JP2691781B2 - Laser Doppler vibrometer using beam splitting optical system - Google Patents
Laser Doppler vibrometer using beam splitting optical systemInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、被測定物の変位及び速度を計測するビー
ム分岐光学系を用いたレーザドップラ振動計に関する。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a laser Doppler vibrometer using a beam branching optical system for measuring a displacement and a velocity of an object to be measured.
従来の技術による被測定物の変位及び速度を計測する
ビーム分岐光学計を用いたレーザドップラ振動計は、第
３図に示すような光学系基本構成のものである。即ち、
受光ファイバで接続された垂直振動計測用プローブＡと
信号処理部Ｂとから構成され、垂直振動計測用プローブ
Ａにおいては、レーザドライバ81と半導体レーザ82とか
らなるレーザ光源、コリメートレンズ83、第１ビームス
プリッタ84、偏光ビームスプリッタ85、凹レンズ86、λ
/4板87及びカメラレンズ88が直線的に並ぶ光学系、第１
ビームスプリッタ84から分岐し、第２ビームスプリッタ
89に到る光路中の音響光学変調器90、偏光ビームスプリ
ッタ85から分岐した光線を第２ビームスプリッタ89に指
向させるミラー91、並びに第２ビームスプリッタ89先端
のフォーカスレンズ92が設けられている。A conventional laser Doppler vibrometer using a beam branching optical meter for measuring the displacement and velocity of an object to be measured has an optical system basic configuration as shown in FIG. That is,
A vertical vibration measuring probe A and a signal processing unit B are connected by a light receiving fiber. In the vertical vibration measuring probe A, a laser light source including a laser driver 81 and a semiconductor laser 82, a collimating lens 83, a first Beam splitter 84, polarizing beam splitter 85, concave lens 86, λ
An optical system in which the / 4 plate 87 and camera lens 88 are linearly arranged,
The beam splitter branches off from the beam splitter 84, and the second beam splitter
An acousto-optic modulator 90 in the optical path reaching 89, a mirror 91 for directing the light beam branched from the polarization beam splitter 85 to the second beam splitter 89, and a focus lens 92 at the tip of the second beam splitter 89 are provided.
信号処理部Ｂには、光検出器93及びそれに接続された
プリアンプ94等と共に音響光学変調器90に入力するドラ
イバ95が設けられている。The signal processing unit B is provided with a driver 95 for inputting to the acousto-optic modulator 90 together with the photodetector 93 and the preamplifier 94 connected thereto.
そうして、垂直振動計測用プローブＡのフォーカスレ
ンズ92と信号処理部Ｂの光検出器93とは受光ファイバ96
により接続されている。Then, the focus lens 92 of the vertical vibration measuring probe A and the light detector 93 of the signal processing unit B are connected to the light receiving fiber 96.
Connected by
上記のレーザドップラ振動計において、半導体レーザ
82からの出射光は、コリメートレンズ83によってコリメ
ートされ、第１ビームスプリッタ84によって透過光と反
射光とに分岐される。In the above laser Doppler vibrometer, the semiconductor laser
The light emitted from 82 is collimated by the collimator lens 83, and is split into transmitted light and reflected light by the first beam splitter 84.
透過光は、偏光ビームスプリッタ85、凹レンズ86、λ
/4板87及びカメラレンズ88を通って被測定物Ｗに照射さ
れ、その散乱光が再び偏光ビームスプリッタ85に返る。
散乱光は、λ/4板87を往復することで偏波面が90度回転
されているので、偏光ビームスプリッタ85で反射され、
それからミラー91、第２ビームスプリッタ89及びフォー
カスレンズ92の光路を通り、通信光として受光ファイバ
96に入射される。The transmitted light is polarized beam splitter 85, concave lens 86, λ
The object to be measured W is irradiated through the / 4 plate 87 and the camera lens 88, and the scattered light returns to the polarization beam splitter 85 again.
The scattered light is reflected by the polarization beam splitter 85 because the polarization plane is rotated 90 degrees by reciprocating through the λ / 4 plate 87,
Then, it passes through the optical path of the mirror 91, the second beam splitter 89, and the focus lens 92, and receives light as a communication light by a receiving fiber.
It is incident on 96.
他方、反射光は、音響光学変調器90によつて所定周波
数だけシフトされ、第２ビームスプリッタ89及びフォー
カスレンズ92の光路を通り、参照光として受光ファイバ
96に入射される。On the other hand, the reflected light is shifted by a predetermined frequency by the acousto-optic modulator 90, passes through the optical paths of the second beam splitter 89 and the focus lens 92, and is received as a reference light by a light receiving fiber.
It is incident on 96.
周波数の異なる信号光と参照光とは、受光ファイバ96
で信号処理部Ｂの光検出器93に導かれ、光検出器93から
得られる２つの光の周波数差に相当するビート周波数が
信号処理部Ｂで計測される。信号光の周波数は、被測定
物Ｗの移動によるドップラ効果に基づき、移動速度に応
じた周波数のシフトが行われるので、ビート周波数もそ
れに応じて変化する。その変化したビート周波数を測定
することにより垂直方向の移動速度を知ることができ
る。The signal light and the reference light having different frequencies are received by the receiving fiber 96
Then, the signal is guided to the photodetector 93 of the signal processing unit B, and a beat frequency corresponding to a frequency difference between two lights obtained from the photodetector 93 is measured by the signal processing unit B. Since the frequency of the signal light is shifted according to the moving speed based on the Doppler effect due to the movement of the object to be measured W, the beat frequency also changes accordingly. By measuring the changed beat frequency, the moving speed in the vertical direction can be known.
従来の技術によるレーザドップラ振動計においては、
垂直振動計測用プローブＡのカメラレンズから被測定物
にレーザビームが照射された上、被測定物で反射され、
通信光として受光ファイバを介して信号処理部に入射す
る。そのため、通信光の光路長は、参照光の光路長に比
し少なくともカメラレンズから被測定物までの距離の２
倍長だけ長い上、垂直振動計測用プローブＡ内において
も前者の光路長は、後者の光路長より長くなっており、
両者の光路長の差は大きい。ところが、レーザドップラ
振動計においては、両者の光路長の差が大きいと検出信
号出力が小さくなる。In a conventional laser Doppler vibrometer,
The laser beam is emitted from the camera lens of the probe A for vertical vibration measurement to the object to be measured, and then reflected by the object to be measured,
The light enters the signal processing unit via a light receiving fiber as communication light. Therefore, the optical path length of the communication light is at least two times the distance from the camera lens to the device under test compared to the optical path length of the reference light.
The optical path length of the former is longer than the latter in the vertical vibration measurement probe A,
The difference between the two optical path lengths is large. However, in the laser Doppler vibrometer, when the difference between the two optical path lengths is large, the output of the detection signal becomes small.
しかも、プローブ部は構成部品が多く、構造の複雑・
大型が避けられないので、カメラレンズを被測定物に接
近することができず、操作性が悪く、被測定物が制限さ
れる。そのことは、プローブ部のカメラレンズ箇所に光
ファイバを取付け、光ファイバの先端を被測定物に接近
させることで解消するが、前記の光路長差は益々増大
し、性能は低下する。In addition, the probe section has many component parts,
Since a large size is inevitable, the camera lens cannot be brought close to the measured object, the operability is poor, and the measured object is limited. This problem can be solved by attaching an optical fiber to the camera lens portion of the probe unit and bringing the tip of the optical fiber closer to the object to be measured. However, the above-described difference in optical path length increases and the performance decreases.
この発明によるレーザドップラ振動計は、光学系装置
部及び前記光学系装置部の物体光出入射端と偏波面保存
光ファイバを介して接続され、物体光を被測定物に照射
し、被測定物での反射光を受光するプローブから構成さ
れたビーム分岐光学系を用いたレーザドップラ振動計で
あって、光学系装置部は、レーザビームからの直接の参
照光と偏波面保存光ファイバに対し出入する物体光とを
分岐・合流する夫々の光路である２光路を成す光学系
と、一方が光学変調された物体光と参照光とで生じるビ
ートを検出し、被測定体の移動速度を演算する信号処理
部とから構成され、前記光学系は、レーザ光源と、ビー
ムスプリッタ、又はビームスプリッタ・偏光ビームスプ
リッタの組合せと、参照光の光路に介在した所定の調整
長さの光路長調整用偏波面保存光ファイバとから構成さ
れ、２光路中の１光路に光学変調手段が設けられてい
る。The laser Doppler vibrometer according to the present invention is connected through an optical system unit and an object light emitting / receiving end of the optical system unit via a polarization-maintaining optical fiber, and irradiates the measured object with an object to be measured. A laser Doppler vibrometer using a beam splitting optical system composed of a probe that receives the reflected light from the optical system, and the optical system device part directly enters and exits the reference light from the laser beam and the polarization-maintaining optical fiber. The optical system that forms two optical paths, which are the optical paths for branching and merging the object light to be detected, and the beat generated by the object light and the reference light, one of which is optically modulated, are detected, and the moving speed of the measured object is calculated. The optical system includes a laser light source, a beam splitter, or a combination of a beam splitter and a polarization beam splitter, and an optical path length adjusting polarized light having a predetermined adjustment length interposed in the optical path of the reference light. Is composed of a plane-maintaining optical fiber, the optical modulation means is provided in the first optical path in two light paths.
上記のビーム分岐光学系を用いたレーザドップラ振動
計の一形式は、光学系装置部の光学系における物体光と
参照光との光路の分岐点はビームスプリッタ、又は偏光
ビームスプリッタであり、合流点はビームスプリッタで
あり、分岐点・合流点間の物体光光路中間におけるビー
ムスプリッタ、又は偏光ビームスプリッタが偏波面保存
光ファイバを介してプローブ部に接続されている。One type of laser Doppler vibrometer using the above beam splitting optical system is that the branch point of the optical path between the object light and the reference light in the optical system of the optical system unit is a beam splitter or a polarization beam splitter, and the confluence point. Is a beam splitter, and a beam splitter in the middle of the optical path of the object light between the branching point and the merging point or a polarization beam splitter is connected to the probe section via a polarization-maintaining optical fiber.
他の一形式は、光学系装置部の光学系における物体光
と参照光との光路の分岐点はビームスプリッタ、又は偏
光ビームスプリッタであり、合流点はビームスプリッタ
であり、分岐点のビームスプリッタ、又は偏光ビームス
プリッタが偏波面保存光ファイバを介してプローブ部に
接続されている。In another form, the branch point of the optical path between the object light and the reference light in the optical system of the optical system unit is a beam splitter, or a polarization beam splitter, the confluence point is a beam splitter, the beam splitter at the branch point, Alternatively, a polarization beam splitter is connected to the probe unit via a polarization-maintaining optical fiber.
そうして、いずれの形式にせよ、光路長調整用偏波面
保存光ファイバは、分岐点・合流点間の参照光の通過光
路長が分岐点・被測定体Ｗ反射面間及び被測定体Ｗ反射
面・合流点間の物体光の通過光路長と同長するような調
整長さを具備している。In any of the formats, the polarization-maintaining optical fiber for optical path length adjustment has the optical path length of the reference light between the branching point and the merging point that is between the branching point and the measured object W, the reflecting surface, and the measured object W. It has an adjustment length that is the same as the optical path length of the object light passing between the reflecting surface and the confluence.
上記のビーム分岐光学系を用いたレーザドップラ振動
計において、レーザーから出射されたレーザービーム
は、２光路の分岐点で入射物体光と参照光とに分離さ
れ、入射物体光は、光学系装置部の２光路中の１光路を
通り、偏波面保存光ファイバを介して、プローブ部に入
射し、プローブ部を通過し、被測定体に照射され、被測
定体で反射され反射物射光となってプローブ部に逆に入
射し、再び偏波面保存光ファイバを介して、光学系装置
部に戻り、入射物体光と別の光路を進む。In a laser Doppler vibrometer using the above beam splitting optical system, a laser beam emitted from a laser is separated into an incident object light and a reference light at a branch point of two optical paths, and the incident object light is an optical system device section. 1 of the 2 optical paths, and enters the probe section through the polarization-maintaining optical fiber, passes through the probe section, is irradiated to the object to be measured, and is reflected by the object to be measured to be reflected object reflected light. The light enters the probe portion in the opposite direction, returns to the optical system device portion via the polarization-maintaining optical fiber again, and travels on an optical path different from the incident object light.
他方、参照光は、光学系装置部の２光路中の光路長調
整用偏波面保存光ファイバが介在する他の１光路を進
む。反射物体光と参照光とは、偏波面が同一向きとなっ
て合流し、信号処理部に入射する。その際、反射物体光
と参照光との一方は、その光路中の光学変調手段により
光学変調されている。On the other hand, the reference light travels along the other one optical path in which the polarization-maintaining optical fiber for optical path length adjustment intervenes in the two optical paths of the optical system device section. The reflected object light and the reference light merge with their polarization planes facing in the same direction and enter the signal processing unit. At that time, one of the reflected object light and the reference light is optically modulated by the optical modulator in the optical path.
かくして、同一向きの偏波面で、且つ周波数差をもっ
て信号処理部に入射した反射物体光と参照光とは、信号
処理部においてビートが検出され、それに基づいて被測
定体の移動速度乃至変位量が演算される。Thus, the reflected object light and the reference light that are incident on the signal processing unit with polarization directions in the same direction and with a frequency difference, the beat is detected in the signal processing unit, and the moving speed or displacement amount of the measured object is detected based on the beat. Is calculated.
分離されてから被測定体で反射され再び合流するまで
の物体光の通過光路長と分離されてから参照光調整用偏
波面保存光ファイバを通り、再び合流するまでの参照光
の通過光路長のと差が参照光調整用偏波面保存光ファイ
バにより調整された夫々の光路を物体光と参照光とが通
過するので、検出信号出力は低下していない。The optical path length of the object light that has been separated and then reflected by the DUT until it joins again, and the optical path length of the reference light that passes through the polarization-maintaining optical fiber for reference light adjustment and then joins again Since the object light and the reference light pass through the respective optical paths adjusted by the polarization maintaining optical fiber for adjusting the reference light, the detection signal output does not decrease.
この発明の実施例を図面に従って説明する。 An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
第１図に示す第１実施例におけるレーザドップラ振動
計は、偏波面保存光ファイバＣにより接続された光学系
装置部Ａとプローブ部Ｂとから構成され、光学系装置部
Ａは、レーザドライバ11と出力管12とからなるガスレー
ザ光源10、第１ビームスプリッタ13、偏光ビームスプリ
ッタ14及びフォーカスレンズ15が順次直線的に並ぶ光学
系と、偏光ビームスプリッタ14から分岐した光路中の第
２ビームスプリッタ16及び信号処理部17が順次直線的に
並ぶ光学系と、第１ビームスプリッタ13から分岐し、第
２ビームスプリッタ16に到る光路中のフォーカスレンズ
18、一端がフォーカスレンズ18に接続された光路長調整
用偏波面保存光ファイバ19、光路長調整用偏波面保存光
ファイバ19の他端に接続されたコリメートレンズ20及び
音響光学変調器21が順次並ぶ光学系とから構成され、信
号処理部17には、光検出器22とそれに接続されたプリア
ンプ23等が設けられていると共に、音響光学変調器21に
入力するドライバ24が備えられている。The laser Doppler vibrometer according to the first embodiment shown in FIG. 1 is composed of an optical system unit A and a probe unit B connected by a polarization-maintaining optical fiber C, and the optical system unit A is a laser driver 11 And an output tube 12, a gas laser light source 10, an optical system in which a first beam splitter 13, a polarization beam splitter 14 and a focus lens 15 are sequentially arranged in a linear fashion, and a second beam splitter 16 in an optical path branched from the polarization beam splitter 14. And an optical system in which the signal processing unit 17 is sequentially arranged linearly, and a focus lens in the optical path branching from the first beam splitter 13 and reaching the second beam splitter 16.
18, a polarization-maintaining optical fiber 19 for optical path length adjustment, one end of which is connected to the focus lens 18, a collimator lens 20 and an acousto-optic modulator 21 which are connected to the other end of the polarization-maintaining optical fiber 19 for optical path length adjustment. The signal processing unit 17 includes a photodetector 22, a preamplifier 23 connected to the photodetector 22, and the like, and a driver 24 for inputting to the acousto-optic modulator 21.
ガスレーザ光源10は、そこから出射されるレーザビー
ムがＰ偏光状態であるように偏光角が設定されており、
光路長調整用偏波面保存光ファイバ19は、第１ビームス
プリッタ13からのレーザビームの偏波面が音響光学変調
器21に対しては光路長調整用偏波面保存光ファイバ19の
両端面で90度回転されるようにフォーカスレンズ18とコ
リメートレンズ20との間に捩じって接続されている。The gas laser light source 10 has a polarization angle set so that the laser beam emitted therefrom is in the P polarization state,
In the polarization-maintaining optical fiber 19 for optical path length adjustment, the polarization plane of the laser beam from the first beam splitter 13 is 90 degrees at both end surfaces of the polarization-maintaining optical fiber 19 for optical path length adjustment with respect to the acousto-optic modulator 21. The focus lens 18 and the collimator lens 20 are twisted and connected so as to be rotated.
プローブ部Ｂには、λ/4板25及び対物レンズ26が直線
状に並んで設けられている。The probe section B is provided with a λ / 4 plate 25 and an objective lens 26 which are arranged in a straight line.
そうして、光学系装置部Ａのフォーカスレンズ15側と
プローブ部Ｂのλ/4板25側とは、偏波面保存光ファイバ
Ｃにより接続されている。Then, the focus lens 15 side of the optical system unit A and the λ / 4 plate 25 side of the probe unit B are connected by the polarization-maintaining optical fiber C.
レーザドップラ振動計において、光検出器24での光学
的検出信号を効率よい大きいものとするためには、レー
ザ光源10から出射され、被測定体Ｗで反射され、物光検
出器22に至るまでの物体光の光路長と、レーザ光源10か
ら出射され、光路長調整用偏波面保存光ファイバ19を通
って物光検出器22に至るまでの参照光の光路長とが正確
に等しいことが望ましく、そのための条件としては、次
式の成立が必要である。In the laser Doppler vibrometer, in order to efficiently increase the optical detection signal at the photodetector 24, it is emitted from the laser light source 10, reflected by the measured object W, and reaches the object light detector 22. It is desirable that the optical path length of the object light and the optical path length of the reference light emitted from the laser light source 10 and passing through the optical path length adjusting polarization-maintaining optical fiber 19 to the object light detector 22 are exactly equal. , As a condition therefor, the following equation must be satisfied.
L1＋（L13/N13）＋L2＋２×｛（L14/N14）＋L3＋（L15/
N15）＋L4＋（LC/NC）＋L5＋（L26/N26）＋L6＋L25/N2
5）｝＋L7＋（L16/N16）＋L13 ＝L1＋（L13/N13）＋L8＋（L18/N18）＋L19＋（L19/N1
9）＋L10＋（L20/N20）＋L11＋（L21/N21）＋L12＋（L1
6/N16）＋L13± （レーザ光源のコヒレンス長） 但し、 第１ビームスプリッタ13 寸法:L13×L13 屈折率:N13 第２ビームスプリッタ16 寸法:L16×L16 屈折率:N16 偏光ビームスプリッタ14 寸法:L14×L14 屈折率:N14 フォーカスレンズ15 厚さ:L15 屈折率:N15 フォーカスレンズ18 厚さ:L18 屈折率:N18 コリメートレンズ20 厚さ:L20 屈折率:N20 対物レンズ26 厚さ:L26 屈折率:N26 音響光学変調器21の媒質 厚さ:L21 屈折率:N21 λ/4板25 厚さ:L25 屈折率:N25 偏波面保存光ファイバＣ 長さ:LC 屈折率:NC 光路長調整用偏波面保存光ファイバ19 長さ:L19 屈折率:N19 レーザ光源10・第１ビームスプリッタ13 間隔長:L1 第１ビームスプリッタ13・偏光ビームスプリッタ14 間隔長:L2 偏光ビームスプリッタ14・フォーカスレンズ15 間隔長:L3 フォーカスレンズ15・偏波面保存光ファイバＣ端 間隔長:L4 偏波面保存光ファイバＣ端・対物レンズ26 間隔長:L5 対物レンズ26・被測定体Ｗ反射面 間隔長:L6 偏光ビームスプリッタ14・第２ビームスプリッタ16 間隔長:L7 第１ビームスプリッタ13・フォーカスレンズ18 間隔長:L8 フォーカスレンズ18・光路長調整用偏波面保存光ファイ
バ19端 間隔長:L9 光路長調整用偏波面保存光ファイバ19端・コリメートレ
ンズ20 間隔長:L10 コリメートレンズ20・音響光学変調器21の媒質 間隔長:L11 音響光学変調器21の媒質・第２ビームスプリッタ16 間隔長:L12 第２ビームスプリッタ16・光検出器22 間隔長:L13 実際的には、他の諸元に対して特に光路長調整用偏波
面保存光ファイバ19の長さL19を最終的に調整すること
により上記の式を満足させることが簡単にできる。L1 + (L13 / N13) + L2 + 2 x {(L14 / N14) + L3 + (L15 /
N15) + L4 + (LC / NC) + L5 + (L26 / N26) + L6 + L25 / N2
5)} + L7 + (L16 / N16) + L13 = L1 + (L13 / N13) + L8 + (L18 / N18) + L19 + (L19 / N1
9) + L10 + (L20 / N20) + L11 + (L21 / N21) + L12 + (L1
6 / N16) ＋ L13 ± (coherence length of laser light source) However, 1st beam splitter 13 dimension: L13 × L13 Refractive index: N13 2nd beam splitter 16 dimension: L16 × L16 Refractive index: N16 Polarizing beam splitter 14 Dimension: L14 × L14 Refractive index: N14 Focus lens 15 Thickness: L15 Refractive index: N15 Focus lens 18 Thickness: L18 Refractive index: N18 Collimating lens 20 Thickness: L20 Refractive index: N20 Objective lens 26 Thickness: L26 Refractive index: N26 Medium of acousto-optic modulator 21 Thickness: L21 Refractive index: N21 λ / 4 plate 25 Thickness: L25 Refractive index: N25 Polarization preserving optical fiber C Length: LC Refractive index: NC Polarization preserving light for optical path length adjustment Fiber 19 Length: L19 Refractive index: N19 Laser light source 10 / First beam splitter 13 Interval length: L1 First beam splitter 13 / Polarizing beam splitter 14 Interval length: L2 Polarizing beam splitter 14 / Focus lens 15 Interval length: L3 Focus Lens 15, polarization-maintaining optical fiber C-end Interval length: L4 Polarization-maintaining Optical fiber C end / Objective lens 26 Interval length: L5 Objective lens 26 / Object W reflection surface Interval length: L6 Polarization beam splitter 14 / Second beam splitter 16 Interval length: L7 First beam splitter 13 / Focus lens 18 interval Length: L8 focus lens 18, polarization-maintaining optical fiber 19 end for optical path length adjustment Interval length: L9 Polarization-maintaining optical fiber 19 end for optical path length adjustment, collimating lens 20 Interval length: L10 collimating lens 20, acousto-optic modulator 21 Medium: Space length: L11 Medium of acousto-optic modulator 21 ・ Second beam splitter 16 Space length: L12 Second beam splitter 16 ・ Photodetector 22 Space length: L13 In practice, especially for other specifications By finally adjusting the length L19 of the polarization-maintaining optical fiber 19 for adjusting the optical path, it is possible to easily satisfy the above expression.
第２図に示す第２実施例におけるレーザドップラ振動
計は、偏波面保存光ファイバＣにより接続された光学系
装置部Ａとプローブ部Ｂとから構成され、光学系装置部
Ａは、レーザドライバ11と出力管12とからなるガスレー
ザ光源10、偏光ビームスプリッタ14及びフォーカスレン
ズ15が直線的に順次並ぶ光学系と、偏光ビームスプリッ
タ14から分岐した光路中のフォーカスレンズ18、一端が
フォーカスレンズ18に接続された光路長調整用偏波面保
存光ファイバ19、光路長調整用偏波面保存光ファイバ19
の他端に接続されたコリメートレンズ20、音響光学変調
器21、ビームスプリッタ16及び第１実施例と同様の信号
処理部17が順次並ぶ光学系と偏光ビームスプリッタ14と
ビームスプリッタ16とを直接結ぶ光路の光学系とから構
成されている。The laser Doppler vibrometer in the second embodiment shown in FIG. 2 is composed of an optical system unit A and a probe unit B connected by a polarization-maintaining optical fiber C, and the optical system unit A is a laser driver 11 And a gas laser light source 10 including an output tube 12, a polarization beam splitter 14 and a focus lens 15 arranged linearly in sequence, a focus lens 18 in the optical path branched from the polarization beam splitter 14, one end is connected to the focus lens 18. Polarization-maintaining optical fiber 19 for optical path length adjustment, polarization-maintaining optical fiber 19 for optical path length adjustment
The collimating lens 20, the acousto-optic modulator 21, the beam splitter 16, and the optical system in which the signal processing unit 17 similar to that of the first embodiment is sequentially arranged, and the polarization beam splitter 14 and the beam splitter 16 are directly connected to each other. The optical system of the optical path.
ガスレーザ光源10は、そこから出射されるレーザビー
ムがＰ偏光状態だけでもなく、又Ｓ偏光状態だけでもな
いような適宜の中間位置に偏光面が設定されており、光
路長調整用偏波面保存光ファイバ19は、第１実施例のよ
うには捩じらず、偏光ビームスプリッタ14と音響光学変
調器21との間での出入においてＳ偏光状態の偏光面を維
持するように接続されている。The gas laser light source 10 has a polarization plane set at an appropriate intermediate position such that the laser beam emitted from the gas laser light source 10 is neither in the P polarization state nor in the S polarization state. The fiber 19 is not twisted as in the first embodiment, and is connected between the polarization beam splitter 14 and the acousto-optic modulator 21 so as to maintain the polarization plane in the S-polarized state when entering / exiting.
プローブ部Ｂには、λ/4板25及び対物レンズ26が直線
状に並んで設けられている。The probe section B is provided with a λ / 4 plate 25 and an objective lens 26 which are arranged in a straight line.
そうして、光学系装置部Ａのフォーカスレンズ15側と
プローブ部Ｂのλ/4板25側とは、偏波面保存光ファイバ
Ｃにより接続されている。Then, the focus lens 15 side of the optical system unit A and the λ / 4 plate 25 side of the probe unit B are connected by the polarization-maintaining optical fiber C.
第１実施例と同様にして、レーザドップラ振動計にお
いて、光検出器24にでの光学的検出信号を効率よい大き
いものとするための条件としては、次式の成立が必要で
ある。Similar to the first embodiment, in the laser Doppler vibrometer, the following formula must be satisfied as a condition for efficiently increasing the optical detection signal at the photodetector 24.
L1＋２×｛（L14/N14）＋L2l（L15/N15）＋L3l（LC/N
C）＋L4＋（L26/N26）＋L5＋（L25/N25）｝＋L6l（L16/
N16）＋L12＝L1＋（L14/N14）＋L7＋（L18/N18）＋L8 ＋（L19/N19）＋L9＋（L20/N20）＋L10＋（L21/N21）＋
L11＋（L16/N16）＋L12±（レーザ光源のコヒレンス
長） 但し、 ビームスプリッタ16 寸法:L16×L16 屈折率:N16 偏光ビームスプリッタ14 寸法:L14×L14 屈折率:N14 フォーカスレンズ15 厚さ:L15 屈折率:N15 フォーカスレンズ18 厚さ:L18 屈折率:N18 コリメートレンズ20 厚さ:L20 屈折率:N20 対物レンズ26 厚さ:L26 屈折率:N26 音響光学変調器21の媒質 厚さ:L21 屈折率:N21 λ/4板25 厚さ:L25 屈折率:N25 偏波面保存光ファイバＣ 厚さ:LC 屈折率:NC 光路長調整用偏波面保存光ファイバ19 厚さ:L19 屈折率:N19 レーザ光源10・偏光ビームスプリッタ14 間隔長:L1 偏光ビームスプリッタ14・フォーカスレンズ15 間隔長:L2 フォーカスレンズ15・偏波面保存光ファイバＣ端 間隔長:L3 偏波面保存光ファイバＣ端・対物レンズ26 間隔長:L4 対物レンズ26・被測定体Ｗ反射面 間隔長:L5 偏光ビームスプリッタ14・ビームスプリッタ16 間隔長:L6 偏光ビームスプリッタ14・フォーカスレンズ18 間隔長:L7 フォーカスレンズ18・光路長調整用偏波面保存光ファイ
バ19端 間隔長:L8 光路長調整用偏波面保存光ファイバ19端・コリメートレ
ンズ20 間隔長:L9 コリメートレンズ20・音響光学変調器21の媒質 間隔長:L10 音響光学変調器21の媒質・ビームスプリッタ16 間隔長:L11 ビームスプリッタ16・光検出器22 間隔長:L12 実際的には、他の諸元に対して特に光路長調整用偏波
面保存光ファイバ19の長さL19を最終的に調整すること
により上記の式を満足させることが簡単にできる。L1 + 2 x {(L14 / N14) + L2l (L15 / N15) + L3l (LC / N
C) + L4 + (L26 / N26) + L5 + (L25 / N25)} + L6l (L16 /
N16) + L12 = L1 + (L14 / N14) + L7 + (L18 / N18) + L8 + (L19 / N19) + L9 + (L20 / N20) + L10 + (L21 / N21) +
L11 + (L16 / N16) + L12 ± (coherence length of laser light source) However, Beam splitter 16 Dimension: L16 × L16 Refractive index: N16 Polarizing beam splitter 14 Dimension: L14 × L14 Refractive index: N14 Focus lens 15 Thickness: L15 Refraction Index: N15 Focus lens 18 Thickness: L18 Refractive index: N18 Collimating lens 20 Thickness: L20 Refractive index: N20 Objective lens 26 Thickness: L26 Refractive index: N26 Acousto-optic modulator 21 medium Thickness: L21 Refractive index: N21 λ / 4 plate 25 Thickness: L25 Refractive index: N25 Polarization-maintaining optical fiber C Thickness: LC Refractive index: NC Polarization-maintaining optical fiber 19 for optical path length adjustment Thickness: L19 Refractive index: N19 Laser light source 10 ・Polarization beam splitter 14 Interval length: L1 Polarization beam splitter 14 / Focus lens 15 Interval length: L2 Focus lens 15 / Polarization plane preserving optical fiber C end Interval length: L3 Polarization plane preserving optical fiber C end / Objective lens 26 Interval length: L4 Objective lens 26, object to be measured W reflective surface Interval length: L5 Polarized beam split 14 / Beam splitter 16 Interval length: L6 Polarization beam splitter 14 / Focus lens 18 Interval length: L7 Focus lens 18 / Polarization-maintaining optical fiber 19 for optical path length adjustment Interval length: L8 Polarization-plane-maintaining optical fiber for optical path length adjustment 19 ends, collimator lens 20 Interval length: L9 Collimator lens 20, medium of acousto-optic modulator 21 Interval length: L10 Medium of acousto-optic modulator 21, beam splitter 16 Interval length: L11 Beam splitter 16, Photodetector 22 Interval length : L12 In practice, it is possible to easily satisfy the above equation by finally adjusting the length L19 of the polarization-maintaining optical fiber 19 for adjusting the optical path length with respect to other specifications.
上記のレーザドップラ振動計の作用について説明す
る。The operation of the above laser Doppler vibrometer will be described.
先ず、第１実施例のレーザドップラ振動計において、
出力管12からのＰ偏光状態のレーザビームは、ビームス
プリッタ13に入射されるが、一部がビームスプリッタ13
を透過して入射物体光となり、他の一部がビームスプリ
ッタ13で直角方向に反射され参照光となる。First, in the laser Doppler vibrometer of the first embodiment,
The P-polarized laser beam from the output tube 12 is incident on the beam splitter 13, but a part of the laser beam is incident on the beam splitter 13.
Incident light becomes an incident object light, and the other part is reflected at a right angle by the beam splitter 13 to become a reference light.
透過した入射物体光は、偏光ビームスプリッタ14に入
射されるが、Ｐ偏光状態であるから偏光ビームスプリッ
タ14を透過し、フォーカスレンズ15に入射する。フォー
カスレンズ15に入射した入射物体光は、偏波面保存光フ
ァイバＣの端面に集光され、偏波面保存光ファイバＣ中
を伝送され、偏波面保存光ファイバＣの他端面からλ/4
板25に入射される。そうしてλ/4板25を透過した入射物
体光は、更に対物レンズ26を透過し、被測定物Ｗに照射
され、そこで反射された上、反射物体光として再び対物
レンズ26に入射され、対物レンズ26及びλ/4板25を透過
し、偏波面保存光ファイバＣの端面に集光される。その
際には、反射物体光は、λ/4板25の往復透過により偏波
面が90度回転しているので、Ｐ偏光状態からＳ偏光状態
になっている。The transmitted incident object light is incident on the polarization beam splitter 14, but since it is in the P polarization state, it is transmitted through the polarization beam splitter 14 and is incident on the focus lens 15. The incident object light incident on the focus lens 15 is condensed on the end face of the polarization-maintaining optical fiber C, transmitted through the polarization-maintaining optical fiber C, and transmitted from the other end of the polarization-maintaining optical fiber C by λ / 4.
It is incident on the plate 25. Then, the incident object light that has passed through the λ / 4 plate 25 further passes through the objective lens 26, is irradiated to the object to be measured W, is reflected there, and is then incident on the objective lens 26 again as reflected object light. The light passes through the objective lens 26 and the λ / 4 plate 25 and is condensed on the end face of the polarization-maintaining optical fiber C. At that time, since the plane of polarization of the reflected object light is rotated by 90 degrees due to the round-trip transmission of the λ / 4 plate 25, the P-polarized state is changed to the S-polarized state.
反射物体光は、偏波面保存光ファイバＣにより上記と
逆方向に伝送され、偏波面保存光ファイバＣの端面から
出射され、フォーカスレンズ15でコリメートされ、偏光
ビームスプリッタ14に入射する。The reflected object light is transmitted in the opposite direction by the polarization-maintaining optical fiber C, emitted from the end face of the polarization-maintaining optical fiber C, collimated by the focus lens 15, and incident on the polarization beam splitter 14.
そこで、偏光ビームスプリッタ14に対しＳ偏光状態と
なっている反射物体光は、偏光ビームスプリッタ14で直
角方向に反射され、直接、ビームスプリッタ16に入射す
る。Therefore, the reflected object light that is in the S-polarized state with respect to the polarization beam splitter 14 is reflected by the polarization beam splitter 14 in the direction at a right angle and directly enters the beam splitter 16.
他方、ビームスプリッタ13で直角方向に反射されたＰ
偏光状態の参照光は、フォーカスレンズ18に入射し、光
路長調整用偏波面保存光ファイバ19の端面に集光され、
光路長調整用偏波面保存光ファイバ19中を伝送され、光
路長調整用偏波面保存光ファイバ19の他端面から出射さ
れ、コリメートレンズ20でコリメートされ、音響光学変
調器21に入射する。その際、Ｐ偏光状態の参照光は、偏
光面が90度捩じられた光路長調整用偏波面保存光ファイ
バ19中の通過によりＳ偏光状態となっている。On the other hand, P reflected by the beam splitter 13 at right angles
The polarized reference light enters the focus lens 18, is condensed on the end face of the polarization-maintaining optical fiber 19 for optical path length adjustment,
The light is transmitted through the polarization-maintaining optical fiber 19 for optical path length adjustment, emitted from the other end surface of the polarization-maintaining optical fiber 19 for optical path length adjustment, collimated by the collimator lens 20, and incident on the acousto-optic modulator 21. At this time, the reference light in the P-polarized state is in the S-polarized state by passing through the polarization-maintaining optical fiber 19 for adjusting the optical path length whose polarization plane is twisted by 90 degrees.
音響光学変調器21に入射した参照光は、信号処理部17
のドライバ24からの出力に基づいて音響光学変調器21に
より周波数がfmだけシフトされるので、光源10のレーザ
ビームの周波数をf0とすると、音響光学変調器21から周
波数fL＝f0＋fmの参照光が出射され、ビームスプリッタ
16に入射する。The reference light that has entered the acousto-optic modulator 21 receives the signal processing unit 17
Since the frequency is shifted by fm by the acousto-optic modulator 21 based on the output from the driver 24 of, the frequency of the laser beam of the light source 10 is f 0, and the frequency from the acousto-optic modulator 21 is fL = f 0 + fm. The reference beam is emitted and the beam splitter
It is incident on 16.
ビームスプリッタ16に入射した参照光のビームスプリ
ッタ16での反射光部分とビームスプリッタ16に入射した
の反射物体光のビームスプリッタ16での透過光部分と
は、一緒になってビームスプリッタ16から出射され、光
検出器22に入射する。The reflected light portion of the reference light incident on the beam splitter 16 at the beam splitter 16 and the transmitted light portion of the reflected object light incident on the beam splitter 16 at the beam splitter 16 are emitted together from the beam splitter 16. , Enters the photodetector 22.
ここで、移動物体にレーザ光を照射して反射された反
射物体光の周波数は、ドップラ効果により入射物体光の
周波数からシフトする。そのシフト量、即ちドップラ周
波数fdは、移動物体の速度ベクトルをV0とし、入射物体
光・反射物体光の各波数ベクトルをKo,Ksとすると、 fd＝（Ks−Ko）・V0・２π ……（１） 被測定体Ｗが移動しており、その速度をＶ、レーザの
発振波長をλ、反射物体光の周波数をfs、プローブ部Ｂ
の光軸線と被測定体Ｗの移動方向との交差角をθとする
と、入射物体光は、参照光と同一であるので、（１）式
から fs＝f0±fd＝f0±（2V/λ）・cosθ ……（２） 既述のように fL＝f0＋fm ……（３） そこで、（２）式・（３）式で示される周波数の異な
る参照光と反射物体光とが一緒に光検出器22に入射され
るので、光検出器22で得られる両者の周波数差に相当す
るビート周波数fbは、 fb＝|fL−fs|＝fm±（2V/λ）・cosθ ……（４） となる。Here, the frequency of the reflected object light reflected by irradiating the moving object with the laser light shifts from the frequency of the incident object light due to the Doppler effect. As a shift amount, i.e. Doppler frequency fd is the velocity vector of the moving object and V 0, the respective wave number vector of the incident object beam and reflected object beam Ko, when the Ks, fd = (Ks-Ko ) · V 0 · 2π (1) The object W to be measured is moving, its speed is V, the laser oscillation wavelength is λ, the frequency of the reflected object light is fs, and the probe unit B
Assuming that the angle of intersection between the optical axis line of and the moving direction of the measured object W is θ, the incident object light is the same as the reference light, and therefore fs = f 0 ± fd = f 0 ± (2V / λ) · cos θ (2) As described above, fL = f 0 + fm (3) Therefore, the reference light and the reflected object light with different frequencies shown in the equations (2) and (3) are Since the light is incident on the photodetector 22 together, the beat frequency fb corresponding to the frequency difference between the two obtained by the photodetector 22 is fb = | fL−fs | = fm ± (2V / λ) · cos θ ...... (4)
光検出器22においてfdが検出され、その検出信号がプ
リアンプ23から出力され、信号処理部17においては、そ
れに基づいて（４）式からＶが演算される。The photodetector 22 detects fd, the detection signal is output from the preamplifier 23, and the signal processing unit 17 calculates V from the equation (4) based on it.
かくして、被測定体Ｗの移動速度を測定し得るが、信
号処理部17においてＶを更に積分することにより被測定
体Ｗの変位量も測定し得る。Thus, the moving speed of the measured object W can be measured, but the displacement amount of the measured object W can also be measured by further integrating V in the signal processing unit 17.
次に、第２実施例のレーザドップラ振動計において、
出力管12からのレーザビームは、偏光ビームスプリッタ
14に入射されるが、Ｐ偏光状態成分が偏光ビームスプリ
ッタ14を透過し、入射物体光となり、Ｓ偏光状態成分が
直角方向に反射されて、参照光となる。Next, in the laser Doppler vibrometer of the second embodiment,
The laser beam from the output tube 12 is a polarization beam splitter.
Although incident on 14, the P-polarized state component passes through the polarization beam splitter 14 to become incident object light, and the S-polarized state component is reflected at a right angle to become reference light.
透過した入射物体光は、、フォーカスレンズ15に入射
する。フォーカスレンズ15に入射した入射物体光は、偏
波面保存光ファイバＣの端面に集光され、偏波面保存光
ファイバＣ中を伝送され、偏波面保存光ファイバＣの他
端面からλ/4板25に入射される。そうしてλ/4板25を透
過した入射物体光は、更に対物レンズ26を透過し、被測
定物Ｗに照射され、そこで反射され反射物体光となった
上、再び対物レンズ26に入射され、対物レンズ26及びλ
/4板25を透過し、偏波面保存光ファイバＣの端面に集光
される。その際には、反射物体光は、λ/4板25の往復透
過により偏波面が90度回転しているので、Ｐ偏光状態か
らＳ偏光状態になっている。The incident object light that has passed is incident on the focus lens 15. The incident object light incident on the focus lens 15 is condensed on the end face of the polarization-maintaining optical fiber C, transmitted through the polarization-maintaining optical fiber C, and transmitted from the other end of the polarization-maintaining optical fiber C to the λ / 4 plate 25. Is incident on. Then, the incident object light transmitted through the λ / 4 plate 25 further passes through the objective lens 26, is irradiated to the object to be measured W, is reflected there to become reflected object light, and is then incident on the objective lens 26 again. , Objective lens 26 and λ
It passes through the / 4 plate 25 and is focused on the end face of the polarization-maintaining optical fiber C. At that time, since the plane of polarization of the reflected object light is rotated by 90 degrees due to the round-trip transmission of the λ / 4 plate 25, the P-polarized state is changed to the S-polarized state.
反射物体光は、偏波面保存光ファイバＣにより上記と
逆方向に伝送され、偏波面保存光ファイバＣの端面から
出射され、フォーカスレンズ15でコリメートされ、偏光
ビームスプリッタ14に入射する。そこで、偏光ビームス
プリッタ14に対しＳ偏光状態となっている反射物体光
は、偏光ビームスプリッタ14で直角方向に反射され、ビ
ームスプリッタ16に入射する。The reflected object light is transmitted in the opposite direction by the polarization-maintaining optical fiber C, emitted from the end face of the polarization-maintaining optical fiber C, collimated by the focus lens 15, and incident on the polarization beam splitter 14. Therefore, the reflected object light that is in the S-polarized state with respect to the polarization beam splitter 14 is reflected by the polarization beam splitter 14 in the direction at a right angle, and enters the beam splitter 16.
他方、偏光ビームスプリッタ14で直角方向に反射され
たＳ偏光状態の参照光は、フォーカスレンズ18に入射
し、光路長調整用偏波面保存光ファイバ19の端面に集光
され、光路長調整用偏波面保存光ファイバ19中を伝送さ
れ、光路長調整用偏波面保存光ファイバ19の他端面から
出射され、コリメートレンズ20でコリメートされ、音響
光学変調器21に入射する。音響光学変調器21に入射した
参照光は、信号処理部17のドライバ24からの出力に基づ
いて音響光学変調器21により周波数がfmだけシフトされ
るので、光源10のレーザビームの周波数をf0とすると、
音響光学変調器21から周波数fL＝f0＋fmの参照光が出射
され、ビームスプリッタ16に入射する。On the other hand, the reference light in the S-polarized state reflected in the right angle direction by the polarization beam splitter 14 enters the focus lens 18, is condensed on the end face of the polarization-maintaining optical fiber 19 for optical path length adjustment, and is polarized for optical path length adjustment. It is transmitted through the wavefront-maintaining optical fiber 19, emitted from the other end surface of the polarization-maintaining optical fiber 19 for optical path length adjustment, collimated by the collimator lens 20, and incident on the acousto-optic modulator 21. Since the frequency of the reference light that has entered the acousto-optic modulator 21 is shifted by fm by the acousto-optic modulator 21 based on the output from the driver 24 of the signal processing unit 17, the frequency of the laser beam of the light source 10 is f 0. Then,
The reference light of frequency fL = f 0 + fm is emitted from the acousto-optic modulator 21 and enters the beam splitter 16.
以下第１実施例と同様にして、被測定体Ｗの移動速度
及び変位量が測定され得る。Hereinafter, the moving speed and the displacement amount of the measured object W can be measured in the same manner as in the first embodiment.
上記の両実施例においては、音響光学変調器22は、参
照光の光路中に配設されているが、それに替えて物体光
の光路中に配設してもよいことは、両実施例の作用から
も容易に理解し得よう。In both of the above embodiments, the acousto-optic modulator 22 is disposed in the optical path of the reference light, but may be disposed in the optical path of the object light instead. It can be easily understood from the operation.
又、レーザ光源としては、半導体レーザを用いること
もできる。Also, a semiconductor laser can be used as the laser light source.
更に、第１実施例の変形例として、ビームスプリッタ
13を偏光ビームスプリッタにしてもよく、又、偏光ビー
ムスプリッタ14をビームスプリッタにしてもよい。この
変形例の場合には、上記第１実施例の場合と異なり、第
２実施例と同様にしてガスレーザ光源10は、そこから出
射されるレーザビームがＰ偏光状態だけでもなく、又Ｓ
偏光状態だけでもないような適宜の中間位置に偏光面が
設定されている。Further, as a modification of the first embodiment, a beam splitter
13 may be a polarization beam splitter, and polarization beam splitter 14 may be a beam splitter. In the case of this modification, unlike the case of the first embodiment, the gas laser light source 10 is similar to the second embodiment in that the laser beam emitted from the gas laser light source 10 is not only in the P-polarized state but also in the S-state.
The plane of polarization is set at an appropriate intermediate position so that it is not only the polarization state.
ビームスプリッタ13を偏光ビームスプリッタ13にした
第１変形例においては、光路長調整用偏波面保存光ファ
イバ19は、第１実施例のようには捩じらず、第２実施例
と同様に偏光ビームスプリッタ13と音響光学変調器21と
の間での出入においてＳ偏光状態の偏光面を維持するよ
うに接続されている。In the first modification in which the beam splitter 13 is a polarization beam splitter 13, the polarization-maintaining optical fiber 19 for optical path length adjustment is not twisted as in the first embodiment, and is polarized as in the second embodiment. The beam splitter 13 and the acousto-optic modulator 21 are connected so as to maintain the polarization plane in the S-polarized state when entering and exiting the beam splitter 13.
偏光ビームスプリッタ14を、ビームスプリッタ14にし
た第２変形例においては、光路長調整用偏波面保存光フ
ァイバ19は、第１実施例のようには捩じらず、第２実施
例と同様に偏光ビームスプリッタ14と音響光学変調器21
との間での出入においてＳ偏光状態の偏光面を維持する
ように接続されている上、第１実施例と異なりλ/4板25
が不要となる。In the second modified example in which the polarization beam splitter 14 is the beam splitter 14, the polarization-maintaining optical fiber 19 for optical path length adjustment is not twisted as in the first embodiment, and is similar to the second embodiment. Polarization beam splitter 14 and acousto-optic modulator 21
The λ / 4 plate 25 is connected so as to maintain the polarization plane in the S-polarized state when moving in and out of the λ / 4 plate 25.
Becomes unnecessary.
ビームスプリッタ13を偏光ビームスプリッタ13にし、
且つ偏光ビームスプリッタ14をビームスプリッタ14にし
た第３変形例においては、光路長調整用偏波面保存光フ
ァイバ19を第１実施例と同様にしたまま、第１実施例と
異なりλ/4板25を除去するか、又は光路長調整用偏波面
保存光ファイバ19を第１実施例のようには捩じらず、第
２実施例と同様に偏光ビームスプリッタ13と音響光学変
調器21との間での出入においてＳ偏光状態の偏光面を維
持するようにした上、λ/4板25を設置するかする。Beam splitter 13 to polarization beam splitter 13,
In addition, in the third modified example in which the polarization beam splitter 14 is the beam splitter 14, the λ / 4 plate 25 is different from the first embodiment while keeping the polarization-maintaining optical fiber 19 for optical path length adjustment as in the first embodiment. Or the polarization-maintaining optical fiber 19 for optical path length adjustment is not twisted as in the first embodiment, but the polarization beam splitter 13 and the acousto-optic modulator 21 are provided between the polarization beam splitter 13 and the acousto-optic modulator 21 as in the second embodiment. At the time of entering / exiting, the λ / 4 plate 25 should be installed after maintaining the polarization plane of S polarization state.
第２実施例の変形例として、偏光ビームスプリッタ14
をビームスプリッタ14にしてもよい。As a modification of the second embodiment, a polarization beam splitter 14
May be the beam splitter 14.
この変形例においては、第２実施例と異なりλ/4板25
を除去する。In this modification, the λ / 4 plate 25 is different from the second embodiment.
Is removed.
上記各実施例においても、第１実施例及び第２実施例
におけるのと同様に被測定体Ｗの移動速度及び変位量が
測定され得ることは、第１実施例及び第２実施例の作用
から容易に理解されよう。In each of the above-described embodiments, the moving speed and the amount of displacement of the object to be measured W can be measured in the same manner as in the first and second embodiments, from the effects of the first and second embodiments. Easy to understand.
この発明のレーザドップラ振動計においては、対物レ
ンズを備えたプローブ部を光学系装置部と光ファイバで
接続しているので、測定に際し、プローブ部を被測定物
に接近させることが可能である。In the laser Doppler vibrometer of the present invention, since the probe unit provided with the objective lens is connected to the optical system unit by the optical fiber, it is possible to bring the probe unit close to the object to be measured at the time of measurement.
更に、参照光の光路に介在する光路長調整用偏波面保
存光ファイバは、岐点・合流点間の参照光の通過光路長
が分岐点・被測定体反射面間及び被測定体反射面・合流
点間の物体光の通過光路長と同長にするような調整長さ
を具備しているので、参照光の光路長を正確に被測定物
で反射される物体光の光路長に正確に一致させることが
でき、検出信号出力の減少が防止される。Furthermore, in the polarization-maintaining optical fiber for adjusting the optical path length that is interposed in the optical path of the reference light, the passing optical path length of the reference light between the branch point and the confluence point is the branch point, the measured object reflection surface, and the measured object reflection surface. Since the adjustment length is set so as to be the same as the passing optical path length of the object light between the confluence points, the optical path length of the reference light is accurately set to the optical path length of the object light reflected by the object to be measured. They can be matched, and a decrease in the detection signal output is prevented.
第１図は、この発明の第１実施例におけるレーザドップ
ラ振動計の構成図、 第２図は、この発明の第２実施例におけるレーザドップ
ラ振動計の構成図、 第３図は、従来の技術のレーザドップラ振動計の構成図
である。 A:光学系装置部、B:プローブ部 C:偏波面保存光ファイバ 10:ガスレーザ光源、11:レーザドライバ 12:出力管 13:ビームスプリッタ（偏光ビームスプリッタ） 14:偏光ビームスプリッタ（ビームスプリッタ） 15,18:フォーカスレンズ、16:ビームスプリッタ 17:信号処理部 19:光路長調整用偏波面保存光ファイバ 20:コリメートレンズ、21:音響光学変調器 22:光検出器、23:プリアンプ、24:ドライバ 25:λ/4板、26:対物レンズ、W:被測定体FIG. 1 is a block diagram of a laser Doppler vibrometer according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a block diagram of a laser Doppler vibrometer according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 1 is a configuration diagram of a laser Doppler vibrometer of FIG. A: Optical system unit, B: Probe unit C: Polarization-maintaining optical fiber 10: Gas laser light source, 11: Laser driver 12: Output tube 13: Beam splitter (polarizing beam splitter) 14: Polarizing beam splitter (beam splitter) 15 , 18: Focus lens, 16: Beam splitter 17: Signal processing unit 19: Polarization-maintaining optical fiber for optical path length adjustment 20: Collimator lens, 21: Acousto-optic modulator 22: Photodetector, 23: Preamplifier, 24: Driver 25: λ / 4 plate, 26: Objective lens, W: DUT
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０１Ｓ 17/50 Ｇ０１Ｓ 17/50 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification number Agency reference number FI Technical display location G01S 17/50 G01S 17/50
Claims (3)
の物体光出入射端と偏波面保存光ファイバを介して接続
され、物体光を被測定体に照射し、被測定体での反射光
を受光するプローブ部から構成されたビーム分岐光学系
を用いたレーザドップラ振動計であって、 （Ｂ）光学系装置部は、（ｉ）レーザビームからの直接
の参照光と偏波面保存光ファイバに対し出入する物体光
とが分岐・合流する夫々の光路である２光路を成す光学
系と、（ii）いずれか一方が光学変調された物体光と参
照光とが合流されて生じるビートを検出し、被測定体の
移動速度及び変位量、又は被測定体の移動速度若しくは
変位量のいずれか一方を演算する信号処理部とから構成
され、 （Ｃ）前記光学系は、（ｉ）レーザ光源と、（ii）ビー
ムスプリッタ、又はビームスプリッタ・偏光ビームスプ
リッタの組合せと、（iii）参照光の光路に介在し、分
岐点・合流点間の参照光の通過光路長が分岐点・被測定
体反射面間及び被測定体反射面・合流点間の物体光の通
過光路長と同長にするような調整長さを具備する光路長
調整用偏波面保存光ファイバとから構成され、 （Ｄ）前記２光路中の１光路に光学変調手段が設けられ
ている ことを特徴とするビーム分岐光学系を用いたレーザドッ
プラ振動計。1. (A) An optical system unit and an object light emitting / incident end of the optical system unit are connected via a polarization-maintaining optical fiber to irradiate the object light with the object to be measured. A laser Doppler vibrometer using a beam branching optical system composed of a probe unit for receiving the reflected light of (1), wherein (B) the optical system unit includes (i) direct reference light from the laser beam and a polarization plane. An optical system forming two optical paths, which are optical paths for branching and merging of object light entering and exiting the storage optical fiber, and (ii) one of which is optically modulated object light and reference light. And a signal processing unit that detects a beat and calculates either the moving speed and the displacement amount of the measured object, or the moving speed or the displacement amount of the measured object, and (C) the optical system ) A laser source and (ii) a beam splitter or a beam The combination of a splitter and a polarization beam splitter, and (iii) the reference light passing optical path length between the branching point and the merging point, which is interposed in the optical path of the reference light, causes And a polarization-maintaining optical fiber for optical path length adjustment having an adjustment length that is the same as the optical path length of the object light passing between the merging points. (D) Optical modulation to one optical path of the two optical paths A laser Doppler vibrometer using a beam branching optical system characterized in that means is provided.
照光との光路の分岐点はビームスプリッタ、又は偏光ビ
ームスプリッタであり、合流点はビームスプリッタであ
り、分岐点・合流点間の物体光光路中間におけるビーム
スプリッタ、又は偏光ビームスプリッタが偏波面保存光
ファイバを介してプローブ部に接続されている請求項
（１）に記載のビーム分岐光学系を用いたレーザドップ
ラ振動計。2. The branch point of the optical path of the object light and the reference light in the optical system of the optical system device section is a beam splitter or a polarization beam splitter, the confluence point is a beam splitter, and the branch point and the confluence point are connected. The laser Doppler vibrometer using the beam splitting optical system according to claim 1, wherein a beam splitter or a polarization beam splitter in the middle of the optical path of the object light is connected to the probe unit via a polarization-maintaining optical fiber.
照光との光路の分岐点はビームスプリッタ、又は偏光ビ
ームスプリッタであり、合流点はビームスプリッタであ
り、分岐点のビームスプリッタ、又は偏光ビームスプリ
ッタが偏波面保存光ファイバを介してプローブ部に接続
されている請求項（１）に記載のビーム分岐光学系を用
いたレーザドップラ振動計。3. The branch point of the optical path of the object light and the reference light in the optical system of the optical system unit is a beam splitter or a polarization beam splitter, the confluence point is a beam splitter, the beam splitter at the branch point, or The laser Doppler vibrometer using the beam splitting optical system according to claim 1, wherein the polarization beam splitter is connected to the probe unit via a polarization-maintaining optical fiber.
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