JPH029328B2 - - Google Patents
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- JPH029328B2 JPH029328B2 JP62156634A JP15663487A JPH029328B2 JP H029328 B2 JPH029328 B2 JP H029328B2 JP 62156634 A JP62156634 A JP 62156634A JP 15663487 A JP15663487 A JP 15663487A JP H029328 B2 JPH029328 B2 JP H029328B2
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- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 28
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 27
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 25
- 230000005684 electric field Effects 0.000 claims description 8
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 claims description 6
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
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- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Measurement Of Optical Distance (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
- Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
- Optical Communication System (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は、光通信、光応用計測などの光高周波
信号を用いる分野において、光高周波信号を高感
度、低雑音で検出するために利用する、半導体レ
ーザによる光パルス列の発生を利用したヘテロダ
イン検波法に関するものである。
信号を用いる分野において、光高周波信号を高感
度、低雑音で検出するために利用する、半導体レ
ーザによる光パルス列の発生を利用したヘテロダ
イン検波法に関するものである。
［従来の技術］
ヘテロダイン検波法は、信号の検出感度を向上
させ雑音を低減させる上で有効であることから、
光高周波信号の検出においてもしばしば用いられ
ている。また、半導体レーザは、電源電流を変調
することにより、容易に数ＧHz程度の高い周波数
で光強度を変調することができるため、光高周波
信号の発振源として利用されることも多い。これ
をヘテロダイン検波する場合は、高速受光素子に
より光高周波信号を電気信号に変換し、この電気
信号を上記半導体レーザを駆動している高周波信
号と僅かに異なる周波数の信号と混合し、その差
周波数の信号を検出する。
させ雑音を低減させる上で有効であることから、
光高周波信号の検出においてもしばしば用いられ
ている。また、半導体レーザは、電源電流を変調
することにより、容易に数ＧHz程度の高い周波数
で光強度を変調することができるため、光高周波
信号の発振源として利用されることも多い。これ
をヘテロダイン検波する場合は、高速受光素子に
より光高周波信号を電気信号に変換し、この電気
信号を上記半導体レーザを駆動している高周波信
号と僅かに異なる周波数の信号と混合し、その差
周波数の信号を検出する。
この半導体レーザからの光高周波信号をヘテロ
ダイン検波するとき、光高周波信号の信号強度を
上げるためには、半導体レーザには、当然大きな
電源電流変調を与えることが望ましい。しかし一
般的に半導体レーザの高周波インピーダンスは伝
送線の高周波インピーダンスである50あるいは
75Ωに比べて著しく小さく、また、大きな電流変
調を与える場合は、半導体レーザのインピーダン
ス自身が変調を受けている状態になる。このため
電流変調を与える回路との間でインピーダンス整
合を取ることが難しく、伝送線などから変調周波
数の電場が洩れることも多い。この洩れ電場は、
その周波数が光高周波信号と同一であることか
ら、ヘテロダイン検波される信号に歪みを与え、
しばしば信号の検出限界を決定する原因ともな
る。
ダイン検波するとき、光高周波信号の信号強度を
上げるためには、半導体レーザには、当然大きな
電源電流変調を与えることが望ましい。しかし一
般的に半導体レーザの高周波インピーダンスは伝
送線の高周波インピーダンスである50あるいは
75Ωに比べて著しく小さく、また、大きな電流変
調を与える場合は、半導体レーザのインピーダン
ス自身が変調を受けている状態になる。このため
電流変調を与える回路との間でインピーダンス整
合を取ることが難しく、伝送線などから変調周波
数の電場が洩れることも多い。この洩れ電場は、
その周波数が光高周波信号と同一であることか
ら、ヘテロダイン検波される信号に歪みを与え、
しばしば信号の検出限界を決定する原因ともな
る。
「発明が解決しようとする問題点」
本発明は、半導体レーザを発振源としたヘテロ
ダイン検波を行うときに信号検出感度の向上を妨
げる半導体レーザ駆動回路からの洩れ電場による
影響を除去するためのものである。
ダイン検波を行うときに信号検出感度の向上を妨
げる半導体レーザ駆動回路からの洩れ電場による
影響を除去するためのものである。
「問題点を解決するための手段、作用」
本発明は、半導体レーザを光高周波信号の発振
源として用い、ヘテロダイン検波を行うときに、
半導体レーザを強い変調電流により駆動すること
により上記半導体レーザから発生する光パルス列
を高速受光素子により検出した後、上記変調電流
の変調周波数の高調波成分と僅かに異なる周波数
の局所発振信号と混合し、上記変調電流の電源及
び伝送線から発生する洩れ電場による雑音を除去
することを特徴とする半導体レーザによる光パル
ス列の発生を利用したヘテロダイン検波法に関す
るものである。
源として用い、ヘテロダイン検波を行うときに、
半導体レーザを強い変調電流により駆動すること
により上記半導体レーザから発生する光パルス列
を高速受光素子により検出した後、上記変調電流
の変調周波数の高調波成分と僅かに異なる周波数
の局所発振信号と混合し、上記変調電流の電源及
び伝送線から発生する洩れ電場による雑音を除去
することを特徴とする半導体レーザによる光パル
ス列の発生を利用したヘテロダイン検波法に関す
るものである。
第１図にこの方法の概略を示す。半導体レーザ
１０を高周波変調電源２０から発生する100MHz
から数ＧHz程度の強い高周波変調電流により駆動
すると、その変調周波数ｆにより繰り返される光
パルス列１１が発生する。この光パルス列を高速
受光素子３０により検出すると信号の中に変調周
波数ｆの高調波成分ｎ・ｆ（ｎ：整数）が含まれ
ている。ここで半導体レーザに与える直流バイア
ス電流と変調電流を適当に調整することにより、
特にｎ＝２または３の低次の高調波成分の強度
は、変調周波数成分の強度とほぼ等しい程度にま
で、強くできる。従つて、周波数ミキサ４０にお
いて、検出信号を、変調周波数の高調波成分と僅
かに異なつた周波数foの局所発振器５０からの信
号と混合すると、差周波数Δfn（＝｜f0−ｎ・ｆ
｜）の信号を検出することができる。この方式に
よりヘテロダイン検波を行うと、検出回路で問題
になる周波数はf0、ｎ・ｆ、Δfのみであり、半導
体レーザを駆動している回路から発生する変調電
流の周波数ｆの洩れ電場は、検出回路に対する雑
音とはならない。従つてΔf1（＝｜f0−ｆ｜）を検
出する通常のヘテロダイン検波法に比べてより低
雑音での検出が可能となる。特に、半導体レーザ
の駆動回路と検出回路が近くにおかれる場合に
は、この洩れ電場による位相歪などの影響が大き
いことから、本発明のヘテロダイン検波法による
雑音低域の効果は大きい。
１０を高周波変調電源２０から発生する100MHz
から数ＧHz程度の強い高周波変調電流により駆動
すると、その変調周波数ｆにより繰り返される光
パルス列１１が発生する。この光パルス列を高速
受光素子３０により検出すると信号の中に変調周
波数ｆの高調波成分ｎ・ｆ（ｎ：整数）が含まれ
ている。ここで半導体レーザに与える直流バイア
ス電流と変調電流を適当に調整することにより、
特にｎ＝２または３の低次の高調波成分の強度
は、変調周波数成分の強度とほぼ等しい程度にま
で、強くできる。従つて、周波数ミキサ４０にお
いて、検出信号を、変調周波数の高調波成分と僅
かに異なつた周波数foの局所発振器５０からの信
号と混合すると、差周波数Δfn（＝｜f0−ｎ・ｆ
｜）の信号を検出することができる。この方式に
よりヘテロダイン検波を行うと、検出回路で問題
になる周波数はf0、ｎ・ｆ、Δfのみであり、半導
体レーザを駆動している回路から発生する変調電
流の周波数ｆの洩れ電場は、検出回路に対する雑
音とはならない。従つてΔf1（＝｜f0−ｆ｜）を検
出する通常のヘテロダイン検波法に比べてより低
雑音での検出が可能となる。特に、半導体レーザ
の駆動回路と検出回路が近くにおかれる場合に
は、この洩れ電場による位相歪などの影響が大き
いことから、本発明のヘテロダイン検波法による
雑音低域の効果は大きい。
「発明の実施例」
第２図に、上記のヘテロダイン検波を応用した
無反射鏡測距儀の構成を示す。周波数ｆの高周波
電源２１及び直流バイアス電源２２からの電流を
結合回路２３において重ね合わせ、これにより半
導体レーザ１０を駆動する。ここで発生する光パ
ルス列１１をコリメータ１２により平行ビームと
した後反射プリズム１３で光路を調整し被測定物
６０に照射する。被測定物６０により散乱された
光の一部を集光レンズ７０により集め、高速受光
素子３０の受光面へ照射する。ここで検出した信
号を周波数ミキサ４０において局所発振器５０か
らの周波数f0の信号と混合する。この時f0＝ｎ・
ｆ±Δfo（ｎ＝２または３、Δfo≪ｆ）であれば、
周波数ミキサ４０から周波数Δfoの信号を得るこ
とができる。一方、高周波電源２１からの周波数
ｆの信号を周波数逓倍器８１により周波数ｎ・ｆ
の信号とし、これを局所発振器５０からの信号と
共に参照用周波数ミキサ８２へ導くことにより周
波数Δfoの信号を得ることができる。これを参照
信号として、周波数ミキサ４０からの信号の位相
εを位相計８３により測定することができる。装
置から被測定物６０までの距離Ｄは、 Ｄ＝ｃ（Ｎ＋ε）／（２・ｎ・ｆ）＋δD Ｃ：空気中光速度 Ｎ：整数 ε：位相差 δD：装置常数 として求めることができる。この式に於て整数Ｎ
は不定であるが、複数の周波数を用いて測定する
ことにより決定できる。また、Ｎが未定のままで
あつても、変位量や移動量、形状の測定は可能で
ある。
無反射鏡測距儀の構成を示す。周波数ｆの高周波
電源２１及び直流バイアス電源２２からの電流を
結合回路２３において重ね合わせ、これにより半
導体レーザ１０を駆動する。ここで発生する光パ
ルス列１１をコリメータ１２により平行ビームと
した後反射プリズム１３で光路を調整し被測定物
６０に照射する。被測定物６０により散乱された
光の一部を集光レンズ７０により集め、高速受光
素子３０の受光面へ照射する。ここで検出した信
号を周波数ミキサ４０において局所発振器５０か
らの周波数f0の信号と混合する。この時f0＝ｎ・
ｆ±Δfo（ｎ＝２または３、Δfo≪ｆ）であれば、
周波数ミキサ４０から周波数Δfoの信号を得るこ
とができる。一方、高周波電源２１からの周波数
ｆの信号を周波数逓倍器８１により周波数ｎ・ｆ
の信号とし、これを局所発振器５０からの信号と
共に参照用周波数ミキサ８２へ導くことにより周
波数Δfoの信号を得ることができる。これを参照
信号として、周波数ミキサ４０からの信号の位相
εを位相計８３により測定することができる。装
置から被測定物６０までの距離Ｄは、 Ｄ＝ｃ（Ｎ＋ε）／（２・ｎ・ｆ）＋δD Ｃ：空気中光速度 Ｎ：整数 ε：位相差 δD：装置常数 として求めることができる。この式に於て整数Ｎ
は不定であるが、複数の周波数を用いて測定する
ことにより決定できる。また、Ｎが未定のままで
あつても、変位量や移動量、形状の測定は可能で
ある。
第３図にこの方式による移動量測定の結果を示
す。被測定物である紙片を装置から約５ｍの距離
に置いた移動台に載せ、その移動量を測定した結
果である。曲線９１はｆ＝272MHz、f0＝
544.02MHz、ｎ＝２、受光光強度が約10nwの条
件で測定した結果である。横軸は他の方法により
測定した真の移動量ΔD0であり、縦軸は移動量測
定値ΔDである。曲線９２は他の条件は同一でｆ
＝544MHz、ｎ＝１とした従来のヘテロダイン検
波法による結果である。図から明らかなように、
従来の方式では最大４cm程度の誤差が現れている
のに対し、本発明による方式ではそのような大き
な誤差は現れていない。これは半導体レーザを駆
動している電気回路から発生する洩れ電場の影響
を受けるか否かの差によるものであり、本発明の
効果が顕著に現れた例である。
す。被測定物である紙片を装置から約５ｍの距離
に置いた移動台に載せ、その移動量を測定した結
果である。曲線９１はｆ＝272MHz、f0＝
544.02MHz、ｎ＝２、受光光強度が約10nwの条
件で測定した結果である。横軸は他の方法により
測定した真の移動量ΔD0であり、縦軸は移動量測
定値ΔDである。曲線９２は他の条件は同一でｆ
＝544MHz、ｎ＝１とした従来のヘテロダイン検
波法による結果である。図から明らかなように、
従来の方式では最大４cm程度の誤差が現れている
のに対し、本発明による方式ではそのような大き
な誤差は現れていない。これは半導体レーザを駆
動している電気回路から発生する洩れ電場の影響
を受けるか否かの差によるものであり、本発明の
効果が顕著に現れた例である。
「発明の効果」
本発明は、半導体レーザを光高周波信号の発振
源として用いたときの、半導体レーザの駆動回路
からの雑音を低減し、ヘテロダイン検波の感度及
び精度を向上させるためのものである。従つて、
光通信や光応用計測などの広に分野に渡つて応用
が可能である。特に、上記の無反射鏡測距儀の場
合のように、半導体レーザの駆動回路とヘテロダ
イン信号の検出回路が近い位置におかれ、かつ、
微弱な信号を高感度で検出する必要がある場合に
は極めて有効なものである。
源として用いたときの、半導体レーザの駆動回路
からの雑音を低減し、ヘテロダイン検波の感度及
び精度を向上させるためのものである。従つて、
光通信や光応用計測などの広に分野に渡つて応用
が可能である。特に、上記の無反射鏡測距儀の場
合のように、半導体レーザの駆動回路とヘテロダ
イン信号の検出回路が近い位置におかれ、かつ、
微弱な信号を高感度で検出する必要がある場合に
は極めて有効なものである。
第１図はヘテロダイン検波の原理を示すブロツ
ク図であり、第２図はこれを応用した無反射鏡測
距儀の構成を示す説明図である。第３図は本発明
の方式によるヘテロダイン検波法を利用した測距
儀による移動量の測定結果と、従来のヘテロダイ
ン検波法による測距儀の測定結果とを比較したグ
ラフである。 １０……半導体レーザ、１１……光パルス列、
２０……高周波変調電源、３０……高速受光素
子、４０……周波数ミキサ、５０……局所発振
器、９１……本発明を利用した移動量の測定結
果、９２……従来のヘテロダイン検波法による移
動量の測定結果。
ク図であり、第２図はこれを応用した無反射鏡測
距儀の構成を示す説明図である。第３図は本発明
の方式によるヘテロダイン検波法を利用した測距
儀による移動量の測定結果と、従来のヘテロダイ
ン検波法による測距儀の測定結果とを比較したグ
ラフである。 １０……半導体レーザ、１１……光パルス列、
２０……高周波変調電源、３０……高速受光素
子、４０……周波数ミキサ、５０……局所発振
器、９１……本発明を利用した移動量の測定結
果、９２……従来のヘテロダイン検波法による移
動量の測定結果。
Claims (1)
- １ 半導体レーザを強い変調電流により駆動する
ことにより上記半導体レーザから発生する光パル
ス列を高速受光素子により検出した後、上記変調
電流の変調周波数の高調波成分と僅かに異なる周
波数の局所発振信号と混合し、上記変調電流の電
源及び伝送線から発生する洩れ電場による雑音を
除去することを特徴とする半導体レーザによる光
パルス列の発生を利用したヘテロダイン検波法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62156634A JPS642026A (en) | 1987-06-25 | 1987-06-25 | Heterodyne detecting method utilizing generation of light pulse train due to semiconductor laser |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62156634A JPS642026A (en) | 1987-06-25 | 1987-06-25 | Heterodyne detecting method utilizing generation of light pulse train due to semiconductor laser |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH012026A JPH012026A (ja) | 1989-01-06 |
| JPS642026A JPS642026A (en) | 1989-01-06 |
| JPH029328B2 true JPH029328B2 (ja) | 1990-03-01 |
Family
ID=15631961
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62156634A Granted JPS642026A (en) | 1987-06-25 | 1987-06-25 | Heterodyne detecting method utilizing generation of light pulse train due to semiconductor laser |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS642026A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4117074A1 (de) * | 1991-05-25 | 1992-11-26 | Bayer Ag | Verfahren zur herstellung von formkoerpern |
| JP3132894B2 (ja) * | 1992-04-24 | 2001-02-05 | 工業技術院長 | 距離測定装置 |
| DE102004060622B4 (de) * | 2004-12-16 | 2015-01-22 | Hilti Aktiengesellschaft | Impuls-Laserdistanzhandmessgerät |
| EP1672383A1 (de) * | 2004-12-18 | 2006-06-21 | Leica Geosystems AG | Elektronisches Messverfahren |
-
1987
- 1987-06-25 JP JP62156634A patent/JPS642026A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS642026A (en) | 1989-01-06 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |