JP4987360B2 - 差分吸収ライダ装置 - Google Patents
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Description
この発明の実施の形態1に係る差分吸収ライダ装置について図1から図3までを参照しながら説明する。図1は、この発明の実施の形態1に係る差分吸収ライダ装置の構成を示す図である。また、図3は、この発明の実施の形態1に係る差分吸収ライダ装置の別の構成を示す図である。なお、以降では、各図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。
また、周波数シフタ4aと、光合波器5aと、周波数シフタ4bとから周波数シフト手段が構成されている。さらに、光合波器5bと、光合波器5cと、光受信機12と、信号処理器13とから濃度検出手段が構成されている。
Claims (7)
- ターゲットに関する吸収係数が大きい第1の波長、及び前記第1の波長に対応する第1の周波数を持つ第1のCW送信光信号及び第1のCWローカル光信号を発生するとともに、前記ターゲットに関する吸収係数が小さい第2の波長、及び前記第2の波長に対応する第2の周波数を持つ第2のCW送信光信号及び第2のCWローカル光信号を発生する光信号発生手段と、
前記第2のCW送信光信号に第1の周波数シフトを与えるとともに、前記第1のCW送信光信号及び前記第1の周波数シフトを与えた第2のCW送信光信号に第2の周波数シフトを与える周波数シフト手段と、
前記周波数シフト手段から出力された2波長の光信号を所定のビーム形状に成形して空間中に放射する放射手段と、
前記空間中に存在する前記ターゲットからの散乱光を受信光として受信する光受信手段と、
送信ビームのターゲット上の照射スポットが受信視野内に入るように前記光受信手段を逐次制御するビーム照射スポットトレーサーと、
前記光信号発生手段から出力された前記第1及び第2のCWローカル光信号と前記光受信手段から出力された前記受信光とをヘテロダイン検波して電気信号に変換し、前記電気信号から前記第1及び第2の周波数に対応する前記第2及び第1の周波数シフト成分を抽出し、前記第2及び第1の周波数シフト成分の強度の差異から前記ターゲットの濃度を検出する濃度検出手段と
を備えたことを特徴とする差分吸収ライダ装置。 - 前記光信号発生手段は、
ターゲットに関する吸収係数が大きい第1の波長を持つ第1のCW光信号を発生する第1の光源と、
前記ターゲットに関する吸収係数が小さい第2の波長を持つ第2のCW光信号を発生する第2の光源と、
前記第1の光源から出力される前記第1のCW光信号を波長モニタ用第1のCW光信号、第1のCW送信光信号及び第1のCWローカル光信号に分配する第1の光分配器と、
前記第2の光源から出力される前記第2のCW光信号を波長モニタ用第2のCW光信号、第2のCW送信光信号及び第2のCWローカル光信号に分配する第2の光分配器と、
前記第1及び第2の光分配器から出力される前記波長モニタ用第1及び第2のCW光信号の波長を監視し、前記第1及び第2の波長に保持されるように、前記第1及び第2の光源を制御する波長ロック回路とを含み、
前記放射手段は、
前記周波数シフト手段から出力された2波長の光信号を増幅する光アンプと、
前記光アンプから出力された2波長の光信号を送受分離部へ送る送信光学系と、
前記送受分離部から出力された2波長の光信号を所定のビーム形状に成形して空間中に放射するビームエクスパンダーとを含み、
前記光受信手段は、
前記空間中に存在する前記ターゲットからの散乱光を受信光として受信して前記送受分離部へ送る前記ビームエクスパンダーと、
前記送受分離部から出力された前記受信光を前記濃度検出手段へ送る受信光学系とを含み、
前記濃度検出手段は、
前記光信号発生手段から出力された前記第1及び第2のCWローカル光信号を合波する第2の光合波器と、
前記第2の光合波器から出力され合波された第1及び第2のCWローカル光信号と前記光受信手段から出力された前記受信光とを合波する第3の光合波器と、
前記第3の光合波器から出力された前記第1及び第2のCWローカル光信号と前記受信光とをヘテロダイン検波して電気信号に変換する光受信機と、
前記電気信号から前記第1及び第2の周波数に対応する前記第2及び第1の周波数シフト成分を抽出し、前記第2及び第1の周波数シフト成分の強度の差異から前記ターゲットの濃度を検出する信号処理器とを含む
ことを特徴とする請求項1記載の差分吸収ライダ装置。 - 前記周波数シフト手段は、
前記光信号発生手段から出力された前記第2のCW送信光信号に第1の周波数シフトを与える第1の周波数シフタと、
前記光信号発生手段から出力された前記第1のCW送信光信号と前記第1の周波数シフタから出力され前記第1の周波数シフトを与えた第2のCW送信光信号とを合波する第1の光合波器と、
前記第1の光合波器から出力され合波された光信号に第2の周波数シフトを与える第2の周波数シフタとを含む
ことを特徴とする請求項1又は2記載の差分吸収ライダ装置。 - 前記周波数シフト手段は、
前記第2の周波数シフタをパルス駆動するパルス駆動手段をさらに含む
ことを特徴とする請求項3記載の差分吸収ライダ装置。 - ターゲットに関する吸収係数が大きい第1の波長、及び前記第1の波長に対応する第1の周波数を持つ第1のCW送信光信号及び第1のCWローカル光信号を発生するとともに、前記ターゲットに関する吸収係数が小さい第2の波長、及び前記第2の波長に対応する第2の周波数を持つ第2のCW送信光信号及び第2のCWローカル光信号を発生する光信号発生手段と、
前記光信号発生手段から出力された2波長の光信号を所定のビーム形状に成形して空間中に放射する放射手段と、
前記空間中に存在する前記ターゲットからの散乱光を受信光として受信する光受信手段と、
送信ビームのターゲット上の照射スポットが受信視野内に入るように前記光受信手段を逐次制御するビーム照射スポットトレーサーと、
前記第2のCWローカル光信号に第1の周波数シフトを与えるとともに、前記第1のCWローカル光信号及び前記第1の周波数シフトを与えた第2のCWローカル光信号に第2の周波数シフトを与える周波数シフト手段と、
前記周波数シフト手段から出力された前記第1及び第2のCWローカル光信号と前記光受信手段から出力された前記受信光とをヘテロダイン検波して電気信号に変換し、前記電気信号から前記第1及び第2の周波数に対応する前記第2及び第1の周波数シフト成分を抽出し、前記第2及び第1の周波数シフト成分の強度の差異から前記ターゲットの濃度を検出する濃度検出手段と
を備えたことを特徴とする差分吸収ライダ装置。 - 前記光信号発生手段は、
ターゲットに関する吸収係数が大きい第1の波長を持つ第1のCW光信号を発生する第1の光源と、
前記ターゲットに関する吸収係数が小さい第2の波長を持つ第2のCW光信号を発生する第2の光源と、
前記第1の光源から出力される前記第1のCW光信号を波長モニタ用第1のCW光信号、第1のCW送信光信号及び第1のCWローカル光信号に分配する第1の光分配器と、
前記第2の光源から出力される前記第2のCW光信号を波長モニタ用第2のCW光信号、第2のCW送信光信号及び第2のCWローカル光信号に分配する第2の光分配器と、
前記第1及び第2の光分配器から出力される前記波長モニタ用第1及び第2のCW光信号の波長を監視し、前記第1及び第2の波長に保持されるように、前記第1及び第2の光源を制御する波長ロック回路とを含み、
前記放射手段は、
前記光信号発生手段から出力された前記第1のCW送信光信号と前記第2のCW送信光信号とを合波する第1の光合波器と、
前記第1の光合波器から出力された2波長の光信号を増幅する光アンプと、
前記光アンプから出力された2波長の光信号を送受分離部へ送る送信光学系と、
前記送受分離部から出力された2波長の光信号を所定のビーム形状に成形して空間中に放射するビームエクスパンダーとを含み、
前記光受信手段は、
前記空間中に存在する前記ターゲットからの散乱光を受信光として受信して前記送受分離部へ送る前記ビームエクスパンダーと、
前記送受分離部から出力された前記受信光を前記濃度検出手段へ送る受信光学系とを含み、
前記濃度検出手段は、
前記周波数シフト手段から出力された第1及び第2のCWローカル光信号と前記光受信手段から出力された前記受信光とを合波する第3の光合波器と、
前記第3の光合波器から出力された前記第1及び第2のCWローカル光信号と前記受信光とをヘテロダイン検波して電気信号に変換する光受信機と、
前記電気信号から前記第1及び第2の周波数に対応する前記第2及び第1の周波数シフト成分を抽出し、前記第2及び第1の周波数シフト成分の強度の差異から前記ターゲットの濃度を検出する信号処理器とを含む
ことを特徴とする請求項5記載の差分吸収ライダ装置。 - 前記周波数シフト手段は、
前記光信号発生手段から出力された前記第2のCWローカル光信号に第1の周波数シフトを与える第1の周波数シフタと、
前記光信号発生手段から出力された前記第1のCWローカル光信号と前記第1の周波数シフタから出力され前記第1の周波数シフトを与えた第2のCWローカル光信号とを合波する第2の光合波器と、
前記第2の光合波器から出力され合波された光信号に第2の周波数シフトを与える第2の周波数シフタとを含む
ことを特徴とする請求項5又は6記載の差分吸収ライダ装置。
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