JPH10115681A - オートダイン検出レーザ速度計 - Google Patents
オートダイン検出レーザ速度計Info
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- JPH10115681A JPH10115681A JP9211255A JP21125597A JPH10115681A JP H10115681 A JPH10115681 A JP H10115681A JP 9211255 A JP9211255 A JP 9211255A JP 21125597 A JP21125597 A JP 21125597A JP H10115681 A JPH10115681 A JP H10115681A
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- G—PHYSICS
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- G01P3/00—Measuring linear or angular speed; Measuring differences of linear or angular speeds
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- G—PHYSICS
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-
- G—PHYSICS
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-
- H—ELECTRICITY
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- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
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- Instruments For Measurement Of Length By Optical Means (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 不安定性がなく、ポンピング・パラメータを
調整することなく、広い範囲の速度にわたってターゲッ
トの速度を直接測定することができ、放出ビームと測定
ビームの整合の問題がなく、測定ビームのインコヒーレ
ンスの影響をほとんど受けず、クロストーク問題がな
く、簡単で低コストのレーザ速度計を製造すること。 【解決手段】 それぞれ第１のビーム（４０）および第
２のビーム（４２）を放出することができるマイクロレ
ーザ（１０）と、マイクロレーザにポンピング・ビーム
を供給することができるポンピング手段（１２）と、第
１のビーム（４０）をターゲット（５０）に向け、ター
ゲット（５０）によって再放出された光をマイクロレー
ザ（１０）に送ることができる光学手段（１４）と、第
２のビームを受け取り、第２のビームの強度の変調に対
応する検出信号を放出する光電検出手段（１６）と、タ
ーゲットの変位速度の強度特性を確定するために検出信
号を処理する手段（１７）とを含むオートダイン・レー
ザ速度計。計測に応用できる。
調整することなく、広い範囲の速度にわたってターゲッ
トの速度を直接測定することができ、放出ビームと測定
ビームの整合の問題がなく、測定ビームのインコヒーレ
ンスの影響をほとんど受けず、クロストーク問題がな
く、簡単で低コストのレーザ速度計を製造すること。 【解決手段】 それぞれ第１のビーム（４０）および第
２のビーム（４２）を放出することができるマイクロレ
ーザ（１０）と、マイクロレーザにポンピング・ビーム
を供給することができるポンピング手段（１２）と、第
１のビーム（４０）をターゲット（５０）に向け、ター
ゲット（５０）によって再放出された光をマイクロレー
ザ（１０）に送ることができる光学手段（１４）と、第
２のビームを受け取り、第２のビームの強度の変調に対
応する検出信号を放出する光電検出手段（１６）と、タ
ーゲットの変位速度の強度特性を確定するために検出信
号を処理する手段（１７）とを含むオートダイン・レー
ザ速度計。計測に応用できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、オートダイン検出
レーザ速度計に関する。速度計は、速度、振動または変
位の正確な測定を行う装置であると考えられる。
レーザ速度計に関する。速度計は、速度、振動または変
位の正確な測定を行う装置であると考えられる。
【０００２】さらに、検出は、レーザを発光器ならびに
受光器として使用する場合、オートダインと考えられ
る。
受光器として使用する場合、オートダインと考えられ
る。
【０００３】本発明は、医療機器、計測、汚染検出、自
動車産業、顕微鏡検査など、各種分野において応用する
ことができる。さらに一般的には、本発明は、ターゲッ
トの変位振動または速度に物理的に接触することなくす
べての遠隔測定に応用することができる。
動車産業、顕微鏡検査など、各種分野において応用する
ことができる。さらに一般的には、本発明は、ターゲッ
トの変位振動または速度に物理的に接触することなくす
べての遠隔測定に応用することができる。
【０００４】
【従来の技術】レーザ・ビームを使用して、ターゲット
の変位速度を測定するために、通常、放出ビームと呼ば
れるコヒーレント光ビームをレーザ光源からターゲット
に送り、測定ビームと呼ばれるターゲットによって反射
または拡散されたビームを集光する。光学系を使用し
て、光電検出器上で測定ビームおよび放出ビームの干渉
を引き起こす。次に、ターゲットの動きに関連するドッ
プラー周波数など、変位速度の強度特性を光電信号処理
システムによって決定する。
の変位速度を測定するために、通常、放出ビームと呼ば
れるコヒーレント光ビームをレーザ光源からターゲット
に送り、測定ビームと呼ばれるターゲットによって反射
または拡散されたビームを集光する。光学系を使用し
て、光電検出器上で測定ビームおよび放出ビームの干渉
を引き起こす。次に、ターゲットの動きに関連するドッ
プラー周波数など、変位速度の強度特性を光電信号処理
システムによって決定する。
【０００５】コヒーレント検出速度計と呼ばれるこのタ
イプの速度計の使用には、いくつかの問題点がある。
イプの速度計の使用には、いくつかの問題点がある。
【０００６】第１の問題点は、干渉すべき放出ビームと
測定ビームの整合および並行に関連するものである。多
数のレーザは、その波長が１μｍの領域内にあるビーム
を放出する。そのような波長においては、ごくわずかの
整合誤差または並行誤差でも、ビームの干渉が損なわ
れ、速度の測定が不可能になる。
測定ビームの整合および並行に関連するものである。多
数のレーザは、その波長が１μｍの領域内にあるビーム
を放出する。そのような波長においては、ごくわずかの
整合誤差または並行誤差でも、ビームの干渉が損なわ
れ、速度の測定が不可能になる。
【０００７】コヒーレント検出速度計の他の問題点は、
それがその変位を測定すべきターゲットに遭遇した後
で、ビームのコヒーレンスが失われることに関連するも
のである。放出ビームおよび測定ビームの干渉に基づく
測定では、これらの信号のコヒーレンスが良好である必
要がある。放出ビームと極めて無秩序な媒質とが遭遇し
た場合、または放出ビームがターゲットと干渉した場
合、測定ビームのコヒーレンスが失われる。
それがその変位を測定すべきターゲットに遭遇した後
で、ビームのコヒーレンスが失われることに関連するも
のである。放出ビームおよび測定ビームの干渉に基づく
測定では、これらの信号のコヒーレンスが良好である必
要がある。放出ビームと極めて無秩序な媒質とが遭遇し
た場合、または放出ビームがターゲットと干渉した場
合、測定ビームのコヒーレンスが失われる。
【０００８】この問題点のために、複雑な光学系を使用
して、測定ビームのコヒーレンスを再び確定するか、ま
たはビームをろ波する必要がでてくる。
して、測定ビームのコヒーレンスを再び確定するか、ま
たはビームをろ波する必要がでてくる。
【０００９】レーザ速度計システムの第３の問題点は、
ユーザの目の安全に関する制約に関連するものである。
放出ビームは、ユーザの目に損傷を与えないように十分
弱くなければならない。したがって、測定ビームまたは
ターゲットから来る光信号のエネルギーは特に弱い。
ユーザの目の安全に関する制約に関連するものである。
放出ビームは、ユーザの目に損傷を与えないように十分
弱くなければならない。したがって、測定ビームまたは
ターゲットから来る光信号のエネルギーは特に弱い。
【００１０】通常、これらの制約のために、信号対雑音
比が非常に小さくなる。これらの制限を克服するため
に、精巧な光学装置および非常に雑音の小さい電子シス
テムを使用しなければならず、したがってレーザ速度計
が高価になる。
比が非常に小さくなる。これらの制限を克服するため
に、精巧な光学装置および非常に雑音の小さい電子シス
テムを使用しなければならず、したがってレーザ速度計
が高価になる。
【００１１】最後に、現在、そのようなレーザ光源は市
販のものが容易に入手できるが、１ミクロン程度の波長
を有するビームを使用して動作するコヒーレント検出原
理を使用する装置は非常に少ないことがある。
販のものが容易に入手できるが、１ミクロン程度の波長
を有するビームを使用して動作するコヒーレント検出原
理を使用する装置は非常に少ないことがある。
【００１２】上記の問題を克服する１つの方法は、レー
ザを発光器ならびに受光器として使用することである。
ザを発光器ならびに受光器として使用することである。
【００１３】このシステムでは、光の逆戻りの原理によ
り、放出ビームと測定ビームは確実に整合される。
り、放出ビームと測定ビームは確実に整合される。
【００１４】このタイプの検出は、オートダイン検出ま
たは「自己混合」検出と呼ばれる。この題目は、本発明
の説明の最後に記載されている参考文献（１）で扱われ
ている。
たは「自己混合」検出と呼ばれる。この題目は、本発明
の説明の最後に記載されている参考文献（１）で扱われ
ている。
【００１５】また、ガス・レーザを含むオートダイン検
出装置が、これも本発明の説明の最後に記載されている
参考文献（２）で説明されている。
出装置が、これも本発明の説明の最後に記載されている
参考文献（２）で説明されている。
【００１６】オートダイン検出の原理では、増幅媒質の
様々な物理特性を使用して、効率的な検出手段をつくり
出す。物理プロセスは次のように要約することができ
る。レーザによって放出された光の微小部分が、動いて
いるターゲット上で反射または拡散された後でレーザに
戻ったとき、レーザの強度の変調が観測される。この強
度変調は、例えば飽和効果など、増幅媒質中に存在する
非線形効果に起因する。この強度変調は、変位したター
ゲットの特性ドップラー周波数を含んでいる。したがっ
て、強度変調を測定する検出器による信号放出器の適切
な処理を使用すれば、レーザ・ビームと交差するターゲ
ットの速度または変位を得ることができる。
様々な物理特性を使用して、効率的な検出手段をつくり
出す。物理プロセスは次のように要約することができ
る。レーザによって放出された光の微小部分が、動いて
いるターゲット上で反射または拡散された後でレーザに
戻ったとき、レーザの強度の変調が観測される。この強
度変調は、例えば飽和効果など、増幅媒質中に存在する
非線形効果に起因する。この強度変調は、変位したター
ゲットの特性ドップラー周波数を含んでいる。したがっ
て、強度変調を測定する検出器による信号放出器の適切
な処理を使用すれば、レーザ・ビームと交差するターゲ
ットの速度または変位を得ることができる。
【００１７】本発明の説明の最後に記載されている参考
文献（３）および（４）には、光の増幅によるホモダイ
ン検出の原理を使用するタイプの装置が示されている。
文献（３）および（４）には、光の増幅によるホモダイ
ン検出の原理を使用するタイプの装置が示されている。
【００１８】これらの装置は、ガス・レーザよりもコン
パクトな光源であるレーザ・ダイオードを含んでいる。
レーザ・ダイオードのキャビティの対向する表面は、
（７０％程度の）高い透過率を有するミラーから構成さ
れる。これらのミラーは、半導体ブロックを分割するこ
とによって得られる。また、レーザ・ダイオードの２つ
の対向する表面の透過率はほぼ等しいことに留意された
い。
パクトな光源であるレーザ・ダイオードを含んでいる。
レーザ・ダイオードのキャビティの対向する表面は、
（７０％程度の）高い透過率を有するミラーから構成さ
れる。これらのミラーは、半導体ブロックを分割するこ
とによって得られる。また、レーザ・ダイオードの２つ
の対向する表面の透過率はほぼ等しいことに留意された
い。
【００１９】レーザ・ダイオードが光電検出手段と測定
すべきターゲットとの間に挿入されている光学アセンブ
リでは、ターゲットから到着した直接光は、レーザ・ダ
イオードを通過し、光電検出手段に到達する。これは、
レーザ・ダイオードの対向する表面の透過率が高いため
である。ターゲットから到着した信号は、レーザ・キャ
ビティを通過する際に増幅され、信号対雑音比が良くな
る。このタイプの検出はホモダイン検出と呼ばれる。
すべきターゲットとの間に挿入されている光学アセンブ
リでは、ターゲットから到着した直接光は、レーザ・ダ
イオードを通過し、光電検出手段に到達する。これは、
レーザ・ダイオードの対向する表面の透過率が高いため
である。ターゲットから到着した信号は、レーザ・キャ
ビティを通過する際に増幅され、信号対雑音比が良くな
る。このタイプの検出はホモダイン検出と呼ばれる。
【００２０】レーザ・ダイオードの使用は工業用途にと
って大きな利点であるが、ターゲットがあまりに多くの
光をレーザ・ダイオードのキャビティに戻す場合、強度
の著しい不安定性のために、強度変調の測定が不可能に
なる。
って大きな利点であるが、ターゲットがあまりに多くの
光をレーザ・ダイオードのキャビティに戻す場合、強度
の著しい不安定性のために、強度変調の測定が不可能に
なる。
【００２１】これらの不安定性は、レーザ・ダイオード
のキャビティとターゲットとの結合が強すぎるためであ
る。これは、レーザ・ダイオードの出口ミラー透過率が
高い（７０％程度）ためである。
のキャビティとターゲットとの結合が強すぎるためであ
る。これは、レーザ・ダイオードの出口ミラー透過率が
高い（７０％程度）ためである。
【００２２】不安定性の他の原因は、レーザ・ダイオー
ドのキャビティの利得が高いことである。これは、一般
に市販されているレーザ・ダイオードでは１００ｃｍ-1
程度である。
ドのキャビティの利得が高いことである。これは、一般
に市販されているレーザ・ダイオードでは１００ｃｍ-1
程度である。
【００２３】レーザ・ダイオードの不安定性の第３の原
因は、電子と光子の非線形結合である。この結合は、レ
ーザの非線形性の尺度と考えられる係数αによって識別
される。係数αは、レーザ内の反転分布の数Ｎに対する
活性媒質の屈折率ｎの部分ドリフトに比例し、一般に市
販されているレーザ・ダイオードの場合、３〜７程度で
ある。
因は、電子と光子の非線形結合である。この結合は、レ
ーザの非線形性の尺度と考えられる係数αによって識別
される。係数αは、レーザ内の反転分布の数Ｎに対する
活性媒質の屈折率ｎの部分ドリフトに比例し、一般に市
販されているレーザ・ダイオードの場合、３〜７程度で
ある。
【００２４】レーザ・ダイオードの非線形性および不安
定性の現象については、本発明の説明の最後に記載され
ている参考文献（５）で詳細に説明されている。
定性の現象については、本発明の説明の最後に記載され
ている参考文献（５）で詳細に説明されている。
【００２５】不安定性問題のために、高いレーザの反射
率を有するミラーを組み込んだレーザ、比較的利得の小
さい増幅材料、およびできるだけ小さい係数αを使用す
る必要がある。ＯｔｓｕｋａおよびＯｋａｍｏｔｏ他
は、マイクロチップ・レーザ（マイクロ・レーザ）を使
用して正確な速度測定を行った。本発明の説明の最後に
記載されている参考文献（６）および（７）を参照され
たい。このタイプのレーザを使用すれば、レーザ・ダイ
オードを使用する場合に固有の不安定性問題が解決され
る。マイクロレーザの出口ミラーは１〜５％程度の低い
透過率を有し、レーザ・キャビティの利得は０．１ｃｍ
-1程度と小さく、また係数αはほぼ零である。
率を有するミラーを組み込んだレーザ、比較的利得の小
さい増幅材料、およびできるだけ小さい係数αを使用す
る必要がある。ＯｔｓｕｋａおよびＯｋａｍｏｔｏ他
は、マイクロチップ・レーザ（マイクロ・レーザ）を使
用して正確な速度測定を行った。本発明の説明の最後に
記載されている参考文献（６）および（７）を参照され
たい。このタイプのレーザを使用すれば、レーザ・ダイ
オードを使用する場合に固有の不安定性問題が解決され
る。マイクロレーザの出口ミラーは１〜５％程度の低い
透過率を有し、レーザ・キャビティの利得は０．１ｃｍ
-1程度と小さく、また係数αはほぼ零である。
【００２６】マイクロレーザ装置の主要な欠点は、ドッ
プラー周波数がレーザの緩和周波数ＦR に近い場合にの
み強度変調が大きくなることに起因する。
プラー周波数がレーザの緩和周波数ＦR に近い場合にの
み強度変調が大きくなることに起因する。
【００２７】レーザの緩和周波数ＦR は次の関係式によ
って定義される。
って定義される。
【数１】 上式で、
【外１】 はレーザ・キャビティ内の光子の寿命、τf はレーザ遷
移の寿命、およびｒはレーザ・キャビティのポンピング
・パラメータである。速度を測定するために、緩和周波
数は、ターゲットの速度に対して連続的に調整しなけれ
ばならない。参考文献（７）において、Ｏｋａｍｏｔｏ
他は、ポンピング係数ｒを調整して、レーザの緩和周波
数をターゲットの動きのドップラー周波数に調整するこ
とを提案している。これらの準備では、速度計に関連す
る電子回路が極めて複雑になり、測定が簡単化されな
い。
移の寿命、およびｒはレーザ・キャビティのポンピング
・パラメータである。速度を測定するために、緩和周波
数は、ターゲットの速度に対して連続的に調整しなけれ
ばならない。参考文献（７）において、Ｏｋａｍｏｔｏ
他は、ポンピング係数ｒを調整して、レーザの緩和周波
数をターゲットの動きのドップラー周波数に調整するこ
とを提案している。これらの準備では、速度計に関連す
る電子回路が極めて複雑になり、測定が簡単化されな
い。
【００２８】
【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明
は、上記の制限および制約がないレーザ速度計を製造す
ることを目的とする。
は、上記の制限および制約がないレーザ速度計を製造す
ることを目的とする。
【００２９】本発明の特定の目的は、不安定性のないレ
ーザ速度計を製造することである。
ーザ速度計を製造することである。
【００３０】他の目的は、ポンピング・パラメータを調
整することなく、広い範囲の速度にわたってターゲット
の速度を直接測定することができるレーザ速度計を製造
することである。
整することなく、広い範囲の速度にわたってターゲット
の速度を直接測定することができるレーザ速度計を製造
することである。
【００３１】他の目的は、放出ビームと測定ビームの整
合の問題がないレーザ速度計を製造することである。
合の問題がないレーザ速度計を製造することである。
【００３２】他の目的は、測定ビームのインコヒーレン
スの影響をほとんど受けないレーザ速度計を製造するこ
とである。
スの影響をほとんど受けないレーザ速度計を製造するこ
とである。
【００３３】本発明の他の目的は、クロストーク問題が
ないレーザ速度計を製造することである。
ないレーザ速度計を製造することである。
【００３４】本発明の最後の目的は、簡単で低コストの
レーザ速度計を製造することである。
レーザ速度計を製造することである。
【００３５】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、より正確には、それぞれ第１の放出表
面および第２の放出表面からそれぞれ第１のビームおよ
び第２のビームを放出することができる対向する第１の
放出表面および第２の放出表面を有する利得媒質を含
み、第２の放出表面が第１の表面のそれよりも小さい透
過率を有するマイクロレーザと、マイクロレーザにポン
ピング・ビームを供給することができるポンピング手段
と、第１のビームをターゲットに送り、ターゲットによ
って再放出された光をマイクロレーザに向けることがで
きる光学手段と、第２のビームを受け取り、検出信号を
放出する光電検出手段と、ターゲットの変位速度の強度
特性を確定するために検出信号を処理する手段とを含む
オートダイン検出レーザ速度計に関する。
めに、本発明は、より正確には、それぞれ第１の放出表
面および第２の放出表面からそれぞれ第１のビームおよ
び第２のビームを放出することができる対向する第１の
放出表面および第２の放出表面を有する利得媒質を含
み、第２の放出表面が第１の表面のそれよりも小さい透
過率を有するマイクロレーザと、マイクロレーザにポン
ピング・ビームを供給することができるポンピング手段
と、第１のビームをターゲットに送り、ターゲットによ
って再放出された光をマイクロレーザに向けることがで
きる光学手段と、第２のビームを受け取り、検出信号を
放出する光電検出手段と、ターゲットの変位速度の強度
特性を確定するために検出信号を処理する手段とを含む
オートダイン検出レーザ速度計に関する。
【００３６】本発明の特定の態様によれば、ターゲット
の変位のドップラー周波数特性を決定し、かつターゲッ
トの振動周波数、ターゲットの変位およびターゲットの
速度から選択した強度を計算する処理手段が備えられ
る。
の変位のドップラー周波数特性を決定し、かつターゲッ
トの振動周波数、ターゲットの変位およびターゲットの
速度から選択した強度を計算する処理手段が備えられ
る。
【００３７】本発明では、マイクロレーザは、通常結晶
の形をした固体の増幅活性媒質を有する連続放出レーザ
であると考えられる。このタイプのレーザは、外部光源
によってポンピングされる。
の形をした固体の増幅活性媒質を有する連続放出レーザ
であると考えられる。このタイプのレーザは、外部光源
によってポンピングされる。
【００３８】速度計内で使用されるマイクロレーザは、
半導体活性媒質を有し、かつ電気的にポンピングされる
レーザ・ダイオードと異なるものである。
半導体活性媒質を有し、かつ電気的にポンピングされる
レーザ・ダイオードと異なるものである。
【００３９】マイクロレーザは、第１の光ビームをター
ゲット上に放出し、再放出された光、すなわちターゲッ
トによって反射または拡散された光を受け取る。光の逆
戻りの原理により、この光は確実に、第１の放出ビーム
をターゲットに向けるのに使用した同じ光学手段を通過
する。
ゲット上に放出し、再放出された光、すなわちターゲッ
トによって反射または拡散された光を受け取る。光の逆
戻りの原理により、この光は確実に、第１の放出ビーム
をターゲットに向けるのに使用した同じ光学手段を通過
する。
【００４０】したがって、第１のビームによって放出さ
れた光とターゲットから受け取った測定ビームとの間に
不整合が生じない。したがって、波長の小さいビームを
使用して測定を行うことができる。
れた光とターゲットから受け取った測定ビームとの間に
不整合が生じない。したがって、波長の小さいビームを
使用して測定を行うことができる。
【００４１】マイクロレーザの２つの対向する表面は、
その光透過率がまったく異なるミラーを構成する。ター
ゲットに対向する第１の表面は、レーザ波長において５
０％〜９５％（０．５〜０．９５）の透過率を有する。
反対に、検出手段のほうを向いた第２の表面の透過率
は、５％以下、好ましくは１％以下の透過率を有する。
その光透過率がまったく異なるミラーを構成する。ター
ゲットに対向する第１の表面は、レーザ波長において５
０％〜９５％（０．５〜０．９５）の透過率を有する。
反対に、検出手段のほうを向いた第２の表面の透過率
は、５％以下、好ましくは１％以下の透過率を有する。
【００４２】第２の表面の透過率が非常に低く、また対
向する第１の表面と第２の表面の透過率が異なるため
に、光電検出手段をターゲットから受け取った光から光
学的に分離することができる。ターゲットから受け取
り、マイクロレーザに注入された光は、マイクロレーザ
・キャビティの特性を変更し、キャビティ内に存在する
定常振動に作用する。
向する第１の表面と第２の表面の透過率が異なるため
に、光電検出手段をターゲットから受け取った光から光
学的に分離することができる。ターゲットから受け取
り、マイクロレーザに注入された光は、マイクロレーザ
・キャビティの特性を変更し、キャビティ内に存在する
定常振動に作用する。
【００４３】したがって、マイクロレーザの利得媒質
は、光信号を復調し、増幅する。
は、光信号を復調し、増幅する。
【００４４】光電検出手段のほうに向けられた第２のビ
ームは、マイクロレーザ・キャビティの振動状態を反映
する漏れビームと比較される。
ームは、マイクロレーザ・キャビティの振動状態を反映
する漏れビームと比較される。
【００４５】したがって、本発明による速度計は、オー
トダインと呼ばれるタイプの検出を使用して動作する。
トダインと呼ばれるタイプの検出を使用して動作する。
【００４６】オートダイン検出の原理は、ごくわずかの
光のみを必要とし、したがってユーザの目の安全に適合
する低強度ビームを使用して速度計を動作させることが
できる。
光のみを必要とし、したがってユーザの目の安全に適合
する低強度ビームを使用して速度計を動作させることが
できる。
【００４７】マイクロレーザはまた、ターゲットから来
た光の部分フィルタの働きをする。レーザ・モードは、
ターゲットから来た非コヒーレント光を除去する部分フ
ィルタを構成する。マイクロレーザによって実施される
部分フィルタリングは、特にポンピング手段によって放
出されたポンピング・ビームの形状に関連する。したが
って、マイクロレーザによれば、放出ビームの光とター
ゲットによって戻された光との間のコヒーレンス問題が
なくなる。
た光の部分フィルタの働きをする。レーザ・モードは、
ターゲットから来た非コヒーレント光を除去する部分フ
ィルタを構成する。マイクロレーザによって実施される
部分フィルタリングは、特にポンピング手段によって放
出されたポンピング・ビームの形状に関連する。したが
って、マイクロレーザによれば、放出ビームの光とター
ゲットによって戻された光との間のコヒーレンス問題が
なくなる。
【００４８】ターゲットから来た光によってもたらされ
るマイクロレーザの強度変調は、本発明によれば、測定
ビーム、すなわち第１のビームの光学系内ではなく、レ
ーザによって放出された第２のビームを使用して測定さ
れる。
るマイクロレーザの強度変調は、本発明によれば、測定
ビーム、すなわち第１のビームの光学系内ではなく、レ
ーザによって放出された第２のビームを使用して測定さ
れる。
【００４９】第１のビームおよび第２のビームは、マイ
クロレーザの対向する放出表面によって放出される。上
述のように、この特性により、第１のビームの光学系を
検出に使用される第２のビームの光学系から光学的に分
離することができる。この特性は、クロストークと呼ば
れる現象、すなわちターゲットに向けられた光と、検出
器の前部表面上で反射された光との混合を克服するの
で、特に有利である。この特定は、検出器側面上の反射
率の高いミラーを有するミラーを選択すれば保証され
る。
クロレーザの対向する放出表面によって放出される。上
述のように、この特性により、第１のビームの光学系を
検出に使用される第２のビームの光学系から光学的に分
離することができる。この特性は、クロストークと呼ば
れる現象、すなわちターゲットに向けられた光と、検出
器の前部表面上で反射された光との混合を克服するの
で、特に有利である。この特定は、検出器側面上の反射
率の高いミラーを有するミラーを選択すれば保証され
る。
【００５０】上記のシステムの改善例と考えられる本発
明の特定の態様によれば、それぞれ直線方向および直角
方向に電磁的に偏光した２つの波を含む光ビームを放出
することができるマイクロレーザが速度計に取り付けら
れる。この構成では、速度計はまた、検出手段に向けら
れた第２のビームの１つの光路上に配置された分析器を
含んでいる。
明の特定の態様によれば、それぞれ直線方向および直角
方向に電磁的に偏光した２つの波を含む光ビームを放出
することができるマイクロレーザが速度計に取り付けら
れる。この構成では、速度計はまた、検出手段に向けら
れた第２のビームの１つの光路上に配置された分析器を
含んでいる。
【００５１】この特に有利な特徴により、レーザ・ポン
ピングの調整の必要なしに、すなわち緩和周波数を調整
することなく、０から数百キロヘルツまでの非常に広い
周波数スペクトル内でドップラー周波数の検出が可能に
なる。
ピングの調整の必要なしに、すなわち緩和周波数を調整
することなく、０から数百キロヘルツまでの非常に広い
周波数スペクトル内でドップラー周波数の検出が可能に
なる。
【００５２】例えば、０〜１００ＫＨｚの範囲にわたる
非常に高感度の検出用にはＮｄ：ＹＡＧタイプのマイク
ロレーザが使用できる。
非常に高感度の検出用にはＮｄ：ＹＡＧタイプのマイク
ロレーザが使用できる。
【００５３】したがって、広い範囲の速度にわたるター
ゲットの変位を検出し、測定することができる。特に、
可聴周波数範囲内のドップラー周波数を測定することが
できる。
ゲットの変位を検出し、測定することができる。特に、
可聴周波数範囲内のドップラー周波数を測定することが
できる。
【００５４】第２のビームの光路内に配置された分析器
は、実質上第２のビームが検出手段に到達する前に、第
２のビームの直角方向または直線方向の電磁波を除去す
る働きをする。
は、実質上第２のビームが検出手段に到達する前に、第
２のビームの直角方向または直線方向の電磁波を除去す
る働きをする。
【００５５】これは、位相が反対の２つの波が、検出さ
れた波の位相または偏光に鈍感な従来の検出手段内で互
いに相殺し合うのを避ける。
れた波の位相または偏光に鈍感な従来の検出手段内で互
いに相殺し合うのを避ける。
【００５６】直線方向および直角方向に偏光した２つの
波を含むビームを放出するために、マイクロレーザは、
本質上複屈折性の増幅材料を含んでいる。
波を含むビームを放出するために、マイクロレーザは、
本質上複屈折性の増幅材料を含んでいる。
【００５７】これは、例えば、面Ｃに沿って分割された
（Ｃカット）本質上複屈折性の結晶から構成される。こ
の結晶は、例えば、ＹＬｉＦ4 、ＬａＭｇＡｌ11Ｏ9 ま
たはネオジムをドープしたＹＶＯ4 （ＹＶＯ4 ：Ｎｄと
書く）のいずれかである。
（Ｃカット）本質上複屈折性の結晶から構成される。こ
の結晶は、例えば、ＹＬｉＦ4 、ＬａＭｇＡｌ11Ｏ9 ま
たはネオジムをドープしたＹＶＯ4 （ＹＶＯ4 ：Ｎｄと
書く）のいずれかである。
【００５８】増幅材料はまた、例えば、成長中に応力を
受け、複屈折性になったＹＡＧ：Ｎｄタイプの等方性結
晶である。
受け、複屈折性になったＹＡＧ：Ｎｄタイプの等方性結
晶である。
【００５９】複屈折をもたらす他の方法は、第１および
第２のビームの軸のところで増幅材料に永久的な垂直応
力を永久的に加えることである。
第２のビームの軸のところで増幅材料に永久的な垂直応
力を永久的に加えることである。
【００６０】本発明の他の特徴および利点は、以下の説
明を読めばよりよく理解できよう。この説明は、限定的
なものではなく、添付の図面に関するものである。
明を読めばよりよく理解できよう。この説明は、限定的
なものではなく、添付の図面に関するものである。
【００６１】
【発明の実施の形態】図１に、速度計の第１の実施形態
を示す。速度計は、例えば１ｍＷ程度の発光パワーを有
するＹＡＧ：Ｎｄタイプの連続マイクロレーザ１０を含
んでいる。速度計はまた、マイクロレーザ１０をポンピ
ングする手段１２、光学測定システム１４および光学検
出システム１５を含んでいる。
を示す。速度計は、例えば１ｍＷ程度の発光パワーを有
するＹＡＧ：Ｎｄタイプの連続マイクロレーザ１０を含
んでいる。速度計はまた、マイクロレーザ１０をポンピ
ングする手段１２、光学測定システム１４および光学検
出システム１５を含んでいる。
【００６２】マイクロレーザ１０は、増幅活性利得媒質
１８、および活性材料の両側に配置された２つのミラー
２０および２２を含んでいる。マイクロレーザの活性材
料は、複屈折性であり、かつ直線方向および直角方向に
偏光した２つの電磁波ＳおよびＰを放出することができ
るように選択する。材料は、波Ｓおよび波Ｐの偏光が他
方よりも強くなるように、ただしそれらが同じ強度の振
幅を有するように選択することが好ましい。これは、Ｙ
ＡＧ：Ｎｄの場合がそうである。しかし、この条件は必
須ではない。
１８、および活性材料の両側に配置された２つのミラー
２０および２２を含んでいる。マイクロレーザの活性材
料は、複屈折性であり、かつ直線方向および直角方向に
偏光した２つの電磁波ＳおよびＰを放出することができ
るように選択する。材料は、波Ｓおよび波Ｐの偏光が他
方よりも強くなるように、ただしそれらが同じ強度の振
幅を有するように選択することが好ましい。これは、Ｙ
ＡＧ：Ｎｄの場合がそうである。しかし、この条件は必
須ではない。
【００６３】電磁波ＳおよびＰは、それらの非常に近接
した光周波数ＶS およびＶP によって識別される。これ
は、２つのモードの大きな結合、例えばＶS −ＶP ≒５
０ＭＨｚを得るのに有利である。
した光周波数ＶS およびＶP によって識別される。これ
は、２つのモードの大きな結合、例えばＶS −ＶP ≒５
０ＭＨｚを得るのに有利である。
【００６４】ミラー２０および２２は、それぞれレーザ
の第１および第２の放出表面を構成し、また光共振器を
構成する。これらのミラーは、特に波長λS ＝ｃ／ν
S 、λP ＝ｃ／νP におけるそれらの反射率によって識
別される。上式で、ｃはポンピング波長λL における光
の速度である。
の第１および第２の放出表面を構成し、また光共振器を
構成する。これらのミラーは、特に波長λS ＝ｃ／ν
S 、λP ＝ｃ／νP におけるそれらの反射率によって識
別される。上式で、ｃはポンピング波長λL における光
の速度である。
【００６５】例えば、ミラー２０については、Ｒ20（λ
S ）＝Ｒ20（λP ）＝０．９５が成り立つように反射率
Ｒ20を選択する。
S ）＝Ｒ20（λP ）＝０．９５が成り立つように反射率
Ｒ20を選択する。
【００６６】ミラー２２については、Ｒ22（λS ）＝Ｒ
22（λP ）＞０．９９、およびＲ22（λL ）＞０．０１
が成り立つように反射率Ｒ22を選択する。
22（λP ）＞０．９９、およびＲ22（λL ）＞０．０１
が成り立つように反射率Ｒ22を選択する。
【００６７】図示の例では、レーザのポンピング手段１
２は、例えば、波長０．０８μｍを有するレーザ・ダイ
オードなど、ポンピング・ダイオード３０を含んでい
る。ポンピング手段はまた、ポンピング・ビームをマイ
クロレーザ上に集束させる光学系を有する。この光学系
は、２つのレンズ３２および３４を含んでいる。
２は、例えば、波長０．０８μｍを有するレーザ・ダイ
オードなど、ポンピング・ダイオード３０を含んでい
る。ポンピング手段はまた、ポンピング・ビームをマイ
クロレーザ上に集束させる光学系を有する。この光学系
は、２つのレンズ３２および３４を含んでいる。
【００６８】ポンピング手段１２によって実施される光
ポンピングが所与のしきい値を越えた場合、マイクロレ
ーザは２つのレーザ・ビームを放出する。ビームの放出
のポンピングしきい値は、増幅材料１８だけでなく、ミ
ラー２０および２２にも依存する。
ポンピングが所与のしきい値を越えた場合、マイクロレ
ーザは２つのレーザ・ビームを放出する。ビームの放出
のポンピングしきい値は、増幅材料１８だけでなく、ミ
ラー２０および２２にも依存する。
【００６９】マイクロレーザ・ビームは、それぞれレー
ザの第１および第２の表面によって反射され、第１およ
び第２のビームと呼ばれる。同軸の第１のビームおよび
第２のビームは、それぞれ４０および４２で示され、反
対方向に放出される。
ザの第１および第２の表面によって反射され、第１およ
び第２のビームと呼ばれる。同軸の第１のビームおよび
第２のビームは、それぞれ４０および４２で示され、反
対方向に放出される。
【００７０】第１のビーム４０は、その振動スペクトル
または変位速度を、例えば光学測定システム１４を使用
して決定すべきターゲット５０に向けられる。ターゲッ
ト５０は、協同的、すなわち光を反射する材料である
か、または非協同的、すなわち光を拡散する材料であ
る。
または変位速度を、例えば光学測定システム１４を使用
して決定すべきターゲット５０に向けられる。ターゲッ
ト５０は、協同的、すなわち光を反射する材料である
か、または非協同的、すなわち光を拡散する材料であ
る。
【００７１】図１に示される例では、光学システム１４
は、マイクロレーザ１０から焦点距離Ｆにほぼ等しい距
離のところに配置された焦点距離Ｆを有するレンズ４４
を含んでいる。レンズ４４は、マイクロレーザ１０によ
って放出された第１のレーザ・ビーム４０をコリメート
する。レンズ４４はまた、ターゲットによって反射また
は拡散された光を、これも受光器を構成するマイクロレ
ーザ中に集束させる。図面の光線４６は、ターゲット５
０によって反射された光を表す。
は、マイクロレーザ１０から焦点距離Ｆにほぼ等しい距
離のところに配置された焦点距離Ｆを有するレンズ４４
を含んでいる。レンズ４４は、マイクロレーザ１０によ
って放出された第１のレーザ・ビーム４０をコリメート
する。レンズ４４はまた、ターゲットによって反射また
は拡散された光を、これも受光器を構成するマイクロレ
ーザ中に集束させる。図面の光線４６は、ターゲット５
０によって反射された光を表す。
【００７２】マイクロレーザ１０の第２の表面によって
放出された第２のビーム４２は、光学検出システム１５
によって光電検出手段１６に向けられる。
放出された第２のビーム４２は、光学検出システム１５
によって光電検出手段１６に向けられる。
【００７３】そのキャビティ１０がターゲットによって
再放出された光の受光器および増幅器になる部分でもあ
る光学検出システムは、セクション６０を含んでいる。
このセクションは、ポンピング・ビーム光源とレーザの
第２の表面との間、より正確にはレンズ３２とレンズ３
４との間に配置される。セクション６０は、ポンピング
・ビームの波長λL （０．８μｍ）においてほぼ透過性
であるが、マイクロレーザ１０によって放出された２つ
の波の非常に似た波長λS およびλP （≒１．０６μ
ｍ）を反射する。これは、例えば、波長１．０６μｍに
おいて最大反射率を有し、かつ波長０．８μｍにおいて
最大透過率を有する二色性セクションになる。
再放出された光の受光器および増幅器になる部分でもあ
る光学検出システムは、セクション６０を含んでいる。
このセクションは、ポンピング・ビーム光源とレーザの
第２の表面との間、より正確にはレンズ３２とレンズ３
４との間に配置される。セクション６０は、ポンピング
・ビームの波長λL （０．８μｍ）においてほぼ透過性
であるが、マイクロレーザ１０によって放出された２つ
の波の非常に似た波長λS およびλP （≒１．０６μ
ｍ）を反射する。これは、例えば、波長１．０６μｍに
おいて最大反射率を有し、かつ波長０．８μｍにおいて
最大透過率を有する二色性セクションになる。
【００７４】セクション６０を使用して、最初第１のビ
ーム４０と同軸の第２のビーム４２を光電検出手段のほ
うへ偏向させる。
ーム４０と同軸の第２のビーム４２を光電検出手段のほ
うへ偏向させる。
【００７５】光電検出システムはまた、ポンピング手段
と同様に、第２のビーム４２を検出手段１６上にコリメ
ートするかまたは集束させるレンズ３４を含んでいる。
と同様に、第２のビーム４２を検出手段１６上にコリメ
ートするかまたは集束させるレンズ３４を含んでいる。
【００７６】光電検出システムは、最後に、第２のビー
ム４２の電磁波ＳまたはＰを除去するために、光電検出
器１６の上流に配置された分析器（偏光子）６２を含ん
でいる。
ム４２の電磁波ＳまたはＰを除去するために、光電検出
器１６の上流に配置された分析器（偏光子）６２を含ん
でいる。
【００７７】光電検出手段１６は、例えば、光信号を電
気信号に変換することができるＰＩＮフォトダイオード
を含んでいる。
気信号に変換することができるＰＩＮフォトダイオード
を含んでいる。
【００７８】電気信号は、以下で説明する信号処理手段
１７に供給される。
１７に供給される。
【００７９】図１の装置において、ターゲットによって
反射または拡散された光４６は、直接に検出手段１６に
到達しないことに留意されたい。この光は、マイクロレ
ーザによって受け取られ、実質上レーザの第２の表面を
形成するミラー２２によって止められる。したがって、
検出手段１６は、ターゲットから来た光から大部分光学
的に分離される。同様に、マイクロレーザは、拡散さ
れ、検出器上に反射された光による妨害をごくわずかし
か受けない。
反射または拡散された光４６は、直接に検出手段１６に
到達しないことに留意されたい。この光は、マイクロレ
ーザによって受け取られ、実質上レーザの第２の表面を
形成するミラー２２によって止められる。したがって、
検出手段１６は、ターゲットから来た光から大部分光学
的に分離される。同様に、マイクロレーザは、拡散さ
れ、検出器上に反射された光による妨害をごくわずかし
か受けない。
【００８０】図２は、本発明による速度計の別の実施形
態である。図１に示されるものと同じ構成要素には、同
じ番号が付いている。したがって、上記の説明は、説明
のために参照することができる。
態である。図１に示されるものと同じ構成要素には、同
じ番号が付いている。したがって、上記の説明は、説明
のために参照することができる。
【００８１】図２の装置において、ポンピング手段１
２、レーザ１０および検出手段１６は、同じ軸上にあ
る。
２、レーザ１０および検出手段１６は、同じ軸上にあ
る。
【００８２】ポンピング手段は、ポンピング・ビームを
レーザ１０上に集束させるレンズ３２ａを含んでいる。
レーザ１０上に集束させるレンズ３２ａを含んでいる。
【００８３】レーザ１０の第１の表面と、ポンピング・
ビーム光源３０との間に、ポンピング・ビームの波長λ
L においてほぼ透過性であり、かつ第１のビーム４０の
波長λS およびλP において反射性であるセクション６
０ａが配置されている。
ビーム光源３０との間に、ポンピング・ビームの波長λ
L においてほぼ透過性であり、かつ第１のビーム４０の
波長λS およびλP において反射性であるセクション６
０ａが配置されている。
【００８４】セクション６０ａは、光学測定システムの
一部であり、第１のビーム４０をレーザの軸からターゲ
ット５０のほうへ偏向させる。測定システムはまた、図
１の装置の場合と同様に、ターゲット５０によって再放
出された光をマイクロレーザ１０に集束させるレンズ４
４を含んでいる。
一部であり、第１のビーム４０をレーザの軸からターゲ
ット５０のほうへ偏向させる。測定システムはまた、図
１の装置の場合と同様に、ターゲット５０によって再放
出された光をマイクロレーザ１０に集束させるレンズ４
４を含んでいる。
【００８５】図２の装置において、光電検出システム
は、レーザ１０の他に、分析器６２を含んでいるだけで
ある。光電手段１６は、レーザの第２のビーム４２が分
析器を通過した後、そのビームを直接遮断する。図１の
装置の場合と同様に、検出手段およびターゲットは、マ
イクロレーザの対向する各側にある。
は、レーザ１０の他に、分析器６２を含んでいるだけで
ある。光電手段１６は、レーザの第２のビーム４２が分
析器を通過した後、そのビームを直接遮断する。図１の
装置の場合と同様に、検出手段およびターゲットは、マ
イクロレーザの対向する各側にある。
【００８６】図３は、本発明によるレーザ速度計の第３
の実施形態の図である。
の実施形態の図である。
【００８７】図３において、図１および図２に示される
ものと同じ構成要素には、同じ番号が付いている。
ものと同じ構成要素には、同じ番号が付いている。
【００８８】ポンピング手段１２は、ポンピング光ファ
イバ３２ｂに結合されたポンピング・レーザ・ダイオー
ド３０を含んでいる。波長λL において放出されたポン
ピング・ビームは、光ファイバ３２ｂによって集結さ
れ、光カプラ６０ｂを通過し、マイクロレーザ１０をポ
ンピングする。マイクロレーザ１０は、発光器ならびに
受光器の働きをする。
イバ３２ｂに結合されたポンピング・レーザ・ダイオー
ド３０を含んでいる。波長λL において放出されたポン
ピング・ビームは、光ファイバ３２ｂによって集結さ
れ、光カプラ６０ｂを通過し、マイクロレーザ１０をポ
ンピングする。マイクロレーザ１０は、発光器ならびに
受光器の働きをする。
【００８９】ミラー２２によって形成された表面によっ
て放出されたビームは、ファイバ３２ｂによって集結さ
れ、カプラ６０ｂに入る。マイクロレーザによって放出
された第２のビームの一部は、測定ファイバ６２ｂによ
ってカプラ６０ｂを介して光電手段１６に導かれる。し
たがって、光学検出システム１６は、光カプラ６０ｂお
よび光測定ファイバ６２ｂを含んでいる。上述の直線方
向および直角方向に偏光した２つの波を使用する改善さ
れた実施形態では、この光フィルタは偏光を維持するフ
ァイバである。しかし、これは必須ではない。
て放出されたビームは、ファイバ３２ｂによって集結さ
れ、カプラ６０ｂに入る。マイクロレーザによって放出
された第２のビームの一部は、測定ファイバ６２ｂによ
ってカプラ６０ｂを介して光電手段１６に導かれる。し
たがって、光学検出システム１６は、光カプラ６０ｂお
よび光測定ファイバ６２ｂを含んでいる。上述の直線方
向および直角方向に偏光した２つの波を使用する改善さ
れた実施形態では、この光フィルタは偏光を維持するフ
ァイバである。しかし、これは必須ではない。
【００９０】この実施形態は、生物医学分野においてか
なり有用なマイクロシステム手法に適合できるので特に
有利である。この「全光ファイバ」バージョンでは、マ
イクロレーザ１０およびレンズ４４から構成されるアセ
ンブリは、人体内に導入することができる非常に小さい
光センサを構成する。このタイプの用途では、レンズは
マイクロレンズである。この最後のセンサ・バージョン
の構成および使用の簡単さは、様々な工業用途に特に有
利である。そのようにして製造したセンサは、アクセス
が困難な位置に導入することができる。
なり有用なマイクロシステム手法に適合できるので特に
有利である。この「全光ファイバ」バージョンでは、マ
イクロレーザ１０およびレンズ４４から構成されるアセ
ンブリは、人体内に導入することができる非常に小さい
光センサを構成する。このタイプの用途では、レンズは
マイクロレンズである。この最後のセンサ・バージョン
の構成および使用の簡単さは、様々な工業用途に特に有
利である。そのようにして製造したセンサは、アクセス
が困難な位置に導入することができる。
【００９１】次に、信号を処理する手段１７の動作につ
いて、図４および図５に関して手短に説明する。
いて、図４および図５に関して手短に説明する。
【００９２】図４に、所与の速度におけるターゲットの
変位に応答して光電検出手段１６によって供給される電
気信号を示す。電気信号の振幅は、縦座標およびマイク
ロ秒で測定した時間として任意のスケールでプロットし
てあり、図４のグラフの横座標としてプロットしてあ
る。
変位に応答して光電検出手段１６によって供給される電
気信号を示す。電気信号の振幅は、縦座標およびマイク
ロ秒で測定した時間として任意のスケールでプロットし
てあり、図４のグラフの横座標としてプロットしてあ
る。
【００９３】速度計を変位センサとして使用した場合、
信号処理ステップは、信号の交番の回数を計数するステ
ップからなる。各交番は、２つの連続する最大値または
２つの連続する最小値を表し、λをレーザの波長（λ≒
λS ≒λP ）として、λ／２のターゲットの変位に対応
する。例えば、交番の回数がＫ回の場合、ターゲットの
変位ｄは ｄ＝Ｋ・λ／２ である。
信号処理ステップは、信号の交番の回数を計数するステ
ップからなる。各交番は、２つの連続する最大値または
２つの連続する最小値を表し、λをレーザの波長（λ≒
λS ≒λP ）として、λ／２のターゲットの変位に対応
する。例えば、交番の回数がＫ回の場合、ターゲットの
変位ｄは ｄ＝Ｋ・λ／２ である。
【００９４】これらの交番は、電子カウンタを使用して
計数することができる。図４には、信号の交番が示され
ている。
計数することができる。図４には、信号の交番が示され
ている。
【００９５】速度計を速度センサとして使用した場合、
または振動測定用に使用した場合、電気信号は、図５に
示される信号をもたらす処理手段１７の一部を構成する
高速フーリエ変換（ＦＦＴ）によって処理される。この
信号は、ターゲットの変位速度に関連するドップラー周
波数であるピークＤを有する。縦座標としてプロットさ
れたフーリエ変換の振幅および横座標としてプロットさ
れた周波数は、任意のスケールで示してある。
または振動測定用に使用した場合、電気信号は、図５に
示される信号をもたらす処理手段１７の一部を構成する
高速フーリエ変換（ＦＦＴ）によって処理される。この
信号は、ターゲットの変位速度に関連するドップラー周
波数であるピークＤを有する。縦座標としてプロットさ
れたフーリエ変換の振幅および横座標としてプロットさ
れた周波数は、任意のスケールで示してある。
【００９６】処理手段１７は、ドップラー周波数からタ
ーゲットの速度Ｖを計算することができるコンピュータ
を含んでいる。速度Ｖは、式 Ｖ＝νD λ／２ を使用して計算することができる。上式で、νD はドッ
プラー周波数、λはレーザの波長である（λ≒λS ≒λ
P ）。
ーゲットの速度Ｖを計算することができるコンピュータ
を含んでいる。速度Ｖは、式 Ｖ＝νD λ／２ を使用して計算することができる。上式で、νD はドッ
プラー周波数、λはレーザの波長である（λ≒λS ≒λ
P ）。
【００９７】特殊な実施形態では、信号処理手段は無線
周波数分析器を含んでいる。
周波数分析器を含んでいる。
【００９８】参考文献 １ Ｌａｓｅｒ−ａｍｐｌｉｆｉｅｒ ｇａｉｎ ａｎ
ｄ ｎｏｉｓｅ、Ｒ．Ｌｏｕｄｏｎ ａｎｄ Ｍ．Ｈａ
ｒｒｉｓ ｅｔ ａｌ．、Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｒｅｖｉ
ｅｗ Ａ、Ｖｏｌ．４８ Ｎｏ．１、ｐｐ．６８１−７
００、Ｊｕｌｙ１９９３ ２ ＵＳ−Ａ−３ ４０９ ３７０ ３ ＵＳ−Ａ−４ ９２８ １５２ ４ Ｐ．Ｊ．ｄｅ Ｇｒｏｏｔ ｅｔ ａｌ．、Ｂａｃ
ｋｓｃａｔｔｅｒ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ Ｓｅｍｉｃ
ｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｌａｓｅｒ Ｒａｄａｒ、ＳＰＩ
Ｅ、Ｖｏｌ．１１０３、Ｌａｓｅｒ Ｒａｄａｒ ＩＶ
（１９８９） ５ Ｋ．Ｏｔｓｕｋａ、Ｎｏｎｌｉｎｅａｒ Ｐｈｅｎ
ｏｍｅｎａ ｉｎ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｌａ
ｓｅｒｓ、ＳＰＩＥ、Ｖｏｌ．１４９７、ｐｐ．４３２
−４４３ ６ Ｋ．Ｏｔｓｕｋａ、Ｕｌｔｒａｈｉｇｈ Ｓｅｎｓ
ｉｔｉｖｉｔｙ Ｌａｓｅｒ Ｄｏｐｐｌｅｒ Ｖｅｌ
ｏｃｉｍｅｔｒｙ ｗｉｔｈ ａ Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ
Ｓｏｌｉｄ−ｓｔａｔｅ Ｌａｓｅｒ、Ａｐｐｌｉｅ
ｄ Ｏｐｔｉｃｓ、２０ Ｆｅｂｒｕａｒｙ １９９
４、Ｖｏｌ．３３、Ｎｏ．６ ７ Ｏｋａｍｏｔｏ ｅｔ ａｌ．、Ｕｌｔｒａｈｉｇ
ｈｌｙ Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ Ｌａｓｅｒ−Ｄｏｐｐｌ
ｅｒ Ｖｅｌｏｃｉｔｙ Ｍｅｔｅｒ ｗｉｔｈａ Ｄ
ｉｏｄｅ−ｐｕｍｐｅｄ Ｎｄ：ＹＶＯ4 Ｍｉｃｒｏ
ｃｈｉｐ Ｌａｓｅｒ、Ｒｅｖ．Ｓｃｉ．Ｉｎｓｔｒｕ
ｍ、６６（５）、Ｍａｙ １９９５、ｐｐ．３１１６−
３１２０
ｄ ｎｏｉｓｅ、Ｒ．Ｌｏｕｄｏｎ ａｎｄ Ｍ．Ｈａ
ｒｒｉｓ ｅｔ ａｌ．、Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｒｅｖｉ
ｅｗ Ａ、Ｖｏｌ．４８ Ｎｏ．１、ｐｐ．６８１−７
００、Ｊｕｌｙ１９９３ ２ ＵＳ−Ａ−３ ４０９ ３７０ ３ ＵＳ−Ａ−４ ９２８ １５２ ４ Ｐ．Ｊ．ｄｅ Ｇｒｏｏｔ ｅｔ ａｌ．、Ｂａｃ
ｋｓｃａｔｔｅｒ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ Ｓｅｍｉｃ
ｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｌａｓｅｒ Ｒａｄａｒ、ＳＰＩ
Ｅ、Ｖｏｌ．１１０３、Ｌａｓｅｒ Ｒａｄａｒ ＩＶ
（１９８９） ５ Ｋ．Ｏｔｓｕｋａ、Ｎｏｎｌｉｎｅａｒ Ｐｈｅｎ
ｏｍｅｎａ ｉｎ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｌａ
ｓｅｒｓ、ＳＰＩＥ、Ｖｏｌ．１４９７、ｐｐ．４３２
−４４３ ６ Ｋ．Ｏｔｓｕｋａ、Ｕｌｔｒａｈｉｇｈ Ｓｅｎｓ
ｉｔｉｖｉｔｙ Ｌａｓｅｒ Ｄｏｐｐｌｅｒ Ｖｅｌ
ｏｃｉｍｅｔｒｙ ｗｉｔｈ ａ Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ
Ｓｏｌｉｄ−ｓｔａｔｅ Ｌａｓｅｒ、Ａｐｐｌｉｅ
ｄ Ｏｐｔｉｃｓ、２０ Ｆｅｂｒｕａｒｙ １９９
４、Ｖｏｌ．３３、Ｎｏ．６ ７ Ｏｋａｍｏｔｏ ｅｔ ａｌ．、Ｕｌｔｒａｈｉｇ
ｈｌｙ Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ Ｌａｓｅｒ−Ｄｏｐｐｌ
ｅｒ Ｖｅｌｏｃｉｔｙ Ｍｅｔｅｒ ｗｉｔｈａ Ｄ
ｉｏｄｅ−ｐｕｍｐｅｄ Ｎｄ：ＹＶＯ4 Ｍｉｃｒｏ
ｃｈｉｐ Ｌａｓｅｒ、Ｒｅｖ．Ｓｃｉ．Ｉｎｓｔｒｕ
ｍ、６６（５）、Ｍａｙ １９９５、ｐｐ．３１１６−
３１２０
【図１】本発明によるレーザ速度計の第１の実施形態の
図である。
図である。
【図２】本発明によるレーザ速度計の第２の実施形態の
図である。
図である。
【図３】本発明によるレーザ速度計の第３の実施形態の
図である。
図である。
【図４】ターゲットの変位に応答して光電検出器によっ
て供給される信号を示す図である。
て供給される信号を示す図である。
【図５】検出器に接続された周波数分析器によって供給
される図３の信号のフーリエ変換を示す図である。
される図３の信号のフーリエ変換を示す図である。
１０ マイクロレーザ １２ ポンピング手段 １４ 光学測定システム １５ 光学検出システム １６ 光電検出手段 １７ 信号処理手段 １８ 増幅活性利得媒質 ２０ ミラー ２２ ミラー ３０ ポンピング・ダイオード ３２ レンズ ３２ａ レンズ ３２ｂ ポンピング光ファイバ ３４ レンズ ４０ 第１のビーム ４２ 第２のビーム ４４ レンズ ５０ ターゲット ６０ セクション ６０ａ セクション ６０ｂ 光カプラ ６２ 分析器（偏光子） ６２ｂ 光測定ファイバ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 パスカル ベセスティ フランス国， 38410 ヴォルナヴェイ ル オ， シュマン デ バルジェオニエ （番地なし) (72)発明者 エルヴェ ジロー フランス国， 38120 サン−エグレーヴ, アヴェニュ ドゥ ルロープ， ８番地 (72)発明者 アンドレ ムウテ フランス国， 38170 セイシネ パリセ, アヴェニュ ドゥ ラ レピュブリー ク， 155番地
Claims (17)
- 【請求項１】 それぞれ第１の放出表面（２０）および
第２の放出表面（２２）からそれぞれ第１のビーム（４
０）および第２のビーム（４２）を放出することができ
る対向する第１の放出表面（２０）および第２の放出表
面（２２）を含み、第２の放出表面が第１の表面のそれ
よりも小さい透過率を有するマイクロレーザ（１０）
と、 マイクロレーザにポンピング・ビームを供給することが
できるポンピング手段（１２）と、 第１のビーム（４０）をターゲット（５０）に送り、タ
ーゲット（５０）によって再放出された光をマイクロレ
ーザ（１０）に向けることができる光学手段（１４）
と、 第２のビーム（４２）を受け取り、検出信号を放出する
光電検出手段（１６）と、 ターゲットの変位速度の強度特性を確定するために検出
信号を処理する手段（１７）とを含むオートダイン検出
レーザ速度計。 - 【請求項２】 処理手段が、ターゲットの変位のドップ
ラー周波数特性を決定し、かつターゲットの振動周波
数、ターゲットの変位およびターゲットの速度から選択
した強度を計算することができる請求項１に記載の速度
計。 - 【請求項３】 それぞれ直線方向および直角方向に電磁
的に偏光した２つの波を含む光ビームを放出することが
できるマイクロレーザ（１０）が取り付けられ、かつま
た検出手段に向けられた第２のビーム（４２）の１つの
光路上に配置された分析器（６２）を含む請求項１に記
載の速度計。 - 【請求項４】 マイクロレーザ（１０）が、前記２つの
電磁波を放出するために本質上複屈折性の増幅材料（１
８）を含む請求項３に記載のレーザ速度計。 - 【請求項５】 増幅材料（１８）が、面Ｃに沿って分割
された（Ｃカット）本質上複屈折性の結晶である請求項
３に記載のレーザ速度計。 - 【請求項６】 結晶がＹＶＯ4 、ＹＬｉＦ4 およびＬａ
ＭｇＡｌ11Ｏ9 から選択される請求項５に記載のレーザ
速度計。 - 【請求項７】 増幅材料（１８）が成長中に応力を受け
た結晶である請求項４に記載のレーザ速度計。 - 【請求項８】 マイクロレーザが、第１のビームおよび
第２のビームに垂直な応力を受ける増幅材料（１８）を
含む請求項３に記載のレーザ速度計。 - 【請求項９】 ポンピング手段（１２）が、ポンピング
・ビーム光源（３０）およびポンピング・ビームをマイ
クロレーザ上に集束させる光学系（３２、３２ｂ、３
４）を含む請求項１に記載のレーザ速度計。 - 【請求項１０】 ポンピング手段の光学系がポンピング
光ファイバ（３２ｂ）を含む請求項９に記載のレーザ速
度計。 - 【請求項１１】 光電検出手段に結合され、かつ光カプ
ラ（６０ｂ）によってポンピング光ファイバ（３２ｂ）
に結合された光測定ファイバ６２ｂを含む請求項１０に
記載のレーザ速度計。 - 【請求項１２】 マイクロレーザ（１０）が、増幅材料
（１８）およびそれぞれ第１および第２の放出表面を構
成しかつまた光共振器を構成する２つのミラー（２０、
２２）から構成される活性媒質を含む請求項１に記載の
レーザ速度計。 - 【請求項１３】 光学手段（１４）が、第１の表面（２
０）の前の、前記表面から焦点距離（Ｆ）にほぼ等しい
距離のところに配置された焦点距離（Ｆ）を有するレン
ズ（４４）を含む請求項１に記載のレーザ速度計。 - 【請求項１４】 光電検出手段（１６）がＰＩＮタイプ
・フォトダイオードを含む請求項１に記載のレーザ速度
計。 - 【請求項１５】 検出信号を処理する手段（１７）が無
線周波数分析器を含む請求項１に記載のレーザ速度計。 - 【請求項１６】 ポンピング手段（１２）の波長におい
てほぼ透過性であるが、マイクロレーザ（１０）によっ
て放出された第２のビーム（４２）を反射し、ポンピン
グ・ビーム光源（３０）とマイクロレーザ（１０）の第
２の表面（２２）との間に配置され、第２のビーム（４
２）を検出手段（１６）上へ偏向させるセクション（６
０）を含む請求項１に記載のレーザ速度計。 - 【請求項１７】 ポンピング手段（１２）の波長におい
てほぼ透過性であるが、マイクロレーザ（１０）によっ
て放出された第１のビーム（４０）を反射し、ポンピン
グ・ビーム光源とマイクロレーザの第１の表面との間に
配置され、第１のビームをターゲット上へ偏向させるセ
クション（６０ａ）を含む請求項１に記載のレーザ速度
計。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9609227 | 1996-07-23 | ||
| FR9609227A FR2751755B1 (fr) | 1996-07-23 | 1996-07-23 | Velocimetre a laser a detection autodyne |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10115681A true JPH10115681A (ja) | 1998-05-06 |
Family
ID=9494356
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9211255A Withdrawn JPH10115681A (ja) | 1996-07-23 | 1997-07-23 | オートダイン検出レーザ速度計 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5825465A (ja) |
| EP (1) | EP0821246A1 (ja) |
| JP (1) | JPH10115681A (ja) |
| FR (1) | FR2751755B1 (ja) |
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- 1997-07-23 JP JP9211255A patent/JPH10115681A/ja not_active Withdrawn
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Also Published As
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|---|---|
| FR2751755A1 (fr) | 1998-01-30 |
| EP0821246A1 (fr) | 1998-01-28 |
| FR2751755B1 (fr) | 1998-08-28 |
| US5825465A (en) | 1998-10-20 |
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