JP2015517094A5

JP2015517094A5 -

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Publication number: JP2015517094A5
Application number: JP2015500772A
Authority: JP
Filing date: 2013-03-25
Publication date: 2016-05-12

Description

用語「ヘテロダイン検出」は、多くの場合、光学干渉法に関連して使用されるが、用語「ホモダイン検出」は、参照ビーム（局部発振器）が、変調プロセス、すなわち、標的による散乱前に、信号ビームと同一の源から導出されることを示すために、本開示全体を通して使用される。
本願明細書は、例えば、以下の項目も提供する。
（項目１）
ＬＩＤＡＲシステムであって、
−実質的直線偏光出力ビームを発生させるために適合されたビーム発生区画と、
−前記出力ビームの偏光を制御可能に交互させるための第１の光学デバイスを備えるビーム操向区画であって、前記第１の光学デバイスは、第１の偏光ビームスプリッタと光学接続し、前記ビーム操向区画は、第１の方向と第２の方向との間で互換的に前記出力ビームを指向させるために適合されている、ビーム操向区画と
を備え、
前記ＬＩＤＡＲシステムは、前記第１および第２の方向から受けた放射を検出し、伝搬し、および／または受けるために構成され、前記受けた放射は、前記出力ビームの反対方向に伝搬している、ＬＩＤＡＲシステム。
（項目２）
前記ビーム発生区画はさらに、非可逆光学要素を備え、前記出力ビームおよび前記受けた放射は、前記非可逆光学要素を通して反対方向に伝搬し得、前記非可逆光学要素は、前記出力ビームおよび前記受けた放射の偏光を回転させるために適合されている、項目１に記載のＬＩＤＡＲシステム。
（項目３）
前記非可逆光学要素は、前記出力ビームの偏光および前記受けた放射の偏光が、前記非可逆光学要素の片側において相互に実質的に垂直であり、かつ前記非可逆光学要素の反対側において相互に実質的に平行であるように構成されている、項目２に記載のＬＩＤＡＲシステム。
（項目４）
前記非可逆光学要素は、前記出力ビームが前記非可逆光学要素を通して伝搬すると、前記出力ビームの偏光を約４５度回転させるように適合されている、項目２から３のいずれかに記載のＬＩＤＡＲシステム。
（項目５）
前記非可逆光学要素は、前記受けた放射が前記非可逆光学要素を通して伝搬すると、前記受けた放射の偏光を約４５度回転させるように適合されている、項目２から４のいずれかに記載のＬＩＤＡＲシステム。
（項目６）
ファラデー回転子等の前記非可逆光学要素は、ファラデー効果を用いて、光の偏光を回転させる、項目２から５のいずれかに記載のＬＩＤＡＲシステム。
（項目７）
前記ビーム操向区画はさらに、前記第２の方向に伝搬する前記出力ビームの偏光を制御可能に交互させるための第２の光学デバイスを備え、前記第２の光学デバイスは、第２の偏光ビームスプリッタと光学接続し、前記ビーム操向区画は、前記第１の方向、前記第２の方向、および第３の方向間で互換的に前記出力ビームを指向させるために適合されている、項目１から６のいずれかに記載のＬＩＤＡＲシステム。
（項目８）
前記第１の光学デバイスおよび／または前記第２の光学デバイスは、可逆光学要素として機能することができる、項目１から７のいずれかに記載のＬＩＤＡＲシステム。
（項目９）
前記ビーム操向区画は、測定体積内の粒子の照明のために、前記出力ビームを前記測定体積に向かって指向させるために適合されている、項目１から８のいずれかに記載のＬＩＤＡＲシステム。
（項目１０）
前記出力ビームを測定体積上に集束させるためのレンズ配列をさらに備える、項目１から９のいずれかに記載のＬＩＤＡＲシステム。
（項目１１）
参照ビームを発生させるための手段をさらに備える、項目１から１０のいずれかに記載のＬＩＤＡＲシステム。
（項目１２）
前記参照ビームは、前記出力ビームの反対方向に伝搬している、項目１１に記載のＬＩＤＡＲシステム。
（項目１３）
前記参照ビームは、信号ビームと同軸方向に伝搬している、項目１１から１２のいずれかに記載のＬＩＤＡＲシステム。
（項目１４）
前記第１、第２、および／または第３の方向から受けた放射を検出し、伝搬し、および／または受けるために適合されている、項目１から１３のいずれかに記載のＬＩＤＡＲシステム。
（項目１５）
前記受けた放射は、前記出力ビームの反対方向に伝搬している、項目１４に記載のＬＩＤＡＲシステム。
（項目１６）
参照ビームは、前記受けた放射と同軸方向に伝搬している、項目１４から１５のいずれかに記載のＬＩＤＡＲシステム。
（項目１７）
受けた放射と混合された参照ビームの検出のために適合された検出器をさらに備える、項目１から１６のいずれかに記載のＬＩＤＡＲシステム。
（項目１８）
前記出力ビームの反対方向に伝搬している参照ビームおよび受けた放射を分割するために適合された初期偏光ビームスプリッタをさらに備える、項目１から１７のいずれかに記載のＬＩＤＡＲシステム。
（項目１９）
前記受けた放射は、前記出力ビームによって照明される測定体積内の粒子から放出または散乱される光を含む、項目１から１８のいずれかに記載のＬＩＤＡＲシステム。
（項目２０）
前記第１および／または第２の光学デバイスは、可変光学リターダである、項目１から１９のいずれかに記載のＬＩＤＡＲシステム。
（項目２１）
前記第１および／または第２の光学デバイスは、回転可能波長板である、項目１から２０のいずれかに記載のＬＩＤＡＲシステム。
（項目２２）
前記第１および／または前記第２の光学デバイスは、可動部品を伴わずに、前記出力ビームの偏光を制御可能に交互させるために適合されている、項目１から２１のいずれかに記載のＬＩＤＡＲシステム。
（項目２３）
前記第１および／または前記第２の光学デバイスは、偏光の２つの具体的状態間で前記出力ビームの偏光を制御可能に交互させるために適合されている、項目１から２２のいずれかに記載のＬＩＤＡＲシステム。
（項目２４）
前記第１および／または前記第２の光学デバイスは、所定の周波数を伴う偏光の２つの具体的状態間で前記出力ビームの偏光を制御可能に交互させるために適合されている、項目１から２３のいずれかに記載のＬＩＤＡＲシステム。
（項目２５）
前記周波数は、約１Ｈｚ、例えば、０．０１Ｈｚ〜１ｋＨｚ、例えば、０．０１Ｈｚ〜０．１Ｈｚ、例えば、０．１Ｈｚ〜０．２Ｈｚ、例えば、０．２Ｈｚ〜０．３Ｈｚ、例えば、０．３Ｈｚ〜０．４Ｈｚ、例えば、０．４Ｈｚ〜０．５Ｈｚ、例えば、０．５Ｈｚ〜０．６Ｈｚ、例えば、０．６Ｈｚ〜０．７Ｈｚ、例えば、０．７Ｈｚ〜０．８Ｈｚ、例えば、０．８Ｈｚ〜０．９Ｈｚ、例えば、０．９Ｈｚ〜１Ｈｚ、例えば、１Ｈｚ〜１．５Ｈｚ、例えば、１．５Ｈｚ〜２Ｈｚ、例えば、２Ｈｚ〜３Ｈｚ、例えば、３Ｈｚ〜４Ｈｚ、例えば、４Ｈｚ〜５Ｈｚ、例えば、５Ｈｚ〜６Ｈｚ、例えば、６Ｈｚ〜７Ｈｚ、例えば、７Ｈｚ〜８Ｈｚ、例えば、８Ｈｚ〜９Ｈｚ、例えば、９Ｈｚ〜１０Ｈｚ、例えば、１０Ｈｚ〜１５Ｈｚ、例えば、１５Ｈｚ〜３０Ｈｚ、例えば、３０Ｈｚ〜６０Ｈｚ、例えば、６０Ｈｚ〜１００Ｈｚ、例えば、１００Ｈｚ〜１ｋＨｚである、項目２４に記載のＬＩＤＡＲシステム。
（項目２６）
前記第１の光学デバイスと前記第１の偏光ビームスプリッタとの間の光学接続は、少なくとも部分的に、偏光維持光学導波路によって提供される、項目１から２５のいずれかに記載のＬＩＤＡＲシステム。
（項目２７）
前記第１の光学デバイスと前記第１の偏光ビームスプリッタとの間の光学接続は、少なくとも部分的に、光ファイバ、好ましくは、偏光維持光ファイバによって提供される、項目１から２６のいずれかに記載のＬＩＤＡＲシステム。
（項目２８）
前記出力ビームの偏光を前記偏光維持光学導波路／ファイバの伝搬方向に整合させるための手段をさらに備える、項目２６から２７のいずれかに記載のＬＩＤＡＲシステム。
（項目２９）
前記ビーム発生区画はさらに、光学経路内に位置する１つ以上の直線偏光子を備える、項目１から２８のいずれかに記載のＬＩＤＡＲシステム。
（項目３０）
前記ビーム発生区画は、コヒーレント光源、例えば、コヒーレントレーザ、例えば、半導体レーザ、例えば、統合された半導体レーザアセンブリを備える、項目１から２９のいずれかに記載のＬＩＤＡＲシステム。
（項目３１）
前記ビーム発生区画は、コリメートされた直線偏光出力を送達するコヒーレント光源を備える、項目１から３０のいずれかに記載のＬＩＤＡＲシステム。
（項目３２）
前記参照ビームは、少なくとも部分的に、光ファイバの第１または第２の端部表面によって発生される、項目１１から３１のいずれかに記載のＬＩＤＡＲシステム。
（項目３３）
前記参照ビームは、少なくとも部分的に、部分的反射鏡によって発生される、項目１１から３２のいずれかに記載のＬＩＤＡＲシステム。
（項目３４）
前記参照ビームの偏光は、前記受けた放射の偏光に実質的に等しい、項目１１から３３のいずれかに記載のＬＩＤＡＲシステム。
（項目３５）
信号プロセッサをさらに備える、項目１から３４のいずれかに記載のＬＩＤＡＲシステム。
（項目３６）
前記信号プロセッサは、検出器信号に基づいて、粒子の速度に対応する速度信号を発生させるために適合されている、項目３５に記載のＬＩＤＡＲシステム。
（項目３７）
前記信号プロセッサは、風速の判定のために構成されている、項目３５から３６のいずれかに記載のＬＩＤＡＲシステム。
（項目３８）
前記信号プロセッサは、測定体積内の乱れの判定のために構成されている、項目３５から３７のいずれかに記載のＬＩＤＡＲシステム。
（項目３９）
前記信号プロセッサは、測定体積内の温度の判定のために構成されている、項目３５から３８のいずれかに記載のＬＩＤＡＲシステム。
（項目４０）
前記信号プロセッサは、検出器信号に基づいて、測定体積内の粒子の濃度に対応する濃度信号を発生させるために構成されている、項目３５から３９のいずれかに記載のＬＩＤＡＲシステム。
（項目４１）
前記信号プロセッサは、測定体積内の粒子濃度の判定のために構成されている、項目３５から４０のいずれかに記載のＬＩＤＡＲシステム。
（項目４２）
前記ＬＩＤＡＲシステムは、コヒーレントドップラーＬＩＤＡＲシステムである、項目１から４１のいずれかに記載のＬＩＤＡＲシステム。
（項目４３）
ＬＩＤＡＲシステムであって、
−実質的直線偏光出力ビームを発生させるために適合されたビーム発生区画と、
−前記出力ビームを第１の方向に、受けた放射を第２の反対方向に伝搬させるための偏光維持光学導波路と、
−非可逆光学要素であって、前記出力ビームおよび前記受けた放射は、前記非可逆光学要素を通して、反対方向に伝搬し、前記非可逆光学要素は、前記出力ビームおよび前記受けた放射の偏光を回転させるために適合されている、非可逆光学要素と
を備える、ＬＩＤＡＲシステム。
（項目４４）
前記光学要素は、前記出力ビームの偏光および前記受けた放射の偏光が、前記光学要素の片側において相互に実質的に垂直であり、かつ前記光学要素の反対側において相互に実質的に平行であるように構成されている、項目４３に記載のＬＩＤＡＲシステム。
（項目４５）
項目１から４２のいずれかに記載のシステムの特徴のいずれかをさらに備える、項目４３から４４のいずれかに記載のＬＩＤＡＲシステム。
（項目４６）
窓を収容するビーム操向区画と光学接続するビーム発生区画を備えるＬＩＤＡＲシステムであって、出力ビームは、前記窓を通して伝送され、前記ビーム発生区画は、少なくとも１つの光学導波路を通して前記ビーム操向区画に伝送される、加熱光源の光学出力の少なくとも一部を用いる、少なくとも１つの加熱光源を収容し、前記少なくとも１つの加熱光源は、前記窓を加熱するように適合されている、ＬＩＤＡＲシステム。
（項目４７）
前記光学導波路は、１つ以上の光学ファイバを備える、項目４６に記載のＬＩＤＡＲシステム。
（項目４８）
前記出力ビームの波長は、前記加熱光源の波長と異なる、項目４６から４７のいずれかに記載のＬＩＤＡＲシステム。
（項目４９）
前記加熱光源の波長は、前記ＬＩＤＡＲシステムの検出波長間隔と異なる、項目４６から４８のいずれかに記載のＬＩＤＡＲシステム。
（項目５０）
前記少なくとも１つの加熱光源は、前記窓内において前記加熱光源の光学出力の電磁エネルギーを熱エネルギーに変換することによって、前記窓を加熱するように適合されている、項目４６から４８のいずれかに記載のＬＩＤＡＲシステム。
（項目５１）
前記少なくとも１つの加熱光源は、少なくとも前記窓の一部の凝縮および／または氷結を回避するように適合されている、項目４６から５０のいずれかに記載のＬＩＤＡＲシステム。
（項目５２）
前記窓は、前記出力ビームを集束させるために適合されたレンズである、項目４６から５１のいずれかに記載のＬＩＤＡＲシステム。
（項目５３）
前記窓は、楕円形、例えば、円形である、項目４６から５２のいずれかに記載のＬＩＤＡＲシステム。
（項目５４）
前記窓の円周方向リムは、金属および／または反射コーティングを提供される、項目４６から５３のいずれかに記載のＬＩＤＡＲシステム。
（項目５５）
前記窓の一方または両方の表面は、反射防止コーティングを提供される、項目４６から５４のいずれかに記載のＬＩＤＡＲシステム。
（項目５６）
前記加熱光源からの光は、前記窓の２つの表面間で結合される、項目４６から５５のいずれかに記載のＬＩＤＡＲシステム。
（項目５７）
前記加熱光源からの光は、屈折要素、例えば、結合ファセット、拡散板、プリズム、または光導体を用いて、前記窓の２つの表面間で結合される、項目４６から５６のいずれかに記載のＬＩＤＡＲシステム。
（項目５８）
前記屈折要素は、凹面または凸面である、項目５７に記載のＬＩＤＡＲシステム。
（項目５９）
前記加熱光源からの光は、前記窓の２つの表面間の全内部反射を用いて、前記窓の内側を伝搬するように適合されている、項目５６から５８のいずれかに記載のＬＩＤＡＲシステム。
（項目６０）
窓材料は、前記加熱光源からの光を吸収する１つ以上の元素でドープされている、項目４６から５９のいずれかに記載のＬＩＤＡＲシステム。
（項目６１）
前記ビーム発生区画は、前記ビーム操向区画から物理的に分離されている、項目４６から６０のいずれかに記載のＬＩＤＡＲシステム。
（項目６２）
前記ビーム発生区画は、前記ビーム操向区画から電気的に分離されている、項目４６から６１のいずれかに記載のＬＩＤＡＲシステム。
（項目６３）
前記ビーム操向区画は、電気的に中性である、項目４６から６２のいずれかに記載のＬＩＤＡＲシステム。
（項目６４）
項目１から４４のいずれかに記載のシステムの特徴のいずれかをさらに備える、項目４６から６３のいずれかに記載のＬＩＤＡＲシステム。
（項目６５）
項目１から６４のいずれかに記載のＬＩＤＡＲシステムを備える風力タービン。
（項目６６）
項目１から６４のいずれかに記載のＬＩＤＡＲシステムを備える風力タービンであって、前記ビーム発生区画は、ナセル内に完全に組み込まれ、前記ビーム操向区画は、少なくとも部分的に、前記ナセルの外側に位置し、前記出力ビームおよび前記受けた放射は、偏光維持光学ファイバを用いて、前記ナセルと前記外側との間で伝送される、風力タービン。
（項目６７）
項目１から６４のいずれかに記載のＬＩＤＡＲシステムを備える帆船。
（項目６８）
項目１から６４のいずれかに記載のＬＩＤＡＲシステムを備える航空機。

Claims

ＬＩＤＡＲシステムであって、
−実質的直線偏光出力ビームを発生させるために適合されたビーム発生区画と、
−前記出力ビームの偏光を制御可能に交互させるための第１の光学デバイスを備えるビーム操向区画であって、前記第１の光学デバイスは、第１の偏光ビームスプリッタと光学接続し、前記ビーム操向区画は、第１の方向と第２の方向との間で互換的に前記出力ビームを指向させるために適合されている、ビーム操向区画と
を備え、
前記ＬＩＤＡＲシステムは、前記第１および第２の方向から受けた放射を検出し、伝搬し、および／または受けるために構成され、前記受けた放射は、前記出力ビームの反対方向に伝搬している、ＬＩＤＡＲシステム。
前記ビーム発生区画はさらに、非可逆光学要素を備え、前記出力ビームおよび前記受けた放射は、前記非可逆光学要素を通して反対方向に伝搬し得、前記非可逆光学要素は、前記出力ビームおよび前記受けた放射の偏光を回転させるために適合されている、請求項１に記載のＬＩＤＡＲシステム。
前記非可逆光学要素は、前記出力ビームの偏光および前記受けた放射の偏光が、前記非可逆光学要素の片側において相互に実質的に垂直であり、かつ前記非可逆光学要素の反対側において相互に実質的に平行であるように構成されている、請求項２に記載のＬＩＤＡＲシステム。
前記非可逆光学要素は、前記出力ビームが前記非可逆光学要素を通して伝搬すると、前記出力ビームの偏光を約４５度回転させるように適合されている、請求項２から３のいずれかに記載のＬＩＤＡＲシステム。
前記非可逆光学要素は、前記受けた放射が前記非可逆光学要素を通して伝搬すると、前記受けた放射の偏光を約４５度回転させるように適合されている、請求項２から４のいずれかに記載のＬＩＤＡＲシステム。
ファラデー回転子等の前記非可逆光学要素は、ファラデー効果を用いて、光の偏光を回転させる、請求項２から５のいずれかに記載のＬＩＤＡＲシステム。
前記ビーム操向区画はさらに、前記第２の方向に伝搬する前記出力ビームの偏光を制御可能に交互させるための第２の光学デバイスを備え、前記第２の光学デバイスは、第２の偏光ビームスプリッタと光学接続し、前記ビーム操向区画は、前記第１の方向、前記第２の方向、および第３の方向間で互換的に前記出力ビームを指向させるために適合され、前記ＬＩＤＡＲシステムは、前記第１、第２、および／または第３の方向から受けた放射を検出し、伝搬し、および／または受けるために構成されている、請求項１から６のいずれかに記載のＬＩＤＡＲシステム。
前記第１の光学デバイスおよび／または前記第２の光学デバイスは、可逆光学要素として機能することができる、請求項１から７のいずれかに記載のＬＩＤＡＲシステム。
前記ビーム操向区画は、測定体積内の粒子の照明のために、前記出力ビームを前記測定体積に向かって指向させるために適合されている、請求項１から８のいずれかに記載のＬＩＤＡＲシステム。
前記出力ビームを測定体積上に集束させるためのレンズ配列をさらに備える、請求項１から９のいずれかに記載のＬＩＤＡＲシステム。
参照ビームを発生させるための手段をさらに備える、請求項１から１０のいずれかに記載のＬＩＤＡＲシステム。
受けた放射と混合された参照ビームの検出のために適合された検出器をさらに備える、請求項１から１１のいずれかに記載のＬＩＤＡＲシステム。
前記出力ビームの反対方向に伝搬している参照ビームおよび受けた放射を分割するために適合された初期偏光ビームスプリッタをさらに備える、請求項１から１２のいずれかに記載のＬＩＤＡＲシステム。
前記受けた放射は、前記出力ビームによって照明される測定体積内の粒子から放出または散乱される光を含む、請求項１から１３のいずれかに記載のＬＩＤＡＲシステム。
前記第１および／または第２の光学デバイスは、可変光学リターダである、請求項１から１４のいずれかに記載のＬＩＤＡＲシステム。
前記第１および／または第２の光学デバイスは、回転可能波長板である、請求項１から１５のいずれかに記載のＬＩＤＡＲシステム。
前記第１および／または第２の光学デバイスは、可動部品を伴わずに、前記出力ビームの偏光を制御可能に交互させるために適合されている、請求項１から１６のいずれかに記載のＬＩＤＡＲシステム。
前記第１および／または第２の光学デバイスは、偏光の２つの具体的状態間で前記出力ビームの偏光を制御可能に交互させるために適合されている、請求項１から１７のいずれかに記載のＬＩＤＡＲシステム。
前記第１および／または第２の光学デバイスは、所定の周波数を伴う偏光の２つの具体的状態間で前記出力ビームの偏光を制御可能に交互させるために適合されている、請求項１から１８のいずれかに記載のＬＩＤＡＲシステム。
検出器信号に基づいて、粒子の速度に対応する速度信号を発生させるために構成されている信号プロセッサをさらに備える、請求項１から１９のいずれかに記載のＬＩＤＡＲシステム。
前記信号プロセッサは、風速の判定のために構成されている、請求項２０に記載のＬＩＤＡＲシステム。
前記信号プロセッサは、測定体積内の乱れの判定のために構成されている、請求項２０から２１のいずれかに記載のＬＩＤＡＲシステム。
請求項１から２２のいずれかに記載のＬＩＤＡＲシステムを備える風力タービン。
請求項１から２２のいずれかに記載のＬＩＤＡＲシステムを備える航空機。