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特開2021-139890非線形干渉計を用いた画像化または分光法のための方法
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】特開2021-139890(P2021-139890A)
(43)【公開日】2021年9月16日
(54)【発明の名称】非線形干渉計を用いた画像化または分光法のための方法
(51)【国際特許分類】
   G01J 3/45 20060101AFI20210820BHJP
   G02F 1/39 20060101ALI20210820BHJP
【FI】
   G01J3/45
   G02F1/39
【審査請求】有
【請求項の数】15
【出願形態】OL
【外国語出願】
【全頁数】25
(21)【出願番号】特願2021-25185(P2021-25185)
(22)【出願日】2021年2月19日
(31)【優先権主張番号】20159989.1
(32)【優先日】2020年2月28日
(33)【優先権主張国】EP
(71)【出願人】
【識別番号】500341779
【氏名又は名称】フラウンホーファー−ゲゼルシャフト・ツール・フェルデルング・デル・アンゲヴァンテン・フォルシュング・アインゲトラーゲネル・フェライン
(74)【代理人】
【識別番号】100073184
【弁理士】
【氏名又は名称】柳田 征史
(74)【代理人】
【識別番号】100123652
【弁理士】
【氏名又は名称】坂野 博行
(74)【代理人】
【識別番号】100175042
【弁理士】
【氏名又は名称】高橋 秀明
(72)【発明者】
【氏名】ファビアン シュタインレヒナー
(72)【発明者】
【氏名】マルタ ギラベルテ バセット
(72)【発明者】
【氏名】マルクス グラーフェ
【テーマコード(参考)】
2G020
2K102
【Fターム(参考)】
2G020CA12
2G020CB05
2G020CB23
2G020CC22
2G020CC24
2G020CC29
2G020CC30
2G020CC47
2G020CC56
2G020CC63
2G020CC65
2G020CD15
2G020CD16
2G020CD24
2G020CD36
2K102AA06
2K102BA18
2K102BB02
2K102BC01
2K102BD09
2K102CA00
2K102DA01
2K102DA10
2K102DA20
2K102DB04
2K102DD06
2K102DD10
2K102EB02
2K102EB06
2K102EB22
2K102EB26
(57)【要約】
【課題】画像化および/または分光法において、正確で長い測定時間を可能にする。
【解決手段】第1の信号フィールドと第1のアイドラーフィールドを、第1の非線形媒体のポンピングにより、2つのフィールドが相関するように生成する。対象物を、第1のアイドラーフィールドを用いて照明する。第2の信号フィールドと第2のアイドラーフィールドを、第1の非線形媒体のポンピングにより、2つのフィールドが相関するように生成する。第1と第2のアイドラーフィールドを、2つのフィールドの区別がつかないように結合させ、かつ第1と第2の信号フィールドを、2つのフィールドが干渉するように結合させる。検出手段により、干渉信号フィールドの第1の測定を行う。干渉信号フィールドの1つ以上の追加測定を行う。追加測定毎に、異なる位相シフトαがセットアップにおいて生成され、全ての測定が、セットアップの安定時間内で実行される。位相関数Φを計算する。
【選択図】 図1
【特許請求の範囲】
【請求項1】
画像化および/または分光法のための方法であって、
i)第1の信号フィールドsおよび第1のアイドラーフィールドiを、ポンプビームを用いた第1の非線形媒体のポンピングにより、2つのフィールドが相関するように生成するステップと、
ii)対象物を、第1のアイドラーフィールドiを用いたそれぞれ透過および/または反射により照明するステップと、
iii)第2の信号フィールドsおよび第2のアイドラーフィールドiを、
−ポンプビームを用いた、空間的に分離した第2の非線形媒体のポンピングにより、または
−ポンプビームを用いた、前記第1の非線形媒体の2回目のポンピングにより、
2つのフィールドが相関するように生成するステップと、
iv)前記第1のアイドラーフィールドiおよび前記第2のアイドラーフィールドiを、2つのフィールドの区別がつかないように結合させ、かつ
前記第1の信号フィールドsおよび前記第2の信号フィールドsを、2つのフィールドが干渉するように結合させるステップと、
v)検出手段により、干渉信号フィールドs12の第1の測定を行うステップと、
vi)前記検出手段により、前記干渉信号フィールドs12の1つ以上の追加測定を行うステップであって、
ここで、前記ステップvi)の前記追加測定ごとに、異なる位相シフトαがセットアップにおいて生成され、
ここで、前記ステップv)の前記第1の測定および前記ステップvi)の前記1つ以上の追加測定は、前記セットアップの安定時間内ですべて実行される、ステップと、
vii)前記対象物の画像および/またはスペクトルを得るために、前記ステップv)および前記ステップvi)からの測定値から位相関数Φを計算するステップと、を含む、方法。
【請求項2】
前記位相シフトαは、
−前記第1の信号フィールドs内、および/または
−前記第2の信号フィールドs内、および/または
−前記第1のアイドラーフィールドi内、および/または
−前記第2のアイドラーフィールドi内、および/または
−前記第1の非線形媒体前方のポンプビーム内、好適には第1のポンプビーム内、および/または
−前記第2の非線形媒体前方のポンプビーム内、好適には第2のポンプビーム内、および/または
−前記第1の信号フィールドiと前記第2の信号フィールドiとの間、および/または
−前記第1の信号フィールドsと前記第1のアイドラーフィールドiとの間、および/または
−前記第1のポンプビームと前記第2のポンプビームとの間、および/または
−前記干渉信号フィールドs12内で形成される、請求項1記載の方法。
【請求項3】
前記位相シフトαは、
−1つ以上のフィールドのパス長を変更すること、および/または
−前記第1のポンプビームおよび/または前記第2のポンプビームの波長を変更することによって、ならびに/または
−熱効果によって、ならびに/または
−一方もしくは両方の干渉計アームの光路長の空間変位もしくは変更によって作成される、請求項1または2記載の方法。
【請求項4】
前記位相シフトは、それぞれピエゾ素子によって可動なミラーの並進および/または光学面の並進および/またはダイクロイックミラーの並進によって、ならびに/またはファイバエキスパンダーによって、ならびに/または平面平行板の傾斜によって、ならびに/または2つのビーム、好適には2つのポンプビーム間の光周波数差によって、ならびに/またはEOMおよび/または波長板および/または偏光ビームスプリッタおよび/または偏光子よる偏光の変化によって、ならびに/または複屈折板の回転もしくは移動によって、導入することができる、請求項1から3までのいずれか1項記載の方法。
【請求項5】
前記ステップv)の前記セットアップの位相は、未知および/または任意である、請求項1から4までのいずれか1項記載の方法。
【請求項6】
前記ステップi)および/または前記ステップiii)において、前記信号フィールドおよび前記アイドラーフィールドは、結晶の内部またはその後方の分離手段によって分離されるか、または非線形媒体での信号フィールドおよびアイドラーフィールドの生成のために分離され、それぞれBBO結晶でのフィールドの生成のために分離されている、請求項1から5までのいずれか1項記載の方法。
【請求項7】
前記ステップv)および/または前記ステップvi)において、強め合うおよび弱め合う干渉が、それぞれ、干渉手段、それぞれ50/50ビームスプリッタの2つの出力アーム後方の第1の検出手段および第2の検出手段によって測定され、それぞれここでは、前記50/50ビームスプリッタは、信号結合手段である、請求項1から6までのいずれか1項記載の方法。
【請求項8】
前記ステップv)および/または前記ステップvi)において、1つの検出手段が使用され、ここで測定ごとに位相シフトαが生成されるか、または2つ以上の検出手段が使用され、ここで追加の検出手段ごとに同じまたは別個の位相シフトαが生成される、請求項1から7までのいずれか1項記載の方法。
【請求項9】
請求項1から8までのいずれか1項記載の方法を提供するように適合化された画像化および/または分光法のための装置。
【請求項10】
画像化および/または分光法のための装置であって、
ポンプビームを生成するためのポンプ源と、
前記ポンプビームによりポンピングされる、第1の信号フィールドsおよび第1のアイドラーフィールドiを生成する第1のフィールド生成手段と、
前記ポンプビームによりポンピングされる、第2の信号フィールドsおよび第2のアイドラーフィールドiを生成する第2のフィールド生成手段と、を備え、
ここで、前記第1のフィールド生成手段および前記第2のフィールド生成手段は、
−前記ポンプビームによりポンピングされる2つの空間的に分離された非線形媒体、または
−第1の信号フィールドsおよび第1のアイドラーフィールドiの生成のために前記ポンプビームにより1回目のポンピングがなされかつ第2の信号フィールドsおよび第2のアイドラーフィールドiの生成のために2回目のポンピングがなされる1つの非線形媒体であり、さらに
前記第1のアイドラーフィールドiによるそれぞれ透過または反射によって照明される測定すべき対象物と、
前記第1の信号フィールドsおよび前記第2の信号フィールドsを、2つのフィールドが干渉するように重ね合わせるための信号結合手段と、
前記第1のアイドラーフィールドiおよび前記第2のアイドラーフィールドiを、2つのフィールドの区別がつかないように重ね合わせるためのアイドラー結合手段と、
干渉信号フィールドの強度および/または位相を検出するための検出手段と、を備える装置において、
移相器が、前記第1の信号フィールドs内、および/または前記第2の信号フィールドs内、および/または前記ポンプビーム内、および/または区別のつかない第1の信号フィールドsおよび第2の信号フィールドs内に配置され、
前記移相器は、前記対象物の画像および/またはスペクトルを得るために、測定中に前記装置内に位相シフトαを導入するように適合化されていることを特徴とする、装置。
【請求項11】
位相シフトは、それぞれピエゾ素子によって可動な可動ミラーおよび/または可動光学面および/または可動ダイクロイックミラーによって、ならびに/またはファイバエキスパンダーによって、ならびに/または傾斜可能な平面平行板によって、ならびに/または2つのビーム、好適には2つのポンプビーム間の光周波数差によって、ならびに/またはEOMおよび/または波長板および/または偏光ビームスプリッタおよび/または偏光子による偏光の変化によって、ならびに/または回転可能なもしくは可動の複屈折板によって導入することができる、請求項10記載の装置。
【請求項12】
分離手段および前記信号結合手段は、マッハツェンダー干渉計構成またはレーザーフィゾー干渉計構成、またはマイケルソン干渉計構成で配置されている、請求項10記載の装置。
【請求項13】
前記位相シフトαは、干渉計内で作成される、請求項12記載の装置。
【請求項14】
前記装置は、請求項1から8までのいずれか1項記載の方法を提供するように適合化された制御デバイスを含み、前記制御デバイスは、移相器および検出手段に接続されている、請求項10から13までのいずれか1項記載の装置。
【請求項15】
不揮発性メモリを有するマイクロプロセッサを備えたコンピュータデバイスであって、
前記不揮発性メモリは、請求項1から8までのいずれか1項記載の方法を提供するように適合化された実行可能プログラムを含み、好適には、前記コンピュータデバイスは、制御デバイスである、コンピュータデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、請求項1による非線形干渉計を用いた画像化または分光法のための改善された方法と、請求項10による画像化または分光法のための改善された装置と、に関する。
【背景技術】
【0002】
非線形干渉計は、同じまたは異なる波長の相関光を検出しながら、特定の波長で未知の対象物、好適には試料をプローブすることを可能にする。公知の非線形干渉法システムでは、最大の強め合いの画像および最大の弱め合いの画像を完全に決定するために、絶対的に適正な干渉計設定を行うことが極めて重要である。これを得るために、干渉計は、各測定前に調整される必要がある。このことは、例えば、セットアップ内に対象物がない状態で、最大に強め合う干渉および/または最大に弱め合う干渉を見つけるべく干渉計の可視性を測定することによって行うことができる。
【0003】
干渉計の安定性のドリフトのために、セットアップの安定性は、長い動作時間の間に保証することができなくなり、その結果、干渉の可視性が低下し、測定の精度が低下する。安定性のドリフトは、とりわけ、セットアップにおける熱的変化、コンポーネントの機械的不安定性および/または熱的不安定性によって、さらには潜在的振動によっても発生する可能性がある。既知のシステムでは、比較的長い動作時間の間に、弱め合う干渉および/または強め合う干渉が最大になるようにセットアップを再調整するか、またはフリンジの中心を再調整する必要がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本発明の課題は、より正確であって、より長い測定時間も可能にさせる、非線形干渉計を用いた画像化または分光法のための改善された方法を提供し、さらに、より正確な、画像化または分光法のための改善された、より正確な装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明によれば、請求項1による対象物の画像化および/または分光法のための方法が提供されている。
【0006】
本方法は、以下のステップ、
i)第1の信号フィールドsおよび第1のアイドラーフィールドiを、ポンプビームを用いた第1の非線形媒体のポンピングにより、2つのフィールドが相関するように生成するステップと、
ii)対象物を、第1のアイドラーフィールドiを用いたそれぞれ透過および/または反射により照明するステップと、
iii)第2の信号フィールドsおよび第2のアイドラーフィールドiを、
−ポンプビームを用いた、空間的に分離した第2の非線形媒体のポンピングにより、または
−ポンプビームを用いた、第1の非線形媒体の2回目のポンピングにより、
2つのフィールドが相関するように生成するステップと、
iv)第1のアイドラーフィールドiおよび第2のアイドラーフィールドiを、2つのフィールドの区別がつかないように結合させ、かつ
第1の信号フィールドsおよび第2の信号フィールドsを、2つのフィールドが干渉するように結合させるステップと、
v)検出手段により、干渉信号フィールドs12の第1の測定を行うステップと、
vi)検出手段により、干渉信号フィールドs12の1つ以上の追加測定を行うステップであって、
ここで、ステップvi)の追加測定ごとに、異なる位相シフトαがセットアップにおいて生成され、
ここで、ステップv)の第1の測定およびステップvi)の1つ以上の追加測定は、セットアップの安定時間内ですべて実行される、ステップと、
vii)対象物の画像および/またはスペクトルを得るために、ステップv)およびステップvi)からの測定値から位相関数Φを計算するステップと、を含む。
【0007】
本発明は、請求項10による画像化および/または分光法のための装置をさらに提供する。
【0008】
本装置は、
ポンプビームを生成するためのポンプ源と、
ポンプビームによりポンピングされる、第1の信号フィールドsおよび第1のアイドラーフィールドiを生成する第1のフィールド生成手段と、
ポンプビームによりポンピングされる、第2の信号フィールドsおよび第2のアイドラーフィールドiを生成する第2のフィールド生成手段と、を備え、
ここで、第1のフィールド生成手段および第2のフィールド生成手段は、
−ポンプビームによりポンピングされる2つの空間的に分離された非線形媒体か、または
−第1の信号フィールドsおよび第1のアイドラーフィールドiの生成のためにポンプビームにより1回目のポンピングがなされかつ第2の信号フィールドsおよび第2のアイドラーフィールドiの生成のために2回目のポンピングがなされる1つの非線形媒体であり、さらに
第1のアイドラーフィールドiによるそれぞれ透過または反射によって照明される測定すべき対象物と、
第1の信号フィールドsおよび第2の信号フィールドsを、2つのフィールドが干渉するように重ね合わせるための信号結合手段と、
第1のアイドラーフィールドiおよび第2のアイドラーフィールドiを、2つのフィールドの区別がつかないように重ね合わせるためのアイドラー結合手段と、
干渉信号フィールドの強度および/または位相を検出するための検出手段と、を備える。
これにより、移相器は、第1の信号フィールドs内、および/または第2の信号フィールドs内、および/またはポンプビーム内、および/または区別のつかない第1の信号フィールドsおよび第2の信号フィールドs内に配置され、
ここで、移相器は、対象物の画像および/またはスペクトルを得るために、測定中に装置内に位相シフトαを導入するように適合化されている。
【0009】
本発明は、既知のシステムに対して、干渉計を調整および/または再調整する必要がない改善された解決手段を提供する。好適には、セットアップ内に対象物がない状態で測定の開始時にセットアップを調整する必要がなく、かつ/または干渉計の安定時間よりも長い測定時間の間システムを再調整する必要はない。本発明の別の利点は、分光法のための干渉縞中心または強め合うもしくは弱め合う干渉のための干渉計設定を見つける必要がないことである。
【0010】
本発明の別の利点は、例えば、強め合う干渉および/または弱め合う干渉のために、測定の開始時の位相を特定値に設定する必要がないことである。本発明の利点として、測定の開始時の干渉計の位相は、未知および/または任意であってよい。
【0011】
本発明の別の利点は、測定精度をさらに改善する必要がある場合、または測定時間をさらに延長する必要がある場合に、ステップv)およびステップvi)の測定を2回、または3回、または4回、またはそれ以上繰り返すことができることである。本発明の利点は、(1回のステップv)およびステップvi)からなる)各測定単位のみが、セットアップの安定時間内に実行されればよいことにある。システムの再調整は、セットアップにおける開始フェーズが未知であってもよいため測定単位間では必要がない。ステップvii)の計算のために、複数の測定単位が実行される場合には、測定単位の測定値が合計されてもよい。
【0012】
本発明の1つの原理は、時間変化する強度測定点からあらゆる測定位置での波面位相を計算することである。時間変化する信号が検出され、相対位相がこれらの信号にエンコードされる。フィールド間の位相シフトは、データ収集中に既知のように変化し、位相シフトが計算のために考慮される。
【0013】
好適な方法および/または装置では、第1および/または第2の非線形媒体は、非線形結晶、好適にはppKTP結晶(周期的に分極されたチタンリン酸カリウム結晶)、好適にはBBO結晶、好適には同じ物理的および光学的特性を有する2つの結晶である。
【0014】
ステップi)および/またはステップiii)の好適な方法では、信号フィールドおよびアイドラーフィールドは、結晶の内部またはその後方の分離手段によって分離されるか、または非線形媒体での信号フィールドおよびアイドラーフィールドの生成のために分離され、それぞれBBO(β−ホウ酸バリウム)結晶でのフィールドの生成のために分離されている。
【0015】
好適な方法および/または装置では、位相整合条件は、第1の信号フィールドsおよびアイドラーフィールドiならびに/または第2の信号フィールドsおよびアイドラーフィールドiの生成において満たされる。
【0016】
好適な方法および/または装置では、第1の非線形媒体の後方において、分離手段が、第1の信号フィールドsおよびアイドラーフィールドiを空間的に分離するためにフィールドパス内に配置されている。
【0017】
好適な方法および/または装置では、分離手段は、ダイクロイックミラーまたはプリズムまたは回折格子である。
【0018】
好適な方法および/または装置では、ポンプビームは、コヒーレントな光ビームもしくはレーザービームを生成するためのコヒーレントな光源もしくはレーザーを含むポンプ源によって生成されている。
【0019】
好適には、ポンプ源は、ポンプビームまたはそれぞれコヒーレントな光ビームもしくはレーザービームを生成するためのコヒーレントな光源もしくはレーザーを含むことができる。
【0020】
好適な方法および/または装置では、ポンプビームは、第1の非線形媒体をポンピングする第1のポンプビームと、第2の非線形媒体をポンピングする第2のポンプビームとに分離され、ここで、この分離は、ポンプビーム分離手段によって、好適には、ビームスプリッタかまたは波長板を備えた偏光ビームスプリッタによって実現される。
【0021】
好適な方法および/または装置では、第1および第2の信号フィールドs,sならびに第1および第2のアイドラーフィールドi,iの生成は、誘導放出を伴うおよび/または伴わない誘導コヒーレンスによって、好適には非線形媒体を低ゲインまたは高ゲインの状況でポンピングすることによって実現される。
【0022】
好適な方法および/または装置では、相関信号フィールドs,sおよびアイドラーフィールドi,iは、相関光子ビーム、または相関光子対すなわちそれぞれ絡み合った光子対である。
【0023】
好適な方法および/または装置では、第1の信号フィールドsは、波長λs1を有し、第1のアイドラーフィールドiは、波長λi1を有し、ならびに/またはここで第2の信号フィールドsは、波長λS2を有し、第2のアイドラーフィールドは、波長λi2を有する。好適には、波長λs1は、波長λS2に等しく、ならびに/または波長λi1は、波長λi2に等しい。好適には、波長λs1および波長λS2は、波長λi1およびλi2とは異なる。これは、測定手段上の測定が異なる波長で実行される間に、特定の波長で対象物をプローブすることを可能にする。
【0024】
好適な方法および/または装置では、相関という表現は、好適には、第1の信号フィールドsおよびアイドラーフィールドiならびに/または第2の信号フィールドsおよびアイドラーフィールドiが、位相、および/または強度、および/または振幅、および/またはコヒーレンス時間、および/または運動量、および/または空間、および/またはスペクトル特性において相関しているという意味で理解される。
【0025】
好適な方法および/または装置では、第1の信号フィールドsおよび第1のアイドラーフィールドiは、第1の非線形媒体における2つのフィールドの生成によって相関される。好適には、第1の信号フィールドsおよび第1のアイドラーフィールドiは、位相、および/または強度、および/または振幅、および/またはコヒーレンス時間、および/または運動量、および/または空間において相関している。
【0026】
好適な方法および/または装置では、第2の信号フィールドsおよび第2のアイドラーフィールドiは、第2の非線形媒体における2つのフィールドの生成によって相関される。好適には、第2の信号フィールドsおよび第2のアイドラーフィールドiは、位相、および/または強度、および/または振幅、および/またはコヒーレンス時間、および/または運動量、および/または空間において相関している。
【0027】
好適な方法および/または装置では、区別がつかないという表現は、好適には、これらのフィールドの区別がつかず、ゆえにそれらは干渉している、好適には、すべての自由度において区別がつかず、ゆえにそれらは干渉しているという意味で理解される。自由度とは、空間的、および/または周波数、および/または偏光、および/またはモードであり得る。
【0028】
好適な方法および/または装置では、第1の信号フィールドsおよび第2の信号フィールドsの干渉は、好適には干渉手段上での、好適にはビームスプリッタもしくは偏光ビームスプリッタ上での、第1の信号フィールドsおよび第2の信号フィールドsの区別がつかないことに起因する。
【0029】
好適な方法および/または装置では、第1の信号フィールドsおよび第2の信号フィールドsの干渉は、干渉計へのコンポーネントの配置のために発生する。好適には、これらのコンポーネントは、マッハツェンダー干渉計構成またはフィゾー干渉計構成またはマイケルソン干渉計構成で配置される。
【0030】
好適な方法および/または装置では、第1および第2のアイドラーフィールドi,iは、それぞれ非線形結晶をコヒーレントなポンプビームでポンピングすることによって相関され、かつ/または2つのフィールドの区別がつかないことによって、好適にはそれらはすべての自由度において区別がつかず、ゆえにそれらは干渉する。自由度とは、空間的、および/または周波数、および/または偏光、および/またはモードであり得る。
【0031】
好適な方法および/または装置では、第1および第2の信号フィールドs,sは、それぞれ第1および第2の非線形結晶をコヒーレントなポンプビームでポンピングすることによって相関され、かつ/または2つのフィールドの区別がつかないことによって、好適にはそれらはすべての自由度において区別がつかず、ゆえにそれらは干渉する。自由度とは、空間的、および/または周波数、および/または偏光、および/またはモードであり得る。
【0032】
好適な方法および/または装置では、ポンプフィールドおよびアイドラーフィールドの空間的およびスペクトル的コヒーレンスは、第1の信号フィールドsと第2の信号フィールドsとの間の一次干渉が観察できる程度である。レーザーのコヒーレンス時間が結晶1と結晶2との間の伝搬時間よりも短い場合、生成されるフィールドの所要コヒーレンスは、ポンプと第1のアイドラーフィールドiとの間のパスに光学的遅延を導入することによって達成することができ、付加的に、第1の信号フィールドsと第2の信号フィールドsとの間の一次干渉条件が満たされなければならない。ここでは、ポンプとは、好適には、第2の信号フィールドsおよび第2のアイドラーフィールドiの生成のためのポンプを意味する。これは、どの結晶でフィールドが生成されるかは未知なはずであることを意味する。これは、例えば、第1の結晶からのアイドラーフィールドを、第2の結晶からのアイドラーフィールドと完全に位置合わせすることによって得ることができる。
【0033】
好適な方法および/または装置では、第1の信号フィールドsおよび第2の信号フィールドsの干渉により、干渉信号フィールドs12が生成される。
【0034】
好適な方法および/または装置では、第1のアイドラーフィールドiおよび第2のアイドラーフィールドiの結合は、第2の非線形媒体の内部および/またはその後方で発生し、またはアイドラー結合手段のために発生する。
【0035】
好適な方法および/または装置では、第1および第2のアイドラーフィールドi,iの結合は、第1および第2のアイドラーフィールドi,iの空間的重ね合わせにより実現される。好適には、第1および第2のアイドラーフィールドi,iの空間的重ね合わせは、非線形媒体の内部やその後方での、あるいはアイドラー結合手段、それぞれビームスプリッタおよび/またはダイクロイックミラー内でのフィールドの空間的重ね合わせによって実現される。
【0036】
好適な方法および/または装置では、第1および第2の信号フィールドs,sの結合は、信号結合手段により発生する。
【0037】
好適な方法および/または装置では、第1および第2の信号フィールドs,sの結合は、第1および第2のアイドラーフィールドi,iの空間的重ね合わせにより実現される。好適には、第1および第2のアイドラーフィールドi1,の空間的重ね合わせは、信号結合手段、それぞれビームスプリッタおよび/またはダイクロイックミラーによって実現される。
【0038】
好適な方法および/または装置では、第1および第2の信号フィールドs,sの干渉は、それぞれビームスプリッタ、および/または50/50ビームスプリッタ、および/または偏光ビームスプリッタ、および/またはダイクロイックミラーによる信号結合手段内のフィールドの空間的重ね合わせによって実現され、ならびに/または非線形媒体後方でのフィールドの空間的重ね合わせによって実現される。
【0039】
好適な方法および/または装置では、信号および/またはアイドラー結合手段は、ビームスプリッタ、および/または50/50ビームスプリッタ、および/または偏光ビームスプリッタ、および/またはダイクロイックミラーを含む。
【0040】
好適な方法および/または装置では、ステップv)およびステップvi)の測定は、対象物上または対象物内の特定の点について行われる。
【0041】
好適な方法および/または装置では、ステップv)およびステップvi)の測定は、対象物上の移動または異なる測定点のための対象物による追加位相シフトを導入しないために、対象物の移動なしで行われる。
【0042】
好適な方法および/または装置では、位相シフトαは、
−第1の信号フィールドs内、および/または
−第2の信号フィールドs内、および/または
−第1のアイドラーフィールドi内、および/または
−第2のアイドラーフィールドi内、および/または
−第1の非線形媒体前方のポンプビーム内、好適には第1のポンプビーム内、および/または
−第2の非線形媒体前方のポンプビーム内、好適には第2のポンプビーム内、および/または
−第1の信号フィールドiと第2の信号フィールドiとの間、および/または
−第1の信号フィールドsと第1のアイドラーフィールドiとの間、および/または
−第1のポンプビームと第2のポンプビームとの間、および/または
−干渉信号フィールドs12内で形成される。
【0043】
上記の任意選択事項はすべて同じ結果につながる。また、組み合わせ、すなわちいくつかの任意選択事項の組み合わせも、同じ結果につながる。
【0044】
好適な方法および/または装置では、位相シフトαは、
−1つ以上のフィールドのパス長を変更すること、および/または
−第1および/または第2のポンプビームの波長を変更することによって、ならびに/または
−熱効果によって、ならびに/または
−一方もしくは両方の干渉計アームの光路長の空間変位もしくは変更によって作成される。
【0045】
好適な方法および/または装置では、ファイバ内で位相シフトαは、
−熱効果、および/または
−1つ以上のフィールドのパス長を変更すること、および/または
−第1および/または第2のポンプビームの波長を変更すること、および/または
−ファイバ内の機械的応力によって作成される。
【0046】
ステップvi)の好適な方法および/または装置において、異なる位相シフトとは、セットアップにおける、好適には干渉計におけるステップv)の位相に、位相シフトαが追加されることを意味する。
【0047】
好適な方法および/または装置では、ステップv)の位相、好適にはセットアップの位相、好適にはステップv)の干渉計の位相は、未知および/または任意である。
【0048】
好適な方法および/または装置では、位相シフトは、それぞれピエゾ素子によって可動なミラーの並進および/または光学面の並進および/またはダイクロイックミラーの並進によって、ならびに/またはファイバエキスパンダーによって、ならびに/または平面平行板の傾斜によって、ならびに/または2つのビーム、好適には2つのポンプビーム間の光周波数差によって、ならびに/またはEOMおよび/または波長板および/または偏光ビームスプリッタおよび/または偏光子よる偏光の変化によって、ならびに/または平面平行板の傾斜によって、ならびに/または複屈折板の回転もしくは移動によって、導入することができる。
【0049】
好適な方法および/または装置では、セットアップの安定時間は、安定時間の間、セットアップの可視性の変化、好適には干渉計の可視性の変化が、0.6〜1の範囲、好適には0.9〜1の範囲、好適には0.95〜1の範囲にあることを意味する。
【0050】
好適な方法および/または装置では、検出手段は、CCDカメラまたはCMOSカメラまたは分光計またはファイバアレイまたはSPADアレイである。
【0051】
好適な方法および/または装置では、検出手段上で検出された干渉信号フィールドs12のみが、ステップvii)の位相関数の計算に使用され、好適には、干渉信号フィールドs12を検出する検出手段の検出領域のみが、ステップvii)の位相関数の計算に使用される。
【0052】
ステップv)および/またはステップvi)の好適な方法、ならびに/または好適な装置では、干渉信号フィールドs12の強度および/または位相および/または振幅が測定される。
【0053】
ステップv)および/またはステップvi)の好適な方法、ならびに/または好適な装置では、強め合うおよび弱め合う干渉は、それぞれ、干渉手段、それぞれ50/50ビームスプリッタの2つの出力アーム後方の第1の検出手段および第2の検出手段によって測定され、それぞれここでは、50/50ビームスプリッタは、信号結合手段である。強め合うおよび弱め合う干渉が、本発明による2つの検出手段を備えた干渉手段の後方で測定される場合、さらに、追加の位相シフトαが、ステップvi)のセットアップで生成される。この実施形態の利点は、1つの位相シフトαおよび強め合うおよび弱め合う干渉の検出によって、4つの測定ステップを行うことができることである。好適には、位相シフトαは、干渉手段の第1の出力アーム上の(例えば強め合う干渉での)測定に追加され、さらに位相シフトαは、干渉手段の第2の出力アーム上の(例えば弱め合う干渉での)測定に追加される。
【0054】
ステップv)および/またはステップvi)の好適な方法では、1つの検出手段が使用され、ここで測定ごとに位相シフトαが生成されるか、または2つ以上の検出手段が使用され、ここで追加の検出手段ごとに同じまたは別個の位相シフトαが生成される。
【0055】
好適な方法および/または装置では、検出手段は、検出領域を有し、ここで、領域全体が、ステップv)および/またはステップvi)の1つの特定の測定に使用されるか、またはここで領域が、より個別の測定領域に分割され、ここで、個々の測定領域ごとに、別個の位相シフトαが生成される。
【0056】
好適な方法では、ステップv)およびステップvi)の測定は、対象物全体の位相関数Φ(x,y)の計算のために、対象物の点x,yごとに繰り返される。
【0057】
対象物の位相関数Φの計算は、以下のステップの1つに従った計算によって行うことができる。
【0058】
ステップv)およびステップvi)の好適な方法および/または装置では、2つの測定が2つの異なる位相で実行され、これは、1つの位相シフトαが生成されることを意味する。
【0059】
ステップv)およびステップvi)の好適な方法および/または装置では、3つの測定が3つの異なる位相で実行され、これは、2つの位相シフトαが生成されることを意味する。
【0060】
ステップv)およびステップvi)の好適な方法および/または装置では、4つの測定が4つの異なる位相で実行され、これは、3つの位相シフトαが生成されることを意味する。
【0061】
ステップv)およびステップvi)の好適な方法および/または装置では、5つの測定が5つの異なる位相で実行され、これは、4つの位相シフトαが生成されることを意味する。
【0062】
ステップv)およびステップvi)の好適な方法および/または装置では、6つの測定が6つの異なる位相で実行され、これは5つの位相シフトαが生成されることを意味する。
【0063】
ステップv)およびステップvi)の好適な方法および/または装置では、2つの位相シフトαが、1つの位相シフトステップならびにそれぞれ干渉手段の2つの出力アーム後方の第1の検出手段および第2の検出手段による強め合うおよび弱め合う干渉の測定のみで生成される。
【0064】
好適な方法では、位相関数Φ(x,y)は、以下の関係式、
【0065】
【数1】
【0066】
ただし、好適には、
位相φをそれぞれφ=0もしくは任意とした干渉信号フィールドの強度I
位相シフトαをそれぞれα=π/2とした干渉信号フィールドs12の強度I
位相シフトα’をそれぞれα’=πとした干渉信号フィールドs12の強度Iを、
位相シフトα’’をそれぞれα’’=3π/2とした干渉信号フィールドs12の強度I
により、ステップv)およびvi)での測定によって、それぞれステップv)およびvi)での強度測定によって計算される。
【0067】
好適な方法では、位相関数Φ(x,y)は、以下の関係式、
【0068】
【数2】
【0069】
ただし、好適には、
位相φ=0もしくは任意での干渉信号フィールドs12の強度I
位相シフトαでの干渉信号フィールドs12の強度I
位相シフトα’=−αでの干渉信号フィールドs12の強度I
により、ステップv)およびvi)での測定によって、それぞれステップv)およびvi)での強度測定によって計算される。
【0070】
好適な方法では、位相関数Φ(x,y)は、以下の関係式、
【0071】
【数3】
【0072】
ただし、好適には、
位相φ=0もしくは任意での干渉信号フィールドs12の強度I
位相シフトαをそれぞれα=π/2とした干渉信号フィールドs12の強度I
位相シフトα’をそれぞれα’=−αとした干渉信号フィールドs12の強度I
により、ステップv)およびvi)での測定によって、それぞれステップv)およびvi)での強度測定によって計算される。
【0073】
好適な方法では、位相関数Φ(x,y)は、以下の関係式、
【0074】
【数4】
【0075】
ただし、好適には
位相φ=π/4での干渉信号フィールドs12の強度I
位相シフトα=3π/4での干渉信号フィールドs12の強度I
位相シフトα’=5π/4での干渉信号フィールドs12の強度I
により、ステップv)およびvi)での測定によって、それぞれステップv)およびvi)での強度測定によって計算される。
【0076】
好適な方法では、位相関数Φ(x,y)は、以下の関係式、
【0077】
【数5】
【0078】
により、ステップv)およびvi)での測定によって、それぞれステップv)およびvi)での強度測定によって計算される。
【0079】
好適な方法では、ステップvii)において、対象物の位相分布は、強度測定の強度パターンによって検索される。
【0080】
好適な方法および/または装置では、セットアップは、好適には、ファイバ内ポンプ、ファイバ内フィールド生成、ファイバ内干渉、およびファイバ内検出を伴うファイバ内セットアップとして設計されてよい。好適には、対象物のために、第1のアイドラーフィールドは、ファイバから第1のアイドラーフィールドを結合する第1のファイバカプラと、第1のアイドラーフィールドを対象物後方のファイバに結合する第2のファイバカプラとによって形成される自由空間チャネル内に配置されている。
【0081】
好適な方法および/または装置では、分離手段および信号結合手段は、マッハツェンダー干渉計構成で配置され、それぞれマッハツェンダー干渉計のビームスプリッタのように作用する。
【0082】
好適な方法および/または装置では、ポンプビーム分離手段および信号結合手段は、マッハツェンダー干渉計構成で配置され、それぞれマッハツェンダー干渉計のビームスプリッタのように作用する。
【0083】
マッハツェンダー干渉計構成での好適な方法および/または装置では、第1のフィールド生成手段は、分離手段の前方およびポンプビーム分離手段の後方に配置されており、ここで、分離手段は、第1の信号フィールドsおよび第1のアイドラーフィールドiを分離し、ここで、対象物は、第1のアイドラーフィールドi内に配置され、ここで、第2のフィールド生成手段は、対象物の後方に配置され、ここで、結合手段内で、第1の信号フィールドsおよび第2の信号フィールドsが干渉する。
【0084】
マッハツェンダー干渉計構成での好適な方法および/または装置では、第1のフィールド生成手段および干渉手段は、マッハツェンダー干渉計構成で配置され、それぞれマッハツェンダー干渉計のビームスプリッタのように作用する。ここで、一方のアームには、第2の生成手段が配置されている。ここで、好適には、第1および第2の生成手段は、BBO結晶である。
【0085】
好適な方法および/または装置では、分離手段および信号結合手段は、レーザーフィゾー干渉計構成で配置されている。
【0086】
好適な方法および/または装置では、分離手段および信号結合手段は、レーザーマイケルソン干渉計構成で配置されている。
【0087】
好適な方法および/または装置では、干渉計は、偏光干渉計であり、好適には、2つの偏光がそれぞれ干渉計の一方のアームに送信される。
【0088】
好適な方法および/または装置では、位相シフトαは、干渉計内で作成されている。
【0089】
本発明は、上記の方法のうちの1つを提供するように適合化された画像化および/または分光法のための装置をさらに提供する。
【0090】
本発明は、制御デバイスが移相器および検出手段に接続されている、上記の方法のうちの1つを提供するように適合化された制御デバイスを備えた装置をさらに提供する。
【0091】
本発明はさらに、不揮発性メモリを有するマイクロプロセッサを備えたコンピュータデバイスを提供し、ここで、不揮発性メモリは、上記の方法の1つを提供するように適合化された実行可能プログラムを含み、好適には、ここで、コンピュータデバイスが制御デバイスである。
【0092】
本発明の上記および他の態様、特徴、および利点は、添付の図面と共に解釈するならば、以下の詳細な説明からより明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【0093】
図1】マッハツェンダー干渉計のセットアップでの本発明の装置の第1の実施形態を示した図である。
図2】フィゾー干渉計のセットアップでの本発明の装置の第2の実施形態を示した図である。
図3】本発明の装置の第3の実施形態を示した図である。
図4】BBO結晶を有するマッハツェンダー干渉計のセットアップでの本発明の装置の第4の実施形態を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【0094】
図1は、マッハツェンダー干渉計構成での本発明の装置の第1の実施形態を示している。ポンプ源2は、ポンプビーム3、好適にはレーザービームを放出する。ポンプビーム3は、ポンプビーム分離手段で分割され、ここでは、ポンプビームスプリッタ6が、ポンプビーム3を2つのコヒーレントなポンプビーム3aおよび3bに分割する。ポンプビームスプリッタ6は、通常のビームスプリッタか、または第1および第2のフィールド生成手段10もしくは20をポンピングするために、ポンプビーム3aもしくは3bのうちの1つの偏光を回転させる付加的波長板(図示せず)を備えた偏光ビームスプリッタであり得る。第1および/または第2のポンプビーム3aおよび3bの偏光は、第1および第2のフィールド生成手段10および20のポンピングを可能にする波長板(図示せず)によって回転させることができる。このために、第1のポンプビーム3aは、第1の生成手段10に案内され、第2のポンプビーム3bは、第1のミラー4aによって第2の生成手段20に案内される。第2のポンプビーム3bのパスには、第3のダイクロイックミラー5cが配置され、第2のポンプビーム3bは、この第3のダイクロイックミラー5cを通過して走行することが可能である。
【0095】
上記のように、第1の生成手段10は、第1のポンプビーム3aによってポンピングされ、第1の信号フィールド11および第1のアイドラーフィールド12を生成する。第1のポンプビーム3aは、第1の生成手段10の通過後、第1のダイクロイックミラー5aによって阻止されるが、そこでは第1の信号フィールド11および第1のアイドラーフィールド12の通過は可能である。
【0096】
次いで、第1の信号フィールド11および第1のアイドラーフィールド12は、分離手段で、図1では第2のダイクロイックミラー5bで分離される。第1の信号フィールド11は、第2のダイクロイックミラー5bを通過して、第2のミラー4bによって、好適には可動ミラーによってビームスプリッタ7に案内されるように走行する。
【0097】
第1のアイドラーフィールド12は、第2のダイクロイックミラー5bで反射され、透過および/または反射によって対象物30と相互作用する。次いで、第1のアイドラーフィールド12は、第3のダイクロイックミラー5cによって第2の生成手段20に案内される。
【0098】
第2の生成手段20は、第2のポンプビーム3bによってポンピングされ、第2の信号フィールド21および第2のアイドラーフィールド22を生成する。第2の生成手段20の内部および/またはその後方で、第1のアイドラーフィールド12は、第2のアイドラーフィールド22と、これらの2つのフィールドの区別がつかないように空間的に重なり合う。第2のポンプビーム3b、ならびに重なり合う第1および第2のアイドラーフィールド12および22は、第4のダイクロイックミラー5dによって阻止されるが、第2の信号フィールド21は、ビームスプリッタ7上で透過および案内される。
【0099】
マッハツェンダー干渉計は、ポンプビームスプリッタ6とビームスプリッタ7の間に上方および下方の干渉計アームを備えて作製されている。
【0100】
第1および第2の信号フィールド11および21は、ビームスプリッタ7上で干渉する。ビームスプリッタ7の両方の出力側には、検出手段、好適には、CCDカメラが、干渉信号フィールド40の強度パターンを検出するように配置されている。
【0101】
位相シフトαは、1つ以上の位相シフト手段50によって生成される。図1には、複数の位相シフト手段50が示されているが、画像化および分光法のための装置1には、1つだけでなく複数の位相シフト手段50を配置することもできる。図1には、単なる例として、位相シフト手段50が複数の場所に示されている。位相シフト手段50は、ミラーの並進によって、好適にはピエゾ素子によって可動である第2のミラー4bであり得る。位相シフト手段50は、ファイバエキスパンダー(ファイバ干渉計セットアップ用)、および/または傾斜面平行板、および/または2つのポンプビーム3aおよび3b間に周波数差を導入する光学素子、および/またはEOM(光電変調器)、および/または波長板、および/または偏光ビームスプリッタ、および/または偏光を変化させることによる偏光子、および/またはプレートを傾斜させることによる平面平行板、および/またはプレートを傾斜させることによる複屈折板であってもよい。
【0102】
位相シフト手段50の可能な場所は、第1の信号フィールドs,11内、および/または第2の信号フィールドs,21内、および/または第1のアイドラーフィールドi,12内、および/または第2のアイドラーフィールドi,22内、および/または、第1のポンプビーム3a内、および/または第2のポンプビーム3b内にある。
【0103】
図2は、フィゾー干渉計構成での本発明の装置の第2の実施形態を示している。ポンプ源2は、ポンプビーム3を放出し、このポンプビーム3は、第1のダイクロイックミラー5aを通過し、生成手段10をポンピングする。ここで、生成手段10は、第1の生成手段10としてこのポンピング方向に作用し、第1の信号フィールド11および第1のアイドラーフィールド12を生成する。
【0104】
第1の信号フィールド11およびポンプビーム3は、第2のダイクロイックミラー5bを通過し、第1のミラー4aで、好適には可動の第1のミラー4aで反射される。第1のミラー4aでの反射後、信号フィールド11およびポンプビーム3は、ダイクロイックミラー5bの2回目の通過を行い、生成手段10に案内される。
【0105】
第1のアイドラーフィールド12は、第2のダイクロイックミラー5bで反射され、透過および/または反射によって対象物30と相互作用し、第2のミラー4bにより案内されて第2のダイクロイックミラー5bに戻され、生成手段10に案内される。
【0106】
2回目では、この生成手段は、図2の右側からポンプビーム3によってポンピングされ、生成手段10は、このポンプ方向によって第2の生成手段として機能し、第2の信号フィールド21および第2のアイドラーフィールド22を生成する。第1の信号フィールド11および第2の信号フィールド21は、生成手段10の内部およびその後方で、これらの信号フィールドが干渉するように空間的に重なり合う。第1のアイドラーフィールド12および第2のアイドラーフィールド22は、生成手段の内部およびその後方で、これらの第1のアイドラーフィールド12および第2のアイドラーフィールド22のパスの区別がつかないように空間的に重なり合う。干渉信号フィールド40は、第1のダイクロイックミラーで反射され、検出手段によって検出される。
【0107】
図1のように、ここでも図2では、複数の位相シフト手段50が示されているが、画像化および分光法のための装置1には、1つだけでなく複数の位相シフト手段50を配置することができる。図2には、単なる例として、位相シフト手段50が複数の場所に示されている。位相シフト手段50は、ミラーの並進によって、好適にはピエゾ素子によって可動である第1のミラー4aであり得る。位相シフト手段50は、(図2には示されていない)ミラーの並進によって、好適にはピエゾ素子によって可動である第2のミラー4bであり得る。位相シフト手段50は、ファイバエキスパンダー(ファイバ干渉計セットアップ用)、および/または傾斜面平行板、および/または2つのポンプビーム3aおよび3bの間に周波数差を導入する光学素子、および/またはEOM(光電変調器)、および/または波長板、および/または偏光ビームスプリッタ、および/または偏光を変化させることによる偏光子、および/またはプレートを傾斜させることによる平面平行板、および/またはプレートを傾斜させることによる複屈折板でもあり得る。
【0108】
位相シフト手段50の可能な場所は、第1の信号フィールドs,11内、および/または第1のアイドラーフィールドi,12内、および/またはポンプビーム3内にある。
【0109】
図3は、フィゾー干渉計に類似の構成での本発明の装置の第3の実施形態を示している。図2との違いは、図3では、第1のダイクロイックミラー5aがビームスプリッタ7に置き換えられ、第1の信号フィールド11が、第2の信号フィールド21および第2のアイドラーフィールド22の生成のためのポンピング方向の変更のために生成手段10の表面で反射されていることにある。第1のアイドラービームのみが表面を通過し、対象物と相互作用し、生成手段10に案内されて戻される。
【0110】
図4は、BBO結晶を備えたマッハツェンダー干渉計のセットアップにおける本発明の装置の第4の実施形態を示している。
【0111】
ポンプ源2は、第1および第2のポンプビーム3aおよび3bに分割されるポンプビーム3を放出するが、偏光は、第1および第2の生成手段10および20をポンピングするために波長板(図示せず)によって調整することができる。この実施形態では、第1および第2の生成手段10および20は、BBO結晶であり、特定の角度の下で、第1の生成手段10では第1の信号フィールド11および第1のアイドラーフィールド12を放出し、第2の生成手段20では第2の信号フィールド21および第2のアイドラーフィールド22を放出する。
【0112】
第1のポンプビーム3aによってポンピングされた第1の生成手段10は、第1の信号フィールド11および第1のアイドラーフィールド12を生成する。第1の信号フィールド11は、第1のミラー4aで、好適には可動ミラーで反射され、さらに第1の信号フィールド11はビームスプリッタ7に案内される。第1のアイドラーフィールド12は、透過および/または反射によって対象物30と相互作用し、第2の生成手段20に案内される。
【0113】
第2のポンプビーム3bによってポンピングされた第2の生成手段20は、第2の信号フィールド21および第2のアイドラーフィールド22を生成する。第1および第2のアイドラーフィールド12および22は、第2の生成手段20の内部およびその後方で、これらの第1および第2のアイドラーフィールド12および22の区別がつかないように空間的に重なり合う。第2の信号フィールド21は、ビームスプリッタ7に案内され、当該ビームスプリッタで第1の信号フィールド11と干渉する。ビームスプリッタの両方の出力アーム上には、検出手段8が、干渉信号フィールド40の検出のために配置されている。
【0114】
前述のように、ここでも図4では、複数の位相シフト手段50が示されているが、画像化および分光法のための装置1には、1つだけでなく複数の位相シフト手段50を配置することができる。図4には、単なる例として、位相シフト手段50が複数の場所に示されている。位相シフト手段は、ミラーの並進によって、好適にはピエゾ素子によって可動である第1のミラー4aであり得る。位相シフト手段50は、ファイバエキスパンダー(ファイバ干渉計セットアップ用)、および/または傾斜面平行板、および/または2つのポンプビーム3aおよび3bの間に周波数差を導入する光学素子、および/またはEOM(光電変調器)、および/または波長板、および/または偏光ビームスプリッタ、および/または偏光を変化させることによる偏光子、および/またはプレートを傾斜させることによる平面平行板、および/またはプレートを傾斜させることによる複屈折板でもあり得る。
【0115】
位相シフト手段50の可能な場所は、第1の信号フィールドs,11内、および/または第2の信号フィールドs,21内、および/または第1のアイドラーフィールドi,12内、および/または第2のアイドラーフィールドi,22内、および/または第1のポンプビーム3a内、および/または第2のポンプビーム3b内にある。
【0116】
これらの結果につながった研究は、欧州連合によって支援された。この出願につながるプロジェクトは、助成金契約No801060に基づいて欧州連合のHorizon2020研究およびイノベーション枠組み計画から資金提供を受けている。
【符号の説明】
【0117】
1 画像化および分光法のための装置
2 ポンプ源
3 ポンプビーム
3a 第1のポンプビーム
3b 第2のポンプビーム
4a 第1のミラー
4b 第2のミラー
5a 第1のダイクロイックミラー
5b 第2のダイクロイックミラー
5c 第3のダイクロイックミラー
5d 第4のダイクロイックミラー
6 ポンプビームスプリッタ
7 ビームスプリッタ(BS)
8 検出手段
10 第1のフィールド生成手段
11 第1の信号フィールド
12 第1のアイドラーフィールド
20 第2のフィールド生成手段
21 第2の信号フィールド
22 第2のアイドラーフィールド
30 対象物
40 干渉信号フィールド
50 移相器
図1
図2
図3
図4
【手続補正書】
【提出日】2021年5月27日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0042
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0042】
好適な方法および/または装置では、位相シフトαは、
−第1の信号フィールドs内、および/または
−第2の信号フィールドs内、および/または
−第1のアイドラーフィールドi内、および/または
−第2のアイドラーフィールドi内、および/または
−第1の非線形媒体前方のポンプビーム内、好適には第1のポンプビーム内、および/または
−第2の非線形媒体前方のポンプビーム内、好適には第2のポンプビーム内、および/または
−第1の信号フィールドと第2の信号フィールドとの間、および/または
−第1の信号フィールドsと第1のアイドラーフィールドiとの間、および/または
−第1のポンプビームと第2のポンプビームとの間、および/または
−干渉信号フィールドs12内で形成される。

【手続補正2】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
画像化および/または分光法のための方法であって、
i)第1の信号フィールドsおよび第1のアイドラーフィールドiを、ポンプビームを用いた第1の非線形媒体のポンピングにより、2つのフィールドが相関するように生成するステップと、
ii)対象物を、第1のアイドラーフィールドiを用いたそれぞれ透過および/または反射により照明するステップと、
iii)第2の信号フィールドsおよび第2のアイドラーフィールドiを、
−ポンプビームを用いた、空間的に分離した第2の非線形媒体のポンピングにより、または
−ポンプビームを用いた、前記第1の非線形媒体の2回目のポンピングにより、
2つのフィールドが相関するように生成するステップと、
iv)前記第1のアイドラーフィールドiおよび前記第2のアイドラーフィールドiを、2つのフィールドの区別がつかないように結合させ、かつ
前記第1の信号フィールドsおよび前記第2の信号フィールドsを、2つのフィールドが干渉するように結合させるステップと、
v)検出手段により、干渉信号フィールドs12の第1の測定を行うステップと、
vi)前記検出手段により、前記干渉信号フィールドs12の1つ以上の追加測定を行うステップであって、
ここで、前記ステップvi)の前記追加測定ごとに、異なる位相シフトαがセットアップにおいて生成され、
ここで、前記ステップv)の前記第1の測定および前記ステップvi)の前記1つ以上の追加測定は、前記セットアップの安定時間内ですべて実行される、ステップと、
vii)前記対象物の画像および/またはスペクトルを得るために、前記ステップv)および前記ステップvi)からの測定値から位相関数Φを計算するステップと、を含む、方法。
【請求項2】
前記位相シフトαは、
−前記第1の信号フィールドs内、および/または
−前記第2の信号フィールドs内、および/または
−前記第1のアイドラーフィールドi内、および/または
−前記第2のアイドラーフィールドi内、および/または
−前記第1の非線形媒体前方のポンプビーム内、および/または
−前記第2の非線形媒体前方のポンプビーム内、および/または
−前記第1の信号フィールドと前記第2の信号フィールドとの間、および/または
−前記第1の信号フィールドsと前記第1のアイドラーフィールドiとの間、および/または
−前記第1のポンプビームと前記第2のポンプビームとの間、および/または
−前記干渉信号フィールドs12内で形成される、請求項1記載の方法。
【請求項3】
前記位相シフトαは、
−1つ以上のフィールドのパス長を変更すること、および/または
−前記第1のポンプビームおよび/または前記第2のポンプビームの波長を変更することによって、ならびに/または
−熱効果によって、ならびに/または
−一方もしくは両方の干渉計アームの光路長の空間変位もしくは変更によって作成される、請求項1または2記載の方法。
【請求項4】
前記位相シフトは、それぞれピエゾ素子によって可動なミラーの並進および/または光学面の並進および/またはダイクロイックミラーの並進によって、ならびに/またはファイバエキスパンダーによって、ならびに/または平面平行板の傾斜によって、ならびに/または2つのビーム間の光周波数差によって、ならびに/またはEOMおよび/または波長板および/または偏光ビームスプリッタおよび/または偏光子よる偏光の変化によって、ならびに/または複屈折板の回転もしくは移動によって、導入することができる、請求項1から3までのいずれか1項記載の方法。
【請求項5】
前記ステップv)の前記セットアップの位相は、未知および/または任意である、請求項1から4までのいずれか1項記載の方法。
【請求項6】
前記ステップi)および/または前記ステップiii)において、前記信号フィールドおよび前記アイドラーフィールドは、結晶の内部またはその後方の分離手段によって分離されるか、または非線形媒体での信号フィールドおよびアイドラーフィールドの生成のために分離され、それぞれBBO結晶でのフィールドの生成のために分離されている、請求項1から5までのいずれか1項記載の方法。
【請求項7】
前記ステップv)および/または前記ステップvi)において、強め合うおよび弱め合う干渉が、それぞれ、干渉手段、それぞれ50/50ビームスプリッタの2つの出力アーム後方の第1の検出手段および第2の検出手段によって測定され、それぞれここでは、前記50/50ビームスプリッタは、信号結合手段である、請求項1から6までのいずれか1項記載の方法。
【請求項8】
前記ステップv)および/または前記ステップvi)において、1つの検出手段が使用され、ここで測定ごとに位相シフトαが生成されるか、または2つ以上の検出手段が使用され、ここで追加の検出手段ごとに同じまたは別個の位相シフトαが生成される、請求項1から7までのいずれか1項記載の方法。
【請求項9】
請求項1から8までのいずれか1項記載の方法を提供するように適合化された画像化および/または分光法のための装置。
【請求項10】
画像化および/または分光法のための装置であって、
ポンプビームを生成するためのポンプ源と、
前記ポンプビームによりポンピングされる、第1の信号フィールドsおよび第1のアイドラーフィールドiを生成する第1のフィールド生成手段と、
前記ポンプビームによりポンピングされる、第2の信号フィールドsおよび第2のアイドラーフィールドiを生成する第2のフィールド生成手段と、を備え、
ここで、前記第1のフィールド生成手段および前記第2のフィールド生成手段は、
−前記ポンプビームによりポンピングされる2つの空間的に分離された非線形媒体、または
−第1の信号フィールドsおよび第1のアイドラーフィールドiの生成のために前記ポンプビームにより1回目のポンピングがなされかつ第2の信号フィールドsおよび第2のアイドラーフィールドiの生成のために2回目のポンピングがなされる1つの非線形媒体であり、さらに
前記第1のアイドラーフィールドiによるそれぞれ透過または反射によって照明される測定すべき対象物と、
前記第1の信号フィールドsおよび前記第2の信号フィールドsを、2つのフィールドが干渉するように重ね合わせるための信号結合手段と、
前記第1のアイドラーフィールドiおよび前記第2のアイドラーフィールドiを、2つのフィールドの区別がつかないように重ね合わせるためのアイドラー結合手段と、
干渉信号フィールドの強度および/または位相を検出するための検出手段と、を備える装置において、
移相器が、前記第1の信号フィールドs内、および/または前記第2の信号フィールドs内、および/または前記ポンプビーム内、および/または区別のつかない第1の信号フィールドsおよび第2の信号フィールドs内に配置され、
前記移相器は、前記対象物の画像および/またはスペクトルを得るために、測定中に前記装置内に位相シフトαを導入するように適合化されていることを特徴とする、装置。
【請求項11】
位相シフトは、それぞれピエゾ素子によって可動な可動ミラーおよび/または可動光学面および/または可動ダイクロイックミラーによって、ならびに/またはファイバエキスパンダーによって、ならびに/または傾斜可能な平面平行板によって、ならびに/または2つのビーム間の光周波数差によって、ならびに/またはEOMおよび/または波長板および/または偏光ビームスプリッタおよび/または偏光子による偏光の変化によって、ならびに/または回転可能なもしくは可動の複屈折板によって導入することができる、請求項10記載の装置。
【請求項12】
分離手段および前記信号結合手段は、マッハツェンダー干渉計構成またはレーザーフィゾー干渉計構成、またはマイケルソン干渉計構成で配置されている、請求項10記載の装置。
【請求項13】
前記位相シフトαは、干渉計内で作成される、請求項12記載の装置。
【請求項14】
前記装置は、請求項1から8までのいずれか1項記載の方法を提供するように適合化された制御デバイスを含み、前記制御デバイスは、移相器および検出手段に接続されている、請求項10から13までのいずれか1項記載の装置。
【請求項15】
不揮発性メモリを有するマイクロプロセッサを備えたコンピュータデバイスであって、
前記不揮発性メモリは、請求項1から8までのいずれか1項記載の方法を提供するように適合化された実行可能プログラムを含、コンピュータデバイス。
【外国語明細書】
2021139890000001.pdf