力光フアイバに導光
接続され，入力部分及び出力部分を共通な光導波路にま
とめるＹ字状結合部材が設けられ，結合部材の共通な光
導波路の後に，基板に集積されてこの光導波路に直交す
る半透明鏡と集積光共振器光導波路とこの集積光共振器
光導波路の他端に設けられる終端鏡とから形成される光
共振器が設けられ，光共振器光導波路が，互いに平行な
直線作用区間とその間にある転向区間とを持つ複数のル
ープをなして設けられ，光共振器を形成する集積光導波
路のすべての直線作用区間及び転向区間の相互最小間隔
がどこでも維持されている。
【０００９】
【発明の効果】干渉計の両方の腕が集積２光線干渉計の
基板に完全に集積され，この基板中に基準腕が歪み測定
技術的に中立に構成されかつ設けられ，更に少なくとも
測定腕が基板中に数回ループ状に延びているため，本発
明による干渉計は，公知の自由光構成に比較して著しく
小さくかつ簡単化されるだけでなく，荷重をかけられる
部材へのその取付けも電気抵抗歪み計と原理的に同様に
簡単である。集積光導波路は，比較的きつく湾曲しかつ
交差して延びていても，少ない減衰で基板へ集積するこ
とができる。前述したように請求項１による干渉計はマ
イケルソン干渉計又はマツハツエンダ干渉計として構成
することができる。請求項２によるフアブリペロー干渉
計も同じように機能するが，その利点に関して原理的に
同じように動作する。
【００１０】
【実施態様】温度による歪みを自動的に補償するため，
２光線干渉計では，基準腕も請求項４によりループ状に
巻かれ，測定腕と同じ長さに構成され，もちろん歪み測
定技術的に中立に設けられている。１光線干渉計用の対
比可能な構成は請求項３に示されている。
【００１１】
【実施例】図面に示されている複数の実施例により本発
明を以下に説明する。
【００１２】図に示されている種々の光学的集積歪み干
渉計に立入る前に，まず２光線干渉計の若干の一般的特
徴又は観点に立入つておく。光学的集積歪み干渉計は，
重要な構成部分として基板１０，２０，３０又は４０を
含み，この基板へ所定のパターンの光導波路が集積され
ている。そのために必要な方法はここでは公知であるも
のとしている。基板の材料はなるべくガラスである。し
かし酸化珪素層従つて石英層を設けた珪素板も使用で
き，この石英層に導波路が集積される。珪素へは半導体
素子を集積することができる。更に透明な重合体又は半
導体材料から成る基板も考えられる。非重合材料から成
る基板は約５×１０−４以上の程度の比較的小さい最大
歪みしか許さないが，本発明による光学的集積歪み干渉
計は１０−８までの歪みを確実に検出できるという事実
を考慮すると，これは不利ではない。なぜならば，４０
％の歪み範囲もなお利用可能だからである。重合材料か
ら成る基板は，大抵の検査すべき部材の材料の全歪み以
上にある著しく大きい歪みを許す。
【００１３】基板に集積される光導波路により干渉計が
構成される。このため光導波路の入力部分１１，２１，
３１又は４１が，ほぼ直交して基板の縁の所まで導か
れ，そこで入力光フアイバ５１に導光接続されている。
更に集積光導波路の出力部分１２，２２，３２又は４２
も同様に基板の縁の所まで導かれ，そこで出力光フアイ
バ５２に導光接続されている。入力光フアイバ５１はレ
ーザ光源５３からレーザ光を伝送し，出力光フアイバ５
２は出力部分から検出装置５４へ干渉光を伝送する。光
フアイバ５１及び５２を光学的だけでなく機械的にも確
実に結合できるようにするため，結合板５７が基板の下
側に接着され，この結合板にあるＶ溝５８へ光フアイバ
５１及び５２を挿入して，接着することができる。それ
により光フアイバは機械的に負荷可能に保持される。光
フアイバの端面は，入力部分及び出力部分の端部に対し
て同軸的に導光接着されている。
【００１４】基板に集積される干渉計を構成するため，
導入される光は２つの異なる光路即ｕち測定腕１５，２
５，３５又は４５と基準腕１６，２６，３６又は４６と
に分配され，このために異なる構成で適当な光分配装置
が設けられている。測定腕及び基準腕から出る光は干渉
せしめられねばならず，そのため適当な結合装置が基板
に集積されている。最後に干渉光は，検出装置５４へ至
る出力光フアイバ５２へ導出される。
【００１５】２光線構成の光学的集積歪み干渉計の共通
な特徴は，干渉計の基準腕だけでなく特に測定腕も，そ
の全長を基板に集積され，互いに平行な直線作用区間と
その間にある転向区間とを持つ複数のループをなして設
けられ，測定腕を形成する集積光導波路のすべての直線
作用区間及び転向区間の相互最小間隔がどこでも維持さ
れていることである。このように形成される光学的集積
歪み干渉計を使用する場合，基板が機械的に負荷される
工作物の表面の特に必要な個所へ，従来の電気抵抗歪み
計のように基板を取付けられて，測定腕の直線作用区間
が負荷のかかる方向に対して平行になつており，部材の
負荷に応じて伸びるか又は圧縮されるようにする。表面
のこの伸び又は圧縮は干渉計で測定することができる。
この場合歪み測定の非常に高い分解能が得られるので，
部材を比較的僅か負荷すればよい。１０−８程度の歪み
を確実に検出することができる。干渉計による歪み測定
の別の利点は，外乱電磁波の影響を受けないことであ
る。
【００１６】もつと大きい全長の直線作用区間を基板の
測定腕のループ内に収容できると，光学的集積歪み干渉
計の測定感度は当然もつと高くなる。従つて自由光干渉
計において普通であるように，基板の利用可能な面積を
測定腕のループの収容にできるだけ完全に利用し，基準
腕にできるだけ零の長さを与えることが考えられる。し
かしこのような構成では，工作物の温度のみによる万一
の伸びを，温度測定を介して計算により補償せねばなら
ない。
【００１７】このような連続温度定と計算による伸び補
償を省略できるようにするため，基準腕１６，２６，３
６又は４６も，互いに平行な直線作用区間１７′，２
７′，３７′又は４７′とその間にある転向区間とを持
つ複数のループにして，測定腕１５，２５，３５又は４
５の長さに一致する長さで設けるのがよい。しかしその
際基準腕の直線作用区間は，測定腕の直線作用区間の方
向に対して歪み測定技術的に中立な状態にある方向に，
なるべく測定腕の直線作用区間に直交して，基板に設け
られねばならない。もちろん基準腕を形成する集積光導
波路の直線作用区間及び転向区間の相互量小間隔，及び
測定腕の光導波路に対する基準腕の光導波路の相互最小
間隔が，どこでも維持されねばならない。光学的集積歪
み干渉計の図示したすべての実施例では，互いに直角に
設けられる同じ長さの測定腕及び基準腕を持つこれらの
有利な構成が考慮されている。測定腕又は基準腕のルー
プを少ない場所へ収容するために，集積光導波路は交差
していてもよい。それにより基板の比較的小さい面に
も，比較的大きい長さの測定腕及び基準腕を収容するこ
とができる。
【００１８】図１及び図２に一部のみ示されている光学
的集積歪み干渉計は，マイケルソン干渉計として構成さ
れている。光分配装置と光結合路は，マイケルソン干渉
計において普通であるように，ただ１つの光導波路構成
に，しかも図示した実施例では公知のいわゆる３×３方
向性結合器１４にまとめられている。このような方向性
結合器は，結合間隔をおいて所定の長さにわたつて互い
に並んで延びる３つの光導波路５０を持ち，方向性結合
器の切頭で終る中間の光導波路は入力部分１１をなし，
外側にある他の両方の光導波路は，一方では測定腕１５
及び基準腕１６へ移行し，他方では出力部分１２へ移行
している。両方の出力部分１２には，１周期の所定の割
合だけ位相のずれた２つの干渉信号が生ずる。３つの出
力部分では１２０°のずれが望ましいが，これは結合間
隔の大きさ及び／又は相互結合間隔をおいて互いに並ん
で延びる光導波路の長さの適当な設定によつて行うこと
ができる。こうして，出力部分の数に関係して合目的性
の観点から選ばれる他の任意の位相ずれ，例えば９０°
の相互ずれも実現可能である。測定腕１５又は基準腕１
６の露出端部には，光導波路に対して直角な測定反射鏡
５５又は基準反射鏡５６が設けられ，このために基板の
精密加工される外縁を利用することができる。図１に選
ばれている測定腕１５又は基準腕１６のループの構成で
は，測定腕１５内に複数の直線作用区間１７が設けら
れ，また基準腕１６内に直線作用区間１７′が設けら
れ，それぞれ半円状弧片１８又は１８′を介して互いに
移行し合つている。ループは互いに接近又は交差するこ
となく蛇行して設けられている。基準腕１６の作用区間
１７′は，前述したように測定腕１５の対応する作用区
間１７に対して直角に設けられている。従つて歪み干渉
計を取付ける際，測定腕１５の作用区間１７が測定すべ
き部材の負荷方向に対して平行であるように注意せねば
ならない。
【００１９】図３，４及び５に示す光学的集積歪み干渉
計の実施例は，マツハツエンダ干渉計として構成されて
いる。従つてこれらの干渉計は，いわゆるＹ分岐器とし
て構成される光分配装置とは別個の干渉装置を持つてい
る。即ち測定腕及び基準腕は，それぞれ１回だけ１つの
方向に延びている。それにより分解能は，レーザ光が測
定腕及び基準腕を２回通るマイケルソン干渉計における
ほど高くはないが，マツハツエンダ干渉計は，光が干渉
計の腕からレーザ光源へ帰還されないという利点を持つ
ている。このような帰還があると，レーザのスペクトル
特性が悪くなる。図３，４及び５の歪み干渉計の入力部
分２１，３１又は４１には，Ｙ分岐器とも称される分岐
２３，３３又は４３が続き，分岐する両方の光導波路の
１つは測定腕２５，３５又は４５へ移行し，他の分岐す
る光導波路は基準腕２６，３６又は４６へ移行してい
る。測定腕からの光と基準腕からの光をまとめる光結合
器は，ここに示す実施例でも３×３方向性結合器２４，
３４又は４４の形に構成されているが，これに関して他
の構造も公知であり，使用可能である。特に有利と思わ
れて例に示されている３×３方向性結合器でも，係合間
隔をおいて所定の長さにわたつて互いに並んで延びる３
つの光導波路がまとめられ，３×３方向性結合器の切頭
に終る中間の光導波路は，３つの出力部分２２，３２又
は４２の１つをなし，方向性結合器の外側にある他の両
方の光導波路は，一方では測定腕又は基準腕へ移行し，
他方では別の出力部分へ移行している。全部で３つの出
力部分２２（図３）又は３２（図４）又は４２（図５）
には，なるべく１２０°位相のずれた干渉信号が生じ，
それにより伸び又は圧縮として測定腕の長さ変化の精確
な方向検出が有利に行われる。
【００２０】光学的集積歪み干渉計の図３に示す実施例
では，測定腕２５及び基準腕２６のループも同様に相互
交差又は接近なしに蛇行して設けられ，その点でこの実
施例は図１による実施例と同じように構成されている。
しかし図１とは異なり，図３による干渉計では，測定腕
２５又は基準腕２６内で順次に続く２つの測定腕光結合
器２７又は２７′の間の転向区間は，直線的に延びかつ
それぞれの作用区間へ刃形に直交して続く結合片と，光
導波路の各隅に設けられる転向鏡とによつて，形成され
ている。しかも転向鏡は，基板２０へそのガラス表面に
対して直角に形成されるスリツト２８″の全反射側面に
より形成されている。このスリツト２８″は，光導波路
の隅の範囲に，作用区間２７又は２７′と結合片２８又
は２８′とに対して４５゜をなして設けられている。個
々のスリツト２８″の位置に対して非常に高い精度で設
けねばならず，また多くのスリツト２８″を例えば費用
のかかる別のマスク段階でイオンエツチングにより設け
ねばならないので，光導波路の直線作用区間の間の転向
区間を構成する可能性は，考えられる代案としてのみ解
すべきである。即ち実際の場合，図示されている他の実
施例による鏡なし円弧状転向部が好まれる。ここでは，
円弧状転向部の代りに２つの４分円弧による転向も行う
ことができることのみを述べておく。
【００２１】図１及び３による実施例では，測定腕及び
基準腕のループ内における光導波路の交差は回避されて
いる。しかし前述したように，これは必ずしも必要では
ない。図４に示す実施例では，光導波路の異なる種類の
交差が行われており，これは全く可能である。比較的多
数のこのような交差により，光の強さが苦干減衰する
が，レーザ光源からの一次光の大きい出力強さにより，
このような減衰は一般に容易に甘受することができる。
このような減衰にもかかわらず，確実に計数可能なきれ
いな干渉信号を依然として発生することができる。他方
図４による干渉計では，光導波路が弧片３８及び３８′
の範囲で交差し，ここでは鋭角の交差は回避不可能であ
る。交差角があまり小さくない限り，このような交差も
容易に許容される。しかし非常に長円形の断面による交
差は回避せねばならない。図による実施例における光導
波路の別の交差は，測定腕３５のループが基準腕３５の
ループを横切り，それにより測定腕の作用区間３７が基
準腕の作用区間３７′と直角に交差することによつて，
行われる。もちろん図４による図示は著しく簡単化され
ている。具体的な実現に際しては，個々の光導波路をほ
ぼ密に続けて多数設けて，ループ内で比較的大きい全長
の直線作用区間を基板に収容できるようにするのがよ
い。図４による構成は，非常に多数の作用区間３７又は
３７′で，それに応じて多数の交差個所を生ずる。
【００２２】多数の作用区間でも光導波路の交差個所の
数を少なくするだけでなく，できるだけ完全に回避する
ため，図５によれば，測定腕４５及び／又は基準腕４６
のループが少なくとも１つの長円形二重うず巻５９，５
９′（測定腕４５）及び６０，６０′（基準腕４６）の
形で設けられている。いわば終端ループ６９，６９′を
介して互いに移行し合うＵ字状光導波路から，長円形う
ず巻が構成されている。その際一方の二重うず巻の一番
外側にある作用区間４７又は４７′から，光導波路区間
６１又は６１′が交差することなく隣接二重うず巻へ延
びている。もちろん実際に実現可能な実施例では，長円
形うず巻内に著しく多くの巻回を設け，また著しく多く
のうず巻を並べて設けることができるので，光導波路の
全体として非常に大きい全長の直線作用区間を長円形二
重うず巻内に収容することができる。光導波路を通る光
波を互いに結合することなく，光導波路を約５０〜１５
０μｍの相互横間隔で互いに並べて設けることができ，
また光導波路の転向個所にほぼ同じ程度の曲率半径を実
現できるので，光導波路を適当な密度に″詰め込む″
と，光導波路の比較的大きい全長の直線作用区間を小さ
い基板にも収容できることは明らかである。約５０ｃｍ
の全長の光導波路を約１ｃｍ２の基板の面に収容するこ
とは，直ちに実現可能と思われる。
【００２３】図６に示す実施例では，フアブリペローに
よる光学的集積歪み干渉計が反射運転において，例示さ
れている。ここに示す干渉計は，光学機能的に並列に設
けられる２つの光共振器７５及び７６を持つ２光線構造
に構成され，一方の光共振器７５は測定に役立ち，他方
の光共振器７６は温度補償に役立つ。前述したように，
フアブリペロー干渉計はただ１つの光線チヤネルでも機
能し，この光線チヤネルが光共振器を形成し，波長の端
数だけの長さ変化により離調せしめられる。ここでは関
係ない公知の適当な評価方法により，光共振器の長さ変
化の際光共振器通路の数を一緒に計数し，その際それぞ
れの光共振器個所の通過方向も検出して，長さ変化の方
向に対応して，正しい符号で増加方向又は減少方向に計
数できるようにせねばならない。同様に公知なのでここ
には説明する必要のない信号評価の適当な補足により，
単一フアブリペロー干渉計でも二重フアブリペロー干渉
計でも，小さい波長端数を確実に検出することができ
る。ただ１つの光共振器が基板に集積されている場合に
は，熱により生ずる伸び又は圧縮が干渉計で一緒に測定
されることになる。これを回避するため，このような単
一歪み干渉計を使用する場合，温度測定を連続的に一緒
に行い，熱により生ずる伸び又は圧縮を，干渉計により
得られる測定結果から除かねばならない。このようなこ
とを回避するため，図６に示す歪み干渉計では，前述し
たように２つの光共振器７５及び７６が設けられ，その
一方７６が温度補償に役立つ。その場合補償光共振器７
６に対する測定光共振器７５の歪み差のみが検出され
る。
【００２４】基板７０に集積される光導波路から入力部
分７１が基板の縁の所まで延び，そこでレーザ光源の一
次光を導入する入力光フアイバに接続されているが，こ
れは図６にはもはや示してない。Ｙ字状分岐７３を介し
て，入力側に設けられる光導波路が分割される。更に２
つの別の部分即ち出力部分７２，７２′も同様に基板の
縁の所まで延びている。入力部分から来て分割されるそ
れぞれ１つの光導波路及び両方の出力部分７２，７２′
のそれぞれ１つは，それぞれ結合部材としてのＹ分岐器
６５，６５′を介して共通な光導波路６８，６８′にま
とめられている。これらの共通な光導波路６８，６８′
の後には光共振器７５，７６の１つがそれぞれ設けられ
ている。各光共振器は，光導波路６８，６８′に直交し
て基板に集積される半透明鏡６３，６３′，集積光共振
器光導波路及び光共振器光導波路の他端に設けられる終
端鏡６４，６４′から構成されている。それぞれ光共振
器を構成する光導波路は，互いに平行な直線作用区間７
７，７７′とその間にある円弧状転向区間とを持つ複数
のループをなして設けられている。個々の光共振器７５
又は７６内及び両方の光共振器の間にあつて光共振器を
形成する集積光導波路のすべての直線作用区間及び転向
区間の相互最小間隔は，どこでも維持されている。更に
熱により両方の光共振器７５，７６に生ずる伸び又は圧
縮の際同じ光路長さ変化を得るため，両方の光共振器の
光導波路は同じ長さである。温度補償に役立つ光共振器
７６が歪み測定技術的に中立な状態にあるようにするた
め，測定に役立つ光共振器７５の直線作用区間７７は，
温度補償に役立つ光共振器７６の直線作用区間７７に対
して直角に設けられている。
【００２５】念のため述べておくべきことは，図６によ
るフアブリペロー干渉計が，実際で示すように反射動作
する実施例のほかに，図６に破線で示すように透過動作
するように構成可能なことである。この変形例では，出
力端を終端鏡６４，６４′の下左方に設け，終端鏡を半
透明に構成せねばならない。透過変形例では，光共振器
７５及び７６の端部に設けられる出力端のため，図６の
上部に示されている出力部分７２，７２′及び両方のＹ
分岐器６５，６５′は当然不要になる。
【００２６】光共振器７５及び７６では，図５による実
施例に対して変つた光導波路の配置又は収容が行われ，
光導波路の交差部は含まれているが，多数の作用区間に
もかかわらず光導波路の交差個所の数は少ない。ここで
は測定光共振罰７５のループ及び温度補償光共振器７６
のループは，それぞれ２つの単一長円形うず巻６６，６
６′及び６７，６７′の形で設けられ，光導波路のそれ
ぞれの区間６２及び６２′は，最も内側にある作用区間
７７及び７７′から長円形うず巻外にある範囲へ延びて
いる。その際うず巻の巻き数に一致する許容できる数の
交差個所のみが生ずる。
【図面の簡単な説明】
【図１】マイケルソン形の光学的集積歪み干渉計の第１
実施例及びレーザ光源からの入力光フアイバ及び検出装
置への出力光フアイバの接続部の平面図である。
【図２】光学的集積歪み干渉計を形成する図１の基板へ
の入力光フアイバ及び出力光フアイバの接続部の斜視図
である。
【図３】測定腕及び基準腕の光導波路ループにおいて波
面を反射転向するマツハツエンダ形の光学的集積歪み干
渉計の第２実施例の平面図である。
【図４】転向個所で円弧状に延びかつ交差する光導波路
ループを測定腕及び基準腕に持つマツハツエンダ形の光
学的集積歪み干渉計の第３実施例の平面図である。
【図５】長円形二重うず巻をなして延びる光導波路ルー
プを測定腕及び基準腕に持つマツハツエンダ形の光学的
集積歪み干渉計の第４実施例の平面図である。
【図６】二重配置のフアブリペロー干渉計としての光学
的集積歪み干渉計の第５実施例の平面図である。
【符号の説明】
１０，２０，３０，４０，７０ 基板 １１，２１，３１，４１ 入力部分 １２，２２，３２，４２ 出力部分 １４，２４，３４，４４ 光結合器（方向
性結合器） １５，２５，３５，４５ 測定腕 １６，２６，３６，４６ 基準腕 １７，２７，３７，４７，７７，７７′直線作用区間 １８，２８，２８′，３８ 転向区間 ２３，３３，４３ 光分配装置（分
岐） ５１ 入力光フアイバ ５２ 出力光フアイバ ５３ レーザ光源 ５４ 検出装置 ７５，７６ 光共振器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０２Ｂ 6/26

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 基板（１０，２０，３０，４０）に集積
    される光導波路のうち１つの部分即ち入力部分（１１，
    ２１，３１，４１）が基板（１０，２０，３０，４０）
    の縁の所まで延びて，レーザ光源（５３）の一次光を導
    入する入力光フアイバ（５１）に導光接続され，集積光
    導波路のうち少なくとも１つの別の部分即ち出力部分
    （１２，２２，３２，４２）も同様に基板（１０，２
    ０，３０，４０）の縁の所まで延びて，干渉光を検出装
    置（５４）へ導出する出力光フアイバ（５２）に導光接
    続され，集積光導波路の入力部分（１１，２１，３１，
    ４１）の後に設けられる集積光分配装置（２３，３３，
    ４３）が，導入される一次光を光導波路の基準腕（１
    ６，２６，３６，４６）と測定腕（１５，２５，３５，
    ４５）とに分配し，基準腕（１６，２６，３６，４６）
    からの光と測定腕（１５，２５，３５，４５）からの光
    を一緒にする集積光結合器（１４，２４，３４，４４）
    が出力部分（１２，２２，３２，４２）へ移行し，基準
    腕（１６，２６，３６，４６）を形成する光導波路の部
    分及び測定腕（１５，２５，３５，４５）を形成する光
    導波路の部分が，それぞれその全長を基板（１０，２
    ０，３０，４０）に集積され，少なくとも測定腕（１
    ５，２５，３５，４５）を形成する光導波路の部分が，
    互いに平行な直線作用区間（１７，２７，３７，４７）
    とその間にある転向区間（１８，２８，２８′，３８）
    とを持つ複数のループをなして設けられ，測定腕（１
    ５，２５，３５，４５）を形成する集積光導波路のすべ
    ての直線作用区間（１７，２７，３７，４７）及び転向
    区間（１８，２８，２８′，３８）の相互最小間隔がど
    こでも維持され，測定腕（１５，２５，３５，４５）の
    作用区間（１７，２７，３７，４７）の方向に基板（１
    ０，２０，３０，４０）が歪む際，基準腕（１６，２
    ６，３６，４６）が歪み測定技術的に中立な状態にある
    ように，基準腕（１６，２６，３６，４６）を形成する
    光導波路が構成されるか，又は基板（１０，２０，３
    ０，４０）に設けられていることを特徴とする，２光線
    光学的集積歪み干渉計。
  2. 【請求項２】 基板（７０）に集積される光導波路のう
    ち１つの部分即ち入力部分（７１）が基板（７０）の縁
    の所まで延びて，レーザ光源の一次光を導入する入力光
    フアイバに導光接続され，基板のうち別の部分即ち出力
    部分（７２）も同様に基板（７０）の縁の所まで延び
    て，検出装置へ干渉光を導出する出力光フアイバに導光
    接続され，入力部分（７１）及び出力部分（７２）を共
    通な光導波路（６８，６８′）にまとめるＹ字状結合部
    材（６５，６５′）が設けられ，結合部材（６５，６
    ５′）の共通な光導波路（６８，６８′）の後に，基板
    （７０）に集積されてこの光導波路に直交する半透明鏡
    （６３，６３′）と集積光共振器光導波路とこの集積光
    共振器光導波路の他端に設けられる終端鏡（６４，６
    ４′）とから形成される光共振器（７５，７６）が設け
    られ，光共振器７が，互いに平行な直線作用区間とその
    間にある転向区間とを持つ複数のループをなして設けら
    れ，光共振器（７５，７６）を形成する集積光導波路の
    すべての直線作用区間（７７，７７′）及び転向区間の
    相互最小間隔がどこでも維持されていることを特徴とす
    る，フアブリペロー形式の光学的集積歪み干渉計。
  3. 【請求項３】 互いに同じ光共振器光導波路を持つ２つ
    の光共振器（７５，７６）が基板（７０）に集積され，
    両方の光共振器（７５，７６）の光共振器光導波路が，
    互いに平行な直線作用区間（７７，７７′）とその間に
    ある転向区間とを持つ複数のループで基板（７０）に設
    けられ，すべての直線作用区間（７７，７７′）及び転
    向区間の相互最小間隔が，各光共振器（７５，７６）内
    及び両方の光共振器（７５，７６）の間で維持され，一
    方の光共振器（７５）の直線作用区間（７７）が，他方
    の光共振器（７６）の直線作用区間（７７′）の方向に
    対して歪み測定技術的に中立な状態にある方向に基板
    （７０）に設けられていることを特徴とする，請求項２
    に記載の干渉計。
  4. 【請求項４】 基準腕（１６，２６，３６，４６）も，
    互いに平行な直線作用区間（１７′，２７′，３７′，
    ４７′）とその間にある転向区間（１８′，２８，２
    ８′，３８′）とを持つ複数のループをなして，測定腕
    （１５，２５，３５，４５）の長さと一致する長さで設
    けられ，基準腕（１６，２６，３６，４６）の直線作用
    区間（１７′，２７′，３７′，４７′）が，測定腕
    （１５，２５，３５，４５）の直線作用区間（１７，２
    ７，３７，４７）の方向に対して歪み測定技術的に中立
    な状態にある方向に，基板（１０，２０，３０，４０）
    に設けられ，基準腕（１６，２６，３６，４６）を形成
    する集積光導波路の直線作用区間（１７′，２７′，３
    ７′，４７′）及び転向区間（１８′，２８，２８′，
    ３８）の相互最小間隔，及びこれらと測定腕（１５，２
    ５，３５，４５）の直線作用区間（１７，２７，３７，
    ４７）及び転向区間（１８，２８，２８′，３８）との
    最小間隔が維持されることを特徴とする，請求項１に記
    載の干渉計。
  5. 【請求項５】 測定腕（１５，２５，３５，４５）又は
    基準腕（１６，２６，３６，４６）を形成する集積光導
    波路内の順次に続く２つの直線作用区間（１７，２７，
    ３７，４７又は１７′，２７′，３７′，４７′）の間
    の転向区間が，半円状弧片（１８，３８又は１８′，３
    ８′）によるか，又は面対称に設けられる１対の４分円
    状弧片とその間に設けられる直線結合片とにより，それ
    ぞれ形成されていることを特徴とする，請求項１又は４
    に記載の干渉計。
  6. 【請求項６】 測定腕（２５）又は基準腕（２６）を形
    成する集積光導波路内の順次に続く２つの直線作用区間
    （２７，２７′）の間の転向区間が，直線的に延びかつ
    刃形をなして直交してそれぞれの作用区間（２７，２
    ７′）に続く結合片（２８，２８′）と，このように形
    成される光導波路の両方の隅の各々に設けられる転向鏡
    とにより，それぞれ形成され，転向鏡が，ガラス表面に
    直交しかつ作用区間（２７，２７′）又は結合片（２
    ８，２８′）に対して４５゜をなして基板（２０）に形
    成されるそれぞれ１つのスリツト（２８″）の反射する
    側面により形成されていることを特徴とする，請求項１
    又は４に記載の干渉計。
  7. 【請求項７】 測定腕（４５）又は基準腕（４６）を形
    成する光導波路の直線作用区間及び円弧状転向区間から
    構成されるループが，少なくとも１つの長円形二重うず
    巻（５９，５９′又は６０，６０′）の形で設けられ，
    終端ループ（６９，６９′）を介して互いに移行し合う
    平行な脚片を持ちかつＵ字状に延びる光導波路が，二重
    うず巻においてそれぞれ長円形うず巻状に巻かれて設け
    られ，一方の二重うず巻（５９，５９′又は６０，６
    ０′）の一番外側にある作用区間（４７又は４７′）か
    ら，隣接する二重うず巻（５９，５９′又は６０，６
    ０′）へ，光導波路区間か延びていることを特徴とす
    る，請求項５に記載の干渉計。
  8. 【請求項８】 測定腕又は基準腕又は光共振器（７５，
    ７６）の１つを形成する光導波路の直線作用区間及び円
    弧状転向区間から構成されるループが，少なくとも１つ
    の長円形うず巻（６６，６６′又は６３，６２′）の形
    で設けられ，長円形うず巻（６６，６６′又は６７，６
    ７′）の一方の辺の一番内側にある作用区間（７７，７
    ７′）から，他方の辺の作用区間に交差して，長円形う
    ず巻（６６，６６′又は６７，６７′）内にある範囲
    へ，光導波路区間が延びていることを特徴とする，請求
    項５に記載の干渉計。
  9. 【請求項９】 干渉計がマイケルソン干渉計として構成
    され，光分配装置及ひ光結合器が，構造的にただ１つの
    光導波路構成に，しかも結合間隔をおいて所定の長さに
    わたつて互いに並んで延びる３つの光導波路（５０）を
    持つ３×３方向性結合器（１４）にまとめられ，この３
    ×３方向性結合器（１４）の切頭で終る中間の光導波路
    が入力部分（１１）を形成し，３×３方向性結合器（１
    ４）の外側にある他の両方の光導波路が，一方では端部
    に反射鏡（５５）を持つ光導波路の測定腕（１５）と同
    様に端部に反射鏡（５６）を持つ基準腕（１６）とへ移
    行し，他方では出力部分（１２）へ移行し，位相のずれ
    た２つの干渉信号が両方の出力部分（１２）に生ずるこ
    とを特徴とする，請求項１又は４に記載の干渉計。
  10. 【請求項１０】 干渉計がマツハツエンダ干渉計として
    構成され，光分配装置が光導波路の分岐（２３，３３，
    ４３）の形に構成され，分岐する両方の光導波路の一方
    が測定腕（２５，３５，４５）へ移行し，光導波路の他
    方が基準腕（２６，３６，４６）へ移行し，測定腕（２
    ５，３５，４５）からの光と基準腕（２６，３６，４
    ６）からの光とをまとめる光結合器が，結合間隔をおい
    て所定の長さにわたつて互いに並んで延びる３つの光導
    波路を持つ３×３方向性結合器（２４，３４，４４）の
    形でまとめられ，この３×３方向性結合器（２４，３
    ４，４４）の切頭で終る中間の光導波路が，３つの出力
    部分（２２，３２，４２）の１つを形成し，３×３方向
    性結合器（２４，３４，４４）の外側にある他の両方の
    光導波路が，一方では光導波路の測定腕（２５，３５，
    ４５）と基準腕（２６，３６，４６）とへ移行し，他方
    では別の出力部分（２２，３２，４２）へ移行し，位相
    のずれた３つの干渉信号が全部で３つの出力部分（２
    ２，３２，４２）に生ずることを特徴とする，請求項１
    又は４に記載の干渉計。
  11. 【請求項１１】 機械的荷重を受ける部材の表面へ歪み
    計のように取付け可能で表面に近い部材変形を受ける歪
    み測定部材としての，請求項１，２，３又は４に記載の
    干渉計の使用。
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