JPH0572336A - レーザドツプラー速度計 - Google Patents
レーザドツプラー速度計Info
- Publication number
- JPH0572336A JPH0572336A JP23288691A JP23288691A JPH0572336A JP H0572336 A JPH0572336 A JP H0572336A JP 23288691 A JP23288691 A JP 23288691A JP 23288691 A JP23288691 A JP 23288691A JP H0572336 A JPH0572336 A JP H0572336A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- laser
- light
- optical waveguide
- semiconductor
- semiconductor substrate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Optical Integrated Circuits (AREA)
- Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 各光学部品のアライメント調整が不要で、し
かも耐振動性に優れたレーザドップラー速度計を提供す
ることを目的とする。 【構成】 レーザドップラー速度計は、半導体レーザ４
及びフォトダイオード５と、この間を直接、光結合する
光導波路７と、移動物体３からの反射光を受光面８ａで
受光し、この中を反射光が伝播する光導波路８とを、半
導体基板６上に一体的に形成しており、この光導波路７
と光導波路８とを３ｄＢカプラ１０により光結合して構
成することにより、各素子を集積化し一体的に形成した
ことを特徴とする。
かも耐振動性に優れたレーザドップラー速度計を提供す
ることを目的とする。 【構成】 レーザドップラー速度計は、半導体レーザ４
及びフォトダイオード５と、この間を直接、光結合する
光導波路７と、移動物体３からの反射光を受光面８ａで
受光し、この中を反射光が伝播する光導波路８とを、半
導体基板６上に一体的に形成しており、この光導波路７
と光導波路８とを３ｄＢカプラ１０により光結合して構
成することにより、各素子を集積化し一体的に形成した
ことを特徴とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はレーザ光を移動物体に照
射し、その反射光のドップラーシフトを干渉器を用いて
計測するレーザドップラー速度計に関するものである。
射し、その反射光のドップラーシフトを干渉器を用いて
計測するレーザドップラー速度計に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来から、物体の移動速度を計測する装
置として光の干渉を利用したレーザドップラー速度計
（以下、速度計という）が知られている。この速度計の
測定原理は、移動する物体にレーザ光を照射すると、そ
の反射光の周波数はドップラー効果を受け、もとの周波
数ｆO から周波数ｆO ＋ｆD にシフトするため、干渉計
を用いて周波数ｆD を計測し、この数値から移動物体の
移動速度Ｖを求めるものである。
置として光の干渉を利用したレーザドップラー速度計
（以下、速度計という）が知られている。この速度計の
測定原理は、移動する物体にレーザ光を照射すると、そ
の反射光の周波数はドップラー効果を受け、もとの周波
数ｆO から周波数ｆO ＋ｆD にシフトするため、干渉計
を用いて周波数ｆD を計測し、この数値から移動物体の
移動速度Ｖを求めるものである。
【０００３】この一例として、速度計の装置構成の概略
を図２に示す。図２において、レーザ２１から出射され
たレーザ光は、ビームスプリッタ２２に到達し、ここで
周波数変化のない参照光（周波数ｆO ）と、移動物体２
０に向けて出射される出射光（周波数ｆO ）とに分岐さ
れる。分岐された参照光は、全反射ミラー２３で全反射
され、再びビームスプリッタ２２を通過し受光器２４に
入射する。一方、ビームスプリッタ２２を直進し、移動
物体２０に向けて出射された出射光は、移動物体２０で
反射されてドップラー効果を受け、この反射光（周波数
ｆO ＋ｆD ）は、再びビームスプリッタ２２に到達し、
ここで方向を変えたのち受光器２４に入射する。このよ
うにして参照光と反射光とを合波させた光が、受光器２
４に入射するが、ここで光学的にヘテロダイン検波され
た出力信号の周波数は、参照光と反射光とのビート周波
数、即ちドップラー周波数ｆD に等しく、このドップラ
ー周波数ｆD が計測器２５で計測され、この値から移動
物体２０の移動速度Ｖを求めることができる。
を図２に示す。図２において、レーザ２１から出射され
たレーザ光は、ビームスプリッタ２２に到達し、ここで
周波数変化のない参照光（周波数ｆO ）と、移動物体２
０に向けて出射される出射光（周波数ｆO ）とに分岐さ
れる。分岐された参照光は、全反射ミラー２３で全反射
され、再びビームスプリッタ２２を通過し受光器２４に
入射する。一方、ビームスプリッタ２２を直進し、移動
物体２０に向けて出射された出射光は、移動物体２０で
反射されてドップラー効果を受け、この反射光（周波数
ｆO ＋ｆD ）は、再びビームスプリッタ２２に到達し、
ここで方向を変えたのち受光器２４に入射する。このよ
うにして参照光と反射光とを合波させた光が、受光器２
４に入射するが、ここで光学的にヘテロダイン検波され
た出力信号の周波数は、参照光と反射光とのビート周波
数、即ちドップラー周波数ｆD に等しく、このドップラ
ー周波数ｆD が計測器２５で計測され、この値から移動
物体２０の移動速度Ｖを求めることができる。
【０００４】なお、図２にはマイケルソン・モーレー型
の干渉計を示したが、この他にもマッハツェンダー干渉
器等、種々の構成が提案されている。
の干渉計を示したが、この他にもマッハツェンダー干渉
器等、種々の構成が提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】このように、従来の速
度計は、ビームスプリッタ２２、全反射ミラー２３等、
それぞれ別体として形成された光学部品を用いており、
実際の測定に際しては、これら光学部品が極めて精密に
位置決めされていることが前提となる。
度計は、ビームスプリッタ２２、全反射ミラー２３等、
それぞれ別体として形成された光学部品を用いており、
実際の測定に際しては、これら光学部品が極めて精密に
位置決めされていることが前提となる。
【０００６】しかし、この測定の下準備として行う各光
学部品のアライメント調整は、極めて高い精度が要求さ
れ、かつ大変に手間の掛かる作業であった。また、振動
等の外的要因によって、この光学部品の一つにでも位置
ずれや角度ずれが生じた場合には、参照光と反射光とが
干渉を生じなくなり、測定が不可能になる欠点があっ
た。
学部品のアライメント調整は、極めて高い精度が要求さ
れ、かつ大変に手間の掛かる作業であった。また、振動
等の外的要因によって、この光学部品の一つにでも位置
ずれや角度ずれが生じた場合には、参照光と反射光とが
干渉を生じなくなり、測定が不可能になる欠点があっ
た。
【０００７】本発明は上記問題点を解決すべく成された
ものであり、各光学部品のアライメント調整が不要で、
しかも耐振動性に優れたレーザドップラー速度計を提供
することを目的とする。
ものであり、各光学部品のアライメント調整が不要で、
しかも耐振動性に優れたレーザドップラー速度計を提供
することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明に係るレーザドッ
プラー速度計は、半導体基板と、該半導体基板の表面に
所定の半導体材料を積層し、当該半導体基板と一体的に
形成した半導体レーザ及び受光素子と、前記半導体基板
の表面に形成され、前記半導体レーザから出射されたレ
ーザ光を直接、前記受光素子に伝播する第１の光導波路
と、前記半導体基板の表面に形成され、前記半導体レー
ザから測定すべき移動物体に向けて出射したレーザ光の
反射光を導くための第２の光導波路と、前記半導体基板
の表面に形成され、前記第２の光導波路を伝播する前記
反射光の一部を、前記第１の光導波路に入射させるため
の光結合部とを備えることを特徴とする。
プラー速度計は、半導体基板と、該半導体基板の表面に
所定の半導体材料を積層し、当該半導体基板と一体的に
形成した半導体レーザ及び受光素子と、前記半導体基板
の表面に形成され、前記半導体レーザから出射されたレ
ーザ光を直接、前記受光素子に伝播する第１の光導波路
と、前記半導体基板の表面に形成され、前記半導体レー
ザから測定すべき移動物体に向けて出射したレーザ光の
反射光を導くための第２の光導波路と、前記半導体基板
の表面に形成され、前記第２の光導波路を伝播する前記
反射光の一部を、前記第１の光導波路に入射させるため
の光結合部とを備えることを特徴とする。
【０００９】
【作用】半導体レーザ、受光素子、第１、第２の光導波
路、光結合部の各々を、半導体プロセスにより半導体基
板の表面に集積化して一体的に形成する。この半導体レ
ーザから出射されるレーザ光の一方は、第１の光導波路
を伝播し、周波数変化のない参照光として、直接、受光
素子に入射する。また、半導体レーザから出射されるレ
ーザ光のもう一方は、移動物体に向けて出射され、この
移動物体で反射されドップラーシフトを受ける。この反
射光は、半導体基板側に戻り、第２の光導波路に入光
し、この中を伝播する。この第２の光導波路を伝播する
反射光の少くとも一部は、光結合部を介して第１の光導
波路に入射し、この第１の光導波路を伝播する前述の参
照光と合波され、この合波光が受光素子で受光される。
路、光結合部の各々を、半導体プロセスにより半導体基
板の表面に集積化して一体的に形成する。この半導体レ
ーザから出射されるレーザ光の一方は、第１の光導波路
を伝播し、周波数変化のない参照光として、直接、受光
素子に入射する。また、半導体レーザから出射されるレ
ーザ光のもう一方は、移動物体に向けて出射され、この
移動物体で反射されドップラーシフトを受ける。この反
射光は、半導体基板側に戻り、第２の光導波路に入光
し、この中を伝播する。この第２の光導波路を伝播する
反射光の少くとも一部は、光結合部を介して第１の光導
波路に入射し、この第１の光導波路を伝播する前述の参
照光と合波され、この合波光が受光素子で受光される。
【００１０】
【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて
説明する。
説明する。
【００１１】本実施例に係る速度計の構成を図１に示
す。速度計は、半導体レーザ、受光素子及び光導波路等
を一体的に形成した干渉器１と、この干渉器１の受光素
子で光学的にヘテロダイン検波された出力信号を計測す
る計測器２とで構成する。
す。速度計は、半導体レーザ、受光素子及び光導波路等
を一体的に形成した干渉器１と、この干渉器１の受光素
子で光学的にヘテロダイン検波された出力信号を計測す
る計測器２とで構成する。
【００１２】干渉器１の構成は、ＩｎＰ或いはＧａＡｓ
等による半導体基板６を備え、この表面上の相対する両
側部に、それぞれ半導体レーザ４、フォトダイオード５
を形成し、この半導体レーザ４とフォトダイオード５と
は、第１の光導波路としての光導波路７によって光結合
している。また、半導体基板６の表面には、半導体基板
６の一端面から他端面に亘り、光導波路７に並設して第
２の光導波路としての光導波路８を形成し、この光導波
路８の移動物体３側の端部には、反射光１３を導くため
の受光面８ａを備え、終端部には、この面での光の反射
を防止するためのＡＲコート９を施している。さらに、
光導波路８の略中央部は光導波路７と近接するように湾
曲し、光結合部としての３ｄＢカプラ１０を形成してい
る。なお、これら半導体レーザ４、フォトダイオード５
及び光導波路７、８等は、従来の半導体プロセスによ
り、半導体基板６上に一体的に形成するものである。
等による半導体基板６を備え、この表面上の相対する両
側部に、それぞれ半導体レーザ４、フォトダイオード５
を形成し、この半導体レーザ４とフォトダイオード５と
は、第１の光導波路としての光導波路７によって光結合
している。また、半導体基板６の表面には、半導体基板
６の一端面から他端面に亘り、光導波路７に並設して第
２の光導波路としての光導波路８を形成し、この光導波
路８の移動物体３側の端部には、反射光１３を導くため
の受光面８ａを備え、終端部には、この面での光の反射
を防止するためのＡＲコート９を施している。さらに、
光導波路８の略中央部は光導波路７と近接するように湾
曲し、光結合部としての３ｄＢカプラ１０を形成してい
る。なお、これら半導体レーザ４、フォトダイオード５
及び光導波路７、８等は、従来の半導体プロセスによ
り、半導体基板６上に一体的に形成するものである。
【００１３】以上の構成よりなる速度計の測定機構を説
明する。半導体レーザ４からは、その一端面の出射部４
ａから移動物体３に向けてレーザ光１１が出射されると
共に、対向する他端面の出射部４ｂからも同時にフォト
ダイオード５に向けてレーザ光１２が出射される。レ−
ザ光１２は光導波路７を伝播し、周波数変化を受けない
参照光（周波数ｆO ）としてフォトダイオード５に入射
する。一方、移動物体３に向けて出射されたレーザ光１
１は移動物体３で反射してドップラー効果を受け、この
反射光（周波数ｆO ＋ｆD ）１３の一部は、半導体基板
６側へ戻り、受光面８ａから光導波路８内に入光する。
入光した反射光１３は、３ｄＢカプラ１０において、そ
の一部が光導波路７に入射して前述のレーザ光１２と干
渉し、この合波光がフォトダイオード５に入射する。フ
ォトダイオード５からの出力は、参照光としてのレーザ
光１２と、ドップラー効果を受けた反射光１３との周波
数差 ｆD に等しいビート出力となり、この出力が計測
器２で計測されるものである。
明する。半導体レーザ４からは、その一端面の出射部４
ａから移動物体３に向けてレーザ光１１が出射されると
共に、対向する他端面の出射部４ｂからも同時にフォト
ダイオード５に向けてレーザ光１２が出射される。レ−
ザ光１２は光導波路７を伝播し、周波数変化を受けない
参照光（周波数ｆO ）としてフォトダイオード５に入射
する。一方、移動物体３に向けて出射されたレーザ光１
１は移動物体３で反射してドップラー効果を受け、この
反射光（周波数ｆO ＋ｆD ）１３の一部は、半導体基板
６側へ戻り、受光面８ａから光導波路８内に入光する。
入光した反射光１３は、３ｄＢカプラ１０において、そ
の一部が光導波路７に入射して前述のレーザ光１２と干
渉し、この合波光がフォトダイオード５に入射する。フ
ォトダイオード５からの出力は、参照光としてのレーザ
光１２と、ドップラー効果を受けた反射光１３との周波
数差 ｆD に等しいビート出力となり、この出力が計測
器２で計測されるものである。
【００１４】本実施例では、半導体基板の材料としてＩ
ｎＰやＧａＡｓを例示したが、この他にも、半導体レー
ザ、受光素子及び光導波路等を形成する半導体材料とマ
ッチングが良い材料であれば特に限定するものではな
い。また、半導体レーザ４の出射部４ａ及び光導波路８
の受光面８ａには、それぞれレーザ光１１及び反射光１
３を導くための光ファイバ等のガイド部材を設けても良
い。
ｎＰやＧａＡｓを例示したが、この他にも、半導体レー
ザ、受光素子及び光導波路等を形成する半導体材料とマ
ッチングが良い材料であれば特に限定するものではな
い。また、半導体レーザ４の出射部４ａ及び光導波路８
の受光面８ａには、それぞれレーザ光１１及び反射光１
３を導くための光ファイバ等のガイド部材を設けても良
い。
【００１５】
【発明の効果】以上説明した通り、本発明に係るレーザ
ドップラー速度計は、半導体レーザ、受光素子、第１及
び第２の光導波路を、半導体基板に集積化し一体的に形
成し、かつ、第２の光導波路を伝播する反射光の一部を
第１の光導波路に入射させるための光結合部を形成した
ので、出射したレーザ光とこの反射光とを干渉させるこ
とができ、全体として一体型のレーザドップラー速度計
を形成することができる。
ドップラー速度計は、半導体レーザ、受光素子、第１及
び第２の光導波路を、半導体基板に集積化し一体的に形
成し、かつ、第２の光導波路を伝播する反射光の一部を
第１の光導波路に入射させるための光結合部を形成した
ので、出射したレーザ光とこの反射光とを干渉させるこ
とができ、全体として一体型のレーザドップラー速度計
を形成することができる。
【００１６】従って、従来のような半導体レーザ及びビ
ームスプリッタ等の各光学部品のアライメント調整が不
要となり、しかも耐振動性にも優れるため、振動の激し
い環境における移動物体の速度測定も可能となる。
ームスプリッタ等の各光学部品のアライメント調整が不
要となり、しかも耐振動性にも優れるため、振動の激し
い環境における移動物体の速度測定も可能となる。
【図１】本発明の実施例に係るレーザドップラー速度計
を示す構成図である。
を示す構成図である。
【図２】従来のレ−ザドップラー速度計の概略的な構成
を示す説明図である。
を示す説明図である。
３…移動物体 ４…半導体レーザ ５…フォトダイオード（受光素子） ６…半導体基板 ７…光導波路（第１の光導波路） ８…光導波路（第２の光導波路） １０…３ｄＢカプラ（光結合部）
Claims (3)
- 【請求項１】 半導体基板と、 該半導体基板の表面に所定の半導体材料を積層し、当該
半導体基板と一体的に形成した半導体レーザ及び受光素
子と、 前記半導体基板の表面に形成され、前記半導体レーザか
ら出射されたレーザ光を直接、前記受光素子に伝播する
第１の光導波路と、 前記半導体基板の表面に形成され、前記半導体レーザか
ら測定すべき移動物体に向けて出射したレーザ光の反射
光を導くための第２の光導波路と、 前記半導体基板の表面に形成され、前記第２の光導波路
を伝播する前記反射光の一部を、前記第１の光導波路に
入射させるための光結合部とを備えることを特徴とする
レーザドップラー速度計。 - 【請求項２】 前記半導体レーザは、前記移動物体に向
けてレーザ光を出射するための第１の出射部と、前記受
光素子にレーザ光を出射するための第２の出射部とを有
することを特徴とする請求項１記載のレーザドップラー
速度計。 - 【請求項３】 前記光結合部は、前記第１の光導波路と
前記第２の光導波路とを近接させて形成することを特徴
とする請求項１記載のレーザドップラー速度計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23288691A JPH0572336A (ja) | 1991-09-12 | 1991-09-12 | レーザドツプラー速度計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23288691A JPH0572336A (ja) | 1991-09-12 | 1991-09-12 | レーザドツプラー速度計 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0572336A true JPH0572336A (ja) | 1993-03-26 |
Family
ID=16946384
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23288691A Pending JPH0572336A (ja) | 1991-09-12 | 1991-09-12 | レーザドツプラー速度計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0572336A (ja) |
-
1991
- 1991-09-12 JP JP23288691A patent/JPH0572336A/ja active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2686124B2 (ja) | 光学測定方法及びその装置 | |
| JP5752040B2 (ja) | 対チャープｆｍｃｗコヒーレントレーザレーダー用の小型の光ファイバ配置 | |
| US4824251A (en) | Optical position sensor using coherent detection and polarization preserving optical fiber | |
| US4969736A (en) | Integrated fiber optic coupled proximity sensor for robotic end effectors and tools | |
| JPH09257415A (ja) | 光ファイバセンサ | |
| US5187545A (en) | Integrated optical position measuring device and method with reference and measurement signals | |
| JPH0572336A (ja) | レーザドツプラー速度計 | |
| JPS6355035B2 (ja) | ||
| JPH05142348A (ja) | レーザドツプラー速度計 | |
| JPH0572337A (ja) | レーザドツプラー速度計 | |
| US4704031A (en) | Rotation rate measuring device | |
| JPS63196829A (ja) | 光導波路障害点探索方法および装置 | |
| JPH0572338A (ja) | レーザドツプラー速度計 | |
| JPH05142347A (ja) | レーザドツプラー速度計 | |
| JP2993082B2 (ja) | 光集積型干渉計 | |
| JPH0566274A (ja) | レーザドツプラー速度計 | |
| JP3063131B2 (ja) | 光集積型干渉計 | |
| JPS59166873A (ja) | 光応用電圧・電界センサ | |
| US4904082A (en) | Fringe visibility enhancement arrangement and method | |
| JP3063132B2 (ja) | 光集積型干渉計 | |
| JPH05281357A (ja) | 干渉計内蔵プローブ型レーザドップラ速度計 | |
| JPS625104A (ja) | 導波型光変位センサ | |
| JPH0684884B2 (ja) | 導波型光変位センサ | |
| JP2995078B2 (ja) | レーザドツプラ速度計 | |
| JPH06258019A (ja) | 光ｉｃ化アブソリュート測長器 |