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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-05-23
(45)【発行日】2023-05-31
(54)【発明の名称】干渉計及び光学機器
(51)【国際特許分類】
G01J 9/02 20060101AFI20230524BHJP
G01J 3/45 20060101ALI20230524BHJP
【ＦＩ】
G01J9/02
G01J3/45
【請求項の数】
8
(21)【出願番号】P 2020211727
(22)【出願日】2020-12-21
(65)【公開番号】P2022098280
(43)【公開日】2022-07-01
【審査請求日】2022-02-18
(73)【特許権者】
【識別番号】000006507
【氏名又は名称】横河電機株式会社
(73)【特許権者】
【識別番号】596157780
【氏名又は名称】横河計測株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100147485
【弁理士】
【氏名又は名称】杉村 憲司
(74)【代理人】
【識別番号】230118913
【弁護士】
【氏名又は名称】杉村 光嗣
(74)【代理人】
【識別番号】100188307
【弁理士】
【氏名又は名称】太田 昌宏
(74)【代理人】
【識別番号】100202326
【弁理士】
【氏名又は名称】橋本 大佑
(72)【発明者】
【氏名】山田 伸秀
【審査官】田中 洋介
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１０－０４３９８４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０９－０３３３６８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開昭５９－０４８７１６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２０１９－５２６０４４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１０－１５１５７２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０００－１４６５２５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０７－１９０７１４（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０１Ｊ ９／００－９／０４
Ｇ０１Ｊ ３／００－３／５２
Ｇ０１Ｂ ９／０２－９／０２９
Ｇ０２Ｂ ５／０４－５／０６
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
干渉計であって、前記干渉計に入射した被測定光のＰ波及びＳ波のそれぞれを第１光路及び第２光路に分波し、かつ前記第１光路及び前記第２光路に分波された前記被測定光を合波する第１光学部品と、
前記第１光路に配置される第２光学部品と、
前記第１光学部品において合波された前記被測定光の前記Ｐ波及び前記Ｓ波を分波する第３光学部品と、
前記第３光学部品で分波された前記Ｐ波及び前記Ｓ波をそれぞれ検出するＰ波検出器及びＳ波検出器と、
を備え、
前記第２光学部品は、前記被測定光の伝播方向を変化させ、かつ前記Ｐ波と前記Ｓ波との間に位相差を与える光学面を有する、ガラス材料によって構成されるプリズムを含み、
前記第１光学部品、前記第２光学部品、及び前記第３光学部品は全て一体化されている、
干渉計。
【請求項2】
前記第２光学部品の前記光学面は反射面を含む、請求項１に記載の干渉計。
【請求項3】
前記反射面は、前記第１光学部品で分波された前記被測定光が全反射により反射する第１反射面と、前記第１反射面で反射した前記被測定光が前記第１光学部品に向けて全反射によりさらに反射する第２反射面と、を含む、請求項２に記載の干渉計。
【請求項4】
前記第１反射面及び前記第２反射面のそれぞれにおいて、前記位相差は４５°である、請求項３に記載の干渉計。
【請求項5】
前記第１反射面及び前記第２反射面のそれぞれにおいて、前記被測定光の入射角及び反射角のそれぞれは４５°である、請求項３又は４に記載の干渉計。
【請求項6】
前記第１光学部品は、前記Ｐ波及び前記Ｓ波のそれぞれを前記第１光路及び前記第２光路に分波する第１無偏光ビームスプリッタと、前記第１光路及び前記第２光路に分波された前記被測定光を合波する第２無偏光ビームスプリッタと、を含む、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の干渉計。
【請求項7】
前記第３光学部品は、第１偏光ビームスプリッタと第２偏光ビームスプリッタとを含み、前記Ｐ波検出器は、前記第１偏光ビームスプリッタにより分波された前記Ｐ波を検出する第１検出器と、前記第２偏光ビームスプリッタにより分波された前記Ｐ波を検出する第３検出器と、を含み、
前記Ｓ波検出器は、前記第１偏光ビームスプリッタにより分波された前記Ｓ波を検出する第２検出器と、前記第２偏光ビームスプリッタにより分波された前記Ｓ波を検出する第４検出器と、を含む、
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の干渉計。
【請求項8】
請求項１乃至７のいずれか１項に記載の干渉計を備える光学機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、干渉計及び光学機器に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、被測定光の波長測定に関する技術が知られている。
【0003】
例えば、特許文献１には、マイケルソン型干渉計を用いて入力光の波長の変動量を測定する光波長測定装置が開示されている。例えば、特許文献２には、マッハツェンダー型干渉計を用いて波長可変光源の波長変化を高確度及び高安定に検出できる波長モニタが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開２００２－２０２２０３号公報
【文献】特開２００４－０５５７７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
従来のマイケルソン型干渉計及びマッハツェンダー型干渉計内では、被測定光の偏光状態を変化させる波長板と、被測定光の伝播方向を変化させるミラーとは、異なる光学素子として被測定光の光路中で互いに離間して配置されていた。このような従来の干渉計では、光学系の構成が複雑になるという問題があった。結果として、従来の干渉計では、光学系を組み立てて被測定光の干渉を確実に得るための作業負荷が大きかった。
【0006】
加えて、波長板は、水晶などの複屈折結晶によって構成される。このような場合、ゼロオーダの比較的広波長帯域の波長板であっても波長依存性が大きく、例えば１００ｎｍを超える広波長帯域で使用することは困難であった。広波長帯域で使用するためには、位相差の補正が必要であった。その結果、干渉計の誤差が大きくなったり、干渉計からの干渉信号に対する演算処理の負荷が大きくなったりしていた。
【0007】
本開示は、光学系の構成が単純化され、かつ広波長帯域で使用可能な干渉計及び光学機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
幾つかの実施形態に係る干渉計は、前記干渉計に入射した被測定光のＰ波及びＳ波のそれぞれを第１光路及び第２光路に分波し、かつ前記第１光路及び前記第２光路に分波された前記被測定光を合波する第１光学部品と、前記第１光路に配置される第２光学部品と、前記第１光学部品において合波された前記被測定光の前記Ｐ波及び前記Ｓ波を分波する第３光学部品と、前記第３光学部品で分波された前記Ｐ波及び前記Ｓ波をそれぞれ検出するＰ波検出器及びＳ波検出器と、を備え、前記第２光学部品は、前記被測定光の伝播方向を変化させ、かつ前記Ｐ波と前記Ｓ波との間に位相差を与える光学面を有する。
【0009】
これにより、干渉計及び光学機器では、光学系の構成が単純化される。例えば、第２光学部品の光学面は、被測定光の伝播方向を変化させつつ、被測定光のＰ波とＳ波との間に位相差を与える。これにより、被測定光の偏光状態を変化させる機能と、被測定光の伝播方向を変化させる機能とが、異なる光学素子によって実現される従来のマイケルソン型干渉計及びマッハツェンダー型干渉計と比較して、干渉計内の光学系の構成が単純化される。例えば、干渉計内の光学系における部品点数が低減する。したがって、干渉計における光学系を安価に構成することが可能である。加えて、干渉計では、光学系を組み立てて被測定光の干渉を確実に得るための作業負荷が低減する。
【0010】
加えて、従来の干渉計のように水晶などの複屈折結晶により構成される波長板を用いずに、第２光学部品の光学面がＰ波とＳ波との間に位相差を与えることで、干渉計及び光学機器は、広波長帯域で使用可能である。すなわち、干渉計は、広い波長帯域で安定した動作を実現可能である。干渉計は、例えば１００ｎｍを超える広波長帯域でも容易に使用可能である。これにより、位相差を補正する必要性も低減する。結果として、干渉計の誤差が小さくなり、干渉計からの干渉信号に対する演算処理の負荷も小さくなる。
【0011】
一実施形態における干渉計では、前記第１光学部品、前記第２光学部品、及び前記第３光学部品は全て一体化されていてもよい。
【0012】
これにより、各光学素子が互いに離間して配置されている従来のマイケルソン型干渉計及びマッハツェンダー型干渉計と比較して干渉計の光学系の構成がさらに単純化される。加えて、被測定光が入射する第１光学部品の入射面及び被測定光が射出する第３光学部品の２つの射出面を除けば、各光学部品において周辺雰囲気との境界が存在しない。すなわち、隣接する光学部品同士の全ての接合部において、例えばガラス硝材からなる材料が互いに密着する。これにより、接合部における屈折率整合が向上し、被測定光の反射損失及び反射による迷光の影響が抑制される。例えば、多重反射による迷光の発生で干渉信号に雑音が付加されるような問題が抑制される。結果として、全ての接合部において無反射コーティング及び低反射コーティングを形成する必要がない。これにより、干渉計における光学系を安価に構成することが可能である。
【0013】
一実施形態における干渉計では、前記第２光学部品の前記光学面は反射面を含んでもよい。これにより、当該反射面における被測定光の反射によって被測定光の伝播方向を変化させつつ、被測定光のＰ波とＳ波との間に位相差を与えることができる。
【0014】
一実施形態における干渉計では、前記反射面は、前記第１光学部品で分波された前記被測定光が全反射により反射する第１反射面と、前記第１反射面で反射した前記被測定光が前記第１光学部品に向けて全反射によりさらに反射する第２反射面と、を含んでもよい。
【0015】
これにより、干渉計では、第１光路に分波された被測定光の第１反射面及び第２反射面における透過損失が略ゼロとなる。干渉計は、このような透過損失を抑制しつつ、被測定光に対する折り返しの第１光路を形成可能である。
【0016】
一実施形態における干渉計では、前記第１反射面及び前記第２反射面のそれぞれにおいて、前記位相差は４５°であってもよい。
【0017】
これにより、第２光学部品において合計で９０°の位相差が被測定光のＰ波とＳ波との間に生じる。結果として、光源部の出力光の波長の変化に応じて、９０°位相が異なるＡ相及びＢ相の正弦波形を有する２つの干渉信号が検出器から得られる。したがって、モータの回転角を検出するための角度エンコーダと同様の信号を得ることができ、光源部の駆動機構へのフィードバック制御に基づく光源部の波長制御などを容易に実行することができる。例えば、光源部の駆動機構を構成するモータのエンコーダ信号処理回路がそのまま使用可能であり、干渉計からの干渉信号に基づいて直接的にモータが駆動可能である。
【0018】
一実施形態における干渉計では、前記第１反射面及び前記第２反射面のそれぞれにおいて、前記被測定光の入射角及び反射角のそれぞれは４５°であってもよい。これにより、干渉計は、被測定光が直角に折り返す第１光路を形成可能である。
【0019】
一実施形態における干渉計では、前記第２光学部品は、ガラス材料によって構成されるプリズムを含んでもよい。これにより、被測定光の偏光状態を変化させる光学素子として従来の干渉計で用いられる、水晶などの複屈折結晶により構成される波長板と比較して、光学部品が安価になる。したがって、干渉計における光学系を安価に構成することが可能である。加えて、干渉計は、広い波長帯域で安定した動作を実現可能である。例えば、干渉計は、１００ｎｍを超える広波長帯域でも容易に使用可能である。
【0020】
一実施形態における干渉計では、前記第１光学部品は、前記Ｐ波及び前記Ｓ波のそれぞれを前記第１光路及び前記第２光路に分波する第１無偏光ビームスプリッタと、前記第１光路及び前記第２光路に分波された前記被測定光を合波する第２無偏光ビームスプリッタと、を含んでもよい。
【0021】
これにより、干渉計に入射した被測定光を例えば５０：５０で均等に分波して再度合波することが可能である。第１光学部品は、被測定光の偏光状態に関係なく、Ｐ波及びＳ波のそれぞれを例えば５０：５０で均等に分波して再度合成することが可能である。
【0022】
一実施形態における干渉計では、前記第３光学部品は、第１偏光ビームスプリッタと第２偏光ビームスプリッタとを含み、前記Ｐ波検出器は、前記第１偏光ビームスプリッタにより分波された前記Ｐ波を検出する第１検出器と、前記第２偏光ビームスプリッタにより分波された前記Ｐ波を検出する第３検出器と、を含み、前記Ｓ波検出器は、前記第１偏光ビームスプリッタにより分波された前記Ｓ波を検出する第２検出器と、前記第２偏光ビームスプリッタにより分波された前記Ｓ波を検出する第４検出器と、を含んでもよい。
【0023】
これにより、光学機器の制御部は、４つの干渉信号を加算することで被測定光の入射パワーを容易に算出することができる。光学機器の制御部は、被測定光の入射パワーの変化に応じて正弦波状の干渉信号に対し正規化処理を精度良く実行できる。このように、干渉計は、被測定光の入射パワーの変化に対する干渉信号の補正に利用可能である。
【0024】
幾つかの実施形態に係る光学機器は、上記のいずれかの干渉計を備える。これにより、光学機器は、上記と同様の効果を奏する。
【発明の効果】
【0025】
本開示によれば、光学系の構成が単純化され、かつ広波長帯域で使用可能な干渉計及び光学機器を提供可能である。
【図面の簡単な説明】
【0026】
【図1】本開示の一実施形態に係る光学機器の概略構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【0027】
従来技術の背景及び問題点についてより詳細に説明する。
【0028】
例えば特許文献１に開示されているようなマイケルソン型干渉計は、被測定光としての入力光を、ビームスプリッタによって２つに分波し、同一のビームスプリッタによって再び合波する２光束干渉計により構成される。このとき、被測定光は、ビームスプリッタにより分岐する一方の光路に配置された光学素子によって偏光状態を変化させる。一方の光路を伝播し偏光状態が変化した被測定光は、他方の光路を伝播した被測定光と互いに異なる偏光状態で合波される。このような合波光の偏光状態を検出することで被測定光の波長が求められる。
【0029】
例えば、２光束干渉計の一方の光路に配置されている上記の光学素子が１／８波長板を含むとき、被測定光は、一方の光路において往復により１／８波長板を２回通過する。これにより、被測定光のＰ波とＳ波との間にλ／４の位相差が生じる。
【0030】
例えば、２光束干渉計の一方の光路に配置されている上記の光学素子が１／４波長板を含むとき、被測定光は、一方の光路において往路及び復路の一方でのみ１／４波長板を１回通過する。これにより、被測定光のＰ波とＳ波との間にλ／４の位相差が生じる。
【0031】
例えば特許文献２に開示されているようなマッハツェンダー型干渉計は、被測定光としての入力光を、一のビームスプリッタによって２つに分波し、他のビームスプリッタによって再び合波する２光束干渉計により構成される。マッハツェンダー型干渉計の構成及び機能に関する他の説明は、マイケルソン型干渉計に関する上記の説明と同様である。
【0032】
以上のようなマイケルソン型干渉計及びマッハツェンダー型干渉計では、光学系の構成が複雑になるという上記の問題点に加えて、以下のような問題点があった。
【0033】
例えば、一方の光路に配置され、被測定光の偏光状態を変化させる光学素子には、水晶などの複屈折結晶によって構成される１／８波長板、１／４波長板、又は任意の固定波長板が用いられていた。このような光学素子は高価であった。加えて、ゼロオーダの比較的広波長帯域の波長板であっても波長依存性が大きく、例えば１００ｎｍを超える広波長帯域で使用することは困難であった。例えば１００ｎｍを超える広波長帯域で使用するためには、位相差の補正が必要であった。
【0034】
特許文献１及び２に開示されているような構成では、光学部品ごとに周辺雰囲気との境界が存在していた。当該境界での反射損失及び反射による迷光の影響を低減させるために、高価な無反射コーティング又は低反射コーティングを光学部品の表面に対して行う必要があった。
【0035】
本開示は、以上のような問題点を解決するために、光学系の構成が単純化される干渉計及び光学機器を提供することを目的とする。干渉計における光学系を安価に構成することが可能である干渉計及び光学機器を提供することを目的とする。例えば１００ｎｍを超える広波長帯域でも容易に使用可能な干渉計及び光学機器を提供することを目的とする。
【0036】
以下では、添付図面を参照しながら本開示の一実施形態について主に説明する。
【0037】
図１は、本開示の一実施形態に係る光学機器１の概略構成を示す模式図である。図１を参照しながら、本開示の一実施形態に係る光学機器１の構成の一部について主に説明する。光学機器１は、干渉計１０と、光源部２０と、駆動部３０と、制御部７０と、を構成の一部として有する。光学機器１の一部を構成する干渉計１０の構成及び機能については、主に図３乃至図６を参照しながら後述する。
【0038】
光学機器１は、例えば、光源部２０から出力される出力光の波長を干渉計１０に基づいて制御することが可能な任意の機器を含む。例えば、光学機器１は、波長可変光源などのレーザー機器を含む。例えば、光学機器１は、光通信システム、ＬｉＤＡＲ（Light Detection And Ranging）装置、光コヒーレンストモグラフィ（ＯＣＴ）システム、及びＯＦＤＲ（Optical Frequency Domain Reflectometry）などに用いられる波長可変光源を含む。
【0039】
このとき、干渉計１０は、波長モニタ又は波長ロッカーとして、光源部２０からの出力光の波長をモニタ又は制御するために光学機器１に内蔵される。例えば、干渉計１０は、光源部２０からの出力光の波長を光学機器１において掃引するための制御にも利用可能である。
【0040】
光源部２０は、例えば半導体レーザーなどの任意の光源を含む。光源部２０は、駆動部３０によって駆動される。例えば、光源部２０が半導体レーザーを含む場合、当該半導体レーザーは、駆動部３０から出力される注入電流によって駆動される。例えば、光源部２０は、ミラーと当該ミラーを可動にするモータなどの駆動機構とをさらに含んでもよい。光源部２０は、駆動部３０による駆動機構の制御に基づいてミラーを可動にすることで波長が可変の出力光を出力してもよい。
【0041】
駆動部３０は、例えば制御部７０から出力される制御信号に基づいて光源部２０を駆動可能な任意のモジュールを含む。例えば、光源部２０が半導体レーザーを含む場合、駆動部３０は、当該半導体レーザーを駆動するために注入電流を出力するレーザーコントローラを含む。
【0042】
制御部７０は、１つ以上のプロセッサを含む。一実施形態において「プロセッサ」は、汎用のプロセッサ、又は特定の処理に特化した専用のプロセッサであるが、これらに限定されない。制御部７０は、光学機器１を構成する各構成部と通信可能に接続され、光学機器１全体の動作を制御する。
【0043】
光源部２０からの出力光は、ビームスプリッタ１ａによって２つの光路に分波される。一方の光路に分波された出力光は、光学機器１の外部に射出する。他方の光路に分波された出力光は、光学機器１の内部に配置されている干渉計１０に被測定光として入射する。干渉計１０は、後述する干渉の原理において示すとおり、出力光の波長の変化に応じて得られる９０°位相が異なるＡ相及びＢ相の正弦波形を有する２つの干渉信号を制御部７０に出力する。
【0044】
制御部７０は、干渉計１０から出力されるこれらの干渉信号を取得する。制御部７０は、取得された干渉信号に基づいて、駆動部３０に制御信号を出力する。駆動部３０は、制御部７０から出力される制御信号に基づいて光源部２０を駆動する。このように、干渉計１０は、光源部２０からの出力光の波長変化を検出して光源部２０をフィードバック制御するために利用することも可能である。
【0045】
図２は、図１の光学機器１の概略構成を示すブロック図である。図２を参照しながら、本開示の一実施形態に係る光学機器１のさらなる構成について主に説明する。光学機器１は、干渉計１０、光源部２０、駆動部３０、及び制御部７０に加えて、記憶部４０と、入力部５０と、出力部６０と、を有する。干渉計１０は、検出器１１を有する。
【0046】
記憶部４０は、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）、ＲＯＭ（Read-Only Memory）、及びＲＡＭ（Random Access Memory）を含む任意の記憶モジュールを含む。記憶部４０は、例えば、主記憶装置、補助記憶装置、又はキャッシュメモリとして機能してもよい。記憶部４０は、光学機器１の動作に用いられる任意の情報を記憶する。例えば、記憶部４０は、検出器１１によって検出された干渉信号の情報を記憶する。例えば、記憶部４０は、システムプログラム及びアプリケーションプログラムなどを記憶する。記憶部４０は、光学機器１に内蔵されているものに限定されず、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）などのデジタル入出力ポートによって接続されている外付け型の記憶モジュールを含んでもよい。
【0047】
入力部５０は、ユーザの入力操作を受け付けて、ユーザの操作に基づく入力情報を取得する１つ以上の入力インタフェースを含む。例えば、入力部５０は、物理キー、静電容量キー、出力部６０のディスプレイと一体的に設けられたタッチスクリーン、及び音声入力を受け付けるマイクなどを含むが、これらに限定されない。
【0048】
出力部６０は、ユーザに対して情報を出力する１つ以上の出力インタフェースを含む。例えば、出力部６０は、情報を画像で出力するディスプレイ、及び情報を音声で出力するスピーカなどを含むが、これらに限定されない。
【0049】
例えば、制御部７０は、検出器１１によって検出された干渉信号の情報を、記憶部４０に格納する。例えば、制御部７０は、取得された干渉信号の情報に基づいて被測定光の波長変化を算出する。例えば、制御部７０は、算出された被測定光の波長変化に基づく光源部２０からの出力光の現在の波長を、出力部６０によりユーザに対して出力する。
【0050】
（干渉計１０の第１実施形態）
図３は、図１の干渉計１０の第１実施形態を示す模式図である。図３を参照しながら、第１実施形態に係る干渉計１０の構成及び機能について主に説明する。干渉計１０は、検出器１１に加えて、第１光学部品１２、第２光学部品１３、及び第３光学部品１４を有する。図３において、被測定光は、左側から右側に向けて干渉計１０に入射し、干渉計１０内の光学系を伝播する。
図３は、図１の干渉計１０の第１実施形態を示す模式図である。図３を参照しながら、第１実施形態に係る干渉計１０の構成及び機能について主に説明する。干渉計１０は、検出器１１に加えて、第１光学部品１２、第２光学部品１３、及び第３光学部品１４を有する。図３において、被測定光は、左側から右側に向けて干渉計１０に入射し、干渉計１０内の光学系を伝播する。
【0051】
第１光学部品１２は、干渉計１０に入射した被測定光のＰ波及びＳ波のそれぞれを第１光路Ｒ１及び第２光路Ｒ２に分波する。第１光学部品１２は、第１光路Ｒ１及び第２光路Ｒ２に分波された被測定光を合波する。
【0052】
例えば、第１光学部品１２は、第１無偏光ビームスプリッタ１２ａと、第２無偏光ビームスプリッタ１２ｂと、を含む。第１無偏光ビームスプリッタ１２ａは、干渉計１０に入射した被測定光のＰ波及びＳ波のそれぞれを第１光路Ｒ１及び第２光路Ｒ２に分波する。第１無偏光ビームスプリッタ１２ａは、５０：５０の割合で第１光路Ｒ１及び第２光路Ｒ２に被測定光を分波する。第２無偏光ビームスプリッタ１２ｂは、第１光路Ｒ１及び第２光路Ｒ２に分波された被測定光を合波する。
【0053】
第２光学部品１３は、例えば、ガラス材料によって構成されるプリズムを含む。第２光学部品１３は、例えば、周囲が真空であるとした場合、屈折率1.5538のガラス硝材で形成されている４５°直角プリズムを含む。第２光学部品１３は、第１光路Ｒ１に配置される。第２光学部品１３は、第１無偏光ビームスプリッタ１２ａにおいて分波され第１光路Ｒ１に沿って伝播する被測定光のＰ波及びＳ波を第２光学部品１３の内部で導いて、第２無偏光ビームスプリッタ１２ｂに向けて射出させる。
【0054】
第２光学部品１３は、被測定光の伝播方向を第１光路Ｒ１において変化させ、かつ被測定光のＰ波とＳ波との間に位相差を与える光学面を有する。例えば、第２光学部品１３の光学面は反射面を含む。例えば、第２光学部品１３の反射面は、第１反射面１３ａと第２反射面１３ｂとを含む。第１反射面１３ａでは、第１無偏光ビームスプリッタ１２ａで分波された被測定光が全反射により反射する。第２反射面１３ｂでは、第１反射面１３ａで反射した被測定光が第２無偏光ビームスプリッタ１２ｂに向けて全反射によりさらに反射する。
【0055】
第１反射面１３ａ及び第２反射面１３ｂのそれぞれにおいて、被測定光の入射角及び反射角のそれぞれは例えば４５°である。第１反射面１３ａ及び第２反射面１３ｂのそれぞれにおいて、被測定光のＰ波とＳ波との間に与えられる位相差は例えば４５°である。すなわち、第２光学部品１３は、第１光路Ｒ１において、被測定光のＰ波とＳ波との間に例えば合計で９０°の位相差を与える。
【0056】
第３光学部品１４は、第１光学部品１２の第２無偏光ビームスプリッタ１２ｂにおいて合波された被測定光のＰ波及びＳ波を分波する。例えば、第３光学部品１４は、偏光ビームスプリッタを含む。第３光学部品１４は、被測定光のＰ波を透過させて後述するＰ波検出器１１ａに導く。第３光学部品１４は、被測定光のＳ波を反射させて後述するＳ波検出器１１ｂに導く。
【0057】
第１実施形態では、第１光学部品１２、第２光学部品１３、及び第３光学部品１４は全て一体化されている。例えば、第１無偏光ビームスプリッタ１２ａ、第２無偏光ビームスプリッタ１２ｂ、第２光学部品１３、及び第３光学部品１４は、隣接する光学部品同士の接合部におけるオプティカルコンタクトにより全て一体化されている。すなわち、全ての接合部において、屈折率整合剤としての接着剤が介在しない。加えて、全ての接合部において、無反射コーティング及び低反射コーティングが形成されない。一方で、被測定光が入射する第１光学部品１２の入射面及び被測定光が射出する第３光学部品１４の２つの射出面には、例えば、無反射コーティング又は低反射コーティングが形成されている。
【0058】
検出器１１は、第３光学部品１４によって導かれた被測定光を検出する。検出器１１は、第３光学部品１４で分波された被測定光のＰ波及びＳ波をそれぞれ検出するＰ波検出器１１ａ及びＳ波検出器１１ｂを含む。検出器１１は、所定の受光感度を有する検出器１１の波長帯域に被測定光の波長が含まれるように構成される。例えば、検出器１１はフォトダイオードを含む。検出器１１は、検出された干渉信号を、電気信号処理用回路を介して制御部７０に出力する。このとき、検出器１１から出力された干渉信号は、例えば電気信号処理用回路に含まれる任意の増幅回路によって電気的に増幅されてもよい。
【0059】
干渉計１０に入射した被測定光は、第１無偏光ビームスプリッタ１２ａ内部の光学面に対して４５°傾いた直線偏光状態で当該光学面に入射する。被測定光は、パワー比１：１で透過光と反射光とに分波される。反射光は第１光路Ｒ１を伝播し、透過光は第２光路Ｒ２を伝播する。
【0060】
第１光路Ｒ１に分波された被測定光は、第２光学部品１３の第１反射面１３ａで全反射により方向転換する。第１光路Ｒ１に分波された被測定光は、４５°の入射角で第１反射面１３ａに入射する。このとき、被測定光は、第１反射面１３ａに対して４５°傾いた直線偏光状態で第１反射面１３ａに入射する。被測定光は、第１反射面１３ａに対して偏光方向が平行であるＰ波と、第１反射面１３ａに対して偏光方向が垂直であるＳ波とに分けられる。被測定光のＰ波とＳ波との間のパワー比は１：１である。
【0061】
被測定光が第１反射面１３ａで全反射により反射するとき、被測定光のＰ波とＳ波との間に位相差が４５°、すなわちπ／４＝λ／８で生じる。より具体的には、被測定光のＰ波とＳ波とは第１反射面１３ａでの全反射により互いに異なる位相変化を受ける。第１反射面１３ａにおいて、被測定光のＰ波が受ける位相差をθｐ、被測定光のＳ波が受ける位相差をθｓとすると、それらの位相変化は次式の関係を有する。
【0062】
【数1】
【数2】
【0063】
相対位相差θに関するこのような関係式に基づいて、相対位相差θが４５°、すなわちπ／４＝λ／８となる屈折率ｎ１の硝材が４５°直角プリズムの硝材として選択される。例えば、上述したとおり、屈折率ｎ１が1.5538であるガラス硝材が４５°直角プリズムの媒質として選択される。
【0064】
４５°直角プリズムの第１反射面１３ａで反射した被測定光は、第２反射面１３ｂに入射する。このとき、被測定光のＰ波及びＳ波は、第１反射面１３ａと同一の原理によって上式による位相差を受ける。結果として、４５°直角プリズムで折り返した被測定光のＰ波とＳ波との間の位相差は合計で９０°、すなわちπ／２＝λ／４となる。したがって、直線偏光状態で４５°直角プリズムに入射した被測定光は、円偏光状態で４５°直角プリズムから射出する。
【0065】
第１無偏光ビームスプリッタ１２ａを透過して第２光路Ｒ２を直進した被測定光は４５°傾いた直線偏光の光波である。第１無偏光ビームスプリッタ１２ａで反射して４５°直角プリズムによりＰ波とＳ波との間に９０°の位相差が付与されて折り返した被測定光は円偏光の光波である。これら２つの光波は、第２無偏光ビームスプリッタ１２ｂで合波される。
【0066】
第２無偏光ビームスプリッタ１２ｂで合波された被測定光は、偏光ビームスプリッタとしての第３光学部品１４に入射し、当該偏光ビームスプリッタによってＰ波とＳ波とに分波される。偏光ビームスプリッタによって分波されたＰ波は、Ｐ波検出器１１ａによって検出される。偏光ビームスプリッタによって分波されたＳ波は、Ｓ波検出器１１ｂによって検出される。
【0067】
被測定光のＰ波及びＳ波が同位相で第２光路Ｒ２を直進してきた光波と９０°の位相差を付与されて第１光路Ｒ１を伝播してきた光波とが第２無偏光ビームスプリッタ１２ｂで混合されることで、分波されたＰ波及びＳ波に基づく干渉信号は互いに９０°の位相差を有する。例えば、Ｐ波検出器１１ａ及びＳ波検出器１１ｂからそれぞれ出力される干渉信号の相対信号強度Ｉｐ及びＩｓは、干渉計１０に入射したときの被測定光の入射パワーを１とし、光路上の損失を無視して、次式で表される。
これらの式は、θｐ－θｓ＝π／４であるので、以下のように書き換えられる。
【数3】
【0068】
【数4】
【0069】
反射光路である第１光路Ｒ１と直進光路である第２光路Ｒ２との間で、距離ｄにより被測定光の光路差２ｄが生じる。これにより、第１光路Ｒ１を伝播した被測定光と第２光路Ｒ２を伝播した被測定光との間で、光路差２ｄに基づく位相差δが生じる。検出器１１は、位相差δに基づく干渉信号を出力する。位相差δは以下の式により表される。
ここでは、２つの第１無偏光ビームスプリッタ１２ａ及び第２無偏光ビームスプリッタ１２ｂの構成及び媒質が互いに同一であると仮定している。
【数5】
【0070】
【0071】
距離ｄが一定のまま被測定光の波長λが変化すると位相差δも変化する。したがって、Ｐ波検出器１１ａ及びＳ波検出器１１ｂのそれぞれから出力される干渉信号の強度が正弦波状に変化する。このとき、Ｐ波検出器１１ａからの干渉信号とＳ波検出器１１ｂからの干渉信号とは、互いに９０°の位相差を有する。一方で、これらの干渉信号は、互いに同一の周波数及び振幅を有している。したがって、２つの干渉信号に基づくリサージュ図形は真円となる。
【0072】
図５に示すリサージュ図形の円の角度δと被測定光の波長とを関連付けることで被測定光の波長が算出可能である。例えば、光学機器１の制御部７０は、被測定光、すなわち光源部２０からの出力光の波長の相対変化を算出可能である。制御部７０は、出力光の初期の波長からの相対変化を算出することで、出力光の現在の波長を算出することが可能である。例えば、制御部７０は、Ｐ波検出器１１ａからの干渉信号をＡ相、Ｓ波検出器１１ｂからの干渉信号をＢ相として検出器１１から２つの干渉信号を取得することで、モータの回転角を検出するための角度エンコーダと同様の原理で位相差δから被測定光の波長を算出することができる。このとき、干渉計１０は、いわば光波長エンコーダとして実現される。
【0073】
以上のような第１実施形態に係る干渉計１０及び光学機器１によれば、光学系の構成が単純化される。以下では、主に干渉計１０について効果の説明を行うが、そのような干渉計１０を有する光学機器１の効果についても同様の説明が当てはまる。
【0074】
例えば、第２光学部品１３の光学面は、被測定光の伝播方向を変化させつつ、被測定光のＰ波とＳ波との間に位相差を与える。これにより、被測定光の偏光状態を変化させる機能と、被測定光の伝播方向を変化させる機能とが、異なる光学素子によって実現される従来のマイケルソン型干渉計及びマッハツェンダー型干渉計と比較して、干渉計１０内の光学系の構成が単純化される。例えば、干渉計１０内の光学系における部品点数が低減する。したがって、干渉計１０における光学系を安価に構成することが可能である。加えて、干渉計１０では、光学系を組み立てて被測定光の干渉を確実に得るための作業負荷が低減する。
【0075】
加えて、従来の干渉計のように水晶などの複屈折結晶により構成される波長板を用いずに、第２光学部品１３の光学面がＰ波とＳ波との間に位相差を与えることで、干渉計１０は、広波長帯域で使用可能である。すなわち、干渉計１０は、広い波長帯域で安定した動作を実現可能である。例えば、干渉計１０は、１００ｎｍを超える広波長帯域でも容易に使用可能である。これにより、位相差を補正する必要性も低減する。結果として、干渉計１０の誤差が小さくなり、干渉計１０からの干渉信号に対する演算処理の負荷も小さくなる。
【0076】
第１光学部品１２、第２光学部品１３、及び第３光学部品１４が全て一体化されていることで、各光学素子が互いに離間して配置されている従来のマイケルソン型干渉計及びマッハツェンダー型干渉計と比較して干渉計１０の光学系の構成がさらに単純化される。加えて、被測定光が入射する第１光学部品１２の入射面及び被測定光が射出する第３光学部品１４の２つの射出面を除けば、各光学部品において周辺雰囲気との境界が存在しない。すなわち、隣接する光学部品同士の全ての接合部において、例えばガラス硝材からなる材料が互いに密着する。これにより、接合部における屈折率整合が向上し、被測定光の反射損失及び反射による迷光の影響が抑制される。例えば、多重反射による迷光の発生で干渉信号に雑音が付加されるような問題が抑制される。結果として、全ての接合部において無反射コーティング及び低反射コーティングを形成する必要がない。これにより、干渉計１０における光学系を安価に構成することが可能である。
【0077】
第１光学部品１２、第２光学部品１３、及び第３光学部品１４がオプティカルコンタクトにより全て一体化されていることで、全ての接合部において屈折率整合剤としての接着剤を塗布する必要がなく、干渉計１０の光学系の構成がさらに単純化される。加えて、このような接着剤に関するコストが削減されるので、干渉計１０における光学系を安価に構成することが可能である。
【0078】
干渉計１０は、第２光学部品１３の光学面が反射面を含むことで、当該反射面における被測定光の反射によって被測定光の伝播方向を変化させつつ、被測定光のＰ波とＳ波との間に位相差を与えることができる。
【0079】
反射面は、第１光学部品１２で分波された被測定光が全反射により反射する第１反射面１３ａと、第１反射面１３ａで反射した被測定光が第１光学部品１２に向けて全反射によりさらに反射する第２反射面１３ｂと、を含む。これにより、干渉計１０では、第１光路Ｒ１に分波された被測定光の第１反射面１３ａ及び第２反射面１３ｂにおける透過損失が略ゼロとなる。干渉計１０は、このような透過損失を抑制しつつ、被測定光に対する折り返しの第１光路Ｒ１を形成可能である。
【0080】
第１反射面１３ａ及び第２反射面１３ｂのそれぞれにおいて、被測定光のＰ波とＳ波との間に与えられる位相差が４５°であることで、第２光学部品１３において合計で９０°の位相差が被測定光のＰ波とＳ波との間に生じる。結果として、光源部２０の出力光の波長の変化に応じて、９０°位相が異なるＡ相及びＢ相の正弦波形を有する２つの干渉信号が検出器１１から得られる。したがって、モータの回転角を検出するための角度エンコーダと同様の信号を得ることができ、光源部２０の駆動機構へのフィードバック制御に基づく光源部２０の波長制御などを容易に実行することができる。例えば、光源部２０の駆動機構を構成するモータのエンコーダ信号処理回路がそのまま使用可能であり、干渉計１０からの干渉信号に基づいて直接的にモータが駆動可能である。
【0081】
第１反射面１３ａ及び第２反射面１３ｂのそれぞれにおいて、被測定光の入射角及び反射角のそれぞれが４５°であることで、干渉計１０は、被測定光が直角に折り返す第１光路Ｒ１を形成可能である。
【0082】
第２光学部品１３がガラス材料によって構成されるプリズムを含むことで、被測定光の偏光状態を変化させる光学素子として従来の干渉計で用いられる、水晶などの複屈折結晶により構成される波長板と比較して、光学部品が安価になる。したがって、干渉計１０における光学系を安価に構成することが可能である。
【0083】
図６は、図３の干渉計１０の効果を説明するためのグラフ図である。図６は、水晶などの複屈折結晶により構成され、１５５０ｎｍの波長で設計された１／４波長板とガラス材料によって構成されるプリズムを含む第２光学部品１３との間で、補正なしに使用可能な波長帯域を比較したグラフ図である。図６において、破線グラフは、水晶などの複屈折結晶により構成される１／４波長板のリタデーションを示す。実線グラフは、ガラス材料によって構成されるプリズムを含む第２光学部品１３のリタデーションを示す。
【0084】
水晶による１／４波長板の波長特性では、被測定光の波長が変化すると位相差が９０°から大きく変化する。一方で、第２光学部品１３を用いると、波長特性が被測定光の波長の変化に対して略一定となる。例えば、第２光学部品１３の波長特性では、被測定光の波長が変化しても位相差が略９０°に維持される。以上のように、干渉計１０において全反射を用いた折り返し用の第２光学部品１３では、水晶による１／４波長板と比較して遅相量、すなわちリタデーションの波長依存性が極めて小さい。したがって、干渉計１０は、広い波長帯域で安定した動作を実現可能である。例えば、干渉計１０は、１００ｎｍを超える広波長帯域でも容易に使用可能である。
【0085】
第１光学部品１２は、第１無偏光ビームスプリッタ１２ａと第２無偏光ビームスプリッタ１２ｂとを含むことで、干渉計１０に入射した被測定光を例えば５０：５０で均等に分波して再度合波することが可能である。第１光学部品１２は、被測定光の偏光状態に関係なく、Ｐ波及びＳ波のそれぞれを例えば５０：５０で均等に分波して再度合成することが可能である。
【0086】
上記のとおり、位相差δは距離ｄに依存する。これにより、第１光学部品１２及び第２光学部品１３の大きさを適切に設計することで、リサージュの１周期、すなわち正弦波状に変化する干渉信号の１周期に対応する波長幅が容易に設計可能である。
【0087】
【0088】
第２実施形態に係る干渉計１０は、第１光学部品１２が第１無偏光ビームスプリッタ１２ａ及び第２無偏光ビームスプリッタ１２ｂを含まず、単一の光学部品として構成されている点で第１実施形態と相違する。その他の構成、機能、効果、及び変形例などについては、第１実施形態と同様であり、対応する説明が、第２実施形態に係る干渉計１０においても当てはまる。以下では、第１実施形態と同様の構成部については同一の符号を付し、その説明を省略する。第１実施形態と異なる点について主に説明する。
【0089】
第２実施形態では、第１光学部品１２は、第１光学面１２ｃ及び第２光学面１２ｄを有する単一の光学部品として構成されている。例えば、第１光学部品１２は、２つの無偏光ビームスプリッタを含むのではなく、プリズムを組み合わせた単一のアセンブリとして構成されている。
【0090】
第１光学面１２ｃ及び第２光学面１２ｄには、５０：５０の反射コーティング膜が形成されている。反射コーティング膜は、誘電体多層膜若しくは金属膜、又はこれらの組み合わせによるハイブリッド膜である。第１光学部品１２の第１光学面１２ｃは、干渉計１０に入射した被測定光のＰ波及びＳ波のそれぞれを第１光路Ｒ１及び第２光路Ｒ２に分波する。第１光学部品１２の第２光学面１２ｄは、第１光路Ｒ１及び第２光路Ｒ２に分波された被測定光を合波する。
【0091】
第２実施形態に係る干渉計１０は、第１光学部品１２が単一の光学部品として構成されていることで、第１実施形態と比較して部品点数を低減可能である。したがって、第１実施形態と比較して、干渉計１０内の光学系の構成がさらに単純化される。
【0092】
【0093】
第３実施形態に係る干渉計１０は、第１光学部品１２、第２光学部品１３、及び第３光学部品１４が光路に沿って互いに離間している点で第１実施形態と相違する。その他の構成、機能、効果、及び変形例などについては、第１実施形態と同様であり、対応する説明が、第３実施形態に係る干渉計１０においても当てはまる。以下では、第１実施形態と同様の構成部については同一の符号を付し、その説明を省略する。第１実施形態と異なる点について主に説明する。
【0094】
第３実施形態に係る干渉計１０では、第１光学部品１２、第２光学部品１３、及び第３光学部品１４は、個々の独立した光学部品として構成される。第１光学部品１２、第２光学部品１３、及び第３光学部品１４が光路に沿って互いに離間していることで、上述した位相差δが以下の式により表される。
ここで、第１光学部品１２と第２光学部品１３との間で媒質が異なる場合、第１光学部品１２の媒質の屈折率をｎａ、第２光学部品１３の媒質の屈折率をｎｂとした。ｌａは、第１光学部品１２のｙ方向の厚さである。Ｌは、２つの第１無偏光ビームスプリッタ１２ａと第２無偏光ビームスプリッタ１２ｂとの間の中心間隔である。ｌｂは、第２光学部品１３のｙ方向の厚さである。
【数6】
【0095】
第３実施形態に係る干渉計１０では、各光学部品と空気、真空、及びパージされた窒素などを含む周囲雰囲気との間の境界面に無反射コーティング又は低反射コーティングが必要に応じて形成されている。
【0096】
第３実施形態に係る干渉計１０では、第１実施形態と同様に第２光学部品１３がガラス材料によって構成されるプリズムを含むことで、水晶などにより構成される従来の波長板と比較して、光学部品が安価になる。したがって、干渉計１０における光学系を安価に構成することが可能である。加えて、第１実施形態と同様に、干渉計１０は、広い波長帯域で安定した動作を実現可能である。例えば、干渉計１０は、１００ｎｍを超える広波長帯域でも容易に使用可能である。
【0097】
上記のとおり、位相差δは距離ｄ、中心間隔Ｌ、及びｙ方向の厚さｌｂに依存する。これにより、第１光学部品１２及び第２光学部品１３の部品間隔及び大きさを適切に設計することで、リサージュの１周期、すなわち正弦波状に変化する干渉信号の１周期に対応する波長幅が容易に設計可能である。
【0098】
【0099】
第４実施形態に係る干渉計１０は、一体化した第１光学部品１２、第２光学部品１３、及び第３光学部品１４の前段に第４光学部品１５がさらに配置されている点で第１実施形態と相違する。その他の構成、機能、効果、及び変形例などについては、第１実施形態と同様であり、対応する説明が、第４実施形態に係る干渉計１０においても当てはまる。以下では、第１実施形態と同様の構成部については同一の符号を付し、その説明を省略する。第１実施形態と異なる点について主に説明する。
【0100】
第４光学部品１５は、干渉計１０の入力側に配置されている。第４光学部品１５は、例えば偏波コントローラなどの偏光制御器を含む。偏光制御器は、１／２波長板及び１／４波長板によって構成されてもよいし、４５°方向に配置された偏光子によって構成されてもよい。
【0101】
第４実施形態に係る干渉計１０は、第４光学部品１５を付加的に有することで、例えば被測定光が光ファイバなどから射出して被測定光の偏光状態が不定の場合であっても、一体化した各光学部品に入射する前に被測定光の偏光状態を４５°傾いた直線偏光状態に調整することが可能である。
【0102】
（干渉計１０の第５実施形態）
図１０は、図１の干渉計１０の第５実施形態を示す模式図である。図１１は、図１０の干渉計１０に基づいて得られる、図５に対応するリサージュ図形である。図１０及び図１１を参照しながら、第５実施形態に係る干渉計１０の構成及び機能について主に説明する。
図１０は、図１の干渉計１０の第５実施形態を示す模式図である。図１１は、図１０の干渉計１０に基づいて得られる、図５に対応するリサージュ図形である。図１０及び図１１を参照しながら、第５実施形態に係る干渉計１０の構成及び機能について主に説明する。
【0103】
第５実施形態に係る干渉計１０は、第１光学部品１２、第２光学部品１３、及び第３光学部品１４に加えて、その前段に第５光学部品１６がさらに一体化して配置されている点と、検出器１１が入射光検出器１１ｃをさらに含む点とで第１実施形態と相違する。その他の構成、機能、効果、及び変形例などについては、第１実施形態と同様であり、対応する説明が、第５実施形態に係る干渉計１０においても当てはまる。以下では、第１実施形態と同様の構成部については同一の符号を付し、その説明を省略する。第１実施形態と異なる点について主に説明する。
【0104】
第５光学部品１６は、干渉計１０の入力側に配置されている。第５光学部品１６は、例えば無偏光ビームスプリッタを含む。第５光学部品１６は、干渉計１０に入射した被測定光を第１光学部品１２及び入射光検出器１１ｃのそれぞれに向けて分波する。例えば、第５光学部品１６は、５０：５０の割合で被測定光を分波する。
【0105】
第５実施形態に係る干渉計１０では、入射側に第５光学部品１６が配置されて、入射光検出器１１ｃにより被測定光の入射パワーがモニタされることで、図１１に示すリサージュの中心Ｃが算出可能である。例えば、３つの無偏光ビームスプリッタが全て５０：５０の分波比を有する場合、入射光検出器１１ｃから出力される受光信号の信号強度はリサージュの中心Ｃの４倍となる。したがって、補正係数Ｒ＝１／４としてリサージュの中心Ｃが算出可能である。
【0106】
第５実施形態に係る干渉計１０により、光学機器１の制御部７０は、被測定光の入射パワーの変化に応じて正弦波状の干渉信号に対し正規化処理を精度良く実行できる。このように、干渉計１０は、被測定光の入射パワーの変化に対する干渉信号の補正に利用可能である。
【0107】
（干渉計１０の第６実施形態）
図１２は、図１の干渉計１０の第６実施形態を示す模式図である。図１３は、図１２の検出器１１によって出力される干渉信号の一例を示すグラフ図である。図１２及び図１３を参照しながら、第６実施形態に係る干渉計１０の構成及び機能について主に説明する。
図１２は、図１の干渉計１０の第６実施形態を示す模式図である。図１３は、図１２の検出器１１によって出力される干渉信号の一例を示すグラフ図である。図１２及び図１３を参照しながら、第６実施形態に係る干渉計１０の構成及び機能について主に説明する。
【0108】
第６実施形態に係る干渉計１０は、第３光学部品１４及び検出器１１の構成が異なる点で第１実施形態と相違する。その他の構成、機能、効果、及び変形例などについては、第１実施形態と同様であり、対応する説明が、第６実施形態に係る干渉計１０においても当てはまる。以下では、第１実施形態と同様の構成部については同一の符号を付し、その説明を省略する。第１実施形態と異なる点について主に説明する。
【0109】
第３光学部品１４は、第１偏光ビームスプリッタ１４ａと第２偏光ビームスプリッタ１４ｂとを含む。加えて、Ｐ波検出器１１ａは、第１偏光ビームスプリッタ１４ａにより分波されたＰ波を検出する第１検出器１１ａ１と、第２偏光ビームスプリッタ１４ｂにより分波されたＰ波を検出する第３検出器１１ａ２と、を含む。Ｓ波検出器１１ｂは、第１偏光ビームスプリッタ１４ａにより分波されたＳ波を検出する第２検出器１１ｂ１と、第２偏光ビームスプリッタ１４ｂにより分波されたＳ波を検出する第４検出器１１ｂ２と、を含む。
【0110】
第６実施形態に係る干渉計１０は、第２無偏光ビームスプリッタ１２ｂのもう一方の合波光を第２偏光ビームスプリッタ１４ｂにより分波することで、図４に示す一組の干渉信号に加え、９０°位相が異なる干渉信号をもう一組出力することができる。図１３に示すとおり、干渉計１０は、９０°ずつ位相が異なる干渉信号を４つ出力することができる。例えば、被測定光の干渉計１０への入射パワーを１とすると、第１検出器１１ａ１乃至第４検出器１１ｂ２からそれぞれ出力される干渉信号の相対信号強度Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３、及びＩ４は、以下のような関係を有する。
【数7】
【0111】
以上のように、第６実施形態に係る干渉計１０を用いると、光学機器１の制御部７０は、これら４つの干渉信号を加算することで被測定光の入射パワーを容易に算出することができる。光学機器１の制御部７０は、被測定光の入射パワーの変化に応じて正弦波状の干渉信号に対し正規化処理を精度良く実行できる。このように、干渉計１０は、被測定光の入射パワーの変化に対する干渉信号の補正に利用可能である。
【0112】
本開示は、その精神又はその本質的な特徴から離れることなく、上述した実施形態以外の他の所定の形態で実現できることは当業者にとって明白である。したがって、先の記述は例示的であり、これに限定されない。開示の範囲は、先の記述によってではなく、付加した請求項によって定義される。あらゆる変更のうちその均等の範囲内にあるいくつかの変更は、その中に包含されるとする。
【0113】
例えば、上述した各構成部の形状、配置、向き、及び個数は、上記の説明及び図面における図示の内容に限定されない。各構成部の形状、配置、向き、及び個数は、その機能を実現できるのであれば、任意に構成されてもよい。
【0114】
上記各実施形態において、第２光学部品１３の光学面は反射面を含むと説明したが、これに限定されない。当該光学面は、被測定光の伝播方向を変化させ、かつ被測定光のＰ波とＳ波との間に位相差を与えることが可能な任意の面を含んでもよい。
【0115】
上記各実施形態において、反射面は、第１反射面１３ａと第２反射面１３ｂとを含むと説明したが、これに限定されない。当該反射面は、干渉計１０において必要となる位相差を被測定光のＰ波とＳ波との間に適切に付与し、干渉信号の出力に寄与することが可能であれば、１つの面のみを含んでもよいし、３つ以上の面を含んでもよい。
【0116】
上記各実施形態において、第１反射面１３ａ及び第２反射面１３ｂのそれぞれで位相差が４５°であると説明したが、これに限定されない。制御部７０が、干渉計１０を用いて光源部２０からの出力光の波長の相対変化を算出したり、光源部２０の波長制御などを実行したりすることを可能にする干渉信号が得られるのであれば、第１反射面１３ａ及び第２反射面１３ｂのそれぞれにおいて位相差は任意の値であってもよい。合計で９０°の位相差に限定されず、第２光学部品１３は、第１光路Ｒ１において、被測定光のＰ波とＳ波との間に任意の値の位相差を与えてもよい。
【0117】
上記各実施形態において、第１反射面１３ａ及び第２反射面１３ｂのそれぞれにおいて、被測定光の入射角及び反射角のそれぞれは４５°であると説明したが、これに限定されない。被測定光の入射角及び反射角のそれぞれは４５°でなくてもよい。
【0118】
上記各実施形態において、相対位相差θが４５°となるように屈折率ｎ１が選択されると説明したが、これに限定されない。所望の相対位相差θが得られるように、第１反射面１３ａ及び第２反射面１３ｂのそれぞれに対する被測定光の入射角が調整されてもよい。
【0119】
上記各実施形態において、第２光学部品１３は、ガラス材料によって構成されるプリズムを含むと説明したが、これに限定されない。第２光学部品１３は、光学部品として安価であり広波長帯域で使用可能な任意の光学素子を含んでもよい。
【0120】
上記各実施形態において、無偏光ビームスプリッタの分波比が５０：５０であると説明したが、これに限定されない。無偏光ビームスプリッタの分波比は、５０：５０でなくてもよい。
【0121】
第１光学部品１２、第２光学部品１３、及び第３光学部品１４が全て一体化されている各実施形態において、光学部品間の接合部に屈折率整合剤として紫外線硬化型接着剤及び熱硬化型接着剤を含む接着剤が使用されてもよい。これにより、接合部における被測定光の低反射化が実現される。このとき、接合部において、無反射コーティング及び低反射コーティングが形成されなくてもよい。
【0122】
上記各実施形態において、被測定光が入射する第１光学部品１２の入射面及び被測定光が射出する第３光学部品１４の２つの射出面に無反射コーティング又は低反射コーティングが形成されていると説明したが、これに限定されない。例えばこれらの面を被測定光の光軸に対して傾斜させて被測定光の反射による影響を低減できるのであれば、無反射コーティング及び低反射コーティングが形成されていなくてもよい。
【0123】
上記各実施形態において、光学機器１は、例えば干渉計１０を用いて被測定光の波長を測定可能な任意の機器を含んでもよい。例えば、光学機器１は、光波長計を含んでもよい。加えて、干渉計１０は、光学機器１に内蔵されずに、光学機器１の外部に配置されていてもよい。
【符号の説明】
【0124】
１ 光学機器
１ａ ビームスプリッタ
１０ 干渉計
１１ 検出器
１１ａ Ｐ波検出器
１１ａ１ 第１検出器
１１ａ２ 第３検出器
１１ｂ Ｓ波検出器
１１ｂ１ 第２検出器
１１ｂ２ 第４検出器
１１ｃ 入射光検出器
１２ 第１光学部品
１２ａ 第１無偏光ビームスプリッタ
１２ｂ 第２無偏光ビームスプリッタ
１２ｃ 第１光学面
１２ｄ 第２光学面
１３ 第２光学部品
１３ａ 第１反射面
１３ｂ 第２反射面
１４ 第３光学部品
１４ａ 第１偏光ビームスプリッタ
１４ｂ 第２偏光ビームスプリッタ
１５ 第４光学部品
１６ 第５光学部品
２０ 光源部
３０ 駆動部
４０ 記憶部
５０ 入力部
６０ 出力部
７０ 制御部
Ｒ１ 第１光路
Ｒ２ 第２光路
１ａ ビームスプリッタ
１０ 干渉計
１１ 検出器
１１ａ Ｐ波検出器
１１ａ１ 第１検出器
１１ａ２ 第３検出器
１１ｂ Ｓ波検出器
１１ｂ１ 第２検出器
１１ｂ２ 第４検出器
１１ｃ 入射光検出器
１２ 第１光学部品
１２ａ 第１無偏光ビームスプリッタ
１２ｂ 第２無偏光ビームスプリッタ
１２ｃ 第１光学面
１２ｄ 第２光学面
１３ 第２光学部品
１３ａ 第１反射面
１３ｂ 第２反射面
１４ 第３光学部品
１４ａ 第１偏光ビームスプリッタ
１４ｂ 第２偏光ビームスプリッタ
１５ 第４光学部品
１６ 第５光学部品
２０ 光源部
３０ 駆動部
４０ 記憶部
５０ 入力部
６０ 出力部
７０ 制御部
Ｒ１ 第１光路
Ｒ２ 第２光路
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】