JP2915636B2 - 変位測定装置 - Google Patents
変位測定装置Info
- Publication number
- JP2915636B2 JP2915636B2 JP20761591A JP20761591A JP2915636B2 JP 2915636 B2 JP2915636 B2 JP 2915636B2 JP 20761591 A JP20761591 A JP 20761591A JP 20761591 A JP20761591 A JP 20761591A JP 2915636 B2 JP2915636 B2 JP 2915636B2
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- Japan
- Prior art keywords
- grating
- displacement measuring
- measuring device
- light
- lambda
- Prior art date
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、構造物内部歪の検出に
適用される変位測定装置に関する。
適用される変位測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の変位測定装置の一例を図２模式図
に示すと、これは、被測定物２１の一端にミラー２２を
取付けておき、光源２７より出た光をハーフミラー２４
により２本に分離しミラー２２及び固定ミラー２３に入
射させ、それぞれの反射光を再びハーフミラー２４を介
して合流させレンズ２５によりスクリーン２６上に干渉
じまを生じさせるマイケルソン干渉計を基本構造として
持つものである。しかして、被測定物２１の長さの変化
によりそこに固定したミラー２２からハーフミラー２４
までの距離が変化し、ミラー２２及び固定ミラー２３か
らの反射光のスクリーン２６上での位相差が変化し干渉
じまの位置が変化する。この変化量を測定することによ
り光の波長オーダー（数１００ｎｍ）以下の高精度の変
位検出が可能となる。
に示すと、これは、被測定物２１の一端にミラー２２を
取付けておき、光源２７より出た光をハーフミラー２４
により２本に分離しミラー２２及び固定ミラー２３に入
射させ、それぞれの反射光を再びハーフミラー２４を介
して合流させレンズ２５によりスクリーン２６上に干渉
じまを生じさせるマイケルソン干渉計を基本構造として
持つものである。しかして、被測定物２１の長さの変化
によりそこに固定したミラー２２からハーフミラー２４
までの距離が変化し、ミラー２２及び固定ミラー２３か
らの反射光のスクリーン２６上での位相差が変化し干渉
じまの位置が変化する。この変化量を測定することによ
り光の波長オーダー（数１００ｎｍ）以下の高精度の変
位検出が可能となる。
【０００３】しかしながらこのような装置では、被測定
物の内部で生じた歪の総量としての全長の変化しか検出
できないとともに、干渉計を安定に設置する必要があ
り、橋りょう，高層建造物等一般的な環境での使用が困
難である。
物の内部で生じた歪の総量としての全長の変化しか検出
できないとともに、干渉計を安定に設置する必要があ
り、橋りょう，高層建造物等一般的な環境での使用が困
難である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
事情に鑑みて提案されたもので、被測定物の局部的な歪
による変位を簡便かつ正確に検出することができる変位
測定装置を提供することを目的とする。
事情に鑑みて提案されたもので、被測定物の局部的な歪
による変位を簡便かつ正確に検出することができる変位
測定装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】そのために本発明は、被
測定物の表面に透明のバッファー層を介して光の導波層
を設け、同導波層の一部に励起光を受ける利得媒質部を
形成するとともに、同利得媒質部の一方の側に格子間隔
一定の第１グレーティング、他方の側に格子間隔が上記
第１グレーティングのそれの２倍を含み連続的に変化す
る第２グレーティングをそれぞれ形成したことを特徴と
する。
測定物の表面に透明のバッファー層を介して光の導波層
を設け、同導波層の一部に励起光を受ける利得媒質部を
形成するとともに、同利得媒質部の一方の側に格子間隔
一定の第１グレーティング、他方の側に格子間隔が上記
第１グレーティングのそれの２倍を含み連続的に変化す
る第２グレーティングをそれぞれ形成したことを特徴と
する。
【０００６】
【作用】上述の構成により、被測定物の局部的な歪によ
る変位を簡便かつ正確に検出することができる変位測定
装置を得ることができる。
る変位を簡便かつ正確に検出することができる変位測定
装置を得ることができる。
【０００７】
【実施例】本発明変位測定装置の一実施例を図１断面図
について説明すると、被測定物１１の表面に、 SiO2や
ＰＭＭＡ（ポリメタクリレート）などの透明のバッファ
ー層１２を介してそれより屈折率の高い導波層１３を設
け、光導波路を形成する。この導波層１３としてはガラ
スや透明な樹脂を用いる。しかしてこの導波層１３の一
部に、励起光ＬP を受ける部分として、利得媒質として
レーザー色素やNd ,Erなどの原子を含む利得媒質部１３
0 を形成する。更にこの利得媒質部１３0 の両側に、一
定の格子間隔Λ1 の第１グレーティング１３1 と、Λ1
の２倍を含み位置によってなだらかに連続して変化する
格子間隔Λ2(ｘ) を有する第２グレーティング１３2 を
形成する。
について説明すると、被測定物１１の表面に、 SiO2や
ＰＭＭＡ（ポリメタクリレート）などの透明のバッファ
ー層１２を介してそれより屈折率の高い導波層１３を設
け、光導波路を形成する。この導波層１３としてはガラ
スや透明な樹脂を用いる。しかしてこの導波層１３の一
部に、励起光ＬP を受ける部分として、利得媒質として
レーザー色素やNd ,Erなどの原子を含む利得媒質部１３
0 を形成する。更にこの利得媒質部１３0 の両側に、一
定の格子間隔Λ1 の第１グレーティング１３1 と、Λ1
の２倍を含み位置によってなだらかに連続して変化する
格子間隔Λ2(ｘ) を有する第２グレーティング１３2 を
形成する。
【０００８】このような装置において、利得媒質部１３
0 を励起光ＬP によって励起することによって利得媒質
からある波長範囲の光を持つ蛍光が生ずる。その内の波
長λ0 に対してグレーティング格子間隔Λを導波路中の
光波の位相定数βを用いてΛ＝ｑπ／βの関係を満たす
ようにすれば、グレーティングは反射器としての特性を
示す。ただしｑは整数である。
0 を励起光ＬP によって励起することによって利得媒質
からある波長範囲の光を持つ蛍光が生ずる。その内の波
長λ0 に対してグレーティング格子間隔Λを導波路中の
光波の位相定数βを用いてΛ＝ｑπ／βの関係を満たす
ようにすれば、グレーティングは反射器としての特性を
示す。ただしｑは整数である。
【０００９】そしてΛ1 はｑ＝１とした場合であり、Λ
2 はある位置ｘ0 においてΛ2(ｘ0 ) ＝２Λ1 を持ち連
続的に格子間隔がゆるやかに変化するように選んであ
る。ｑ＝２の場合においては２次の回折波が反射波とな
り１次の回折波は導波層表面の法線方向に生ずる。すな
わち波長λ0 の光が第１グレーティング１３1 と第２グ
レーティング１３2 のΛ2 ＝２Λ1 となる領域との間で
くり返し反射されることにより増幅されレーザー発振を
生じ、第２グレーティング１３2 の１次回折波によって
波長λ0 のレーザー出力Ｌ0 が出力される面発光レーザ
ーとなる。
2 はある位置ｘ0 においてΛ2(ｘ0 ) ＝２Λ1 を持ち連
続的に格子間隔がゆるやかに変化するように選んであ
る。ｑ＝２の場合においては２次の回折波が反射波とな
り１次の回折波は導波層表面の法線方向に生ずる。すな
わち波長λ0 の光が第１グレーティング１３1 と第２グ
レーティング１３2 のΛ2 ＝２Λ1 となる領域との間で
くり返し反射されることにより増幅されレーザー発振を
生じ、第２グレーティング１３2 の１次回折波によって
波長λ0 のレーザー出力Ｌ0 が出力される面発光レーザ
ーとなる。
【００１０】次に被測定物１１が内部歪により変形し表
面の長さが変化した場合について考える。長さの変化量
が第１グレーティング１３1 の格子間隔Λ1 に対してδ
である（Λ1′＝Λ1 ＋δ）とすると、第２グレーティ
ング１３2 のｘ0 における格子間隔Λ2′(x0 ) はΛ
2(ｘ0)＋δ＝２（Λ1 ＋δ/2）となり、Λ2′( ｘ0)＝
２Λ1′の関係が満たされなくなる。しかし第２グレー
ティング１３2 の格子間隔は連続的に変化しているた
め、Λ2′(ｘ）＝２Λ1′が成り立つ位置ｘが存在し、
Λ1′に対応する波長λ′のレーザー光が出力される。
かくして被測定物１１の変位は連続的な波長の変化とし
て検出される。
面の長さが変化した場合について考える。長さの変化量
が第１グレーティング１３1 の格子間隔Λ1 に対してδ
である（Λ1′＝Λ1 ＋δ）とすると、第２グレーティ
ング１３2 のｘ0 における格子間隔Λ2′(x0 ) はΛ
2(ｘ0)＋δ＝２（Λ1 ＋δ/2）となり、Λ2′( ｘ0)＝
２Λ1′の関係が満たされなくなる。しかし第２グレー
ティング１３2 の格子間隔は連続的に変化しているた
め、Λ2′(ｘ）＝２Λ1′が成り立つ位置ｘが存在し、
Λ1′に対応する波長λ′のレーザー光が出力される。
かくして被測定物１１の変位は連続的な波長の変化とし
て検出される。
【００１１】以上説明したように、このような装置によ
れば、被測定物１１の表面に面発光分布反射型波長可変
レーザーをバッファー層１２を介して形成することによ
って、内部歪によって生じた表面の変位を波長の変化と
して検出できる。またこの装置は光のみで動作させるこ
とが可能であり、励起光ＬP としてパルス幅が数ｎｓ以
下の短光パルスを用いれば励動などによる変動を受けな
い安定な検出ができる。更に面発光レーザーであるため
出力光が直接外部に取り出せることから非接触計測が可
能である。
れば、被測定物１１の表面に面発光分布反射型波長可変
レーザーをバッファー層１２を介して形成することによ
って、内部歪によって生じた表面の変位を波長の変化と
して検出できる。またこの装置は光のみで動作させるこ
とが可能であり、励起光ＬP としてパルス幅が数ｎｓ以
下の短光パルスを用いれば励動などによる変動を受けな
い安定な検出ができる。更に面発光レーザーであるため
出力光が直接外部に取り出せることから非接触計測が可
能である。
【００１２】
【発明の効果】要するに本発明によれば、被測定物の表
面に透明のバッファー層を介して光の導波層を設け、同
導波層の一部に励起光を受ける利得媒質部を形成すると
ともに、同利得媒質部の一方の側に格子間隔一定の第１
グレーティング、他方の側に格子間隔が上記第１グレー
ティングのそれの２倍を含み連続的に変化する第２グレ
ーティングをそれぞれ形成したことにより、被測定物の
局部的な歪による変位を簡便かつ正確に検出することが
できる変位測定装置を得るから、本発明は産業上極めて
有益なものである。
面に透明のバッファー層を介して光の導波層を設け、同
導波層の一部に励起光を受ける利得媒質部を形成すると
ともに、同利得媒質部の一方の側に格子間隔一定の第１
グレーティング、他方の側に格子間隔が上記第１グレー
ティングのそれの２倍を含み連続的に変化する第２グレ
ーティングをそれぞれ形成したことにより、被測定物の
局部的な歪による変位を簡便かつ正確に検出することが
できる変位測定装置を得るから、本発明は産業上極めて
有益なものである。
【図１】本発明変位測定装置の一実施例の断面図であ
る。
る。
【図２】従来の変位測定装置の模式図である。
11 被測定物 12 バッファー層 13 導波層 130 利得媒質部 131 第１グレーティング 132 第２グレーティング
Claims (1)
- 【請求項１】 被測定物の表面に透明のバッファー層を
介して光の導波層を設け、同導波層の一部に励起光を受
ける利得媒質部を形成するとともに、同利得媒質部の一
方の側に格子間隔一定の第１グレーティング、他方の側
に格子間隔が上記第１グレーティングのそれの２倍を含
み連続的に変化する第２グレーティングをそれぞれ形成
したことを特徴とする変位測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20761591A JP2915636B2 (ja) | 1991-07-24 | 1991-07-24 | 変位測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20761591A JP2915636B2 (ja) | 1991-07-24 | 1991-07-24 | 変位測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0526630A JPH0526630A (ja) | 1993-02-02 |
| JP2915636B2 true JP2915636B2 (ja) | 1999-07-05 |
Family
ID=16542727
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20761591A Expired - Lifetime JP2915636B2 (ja) | 1991-07-24 | 1991-07-24 | 変位測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2915636B2 (ja) |
-
1991
- 1991-07-24 JP JP20761591A patent/JP2915636B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0526630A (ja) | 1993-02-02 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19990317 |