(57)【要約】【課題】ヘテロダイン干渉計が良好に分離された高度に平行な単色光線を生成できるようにする。【解決手段】ヘテロダイン干渉計用のビーム源（１１０）は、周波数が異なり、かつ、それぞれ直交する円偏光を有する成分を含む光線を生成し、その光線を、等方性シングルモード光ファイバまたは少数モード光ファイバ（１３０）に向けて送る。光ファイバ（１３０）を出る光の偏光は、干渉計で使用するために直交直線偏光に変換され、干渉計においてそれらの周波数成分が直線偏光に従って分離される。光ファイバ内の左旋偏光と右旋偏光の間のクロストークは小さく、このため、周波数成分の完全な分離が可能になる。光ファイバ（１３０）を出る光線の偏光を変換する１／４波長板（１５２）または他の光学素子は、光ファイバ（１３０）の曲がりに依存する偏光に合わせて調整するためにチルト角及びロール角調整機能を有する台（１５６）を有している。光ファイバ（１３０）は、安定な出力を与えるために、剛性の高いジャケットまたは短い緩和時間を有することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
左旋偏光及び第一の周波数を有する第一の成分と、右旋偏光及び第二の周波数を有する第二の成分とを含む光線の光源（１１０）と、
前記光線を受けて伝達するように配置された光ファイバ（１３０）と、
前記光ファイバの出力側にある偏光変換システム（１５０）と
を備えるシステムであって、
前記偏光変換システムが、前記第一の成分の左旋偏光を第一の直線偏光へと変換し、前記第二の成分の右旋偏光を、前記第一の直線偏光に直交する第二の直線偏光へと変換することからなる、システム。
【請求項２】
前記光線の光源がランチャー（１２０）を含み、前記ランチャーは、ゼーマン分裂レーザー内のチューブ上に載せられており、前記光線を前記光ファイバ（１３０）中に結合するように作用する、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記光ファイバ（１３０）が、前記第一の周波数を有する光及び前記第二の周波数を有する光に対して、シングルモードファイバまたは少数モードファイバである、等方性ファイバからなる、請求項１または２に記載のシステム。
【請求項４】
前記偏光変換システム（１５０）が、１／４波長板（１５２）を含む第一のマウント（１５６）を備え、前記第一のマウントが前記１／４波長板の配向を制御する為に調節可能であり、これにより前記光ファイバ（１３０）における曲がりを調節する、請求項１乃至３のいずれかに記載のシステム。
【請求項５】
前記偏光変換システム（１５０）が、更に１／２波長板（１５４）を含む第二のマウント（１５８）を備え、前記第一及び第二のマウントが、前記１／４波長板及び前記１／２波長板の配向を個別に制御する為に調節可能であり、これにより前記光ファイバにおける曲がりを調節する、請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記偏光変換システムの出力光線の測定された特性に従って前記１／４波長板（１５２）の配向を動的に調整する為に接続された閉ループ制御システム（１６０）を更に備える、請求項４又は５に記載のシステム。
【請求項７】
ヘテロダイン光線を提供する為の方法であって、
左旋偏光及び第一の周波数を有する第一の成分と、右旋偏光及び第二の周波数を有する第二の成分とを含む光線を生成するステップと、
前記光線を光ファイバ（１３０）に結合するステップと、
前記光ファイバを出る前記光線中の前記左旋偏光及び前記右旋偏光をそれぞれ直線偏光へと変換するステップ
とを含む、方法。
【請求項８】
前記左旋及び右旋の円偏光を変換するステップが、光ファイバからの光線が１／４波長板（１５２）を通過するように該光線を向けるステップを含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記光ファイバ（１３０）における曲がりを補償する為に、前記１／４波長板（１５２）のチルト角を調整するステップを更に含み、これにより、前記光線の前記第一及び第二の成分が、前記１／４波長板を出るときに、それぞれ直交する直線偏光を有するようにする、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記光ファイバから出る前記左旋及び右旋偏光の楕円特性に従って、前記１／４波長板のロール角を調節するステップを更に含む、請求項８または９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、偏光成分を有する光を伝送するためのシステム及び方法に関し、特に、ヘテロダイン干渉計用の光を伝送するためのシステム及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ヘテロダイン干渉計は一般に、わずかに周波数が異なる（例えば、数ＭＨｚだけ周波数が異なる）２つの光線（ビーム）を使用する。これらの２つの光線は通常、異なる経路に向けられるが、これらの経路は固定長の基準経路と、測定対象物からの反射を含む測定経路である。光線はそれぞれの経路を通過した後に結合され、結合したものから抽出された周波数又は位相情報により、その物体の移動を正確に測定することが出来る。
【０００３】
ヘテロダイン干渉計の光源の１つは、ゼーマン分裂レーザー（Ｚｅｅｍａｎ−ｓｐｌｉｔ　ｌａｓｅｒ）である。ゼーマン分裂レーザーは、単一のレーザー空洞（空胴）を使用することにより周波数が数ＭＨｚだけ離れた２つの周波数成分を含む光線を生成することが出来る。レーザー空洞中の２つの成分の波長は、安定性が高く、位相が固定されており、位相遅延が逆の状態で円偏光（または円偏波。以下、本明細書において偏光と偏波は同意である）されており、従って２つの成分の偏光は直交している。
【０００４】
可視光の場合、ゼーマン分裂レーザーからの光線のように数ＭＨｚ程度の周波数の違いでは、プリズム又は回折格子等の光線分散素子により妥当な作業距離（光線径が３〜１２ｍｍの場合は５００ｍｍ以内）において周波数成分を分離するには小さすぎる。よって従来の分離技術においては、ゼーマン分裂レーザーからの光線中の周波数成分の円偏光が直交直線偏光へと変換され、偏光ビームスプリッタによりそれぞれの直線偏光に応じて周波数成分が分離されるのである。一般的には直交円偏光を直交直線偏光へと変換する１／４波長板がレーザの出力光学系に含まれており、１／２波長板がこの直線偏光を、それらの成分を分離する干渉計ビームスプリッタに対して、Ｓ及びＰ偏光方向に沿った方向に向けなおすのである。
【０００５】
実際には、レーザー空洞内の周波数成分の偏光は、完璧な円形とは若干異なっており、波長板通過後の周波数成分の偏光は、完全に直線的（線形）ではない場合があり、また、完全な直交していない場合もある。具体的には、Ｐ偏光を有するように意図された周波数成分はわずかなＳ偏光成分を含み、Ｓ偏光を有するように意図された周波数成分はわずかなＰ偏光成分を含むのである。
【０００６】
干渉計のビームスプリッタは、２つの周波数を見分けることが出来ず、かわりに（理想的な処理により）入力光線の成分を偏光に基づいて分離する。この結果、分離された光線は、Ｓ及びＰ偏光成分からそれぞれに引き継いだ小さな周波数汚染（すなわち、周波数が少しだけ異なる成分）を含むことになり、分離前の周波数の混合成分を含むのである。さらに、実際に稼動する干渉計のビームスプリッタは偏光成分を完全に分離することは出来ず、これにより分離された各光線に誤った（すなわち本来存在すべきでない）周波数の光が更に入り込むことになる。
【０００７】
ヘテロダイン干渉計は一般的に物体から反射された測定光線のドップラーシフトからその物体の速度を測定するものである。測定光線及び基準光線が、周波数がわずかに異なる理想的な単色光線である場合、ドップラーシフトされた測定光線の周波数と基準光線の周波数との間の差に等しいビート周波数を、光線間の元の周波数差と比較することが出来る。ビート周波数に変化量は、物体の速度を示すものである。しかしながら、周波数リークがあると、ビート周波数に他の振動を重ねてしまうことになり、これにより測定に周期的な誤差が入り込んでしまう可能性がある。従って、正確な測定値を得るには、単色の測定光線と基準光線の可能な限り完全な分離が得られるように、周波数成分の偏光が極めて直線的であり、かつ極めて良好に直交している必要がある。
【０００８】
ヘテロダイン干渉計における他の問題は、分離された光線の熱的環境からレーザー等の熱源を如何に除去するかという点にある。一般に、干渉計の光学部品は、光線経路及び測定値に対する熱的妨害を減じる為にレーザーから熱的に保護されていなければならない。熱的保護とは、一般にレーザーを干渉計の光学部品から分離することを意味し、通常は遠隔地点にあるレーザーから干渉計の光学部品へと光線を届ける機構を必要とする。
【０００９】
レーザーから光線を届ける為の技術の１つは、光学窓を通じて干渉計の光学部品が置かれた熱的に保護された領域へと光線を送るというものである。光線を熱的に保護された領域へと誘導する為には、ミラーを用いることが出来る。この技術における問題は、正確かつ安定した光線制御を行う為には、一般的に干渉計光学部品をレーザーから環境的に隔離しつつ、レーザーと干渉計光学部品を非常に安定した同じフレーム上に搭載しなければならないという点である。
【００１０】
光線を届ける為の他の技術は、両方の直線偏光成分を含む光線を１つの偏光保持型（ＰＭ）光ファイバへと送り込むものである。しかしながら、高精度干渉計においては、約３５ｄＢを超え、往々にして５０ｄＢに近い消光比（すなわち、維持された偏光の直交偏光に対する比率）が一般に必要とされる一方で、現在入手可能なＰＭファイバは、約２０ｄＢまでの消光比しか提供できない。一般に、現在のＰＭファイバは、良好な測定値を得る為に必要とされる完全な周波数分離を得るには、直線偏光成分間にクロストークが多過ぎる。
【００１１】
更に他の技術としては、直線偏光成分を分離し、この分離した直線偏光光線を別々のＰＭファイバへと送って、干渉計の保護された領域内において再結合するものがある。レーザーから出た周波数成分が最初から良好に偏光されている場合、２つのＭＰファイバへと入力する為の完全な周波数分離を行うことが可能であり、また、ビームコンバイナ（光線結合器）又は予備偏光子を用いてＰＭファイバを出る個々の光線の偏光を余分な成分のないものにすることにより、必要とされるよりも低い現在のＰＭファイバの消光比を補償することが出来る。しかしながら、一部の高精度干渉計においては、周波数成分光線に非常に精度の高い平行性（例えば、マイクロラジアンの精度）が要求される。受動的な光学機械式のマウント（台）では、温度ばらつきがあり、典型的には出荷時や干渉計の集積化時に発生する振動や衝撃のある中で、所要レベルの平行性を達成して維持することは困難である。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
現行システムの上述した限界に鑑みると、ヘテロダイン干渉計には、レーザーや他の光源を干渉計光学部品から熱的に分離しながらも、完全に分離された高度に平行な単色光線を生成するための追加のシステム及び方法が必要である。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の一態様によれば、周波数がわずかに異なる、左回り（左旋）及び右回り（右旋）の円偏光成分を含む光線がレーザー又は他の光線源から光ファイバへと送られる。光ファイバは、光線の波長に対してシングルモード、または光線の波長よりもわずかに長い波長に対してシングルモードである等方性光ファイバとすることが出来る。１／４波長板は、ファイバからの平行出力ビームの左回り及び右回りの円偏光成分を直線偏光成分へと変えることが出来、１／２波長板は干渉計ビームスプリッタの平面において所望のＳ及びＰ偏光を生成するために、直線偏光成分を回転させるように調整することが出来る。
【００１４】
１つの実施形態として、光源、光ファイバ及び偏光変換システムを含むシステムをあげることが出来る。ゼーマン分裂レーザーを含む場合もある光源は、左回り偏光（または、左旋偏光）及び第一の周波数を有する第一の成分と、右回り偏光（または、右旋偏光）及び第二の周波数を有する第二の成分を含む光線を生成する。光ファイバは、左回り及び右回り成分を含む光線を受け、これらをヘテロダイン干渉計の熱的に保護された領域等、所望の位置へと導く。光ファイバの出力側にある偏光変換システムは、第一の成分の左回り偏光を第一の直線偏光へ、そして第二の成分の右回り偏光を、第一の直線偏光に直交する第二の直線偏光へと変換する。光ファイバは、第一の周波数を有する光及び第二の周波数を有する光に対するシングルモードファイバ又は少数モードファイバ（ｆｅｗ−ｍｏｄｅ　ｆｉｂｅｒ：フューモードファイバ）である等方性ファイバとすることが出来る。
【００１５】
通常、光ファイバを出る光線の偏光は、光ファイバの曲がり及び温度に依存し、偏光の安定性は機械的及び熱的平衡状態にあるファイバに依存する。光ファイバには、機械的平衡への到達時間を短縮するコーティングを施し、及び／又は、動的な曲がりに抗する硬いジャケットを付けることができる。偏光変換システムにおいては、１／４波長板を、光ファイバから出る左回り及び右回り偏光の特性に応じて配向させることができるように、調整可能なチルト角（傾斜角）及びロール角（ｒｏｌｌ　ａｎｇｌｅ。または横揺れ角）でもって取り付けることができる。
【００１６】
本発明の他の実施形態は、ヘテロダイン光を提供する方法である。この方法は、左回り偏光及び第一の周波数を有する第一の成分と、右回り偏光及び第二の周波数を有する第二の成分とを含む光線を生成するステップと、光線を光ファイバに結合するステップと、光ファイバを出る光線中の左回り偏光と右回り偏光を、典型的には相互に直交する直線偏光へとそれぞれ変換するステップとを含む。１／４波長板は偏光を変換することが出来る。１／４波長板のチルト角及びロール角を調節することにより、光ファイバから出る左回り偏光及び右回り偏光の特性に対する光ファイバ内での曲がりの影響を補償することが出来る。
【００１７】
ヘテロダイン干渉計用の光源により、第一の周波数を有し、主に左回り円偏光又は左回り楕円偏光の第一の成分と、第二の周波数を有し、主に右回り円偏光又は右回り楕円偏光の第二の成分とを含む光線が光ファイバを介してヘテロダイン干渉計の光学系（または光学部品）へと送られる。光ファイバはこれらの成分の周波数における等方性のシングルモードファイバ、又は「少数モード」ファイバ（わずかに低い周波数におけるシングルモードファイバ）とすることが出来る。ファイバの出力にある１／４波長板又は他の光学素子は、光ファイバを出る平行光線の成分の左回り及び右回り偏光を、ヘテロダイン干渉計に用いる為の直交直線偏光へと変換する。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１はヘテロダイン干渉計に入力光線を供給するためのシステム１００のブロック図である。システム１００は、二周波数光源１１０、調整可能ランチャー１２０、光ファイバ１３０、コリメータ１４０、偏光変換光学システム（ここでは、偏光変換光学系ともいう）１５０、クローズドループ（閉ループ）制御システム１６０及び偏光ビームスプリッタ１７０を含む。
【００１９】
二周波数光源１１０は、周波数がわずかに異なる２つの周波数成分を含む光線を生成する。２つの周波数は、ゼーマン分裂レーザーの出力において、典型的には約１から４ＭＨｚだけ異なるが、周波数の開きを音響光学変調器（ＡＯＭ）又は他の素子を使用して４００ＭＨｚ以上のより大きいものとすることも出来る。周波数成分の各々は左回り偏光又は右回り偏光を有し、それらは他方の周波数成分の偏光に対して直交している。
【００２０】
光源１１０の一例としては、例えばアジレントテクノロジー社から市販されている５５１７シリーズのレーザーヘッドのようなＨｅ−Ｎｅレーザーヘッドがあるが、この光源１１０は一般的に円空洞偏光を直線偏光へと変換する出力光学素子を持たない。５５１７シリーズのレーザーヘッドにおけるゼーマン分裂は、周波数差が約１．５〜３ＭＨｚで、平均周波数が約４７４ＧＨｚ（又は６３３ｎｍの波長）の周波数成分を有するヘテロダイン光線を生成することが出来る。
【００２１】
調整可能ランチャー１２０は、光源１１０からの光線を光ファイバ１３０へと接続するものである。このようなランチャーは、当該分野においては周知であり、例えば、Ｏｐｔｉｃｓ　ｆｏｒ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｆ　Ｃａｌｄｗｅｌｌ社（ニュージャージー州）から市販されている“Ｆｉｂｅｒ　Ｐｏｒｔ”などがある。ランチャー１２０は、任意選択的に、照準の不安定性（ｐｏｉｎｔｉｎｇ　ｉｎｓｔａｂｉｌｉｔｙ）を最小化し、部品数を最小化し、及び伝送効率を最大化する為に、Ｈｅ−Ｎｅレーザーチューブ上に直接取り付けることが可能である。
【００２２】
光ファイバ１３０は光源１１０からの光線をコリメータ１４０へと運ぶ。本発明の１実施形態では、光ファイバ１３０は、光源１１０からの光線における光周波数に対して等方性シングルモードファイバ又は少数モードファイバである。少数モードファイバとは、ファイバ中に結合される光よりも少しだけ長い波長（即ち低い周波数）を持つ光に対してシングルモードファイバである光ファイバのことである。本発明のこの実施形態においては、光ファイバ１３０は３Ｍ社等から市販されている標準型シングルモードファイバである。より具体的には、６３３ｎｍの光に対するシングルモードファイバ、または８２０ｎｍの光に対するシングルモードファイバ（これは、６３３ｎｍの光に対しては少数モードファイバである）である。
【００２３】
偏光が光ファイバ１３０を通るとき、出力側の偏光は光ファイバ１３０の曲がりや温度に依存してさまざまな形態を呈する。偏光状態はファイバに動的に生じる曲がりや温度変化によって変化し得るが、光ファイバ１３０が熱的及び機械的平衡状態に達すると安定化する。光ファイバ１３０は動的な曲がりを制約する為に硬質、又は半硬質のジャケットを施したものであっても良い。代替的には、機械的安定性への到達を早める為に、ファイバ１３０は３Ｍ社から市販されるいくつかの光ファイバに設けられているような可撓性（フロッピー）コーティングを施したものであっても良い。フロッピーコーティングは、リールに巻き取られていたファイバの機械的記憶によるよじれやもつれを低減し、光ファイバ１３０が機械的平衡状態へと緩和するまでの時間を短縮することが出来る。フロッピーコーティングされた、またはされていない光ファイバ１３０を、その移動を抑制する緩く取り付けられた硬質又は半硬質のジャケット中に収容することが出来る。
【００２４】
光ファイバ１３０の動的曲がりの影響を最小化する他の技術としては、以下のようなものがある。それらは、固定的されたきつい曲がりやねじれを使用して、または、光ファイバ１３０に沿った要所をはさんで固定することにより重要でないモードを除去したり、光ファイバ１３０のランチャー１２０における開口数をアンダーフィル（ｕｎｄｅｒ　ｆｉｌｌ）して、鋭い曲がりを防いだり、またはランチャー１２０の焦点をわずかにずらすことにより、一部のパワーは損なわれるものの、システム１００の光ファイバ１３０の入力端におけるわずかな動きに対する感度を下げることである。
【００２５】
コリメータ１４０は、少しの周波数差がある２つの単色の左回り偏光成分と右回り偏光成分とを含む平行光線を提供するものである。いずれの成分も、同じファイバ（光ファイバ１３０）から出るものであり、従ってこれらは別個の光線に対して別個のファイバを用いるシステムと異なり、共線的であるよう制約をうける。
【００２６】
左回り偏光及び右回り偏光を有する周波数成分間のクロストークは通常、２つの直交する直線偏光成分を単一偏光保持型ファイバに送るシステムにおけるクロストークよりも大幅に低い。円偏光光は、明らかに光ファイバ中のコア−クラッド境界面における散乱による偏光解消が少ないのである。より大きいコアを持つ少数モードファイバは、コア−クラッド境界面における光強度を低くして、偏光解消を更に低減することができる。
【００２７】
ファイバの消光比やヌル深度（ｎｕｌｌ　ｄｅｐｔｈ）は、光ファイバ１３０がどの程度良好に入力光線の偏光状態を保存するか、及び、どの程度良好に２つの周波数成分の偏光が直交状態に維持されるかを計る尺度である。具体的に説明すると、特定の入力偏光に対する消光比とは、入力光線がある偏光を有しているときの出力光線中の汚染偏光（すなわち、所望でない偏光）と所望の偏光の程度の比である。ヌル深度は、偏光による成分分離後の、汚染周波数（すなわち、所望でない周波数）におけるパワーに対する、所望の周波数におけるパワーの比率によって決まる。
【００２８】
システム１００の作動中における問題は、ヌル深度の安定性である。等方性ファイバは通常、何の障害もないファイバにおいては長時間（３分以上）にわたって変化が５％未満である消光比を提供することがわかっている。
【００２９】
シングルモード等方性ファイバは、大きいヌル深度及び消光比を持つ良好な結果を提供することがわかっている。少数モードファイバ（すなわち、幾分長い波長に対してシングルモードファイバであり、例えば、６３３ｎｍの光に用いる場合には８００〜１３００ｎｍに対してシングルモードファイバである）もまた、大きいヌル深度及び消光比を提供することが出来るが、少数モードファイバの場合、ファイバ１３０の曲がり又は温度変化によって安定性が低下する場合もある。少数モードファイバでは、出力（側）伝播角度もまた、曲がりによる影響を受けやすくなる。
【００３０】
図１の実施形態において、偏光変換光学系１５０は、１／４波長板１５２及び１／２波長板１５４を別個の波長板搭載システム１５６及び１５８上に有している。１／４波長板１５２は、コリメータ１４０からの平行（化された）光線の成分の左回り偏光及び右回り偏光を変化させて、１／４波長板１５２を出る光線が、依然として同じ光線中に共線的である２つの単色直線偏光成分を含むようにする。その後、１／２波長板１５４がこれらの成分の直線偏光を回転させて、一方の成分がヘテロダイン干渉計のＳ偏光を有し、他方の成分がＰ偏光を有するようにする。
【００３１】
搭載システム１５６及び１５８は、それぞれの波長板１５２及び１５４の独立したロール及びチルト調節を提供するものである。波長板１５２及び１５４は、搭載システム１５６及び１５８の調節範囲にわたるクリッピングやパワー損失を回避する為に充分な開口を有する必要がある。一般的に、１／４波長板１５２のチルト調節により、出力直線偏光を確実に直交させることが出来る。十分なロール調整及び有効な２軸のチルト調節（例えば、２つの直交軸の各々において±１０〜１５°）を行えば、搭載システム１５６及び１５８は、光ファイバ１３０の特定の構成及び温度から生じる偏光や伝播方向のばらつきに合わせて調節することが出来、これにより波長板１５２及び１５４は、直線でかつ直交し、正しく配向された偏光で、消光比が約３５ｄＢよりも高い出力光線を生成することが出来る。
【００３２】
オプションのクローズドループ制御システム１６０は、ファイバ１３０の曲がりを再配置したときに生じる偏光の急速な変化や、ファイバ１３０が所定位置に落ち着いたときに生じるよりゆっくりとした偏光の変化を補償することが必要となったときに、波長板１５２及び１５４の配向を動的に調節するために、搭載システム１５６及び１５８を動作させる。
【００３３】
図１に示した実施形態では、制御システム１６０は非偏光ビームスプリッタ１６２、回転直線偏光子１６４、ビート信号センサ１６６及び制御電子回路１６８を備える。非偏光ビームスプリッタ１６２は、偏光変換光学系１５０の光線パワー出力のわずかなサンプル（例えば、約４％）を回転直線偏光子１６４へと向ける。回転直線偏光子１６４はそのサンプル光線の光学軸を中心に常に回転する通過軸（ｐａｓｓ　ａｘｉｓ）を有している。この軸回転を実現するために、直線偏光子を機械的に回転させるか、液晶や、ストレス、電界もしくは磁界、もしく音響励起により誘発される複屈折を持つ材料の特性を使用することができる。ビート信号センサ１６６は直線偏光子１６４を通過する光のビート信号を拾うＡＣ受信器である。制御電子回路１６８は、このビート信号を回転直線偏光子１６４の通過軸の角度と同期して読み取り、システム１００が平衡状態にある間にヌル深度及び角度を判定し、調整されて、物体の移動を測定するよう動作する。
【００３４】
システム１００の能動的な制御を行う為に、制御電子回路１６８が直線偏光子１６４の通過軸角度を約５〜１０アークセカンド（秒角）の範囲内で追跡する一方で、ＡＣ受信器１６６がビート信号の振幅を測定する。各成分光線の偏光に対応する通過軸角度において、ビート信号は最低値、即ち「ヌル」を通過するが、これはビート信号に寄与するものが、他の周波数の最少化されたリークのみである為である。ヌルは約９０°離れており、はるかに広い角度範囲（数度）の通過軸回転をカバーする最高ビート信号は、連続するヌルの中間にある。制御電子回路１６８はヌル深度（例えば、最高値と最低値とのｄＢ単位での差）と、ヌルに対応する通過軸の角度位置の両方を追跡する。制御電子回路１６８は１／４波長板１５２の配向を調節してヌルをより深くする（すなわち、これは、出力側の偏光をより直線的で、可能な限り直交させる為である）。制御電子回路１６８は直交直線偏光が干渉計の軸に整列するように１／２波長板１５４の配向を調節する。後者は干渉計システムの設置時に較正される。
【００３５】
干渉計において、偏光ビームスプリッタ１７０は偏光変換光学系１５０からの出力光線を受け、個別の光線１７２及び１７４を形成する。偏光ビームスプリッタは、当該分野においては周知であり、一般的にＰ直線偏光を有する光を反射し、直交するＳ偏光を有する光を通過させる複屈折材料又はコーティングを含んでいる。従って、偏光ビームスプリッタ１７０は光線成分を直線偏光に応じて分離する。分離された光線１７２と１７４の強度及びスペクトル解析又は比較により、直交偏光がいかに良好に維持されていたか、及び、周波数成分がどれほど十分に分離されていたかがわかる。
【００３６】
システム１００の一較正作業では、ファイバ１３０が熱的及び機械的平衡に達するまで待ち、その後１／４波長板１５２のチルトを調節することにより、直線偏光でかつ直交する偏光を有する成分を生成する。一般に、機械的平衡に到達する為には、標準的な３ｍｍＰＶＣジャケット（または、ＰＶＣで被覆された）ファイバにおいては、外乱（または障害）の程度や固体支持構造の近接度に応じて数秒から数分かかる場合がある（例えば、台の上に部分的に載っかっているファイバは、空中につり下げられているファイバよりも短い時間で平衡状態になる）。その後１／４波長板１５２の配向角度が調節され、ビームスプリッタ１７０が分離する光線に最も深いヌル深度が得られる。そして１／２波長板１５４を調節することにより出力ビームに所望の直線偏光が得られる。
【００３７】
特定の実施形態を参照して本発明を説明してきたが、本発明の１適用例を説明したに過ぎず、本発明は、それに限定されるものではない。開示した実施形態の特徴の種々の応用及び組み合わせは、特許請求の範囲で規定される本発明の範囲内にある。
【００３８】
以下においては、本発明の種々の構成要件の組み合わせからなる例示的な実施態様を示す。
１．左回り（円）偏光及び第一の周波数を有する第一の成分と、右回り（円）偏光及び第二の周波数を有する第二の成分とを含む光線の光源（１１０）と、
前記光線を受けて伝達するように配置された光ファイバ（１３０）と、
前記光ファイバの出力側にある偏光変換システム（１５０）と
を備えるシステムであって、
前記偏光変換システムが、前記第一の成分の左回り偏光を第一の直線偏光へと変換し、前記第二の成分の右回り偏光を、前記第一の直線偏光に直交する第二の直線偏光へと変換することからなる、システム。
２．前記光線の光源がランチャー（１２０）を含み、前記ランチャーは、ゼーマン分裂レーザー内のチューブ上に載せられており、前記光線を前記光ファイバ（１３０）中に結合するように作用する、上項１に記載のシステム。
３．前記光ファイバ（１３０）が、前記第一の周波数を有する光及び前記第二の周波数を有する光に対して、シングルモードファイバまたは少数モードファイバである、等方性ファイバからなる、上項１または２に記載のシステム。
４．前記偏光変換システム（１５０）が、１／４波長板（１５２）を含む第一のマウント（１５６）を備え、前記第一のマウントが前記１／４波長板の配向を制御する為に調節可能であり、これにより前記光ファイバ（１３０）における曲がりを調節する、上項１乃至３のいずれかに記載のシステム。
５．前記偏光変換システム（１５０）が、更に１／２波長板（１５４）を含む第二のマウント（１５８）を備え、前記第一及び第二のマウントが、前記１／４波長板及び前記１／２波長板の配向を個別に制御する為に調節可能であり、これにより前記光ファイバにおける曲がりを調節する、上項４に記載のシステム。
６．前記偏光変換システムの出力光線の測定された特性に従って前記１／４波長板（１５２）の配向を動的に調整する為に接続された閉ループ制御システム（１６０）を更に備える、上項４又は５に記載のシステム。
７．ヘテロダイン光線を提供する為の方法であって、
左回り偏光及び第一の周波数を有する第一の成分と、右回り偏光及び第二の周波数を有する第二の成分とを含む光線を生成するステップと、
前記光線を光ファイバ（１３０）に結合するステップと、
前記光ファイバを出る前記光線中の前記左回り偏光及び前記右回り偏光をそれぞれ直線偏光へと変換するステップ
とを含む、方法。
８．前記左回り及び右回りの円偏光を変換するステップが、光ファイバからの光線が１／４波長板（１５２）を通過するように該光線を向けるステップを含む、上項７に記載の方法。
９．前記光ファイバ（１３０）における曲がりを補償する為に、前記１／４波長板（１５２）のチルト角を調整するステップを更に含み、これにより、前記光線の前記第一及び第二の成分が、前記１／４波長板を出るときに、それぞれ直交する直線偏光を有するようにする、上項８に記載の方法。
１０．前記光ファイバから出る前記左回り及び右回り偏光の楕円特性に従って、前記１／４波長板のロール角を調節するステップを更に含む、上項８または９に記載の方法。
【００３９】
本発明の１実施形態の構成は以下のように要約することができる。ヘテロダイン干渉計用のビーム源（１１０）は、周波数が異なり、かつ、それぞれ直交する円偏光を有する成分を含む光線を生成し、その光線を、等方性シングルモード光ファイバまたは少数モード光ファイバ（１３０）に向けて送る。光ファイバ（１３０）を出る光の偏光は、干渉計で使用するために直交直線偏光に変換され、干渉計においてそれらの周波数成分が直線偏光に従って分離される。光ファイバ内の左旋偏光と右旋偏光の間のクロストークは小さく、このため、周波数成分の完全な分離が可能になる。光ファイバ（１３０）を出る光線の偏光を変換する１／４波長板（１５２）または他の光学素子は、光ファイバ（１３０）の曲がりに依存する偏光に合わせて調整するためにチルト角及びロール角調整機能を有する台（マウント）（１５６）を有している。光ファイバ（１３０）は、安定な出力を与えるために、剛性の高いジャケットまたは短い緩和時間を有することができる。
【００４０】
【発明の効果】
本発明によれば、良好に分離された高度に平行な単色光線を生成することができるヘテロダイン干渉計を得ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１実施形態に従うヘテロダイン干渉計の一部を示すブロック図である。
【符号の説明】
１１０　光源
１２０　ランチャー
１３０　光ファイバ
１５０　偏光変換システム
１５２　１／４波長板
１５４　１／２波長板
１５６　第一のマウント
１５８　第二のマウント
１６８　制御電子回路
【図１】
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