(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
長手方向の長さ寸法が可変可能な真空容器内を前記長手方向へ沿って進む真空レーザ光束を有し、この真空レーザ光束を用いた真空レーザ干渉計と、前記真空レーザ光束と平行かつ被検気体の空間内を進む気体レーザ光束を有し、この気体レーザ光束を用いた気体レーザ干渉計と、前記真空容器の可動端面を前記長手方向へ沿って駆動させる駆動機構を備え、前記真空レーザ光束は前記真空容器の可動端面の真空側に設けられる真空側反射鏡で反射され、前記気体中レーザ光束は前記可動端面の被検気体側に設けられる気体側反射鏡で反射され、前記真空側反射鏡の移動量は真空レーザ干渉計により計測され、前記気体側反射鏡の移動量は気体レーザ干渉計により計測され、これら計測値から被検気体の屈折率を求める気体屈折率測定装置であって、
前記真空レーザ光束および気体レーザ光束は、一つのレーザ光束から分波され、かつ、それぞれ単一モード光導波路を経由して前記真空レーザ干渉計および気体レーザ干渉計へ導かれ、各単一モード光導波路から出射される各レーザ光束が各レーザ干渉計と各反射鏡との間の光学的測長光路をそれぞれ形成し、前記真空レーザ光束が形成する前記光学的測長光路と前記気体レーザ光束が形成する前記光学的測長光路とが、前記真空容器の可動端面を挟んで同軸線上に位置するように構成されていることを特徴とする気体屈折率測定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の気体屈折率測定装置において、前記真空側反射鏡および気体側反射鏡は、前記可動端面に設けられる光学的透明体の真空側の側面および気体側の側面のうちのいずれかの側面に設けられ、かつ、両側面に高反射率の反射面を有する反射膜によって構成されていることを特徴とする気体屈折率測定装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の気体屈折率測定装置において、前記単一モード光導波路の姿勢は、これら単一モード光導波路からそれぞれ出射される前記真空レーザ光束および気体レーザ光束の光学的結合効率が所定値以上とされた状態で固定されていることを特徴とする気体屈折率測定装置。
【請求項４】
請求項３に記載の気体屈折率測定装置において、前記反射鏡の姿勢は、前記単一モード光導波路のうちのいずれか一方の単一モード光導波路から出射される一方のレーザ光束と、一方の前記反射鏡に反射された一方のレーザ光束との光学的結合効率が所定値以上とされた状態で固定されていることを特徴とする気体屈折率測定装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の気体屈折率測定装置において、前記真空レーザ干渉計は真空レーザ光束による干渉縞の周波数を計測し、前記気体レーザ干渉計は気体レーザ光束による干渉縞の周波数を計測し、
前記可動端面に設置した各反射鏡を略等速移動させながら、各レーザ干渉計で計測される各計測値をそれぞれ同一所定倍率の逓倍手段を介して逓倍し、これら逓倍された一方の計測値を周波数計数器の基準クロック、他方の計測値を前記周波数計数器の計数クロックとしてそれぞれ計数し、これら計数値から被検気体の屈折率を求めることを特徴とする気体屈折率測定装置。
【請求項６】
請求項５に記載の気体屈折率測定装置において、前記反射鏡の前記等速移動は、前記真空レーザ干渉計で計測された計測値を前記駆動機構を制御する駆動制御手段にフィードバックし、このフィードバックされた情報と、予め設定された移動速度の指令値との比較をもとに制御され、
前記駆動機構は、可動端面が固定される駆動体と、この駆動体に接触した状態で駆動体の駆動方向へ回転して前記駆動体を駆動させる１つの駆動ローラと、前記駆動体を流体を介して所定姿勢で保持するガイド機構とを含んで構成されていることを特徴とする気体屈折率測定装置。
【請求項７】
請求項６に記載の気体屈折率測定装置において、前記ガイド機構の流体には、前記被検気体が用いられていることを特徴とする気体屈折率測定装置。
【請求項８】
請求項６に記載の気体屈折率測定装置において、前記ガイド機構の流体には大気が用いられ、前記ガイド機構は空気回収型のエアベアリングを含んで構成されていることを特徴とする気体屈折率測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、気体屈折率測定装置に係り、各種気体の屈折率を測定する気体屈折率測定装置に関する。
【０００２】
【背景技術】
従来より、大気の屈折率を測定するのに屈折率計が用いられている。この屈折率計は、レーザ干渉計からのレーザ光束の光路が内部に形成された容器を有し、この容器内が真空状態のときのレーザ干渉計の測定値と、容器内に大気を導入したときのレーザ干渉計の測定値との差から大気の屈折率を求めるものである（「空気屈折率計の開発」，１９９４年，精密工学会春季大会学術講演会講演論文集，Ｐ４５１，４５２参照）。
しかしながら、このような屈折率計は、１つの容器内に真空状態および大気状態を交互に作るため、真空と大気との圧力変化によって容器等に変形が生じ、この変形によって屈折率測定の精度を向上させることができないという問題がある。
【０００３】
このような問題を解決するため、屈折率測定に、真空中を進むレーザ光束を用いたレーザ干渉計と、大気中を進むレーザ光束を用いたレーザ干渉計との二つのレーザ干渉計を用い、これらレーザ干渉計の測定値から大気の屈折率を求める屈折率計が使用されることがある（「Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ  ｏｆ  ａｎ  Ａｉｒ  Ｒｅｆｒａｃｔｏｍｅｔｅｒ  ａｎｄ  Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｉｔｓ  Ｐｅｆｏｒｍａｎｃｅ」，１９９９年，１ｓｔ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅｏｆ  ＥＵＳＰＥＮ，Ｐ１４５〜１４８参照）。
具体的に、この屈折率計は、一つのレーザ光束から分波された二つのレーザ光束を用いている。これらのレーザ光束の光路の一部には、金属ベローズで形成された真空容器が設けられ、この真空容器の可動端面には窓が設けられている。一方のレーザ光束は真空容器内を進んで前記窓に反射されて一方のレーザ干渉計に入射する。他方のレーザ光束は真空容器内を進んで前記窓を透過し、大気中を進んでその先に設置された反射鏡によって反射され、他方のレーザ干渉計に入射する。これらのレーザ光束は互いに平行とされ、進行方向も同方向とされている。このような構成を有する屈折率計では、真空容器の可動端面の移動によって生じる真空光路の移動量を一方のレーザ干渉計で計測し、大気光路の移動量を他方のレーザ干渉計で計測し、これらの計測値から被検気体の屈折率を求めている。
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したような二つのレーザ干渉計を用いた屈折率計は、基準尺である真空光路と、被測定寸法である気体光路とが平行とされているため、基準尺と被測定物は測定方向において一直線上に配列しなければならないというアッベの原理を満たしておらず、アッベの原理による測定誤差が生じてしまうおそれがある。
【０００４】
本発明の目的は、アッベの原理を満たすことで測定誤差を低減できて、測定精度を向上させることができる気体屈折率測定装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の気体屈折率測定装置は、上記目的を達成するために、以下の構成を備える。
請求項１に記載の発明は、長手方向の長さ寸法が可変可能な真空容器内を前記長手方向へ沿って進む真空レーザ光束を有し、この真空レーザ光束を用いた真空レーザ干渉計と、前記真空レーザ光束と平行かつ被検気体の空間内を進む気体レーザ光束を有し、この気体レーザ光束を用いた気体レーザ干渉計と、前記真空容器の可動端面を前記長手方向へ沿って駆動させる駆動機構を備え、前記真空レーザ光束は前記真空容器の可動端面の真空側に設けられる真空側反射鏡で反射され、前記気体中レーザ光束は前記可動端面の被検気体側に設けられる気体側反射鏡で反射され、前記真空側反射鏡の移動量は真空レーザ干渉計により計測され、前記気体側反射鏡の移動量は気体レーザ干渉計により計測され、これら計測値から被検気体の屈折率を求める気体屈折率測定装置であって、前記真空レーザ光束および気体レーザ光束は、一つのレーザ光束から分波され、かつ、それぞれ単一モード光導波路を経由して前記真空レーザ干渉計および気体レーザ干渉計へ導かれ、各単一モード光導波路から出射される各レーザ光束が各レーザ干渉計と各反射鏡との間の光学的測長光路をそれぞれ形成し、前記真空レーザ光束が形成する前記光学的測長光路と前記気体レーザ光束が形成する前記光学的測長光路とが、前記真空容器の可動端面を挟んで同軸線上に位置するように構成されていることを特徴とするものである。
【０００６】
この発明によれば、１つのレーザ光束から分波された二つのレーザ光束のうち、真空レーザ光束は単一モード光導波路を経由して真空レーザ干渉計へ導かれ、真空容器内を進み、真空側反射鏡に反射されて真空レーザ干渉計に入射する。一方、気体レーザ光束は単一モード光導波路を経由して気体レーザ干渉計へ導かれ、被検気体の空間内を進み、気体側反射鏡に反射されて気体レーザ干渉計に入射する。そして、真空容器の可動端面の移動によって生ずる真空レーザ干渉計と真空側反射鏡との間の光学的測長光路の移動量は、真空レーザ干渉計によって計測され、気体レーザ干渉計と気体側反射鏡との間の光学的測長光路の移動量は、気体レーザ干渉計によって計測され、これらの計測値から被検気体の屈折率が求められる。
ここにおいて、基準尺である真空レーザ光束が形成する光学的測長光路と、被測定寸法である気体レーザ光束が形成する光学的測長光路とを真空容器の可動端面を挟んで同軸線上に位置させているため、基準尺と被測定物は測定方向において一直線上に配列しなければならないというアッベの原理を満たすことができる。これにより、気体屈折率測定における測定誤差を低減でき、測定精度を向上させることができる。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の気体屈折率測定装置において、前記真空側反射鏡および気体側反射鏡は、前記可動端面に設けられる光学的透明体の真空側の側面および気体側の側面のうちのいずれかの側面に設けられ、かつ、両側面に高反射率の反射面を有する反射膜によって構成されていることを特徴とするものである。
この発明によれば、光学的透明体の一方の側面に反射膜を形成することで、真空容器の可動端面の真空側および気体側の両側に反射鏡を容易に形成できる。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の気体屈折率測定装置において、前記単一モード光導波路の姿勢は、これら単一モード光導波路からそれぞれ出射される前記真空レーザ光束および気体レーザ光束の光学的結合効率が所定値以上とされた状態で固定されていることを特徴とするものである。
この発明によれば、単一モード光導波路からそれぞれ出射した真空レーザ光束および気体レーザ光束の光学的結合効率を所定値以上とした状態で、単一モード光導波路の姿勢を固定しているので、光学的に各レーザ光束を略同軸上に位置させることができる。つまり、真空レーザ光束が形成する光学的測長光路と、気体レーザ光束が形成する光学的測長光路とを精度よく同軸上に位置させることができる。
【０００９】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の気体屈折率測定装置において、前記反射鏡の姿勢は、前記単一モード光導波路のうちのいずれか一方の単一モード光導波路から出射される一方のレーザ光束と、一方の前記反射鏡に反射された一方のレーザ光束との光学的結合効率が所定値以上とされた状態で固定されていることを特徴とするものである。
この発明によれば、真空レーザ光束が形成する光学的測長光路と、気体レーザ光束が形成する光学的測長光路とを同軸上に位置させた状態で、反射鏡の姿勢を、たとえば、単一モード光導波路から出射した真空レーザ光束と、真空側反射鏡に反射された真空レーザ光束との結合効率が所定値以上とした状態で固定している。これにより、反射鏡を確実に各レーザ光束に対して略直角に位置させることができ、測定精度をより向上させることができる。
【００１０】
請求項５に記載の発明は、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の気体屈折率測定装置において、前記真空レーザ干渉計は真空レーザ光束による干渉縞の周波数を計測し、前記気体レーザ干渉計は気体レーザ光束による干渉縞の周波数を計測し、前記可動端面に設置した各反射鏡を略等速移動させながら、各レーザ干渉計で計測される各計測値をそれぞれ同一所定倍率の逓倍手段を介して逓倍し、これら逓倍された一方の計測値を周波数計数器の基準クロック、他方の計測値を前記周波数計数器の計数クロックとしてそれぞれ計数し、これら計数値から被検気体の屈折率を求めることを特徴とするものである。
この発明によれば、被検気体の屈折率を、各レーザ干渉計で計測された干渉縞の数からではなく、各レーザ干渉計で計測された干渉縞の周波数から求めているので、高分解能の測定を行うことができる。
【００１１】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の気体屈折率測定装置において、前記反射鏡の前記等速移動は、前記真空レーザ干渉計で計測された計測値を前記駆動機構を制御する駆動制御手段にフィードバックし、このフィードバックされた情報と、予め設定された移動速度の指令値との比較をもとに制御され、前記駆動機構は、可動端面が固定される駆動体と、この駆動体に接触した状態で駆動体の駆動方向へ回転して前記駆動体を駆動させる１つの駆動ローラと、前記駆動体を流体を介して所定姿勢で保持するガイド機構とを含んで構成されていることを特徴とするものである。
この発明によれば、反射鏡（真空容器の可動端面）の等速移動は、真空レーザ干渉計で計測された計測値を、駆動機構を制御する駆動制御手段にフィードバックし、このフィードバックされた情報と、予め設定された移動速度の指令値との比較をもとに制御されているから、反射鏡の等速移動を精度よく制御できる。
また、駆動体は流体を介して保持するガイド機構によって所定姿勢に保持されているから、機械的歪みを生じさせずに駆動体を所定姿勢で保持できる。さらに、一つの駆動ローラが駆動体に接触した状態で回転することで、駆動体が駆動するようになっているから、駆動体の機械的束縛を駆動ローラとの接触部位の１箇所のみにできる。
【００１２】
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の気体屈折率測定装置において、前記ガイド機構の流体には、前記被検気体が用いられていることを特徴とするものである。
この発明によれば、ガイド機構の流体には被検気体が用いられているので、ガイド機構の流体と、前記気体レーザ光束が進む空間内の被検気体とが混ざり合っても同一の気体なので測定精度の低減につながることがない。
【００１３】
請求項８に記載の発明は、請求項６に記載の気体屈折率測定装置において、前記ガイド機構の流体には大気が用いられ、前記ガイド機構は空気回収型のエアベアリングを含んで構成されていることを特徴とするものである。
この発明によれば、ガイド機構の流体には大気が用いられ、ガイド機構は空気回収型のエアベアリングを含んで構成されているため、ガイド機構の流体と、前記気体レーザ光束が進む空間内の被検気体とが混ざり合うことがなく、測定精度の低減につながることがない。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１には、本発明の一実施形態に係る気体屈折率測定装置１の概略構成図が示されている。
測定装置１は、長手方向の長さ寸法が可変可能な真空容器１１内を進む真空レーザ光束Ｐａを有し、この真空レーザ光束Ｐａを用いた真空レーザ干渉計２０と、真空レーザ光束Ｐａと平行かつ被検気体の空間内を進む気体レーザ光束Ｐｂを有し、この気体レーザ光束Ｐｂを用いた気体レーザ干渉計３０とを備えている。このうち、真空レーザ光束Ｐａおよび気体レーザ光束Ｐｂは、レーザ光源４１から出射された一つのレーザ光束Ｐを分波したものである。
【００１５】
真空容器１１は金属ベローズによって構成されており、この真空容器１１の内部は真空状態となっており、真空容器１１の外側は被検気体の空間となっている。
真空容器１１の一端面は真空レーザ干渉計２０に固定され、他端面（以下、可動端面）は真空容器１１の長手方向に沿って移動可能とされている。真空容器１１の可動端面には光学的透明体１２が配置され、この光学的透明体１２の一方の側面には反射膜１３が形成されている。この反射膜１３は、両側面に高反射率の反射面を有している。つまり、反射膜１３の真空側の反射面が真空側反射鏡１３Ａとなり、被検気体側の反射面が気体側反射鏡１３Ｂとなっており、これらの反射鏡１３Ａ，１３Ｂは、それぞれ真空レーザ光束Ｐａおよび気体レーザ光束Ｐｂに対して略直角に配置されている。
ここで、真空レーザ光束Ｐａおよび気体レーザ光束Ｐｂは、真空容器１１の可動端面、すなわち光学的透明体１２を挟んで同軸線上に位置している。また、真空レーザ干渉計２０および気体レーザ干渉計３０も光学的透明体１２を挟んで配置され、真空レーザ光束Ｐａおよび気体レーザ光束Ｐｂがそれぞれ各レーザ干渉計２０，３０と反射鏡１３Ａ，１３Ｂとの間に光学的測長光路を形成している。
【００１６】
光学的透明体１２は、駆動機構５０によりレーザ光束に沿って移動可能とされており、光学的透明体１２が移動することで真空容器１１が伸縮するようになっている。
駆動機構５０は、光学的透明体１１が固定された駆動体５１と、この駆動体５１に接触した状態で駆動体５１の駆動方向へ回転して駆動体５１を等速移動させる１つの駆動ローラ５２と、この駆動ローラを駆動させる駆動手段５３と、駆動体５１を流体を介して所定姿勢で保持するガイド機構５５とを含んで構成されている。この駆動機構５１は、後述する駆動制御手段５４によって定速制御されている。
【００１７】
レーザ光源４１から出射された一つのレーザ光束Ｐは、ビームスプリッタ４２で二つのレーザ光束Ｐ１，Ｐ２に分波される。これらのレーザ光束Ｐ１，Ｐ２は、それぞれ単一モード光導波路としての偏波面保存ファイバ４３，４４を経由して真空レーザ干渉計２０および気体レーザ干渉計３０へ導かれている。
レーザ光束Ｐ１は偏波面保存ファイバ４３を経由して真空レーザ干渉計２０内へ導かれた後、偏光ビームスプリッタ２１によって二つのレーザ光束Ｐ３，Ｐａに分波される。偏光ビームスプリッタ２１で反射されたレーザ光束Ｐ３は、１／４波長板２２を透過して固定鏡２３に反射され、再び１／４波長板２２を透過して偏光ビームスプリッタ２１へ戻る。一方、偏光ビームスプリッタ２１を透過した真空レーザ光束Ｐａは、１／４波長板２４を透過して真空容器１１内を進み、真空側反射鏡１３Ａに反射され、再び１／４波長板２４を透過して偏光ビームスプリッタ２１へ戻る。レーザ光束Ｐ３と真空レーザ光束Ｐａとの間には光路差が生じているので、偏光ビームスプリッタ２１において干渉縞（図示せず）が形成される。
【００１８】
偏光ビームスプリッタ２１で一つになったレーザ光束Ｐ４は、１／２波長板２５を透過してビームスプリッタ２６で二つのレーザ光束Ｐ５，Ｐ６に分波される。
ビームスプリッタ２６で反射されたレーザ光束Ｐ５は、偏光ビームスプリッタ２７でさらに二つのレーザ光束Ｐ７，Ｐ８に分波される。これら二つのレーザ光束Ｐ７，Ｐ８は、それぞれ検出器２０Ａ，２０Ｂでその干渉縞の周波数が検出される。
一方、ビームスプリッタ２６を透過したレーザ光束Ｐ６は、１／４波長板２８を透過して偏光ビームスプリッタ２９でさらに二つのレーザ光束Ｐ９，Ｐ１０に分波される。これら二つのレーザ光束Ｐ９，Ｐ１０は、それぞれ検出器２０Ｃ，２０Ｄでその干渉縞の周波数が検出される。
【００１９】
一方、レーザ光束Ｐ２は偏波面保存ファイバ４４を経由して気体レーザ干渉計３０内へ導かれた後、偏光ビームスプリッタ３１によって二つのレーザ光束Ｐ１１，Ｐｂに分波される。偏光ビームスプリッタ３１で反射されたレーザ光束Ｐ１１は、１／４波長板３２を透過して固定鏡３３に反射され、再び１／４波長板３２を透過して偏光ビームスプリッタ３１へ戻る。一方、偏光ビームスプリッタ３１を透過したレーザ光束Ｐｂは、１／４波長板３４を透過して被検気体の空間内を進み、気体側反射鏡１３Ｂに反射され、再び１／４波長板３４を透過して偏光ビームスプリッタ３１へ戻る。レーザ光束Ｐ１１と気体レーザ光束Ｐｂとの間には光路差が生じているので、偏光ビームスプリッタ３１において干渉縞（図示せず）が形成される。
偏光ビームスプリッタ３１で一つになったレーザ光束Ｐ１２は、偏光板３５を透過して検出器３０Ａでその干渉縞の周波数が検出される。
【００２０】
真空レーザ干渉計２０の検出器２０Ａ，２０Ｂで検出された干渉縞の周波数は、逓倍手段としての逓倍回路６０Ａで１０００倍されて１０ＭＨｚにまで高められ、周波数計数器７０の基準クロックとして計数されている。一方、気体レーザ干渉計３０の検出器３０Ａで検出された干渉縞の周波数は、逓倍手段としての逓倍回路６０Ｂで１０００倍されて周波数計数器７０の計数クロックとして計数されている。
真空レーザ干渉計２０の干渉縞の周波数と、気体レーザ干渉計３０の干渉縞の周波数との比は、周波数測定値ｆｃと基準クロック１０ＭＨｚとの比で表され、被検気体の真空に対する屈折率ｎは、ｎ＝ｆｃ／１０ＭＨｚとなる。
【００２１】
ここで、光学的透明体１２（すなわち、駆動体５１）の等速移動は、真空レーザ干渉計で計測された計測値を駆動制御手段５４にフィードバックし、このフィードバックされた情報と、予め設定された移動速度の指令値との比較をもとに制御されている。
駆動制御手段５４において、真空容器１１の可動端面（光学的透明体１２）の位置の検出および移動方向の判別には、真空レーザ干渉計２０の検出器２０Ａ〜２０Ｄで検出される干渉縞の周波数が用いられている。具体的には、９０°位相の２相の正弦波を用い、この２相の正弦波を安定な信号として得るのに、各々９０°の位相差をもつ４相の正弦波を検出している。これら４相の正弦波の差動から安定な２相の正弦波が作成し、この情報と、予め設定された移動速度の指令値との比較をもとに可動端面（各反射鏡１３Ａ，１３Ｂ）の等速移動を制御している。
【００２２】
次に、本実施形態の作用を説明する。
まず、被検気体の屈折率測定を行うにあたって、偏波面保存ファイバ４３，４４の姿勢および光学的透明体１２（各反射鏡１３Ａ，１３Ｂ）の姿勢を固定する。
偏波面保存ファイバ４３，４４の姿勢は、各偏波面保存ファイバ４３，４４から出射されたレーザ光束Ｐ１，Ｐ２（Ｐａ，Ｐｂ）の光学的結合効率を所定値以上とした状態で固定している。具体的に、偏波面保存ファイバ４３，４４の姿勢は、偏波面保存ファイバ４３から出射されたレーザ光束Ｐ１が偏波面保存ファイバ４４に入射するように、偏波面保存ファイバ４４から出射されたレーザ光束Ｐ２が偏波面保存ファイバ４３に入射するように調整した状態で固定している。これにより、光学的に各レーザ光束Ｐ１，Ｐ２を略同軸上に位置させることができ、真空レーザ光束Ｐａが形成する光学的測長光路と、気体レーザ光束Ｐｂが形成する光学的測長光路とを精度よく同軸上に位置させることができるようになる。
【００２３】
偏波面保存ファイバ４３，４４の姿勢を固定した後、光学的透明体１２の姿勢を固定する。光学的透明体１２の姿勢は、たとえば偏波面保存ファイバ４３から出射されたレーザ光束Ｐ１（Ｐａ）と、真空側反射鏡１３Ａに反射されたレーザ光束Ｐａとの光学的結合効率を所定値以上とした状態で固定している。具体的に、光学的透明体１２の姿勢は、真空側反射鏡１３Ａに反射されたレーザ光束Ｐａが偏波面保存ファイバ４３に戻るように調整した状態で固定している。これにより、反射鏡１３Ａ，１３Ｂを確実に各レーザ光束Ｐａ，Ｐｂに対して略直角に位置させることができるようになる。
【００２４】
偏波面保存ファイバ４３，４４および光学的透明体１２（各反射鏡１３Ａ，１３Ｂ）の姿勢を固定した後、被検気体の屈折率測定を行う。
【００２５】
上述のような本実施形態によれば、次のような効果がある。
すなわち、本実施形態では、１つのレーザ光束Ｐから分波された二つのレーザ光束Ｐａ，Ｐｂのうち、真空レーザ光束Ｐａは偏波面保存ファイバ４３を経由して真空レーザ干渉計２０へ導かれ、真空容器１１内を進み、真空側反射鏡１３Ａに反射されて真空レーザ干渉計２０に入射する。一方、気体レーザ光束Ｐｂは偏波面保存ファイバ４４を経由して気体レーザ干渉計３０へ導かれ、被検気体の空間内を進み、気体側反射鏡１３Ｂに反射されて気体レーザ干渉計３０に入射する。そして、真空容器１１の可動端面の移動によって生ずる真空レーザ干渉計２０と真空側反射鏡１３Ａとの間の光学的測長光路の移動量は、真空レーザ干渉計２０によって計測され、気体レーザ干渉計３０と気体側反射鏡１３Ｂとの間の光学的測長光路の移動量は、気体レーザ干渉計３０によって計測され、これらの計測値から被検気体の屈折率が求められる。
ここにおいて、基準尺である真空レーザ光束Ｐａが形成する光学的測長光路と、被測定寸法である気体レーザ光束Ｐｂが形成する光学的測長光路とを真空容器１１の可動端面を挟んで同軸線上に位置させているため、基準尺と被測定物は測定方向において一直線上に配列しなければならないというアッベの原理を満たすことができる。これにより、気体屈折率測定における測定誤差を低減でき、測定精度を向上させることができる。
【００２６】
光学的透明体１２の一方の側面に反射膜１３を形成することで、真空容器１１の可動端面の真空側および気体側の両側に反射鏡１３Ａ，１３Ｂを容易に形成できる。
【００２７】
偏波面保存ファイバ４３，４４からそれぞれ出射した真空レーザ光束Ｐａおよび気体レーザ光束Ｐｂの光学的結合効率を所定値以上とした状態で、偏波面保存ファイバ４３，４４の姿勢を固定しているので、光学的に各レーザ光束Ｐａ，Ｐｂを略同軸上に位置させることができる。つまり、真空レーザ光束Ｐａが形成する光学的測長光路と、気体レーザ光束Ｐｂが形成する光学的測長光路とを精度よく同軸上に位置させることができる。
【００２８】
真空レーザ光束Ｐａが形成する光学的測長光路と、気体レーザ光束Ｐｂが形成する光学的測長光路とを同軸上に位置させた状態で、反射鏡１３Ａ，１３Ｂ（光学的透明体１２）の姿勢を、偏波面保存ファイバ４３から出射したレーザ光束Ｐ１（真空レーザ光束Ｐａ）と、真空側反射鏡１３Ａに反射された真空レーザ光束Ｐａとの結合効率が所定値以上とした状態で固定している。これにより、反射鏡１３Ａ，１３Ｂを確実に各レーザ光束Ｐａ，Ｐｂに対して略直角に位置させることができ、測定精度をより向上させることができる。
【００２９】
被検気体の屈折率を、各レーザ干渉計２０，３０で計測された干渉縞の数からではなく、各レーザ干渉計２０，３０で計測された干渉縞の周波数から求めているので、高分解能の測定を行うことができる。
【００３０】
反射鏡１３Ａ，１３Ｂ（真空容器１１の可動端面）の等速移動は、真空レーザ干渉計２０で計測された計測値を、駆動機構５０を制御する駆動制御手段５４にフィードバックし、このフィードバックされた情報と、予め設定された移動速度の指令値との比較をもとに制御されているから、反射鏡１３Ａ，１３Ｂの等速移動を精度よく制御できる。
また、駆動体５１は流体を介して保持するガイド機構５５によって所定姿勢に保持されているから、機械的歪みを生じさせずに駆動体５１を所定姿勢で保持できる。さらに、一つの駆動ローラ５２が駆動体５１に接触した状態で回転することで、駆動体５１が駆動するようになっているから、駆動体５１の機械的束縛を駆動ローラ５２との接触部位の１箇所のみにできる。
【００３１】
ガイド機構５５の流体には被検気体が用いられているので、ガイド機構５５の流体と、気体レーザ光束Ｐｂが進む空間内の被検気体とが混ざり合っても同一の気体なので測定精度の低減につながることがない。
【００３２】
なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良は、本発明に含まれるものである。
たとえば、ガイド機構５５の流体には被検気体が用いられているが、本発明のガイド機構の流体は被検気体に限定されるものではなく、大気等であってもよい。ガイド機構に大気を用いた場合には、ガイド機構を空気回収型のエアベアリングを含んで構成すれば、ガイド機構の流体と、気体レーザ光束が進む空間内の被検気体とが混ざり合うことがなく、測定精度の低減につながることがない。
【００３３】
【発明の効果】
本発明の気体屈折率測定装置によれば、アッベの原理を満たすことで測定誤差を低減できて、測定精度を向上させることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る気体屈折率測定装置を示す概略構成図である。
【符号の説明】
１  気体屈折率測定装置
１１  真空容器
１２  光学的透明体
１３  反射膜
１３Ａ  真空側反射鏡
１３Ｂ  気体側反射鏡
２０  真空レーザ干渉計
３０  気体レーザ干渉計
４３，４４  単一モード光導波路である偏波面保存ファイバ
５０  駆動機構
５１  駆動体
５２  駆動ローラ
５４  駆動制御手段
５５  ガイド機構
６０Ａ，６０Ｂ  逓倍手段である逓倍回路
７０  周波数計数器
Ｐａ  真空レーザ光束
Ｐｂ  気体レーザ光束
【図１】
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