JPH08292087A - レーザー利用測定器の反射戻り光低下装置 - Google Patents

レーザー利用測定器の反射戻り光低下装置

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JPH08292087A
JPH08292087A JP12090895A JP12090895A JPH08292087A JP H08292087 A JPH08292087 A JP H08292087A JP 12090895 A JP12090895 A JP 12090895A JP 12090895 A JP12090895 A JP 12090895A JP H08292087 A JPH08292087 A JP H08292087A
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JP
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laser
light
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JP12090895A
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Tomotaka Takahashi
高橋知隆
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Graphtec Corp
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Graphtec Corp
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Publication date
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  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 測定対象等からの反射光がレーザー光源に戻
ることにより生じるモードフリップ現象を防止する。 【構成】 異方ブラッグ回折を利用した音響光学素子を
用いてレーザー光源への反射戻り光を低減し、また測定
対象への照射レーザー光自体を制限し反射戻り光の絶対
量を小さくすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、レーザー光を測定対
象に照射した際該測定対象の性質または状態に応じて上
記レーザー光に変化が生じるものに関するもので、該レ
ーザー光の変化分を取り出すことにより測定対象の性質
または状態を測定するようにしたレーザー利用測定器に
関する。
【0002】
【従来の技術】このような、レーザー利用測定器の一つ
として、従来、図6に示すような測定対象の振動速度を
測定するレーザードップラ振動計があった。このレーザ
ードップラ振動計では、レーザー光源10から出射され
るレーザー光はレンズ20を通り、光分岐装置として作
用するビームスプリッタ21により参照レーザー光と照
射レーザー光とに分岐される。参照レーザー光はAOM
駆動発振器64により駆動される周波数シフタとして作
用する音響光学素子(AOM)40によりその周波数が
シフト調整される。一方、照射レーザー光はミラー2
2、23、ビームスプリッタ24、λ/4波長板25を
介して測定対象30に照射される。そして、測定対象3
0からの反射レーザー光はλ/4波長板25、ビームス
プリッタ24によりその経路を変えられミラー26を介
して光干渉作用を有するビームスプリッタ27に導入さ
れる。なお、測定対象に照射されたレーザー光の反射レ
ーザー光には、測定対象が振動していた場合、ドップラ
効果による周波数変動が現れる。さて、ビームスプリッ
タ27では、これらの参照レーザー光及び反射レーザー
光が互いに重ね干渉させられて、光電気変換器であるO
/E変換器41に入力される。O/E変換器41では、
これら両レーザー光の重なり部分についての電気信号で
あるビート信号が得られる。このビート信号は、次い
で、復調器50の周波数電圧変換部(F/V変換部)に
入力され電圧信号に変換される。この電圧信号は測定対
象30の振動状態を表すものである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
レーザー利用測定器を利用する場合、測定対象等が高反
射体であったとすると、強い反射レーザー光が照射経路
を逆にたどりレーザー光源10に戻るいわゆる戻り光と
呼ばれるものが生じる場合があった。このような反射戻
り光が相当程度生じていた場合、いわゆるモードフリッ
プ現象が生じてしまい、レーザー光源10から出射され
るレーザー光が一定のものとならず多モード発振(異な
る多数の周波数のレーザー光の混在したものとなる)状
態となる。このようなモードフリップ現象が生じた場合
には、基になる出射レーザー光がバタつくため、測定そ
のものが無意味となる欠点があった。このような欠点を
解決するため、従来においてはおおむね2つの方法を採
用していた。第1の方法は、測定対象へレーザー光を照
射する照射経路を構成する各光学素子(各ビームスプリ
ッタ、λ/4波長板25など)の光学特性を厳密に管理
し、不要な反射戻り光が生じないようにする方法であ
る。また、第2の方法は、レーザー光源と測定対象との
間に順方向にはレーザー光を通すが逆方向には通さない
光アイソレータを挿入する方法である。第1の方法は、
各光学素子の厳格な管理を必要とし測定器のコストの上
昇を招く。また、第2の方法にあっても光アイソレータ
自身が高価であり同じくコストの上昇を招くという欠点
を有していた。この発明は、この点を改善するためにな
されたもので構成が簡単でかつ安価なレーザー利用測定
器を提供するものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】このため、第1発明で
は、レーザー光の測定対象からの反射レーザー光がレー
ザー光源に戻る反射戻り光を低減するため、周波数シフ
タとして動作する音響光学素子を異方ブラッグ回折を利
用したものとし、上記レーザー光源からのレーザー光を
該異方ブラッグ回折利用音響光学素子を介して測定対象
に照射するようにし、また、第2発明では、レーザー光
の測定対象からの反射レーザー光がレーザー光源に戻る
反射戻り光を低減するため、周波数シフタとして動作す
る音響光学素子の駆動電力を低下させて測定対象に照射
される照射レーザー光の強さを制限するようにしたもの
である。
【0005】
【作用】第1発明の異方ブラッグ回折を利用した音響光
学素子は、入射レーザー光の周波数を所定量シフトする
(ずらす)作用と、入射レーザー光をいくつかのレーザ
ー光に分岐するとともに各分岐レーザー光に方向性を与
え各分岐レーザー光に戻り光があった場合でもレーザー
光源にはもどさない作用を有している。また、第2発明
の周波数シフタとして動作する音響光学素子は、図4及
び図5に示すように、その駆動電力に応じて回折効率が
変化し、入射レーザー光の回折光として出力されるレー
ザー光の強さを増減調整できる。従って、この音響光学
素子を通ったレーザー光に戻り光があった場合でも、測
定対象に照射されるレーザー光の強さを適当な段階にま
で低下させることができるので、レーザー光源へ戻る戻
り光の量を小さくすることができる。
【0006】
【実施例】以下、本発明を、反射型のレーザー利用測定
器に採用した実施例装置について図面を参照して説明す
る。図において、図1、図2は異方ブラッグ回折を利用
した音響光学素子を用いた第1実施例装置を、図3〜図
5は音響光学素子による照射レーザー光の制限を行う第
2実施例装置をそれぞれ示す説明図である。
【0007】まず、図1、図2に基づき本発明の第1実
施例を説明する。図1において、先に説明した従来装置
と同一または相当する部分には同一の符号を付してい
る。28、29はミラー、30は高反射体からなる測定
対象、45は異方ブラッグ回折を利用した音響光学素子
(AOM)である。
【0008】異方ブラッグ回折を利用した音響光学素子
45は、図2に示すように、2酸化テルル(TeO2)
からなる音響光学媒体451を有している。このような
AOM45にレーザー光が入射光452として入射され
たとすると、音響光学媒体451の作用により複数の回
折光が出射される。この第1実施例装置では、水平に偏
光されている0(ゼロ)次回折光453と垂直偏光され
た一次回折光454を用いている。
【0009】図1を参照する。図1の装置は、水平偏光
に関わる0次回折光453を参照光として、垂直偏光さ
れた1次回折光454を測定対象への照射光として用い
ている。レーザー光源10から発射されるレーザー光は
水平偏光されている。この水平偏光されたレーザー光が
異方ブラッグ回折利用AOM45に導入されると、図2
に示すように、そのまま直進する0次回折光453と垂
直偏光された1次回折光454が発生する。前者の0次
回折光453は、図1に示すように、参照光として使用
するためミラー28によってビームスプリッタ27に向
けられる。また、後者の1次回折光は、ミラー29、2
3、ビームスプリッタ24及びλ/4波長板25を介し
て測定対象30に照射させられる。この照射光は、λ/
4波長板25までは垂直偏光された状態にある。そし
て、λ/4波長板25を通過することによりπ/4(9
0度)偏光される。そして、測定対象30からの反射光
は同じくλ/4波長板25を通過してπ/4(90度)
偏光される。したがって、図1に示すように、垂直偏光
状態にある照射光が測定対象30に当り測定対象30の
状態または性質情報を含んだ反射光となる前後にλ/4
波長板25を通すことにより水平偏光状態に変換するこ
とができる。
【0010】さて、λ/4波長板25を通って水平偏光
状態にされた反射光は、ビームスプリッタ24及びミラ
ー26を介してビームスプリッタ27に導入される。ビ
ームスプリッタ27では、ミラー28からの参照レーザ
ー光とミラー26からの反射レーザー光とが互いに重ね
干渉させられてO/E変換器41に入力される。このO
/E変換器27以降の構成及び動作は従来と同様であ
る。
【0011】このように異方ブラッグ回折を利用した音
響光学素子45から生じる1次回折光454を照射光と
して利用することにより、図2に示すように、測定対象
30からの反射戻り光がレーザー光源10に顕著に戻る
ことはない。また、この音響光学素子45が発生する1
次回折光が垂直偏光状態であったとしてもλ/4波長板
25により水平偏光状態とすることができ参照光と状態
を同じとすることができる。
【0012】次に、図3を参照して本発明の第2実施例
装置を説明する。この実施例装置においても先の実施例
装置等と同一または相当する部分には同一の符号を付し
ている。46は一般的な音響光学素子(AOM)、51
はレベル計、65は可変ゲイン型増幅器である。
【0013】一般的なAOM46は、先に図4、図5を
用いて説明したように、その駆動電力を調整することに
より導入されるレーザー光を減光調整して出力すること
ができる。この図3の装置は、このようなAOM46を
照射レーザー光の減光手段として用いたものである。こ
の実施例装置では、AOM46を、レーザー光源10か
らのレーザー光を参照光と照射光とに分岐するビームス
プリッタ21後段の照射光経路内に設けている。具体的
には、ビームスプリッタ21とミラー22の間に挿入し
ている。
【0014】また、この実施例装置においては、O/E
変換器41の出力のレベルを測定するレベル計51と、
この出力レベルに応じてAOM46の駆動電力を調整す
る可変ゲイン型増幅器65を設けている。測定対象が高
反射体であった場合、反射光強度は相当な大きさとな
る。したがって、この場合の反射戻り光も大きくなる。
そして、それと同時にO/E変換器41の出力レベルも
測定不能となる程に大きくなる。反射戻り光の大きさと
O/E変換器41の出力レベルには因果関係があり、O
/E変換器出力のレベルを測定範囲内の大きさとするよ
うに照射光の大きさを調整減光することで、レーザー光
源10への反射戻り光もまた非常に小さなものとするこ
とができる。
【0015】O/E変換器41の出力レベルは、AOM
46を駆動する可変ゲイン型増幅器65にフィードバッ
クされている。O/E変換器41の出力に応じて測定対
象への照射光強度を調整する。
【0016】
【発明の効果】以上、レーザー光源への戻り光を極力低
減するようにしたので、レーザー光のモードフリップ現
象をなくすことができ正確な測定を行うことができる。
また、この発明によれば、従来装置のように光アイソレ
ータ等の高価な部品を使用する必要がなく安価に実施で
きる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明の第1実施例装置を示すレーザ
ー利用測定器の構成説明図である。
【図2】図2は、第1実施例装置において使用する異方
ブラッグ回折を利用した音響光学素子の作用を説明する
模式図である。
【図3】図3は、本発明の第2実施例装置を示すレーザ
ー利用測定器の構成説明図である。
【図4】図4は、第2実施例装置の音響光学素子の回折
効率を示すグラフである。
【図5】図5は、第2実施例装置の音響光学素子の作用
を示す模式図である。る。
【図6】図6は、従来のレーザー利用測定器の構成説明
図である。
【符号の説明】
10:レーザー光源 21、24、27:ビームスプリ
ッタ 45:異方ブラッグ回折利用音響光学素子 46:音響光学素子 41:O/E変換器 50:復調回路

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】測定対象に向けてレーザー光源からレーザ
    ー光を照射して該測定対象の性質または状態に基づき該
    レーザー光が変化するようになし、該レーザー光を光電
    気変換器で電気信号に変換するようにしたレーザー利用
    測定器において、 上記レーザー光の測定対象からの反射レーザー光が上記
    レーザー光源に戻る反射戻り光を低減するため、周波数
    シフタとして動作する音響光学素子を異方ブラッグ回折
    を利用したものとし、上記レーザー光源からのレーザー
    光を該異方ブラッグ回折利用音響光学素子を介して測定
    対象に照射するレーザー光照射手段を設けたことを特徴
    とするレーザー利用測定器。
  2. 【請求項2】測定対象に向けてレーザー光源からレーザ
    ー光を照射して該測定対象の性質または状態に基づき該
    レーザー光が変化するようになし、該レーザー光を光電
    気変換器で電気信号に変換するようにしたレーザー利用
    測定器において、 上記レーザー光の測定対象からの反射レーザー光が上記
    レーザー光源に戻る反射戻り光を低減するため、周波数
    シフタとして動作する音響光学素子の駆動電力を低下さ
    せて測定対象に照射される照射レーザー光の強さを制限
    する照射レーザー光制限手段を設けたことを特徴とする
    レーザー利用測定器。
JP12090895A 1995-04-21 1995-04-21 レーザー利用測定器の反射戻り光低下装置 Pending JPH08292087A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009250983A (ja) * 2008-04-02 2009-10-29 Polytec Gmbh 振動計および、物体の光学的測定方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2009250983A (ja) * 2008-04-02 2009-10-29 Polytec Gmbh 振動計および、物体の光学的測定方法

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A02 Decision of refusal

Effective date: 20040528

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