JP6997807B2 - 物体からの距離を判定する距離測定配置 - Google Patents
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Description
φ(t)=(2π/λ)LΔn(t)=(π/λ)n3rV(t)(L/d)
上式で、λは光ビームの波長であり、V(t)はコントローラ24によって生成される時間変動電圧であり、dは電極間の距離であり、Lは結晶体を通る光ビームの伝播経路の長さであり、Δn(t)は電圧によって誘起される屈折率の変化である。Δn(t)は、それぞれ選択された幾何形状における材料の修正されていない屈折率であるnから判定され、rは、それぞれの結晶方位に依存する結晶体の有効電気光学テンソルを表す。
12 光源
14 マルチプレクサ
16 結合器
18 ヘッド
19 ハウジング
19a 突起
20 物体
22 増幅器
24 コントローラ
26 デマルチプレクサ
28 検出器配置
28.1 検出器
28.2 検出器
28.3 検出器
28.4 検出器
30 取込みユニット
40 光ファイバ
44a ファイバクラッド
44b ファイバコア
41 光ファイバ
42 光ファイバ
44 ファイバ端
45 出力結合素子
46 ファイバ端面
48 ファイバスリーブ
50 評価ユニット
60 位相変調器
61 電気光変調器
62 結晶体
63 端部
64 導波路
65 端部
66 表面
72 電極
74 電極
75 電界線
78 光学ユニット
80 入力結合素子
82 電気プラグインコネクタ
83 端面
85 端面
86 光ファイバ結合
90 温度センサ
100 基板
110 スポットサイズ変換器
160 位相変調器
161 フォトニックチップ
162 層構造
164 導波路
172 電極
174 電極
183 端面
185 端面
190 温度センサ
Claims (19)
- 物体(20)からの距離を判定する距離測定システムであって:
第1の波長を有する少なくとも1つの第1の干渉可能な単色光ビーム(12.1)、および第2の波長を有する少なくとも1つの第2の干渉可能な単色光ビーム(12.2)を生成する少なくとも1つの光源(12)と、
少なくとも第1の光ビーム(12.1)および少なくとも第2の光ビーム(12.2)を共通の測定ビーム(M)内へ結合しまたは組み合わせるマルチプレクサ(14)と、
測定ビーム(M)を基準ビーム(R)および信号ビーム(S)に分割する出力結合素子(45)であって、基準ビーム(R)が基準経路(RP)に沿って伝播し、信号ビーム(S)が信号経路(SP)に沿って伝播する出力結合素子(45)と、
信号経路(SP)内に配置され、信号ビーム(S)の位相を周期的に時間変調するように構成された位相変調器(60;160)と、
その中または上に位相変調器(60;160)が配置される測定プローブヘッド(18)とを含み、
ここで、測定プローブヘッド(18)は、光学ユニット(78)を含み、該光学ユニットにより、信号ビーム(S)は物体(20)へ誘導可能であり、かつ/または物体(20)によって反射された信号ビーム(S’)は測定プローブヘッド(18)内へ結合可能であり、そして、
光学ユニット(78)に面している位相変調器(60;160)の端面(85)は、光学ユニット(78)の光軸に対して傾斜して位置合わせされた面法線(N)を有する、
前記距離測定システム。 - 位相変調器(60;160)は、電気光変調器(61)を含む、請求項1に記載の距離測定システム。
- 電気光変調器(61)は、結晶体(62)と、該結晶体(62)に電気的に接続された少なくとも2つの電気的に作動可能な電極(72、74)とを含む、請求項2に記載の距離測定システム。
- 結晶体(62)は、ニオブ酸リチウム結晶、リン酸二水素カリウム結晶、またはヒ化ガ
リウム結晶を含む、請求項3に記載の距離測定システム。 - 結晶体(62)は、導波路(64)を含む、請求項3または4に記載の距離測定システム。
- 電極(72、74)は、結晶体(62)の共通の表面(66)上に位置する、請求項3~5のいずれか1項に記載の距離測定システム。
- 電極(72、74)は、導波路(64)の長手方向に沿って互いに平行に延びる、請求項5または6に記載の距離測定システム。
- 測定プローブヘッド(18)は、少なくとも1つの光ファイバ(40、41)を介してマルチプレクサ(14)に結合される、請求項1~7のいずれか1項に記載の距離測定システム。
- 位相変調器(60;160)は、少なくとも1つの光ファイバ(40、41)を介してマルチプレクサ(14)に結合される、請求項1~8のいずれか1項に記載の距離測定システム。
- 測定プローブヘッド(18)は、光ファイバ(40)によって結合器(16)に結合され、該光ファイバ(40)は、測定プローブヘッド内に位置するファイバ端面(46)を有するファイバ端(44)を有していて、そして、ファイバ端(44)あるいはファイバ端面(46)は、結合器(16)から到達する測定ビーム(M)を信号ビーム(S)および基準ビーム(R)に分離する、請求項1~9のいずれか1項に記載の距離測定システム。
- 基準ビームは、ファイバ端面(46)によって後方反射され、光ファイバ(40)を介して基準経路(RP)に沿って結合器(16)内へ後方伝播する、請求項10に記載の距離測定システム。
- 位相変調器(60;160)は、信号経路(SP)内で出力結合素子(45)と光学ユニット(78)との間に配置される、請求項1~11のいずれか1項に記載の距離測定システム。
- 入力結合素子(80)をさらに含み、該入力結合素子により、基準ビーム(R)および物体(20)によって反射された信号ビーム(S’)は、評価ビーム(A)を形成するように互いに組合せ可能である、請求項1~12のいずれか1項に記載の距離測定システム。
- 波長選択により評価ビーム(A)を取り込むための検出器(28)をさらに含む、請求項13に記載の距離測定システム。
- 測定プローブヘッド(18)は、温度センサ(90;190)を含む、請求項1~14のいずれか1項に記載の距離測定システム。
- 位相変調器(160)は、nドープおよび/またはpドープされた半導体材料、より具体的にはInP、GaAs、InGaAs、SiN、および/またはシリコンオンインシュレータの複数の層を含む、請求項1~15のいずれか1項に記載の距離測定システム。
- 請求項1~16のいずれか1項に記載の距離測定システムのための測定プローブヘッド
(18)であって、ハウジング(19)、光ファイバ結合、位相変調器(60;160)、および光学ユニット(78)を含む前記測定プローブヘッド。 - 物体(20)からの距離を判定する方法であって:
第1の波長を有する少なくとも1つの第1の干渉可能な単色光ビーム(12.1)を生成する工程と、
第2の波長を有する少なくとも1つの第2の干渉可能な単色光ビーム(12.2)を生成する工程と、
少なくとも第1の光ビーム(12.1)および少なくとも第2の光ビーム(12.2)を共通の測定ビーム(M)内に結合しまたは組み合わせる工程と、
測定ビーム(M)を基準ビーム(R)および信号ビーム(S)に分割する工程、ここで、基準ビーム(R)が基準経路(RP)に沿って伝播し、信号ビーム(S)が信号経路(SP)に沿って伝播する、と、
信号経路(SP)内に配置された位相変調器(60;160)を用いて信号ビーム(S)の位相を周期的に時間変調する工程とを含み、
ここで、位相変調器(60;160)は、光学ユニット(78)を含む測定プローブヘッド(18)上に配置され、該光学ユニットにより、信号ビーム(S)は物体(20)へ誘導可能であり、かつ/または物体(20)によって反射された信号ビーム(S’)は測定プローブヘッド(18)内へ結合可能であり、そして、
光学ユニット(78)に面している位相変調器(60;160)の端面(85)は、光学ユニット(78)の光軸に対して傾斜して位置合わせされた面法線(N)を有する、
前記方法。 - 請求項1~16のいずれか1項に記載の距離測定システム(10)にデータ結合された評価ユニット(50)またはコントローラ(24)によって実行可能な物体(20)からの距離を判定するコンピュータプログラムであって:
距離測定システム(10)の信号経路(SP)内に配置された位相変調器(60)を作動させるプログラム手段であって、信号ビーム(S)の位相を周期的に時間変調するように構成されたプログラム手段と、
検出器(28)を用いて取り込まれた評価ビーム(A)の波長選択による評価のためのプログラム手段とを含む前記コンピュータプログラム。
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