JP6474270B2 - レーザドップラ速度計 - Google Patents
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Description
そこで、レーザ測定に用いるレーザ光として、アイセーフレーザと呼ばれる人の目に損傷を与えにくい近赤外レーザ光を用い、レーザ光の出力を増加しつつ、近赤外レーザ光に可視光を波長合成して測定対象物に出射することにより、測定対象物上の近赤外レーザ光の照射箇所を視認可能とすることが考えられる。このように、近赤外レーザ光に可視光を合成して視認可能とすることで、より高い出力の近赤外レーザ光をレーザ測定に用いることができる。
しかしながら、この場合には、被測定物を異なる方向から照射する二つの光束の各々について、それぞれ可視光を波長合成する構成が必要となってしまうため、レーザドップラ速度計の構造が複雑化してしまう。
または、以上のレーザドップラ速度計は、前記波長合成器を、ダイクロイックミラーとし、前記測定光を測定用レーザ光源からダイクロイックミラーに出射されると共に、前記照準光を前記照準用レーザ光源からダイクロイックミラーに出射するようにしてもよい。
なお、以上の各レーザドップラ速度計においては、前記測定光として、波長1550nmのレーザ光を用いるようにしてもよい。
以上のようなレーザドップラ速度計によれば、速度測定用のレーザとして、人の目に損傷を与えにくいアイセーフレーザ(波長1400nmから2600nmのレーザ)を用いつつ、測定光の照射位置を視認できるように可視光の照準光を測定光と波長合成してレーザドップラ速度計から出射するので、安全性を確保しつつ測定光の出力を大きくして測定精度の向上を図ることができる。
図1に、本実施形態に係るレーザドップラ速度計の構成を示す。
図示するようにレーザドップラ速度計は、測定用レーザ光源1、照準用レーザ光源2、ファイバ型WDM光カプラ3、コリメータレンズ4、ビームスプリッタ5、ミラー6、対物レンズ7、光検出器8、計測装置9を備えている。
ここで、測定用レーザ光源1は、計測装置9によって駆動され、近赤外レーザ光を測定光として出射する。測定用レーザ光源1が出射する近赤外レーザ光の波長としては、1400nmから2600nmまでのアイセーフレーザと呼ばれるレーザの波長範囲の波長を用いる。以下では、測定光として波長1550nmの近赤外レーザを用いるものとして説明を行う。
測定用レーザ光源1から出射された測定光は、波長1550nm用の光ファイバ11によってファイバ型WDM光カプラ3に導入され、照準用レーザ光源2から出射された照準光は、波長635nm用の光ファイバ21によってファイバ型WDM光カプラ3に導入される
ファイバ型WDM光カプラ3は、導入された測定光と照準光とを波長合成し、コリメータレンズ4に出射する。
ビームスプリッタ5は、コリメータレンズ4から入射する測定光と照準光とをそれぞれ二つに分岐し、分岐した一方の測定光と照準光とよりなる第1レーザ光群を被測定物100に照射し、分岐した他方の測定光と照準光とよりなる第2レーザ光群をミラー6に向けて出射する。
ここで、ビームスプリッタ5から出射された第1レーザ光群とミラー6から出射された第2レーザ光群は、被測定物100の同じ領域を照射する。また、ビームスプリッタ5から出射された第1レーザ光群は、被測定物100の移動方向と垂直な方向から被測定物100の正の移動方向にθ傾けた方向から被測定物100を照射し、ミラー6から出射された第2レーザ光群は、被測定物100の移動方向と垂直な方向から被測定物100の負の移動方向にθ傾けた方向から被測定物100を照射する。なお、移動方向の正負は、測定の目的に応じて任意に設定してよい。
次に、対物レンズ7は、被測定物100で散乱された第1レーザ光群と第2レーザ光群の散乱光を光検出器8に集光し、光検出器8は集光された散乱光の測定光の成分を光電変換し、測定光の成分の強度を表す検出信号を計測装置9に出力する。
ここで、第1レーザ光群の測定光の散乱光の周波数と第2レーザ光群の測定光の散乱光の周波数には、被測定物100の移動速度に応じた大きさのドップラーシフトが生じており、光検出器8が出力する検出信号には、ドップラーシフトの大きさに応じた周波数のビートが生じている。
次に、図2にファイバ型WDM光カプラ3の構成を示す。
図示するように、ファイバ型WDM光カプラ3は、二本の波長1550nm用の偏波保持光ファイバ(PANDAファイバ)31、32を溶融延伸して中央部で融着延伸した波長1550nm用のファイバ型WDM光カプラであり、二本の偏波保持光ファイバの入力側端にはそれぞれ光コネクタ33、34が設けられており、各光コネクタ33、34には、測定用レーザ光源1から出射された測定光を伝送する光ファイバ11と、照準用レーザ光源2から出射された測定光を伝送する光ファイバ21が、それぞれ接続される。なお、波長1550nm用の偏波保持光ファイバとは、波長1550nmの光に対して低損失となる偏波保持光ファイバである。
そして、このようなファイバ型WDM光カプラ3において、二本の偏波保持光ファイバ31、32の入力側端から偏波保持光ファイバ31、32に導入された測定光と照準光は、二本の偏波保持光ファイバ31、32の中央の融着延伸部で結合して波長合成され、波長合成された測定光と照準光が出力端子35から、コリメータレンズ4に出射される。
以上、本発明の実施形態について説明した。
ところで、以上の実施形態では、測定光と照準光の波長合成にファイバ型WDM光カプラ3を用いたが、照準光の波長合成には、導波路型光カプラやダイクロイックキューブ(ダイクロイックプリズム)やダイクロイックミラーや、その他の波長合成器を用いるようにしてもよい。
Claims (5)
- 被測定物の移動速度を測定するレーザドップラ速度計であって、
1400nm以上2600nm以下の波長のレーザ光である測定光を出射する測定用レーザ光源と、
波長が可視領域内のレーザ光である照準光を出射する照準用レーザ光源と、
前記測定光と前記照準光とを波長合成し、合成光として出力する波長合成器と、
前記合成光を第1分割光と第2分割光とに分割するビームスプリッタと、
前記第1分割光と第2分割光とが、異なる方向から前記被測定物上に設定した照射領域に照射されるように、前記第1分割光と第2分割光のうちの少なくとも一方の進行方向を変化させる進路変更光学系と、
前記照射領域における前記測定光の散乱光の強度を検出し検出信号として出力する光検出器と、
前記検出信号のビート周波数に基づいて前記被測定物の移動速度を計測する計測部とを有することを特徴とするレーザドップラ速度計。 - 請求項1記載のレーザドップラ速度計であって、
前記波長合成器は、ファイバ型WDM光カプラであり、
前記測定光は測定用レーザ光源から第1の光ファイバを介して前記ファイバ型WDM光カプラに入力されると共に、前記照準光は照準用レーザ光源から第2の光ファイバを介して前記ファイバ型WDM光カプラに入力されることを特徴とするレーザドップラ速度計。 - 請求項2記載のレーザドップラ速度計であって、
前記ファイバ型WDM光カプラは、前記測定光の波長帯で低損失となる二本の偏波保持光ファイバを中央部で融着延伸して形成されたものであることを特徴とするレーザドップラ速度計。 - 請求項1記載のレーザドップラ速度計であって、
前記波長合成器は、ダイクロイックミラーであり、
前記測定光は測定用レーザ光源からダイクロイックミラーに出射されると共に、前記照準光は前記照準用レーザ光源からダイクロイックミラーに出射されることを特徴とするレーザドップラ速度計。 - 請求項1、2、3または4記載のレーザドップラ速度計であって、
前記測定光として、波長1550nmのレーザ光を用いることを特徴とするレーザドップラ速度計。
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