JPH0894446A - 波長測定方法及び装置 - Google Patents
波長測定方法及び装置Info
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- JPH0894446A JPH0894446A JP6225187A JP22518794A JPH0894446A JP H0894446 A JPH0894446 A JP H0894446A JP 6225187 A JP6225187 A JP 6225187A JP 22518794 A JP22518794 A JP 22518794A JP H0894446 A JPH0894446 A JP H0894446A
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- wavelength
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 短時間内に発生する光の波長の変化を測定す
る波長測定方法及び装置に関し、分光のための掃引時間
を必要とせず、高速で変化する波長測定を行うことがで
きる波長測定方法及び装置を提供することを目的とす
る。 【構成】 予め屈折率が知れている基準物質6に、照射
手段1、2、3からその基準物質を透過し、干渉性のあ
る被測定光を平行光として照射し、測定手段7、8、
9、10は、被測定光の透過光又は反射光の強度変化に
基づいて被測定光の波長変化を測定する。分光のための
掃引時間を必要とせず、高速で変化する波長測定を行う
ことができる。
る波長測定方法及び装置に関し、分光のための掃引時間
を必要とせず、高速で変化する波長測定を行うことがで
きる波長測定方法及び装置を提供することを目的とす
る。 【構成】 予め屈折率が知れている基準物質6に、照射
手段1、2、3からその基準物質を透過し、干渉性のあ
る被測定光を平行光として照射し、測定手段7、8、
9、10は、被測定光の透過光又は反射光の強度変化に
基づいて被測定光の波長変化を測定する。分光のための
掃引時間を必要とせず、高速で変化する波長測定を行う
ことができる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光の波長を測定する波
長測定方法及び装置、特に、短時間内に発生する光の波
長の変化を測定する波長測定方法及び装置に関する。
長測定方法及び装置、特に、短時間内に発生する光の波
長の変化を測定する波長測定方法及び装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年の光学測定の分野において、短時間
内で発生する光の波長の変化を正確に測定することが求
められている。特に、レーザ光の発振波長の安定性や波
長シフト量を正確に測定したり、レーザ光の立ち上がり
時又は立ち下がり時の波長変化を正確に測定したりする
ために必要である。
内で発生する光の波長の変化を正確に測定することが求
められている。特に、レーザ光の発振波長の安定性や波
長シフト量を正確に測定したり、レーザ光の立ち上がり
時又は立ち下がり時の波長変化を正確に測定したりする
ために必要である。
【0003】従来の波長測定方法としては、分光器や光
スペクトルアナライザのように被測定光を分光すること
により波長の測定を行う方法が一般的であった。すなわ
ち、これら方法によれば、被測定光を分光し、スペクト
ル波長を測定することにより被測定光の波長を測定して
いた。
スペクトルアナライザのように被測定光を分光すること
により波長の測定を行う方法が一般的であった。すなわ
ち、これら方法によれば、被測定光を分光し、スペクト
ル波長を測定することにより被測定光の波長を測定して
いた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
分光法による波長測定によれば、1回の波長測定の際に
所定の波長範囲にわたって掃引する必要があり、数ms
ecの掃引時間内に生じる波長変化を測定することが困
難であった。また、分光法による波長測定によれば、波
長の測定精度を向上するためには、分光後の被測定光の
光路を長くする必要があるため、波長測定装置が大型化
するという問題があった。
分光法による波長測定によれば、1回の波長測定の際に
所定の波長範囲にわたって掃引する必要があり、数ms
ecの掃引時間内に生じる波長変化を測定することが困
難であった。また、分光法による波長測定によれば、波
長の測定精度を向上するためには、分光後の被測定光の
光路を長くする必要があるため、波長測定装置が大型化
するという問題があった。
【0005】本発明の目的は、分光のための掃引時間を
必要とせず、高速で変化する波長測定を行うことができ
る波長測定方法及び装置を提供することにある。
必要とせず、高速で変化する波長測定を行うことができ
る波長測定方法及び装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的は、予め屈折率
が知れている基準物質に前記基準物質を透過し、干渉性
のある被測定光を平行光として照射し、前記被測定光の
透過光又は反射光の強度変化に基づいて前記被測定光の
波長変化を測定することを特徴とする波長測定方法によ
って達成される。
が知れている基準物質に前記基準物質を透過し、干渉性
のある被測定光を平行光として照射し、前記被測定光の
透過光又は反射光の強度変化に基づいて前記被測定光の
波長変化を測定することを特徴とする波長測定方法によ
って達成される。
【0007】上述した測定方法において、前記被測定光
がレーザ光であることが望ましい。上述した測定方法に
おいて、前記被測定光がパルス状のレーザ光であること
が望ましい。上述した測定方法において、波長測定前に
光の干渉条件を変化することにより、前記透過光又は反
射光の強度変化に応じた前記波長変化の方向を予め検査
しておくことが望ましい。
がレーザ光であることが望ましい。上述した測定方法に
おいて、前記被測定光がパルス状のレーザ光であること
が望ましい。上述した測定方法において、波長測定前に
光の干渉条件を変化することにより、前記透過光又は反
射光の強度変化に応じた前記波長変化の方向を予め検査
しておくことが望ましい。
【0008】上述した測定方法において、前記基準物質
の屈折率又は厚さを変化することにより光の干渉条件を
変化することが望ましい。上述した測定方法において、
前記基準物質の温度を変化することにより屈折率又は厚
さを変化することが望ましい。上述した測定方法におい
て、前記基準物質に対する前記被測定光の入射角を変化
することにより光の干渉条件を変化することが望まし
い。
の屈折率又は厚さを変化することにより光の干渉条件を
変化することが望ましい。上述した測定方法において、
前記基準物質の温度を変化することにより屈折率又は厚
さを変化することが望ましい。上述した測定方法におい
て、前記基準物質に対する前記被測定光の入射角を変化
することにより光の干渉条件を変化することが望まし
い。
【0009】上述した測定方法において、波長測定開始
時の前記被測定光の透過光又は反射光の強度が、その強
度変化の極大値と極小値の間の所定値であることが望ま
しい。上述した測定方法において、前記被測定光は、光
学窓を介して前記基準物質に照射され、前記光学窓の少
なくとも一面は、その面における前記被測定光の反射光
による光の干渉が生じないように、前記被測定光の光軸
に対して傾いていることが望ましい。
時の前記被測定光の透過光又は反射光の強度が、その強
度変化の極大値と極小値の間の所定値であることが望ま
しい。上述した測定方法において、前記被測定光は、光
学窓を介して前記基準物質に照射され、前記光学窓の少
なくとも一面は、その面における前記被測定光の反射光
による光の干渉が生じないように、前記被測定光の光軸
に対して傾いていることが望ましい。
【0010】上記目的は、予め屈折率が知れている基準
物質と、前記基準物質に前記基準物質を透過し、干渉性
のある平行光な被測定光を照射する照射手段と、前記被
測定光の透過光又は反射光の強度変化に基づいて前記被
測定光の波長変化を測定する測定手段とを備えたことを
特徴とする波長測定装置測定装置によって達成される。
物質と、前記基準物質に前記基準物質を透過し、干渉性
のある平行光な被測定光を照射する照射手段と、前記被
測定光の透過光又は反射光の強度変化に基づいて前記被
測定光の波長変化を測定する測定手段とを備えたことを
特徴とする波長測定装置測定装置によって達成される。
【0011】上述した測定装置において、前記被測定光
がレーザ光であることが望ましい。上述した測定装置に
おいて、前記被測定光がパルス状のレーザ光であること
が望ましい。上述した測定装置において、波長測定前に
光の干渉条件を変化することにより、前記測定手段は、
前記透過光又は反射光の強度変化に応じた前記波長変化
の方向を予め検査しておくことが望ましい。
がレーザ光であることが望ましい。上述した測定装置に
おいて、前記被測定光がパルス状のレーザ光であること
が望ましい。上述した測定装置において、波長測定前に
光の干渉条件を変化することにより、前記測定手段は、
前記透過光又は反射光の強度変化に応じた前記波長変化
の方向を予め検査しておくことが望ましい。
【0012】上述した測定装置において、前記基準物質
の屈折率又は厚さを変化することにより光の干渉条件を
変化することが望ましい。上述した測定装置において、
前記基準物質の温度を変化することにより屈折率又は厚
さを変化することが望ましい。上述した測定装置におい
て、前記照射手段により前記基準物質に対する前記被測
定光の入射角を変化することにより光の干渉条件を変化
することが望ましい。
の屈折率又は厚さを変化することにより光の干渉条件を
変化することが望ましい。上述した測定装置において、
前記基準物質の温度を変化することにより屈折率又は厚
さを変化することが望ましい。上述した測定装置におい
て、前記照射手段により前記基準物質に対する前記被測
定光の入射角を変化することにより光の干渉条件を変化
することが望ましい。
【0013】上述した測定装置において、波長測定開始
時の前記被測定光の透過光又は反射光の強度が、その強
度変化の極大値と極小値の間の所定値であることが望ま
しい。上述した測定装置において、前記被測定光は、光
学窓を介して前記基準物質に照射され、前記光学窓の少
なくとも一面は、その面における前記被測定光の反射光
による光の干渉が生じないように、前記被測定光の光軸
に対して傾いていることが望ましい。
時の前記被測定光の透過光又は反射光の強度が、その強
度変化の極大値と極小値の間の所定値であることが望ま
しい。上述した測定装置において、前記被測定光は、光
学窓を介して前記基準物質に照射され、前記光学窓の少
なくとも一面は、その面における前記被測定光の反射光
による光の干渉が生じないように、前記被測定光の光軸
に対して傾いていることが望ましい。
【0014】
【作用】本発明によれば、予め屈折率が知れている基準
物質に干渉性のある被測定光を照射し、被測定光の透過
光又は反射光の強度変化に基づいて被測定光の波長変化
を測定するようにしたので、分光のための掃引時間を必
要とせず、高速で変化する波長測定を行うことができ
る。
物質に干渉性のある被測定光を照射し、被測定光の透過
光又は反射光の強度変化に基づいて被測定光の波長変化
を測定するようにしたので、分光のための掃引時間を必
要とせず、高速で変化する波長測定を行うことができ
る。
【0015】上述した測定方法において、被測定光がレ
ーザ光や、パルス状のレーザ光であってもよい。上述し
た測定方法において、波長測定前に光の干渉条件を変化
することにより、透過光又は反射光の強度変化に応じた
波長変化の方向を予め検査するようにすれば、波長の変
化方向を併せて測定することができる。
ーザ光や、パルス状のレーザ光であってもよい。上述し
た測定方法において、波長測定前に光の干渉条件を変化
することにより、透過光又は反射光の強度変化に応じた
波長変化の方向を予め検査するようにすれば、波長の変
化方向を併せて測定することができる。
【0016】上述した測定方法において、基準物質の屈
折率又は厚さを変化するようにすれば、簡単に光の干渉
条件を変化することができる。上述した測定方法におい
て、基準物質の温度を変化するようにすれば、屈折率又
は厚さを変化して、簡単に光の干渉条件を変化すること
ができる。上述した測定方法において、基準物質に対す
る被測定光の入射角を変化するようにすれば、簡単に光
の干渉条件を変化することができる。
折率又は厚さを変化するようにすれば、簡単に光の干渉
条件を変化することができる。上述した測定方法におい
て、基準物質の温度を変化するようにすれば、屈折率又
は厚さを変化して、簡単に光の干渉条件を変化すること
ができる。上述した測定方法において、基準物質に対す
る被測定光の入射角を変化するようにすれば、簡単に光
の干渉条件を変化することができる。
【0017】上述した測定方法において、波長測定開始
時の被測定光の透過光又は反射光の強度を、その強度変
化の極大値と極小値の間の所定値にすれば、波長変化を
精度よく測定することができる。上述した測定方法にお
いて、被測定光が光学窓を介して基準物質に照射される
場合、光学窓の少なくとも一面を被測定光の光軸に対し
て傾けるようにすれば、、その面における被測定光の反
射光による光の干渉を抑制することができる。
時の被測定光の透過光又は反射光の強度を、その強度変
化の極大値と極小値の間の所定値にすれば、波長変化を
精度よく測定することができる。上述した測定方法にお
いて、被測定光が光学窓を介して基準物質に照射される
場合、光学窓の少なくとも一面を被測定光の光軸に対し
て傾けるようにすれば、、その面における被測定光の反
射光による光の干渉を抑制することができる。
【0018】本発明によれば、予め屈折率が知れている
基準物質と、基準物質に透過可能で干渉性のある平行光
な被測定光を照射する照射手段と、被測定光の透過光又
は反射光の強度変化に基づいて被測定光の波長変化を測
定する測定手段とを設けたので、分光のための掃引時間
を必要とせず、高速で変化する波長測定を行うことがで
きる、小型の波長測定装置を実現できる。
基準物質と、基準物質に透過可能で干渉性のある平行光
な被測定光を照射する照射手段と、被測定光の透過光又
は反射光の強度変化に基づいて被測定光の波長変化を測
定する測定手段とを設けたので、分光のための掃引時間
を必要とせず、高速で変化する波長測定を行うことがで
きる、小型の波長測定装置を実現できる。
【0019】上述した測定装置において、被測定光がレ
ーザ光や、パルス状のレーザ光であってもよい。上述し
た測定装置において、波長測定前に光の干渉条件を変化
することにより、透過光又は反射光の強度変化に応じた
波長変化の方向を予め検査するようにすれば、波長の変
化方向を併せて測定することができる。
ーザ光や、パルス状のレーザ光であってもよい。上述し
た測定装置において、波長測定前に光の干渉条件を変化
することにより、透過光又は反射光の強度変化に応じた
波長変化の方向を予め検査するようにすれば、波長の変
化方向を併せて測定することができる。
【0020】上述した測定装置において、基準物質の屈
折率又は厚さを変化するようにすれば、簡単に光の干渉
条件を変化することができる。上述した測定装置におい
て、基準物質の温度を変化するようにすれば、屈折率又
は厚さを変化して、簡単に光の干渉条件を変化すること
ができる。上述した測定装置において、基準物質に対す
る被測定光の入射角を変化するようにすれば、簡単に光
の干渉条件を変化することができる。
折率又は厚さを変化するようにすれば、簡単に光の干渉
条件を変化することができる。上述した測定装置におい
て、基準物質の温度を変化するようにすれば、屈折率又
は厚さを変化して、簡単に光の干渉条件を変化すること
ができる。上述した測定装置において、基準物質に対す
る被測定光の入射角を変化するようにすれば、簡単に光
の干渉条件を変化することができる。
【0021】上述した測定装置において、波長測定開始
時の被測定光の透過光又は反射光の強度を、その強度変
化の極大値と極小値の間の所定値にすれば、波長変化を
精度よく測定することができる。上述した測定装置にお
いて、被測定光が光学窓を介して基準物質に照射される
場合、光学窓の少なくとも一面を被測定光の光軸に対し
て傾けるようにすれば、、その面における被測定光の反
射光による光の干渉を抑制することができる。
時の被測定光の透過光又は反射光の強度を、その強度変
化の極大値と極小値の間の所定値にすれば、波長変化を
精度よく測定することができる。上述した測定装置にお
いて、被測定光が光学窓を介して基準物質に照射される
場合、光学窓の少なくとも一面を被測定光の光軸に対し
て傾けるようにすれば、、その面における被測定光の反
射光による光の干渉を抑制することができる。
【0022】
【実施例】本発明の第1実施例による波長測定装置を図
1乃至図4を用いて説明する。図1に本実施例による波
長測定装置の構成を示す。本実施例の波長測定装置で
は、半導体レーザから出射されるレーザ光の波長変化を
測定する。測定される半導体レーザ1として、例えば、
NEC製NDL5600(1310nm光ファイバ通信
用のInGaAsP位相シフト型DFB−DC−PBH
レーザダイオード;出力約0.5mW)を用いた。な
お、半導体レーザ1として、10Hz以上のパルス発振
が可能なAPC付の半導体レーザを用いた。
1乃至図4を用いて説明する。図1に本実施例による波
長測定装置の構成を示す。本実施例の波長測定装置で
は、半導体レーザから出射されるレーザ光の波長変化を
測定する。測定される半導体レーザ1として、例えば、
NEC製NDL5600(1310nm光ファイバ通信
用のInGaAsP位相シフト型DFB−DC−PBH
レーザダイオード;出力約0.5mW)を用いた。な
お、半導体レーザ1として、10Hz以上のパルス発振
が可能なAPC付の半導体レーザを用いた。
【0023】半導体レーザ1から出射されたレーザ光
は、光ファイバ2を介してコリメート光学部3に導かれ
る。レーザ光は、コリメート光学部3により平行光線束
とされ、基準物質6に照射される。レーザ光の波長は、
前もって或いは測定時に分光計によって測定する。ま
た、レーザ光の光量変化は測定時にフォトダイオードな
どによって測定する。
は、光ファイバ2を介してコリメート光学部3に導かれ
る。レーザ光は、コリメート光学部3により平行光線束
とされ、基準物質6に照射される。レーザ光の波長は、
前もって或いは測定時に分光計によって測定する。ま
た、レーザ光の光量変化は測定時にフォトダイオードな
どによって測定する。
【0024】基準物質6は波長測定の基準となるもので
あって、その屈折率nと厚さLは前もって別の方法によ
り精密に測定しておく。基準物質6としては、正確な屈
折率nと厚さLがわかっている物質であって十分な強度
の透過光が得られるものであれば、いかなる物質でもよ
いが、上面及び下面が鏡面仕上げされていることが望ま
しい。例えば、シリコン基板や、GaAs基板、InP
基板等の半導体基板を用いてもよい。
あって、その屈折率nと厚さLは前もって別の方法によ
り精密に測定しておく。基準物質6としては、正確な屈
折率nと厚さLがわかっている物質であって十分な強度
の透過光が得られるものであれば、いかなる物質でもよ
いが、上面及び下面が鏡面仕上げされていることが望ま
しい。例えば、シリコン基板や、GaAs基板、InP
基板等の半導体基板を用いてもよい。
【0025】また、基準物質6としては単体の物質であ
る必要はなく、図2(a)に示すように、所定距離Lを
隔てて2枚の平板6a、6bを設け、これら平板6a、
6b間に既知の屈折率nの物質6cを充填するようにし
てもよい。物質6cは固体でも液体でも気体でもよく、
気体として大気を用いてもよい。更に、基準物質6とし
て、図2(b)に示すように、平板の代わりに薄い膜6
dを用い、その薄い膜6d内に物質6cを充填するよう
にしてもよい。
る必要はなく、図2(a)に示すように、所定距離Lを
隔てて2枚の平板6a、6bを設け、これら平板6a、
6b間に既知の屈折率nの物質6cを充填するようにし
てもよい。物質6cは固体でも液体でも気体でもよく、
気体として大気を用いてもよい。更に、基準物質6とし
て、図2(b)に示すように、平板の代わりに薄い膜6
dを用い、その薄い膜6d内に物質6cを充填するよう
にしてもよい。
【0026】基準物質6を透過した透過光は、光受光器
7により受光される。光受光器7として、浜松ホトニク
ス社製B4246(Ge光起電力型素子)を使用した。
なお、光受光器7としては、立ち上がり時間が50μs
以下であることが望ましい。光受光器7により受光され
た受光信号は、データ通信部8を介してA/D変換ユニ
ット9に伝送される。A/D変換ユニットはアナログ信
号である受光信号をデジタル信号に変換し、コンピュー
タ10に出力する。
7により受光される。光受光器7として、浜松ホトニク
ス社製B4246(Ge光起電力型素子)を使用した。
なお、光受光器7としては、立ち上がり時間が50μs
以下であることが望ましい。光受光器7により受光され
た受光信号は、データ通信部8を介してA/D変換ユニ
ット9に伝送される。A/D変換ユニットはアナログ信
号である受光信号をデジタル信号に変換し、コンピュー
タ10に出力する。
【0027】コンピュータ10は入力されたデジタル受
光信号から、透過光による干渉光の強度変化を計算し、
その計算結果に基づいて波長変化を決定する。次に、本
実施例の波長測定装置の測定原理について図3を用いて
説明する。図3はレーザ光の波長と干渉光強度の関係を
示すグラフである。レーザ光による干渉は、レーザ光の
波長λと、基準物質6の屈折率nと厚さLとに依存し、
その干渉光の強度Iは、基準物質6の屈折率nと厚さL
が変化しないとすると、図3に示すように、波長λの変
化に応じて極大値Imax と極小値Imin の間で増減を繰
り返す。
光信号から、透過光による干渉光の強度変化を計算し、
その計算結果に基づいて波長変化を決定する。次に、本
実施例の波長測定装置の測定原理について図3を用いて
説明する。図3はレーザ光の波長と干渉光強度の関係を
示すグラフである。レーザ光による干渉は、レーザ光の
波長λと、基準物質6の屈折率nと厚さLとに依存し、
その干渉光の強度Iは、基準物質6の屈折率nと厚さL
が変化しないとすると、図3に示すように、波長λの変
化に応じて極大値Imax と極小値Imin の間で増減を繰
り返す。
【0028】1周期分干渉状態が変化したときの波長変
化量をdλ、基準物質の屈折率をλ、厚さをL、波長変
化する前のレーザ光の波長をλとすると、次式が成立す
る。 dλ=λ2 /(2nL+λ) したがって、干渉光の強度Iの変化ΔIを検出すること
により、図3から、レーザ光の波長変化Δλを測定する
ことができる。例えば、波長変化する前にはIoであっ
た干渉光の強度IがΔIだけ増加したとすると、図3に
示すように、Δλだけ波長が減少したことが測定され
る。
化量をdλ、基準物質の屈折率をλ、厚さをL、波長変
化する前のレーザ光の波長をλとすると、次式が成立す
る。 dλ=λ2 /(2nL+λ) したがって、干渉光の強度Iの変化ΔIを検出すること
により、図3から、レーザ光の波長変化Δλを測定する
ことができる。例えば、波長変化する前にはIoであっ
た干渉光の強度IがΔIだけ増加したとすると、図3に
示すように、Δλだけ波長が減少したことが測定され
る。
【0029】なお、図3から明らかなように、波長λが
増加した場合に、干渉光強度Iが増加する干渉状態と、
干渉光強度Iが減少する干渉状態が存在し、干渉光強度
Iの増減に応じて波長変化の増減を一意的に定めること
はできない。また、干渉光強度Iの極大値Imax 又は極
小値Imin 近傍では、波長変化があっても干渉光強度I
はほとんど変化しない。
増加した場合に、干渉光強度Iが増加する干渉状態と、
干渉光強度Iが減少する干渉状態が存在し、干渉光強度
Iの増減に応じて波長変化の増減を一意的に定めること
はできない。また、干渉光強度Iの極大値Imax 又は極
小値Imin 近傍では、波長変化があっても干渉光強度I
はほとんど変化しない。
【0030】したがって、波長変化する前の干渉光強度
Ioを極大値Imax と極小値Iminのほぼ真ん中の値と
し、波長λが増加した場合に、干渉光強度Iが増加する
干渉状態なのか、干渉光強度Iが減少する干渉状態なの
かを予め検査しておくことが望ましい。このため、波長
変化の測定前に、干渉条件を決定する他の要因を変化さ
せて、望ましくは、1周期分の干渉状態を変化させてお
き、干渉光強度Ioの極大値Imax と極小値Imin と共
に、現在の干渉状態を把握しておく。
Ioを極大値Imax と極小値Iminのほぼ真ん中の値と
し、波長λが増加した場合に、干渉光強度Iが増加する
干渉状態なのか、干渉光強度Iが減少する干渉状態なの
かを予め検査しておくことが望ましい。このため、波長
変化の測定前に、干渉条件を決定する他の要因を変化さ
せて、望ましくは、1周期分の干渉状態を変化させてお
き、干渉光強度Ioの極大値Imax と極小値Imin と共
に、現在の干渉状態を把握しておく。
【0031】干渉状態を変化させるためには、例えば、
基準物質6の屈折率n又は厚さLを変化させること、レ
ーザ光の入射角度を変えて実質的な光路長を変化させる
こと等が考えられる。基準物質6の屈折率n又は厚さL
を変化させる具体的な方法としては、例えば、シリコン
基板の場合、基準物質6の温度を変化させる方法が有効
である。
基準物質6の屈折率n又は厚さLを変化させること、レ
ーザ光の入射角度を変えて実質的な光路長を変化させる
こと等が考えられる。基準物質6の屈折率n又は厚さL
を変化させる具体的な方法としては、例えば、シリコン
基板の場合、基準物質6の温度を変化させる方法が有効
である。
【0032】また、基準物質6の断面形状をくさび形と
して、基準物質6を平行移動して厚さLを変化させるよ
うにしてもよい。基準物質6の屈折率n又は厚さLを増
加させることによる光強度の変化は、レーザ光の波長が
短波長側に変化したことと実質的に同じであり、逆に、
基準物質6の屈折率n又は厚さLを減少させることによ
る光強度の変化は、レーザ光の波長が長波長側に変化し
たことと実質的に同じである。
して、基準物質6を平行移動して厚さLを変化させるよ
うにしてもよい。基準物質6の屈折率n又は厚さLを増
加させることによる光強度の変化は、レーザ光の波長が
短波長側に変化したことと実質的に同じであり、逆に、
基準物質6の屈折率n又は厚さLを減少させることによ
る光強度の変化は、レーザ光の波長が長波長側に変化し
たことと実質的に同じである。
【0033】また、レーザ光の入射角度を変えて実質的
な光路長を増加させることによる光強度の変化は、レー
ザ光の波長が短波長側に変化したことと実質的に同じで
あり、逆に、レーザ光の入射角度を変えて実質的な光路
長を減少させることによる光強度の変化は、レーザ光の
波長が長波長側に変化したことと実質的に同じである。
な光路長を増加させることによる光強度の変化は、レー
ザ光の波長が短波長側に変化したことと実質的に同じで
あり、逆に、レーザ光の入射角度を変えて実質的な光路
長を減少させることによる光強度の変化は、レーザ光の
波長が長波長側に変化したことと実質的に同じである。
【0034】このように、波長変化の測定前には、干渉
条件を種々変化させて最適な干渉条件にすることが望ま
しいが、波長変化の測定時には、干渉条件を変化させる
ことなく一定に維持するようにする。図4は、基準物質
6に厚さ0.5mmのシリコン基板を用い、波長1.3
μmの半導体レーザ1からパルス幅が50msecのパ
ルス状のレーザ光を出射した場合における、干渉光強度
の時間変化を記録したグラフである。縦軸は電圧で1目
盛当り2V、横軸は時間で1目盛当り1msである。
条件を種々変化させて最適な干渉条件にすることが望ま
しいが、波長変化の測定時には、干渉条件を変化させる
ことなく一定に維持するようにする。図4は、基準物質
6に厚さ0.5mmのシリコン基板を用い、波長1.3
μmの半導体レーザ1からパルス幅が50msecのパ
ルス状のレーザ光を出射した場合における、干渉光強度
の時間変化を記録したグラフである。縦軸は電圧で1目
盛当り2V、横軸は時間で1目盛当り1msである。
【0035】図4に示すように、パルス状のレーザ光の
立上がり直後は、干渉光強度が最も高く、その後、徐々
に減少し、約10msec以降は安定している。したが
って、半導体レーザ1からパルス状のレーザ光を出射し
た場合、レーザ光の波長がパルスの立上がり時には約1
オングストロームだけ短くなり、その後は長くなること
がわかる。このように、本実施例により、約10mse
cもの短時間におけるレーザ光の波長変化を正確に測定
することができた。
立上がり直後は、干渉光強度が最も高く、その後、徐々
に減少し、約10msec以降は安定している。したが
って、半導体レーザ1からパルス状のレーザ光を出射し
た場合、レーザ光の波長がパルスの立上がり時には約1
オングストロームだけ短くなり、その後は長くなること
がわかる。このように、本実施例により、約10mse
cもの短時間におけるレーザ光の波長変化を正確に測定
することができた。
【0036】以上の通り、本実施例によれば、分光のた
めの掃引時間を必要とせず、高速で変化する波長測定を
行うことができる。次に、本発明の第2実施例による波
長測定装置を図5を用いて説明する。図5に本実施例に
よる波長測定装置の構成を示す。図1に示す第1実施例
の波長測定装置と同一の構成要素には同一の符号を付し
て説明を省略又は簡略にする。
めの掃引時間を必要とせず、高速で変化する波長測定を
行うことができる。次に、本発明の第2実施例による波
長測定装置を図5を用いて説明する。図5に本実施例に
よる波長測定装置の構成を示す。図1に示す第1実施例
の波長測定装置と同一の構成要素には同一の符号を付し
て説明を省略又は簡略にする。
【0037】第1実施例では基準物質6の透過光を用い
て波長測定したが、本実施例の波長測定装置では、基準
物質6の一面にレーザ光を照射し、その反射光による干
渉光の強度変化を観察することにより基準物質6の波長
変化を測定するものである。本実施例では、レーザ光を
照射するための半導体レーザ1、光ファイバ2、コリメ
ート光学部3からなる照射系と、光受光器7、データ通
信部8、コンピュータ10からなる受光系とを、基準物
質6を挟んで左右に配置している。
て波長測定したが、本実施例の波長測定装置では、基準
物質6の一面にレーザ光を照射し、その反射光による干
渉光の強度変化を観察することにより基準物質6の波長
変化を測定するものである。本実施例では、レーザ光を
照射するための半導体レーザ1、光ファイバ2、コリメ
ート光学部3からなる照射系と、光受光器7、データ通
信部8、コンピュータ10からなる受光系とを、基準物
質6を挟んで左右に配置している。
【0038】コリメート光学部3から出射されたレーザ
光が基準物質6に入射され、基準物質6での反射光によ
る干渉光が光受光器7により受光され、受光信号はデー
タ通信部8を介してコンピュータ10に入力される。光
受光器7における干渉光の強度変化を測定することによ
りレーザ光の波長変化を測定する。本実施例の原理及び
動作については第1実施例と同様であるので説明を省略
する。
光が基準物質6に入射され、基準物質6での反射光によ
る干渉光が光受光器7により受光され、受光信号はデー
タ通信部8を介してコンピュータ10に入力される。光
受光器7における干渉光の強度変化を測定することによ
りレーザ光の波長変化を測定する。本実施例の原理及び
動作については第1実施例と同様であるので説明を省略
する。
【0039】このように本実施例によれば、第1実施例
と同様にし、分光のための掃引時間を必要とせず、高速
で変化する波長測定を行うことができる。次に、本発明
の第3実施例による波長測定装置を図6を用いて説明す
る。図1に示す第1実施例の波長測定装置と同一の構成
要素には同一の符号を付して説明を省略又は簡略にす
る。
と同様にし、分光のための掃引時間を必要とせず、高速
で変化する波長測定を行うことができる。次に、本発明
の第3実施例による波長測定装置を図6を用いて説明す
る。図1に示す第1実施例の波長測定装置と同一の構成
要素には同一の符号を付して説明を省略又は簡略にす
る。
【0040】本実施例では、基準物質6がチャンバ4内
に収納されており、チャンバ4の光学窓11a、11b
を介してレーザ光を入射又は出射している。一方の面が
傾いた形状の光学窓11a、11bを用い、内側の面が
レーザ光の光軸に対して傾き、外側の面がチャンバ4の
外周面と一致するようにチャンバ4の開口に対して取り
付けている。
に収納されており、チャンバ4の光学窓11a、11b
を介してレーザ光を入射又は出射している。一方の面が
傾いた形状の光学窓11a、11bを用い、内側の面が
レーザ光の光軸に対して傾き、外側の面がチャンバ4の
外周面と一致するようにチャンバ4の開口に対して取り
付けている。
【0041】このため、光学窓11bの内側の面で反射
したレーザ光は逸れてしまい、光学窓11a、11b間
を反射しても光路h2を通り、反射光により光干渉を生
ずることはない。しかも、光学窓11a、11bの外側
の面はチャンバ4の外周面と一致しているので、精度よ
く取り付けることができる。このように本実施例によれ
ば、光学窓間の反射光による光干渉が生じないので、干
渉光の強度のレベルが変化することなく、厳密に波長測
定することができ、より高精度な波長測定装置を実現で
きる。
したレーザ光は逸れてしまい、光学窓11a、11b間
を反射しても光路h2を通り、反射光により光干渉を生
ずることはない。しかも、光学窓11a、11bの外側
の面はチャンバ4の外周面と一致しているので、精度よ
く取り付けることができる。このように本実施例によれ
ば、光学窓間の反射光による光干渉が生じないので、干
渉光の強度のレベルが変化することなく、厳密に波長測
定することができ、より高精度な波長測定装置を実現で
きる。
【0042】次に、本発明の第4実施例による波長測定
装置を図7を用いて説明する。図5に示す第2実施例の
波長測定装置と同一の構成要素には同一の符号を付して
説明を省略又は簡略にする。本実施例では、基準物質6
がチャンバ4内に収納されており、チャンバ4の上面の
開口に取り付けられた光学窓12a、12bを介してレ
ーザ光を入射又は出射している。光学窓12a、12b
の各面をチャンバ4の外周面に一致するように取り付け
ることにより、光学窓12a、12bの各面をレーザ光
の光軸に対して傾くようにしている。
装置を図7を用いて説明する。図5に示す第2実施例の
波長測定装置と同一の構成要素には同一の符号を付して
説明を省略又は簡略にする。本実施例では、基準物質6
がチャンバ4内に収納されており、チャンバ4の上面の
開口に取り付けられた光学窓12a、12bを介してレ
ーザ光を入射又は出射している。光学窓12a、12b
の各面をチャンバ4の外周面に一致するように取り付け
ることにより、光学窓12a、12bの各面をレーザ光
の光軸に対して傾くようにしている。
【0043】このため、光学窓12bの内側の面で反射
したレーザ光は逸れてしまい、光学窓12a、12b間
を基準物質6を介して反射する反射光により光干渉を生
ずることはない。このように本実施例によれば、光学窓
間の反射光による光干渉が生じないので、干渉光の強度
のレベルが変化することなく、厳密に波長測定すること
ができ、より高精度な波長測定装置を実現できる。
したレーザ光は逸れてしまい、光学窓12a、12b間
を基準物質6を介して反射する反射光により光干渉を生
ずることはない。このように本実施例によれば、光学窓
間の反射光による光干渉が生じないので、干渉光の強度
のレベルが変化することなく、厳密に波長測定すること
ができ、より高精度な波長測定装置を実現できる。
【0044】本発明は上記実施例に限らず種々の変形が
可能である。例えば、上記実施例ではレーザ光の波長変
化を測定したが、レーザ光に限らず干渉性のある光であ
れば波長変化を測定することができる。
可能である。例えば、上記実施例ではレーザ光の波長変
化を測定したが、レーザ光に限らず干渉性のある光であ
れば波長変化を測定することができる。
【0045】
【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、予め屈折
率が知れている基準物質に干渉性のある被測定光を照射
し、被測定光の透過光又は反射光の強度変化に基づいて
被測定光の波長変化を測定するようにしたので、分光の
ための掃引時間を必要とせず、高速で変化する波長測定
を行うことができる。
率が知れている基準物質に干渉性のある被測定光を照射
し、被測定光の透過光又は反射光の強度変化に基づいて
被測定光の波長変化を測定するようにしたので、分光の
ための掃引時間を必要とせず、高速で変化する波長測定
を行うことができる。
【0046】また、本発明によれば、予め屈折率が知れ
ている基準物質と、基準物質に干渉性のある被測定光を
照射する照射手段と、被測定光の透過光又は反射光の強
度変化に基づいて被測定光の波長変化を測定する測定手
段とを設けたので、分光のための掃引時間を必要とせ
ず、高速で変化する波長測定を行うことができる、小型
の波長測定装置を実現できる。
ている基準物質と、基準物質に干渉性のある被測定光を
照射する照射手段と、被測定光の透過光又は反射光の強
度変化に基づいて被測定光の波長変化を測定する測定手
段とを設けたので、分光のための掃引時間を必要とせ
ず、高速で変化する波長測定を行うことができる、小型
の波長測定装置を実現できる。
【0047】上述した測定方法において、被測定光がレ
ーザ光や、パルス状のレーザ光であってもよい。上述し
た測定方法及び装置において、波長測定前に光の干渉条
件を変化することにより、透過光又は反射光の強度変化
に応じた波長変化の方向を予め検査するようにすれば、
波長の変化方向を併せて測定することができる。
ーザ光や、パルス状のレーザ光であってもよい。上述し
た測定方法及び装置において、波長測定前に光の干渉条
件を変化することにより、透過光又は反射光の強度変化
に応じた波長変化の方向を予め検査するようにすれば、
波長の変化方向を併せて測定することができる。
【0048】上述した測定方法及び装置において、基準
物質の屈折率又は厚さを変化するようにすれば、簡単に
光の干渉条件を変化することができる。上述した測定方
法及び装置において、基準物質の温度を変化するように
すれば、屈折率又は厚さを変化して、簡単に光の干渉条
件を変化することができる。上述した測定方法及び装置
において、基準物質に対する被測定光の入射角を変化す
るようにすれば、簡単に光の干渉条件を変化することが
できる。
物質の屈折率又は厚さを変化するようにすれば、簡単に
光の干渉条件を変化することができる。上述した測定方
法及び装置において、基準物質の温度を変化するように
すれば、屈折率又は厚さを変化して、簡単に光の干渉条
件を変化することができる。上述した測定方法及び装置
において、基準物質に対する被測定光の入射角を変化す
るようにすれば、簡単に光の干渉条件を変化することが
できる。
【0049】上述した測定方法及び装置において、波長
測定開始時の被測定光の透過光又は反射光の強度を、そ
の強度変化の極大値と極小値の間の所定値にすれば、波
長変化を精度よく測定することができる。上述した測定
方法及び装置において、被測定光が光学窓を介して基準
物質に照射される場合、光学窓の少なくとも一面を被測
定光の光軸に対して傾けるようにすれば、、その面にお
ける被測定光の反射光による光の干渉を抑制することが
できる。
測定開始時の被測定光の透過光又は反射光の強度を、そ
の強度変化の極大値と極小値の間の所定値にすれば、波
長変化を精度よく測定することができる。上述した測定
方法及び装置において、被測定光が光学窓を介して基準
物質に照射される場合、光学窓の少なくとも一面を被測
定光の光軸に対して傾けるようにすれば、、その面にお
ける被測定光の反射光による光の干渉を抑制することが
できる。
【図1】本発明の第1実施例による波長測定装置の構成
図である。
図である。
【図2】本発明の第1実施例による波長測定装置におい
て用いられる基準物質の具体例を示す図である。
て用いられる基準物質の具体例を示す図である。
【図3】本発明の第1実施例による波長測定装置の測定
原理の説明図である。
原理の説明図である。
【図4】本発明の第1実施例による波長測定装置の測定
結果を示すグラフである。
結果を示すグラフである。
【図5】本発明の第2実施例による波長測定装置の構成
図である。
図である。
【図6】本発明の第3実施例による波長測定装置の構成
図である。
図である。
【図7】本発明の第4実施例による波長測定装置の構成
図である。
図である。
1…半導体レーザ 2…光ファイバ 3…コリメート光学部 4…チャンバ 5…ヒータ 6…基準物質 7…光受光器 8…データ通信部 9…A/D変換ユニット 10…コンピュータ 11a,11b…光学窓 12a,12b…光学窓 h1…基準物質により生じた光干渉の光路 h2…光学窓間により生じた光干渉の光路
Claims (18)
- 【請求項1】 予め屈折率が知れている基準物質にその
基準物質を透過し、干渉性のある被測定光を平行光とし
て照射し、前記被測定光の透過光又は反射光の強度変化
に基づいて前記被測定光の波長変化を測定することを特
徴とする波長測定方法。 - 【請求項2】 請求項1記載の波長測定方法において、 前記被測定光がレーザ光であることを特徴とする波長測
定方法。 - 【請求項3】 請求項2記載の波長測定方法において、 前記被測定光がパルス状のレーザ光であることを特徴と
する波長測定方法。 - 【請求項4】 請求項1乃至3のいずれかに記載の波長
測定方法において、 波長測定前に光の干渉条件を変化することにより、前記
透過光又は反射光の強度変化に応じた前記波長変化の方
向を予め検査しておくことを特徴とする波長測定方法。 - 【請求項5】 請求項4記載の波長測定方法において、 前記基準物質の屈折率又は厚さを変化することにより光
の干渉条件を変化することを特徴とする波長測定方法。 - 【請求項6】 請求項5記載の波長測定方法において、 前記基準物質の温度を変化することにより屈折率又は厚
さを変化することを特徴とする波長測定方法。 - 【請求項7】 請求項4記載の波長測定方法において、 前記基準物質に対する前記被測定光の入射角を変化する
ことにより光の干渉条件を変化することを特徴とする波
長測定方法。 - 【請求項8】 請求項1乃至7のいずれかに記載の波長
測定方法において、 波長測定開始時の前記被測定光の透過光又は反射光の強
度が、その強度変化の極大値と極小値の間の所定値であ
ることを特徴とする波長測定方法。 - 【請求項9】 請求項1乃至8のいずれかに記載の波長
測定方法において、 前記被測定光は、光学窓を介して前記基準物質に照射さ
れ、 前記光学窓の少なくとも一面は、その面における前記被
測定光の反射光による光の干渉が生じないように、前記
被測定光の光軸に対して傾いていることを特徴とする波
長測定方法。 - 【請求項10】 予め屈折率が知れている基準物質と、 前記基準物質に前記基準物質を透過し、干渉性のある平
行光な被測定光を照射する照射手段と、 前記被測定光の透過光又は反射光の強度変化に基づいて
前記被測定光の波長変化を測定する測定手段とを備えた
ことを特徴とする波長測定装置。 - 【請求項11】 請求項10記載の波長測定装置におい
て、 前記被測定光がレーザ光であることを特徴とする波長測
定装置。 - 【請求項12】 請求項11記載の波長測定装置におい
て、 前記被測定光がパルス状のレーザ光であることを特徴と
する波長測定装置。 - 【請求項13】 請求項10乃至12のいずれかに記載
の波長測定装置において、 波長測定前に光の干渉条件を変化することにより、前記
測定手段は、前記透過光又は反射光の強度変化に応じた
前記波長変化の方向を予め検査しておくことを特徴とす
る波長測定方法。 - 【請求項14】 請求項13記載の波長測定装置におい
て、 前記基準物質の屈折率又は厚さを変化することにより光
の干渉条件を変化することを特徴とする波長測定装置。 - 【請求項15】 請求項14記載の波長測定装置におい
て、 前記基準物質の温度を変化することにより屈折率又は厚
さを変化することを特徴とする波長測定装置。 - 【請求項16】 請求項13記載の波長測定装置におい
て、 前記照射手段により前記基準物質に対する前記被測定光
の入射角を変化することにより光の干渉条件を変化する
ことを特徴とする波長測定装置。 - 【請求項17】 請求項10乃至16のいずれかに記載
の波長測定装置において、 波長測定開始時の前記被測定光の透過光又は反射光の強
度が、その強度変化の極大値と極小値の間の所定値であ
ることを特徴とする波長測定装置。 - 【請求項18】 請求項10乃至17のいずれかに記載
の波長測定装置において、 前記被測定光は、光学窓を介して前記基準物質に照射さ
れ、 前記光学窓の少なくとも一面は、その面における前記被
測定光の反射光による光の干渉が生じないように、前記
被測定光の光軸に対して傾いていることを特徴とする波
長測定装置。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6225187A JPH0894446A (ja) | 1994-09-20 | 1994-09-20 | 波長測定方法及び装置 |
US08/401,689 US5773316A (en) | 1994-03-11 | 1995-03-10 | Method and device for measuring physical quantity, method for fabricating semiconductor device, and method and device for measuring wavelength |
KR1019950004964A KR100255961B1 (ko) | 1994-03-11 | 1995-03-10 | 물리량 측정방법 및 장치, 반도체 장치의 제조방법과 파장측정방법 및 장치 |
US09/039,994 US6168310B1 (en) | 1994-03-11 | 1998-03-17 | Device for measuring physical quantity using pulsed laser interferometry |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6225187A JPH0894446A (ja) | 1994-09-20 | 1994-09-20 | 波長測定方法及び装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0894446A true JPH0894446A (ja) | 1996-04-12 |
Family
ID=16825333
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6225187A Pending JPH0894446A (ja) | 1994-03-11 | 1994-09-20 | 波長測定方法及び装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0894446A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000326220A (ja) * | 1999-01-25 | 2000-11-28 | Applied Materials Inc | 異なる波長の光線を用いた終点検出 |
JP2004205214A (ja) * | 2002-12-20 | 2004-07-22 | Topcon Corp | 表面検査方法及びその装置 |
WO2008120618A1 (ja) * | 2007-03-29 | 2008-10-09 | Sharp Kabushiki Kaisha | 発振モード判定装置およびレーザ光源装置 |
-
1994
- 1994-09-20 JP JP6225187A patent/JPH0894446A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000326220A (ja) * | 1999-01-25 | 2000-11-28 | Applied Materials Inc | 異なる波長の光線を用いた終点検出 |
JP2004205214A (ja) * | 2002-12-20 | 2004-07-22 | Topcon Corp | 表面検査方法及びその装置 |
WO2008120618A1 (ja) * | 2007-03-29 | 2008-10-09 | Sharp Kabushiki Kaisha | 発振モード判定装置およびレーザ光源装置 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20030408 |