JPH0572337A - 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
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- JPH0572337A JPH0572337A JP23288891A JP23288891A JPH0572337A JP H0572337 A JPH0572337 A JP H0572337A JP 23288891 A JP23288891 A JP 23288891A JP 23288891 A JP23288891 A JP 23288891A JP H0572337 A JPH0572337 A JP H0572337A
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- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 claims abstract description 8
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 14
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 8
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 8
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 8
- 239000000758 substrate Substances 0.000 abstract description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 2
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- Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
- Optical Integrated Circuits (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、導波路チップ５
に形成した光導波路６の両端部に、この光導波路６と、
ＬＤチップ３及びＰＤチップ４とが互いに同一の光軸上
に位置するように基板１上に固定し、もう一方の光導波
路７を伝播する移動物体８からの反射光１３の一部を、
光導波路６に入射させるための３ｄＢカプラ１０を備
え、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、導波路チップ５
に形成した光導波路６の両端部に、この光導波路６と、
ＬＤチップ３及びＰＤチップ４とが互いに同一の光軸上
に位置するように基板１上に固定し、もう一方の光導波
路７を伝播する移動物体８からの反射光１３の一部を、
光導波路６に入射させるための３ｄＢカプラ１０を備
え、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、単に速度計という）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、この周波数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、単に速度計という）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、この周波数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３に示す。図３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、
方向を変えたのち受光器２４に入射する。
を図３に示す。図３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、
方向を変えたのち受光器２４に入射する。
【０００４】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２４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。
せた光が、受光器２４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。
【０００５】なお、図３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。
【０００６】
【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。
【０００７】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。
【０００８】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。
【０００９】
【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、第１の光導波路と第２の光導波路とを
有する導波路素子と、該導波路素子の一端面に隣接し、
かつ前記第１の光導波路の一端部において当該第１の光
導波路と同一の光軸上に固定され、移動物体にレーザ光
を出射すると共に、前記第１の光導波路内に直接、レー
ザ光を出射するための半導体レーザと、前記導波路素子
の他端面に隣接し、かつ前記第１の光導波路の他端部に
おいて当該第１の光導波路と同一の光軸上に固定され、
前記第１の光導波路を伝播するレーザ光を受光するため
の受光素子とを備える。また、前記第２の光導波路に
は、前記半導体レーザから前記移動物体に向けて出射し
たレーザ光の反射光を導くと共に、さらに前記第２の光
導波路を伝播するこの反射光の少くとも一部を、前記第
１の光導波路に入射させるための光結合部を備えるもの
である。
プラー速度計は、第１の光導波路と第２の光導波路とを
有する導波路素子と、該導波路素子の一端面に隣接し、
かつ前記第１の光導波路の一端部において当該第１の光
導波路と同一の光軸上に固定され、移動物体にレーザ光
を出射すると共に、前記第１の光導波路内に直接、レー
ザ光を出射するための半導体レーザと、前記導波路素子
の他端面に隣接し、かつ前記第１の光導波路の他端部に
おいて当該第１の光導波路と同一の光軸上に固定され、
前記第１の光導波路を伝播するレーザ光を受光するため
の受光素子とを備える。また、前記第２の光導波路に
は、前記半導体レーザから前記移動物体に向けて出射し
たレーザ光の反射光を導くと共に、さらに前記第２の光
導波路を伝播するこの反射光の少くとも一部を、前記第
１の光導波路に入射させるための光結合部を備えるもの
である。
【００１０】
【作用】導波路素子に形成した第１の光導波路、半導体
レーザ及び受光素子を同一の光軸上に配列し固定する。
この半導体レーザからの出射されたレーザ光の一方は、
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しドップラーシフトを受
ける。この反射光は、導波路素子側に戻り第２の光導波
路に入光して、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。
レーザ及び受光素子を同一の光軸上に配列し固定する。
この半導体レーザからの出射されたレーザ光の一方は、
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しドップラーシフトを受
ける。この反射光は、導波路素子側に戻り第２の光導波
路に入光して、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。
【００１１】
【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。
【００１２】本実施例に係る速度計の構成を図１に示
す。速度計は、ＩｎＰ或いはＧａＡｓ等の半導体、或い
はＴｉ：ＬｉＮｂＯ3 等のガラスなどにより形成する導
波路チップ５、半導体レーザとしてのＬＤチップ３及び
フォトダイオードとしてのＰＤチップ４をそれぞれ基板
１上に固定しており、また、ＰＤチップ４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を備
える。
す。速度計は、ＩｎＰ或いはＧａＡｓ等の半導体、或い
はＴｉ：ＬｉＮｂＯ3 等のガラスなどにより形成する導
波路チップ５、半導体レーザとしてのＬＤチップ３及び
フォトダイオードとしてのＰＤチップ４をそれぞれ基板
１上に固定しており、また、ＰＤチップ４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を備
える。
【００１３】導波路チップ５は、相対する端面に亘って
形成した２つの光導波路６、７を有しており、一方の光
導波路６の両端部には、それぞれＬＤチップ３及びＰＤ
チップ４を配し、光導波路６、ＬＤチップ３及びＰＤチ
ップ４が互いに同一の光軸線となるように光軸調芯した
後、基板１に固定している。また、もう一方の光導波路
７における一端部には、反射光１３を内部に導くための
受光面７ａ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（図２参
照）。さらに、光導波路７の略中央部は光導波路６と近
接するように湾曲し、光結合部としての３ｄＢカプラ１
０を形成している。
形成した２つの光導波路６、７を有しており、一方の光
導波路６の両端部には、それぞれＬＤチップ３及びＰＤ
チップ４を配し、光導波路６、ＬＤチップ３及びＰＤチ
ップ４が互いに同一の光軸線となるように光軸調芯した
後、基板１に固定している。また、もう一方の光導波路
７における一端部には、反射光１３を内部に導くための
受光面７ａ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（図２参
照）。さらに、光導波路７の略中央部は光導波路６と近
接するように湾曲し、光結合部としての３ｄＢカプラ１
０を形成している。
【００１４】以上の構成よりなる速度計の測定機構を図
２に基づいて説明する。ＬＤチップ３からは、その一端
面の出射部３ａから、移動速度Ｖで移動する移動物体８
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３ｂからも同時にＰＤチップ４に向けてレ
ーザ光１２が出射される。レ−ザ光１２は光導波路６を
伝播し、周波数変化を受けない参照光（周波数ｆO ）と
してＰＤチップ４に入射する。一方、移動物体８に向け
て出射されたレーザ光１１は移動物体８で反射され、こ
の際ドップラー効果を受けて基板１側へ戻り、この反射
光（周波数ｆO ＋ｆD ）１３の一部は、導波路チップの
受光面７ａから光導波路７内に入光する。入光した反射
光１３の一部は、３ｄＢカプラ１０を介して、光導波路
６に入射し、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４に入射する。フォトダイオード４
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。
２に基づいて説明する。ＬＤチップ３からは、その一端
面の出射部３ａから、移動速度Ｖで移動する移動物体８
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３ｂからも同時にＰＤチップ４に向けてレ
ーザ光１２が出射される。レ−ザ光１２は光導波路６を
伝播し、周波数変化を受けない参照光（周波数ｆO ）と
してＰＤチップ４に入射する。一方、移動物体８に向け
て出射されたレーザ光１１は移動物体８で反射され、こ
の際ドップラー効果を受けて基板１側へ戻り、この反射
光（周波数ｆO ＋ｆD ）１３の一部は、導波路チップの
受光面７ａから光導波路７内に入光する。入光した反射
光１３の一部は、３ｄＢカプラ１０を介して、光導波路
６に入射し、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４に入射する。フォトダイオード４
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。
【００１５】本実施例では、ＬＤチップ３の出射部３ａ
から直接、レーザ光を出射し、また、その反射光を受光
面７ａを介して直接、光導波路７内に導く例を示した
が、ＬＤチップ３の出射部３ａ及び光導波路７の受光面
７ａに、光ファイバー等のガイド部材を設け、それぞれ
出射光及び反射光を導いても良い。また、ＬＤチップ３
及びＰＤチップ４と光導波路６等との光結合手段として
光ファイバを用いることもできる。さらに、導波路チッ
プ５等を固定するための基板１の材質は、セラミック基
板等、ＬＤチップ３、ＰＤチップ４及び導波路チップ５
と熱膨脹係数等の物性の相性が良いものであれば特に限
定するものではない。
から直接、レーザ光を出射し、また、その反射光を受光
面７ａを介して直接、光導波路７内に導く例を示した
が、ＬＤチップ３の出射部３ａ及び光導波路７の受光面
７ａに、光ファイバー等のガイド部材を設け、それぞれ
出射光及び反射光を導いても良い。また、ＬＤチップ３
及びＰＤチップ４と光導波路６等との光結合手段として
光ファイバを用いることもできる。さらに、導波路チッ
プ５等を固定するための基板１の材質は、セラミック基
板等、ＬＤチップ３、ＰＤチップ４及び導波路チップ５
と熱膨脹係数等の物性の相性が良いものであれば特に限
定するものではない。
【００１６】
【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、第１の光導波路を有する導波路素
子の両端部に半導体レーザ及び受光素子をそれぞれ隣接
して配置し、かつ第１の光導波路、半導体レーザ及び受
光素子が同一の光軸上に位置するように固定すると共
に、この導波路素子には、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
合部を形成する構成を採用した。従って、発・受光素子
と干渉器を構成する導波路素子とを集積化して一体的に
形成することができ、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。
ドップラー速度計は、第１の光導波路を有する導波路素
子の両端部に半導体レーザ及び受光素子をそれぞれ隣接
して配置し、かつ第１の光導波路、半導体レーザ及び受
光素子が同一の光軸上に位置するように固定すると共
に、この導波路素子には、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
合部を形成する構成を採用した。従って、発・受光素子
と干渉器を構成する導波路素子とを集積化して一体的に
形成することができ、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。
【図１】本発明の実施例に係るレーザドップラー速度計
の概略的な構成を示す斜視図である。
の概略的な構成を示す斜視図である。
【図２】図１に示すレーザドップラー速度計の測定機構
を示す説明図である。
を示す説明図である。
【図３】従来のレ−ザドップラー速度計の構成を示す概
略構成図である。
略構成図である。
３…ＬＤチップ（半導体レーザ） ４…ＰＤチップ（受光素子） ５…導波路チップ（導波路素子） ６…光導波路（第１の光導波路） ７…光導波路（第２の光導波路） ８…移動物体 １０…３ｄＢカプラ（光結合部）
Claims (3)
- 【請求項１】 第１の光導波路と第２の光導波路とを有
する導波路素子と、 該導波路素子の一端面に隣接し、かつ前記第１の光導波
路の一端部において当該第１の光導波路と同一の光軸上
に固定され、移動物体にレーザ光を出射すると共に、前
記第１の光導波路内に直接、レーザ光を出射するための
半導体レーザと、前記導波路素子の他端面に隣接し、か
つ前記第１の光導波路の他端部において当該第１の光導
波路と同一の光軸上に固定され、前記第１の光導波路を
伝播するレーザ光を受光するための受光素子とを備え、 前記第２の光導波路には、前記半導体レーザから前記移
動物体に向けて出射したレーザ光の反射光を導くと共
に、さらに前記第２の光導波路を伝播する前記反射光の
少くとも一部を、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
光素子に向けて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 |
|---|---|---|---|
| JP23288891A JPH0572337A (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 |
|---|---|---|---|
| JP23288891A JPH0572337A (ja) | 1991-09-12 | 1991-09-12 | レーザドツプラー速度計 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0572337A true JPH0572337A (ja) | 1993-03-26 |
Family
ID=16946417
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23288891A Pending JPH0572337A (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) | JPH0572337A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7382541B2 (en) | 2004-10-05 | 2008-06-03 | Nippon Sheet Glass Company, Limited | Gradient-index rod lens, and rod lens array and image processor using the same |
| US8193108B2 (en) | 2004-07-23 | 2012-06-05 | Nippon Sheet Glass Company, Limited | Clad glass composition and mother glass rod for gradient-index rod lens formed using the same, gradient-index rod lens and method of manufacturing the same, rod lens array, and image processor |
-
1991
- 1991-09-12 JP JP23288891A patent/JPH0572337A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8193108B2 (en) | 2004-07-23 | 2012-06-05 | Nippon Sheet Glass Company, Limited | Clad glass composition and mother glass rod for gradient-index rod lens formed using the same, gradient-index rod lens and method of manufacturing the same, rod lens array, and image processor |
| US7382541B2 (en) | 2004-10-05 | 2008-06-03 | Nippon Sheet Glass Company, Limited | Gradient-index rod lens, and rod lens array and image processor using the same |
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