JPH1114307A - Optical processing device and optical measuring device - Google Patents

Optical processing device and optical measuring device

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JPH1114307A
JPH1114307A JP17148297A JP17148297A JPH1114307A JP H1114307 A JPH1114307 A JP H1114307A JP 17148297 A JP17148297 A JP 17148297A JP 17148297 A JP17148297 A JP 17148297A JP H1114307 A JPH1114307 A JP H1114307A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
processing device
optical
optical processing
photorefractive element
Prior art date
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Pending
Application number
JP17148297A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masami Yamamoto
正美 山本
Satoshi Igawa
聖史 井川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kubota Corp
Original Assignee
Kubota Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Kubota Corp filed Critical Kubota Corp
Priority to JP17148297A priority Critical patent/JPH1114307A/en
Publication of JPH1114307A publication Critical patent/JPH1114307A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To heighten signal light intensity after wave front correction to which a photorefractive effect is applied to enable high accuracy and high sensitivity measurement without having effect of an object for measurement and measuring environment by receiving outgoing light from a photorefractive element and light amplifying the same while the phase information is still held. SOLUTION: A collimator lens 9 shapes the beam diameter of output light 20 from a laser light source 3 uniform, and a beam splitter 10 separates the output light 20 which has passed through the collimator lens 9 into output light 21 and reference light 23. A beam splitter 6 further separates the output light 21 into output light 22 and reference light 24. A photorefractive element 1 applies the output light 22 to a measured object 4, and receives signal light 25 where scattered light is condensed by a condensing lens 11 and the reference light 24, and wave front corrected signal light is received by a light amplifier 2 through a condensing lens 12. Thus, the spectrum analysis, shape measurement, position measurement or the measurement of displacement for the measured object 4 can be performed with good accuracy even if the surface is rough and the wave front is harassed.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、フォトリフラクテ
ィブ効果の光学的計測への応用に関し、詳しくは、フォ
トリフラクティブ素子を用いた光処理装置、及び、その
光処理装置を用いた光学的計測装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to the application of photorefractive effect to optical measurement, and more particularly, to an optical processing device using a photorefractive element and an optical measuring device using the optical processing device. .

【0002】[0002]

【従来の技術】レーザ光を測定対象物に照射して、その
反射光または散乱光を、例えば、干渉計測することで、
その物体のスペクトル分析、形状計測、位置計測、或い
は、それらの変位量の計測等を行う光学的計測におい
て、その物体表面が粗面の場合、入射したレーザ光が散
乱により微弱になり、且つ、波面が擾乱してしまうた
め、その散乱光を干渉計測等のレーザ光の可干渉性を応
用した光学的計測ができなくなる場合があった。そこ
で、フォトリフラクティブ効果に起因する光波の干渉現
象である4光波混合による位相共役光の発生或いは2光
波混合を応用して、測定対象物表面で散乱した光を、例
えば常誘電体であるBSO(Bi12SiO20)や強誘電
体であるLiNbO3 等のフォトリフラクティブ素子で
受光し、一旦擾乱した波面を補正することが行われてい
る。また、その物体表面が粗面でなくても、測定対象物
とフォトリフラクティブ素子との間の空間の屈折率分布
が、不均一な温度分布や風の影響等でランダムに変動す
ることによっても、上述の波面の擾乱が発生するが、フ
ォトリフラクティブ素子によって同様に波面補正され
る。
2. Description of the Related Art By irradiating a measuring object with laser light and measuring the reflected light or the scattered light, for example, by interference measurement,
In the spectral analysis of the object, the shape measurement, the position measurement, or the optical measurement for measuring the amount of displacement thereof, if the object surface is a rough surface, the incident laser light becomes weak by scattering, and Since the wavefront is disturbed, optical measurement using the coherence of laser light, such as interference measurement, may not be performed on the scattered light in some cases. Therefore, by applying the generation of phase conjugate light by four-wave mixing or the two-wave mixing, which is an interference phenomenon of light waves caused by the photorefractive effect, light scattered on the surface of the object to be measured is converted into, for example, BSO (paraelectric material). Light is received by a photorefractive element such as Bi 12 SiO 20 ) or ferroelectric LiNbO 3 , and the wavefront once disturbed is corrected. Also, even if the object surface is not rough, even if the refractive index distribution in the space between the measurement object and the photorefractive element fluctuates randomly due to uneven temperature distribution or the influence of wind, etc. Although the above-described wavefront disturbance occurs, the wavefront is similarly corrected by the photorefractive element.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、フォト
リフラクティブ素子において、波面補正はされるものの
出力光の強度が微弱であるという問題が生じる。特に、
フォトリフラクティブ素子の最小応答時間では追従する
ことのできない、例えば、測定対象物とフォトリフラク
ティブ素子との間の空間の屈折率分布変動や測定対象物
の振動等に起因する高周波ノイズが測定対象物からの散
乱光に重畳された場合に、正確な波面補正が不可能とな
った場合において、例えば、上述のBSOでは応答時間
はミリ秒オーダーと遅く、また、強誘電体では秒オーダ
ー以上と更に遅いため、より応答性の良い化合物半導体
のフォトリフラクティブ素子を使用する必要性が生じる
が、化合物半導体は応答性に優れるものの電気光学係数
が小さく、前記出力光の強度が更に微弱なものとなり、
高速応答性と高出力とを同時に確保する必要がある場合
に問題となっていた。本発明は、上記問題点に鑑みてな
されたものであり、その目的は、フォトリフラクティブ
効果を応用した波面補正を施した後の信号光強度を高出
力化できる光処理装置を提供し、波面補正の高速応答性
と高出力の両立を図り、更に、その光処理装置を使用し
た、測定対象物や測定環境に左右されない高精度且つ高
感度な光学的計測装置を提供する点にある。
However, in the photorefractive element, although the wavefront is corrected, the problem that the intensity of the output light is weak is caused. Especially,
High-frequency noise that cannot be followed with the minimum response time of the photorefractive element, for example, due to fluctuations in the refractive index distribution in the space between the measurement target and the photorefractive element and vibrations of the measurement target, is generated from the measurement target. In the case where accurate wavefront correction becomes impossible when superimposed on the scattered light of, for example, the response time of the above-mentioned BSO is as slow as milliseconds, and the response time of ferroelectrics is as slow as seconds or more. Therefore, the need to use a more responsive compound semiconductor photorefractive element arises, but the compound semiconductor is excellent in responsiveness, but the electro-optic coefficient is small, and the intensity of the output light is further weakened.
This has been a problem when it is necessary to ensure high-speed response and high output simultaneously. The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an optical processing device capable of increasing the signal light intensity after performing a wavefront correction applying a photorefractive effect, and to provide a wavefront correction. Another object of the present invention is to provide a high-precision and high-sensitivity optical measurement device which is not affected by the measurement object and the measurement environment, using the optical processing device.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
の本発明の第一の特徴構成は、特許請求の範囲の欄の請
求項1に記載した通り、本発明に係る光処理装置が、フ
ォトリフラクティブ素子と、そのフォトリフラクティブ
素子からの出射光を受光し、その受光した光を位相情報
を保持したまま直接光増幅する光増幅器とを備えてなる
点にある。
A first feature of the present invention to achieve this object is that, as described in claim 1 of the claims, the optical processing apparatus according to the present invention comprises: It is characterized by comprising a photorefractive element and an optical amplifier that receives light emitted from the photorefractive element and directly amplifies the received light while retaining phase information.

【0005】同第二の特徴構成は、特許請求の範囲の欄
の請求項2に記載した通り、上述の第一の特徴構成に加
えて、前記フォトリフラクティブ素子が量子井戸構造を
有する化合物半導体である点にある。
According to a second feature of the present invention, in addition to the first feature of the present invention, the photorefractive element is a compound semiconductor having a quantum well structure, as described in claim 2 of the claims. At one point.

【0006】同第三の特徴構成は、特許請求の範囲の欄
の請求項3に記載した通り、本発明に係る光学的計測装
置が、レーザ光源と、前記レーザ光源からの出力光を被
計測物体に照射して得られる反射光または散乱光からな
る信号光を受光可能な上述の第一または第二の特徴構成
を有する光処理装置と、前記光処理装置に入射可能な2
光波混合用の参照光を発生する参照光生成手段と、前記
光処理装置からの出力信号光を検出する光検出装置とを
備えてなる点にある。
A third characteristic configuration is that, as described in claim 3 of the claims, the optical measuring device according to the present invention measures the laser light source and the output light from the laser light source. An optical processing device having the above-described first or second characteristic configuration capable of receiving signal light composed of reflected light or scattered light obtained by irradiating an object;
It comprises a reference light generating means for generating a reference light for light wave mixing, and a light detecting device for detecting an output signal light from the light processing device.

【0007】同第四の特徴構成は、特許請求の範囲の欄
の請求項4に記載した通り、本発明に係る光学的計測装
置が、レーザ光源と、前記レーザ光源からの出力光を被
計測物体に照射して得られる反射光または散乱光からな
る信号光を受光可能な上述の第一または第二の特徴構成
を有する光処理装置と、前記光処理装置に入射可能な4
光波混合用の一対の対向するポンプ光を発生するポンプ
光生成手段と、前記光処理装置からの出力信号光を検出
する光検出装置とを備えてなり、前記光処理装置が、前
記フォトリフラクティブ素子からの出射光である前記信
号光の位相共役光が、前記被計測物体に入射して反射ま
たは散乱した後に前記光増幅器に入射するように構成さ
れている点にある。
The fourth characteristic configuration is that, as described in claim 4 of the claims, the optical measuring apparatus according to the present invention measures a laser light source and an output light from the laser light source. An optical processing device having the above-mentioned first or second characteristic configuration capable of receiving signal light composed of reflected light or scattered light obtained by irradiating an object;
Pump light generating means for generating a pair of opposed pump lights for light wave mixing, and a light detecting device for detecting an output signal light from the light processing device, wherein the light processing device comprises the photorefractive element The phase conjugate light of the signal light, which is the light emitted from the optical amplifier, is incident on the object to be measured, is reflected or scattered, and then enters the optical amplifier.

【0008】同第五の特徴構成は、特許請求の範囲の欄
の請求項5に記載した通り、本発明に係る光学的計測装
置が、レーザ光源と、前記レーザ光源からの出力光を被
計測物体に照射して得られる反射光または散乱光からな
る信号光を受光可能な上述の第一または第二の特徴構成
を有する光処理装置と、前記光処理装置からの出力信号
光を検出する光検出装置とを備えてなり、前記光処理装
置が、前記フォトリフラクティブ素子からなる自己励起
型位相共役鏡を有し、前記フォトリフラクティブ素子か
らの出射光である前記信号光の位相共役光が、前記被計
測物体に入射して反射または散乱した後に前記光増幅器
に入射するように構成されている点にある。
The fifth characteristic configuration is that, as described in claim 5 of the claims, the optical measuring device according to the present invention measures the laser light source and the output light from the laser light source. An optical processing device having the above-described first or second characteristic configuration capable of receiving signal light composed of reflected light or scattered light obtained by irradiating an object, and light for detecting output signal light from the optical processing device Comprising a detection device, the light processing device has a self-excitation type phase conjugate mirror consisting of the photorefractive element, the phase conjugate light of the signal light is light emitted from the photorefractive element, the The point is that it is configured to be incident on the optical amplifier after being incident on the measured object and reflected or scattered.

【0009】以下に作用を説明する。第一または第二の
特徴構成によれば、入射信号光に前述した測定対象物表
面が粗面であることや空間のゆらぎ等に起因して波面が
乱れ位相歪みが生じても、前記フォトリフラクティブ素
子がその入射信号光に対して波面補正を施すことがで
き、更に、前記光増幅器がその位相歪みの補償された微
弱な前記フォトリフラクティブ素子からの出射光を位相
情報を保持したまま直接光増幅することで、本来入射信
号光が有していた信号情報を適正な信号強度でもって回
復することができるのである。この結果、本特徴構成の
よる光処理装置を使用することで、従来、波面補正後の
信号光強度が微弱であったため、フォトリフラクティブ
素子によって波面補正を施したにもかかわらず、干渉計
測や光ヘテロダイン検波等の実際の光学的計測に適用で
きていなかったものが実用に供することができるのであ
る。
The operation will be described below. According to the first or second characteristic configuration, even if the wavefront is disturbed due to the fact that the surface of the measurement object described above is a rough surface or the fluctuation of space in the incident signal light, phase distortion occurs, the photorefractive The element can perform wavefront correction on the incident signal light, and further, the optical amplifier directly amplifies the weak light emitted from the photorefractive element, the phase distortion of which is compensated, while retaining the phase information. By doing so, the signal information that the incident signal light originally had can be recovered with an appropriate signal intensity. As a result, by using the optical processing device having this characteristic configuration, since the signal light intensity after the wavefront correction was conventionally weak, the interference measurement and the optical measurement were performed even though the wavefront correction was performed by the photorefractive element. What could not be applied to actual optical measurement such as heterodyne detection can be put to practical use.

【0010】ここで、微弱な信号光を、上述の光学的計
測に適用するためには、光のままで直接増幅する必要が
あるが、フォトリフラクティブ素子を介さず、半導体光
増幅器やファイバ光増幅器を使用して、前記微弱な信号
光を直接光増幅しようとしても、これらの光増幅器は入
力光としてレーザ光を想定しているため、測定対象物表
面が粗面であるため散乱した信号光は、入力光として使
用できないことに注意を要する。
Here, in order to apply a weak signal light to the above-mentioned optical measurement, it is necessary to directly amplify the signal light as it is. However, without using a photorefractive element, a semiconductor optical amplifier or a fiber optical amplifier is required. Even if it is attempted to directly amplify the weak signal light using these optical amplifiers, since these optical amplifiers assume laser light as input light, the signal light scattered due to the rough surface of the measurement target is Note that this cannot be used as input light.

【0011】尚、前記フォトリフラクティブ素子が入射
信号光に対して波面補正を施す場合として、第一に、互
いにコヒーレントな信号光と参照光とが同時に前記フォ
トリフラクティブ素子内で干渉縞を形成するように入射
する2光波混合、第二に、互いにコヒーレントで対向す
るポンプ光と信号光とが同時に前記フォトリフラクティ
ブ素子に入射して信号光の位相共役光を出射する4光波
混合、第三に、前記フォトリフラクティブ素子に共振機
構を採用して、外部からのポンプ光がなくても信号光の
みで位相共役光を発生する自己励起型がある。
In the case where the photorefractive element performs wavefront correction on incident signal light, first, mutually coherent signal light and reference light simultaneously form interference fringes in the photorefractive element. Second, four-wave mixing in which pump light and signal light that are coherently opposed to each other simultaneously enter the photorefractive element and emit phase conjugate light of signal light, and third, There is a self-excitation type in which a photorefractive element employs a resonance mechanism and generates phase conjugate light only with signal light without external pump light.

【0012】2光波混合の場合は、前記干渉縞によって
形成された位相格子で回折光が発生し、その信号光の位
相情報を含む回折光と波面の乱れの無いつまり位相歪み
の生じていない前記参照光が重なって出射光となり、信
号光の波面が実質的に補正される。4光波混合または自
己励起型の場合は、前記フォトリフラクティブ素子から
出射する位相共役光が、元の信号光の波面の乱れが生じ
る前の地点まで進行した時点で波面補正される。
In the case of two-wave mixing, diffracted light is generated by the phase grating formed by the interference fringes, and the diffracted light including the phase information of the signal light has no wavefront disturbance, that is, no phase distortion has occurred. The reference light is superimposed on the output light, and the wavefront of the signal light is substantially corrected. In the case of the four-wave mixing or self-excitation type, the wavefront correction is performed when the phase conjugate light emitted from the photorefractive element travels to a point before the wavefront of the original signal light is disturbed.

【0013】第二の特徴構成によれば、前記フォトリフ
ラクティブ素子の応答時間がマイクロ秒オーダまで短縮
できるため、信号光に100kHz程度の高周波ノイズ
が重畳しても波面補正が可能となるのである。ここで、
上述したように、化合物半導体の場合は、応答性に優れ
るものの電気光学係数が小さく、前記出力光の強度が微
弱であるため、かかる高周波ノイズが想定される環境下
では、前記第一の特徴構成を採用することで初めて実用
に供することができることに注意を要する。
According to the second characteristic configuration, since the response time of the photorefractive element can be reduced to the order of microseconds, the wavefront can be corrected even if high-frequency noise of about 100 kHz is superimposed on the signal light. here,
As described above, in the case of the compound semiconductor, although the response is excellent, the electro-optic coefficient is small and the intensity of the output light is weak. Therefore, in an environment where such high-frequency noise is assumed, the first characteristic configuration is used. It should be noted that practical use can be achieved only by adopting.

【0014】第三、第四または第五の特徴構成によれ
ば、前記レーザ光源からの前記出力光を前記被計測物体
に照射して得られる前記信号光に対して、前記光処理装
置が、夫々、2光波混合、4光波混合による位相共役光
の発生、または、自己励起による位相共役光の発生によ
り波面補正をすることができ、その出射光を前記光検出
装置が検出することで、前記信号光に含まれている前記
被計測物体の計測情報を効率的に取り出すことができる
のである。この結果、フォトリフラクティブ効果を各種
光学的計測へ適用するに当たり、使用環境に対する制約
条件を大幅に緩和して、実用範囲を大幅に広げることが
できるのである。
[0014] According to the third, fourth or fifth characteristic configuration, the optical processing device is provided for the signal light obtained by irradiating the object to be measured with the output light from the laser light source, Wavefront correction can be performed by generation of phase conjugate light by two-wave mixing and four-wave mixing, or generation of phase conjugate light by self-excitation, respectively. The measurement information of the object to be measured included in the signal light can be efficiently extracted. As a result, in applying the photorefractive effect to various optical measurements, it is possible to greatly reduce the constraints on the use environment and greatly expand the practical range.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0016】図1は、本発明に係る光処理装置を用いた
光学的計測装置の一実施形態である干渉計測装置の概略
構成図である。図1に示すように、本実施形態の干渉計
測装置は、レーザ光源3と、前記レーザ光源3からの出
力光20のビーム径を一定に整形する第1コリメートレ
ンズ9と、前記第1コリメートレンズ9を通過後の前記
出力光20を出力光21と第1参照光23の2系統に分
岐する第1ビームスプリッタ10と、前記出力光21を
更に出力光22と第2参照光24の2系統に分岐する第
2ビームスプリッタ6と、前記出力光22を被計測物体
4に照射してその表面で散乱した散乱光を集光レンズ1
1で集光した信号光25と前記第2参照光24を受光す
るフォトリフラクティブ素子1と、そのフォトリフラク
ティブ素子1からの出射光26である波面補正された信
号光を第2集光12を介して受光する光増幅器2と、第
2コリメートレンズ13、第1固定ミラー14、第2固
定ミラー15、第3ビームスプリッタ16、受光素子1
7からなりマイケルソン干渉計を形成する光検出装置7
とを備えて構成されている。尚、本発明に係る光処理装
置5は、前記フォトリフラクティブ素子1と前記光増幅
器2とから構成されている。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an interference measuring device which is an embodiment of an optical measuring device using the optical processing device according to the present invention. As shown in FIG. 1, an interference measuring apparatus according to the present embodiment includes a laser light source 3, a first collimating lens 9 for shaping a beam diameter of output light 20 from the laser light source 3 to a constant value, and the first collimating lens. 9, a first beam splitter 10 for splitting the output light 20 into two systems of an output light 21 and a first reference light 23, and further dividing the output light 21 into two systems of an output light 22 and a second reference light 24. A second beam splitter 6 that divides the light into an object to be measured 4 and scatters the light scattered on the surface of the object to be measured 4 with a condenser lens 1
The photorefractive element 1 receiving the signal light 25 and the second reference light 24 condensed at 1 and the signal light having been subjected to wavefront correction, which is the light 26 emitted from the photorefractive element 1, is transmitted through the second condensate 12. Optical amplifier 2 for receiving light at the same time, second collimating lens 13, first fixed mirror 14, second fixed mirror 15, third beam splitter 16, light receiving element 1
Photodetector 7 comprising Michelson interferometer
It is comprised including. The optical processing device 5 according to the present invention includes the photorefractive element 1 and the optical amplifier 2.

【0017】前記フォトリフラクティブ素子1は、Ga
As化合物半導体、または、AlGaAs/GaAs量
子井戸構造化合物半導体からなるものを使用する。ま
た、前記第2ビームスプリッタ6は、2光波混合用の参
照光を生成する参照光生成手段として機能する。前記フ
ォトリフラクティブ素子1の化合物半導体結晶内には、
外部電圧の印加により10kV/cm程度の強電界が形
成され、前記信号光25と前記第2参照光24が前記化
合物半導体結晶内で所定の応答時間遅れでリアルタイム
に位相格子を形成するフォトリフラクティブ効果が発現
する。このフォトリフラクティブ効果の発現によって、
上述した如く、入射信号光に対して波面補正が施される
のである。
The photorefractive element 1 is composed of Ga
An As compound semiconductor or an AlGaAs / GaAs quantum well structure compound semiconductor is used. Further, the second beam splitter 6 functions as reference light generating means for generating reference light for two-wave mixing. In the compound semiconductor crystal of the photorefractive element 1,
A strong electric field of about 10 kV / cm is formed by application of an external voltage, and the signal light 25 and the second reference light 24 form a phase grating in real time with a predetermined response time delay in the compound semiconductor crystal. Is expressed. With the appearance of this photorefractive effect,
As described above, the wavefront correction is performed on the incident signal light.

【0018】前記光増幅器2としては、例えば、エルビ
ウム添加光ファイバ増幅器(EDFA)等の光ファイバ
増幅器、または、半導体光増幅器を使用する。また、前
記レーザ光源3の発振波長は、先ず、前記フォトリフラ
クティブ素子1の感度域に合わせて、0.8μmから
1.5μmの範囲で決定され、次に、使用する前記光増
幅器2の増幅特性を考慮して決定される。例えば、ED
FAでは、エルビウムイオンのエネルギ準位の特定の準
位間のエネルギ差に等しい、0.5μm、0.6μm、
0.8μm、0.98μm及び1.48μmの光信号が
入射すると誘導放出によってその光信号が増幅される。
これより、本実施形態では、前記レーザ光源3の発振波
長は0.8μm、0.98μm及び1.48μmのもの
を使用する。
As the optical amplifier 2, for example, an optical fiber amplifier such as an erbium-doped optical fiber amplifier (EDFA) or a semiconductor optical amplifier is used. The oscillation wavelength of the laser light source 3 is firstly determined in a range of 0.8 μm to 1.5 μm in accordance with the sensitivity range of the photorefractive element 1. Is determined in consideration of For example, ED
In FA, the energy difference between specific levels of erbium ion energy levels is equal to 0.5 μm, 0.6 μm,
When optical signals of 0.8 μm, 0.98 μm and 1.48 μm enter, the optical signals are amplified by stimulated emission.
Therefore, in the present embodiment, the laser light source 3 has an oscillation wavelength of 0.8 μm, 0.98 μm, and 1.48 μm.

【0019】前記光検出装置7は、前記光増幅器2で光
増幅された出力信号光27が前記第2コリメートレンズ
13と前記第1固定ミラー14を介して前記第3ビーム
スプリッタ16に入射し、更に、前記第1参照光23が
前記第3ビームスプリッタ16に直接入射するように構
成されている。
The photodetector 7 outputs the output signal light 27 optically amplified by the optical amplifier 2 to the third beam splitter 16 via the second collimating lens 13 and the first fixed mirror 14, Further, the first reference light 23 is configured to directly enter the third beam splitter 16.

【0020】以上、本実施形態の構成による干渉計測装
置によって、前記被計測物体4に対するスペクトル分
析、形状計測、位置計測、或いは、それらの変異量の計
測等を、たとえ、前記被計測物体4の表面が粗く、入射
した前記出力光22が散乱により微弱になり、且つ、波
面が擾乱しても、または、前記被計測物体4と前記フォ
トリフラクティブ素子1との間の空間の屈折率分布が不
均一な温度分布や風の影響等でランダムに変動すること
によって信号光の位相歪みが生じても、精度良く行うこ
とができるのである。また、前記被計測物体4と前記フ
ォトリフラクティブ素子1との間の空間の屈折率分布変
動や前記被計測物体4の振動等に起因する100kHz
程度以下の高周波ノイズが信号光に重畳しても、精度良
く波面補正でき、然も、その波面補正された信号光の光
強度が前記光増幅器2によって確保されるため、前記光
検出装置7で十分に検出でき、所期の機能を発揮できる
のである。
As described above, the interference measurement apparatus having the configuration of the present embodiment performs spectrum analysis, shape measurement, position measurement, or measurement of the amount of variation of the object 4 to be measured, for example. Even if the surface is rough and the incident output light 22 is weakened by scattering and the wavefront is disturbed, or the refractive index distribution of the space between the measured object 4 and the photorefractive element 1 is not good. Even if a phase distortion of the signal light occurs due to a random fluctuation due to a uniform temperature distribution, the influence of wind, or the like, the signal light can be accurately detected. Also, 100 kHz caused by fluctuation of the refractive index distribution in the space between the measured object 4 and the photorefractive element 1 and vibration of the measured object 4.
Even if high-frequency noise of a degree or less is superimposed on the signal light, the wavefront can be corrected with high accuracy, and the light intensity of the wavefront-corrected signal light is ensured by the optical amplifier 2. It can be sufficiently detected and can perform its intended function.

【0021】以下に、別実施形態を説明する。 〈1〉上記実施形態では、前記フォトリフラクティブ素
子1は、2光波混合を利用して信号光の波面補正を実行
するが、4光波混合による位相共役光の発生を利用する
波面補正であっても構わない。この場合、図2に示すよ
うに、2光波混合用参照光を生成する参照光生成手段の
代わりに、4光波混合用の一対の対向するポンプ光28
を発生するポンプ光生成手段8が設けられている。本実
施形態では、前記第2ビームスプリッタ6が前記ポンプ
光28の一方を生成する前記ポンプ光生成手段8として
そのまま使用される。また、前記第2ビームスプリッタ
6で分岐して生成された前記ポンプ光28の一方が前記
フォトリフラクティブ素子1を透過後に固定ミラー18
で反射して、前記ポンプ光28の他方が生成される。前
記固定ミラー18が前記ポンプ光生成手段8の一部とし
て機能する。また、前記光増幅器2は、図2に示すよう
に配置する。つまり、前記フォトリフラクティブ素子1
から前記信号光25の入射方向とは逆方向に出射する位
相共役光29が、前記被計測物体4に再照射され反射或
いは散乱した後に、前記信号光25の時間の経過を逆戻
りした形で波面補正され、その波面補正された位相共役
光30が受光可能に配置してある。
Hereinafter, another embodiment will be described. <1> In the above embodiment, the photorefractive element 1 performs wavefront correction of signal light using two-wave mixing, but may perform wavefront correction using generation of phase conjugate light by four-wave mixing. I do not care. In this case, as shown in FIG. 2, a pair of opposed pump lights 28 for four-wave mixing is used instead of the reference light generating means for generating the two-wave mixing reference light.
Is provided. In the present embodiment, the second beam splitter 6 is used as it is as the pump light generating means 8 for generating one of the pump lights 28. Further, after one of the pump lights 28 generated by splitting by the second beam splitter 6 passes through the photorefractive element 1, the fixed mirror 18
And the other of the pump light 28 is generated. The fixed mirror 18 functions as a part of the pump light generation unit 8. The optical amplifier 2 is arranged as shown in FIG. That is, the photorefractive element 1
After the phase conjugate light 29 emitted in the opposite direction to the incident direction of the signal light 25 from the object 4 is re-irradiated and reflected or scattered on the object 4 to be measured, the wavefront of the signal light 25 is reversed in the time course of the time. The phase conjugate light 30 that has been corrected and wavefront corrected is arranged to be able to receive light.

【0022】〈2〉図2に示す実施形態において、前記
ポンプ光生成手段8を設ける代わりに、前記フォトリフ
ラクティブ素子1が、それ自体或いは固定ミラーとの組
み合わせで、前記信号光25の入射方向とは逆方向に前
記位相共役光29を出射する自己励起型位相共役鏡とし
て機能するように構成するのも好ましい実施の形態であ
る。
<2> In the embodiment shown in FIG. 2, instead of providing the pump light generating means 8, the photorefractive element 1 may be used by itself or in combination with a fixed mirror to determine the incident direction of the signal light 25 In a preferred embodiment, the device is configured to function as a self-excitation type phase conjugate mirror that emits the phase conjugate light 29 in the opposite direction.

【0023】〈3〉前記フォトリフラクティブ素子1
は、必ずしも、GaAs化合物半導体、または、AlG
aAs/GaAs系の量子井戸構造化合物半導体でなく
ても構わない。例えば、量子井戸構造化合物半導体の場
合、AlGaInP/GaInP系、InGaAsP/
InGaAs系、InGaAsP/InP系の化合物半
導体であっても良い。この場合、前記レーザ光源3の発
振波長は上記各化合物半導体の感度域に合わせて、夫
々、0.5μmから0.8μm、1.4μmから1.9
μm、1.4μmから1.7μmの範囲となる。更に、
高周波ノイズに係る使用環境が良好な場合は、例えば、
BSOを用いて構成されていても構わない。この場合、
前記レーザ光源3の発振波長はBSOの感度域に合わせ
て決定される必要があり、0.4μmから0.7μmの
範囲となる。
<3> Photorefractive element 1
Is not necessarily a GaAs compound semiconductor or AlG
It does not have to be an aAs / GaAs quantum well structure compound semiconductor. For example, in the case of a quantum well structure compound semiconductor, an AlGaInP / GaInP system, InGaAsP /
An InGaAs-based or InGaAsP / InP-based compound semiconductor may be used. In this case, the oscillation wavelength of the laser light source 3 is 0.5 μm to 0.8 μm and 1.4 μm to 1.9, respectively, in accordance with the sensitivity range of each compound semiconductor.
μm, 1.4 μm to 1.7 μm. Furthermore,
If the use environment related to high-frequency noise is favorable, for example,
It may be configured using BSO. in this case,
The oscillation wavelength of the laser light source 3 needs to be determined according to the sensitivity range of BSO, and is in the range of 0.4 μm to 0.7 μm.

【0024】〈4〉上記の各実施形態では、前記光検出
装置7としてマイケルソン干渉計を使用したが、他の検
出手段によるものであっても構わない。
<4> In each of the above embodiments, a Michelson interferometer was used as the photodetector 7, but another photodetector may be used.

【0025】[0025]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
本発明に係る光処理装置によってフォトリフラクティブ
効果を応用した波面補正を施した後の信号光強度を高出
力化できるようになり、波面補正の高速応答性と高出力
の両立を図り、更に、その光処理装置を使用した、測定
対象物や測定環境に左右されない高精度且つ高感度な光
学的計測装置を提供できるようになった。
As described above, according to the present invention,
It becomes possible to increase the signal light intensity after performing the wavefront correction applying the photorefractive effect by the optical processing device according to the present invention, and achieve both high-speed response and high output of the wavefront correction, and furthermore, It has become possible to provide a highly accurate and highly sensitive optical measurement device that uses an optical processing device and is not affected by a measurement object or a measurement environment.

【0026】尚、特許請求の範囲の項に、図面との対照
を便利にするために符号を記すが、該記入により本発明
は添付図面の構成に限定されるものではない。
In the claims, reference numerals are provided for convenience of comparison with the drawings, but the present invention is not limited to the configuration shown in the accompanying drawings.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係る光処理装置を用いた光学的計測装
置の一実施形態の概略構成図
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an embodiment of an optical measurement device using an optical processing device according to the present invention.

【図2】本発明に係る光処理装置を用いた光学的計測装
置の別実施形態の概略構成図
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of another embodiment of an optical measurement device using the optical processing device according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 フォトリフラクティブ素子 2 光増幅器 3 レーザ光源 4 被計測物体 5 光処理装置 6 参照光生成手段 7 光検出装置 8 ポンプ光生成手段 20、21、22 出力光 23 第1参照光 24 第2参照光 25 信号光 26 出射光 27 出力信号光 28 ポンプ光 29、30 位相共役光 REFERENCE SIGNS LIST 1 photorefractive element 2 optical amplifier 3 laser light source 4 object to be measured 5 light processing device 6 reference light generating means 7 photodetector 8 pump light generating means 20, 21, 22 output light 23 first reference light 24 second reference light 25 Signal light 26 Outgoing light 27 Output signal light 28 Pump light 29, 30 Phase conjugate light

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 フォトリフラクティブ素子(1)と、そ
のフォトリフラクティブ素子(1)からの出射光(2
6)を受光し、その受光した光を位相情報を保持したま
ま直接光増幅する光増幅器(2)とを備えてなる光処理
装置。
1. A photorefractive element (1) and light (2) emitted from the photorefractive element (1).
An optical processing device comprising: an optical amplifier (2) for receiving the light of (6) and directly amplifying the received light while retaining the phase information.
【請求項2】 前記フォトリフラクティブ素子(1)が
量子井戸構造を有する化合物半導体である請求項1記載
の光処理装置。
2. The optical processing apparatus according to claim 1, wherein the photorefractive element is a compound semiconductor having a quantum well structure.
【請求項3】 レーザ光源(3)と、前記レーザ光源
(3)からの出力光(22)を被計測物体(4)に照射
して得られる反射光または散乱光からなる信号光(2
5)を受光可能な請求項1または2記載の光処理装置
(5)と、前記光処理装置(5)に入射可能な2光波混
合用の参照光を発生する参照光生成手段(6)と、前記
光処理装置(5)からの出力信号光(27)を検出する
光検出装置(7)とを備えてなる光学的計測装置。
3. A laser light source (3) and a signal light (2) comprising reflected light or scattered light obtained by irradiating an output light (22) from the laser light source (3) onto an object to be measured (4).
3. An optical processing device (5) according to claim 1 or 2, which is capable of receiving said light processing device, and a reference light generating means (6) for generating a reference light for two-wave mixing that can be incident on said optical processing device (5). And an optical detection device (7) for detecting an output signal light (27) from the optical processing device (5).
【請求項4】 レーザ光源(3)と、前記レーザ光源
(3)からの出力光(22)を被計測物体(4)に照射
して得られる反射光または散乱光からなる信号光(2
5)を受光可能な請求項1または2記載の光処理装置
(5)と、前記光処理装置(5)に入射可能な4光波混
合用の一対の対向するポンプ光を発生するポンプ光生成
手段(8)と、前記光処理装置(5)からの出力信号光
(27)を検出する光検出装置(7)とを備えてなり、 前記光処理装置(5)が、前記フォトリフラクティブ素
子(1)からの出射光(26)である前記信号光(2
5)の位相共役光(29)が、前記被計測物体(4)に
入射して反射または散乱した後に前記光増幅器(2)に
入射するように構成されている光学的計測装置。
4. A laser light source (3) and a signal light (2) comprising reflected light or scattered light obtained by irradiating an output light (22) from the laser light source (3) onto an object to be measured (4).
3. An optical processing device (5) according to claim 1 or 2, which is capable of receiving light from the light source, and a pump light generating means for generating a pair of opposed pump lights for four-wave mixing that can be incident on the optical processing device (5). (8), and a photodetector (7) for detecting an output signal light (27) from the optical processing device (5), wherein the optical processing device (5) includes the photorefractive element (1). )) Is the signal light (2)
An optical measurement device configured to cause the phase conjugate light (29) of (5) to enter the optical amplifier (2) after being incident on the measured object (4) and reflected or scattered.
【請求項5】 レーザ光源(3)と、前記レーザ光源
(3)からの出力光(22)を被計測物体(4)に照射
して得られる反射光または散乱光からなる信号光(2
5)を受光可能な請求項1または2記載の光処理装置
(5)と、前記光処理装置(5)からの出力信号光(2
7)を検出する光検出装置(7)とを備えてなり、 前記光処理装置(5)が、前記フォトリフラクティブ素
子(1)からなる自己励起型位相共役鏡を有し、前記フ
ォトリフラクティブ素子(1)からの出射光(26)で
ある前記信号光(25)の位相共役光(29)が、前記
被計測物体(4)に入射して反射または散乱した後に前
記光増幅器(2)に入射するように構成されている光学
的計測装置。
5. A laser light source (3) and a signal light (2) composed of reflected light or scattered light obtained by irradiating an output light (22) from the laser light source (3) onto an object to be measured (4).
The optical processing device (5) according to claim 1 or 2, which is capable of receiving light from the optical processing device (5), and an output signal light (2) from the optical processing device (5).
And a photodetector (7) for detecting the photorefractive element (7), wherein the optical processing device (5) has a self-excited phase conjugate mirror comprising the photorefractive element (1), and The phase conjugate light (29) of the signal light (25), which is the outgoing light (26) from 1), is incident on the object to be measured (4) and is reflected or scattered before being incident on the optical amplifier (2). Optical measuring device configured to:
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101135142B1 (en) 2010-11-01 2012-04-16 한국표준과학연구원 Apparatus of surface vibration measurement using injection locking laser
JP2013504761A (en) * 2009-09-14 2013-02-07 バイオ−ラド ラボラトリーズ インコーポレイテッド Quasi real-time optical phase conjugation

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