JP2017191815A - 光周波数掃引レーザ光源、及びレーザレーダ - Google Patents
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Abstract
Description
図1ないし図3を参照して、本実施の形態に係る光周波数掃引レーザ光源10について説明する。光周波数掃引レーザ光源10は、電気系の負帰還回路により周波数可変レーザ光源の出力レーザ光の周波数を制御する位相同期(Phase Locked Loop:PLL)制御部を基本的な構成として含んでいる。
光カプラ16は、可変光源12からの光信号L1と、基準光源14からの光信号L2とを合波する素子である。光検出器18は、合波された光信号L1と、光信号L2とを混合(ミキシング)し、光ヘテロダイン干渉を発生させる。光検出器18においてヘテロダイン検波されると、ダウンコンバートされた中間周波数のRF(Radio Frequency)電気信号Smが、光検出器18から出力される。
図4を参照して、本実施の形態に係る光周波数掃引レーザ光源70について説明する。
光周波数掃引レーザ光源70は、可変光源及び基準光源として上述したレーザ光源82を用い、レーザ光源の大部分を光導波路を用いた光集積回路技術により集積化した形態である。図4に示すように、光周波数掃引レーザ光源70は、SOA50、50、及び光集積回路72を含んで構成されている。
図5ないし図7を参照して、本実施の形態に係る光周波数掃引レーザ光源100について説明する。図5(a)は、光周波数掃引レーザ光源100の構成の一例を示すブロック図であり、図5(b)は、図5(a)中の乗算器106の具体的な構成を示すブロック図である。また、図6は、本実施の形態に係る掃引信号源の波形の一例を示す図であり、図7は、光周波数掃引レーザ光源100におけるデッドタイム除去処理について説明する図である。
12、12a 可変光源
14、14a 基準光源
16 光カプラ
18 光検出器
20 プリスケーラ
22 位相比較器
24 電流駆動回路
26 DDS
28 電気系回路
30 SOA
32 ヒータ
34 光フィルタ
36 アウトカプラ
38、40 導波路
42 レーザレーダ
50 SOA
52 ヒータ
54 光フィルタ
56 アウトカプラ
58、60、62 導波路
70 光周波数掃引レーザ光源
72 光集積回路
74 光カプラ
76 フォトダイオード
78 ヒータ
80、82 レーザ光源
100 光周波数掃引レーザ光源
102 VCO
104 基準遅延素子
106 乗算器
108 BPF
110 基準信号源
112 位相比較器
114 掃引信号源
116 加算器
118 スイッチ
120 スイッチ制御回路
130 電気系回路
132 光カプラ
134 光検出器
136 光カプラ
138 Y分岐
L、L1〜L4 光信号
M1、M2 反射面
Po 出力光
PT 送信レーザ光
PR 受信レーザ光
O 対象物
Sm RF電気信号
Sp 分周電気信号
Sd 基準掃引信号
Se 誤差信号
Sf 差周波信号
Ss 掃引信号
Sr 基準信号
Sc 制御信号
Sa 同期信号
Sw スイッチング制御信号
I 電流
d 距離
fb 周波数差
τ 遅延時間
τd 光路差
Claims (10)
- 外部信号に基づいて周波数の制御が可能な周波数可変レーザ光源と、
第1のレーザ光と第2のレーザ光とを干渉させて電気信号である差周波信号を生成する差周波生成部と、
時間の経過に伴って周波数が変化する掃引電気信号を発生する掃引信号源と、
前記差周波信号と前記掃引電気信号とに基づく位相同期制御により前記外部信号を生成する位相同期部と、を含み、
前記周波数可変レーザ光源から出力されるレーザ光を出力光とする
光周波数掃引レーザ光源。 - 前記第1のレーザ光が、前記周波数可変レーザ光源から出力されたレーザ光の一部であり、
前記第2のレーザ光を発生させる基準レーザ光源をさらに含み、
前記差周波生成部が、前記第1のレーザ光と前記第2のレーザ光とを合波して合波光を出力する合波部、及び前記合波光を受光しヘテロダイン干渉によって前記差周波信号を生成する光検出部を備える
請求項1に記載の光周波数掃引レーザ光源。 - 前記位相同期部が、前記差周波信号の位相と前記掃引電気信号の位相との差分を検出し誤差信号として出力する位相比較部、及び前記誤差信号に基づいて前記外部信号を生成する制御信号生成部を備える
請求項1又は請求項2に記載の光周波数掃引レーザ光源。 - 前記掃引信号源が、直接ディジタル信号発生器である
請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の光周波数掃引レーザ光源。 - 前記掃引電気信号が、時間の経過に伴って周波数が三角波状または鋸歯状に変化する
請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の光周波数掃引レーザ光源。 - 前記周波数可変レーザ光源から出力されたレーザ光を2分岐する分岐部と、
入力されたレーザ光に所定の遅延時間を付与する遅延部と、をさらに含み、
前記分岐部で分岐された一方の分岐光が前記第1のレーザ光とされ、他方の分岐光が前記遅延部によって前記遅延時間が付与されて前記第2のレーザ光とされ、
前記差周波生成部が、前記第1のレーザ光と前記第2のレーザ光とを合波して合波光を出力する合波部、及び前記合波光を受光しホモダイン干渉によって前記差周波信号を生成する光検出部を備える
請求項1に記載の光周波数掃引レーザ光源。 - 前記位相同期部が、基準信号を発生する基準信号源、前記差周波信号の位相と前記基準信号の位相との差分を検出し誤差信号として出力する位相比較部、及び前記誤差信号と前記掃引電気信号とを重畳させて前記外部信号を生成する加算部を備える
請求項1又は請求項6に記載の光周波数掃引レーザ光源。 - 前記掃引電気信号が、時間の経過に伴って周波数が三角波状または鋸歯状に変化する
請求項1、請求項6、及び請求項7のいずれか1項に記載の光周波数掃引レーザ光源。 - 前記掃引電気信号の周期に基づいて前記位相同期部による位相同期制御の開閉を制御する制御部をさらに含む
請求項1、請求項6〜請求項8のいずれか1項に記載の光周波数掃引レーザ光源。 - 請求項1〜請求項9のいずれか1項に記載の光周波数掃引レーザ光源と、
前記光周波数掃引レーザ光源からのレーザ光を走査し周波数変調連続波方式の送信レーザ光として出力する走査部と、
を含むレーザレーダ。
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