JPH1123452A - 回折干渉測定装置 - Google Patents
回折干渉測定装置Info
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- JPH1123452A JPH1123452A JP19796097A JP19796097A JPH1123452A JP H1123452 A JPH1123452 A JP H1123452A JP 19796097 A JP19796097 A JP 19796097A JP 19796097 A JP19796097 A JP 19796097A JP H1123452 A JPH1123452 A JP H1123452A
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- grating
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 回折干渉において振幅差と位相差を区別して
測定する。 【解決手段】一光束を分割して異なる方向から回折格子
に入射させ、この二光束の回折格子通過後の一方の光束
の一次回折光と他方の光束の０次回折光とを干渉させる
構成で、一方の光束内に試料を挿入し、干渉像を測定す
るとき、直接検出できるのは光強度である。この光強度
は試料透過光束が受けた吸収と位相のずれの両方の影響
が合成されたものだが、両者を区別して測定できない。
上記測定を可能とするため回折格子として体積グレーテ
ィング１を用い、その厚さ或いは誘電率変調比を制御す
ることにより、入射二光束の位相差の影響を消去するこ
とで、試料による吸収の効果のみを検出可能とした。
測定する。 【解決手段】一光束を分割して異なる方向から回折格子
に入射させ、この二光束の回折格子通過後の一方の光束
の一次回折光と他方の光束の０次回折光とを干渉させる
構成で、一方の光束内に試料を挿入し、干渉像を測定す
るとき、直接検出できるのは光強度である。この光強度
は試料透過光束が受けた吸収と位相のずれの両方の影響
が合成されたものだが、両者を区別して測定できない。
上記測定を可能とするため回折格子として体積グレーテ
ィング１を用い、その厚さ或いは誘電率変調比を制御す
ることにより、入射二光束の位相差の影響を消去するこ
とで、試料による吸収の効果のみを検出可能とした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は材料の光吸収とか反
射率或いは誘電率屈折率等の光学的特性の測定に対する
体積グレーティングの新規な応用技術に関する。
射率或いは誘電率屈折率等の光学的特性の測定に対する
体積グレーティングの新規な応用技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来体積グレーティングの応用分野はホ
ログラフィ等の映像技術分野，分光，光ビームの偏光，
光ビームによる走査，合波分波等の光そのものの制御技
術更にはその光通信，映像形成等の情報技術分野への応
用が主で、材料分析への応用はなかった。本発明は体積
グレーティングの材料分析への応用を計るものである。
ログラフィ等の映像技術分野，分光，光ビームの偏光，
光ビームによる走査，合波分波等の光そのものの制御技
術更にはその光通信，映像形成等の情報技術分野への応
用が主で、材料分析への応用はなかった。本発明は体積
グレーティングの材料分析への応用を計るものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的を明瞭に
するため、図１を借りて次のような測定を行なうことを
考える。図１で体積グレーティング１とある所を普通の
回折格子とする。図１の装置は単色光源２から出射する
光ビームをビームスプリッタ３で二光束Ａ，Ｂに分割
し、この二光束を異なる方向から回折格子１に入射させ
る。この二光束の回折格子１への入射方向は一方の光束
の一次回折光と他方の光束の０次回折光が重なるような
方向に設定してある。この構成によって二光束Ａ，Ｂは
回折格子１を透過した後、互いに重なって干渉する。こ
ゝで一方の光束例えばＢに試料Ｓを挿入すると、光束Ｂ
は回折格子１へ入射する前に試料による吸収を受け、ま
た位相のずれを生じる。従ってこのとき回折格子透過光
の強さは試料がないときと異なり、試料の吸光度，誘電
率，厚さ等の影響を受けたものとなる。
するため、図１を借りて次のような測定を行なうことを
考える。図１で体積グレーティング１とある所を普通の
回折格子とする。図１の装置は単色光源２から出射する
光ビームをビームスプリッタ３で二光束Ａ，Ｂに分割
し、この二光束を異なる方向から回折格子１に入射させ
る。この二光束の回折格子１への入射方向は一方の光束
の一次回折光と他方の光束の０次回折光が重なるような
方向に設定してある。この構成によって二光束Ａ，Ｂは
回折格子１を透過した後、互いに重なって干渉する。こ
ゝで一方の光束例えばＢに試料Ｓを挿入すると、光束Ｂ
は回折格子１へ入射する前に試料による吸収を受け、ま
た位相のずれを生じる。従ってこのとき回折格子透過光
の強さは試料がないときと異なり、試料の吸光度，誘電
率，厚さ等の影響を受けたものとなる。
【０００４】所でこのような干渉像において直接測定で
きるのは光強度であって、この光強度は光束Ｂが受けた
吸収と位相のずれの効果が合成されたものであるが、こ
の両方の効果を分離して検出することができない。
きるのは光強度であって、この光強度は光束Ｂが受けた
吸収と位相のずれの効果が合成されたものであるが、こ
の両方の効果を分離して検出することができない。
【０００５】そこで本発明が解決しようとする課題は上
述したような測定において、上記二光束の干渉像を光吸
収の効果と位相のずれの効果を分けて検出しようとする
所にある。
述したような測定において、上記二光束の干渉像を光吸
収の効果と位相のずれの効果を分けて検出しようとする
所にある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】二光束を体積グレーティ
ングに入射させて、この体積グレーティングから出射す
る上記二光束の回折光を合波させるようにした構成にお
いて、上記体積グレーティングの厚さ或いは誘電率変調
比を制御するようにした。
ングに入射させて、この体積グレーティングから出射す
る上記二光束の回折光を合波させるようにした構成にお
いて、上記体積グレーティングの厚さ或いは誘電率変調
比を制御するようにした。
【０００７】体積グレーティングの厚さの制御は、厚さ
が次第に変化するグレーティング媒体内に体積グレーテ
ィングを形成し、二光束の入射位置を体積グレーティン
グの厚さの変化方向に変化させることで可能となる。体
積グレーティングの誘電率変調比の制御は、ホログラム
物質に干渉パターンを感光させ現像する方法で、記録光
の強さ或いは露光時間或いは現像処理条件を体積グレー
ティングの場所によって変える方法、或いは体積グレー
ティングとして音響光学効果変調器を用い、超音波振幅
を変えることで可能となる。こゝで光束と云っているの
は便宜的な表現でＸ線から遠赤外線まで含むものとす
る。つまり一般的表現を用いれば電磁波束と云う所を光
束と云うことにする。また誘電率と云うのは固体の静電
的な誘電率ではなく、使用する電磁波の周波数における
実効的な誘電率で屈折率を与えるものである。
が次第に変化するグレーティング媒体内に体積グレーテ
ィングを形成し、二光束の入射位置を体積グレーティン
グの厚さの変化方向に変化させることで可能となる。体
積グレーティングの誘電率変調比の制御は、ホログラム
物質に干渉パターンを感光させ現像する方法で、記録光
の強さ或いは露光時間或いは現像処理条件を体積グレー
ティングの場所によって変える方法、或いは体積グレー
ティングとして音響光学効果変調器を用い、超音波振幅
を変えることで可能となる。こゝで光束と云っているの
は便宜的な表現でＸ線から遠赤外線まで含むものとす
る。つまり一般的表現を用いれば電磁波束と云う所を光
束と云うことにする。また誘電率と云うのは固体の静電
的な誘電率ではなく、使用する電磁波の周波数における
実効的な誘電率で屈折率を与えるものである。
【０００８】図２に示すような体積グレーティングを考
える。この図でｘはグレーティングの厚さ方向で、ｙ方
向に誘電率が周期的に変化しており、等間隔の横線はそ
の間隔が誘電率変化の一周期を示す。このグレーティン
グ１に光線ａ10，ａ20で代表される同じ波長の二つの平
面波が入射している。この二つの光波は共にグレーティ
ング１に対してブラッグの条件を満足する入射角で入射
しており、グレーティング１内を光線ａ1 ，ａ2 で示さ
れる二つの平面となって進行する。こゝでａ1はａ10の
一次回折光とａ20の０次回折光が重なったものであり、
ａ2 はａ10の０次回折光とａ20の一次回折光が重なった
ものである。このａ1 ，ａ2 のグレ−ティング出射時の
振幅はグレーティングの厚さｘにより周期的に変化す
る。そしてグレーティングの厚さを適当にすると、 ａ1 の振幅＝ａ10の振幅 ａ2 の振幅＝ａ20の振幅 と云う関係が成立ち、別の適当な厚さにすると、入射光
ａ10，ａ20の振幅とグレーティング透過光ａ1 ，ａ2 の
振幅とが入れ替わり、 ａ1 の振幅＝ａ20の振幅 ａ2 の振幅＝ａ10の振幅 と云う関係になり、測定される光の強度は振幅の二乗で
あるから、これらのときａ1 ，ａ2 の強度は、ａ10とａ
20のグレーティング入射時の位相差に無関係となる。本
発明はこのことを利用して体積グレーティングに入射す
る二光束の位相差の影響を消去して測定を行なうと云う
ことを原理とするものである。
える。この図でｘはグレーティングの厚さ方向で、ｙ方
向に誘電率が周期的に変化しており、等間隔の横線はそ
の間隔が誘電率変化の一周期を示す。このグレーティン
グ１に光線ａ10，ａ20で代表される同じ波長の二つの平
面波が入射している。この二つの光波は共にグレーティ
ング１に対してブラッグの条件を満足する入射角で入射
しており、グレーティング１内を光線ａ1 ，ａ2 で示さ
れる二つの平面となって進行する。こゝでａ1はａ10の
一次回折光とａ20の０次回折光が重なったものであり、
ａ2 はａ10の０次回折光とａ20の一次回折光が重なった
ものである。このａ1 ，ａ2 のグレ−ティング出射時の
振幅はグレーティングの厚さｘにより周期的に変化す
る。そしてグレーティングの厚さを適当にすると、 ａ1 の振幅＝ａ10の振幅 ａ2 の振幅＝ａ20の振幅 と云う関係が成立ち、別の適当な厚さにすると、入射光
ａ10，ａ20の振幅とグレーティング透過光ａ1 ，ａ2 の
振幅とが入れ替わり、 ａ1 の振幅＝ａ20の振幅 ａ2 の振幅＝ａ10の振幅 と云う関係になり、測定される光の強度は振幅の二乗で
あるから、これらのときａ1 ，ａ2 の強度は、ａ10とａ
20のグレーティング入射時の位相差に無関係となる。本
発明はこのことを利用して体積グレーティングに入射す
る二光束の位相差の影響を消去して測定を行なうと云う
ことを原理とするものである。
【０００９】体積グレーティングの入射光ａ10，ａ20の
入射点の誘電率のｙ方向の変化の位相をδ0 とし、
ａ10，ａ20の位相をδ1 ，δ2 とし、複素数表示を用い
て入射光ａ10，ａ20の複素振幅をａ1 (0），ａ2 (0）と
し、グレーティング出射光ａ1 ，ａ2 の複素振幅をａ1
(x) ，ａ2 (x) とすると、 ａ1 (x) ＝ａ1 (0) cos (kx)−ｉａ2 (0)exp(-iδ0) sin (kx) …(1) ａ2 (x) ＝−ｉexp(iδ0)ａ1 (0) sin (kx)＋ａ2 (0) cos (kx)…(2) となる。ａ1 (0) , ａ2 (0) は夫々 ａ1 (0) ＝｜ａ1 (0) ｜exp(-iδ1) …（３） ａ2 (0) ＝｜ａ2 (0) ｜exp(-iδ2) …（４） またｋは結合係数と呼ばれる体積グレーティングの単位
体積当りの散乱能を示す量で、体積グレーティングの平
均比誘電率をε0 としこれを中心に−εからεの範囲で
周期的に変化しているものとし、光ａ1 ，ａ2 の波数ベ
クトルをＫとすると、 ｋ＝｛｜Ｋ｜／４cos θ｝ε/ ε0 で与えられる。(3)(4)式を使って(1)(2)式を書き変える
と、 ａ1 (x) ＝exp(-iδ1）〔｜ａ1 (0)｜cos(kx)+｜ａ2
(0)｜exp ｛-i(π/2+δ0-δ1+δ2)｝sin(kx) 〕 ａ2 (x) ＝exp(-iδ2)〔｜ａ1 (0)｜exp｛-i(π/2-δ0+
δ1-δ2)｝sin(kx) +｜ａ2(0)｜cos(kx)〕 上記２式でｋｘ＝π／２とすると cosの掛かった項は０
となるから ａ1 (x) ＝｜ａ2 (0)｜exp｛-i(π/2+δ0+δ2)｝ ａ2 (x) ＝｜ａ1 (0)｜exp｛-i(π/2-δ0+δ1)｝ となって前項で述べた関係が導かれる。同様にしてｋｘ
＝πとするとsin の項が０になって ｜ａ1 (x) ｜＝｜ａ1 (0) ｜ ｜ａ2 (x) ｜＝｜ａ2 (0) ｜ となり、何れの場合においても、グレーティング透過光
は二つの入射光の間の位相差は関係しなくなる。こゝで
ｋｘを変えるにはｘ即ちグレーティングの厚さ或いはｋ
即ちε／ε0 を変えればよい。ε／ε0 は誘電率変調比
である。グレーティング位相δ0 は体積グレーティング
の入射面ｘ＝０においてｙ方向に変化するから（斜め入
射だから）導入したものであるが、これら二つの場合に
は全く関与しないことが分る。
入射点の誘電率のｙ方向の変化の位相をδ0 とし、
ａ10，ａ20の位相をδ1 ，δ2 とし、複素数表示を用い
て入射光ａ10，ａ20の複素振幅をａ1 (0），ａ2 (0）と
し、グレーティング出射光ａ1 ，ａ2 の複素振幅をａ1
(x) ，ａ2 (x) とすると、 ａ1 (x) ＝ａ1 (0) cos (kx)−ｉａ2 (0)exp(-iδ0) sin (kx) …(1) ａ2 (x) ＝−ｉexp(iδ0)ａ1 (0) sin (kx)＋ａ2 (0) cos (kx)…(2) となる。ａ1 (0) , ａ2 (0) は夫々 ａ1 (0) ＝｜ａ1 (0) ｜exp(-iδ1) …（３） ａ2 (0) ＝｜ａ2 (0) ｜exp(-iδ2) …（４） またｋは結合係数と呼ばれる体積グレーティングの単位
体積当りの散乱能を示す量で、体積グレーティングの平
均比誘電率をε0 としこれを中心に−εからεの範囲で
周期的に変化しているものとし、光ａ1 ，ａ2 の波数ベ
クトルをＫとすると、 ｋ＝｛｜Ｋ｜／４cos θ｝ε/ ε0 で与えられる。(3)(4)式を使って(1)(2)式を書き変える
と、 ａ1 (x) ＝exp(-iδ1）〔｜ａ1 (0)｜cos(kx)+｜ａ2
(0)｜exp ｛-i(π/2+δ0-δ1+δ2)｝sin(kx) 〕 ａ2 (x) ＝exp(-iδ2)〔｜ａ1 (0)｜exp｛-i(π/2-δ0+
δ1-δ2)｝sin(kx) +｜ａ2(0)｜cos(kx)〕 上記２式でｋｘ＝π／２とすると cosの掛かった項は０
となるから ａ1 (x) ＝｜ａ2 (0)｜exp｛-i(π/2+δ0+δ2)｝ ａ2 (x) ＝｜ａ1 (0)｜exp｛-i(π/2-δ0+δ1)｝ となって前項で述べた関係が導かれる。同様にしてｋｘ
＝πとするとsin の項が０になって ｜ａ1 (x) ｜＝｜ａ1 (0) ｜ ｜ａ2 (x) ｜＝｜ａ2 (0) ｜ となり、何れの場合においても、グレーティング透過光
は二つの入射光の間の位相差は関係しなくなる。こゝで
ｋｘを変えるにはｘ即ちグレーティングの厚さ或いはｋ
即ちε／ε0 を変えればよい。ε／ε0 は誘電率変調比
である。グレーティング位相δ0 は体積グレーティング
の入射面ｘ＝０においてｙ方向に変化するから（斜め入
射だから）導入したものであるが、これら二つの場合に
は全く関与しないことが分る。
【００１０】図３〜５は比誘電率ε0 ＝１．５、誘電率
変調比ε／ε0 ＝１／100 の体積グレーティングで、波
長 500 nm 、入, 反射角θ= ±４５°とし、体積グレー
ティングの厚さｘとａ1 (0) とａ2 (0) の位相差δを水
平面内の２座標軸にとり、垂直方向にグレーティング透
過光ａ1 ，ａ2 の強度即ち振幅の２乗をとって強度変化
を立体的に表わしたグラフである。図３はａ1 (0) ，ａ
2 (0) が同じ振幅の場合で、同図Ａは透過光ａ1 (x) の
強度変化、同Ｂはａ2 (x) の強度変化を表わしたもので
ある。ｋｘ＝π／２になるのはｘ＝28.8675 μｍのとき
で、このとき、入射光の位相差δの如何にかゝわらず、
ａ1 (x),ａ2 (x) の強度は等しく一定である。同様ｘ＝
０，ｘ＝57.7350 μｍのときもａ1 (x）＝ａ2 (x) ＝一
定となっている。両入射光の位相差に最も敏感なのはｋ
ｘ＝π／４，３π／４に相当する所で、位相差９０°の
所で最も大きく表われている。図４Ａ，Ｂは｜ａ1 (0)
｜＝０．５ ｜ａ2 (0) ｜＝１とした場合を示し、ｋｘ
＝π／２（ｘ＝28.8675 μｍ）の所と、ｋｘ＝０，πの
所とではａ1 (x) とａ2 (x) の強度が反転していること
が分る。図５は更に｜ａ1 (0) ｜＝０．１ ｜ａ2 (0)
｜＝１とした場合を示す。
変調比ε／ε0 ＝１／100 の体積グレーティングで、波
長 500 nm 、入, 反射角θ= ±４５°とし、体積グレー
ティングの厚さｘとａ1 (0) とａ2 (0) の位相差δを水
平面内の２座標軸にとり、垂直方向にグレーティング透
過光ａ1 ，ａ2 の強度即ち振幅の２乗をとって強度変化
を立体的に表わしたグラフである。図３はａ1 (0) ，ａ
2 (0) が同じ振幅の場合で、同図Ａは透過光ａ1 (x) の
強度変化、同Ｂはａ2 (x) の強度変化を表わしたもので
ある。ｋｘ＝π／２になるのはｘ＝28.8675 μｍのとき
で、このとき、入射光の位相差δの如何にかゝわらず、
ａ1 (x),ａ2 (x) の強度は等しく一定である。同様ｘ＝
０，ｘ＝57.7350 μｍのときもａ1 (x）＝ａ2 (x) ＝一
定となっている。両入射光の位相差に最も敏感なのはｋ
ｘ＝π／４，３π／４に相当する所で、位相差９０°の
所で最も大きく表われている。図４Ａ，Ｂは｜ａ1 (0)
｜＝０．５ ｜ａ2 (0) ｜＝１とした場合を示し、ｋｘ
＝π／２（ｘ＝28.8675 μｍ）の所と、ｋｘ＝０，πの
所とではａ1 (x) とａ2 (x) の強度が反転していること
が分る。図５は更に｜ａ1 (0) ｜＝０．１ ｜ａ2 (0)
｜＝１とした場合を示す。
【００１１】図１は本発明の最も簡単な応用例で、１が
体積グレーティング、２は単色光源、３は偏光ビームス
プリッタで、その前面に偏光子４が置かれてビームスプ
リッタ３に直線偏光を入射させる。ビームスプリッタ３
は入射光をＰ偏光の光束ＡとＳ偏光の光束Ｂとに分割す
る。Ａ光束は偏光子５を通してＳ偏光に変換されて体積
グレーティング１に入射せしめられる。Ｂ光束は鏡６で
反射されてＳ偏光のまゝ体積グレーティング１に入射せ
しめられる。Ｂ光束の光路上に試料Ｓが置かれる。体積
グレーティングを出射した光束（前述した光ａ1 ，ａ2
に相当）は夫々検出器Ｄ1 ，Ｄ2 によって検出される。
７は検出器Ｄ1 ，Ｄ2 の出力に対してデータ処理を行な
うコンピュータである。体積グレーティング１は図示の
ように厚さが次第に変化してテーパ状をしており、図示
矢印方向に駆動され、コンピュータ７がその制御を行な
う。このような配置で、二つの光束Ａ，Ｂは共に体積グ
レーティング１によってブラッグの反射が起こるように
各部が設定されている。
体積グレーティング、２は単色光源、３は偏光ビームス
プリッタで、その前面に偏光子４が置かれてビームスプ
リッタ３に直線偏光を入射させる。ビームスプリッタ３
は入射光をＰ偏光の光束ＡとＳ偏光の光束Ｂとに分割す
る。Ａ光束は偏光子５を通してＳ偏光に変換されて体積
グレーティング１に入射せしめられる。Ｂ光束は鏡６で
反射されてＳ偏光のまゝ体積グレーティング１に入射せ
しめられる。Ｂ光束の光路上に試料Ｓが置かれる。体積
グレーティングを出射した光束（前述した光ａ1 ，ａ2
に相当）は夫々検出器Ｄ1 ，Ｄ2 によって検出される。
７は検出器Ｄ1 ，Ｄ2 の出力に対してデータ処理を行な
うコンピュータである。体積グレーティング１は図示の
ように厚さが次第に変化してテーパ状をしており、図示
矢印方向に駆動され、コンピュータ７がその制御を行な
う。このような配置で、二つの光束Ａ，Ｂは共に体積グ
レーティング１によってブラッグの反射が起こるように
各部が設定されている。
【００１２】上述装置で試料を置かないで、グレーティ
ング１をｘ方向に駆動しながらＤ1，Ｄ2 の出力をｘを
横軸にとって記録すると図６のような記録が得られる。
この記録で両カーブが交わっている点のｘ0 の値がｋｘ
＝π／２或いはπの位置である。次に試料Ｓを置いて図
６と同じ記録を採り、上記ｘ＝ｘ0 の所のＤ1 ，Ｄ2の
出力の一方が試料を通らない方の光、他方が試料による
吸収を受けた方の光の強度で、どちらが何れに相当する
かはその大小関係で直ちに分る。またこの記録から位相
差の影響の一番大きいｘの値も求められる。図７は試料
の反射を測定する構成を示す。図１の各部に対応する部
分には同じ番号を付し一々の説明は省略する。
ング１をｘ方向に駆動しながらＤ1，Ｄ2 の出力をｘを
横軸にとって記録すると図６のような記録が得られる。
この記録で両カーブが交わっている点のｘ0 の値がｋｘ
＝π／２或いはπの位置である。次に試料Ｓを置いて図
６と同じ記録を採り、上記ｘ＝ｘ0 の所のＤ1 ，Ｄ2の
出力の一方が試料を通らない方の光、他方が試料による
吸収を受けた方の光の強度で、どちらが何れに相当する
かはその大小関係で直ちに分る。またこの記録から位相
差の影響の一番大きいｘの値も求められる。図７は試料
の反射を測定する構成を示す。図１の各部に対応する部
分には同じ番号を付し一々の説明は省略する。
【００１３】上述した例は単色光を用いたものである。
使用する光が波長分布を持つとき、本発明の装置は特定
の波長でのみ動作が成立つので、波長選択性があるが、
その特定波長以外の波長の光はグレーティングを素通り
するので、そのまゝ検出器Ｄ1 ，Ｄ2 で検出され、測定
結果に対するバックグラウンドとなる。これを除くよう
にした構成を図８に示す。これは体積グレーティングを
再度分光素子として利用するもので、体積グレーティン
グ１を透過した二光束を鏡８で反射させて再びグレーテ
ィング１を透過させる。このとき上記特定波長の光だけ
が回折して一次回折光が検出器Ｄ1 ，Ｄ2 に入射せしめ
られ、他の波長の光は矢印ｂ1 ，ｂ2 方向に直進するの
で除去される。上述各構成で広い面積の試料で分析対象
のマッピングをする場合は、試料を光束Ｂに垂直な面内
で移動させて、光束Ｂにより試料走査すればよい。
使用する光が波長分布を持つとき、本発明の装置は特定
の波長でのみ動作が成立つので、波長選択性があるが、
その特定波長以外の波長の光はグレーティングを素通り
するので、そのまゝ検出器Ｄ1 ，Ｄ2 で検出され、測定
結果に対するバックグラウンドとなる。これを除くよう
にした構成を図８に示す。これは体積グレーティングを
再度分光素子として利用するもので、体積グレーティン
グ１を透過した二光束を鏡８で反射させて再びグレーテ
ィング１を透過させる。このとき上記特定波長の光だけ
が回折して一次回折光が検出器Ｄ1 ，Ｄ2 に入射せしめ
られ、他の波長の光は矢印ｂ1 ，ｂ2 方向に直進するの
で除去される。上述各構成で広い面積の試料で分析対象
のマッピングをする場合は、試料を光束Ｂに垂直な面内
で移動させて、光束Ｂにより試料走査すればよい。
【００１４】上例は一波長での測定を行なうものであ
る。波長走査を可能にするには、図１の例で云えば、鏡
６を図で上下方向に移動可能にし、かつ鏡の向きも可変
とし、体積グレーティングの向きも可変として、これら
を連動的に動かす機構を設けて、グレーティング１への
入射光の入射角を変えるようにすればよい。図９はこの
ような機構を用いないで波長走査を可能にするものであ
る。この例では体積グレーティングは広い幅を持ち、図
でｘ方向に厚さが変化しており、ｙ方向にはグレーティ
ングの格子間隔が変化させてある。このような格子間隔
が変化しているグレーティングはホログラフィックな方
法で製作される。一つの波長に対してｙ方向の一つの位
置が対応し、その波長での測定はこのｙの位置に光ビー
ムを入射させて、グレーティングをｘ方向に駆動すれば
よい。従って波長走査はこのグレーティングをｘ方向に
往復させながらｙ方向に移動して行けばよい。
る。波長走査を可能にするには、図１の例で云えば、鏡
６を図で上下方向に移動可能にし、かつ鏡の向きも可変
とし、体積グレーティングの向きも可変として、これら
を連動的に動かす機構を設けて、グレーティング１への
入射光の入射角を変えるようにすればよい。図９はこの
ような機構を用いないで波長走査を可能にするものであ
る。この例では体積グレーティングは広い幅を持ち、図
でｘ方向に厚さが変化しており、ｙ方向にはグレーティ
ングの格子間隔が変化させてある。このような格子間隔
が変化しているグレーティングはホログラフィックな方
法で製作される。一つの波長に対してｙ方向の一つの位
置が対応し、その波長での測定はこのｙの位置に光ビー
ムを入射させて、グレーティングをｘ方向に駆動すれば
よい。従って波長走査はこのグレーティングをｘ方向に
往復させながらｙ方向に移動して行けばよい。
【００１５】本発明は試料の光学的な特性が場所によっ
て異なっている場合、その異なり方を映像として表示す
る場合にも適用できる。このとき光学的特性の変化が最
大のコントラストで表われるｋｘを選ぶことができる。
光の吸収の差は殆どなくて屈折率或いは厚さが変化して
いる試料では二つの入射光の位相差がグレーティング透
過光で強度差最大に表われるｋｘはπ／４である。試料
の任意の点で図５の記録をとって、ピークに相当するグ
レーティング位置で試料を走査すればよい。
て異なっている場合、その異なり方を映像として表示す
る場合にも適用できる。このとき光学的特性の変化が最
大のコントラストで表われるｋｘを選ぶことができる。
光の吸収の差は殆どなくて屈折率或いは厚さが変化して
いる試料では二つの入射光の位相差がグレーティング透
過光で強度差最大に表われるｋｘはπ／４である。試料
の任意の点で図５の記録をとって、ピークに相当するグ
レーティング位置で試料を走査すればよい。
【００１６】以上の説明では体積グレーティングのｋｘ
を変えるのにグレーティングの厚さを変えているが、ホ
ログラフィックな方法でグレーティングを製作する場
合、厚さがかなり厚い（例えば波長 500 nm の光で測定
を行なう場合、厚さは大体２０〜３０μｍとなるから、
ホログラフィックな方法は適用困難である。重クロム酸
ゼラチンやフォトポリマー等のホログラム物質を用いる
場合、記録光の強度或いは露光時間を変えることで誘電
率変調比を変化せることができるので、ｋｘを変化させ
るにはε／ε0 を変える方が容易である。測定に用いる
光がＸ線領域の場合、体積グレーティングとして結晶を
用いることになるが、この場合はｋｘを変えるには結晶
の厚さを変える他ない。体積グレーティングとして音響
光学媒体を用いるときはε／ε0 を変えるには超音波の
強度を変化させればよい。此の場合前記δ0 は超音波の
振動数に合わせて時間的に変動するので、それと同期す
るような検出法が必要である。
を変えるのにグレーティングの厚さを変えているが、ホ
ログラフィックな方法でグレーティングを製作する場
合、厚さがかなり厚い（例えば波長 500 nm の光で測定
を行なう場合、厚さは大体２０〜３０μｍとなるから、
ホログラフィックな方法は適用困難である。重クロム酸
ゼラチンやフォトポリマー等のホログラム物質を用いる
場合、記録光の強度或いは露光時間を変えることで誘電
率変調比を変化せることができるので、ｋｘを変化させ
るにはε／ε0 を変える方が容易である。測定に用いる
光がＸ線領域の場合、体積グレーティングとして結晶を
用いることになるが、この場合はｋｘを変えるには結晶
の厚さを変える他ない。体積グレーティングとして音響
光学媒体を用いるときはε／ε0 を変えるには超音波の
強度を変化させればよい。此の場合前記δ0 は超音波の
振動数に合わせて時間的に変動するので、それと同期す
るような検出法が必要である。
【００１７】
【発明の効果】本発明装置は従来の分光光度計と異な
り、材料の光吸収とか反射率の波長特性だけでなく、屈
折率とか試料の厚さ、偏光特性等も測定できる汎用性を
持ち、試料に記録された非可視的な像を可視化するのに
も利用でき、機械的構成が簡単である。
り、材料の光吸収とか反射率の波長特性だけでなく、屈
折率とか試料の厚さ、偏光特性等も測定できる汎用性を
持ち、試料に記録された非可視的な像を可視化するのに
も利用でき、機械的構成が簡単である。
【図１】本発明の一実施形態を示す平面図。
【図２】体積グレーティングと二つの平面波を示す図。
【図３】体積グレーティングを透過した二光束の強度と
グレーティングの厚さｘと入射二光束の位相との関係の
一例を示す立体グラフ。
グレーティングの厚さｘと入射二光束の位相との関係の
一例を示す立体グラフ。
【図４】入射二光束の強度が異なる場合の上記と同様の
グラフ。
グラフ。
【図５】更に入射二光束の強度が異なる場合の上記と同
様のグラフ。
様のグラフ。
【図６】体積グレーティング透過光の強度の体積グレー
ティングの駆動距離による変化を示すグラフ。
ティングの駆動距離による変化を示すグラフ。
【図７】本発明の他の実施形態を示す平面図。
【図８】本発明の更に他の実施形態を示す平面図。
【図９】本発明に用いられる、はちょう走査も可能な体
積グレーチングの平面および側面図
積グレーチングの平面および側面図
１ 体積グレーティング ２ 光源 ３ 偏光ビームスプリッタ ４ 偏光子 ５ 偏光子 ６ 鏡 ７ コンピュータ ８ 鏡 Ｄ1 ，Ｄ2 光検出器
Claims (1)
- 【請求項１】 試料を透過或いは反射した光束と試料と
関係しなかった光束とを体積グレーティングを通して重
ね、この重ねられた光束について測光を行なう構成と
し、上記体積グレーティングの厚さ或いは誘電率変調比
を制御することにより、上記測光結果において、体積グ
レーティングに入射する上記二光束の位相差の影響を消
去して、試料による減光と試料による位相の変化を分別
測定可能としたことを特徴とする回折干渉測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19796097A JPH1123452A (ja) | 1997-07-08 | 1997-07-08 | 回折干渉測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19796097A JPH1123452A (ja) | 1997-07-08 | 1997-07-08 | 回折干渉測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1123452A true JPH1123452A (ja) | 1999-01-29 |
| JPH1123452A6 JPH1123452A6 (ja) | 2004-07-08 |
Family
ID=16383189
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19796097A Pending JPH1123452A (ja) | 1997-07-08 | 1997-07-08 | 回折干渉測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1123452A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104280801A (zh) * | 2014-09-27 | 2015-01-14 | 郑敏 | 任意结构衍射光学元件的制作方法 |
| CN109709053A (zh) * | 2019-01-16 | 2019-05-03 | 北京印刷学院 | 一种用分光光度计测量素面镭射母版光栅常数的方法 |
| US11391643B2 (en) * | 2017-11-23 | 2022-07-19 | Carl Zeiss Smt Gmbh | Method and device for calibrating a diffractive measuring structure |
-
1997
- 1997-07-08 JP JP19796097A patent/JPH1123452A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104280801A (zh) * | 2014-09-27 | 2015-01-14 | 郑敏 | 任意结构衍射光学元件的制作方法 |
| US11391643B2 (en) * | 2017-11-23 | 2022-07-19 | Carl Zeiss Smt Gmbh | Method and device for calibrating a diffractive measuring structure |
| CN109709053A (zh) * | 2019-01-16 | 2019-05-03 | 北京印刷学院 | 一种用分光光度计测量素面镭射母版光栅常数的方法 |
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