JPH11183619A - コヒーレントレーザレーダにおけるシード光注入方法 - Google Patents

コヒーレントレーザレーダにおけるシード光注入方法

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JPH11183619A
JPH11183619A JP9349136A JP34913697A JPH11183619A JP H11183619 A JPH11183619 A JP H11183619A JP 9349136 A JP9349136 A JP 9349136A JP 34913697 A JP34913697 A JP 34913697A JP H11183619 A JPH11183619 A JP H11183619A
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JP
Japan
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light
laser
aom
heterodyne detection
seed
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JP9349136A
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English (en)
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Takashi Yamamoto
貴史 山本
Fumio Matsuzaka
文夫 松坂
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IHI Corp
Original Assignee
IHI Corp
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Publication date
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A90/00Technologies having an indirect contribution to adaptation to climate change
    • Y02A90/10Information and communication technologies [ICT] supporting adaptation to climate change, e.g. for weather forecasting or climate simulation

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  • Lasers (AREA)
  • Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 マスターレーザの出力をそのままシード光と
してスレーブレーザに供給することができ、かつヘテロ
ダイン検波のためのローカル光も十分高めることがで
き、これにより、ヘテロダイン検波における検出能力を
高め、或いはマスターレーザの必要出力を低減すること
ができるコヒーレントレーザレーダにおけるシード光注
入方法を提供する。 【解決手段】 マスターレーザ1の連続出力光1aを音
響光学変調素子(AOM)20に導入し、AOMに所定
の電圧をスレーブレーザのパルス出力光3aの発信の直
前の一定時間だけ印加して、その間、連続出力光を偏向
かつ変調させてシード光1bとしてスレーブレーザ3に
注入し、その他の時間はAOMの電圧印加をなくし、こ
れによりAOMを通過する連続出力光をローカル光1c
としてヘテロダイン検波に用いる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、コヒーレントレー
ザレーダに係わり、更に詳しくは、コヒーレントレーザ
レーダにおけるシード光注入方法に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、塵などのエアロゾル(浮遊粉
塵)にレーザ光を照射すると、ミー散乱効果により強い
散乱現象が生じる。それと同時に、もしこれらのエアロ
ゾルが風の影響で大気中を動いているならば、散乱光の
周波数はドップラー効果によりわずかに変化する。従っ
て、この散乱光周波数のスペクトル分析を行うことによ
り、風向・風速など風に対する情報が得られる。
【0003】図3は、風向・風速測定のためのコヒーレ
ントレーザレーダの原理図である。このシステムの心臓
部は、精密に周波数安定化されたマスターレーザ1であ
る。ビームスプリッター2で分けられたマスターレーザ
光の一部は、受信散乱光をヘテロダイン検波するときの
ローカル光として使われる。残りのレーザ光は、送信レ
ーザ光の「種」(シード光)として、パルスレーザ3
(スレーブレーザ)に入れられる。マスターレーザ1の
発振周波数F0 よりΔFのオフセットをかけられたパル
スレーザ3の周波数をF1 とする。このレーザ出力は、
送信望遠鏡4を通して大気に照射される。大気中に浮遊
しているエアロゾル5の動きは、大気の流れすなわち風
速にほぼ等しく、エアロゾル5からの散乱光は、風速を
V、レーザの波長をλとするとドップラーシフトf
D (=2V/λ)を受ける。ただし、風がこのシステム
に向かって吹くときをプラスにとる。
【0004】従って、受信散乱光の周波数はF1 +fD
となる。受信望遠鏡6で集光された散乱光は、ミキサー
7上でローカル光と重ね合わされてヘテロダイン検波さ
れた後、ΔF+fD の周波数成分を有する電気信号に変
換される。この電気信号はただちに周波数分析器8に送
られ、解析結果より風に関する情報が得られる。
【0005】図4は、実際のコヒーレントレーザレーダ
の構成例を示す図である。なお、この図は、研究論文
“Coherent Laser Radar at 2 μm Using Solid-State
Lasers"(IEEE TRANSACTIONS ON GEOSCIENCE AND REMOTE
SENSING, VOL.31, NO.1, JANUARY 1993) に開示された
ものである。この図において、11a,11bは偏光
子、12はAOM(音響光学変調素子)であり、望遠鏡
13は、送信と受信を兼用するようになっている。その
他の点は、図3の原理図と同様である。このシステムに
おいて、マスターレーザ1を出た発振周波数F0 のレー
ザ光は、AOM12によりΔFのオフセットをかけられ
て偏光子11aからスレーブレーザ3に入り、ここで周
波数をF1 の強いパルス波となって、再び偏光子11a
から放射され、別の偏光子11bで反射し、望遠鏡13
を通して大気に照射される。このパルス波は、大気中に
浮遊しているエアロゾルで散乱され、その散乱光が再び
望遠鏡13で集光され、偏光子11bを通過して信号検
出器7(ミキサー)に入る。一方、この信号検出器7に
は、マスターレーザ1とスレーブレーザ3の間に配置さ
れた半透過ミラー14からマスターレーザ1の一部がロ
ーカル光として入射しており、ミキサー7上でローカル
光と重ね合わされてヘテロダイン検波された後、ΔF+
D の周波数成分を有する電気信号に変換され、この電
気信号から風に関する情報が解析される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上述したように従来の
コヒーレントレーザレーダでは、マスターレーザ1とス
レーブレーザ3の間に半透過ミラー14を配置し、この
ミラーでマスターレーザ1からのレーザ光の一部を反射
してヘテロダイン検波におけるローカル光とし、残りの
レーザ光をスレーブレーザ3に供給していた。
【0007】しかし、かかる従来のコヒーレントレーザ
レーダでは、マスターレーザ1の出力が約50〜100
mW程度であり、ローカル光に必要な出力が好ましくは
約10mW前後であるため、マスターレーザ1の出力の
相当部分をヘテロダイン検波のために必要とし、スレー
ブレーザ3に供給できるシード光の出力が小さくなる問
題点があった。
【0008】そのため、従来のコヒーレントレーザレー
ダにおけるシード光注入方法では、半透過ミラー14に
よる反射率を低く設定することにより、ローカル光の出
力を下げシード光の出力を高めているが、その結果、ヘ
テロダイン検波における検出能力が低下する問題点があ
った。
【0009】本発明はかかる問題点を解決するために創
案されたものである。すなわち、本発明の目的は、マス
ターレーザの出力をそのままシード光としてスレーブレ
ーザに供給することができ、かつヘテロダイン検波のた
めのローカル光も十分高めることができ、これにより、
ヘテロダイン検波における検出能力を高め、或いはマス
ターレーザの必要出力を低減することができるコヒーレ
ントレーザレーダにおけるシード光注入方法を提供する
ことにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、マスタ
ーレーザの連続出力光を音響光学変調素子に導入し、該
音響光学変調素子に所定の電圧をスレーブレーザのパル
ス出力光の発信の直前の一定時間だけ印加して、その
間、前記連続出力光を偏向かつ変調させてシード光とし
てスレーブレーザに注入し、その他の時間は、音響光学
変調素子をそのまま通過する連続出力光をローカル光と
してヘテロダイン検波に用いる、ことを特徴とするコヒ
ーレントレーザレーダにおけるシード光注入方法が提供
される。
【0011】本発明の好ましい実施形態によれば、前記
スレーブレーザのパルス出力光の受信信号光と、前記ロ
ーカル光とによりヘテロダイン検波を行う。また、前記
ローカル光の一部をヘテロダイン検波に用い、残部を参
照用に用いることが好ましい。
【0012】音響光学変調素子(AOM)は、電圧を印
加して音波を内部に放出することにより、この音波によ
り素子の屈折率が変化して入射光を回折させ同時に偏光
子を用いることなく変調を起こす特性を有している。本
発明は、このAOMの特性を積極的に利用したものであ
る。すなわち、上記方法によれば、AOMの動作時にマ
スターレーザの連続出力光(マスター光)の全パワーを
シード光として用い、AOMの非動作時にはローカル光
として用いるため、マスター光を効率良く双方に用いる
ことができる。従って、ヘテロダイン検波における検出
能力を高め、或いはマスターレーザの必要出力を低減
(小型化)することができる。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施形態
を図面を参照して説明する。なお、各図において、共通
する部分には同一の符号を付して使用する。図1は、本
発明の方法を模式的に示す原理図である。この図におい
て、音響光学変調素子(AOM)20がマスターレーザ
1の出力側に配置されている。このAOM20は、レー
ザ光を通す媒質20aとその側面に取り付けられた圧電
変換器(PET)20bとからなり、高周波発振器22
から正弦波電圧を圧電変換器20bに印加することによ
り、音波を媒質20aの光路全体に放出し、この音波に
よって空間に周期的な変化を与えて屈折率を変化させ、
入射光を回析(偏向)させ、同時に偏光子を用いること
なく変調を起こすようになっている。
【0014】図1に示すように、本発明の方法では、上
記AOM20を制御する制御装置24を更に備え、この
制御装置24により、マスターレーザ1の連続出力光1
aをAOM20に導入し、このAOM20に所定の電圧
Vをスレーブレーザのパルス出力光の発信の直前の一定
時間だけ印加して、その間、連続出力光1aを偏向かつ
変調させてシード光1bとしてスレーブレーザ3に注入
し、その他の時間は、スレーブレーザ3のパルス出力光
3aの発信の前後に電圧Vの印加をなくし、これにより
AOM20をそのまま通過する連続出力光1aをローカ
ル光1cとしてヘテロダイン検波に用いる。
【0015】なお、図3の従来例と同様に、スレーブレ
ーザ1のパルス出力光の受信信号光と、ローカル光1c
とによりヘテロダイン検波を行うことにより、従来の周
波数分析器8をそのまま用いて解析を行うことができ
る。また、ローカル光1cをビームスプリッタ等で分割
して、その一部をヘテロダイン検波に用い、残部を参照
用に用いることにより、ヘテロダイン検波用のローカル
光1cの強度を最適化し、かつ参照用にも強いローカル
光1cを用いることができる。
【0016】図2は、本発明の方法におけるタイムチャ
ートである。この図において、横軸は時間であり、
(A)はスレーブレーザ3からのパルス出力光3a(送
信パルス)、(B)はAOMの印加電圧、(C)はパル
ス出力光の受信信号光(シグナル光)、(D)はシグナ
ル光とローカル光とが干渉したヘテロダインビート信号
である。
【0017】この図に示すように、AOM印加電圧
(B)は、スレーブレーザ3のパルス出力光3aの発信
の直前の一定時間だけ印加してマスターレーザ光をイン
ジェクションシーディングのシード光として用い、その
他の時間はマスターレーザ1の連続出力光1aをローカ
ル光1cとしてヘテロダイン検波に用いることにより、
ローカル光1cの強度を最適化して微弱な受信信号と干
渉させて強いヘテロダインビート信号を得ることができ
る。
【0018】上述した本発明の方法によれば、AOMの
動作時にマスターレーザの連続出力光(マスター光)の
全パワーをシード光として用い、AOMの非動作時には
ローカル光として用いるため、マスター光を効率良く双
方に用いることができる。従って、ヘテロダイン検波に
おける検出能力を高め、或いはマスターレーザの必要出
力を低減(小型化)することができる。
【0019】なお、本発明は上述した実施形態に限定さ
れず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できる
ことは勿論である。
【0020】
【発明の効果】上述したように、本発明のコヒーレント
レーザレーダにおけるシード光注入方法は、マスターレ
ーザの出力をそのままシード光としてスレーブレーザに
供給することができ、かつヘテロダイン検波のためのロ
ーカル光も十分高めることができ、これにより、ヘテロ
ダイン検波における検出能力を高め、或いはマスターレ
ーザの必要出力を低減することができる、等の優れた効
果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の方法を模式的に示す原理図である。
【図2】本発明の方法におけるタイムチャートである。
【図3】コヒーレントレーザレーダの原理図である。
【図4】実際のコヒーレントレーザレーダの構成例であ
る。
【符号の説明】
1 マスターレーザ 1a 連続出力光 1b シード光 1c ローカル光 2 ビームスプリッター 3 スレーブレーザ(パルスレーザ) 3a パルス出力光 4 送信望遠鏡 5 エアロゾル 6 受信望遠鏡 7 ミキサー 8 周波数分析器 11a,11b 偏光子 12 AOM(音響光学変調素子) 13 望遠鏡 14 半透過ミラー 20 AOM(音響光学変調素子) 20a 媒質 20b 圧電変換器(PET) 22 高周波発振器 24 制御装置
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H01S 3/117 H01S 3/117

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 マスターレーザの連続出力光を音響光学
    変調素子に導入し、該音響光学変調素子に所定の電圧を
    スレーブレーザのパルス出力光の発信の直前の一定時間
    だけ印加して、その間、前記連続出力光を偏向かつ変調
    させてシード光としてスレーブレーザに注入し、その他
    の時間は、音響光学変調素子をそのまま通過する連続出
    力光をローカル光としてヘテロダイン検波に用いる、こ
    とを特徴とするコヒーレントレーザレーダにおけるシー
    ド光注入方法。
  2. 【請求項2】 前記スレーブレーザのパルス出力光の受
    信信号光と、前記ローカル光とによりヘテロダイン検波
    を行う、ことを特徴とする請求項1に記載のコヒーレン
    トレーザレーダにおけるシード光注入方法。
  3. 【請求項3】 前記ローカル光の一部をヘテロダイン検
    波に用い、残部を参照用に用いる、ことを特徴とする請
    求項1に記載のコヒーレントレーザレーダにおけるシー
    ド光注入方法。
JP9349136A 1997-12-18 1997-12-18 コヒーレントレーザレーダにおけるシード光注入方法 Pending JPH11183619A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008124389A (ja) * 2006-11-15 2008-05-29 Megaopto Co Ltd コヒーレントドップラーライダー
JP2009115696A (ja) * 2007-11-08 2009-05-28 Mitsubishi Electric Corp 光波レーダ装置

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JP2008124389A (ja) * 2006-11-15 2008-05-29 Megaopto Co Ltd コヒーレントドップラーライダー
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