JP3440682B2 - 光ファイバレーザドップラ流速計 - Google Patents
光ファイバレーザドップラ流速計Info
- Publication number
- JP3440682B2 JP3440682B2 JP6877796A JP6877796A JP3440682B2 JP 3440682 B2 JP3440682 B2 JP 3440682B2 JP 6877796 A JP6877796 A JP 6877796A JP 6877796 A JP6877796 A JP 6877796A JP 3440682 B2 JP3440682 B2 JP 3440682B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- optical
- optical waveguide
- wave
- incident
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバレーザ
ドップラ流速計に係り、より詳しくは、光周波数の異な
る光波を利用して光軸に垂直な流速成分と光軸に平行な
流速成分とを同時に計測する光ファイバレーザドップラ
流速計に関する。
ドップラ流速計に係り、より詳しくは、光周波数の異な
る光波を利用して光軸に垂直な流速成分と光軸に平行な
流速成分とを同時に計測する光ファイバレーザドップラ
流速計に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の２光束差動型の光ファイバレーザ
ドップラ流速計を図５に示す。この光ファイバレーザド
ップラ流速計は、一端にセルフォックレンズ（商品名）
１０Ａ，１０Ｂが結合された偏波保持光ファイバ１２
Ａ，１２Ｂと、一端にボールレンズ１４が結合されたシ
ングルモード光ファイバ１６とを備えている。セルフォ
ックレンズ１０Ａ，１０Ｂの光射出側には、集光レンズ
１８が配置されている。
ドップラ流速計を図５に示す。この光ファイバレーザド
ップラ流速計は、一端にセルフォックレンズ（商品名）
１０Ａ，１０Ｂが結合された偏波保持光ファイバ１２
Ａ，１２Ｂと、一端にボールレンズ１４が結合されたシ
ングルモード光ファイバ１６とを備えている。セルフォ
ックレンズ１０Ａ，１０Ｂの光射出側には、集光レンズ
１８が配置されている。
【０００３】この光ファイバレーザドップラ流速計によ
れば、周波数ｆ0 ，ｆ0 ＋ｆsaw の光を偏波保持光ファ
イバ１２Ａ，１２Ｂを介してセルフォックレンズ１０
Ａ，１０Ｂから平行光として射出すると、集光レンズ１
８によって集光部に集光、すなわち交差される。
れば、周波数ｆ0 ，ｆ0 ＋ｆsaw の光を偏波保持光ファ
イバ１２Ａ，１２Ｂを介してセルフォックレンズ１０
Ａ，１０Ｂから平行光として射出すると、集光レンズ１
８によって集光部に集光、すなわち交差される。
【０００４】集光部を散乱粒子が通過すると、通過する
散乱粒子は照射された光を全方向に散乱する。通過する
散乱粒子からの後方散乱光の一部は、再び集光レンズ１
８を介して平行光にされ、ボールレンズ１４及びシング
ルモード光ファイバ１６を介して光検出器２０に入射さ
れ、光ヘテロダイン検出される。そして、この光ヘテロ
ダイン検出に基づいて光軸に対して垂直な流速成分のみ
が得られる。
散乱粒子は照射された光を全方向に散乱する。通過する
散乱粒子からの後方散乱光の一部は、再び集光レンズ１
８を介して平行光にされ、ボールレンズ１４及びシング
ルモード光ファイバ１６を介して光検出器２０に入射さ
れ、光ヘテロダイン検出される。そして、この光ヘテロ
ダイン検出に基づいて光軸に対して垂直な流速成分のみ
が得られる。
【０００５】この光ファイバレーザドップラ流速計で、
正確に流速を計るためには光軸を流速と直交させる必要
があり、その際光軸ずれが生じて測定誤差が発生する、
という問題がある。
正確に流速を計るためには光軸を流速と直交させる必要
があり、その際光軸ずれが生じて測定誤差が発生する、
という問題がある。
【０００６】また、上記の問題を解消するために特開平
２−１３６７７７号公報には、光検出器を２個用い、光
軸に対して垂直な成分は２光束差動型光ファイバレーザ
ドップラ流速計の原理を利用して一方の光検出器で測定
し、光軸に対して平行な成分は参照光型光ファイバレー
ザドップラ流速計の原理を利用して他方の光検出器で測
定することが開示されている。
２−１３６７７７号公報には、光検出器を２個用い、光
軸に対して垂直な成分は２光束差動型光ファイバレーザ
ドップラ流速計の原理を利用して一方の光検出器で測定
し、光軸に対して平行な成分は参照光型光ファイバレー
ザドップラ流速計の原理を利用して他方の光検出器で測
定することが開示されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の光軸に対し
て垂直な成分と光軸に対して平行な成分との２成分を検
出する光ファイバレーザドップラ流速計では、光検出器
を複数用いているので、複雑な光学系が必要になる、と
いう問題がある。
て垂直な成分と光軸に対して平行な成分との２成分を検
出する光ファイバレーザドップラ流速計では、光検出器
を複数用いているので、複雑な光学系が必要になる、と
いう問題がある。
【０００８】また、従来の流速の２成分を検出する光フ
ァイバレーザドップラ流速計では、周波数の異なる２つ
の光を用いて、差動型と参照光型との原理を組み合わせ
た方式であり、差動型は信号のレベルが小さいときには
参照光型に比較してＳＮ比が低下するので、上記従来の
流速計ではＳＮ比が十分でない、という問題がある。
ァイバレーザドップラ流速計では、周波数の異なる２つ
の光を用いて、差動型と参照光型との原理を組み合わせ
た方式であり、差動型は信号のレベルが小さいときには
参照光型に比較してＳＮ比が低下するので、上記従来の
流速計ではＳＮ比が十分でない、という問題がある。
【０００９】本発明は上記問題点を解消すべくなされた
もので、流速の２成分をともに参照光型の原理で計測し
て高いＳＮ比を実現すると共に、光軸と垂直な成分と光
軸に平行な成分とを同時に計測して計測対象との軸ずれ
による計測誤差の発生を防止することができる光ファイ
バレーザドップラ流速計を提供することを目的とする。
もので、流速の２成分をともに参照光型の原理で計測し
て高いＳＮ比を実現すると共に、光軸と垂直な成分と光
軸に平行な成分とを同時に計測して計測対象との軸ずれ
による計測誤差の発生を防止することができる光ファイ
バレーザドップラ流速計を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の光ファイバレーザドップラ流速計は、光源か
ら射出された光より周波数が各々異なる３つの光を生成
し射出する光周波数シフタと、前記３つの光の各々を伝
播させる第１、第２、及び第３の３つの光ファイバと、
第１及び第２の２つの光ファイバにより伝播された光を
被測定領域に集光させる集光装置と、被測定領域に集光
された光による散乱光が入射される入射装置と、入射装
置に入射された散乱光と第３の光ファイバにより伝播さ
れた光とを重ね合わせて光ヘテロダイン検出する検出器
と、前記検出器の光ヘテロダイン検出に基づいて流速を
算出する算出装置と、を含んで構成したものである。
に本発明の光ファイバレーザドップラ流速計は、光源か
ら射出された光より周波数が各々異なる３つの光を生成
し射出する光周波数シフタと、前記３つの光の各々を伝
播させる第１、第２、及び第３の３つの光ファイバと、
第１及び第２の２つの光ファイバにより伝播された光を
被測定領域に集光させる集光装置と、被測定領域に集光
された光による散乱光が入射される入射装置と、入射装
置に入射された散乱光と第３の光ファイバにより伝播さ
れた光とを重ね合わせて光ヘテロダイン検出する検出器
と、前記検出器の光ヘテロダイン検出に基づいて流速を
算出する算出装置と、を含んで構成したものである。
【００１１】本発明では、光周波数シフタより射出され
た周波数が各々異なる３つの光の各々は、第１、第２、
及び第３の３つの光ファイバを介して伝播され、第１及
び第２の２つの光ファイバにより伝播された光は被測定
領域に集光される。
た周波数が各々異なる３つの光の各々は、第１、第２、
及び第３の３つの光ファイバを介して伝播され、第１及
び第２の２つの光ファイバにより伝播された光は被測定
領域に集光される。
【００１２】被測定領域に集光された光による散乱光
は、入射装置に入射され、入射装置に入射された散乱光
と第３の光ファイバにより伝播された光とが重ね合わさ
れて光ヘテロダイン検出される。
は、入射装置に入射され、入射装置に入射された散乱光
と第３の光ファイバにより伝播された光とが重ね合わさ
れて光ヘテロダイン検出される。
【００１３】ここで、３つの光の周波数をｆa ＞ｆb ＞
ｆc とすると、被測定領域に集光させた光による散乱光
はドップラ周波数シフトを受けて周波数が変化する。ま
た、このドップラ周波数シフトには、流速のｘｙ２成分
が含まれている。
ｆc とすると、被測定領域に集光させた光による散乱光
はドップラ周波数シフトを受けて周波数が変化する。ま
た、このドップラ周波数シフトには、流速のｘｙ２成分
が含まれている。
【００１４】ドップラ周波数シフトを受けた散乱光とド
ップラ周波数シフトを受けていない光とを重ね合わせて
光ヘテロダイン検出すると、干渉により差周波数（例え
ば、ｆa −ｆb やｆb −ｆc ）と流速の２成分（例え
ば、ｘ成分やｙ成分）とを含んだ周波数が得られる。従
って、検出器の光ヘテロダイン検出に基づいて流速の２
成分を算出することができる。
ップラ周波数シフトを受けていない光とを重ね合わせて
光ヘテロダイン検出すると、干渉により差周波数（例え
ば、ｆa −ｆb やｆb −ｆc ）と流速の２成分（例え
ば、ｘ成分やｙ成分）とを含んだ周波数が得られる。従
って、検出器の光ヘテロダイン検出に基づいて流速の２
成分を算出することができる。
【００１５】本発明では、流速の２成分をともに参照光
型の原理で計測することができるので、高いＳＮ比を実
現することができる。
型の原理で計測することができるので、高いＳＮ比を実
現することができる。
【００１６】また、従来の一成分を計測するレーザドッ
プラ流速計と異なり、光軸と垂直な成分と光軸に平行な
成分とを同時に計測することが可能になるので、計測対
象との軸ずれによる計測誤差の発生を防止することがで
きる。
プラ流速計と異なり、光軸と垂直な成分と光軸に平行な
成分とを同時に計測することが可能になるので、計測対
象との軸ずれによる計測誤差の発生を防止することがで
きる。
【００１７】さらに、請求項２に記載の発明では、光周
波数シフタを、単一のチャンネル光導波路と、表面弾性
波を発生させる電極と、前記チャンネル光導波路の一端
に結合されると共に、伝播される光波が前記表面弾性波
の波面に対して略平行に入射するように形成され、前記
表面弾性波との相互作用によって回折された強度が略等
しい±１次回折光及び非回折光を各々伝播させる３つに
分岐された光導波路を備えた３分岐光導波路と、前記３
分岐光導波路の各々の他端に結合された射出光用チャン
ネル光導波路と、で構成することができる。このとき、
光周波数シフタは、音響光学媒質を用い、０．１＜ 2π
ＬλO ／ｎ1 Λ2 ｃｏｓθi ＜１０かつ０＜πΔｎ1 Ｌ
／λ0 ＜２の条件を満たすように電極と３分岐光導波路
とを構成することができる。
波数シフタを、単一のチャンネル光導波路と、表面弾性
波を発生させる電極と、前記チャンネル光導波路の一端
に結合されると共に、伝播される光波が前記表面弾性波
の波面に対して略平行に入射するように形成され、前記
表面弾性波との相互作用によって回折された強度が略等
しい±１次回折光及び非回折光を各々伝播させる３つに
分岐された光導波路を備えた３分岐光導波路と、前記３
分岐光導波路の各々の他端に結合された射出光用チャン
ネル光導波路と、で構成することができる。このとき、
光周波数シフタは、音響光学媒質を用い、０．１＜ 2π
ＬλO ／ｎ1 Λ2 ｃｏｓθi ＜１０かつ０＜πΔｎ1 Ｌ
／λ0 ＜２の条件を満たすように電極と３分岐光導波路
とを構成することができる。
【００１８】次に、上記のように構成した光周波数シフ
タの原理を説明する。図２に示すようにｘｙｚ３次元座
標を定め、波長Λ、波数Ｋsaw 、角周波数Ωs で伝播す
る表面弾性波（ＳＡＷ）に対して、真空中の波長λO 、
波数ｋO 、電界強度ＥO （Ｏ）の光波をＳＡＷの波面に
対して角度θi で入射させ、相互作用長Ｌで光波とＳＡ
Ｗとを相互作用させてＳＡＷにより光波を回折させる場
合、射出光である回折光の電界強度Ｅ（ｒ，ｔ）は
（１）式に示すように、ｍ次の回折光の重ね合わせで表
わされる。
タの原理を説明する。図２に示すようにｘｙｚ３次元座
標を定め、波長Λ、波数Ｋsaw 、角周波数Ωs で伝播す
る表面弾性波（ＳＡＷ）に対して、真空中の波長λO 、
波数ｋO 、電界強度ＥO （Ｏ）の光波をＳＡＷの波面に
対して角度θi で入射させ、相互作用長Ｌで光波とＳＡ
Ｗとを相互作用させてＳＡＷにより光波を回折させる場
合、射出光である回折光の電界強度Ｅ（ｒ，ｔ）は
（１）式に示すように、ｍ次の回折光の重ね合わせで表
わされる。
【００１９】
【数１】
【００２０】ただし、ｒはＳＡＷの進行方向の座標、ｔ
は時間、ｍは回折光の次数、Ｅm （ｚ）はｍ次の回折光
のｚ軸方向の電界強度、ωO は入射光の真空中での角周
波数である。
は時間、ｍは回折光の次数、Ｅm （ｚ）はｍ次の回折光
のｚ軸方向の電界強度、ωO は入射光の真空中での角周
波数である。
【００２１】また、（１）式のｍ次の回折光の電界強度
Ｅm （ｚ）は、多数の光波の結合を表現する次の（２）
式の微分方程式を解くことにより得られる。
Ｅm （ｚ）は、多数の光波の結合を表現する次の（２）
式の微分方程式を解くことにより得られる。
【００２２】
【数２】
【００２３】ただし、αは（ｎ1 Λｓｉｎθi ）／
λO 、Ｑは 2πＬλO ／ｎ1 Λ2 ｃｏｓθi で表される
上記のKlein ・Cookパラメータであり、Δｎ1 はＳＡＷ
により誘起される音響光学媒質の屈折率ｎ1 の変化、Ｅ
m+1 （ｚ），Ｅm-1 （ｚ）は各々ｍ＋１次、ｍ−１次の
回折光のｚ軸方向の電界強度である。
λO 、Ｑは 2πＬλO ／ｎ1 Λ2 ｃｏｓθi で表される
上記のKlein ・Cookパラメータであり、Δｎ1 はＳＡＷ
により誘起される音響光学媒質の屈折率ｎ1 の変化、Ｅ
m+1 （ｚ），Ｅm-1 （ｚ）は各々ｍ＋１次、ｍ−１次の
回折光のｚ軸方向の電界強度である。
【００２４】また、点（ｒ，ｔ）の音響光学媒質の屈折
率ｎ（ｒ，ｔ）は、次のように表される。 ｎ（ｒ，ｔ）＝ｎ1 ＋Δｎ1 ｓｉｎ（Ωs ｔ−Ｋsaw ・ｒ） ・・・（３） ここで、伝播される光波がＳＡＷの波面に対して略平行
に入射するようにし、０．１＜Ｑ＜１０（好ましくは、
１≦Ｑ≦２）、かつ０＜πΔｎ1 Ｌ ／λ0 ＜２（好ま
しくは、πΔｎ1 Ｌ／λ0 ≒１）とすると、±２次以上
の高次の回折光は十分に小さく、（１）式で表される非
回折光の電界強度と±１次の回折光の電界強度とが略等
しくなる、すなわち電界強度が１：１：１になる解が存
在する。なお、光波の波長、ＳＡＷの波長、光波とＳＡ
Ｗとの相互作用長Ｌ、及びＳＡＷの強度により解の組み
合せは無数にあるが、上記（１）式、（２）式の関係を
満たす組み合わせであればいずれでもよい。
率ｎ（ｒ，ｔ）は、次のように表される。 ｎ（ｒ，ｔ）＝ｎ1 ＋Δｎ1 ｓｉｎ（Ωs ｔ−Ｋsaw ・ｒ） ・・・（３） ここで、伝播される光波がＳＡＷの波面に対して略平行
に入射するようにし、０．１＜Ｑ＜１０（好ましくは、
１≦Ｑ≦２）、かつ０＜πΔｎ1 Ｌ ／λ0 ＜２（好ま
しくは、πΔｎ1 Ｌ／λ0 ≒１）とすると、±２次以上
の高次の回折光は十分に小さく、（１）式で表される非
回折光の電界強度と±１次の回折光の電界強度とが略等
しくなる、すなわち電界強度が１：１：１になる解が存
在する。なお、光波の波長、ＳＡＷの波長、光波とＳＡ
Ｗとの相互作用長Ｌ、及びＳＡＷの強度により解の組み
合せは無数にあるが、上記（１）式、（２）式の関係を
満たす組み合わせであればいずれでもよい。
【００２５】パラメータＱの範囲を上記のように０．１
＜Ｑ＜１０の範囲にすれば、ブラッグ回折（Ｑ≫１）と
ラマン−ナス回折（Ｑ≪１）との中間的な回折現象を得
ることができ、ラマン−ナス回折とブラッグ回折との中
間的な領域で回折させれば、ブラッグ条件で回折させる
ときに使用するＳＡＷの周波数よりも低い周波数のＳＡ
Ｗを用いて回折させることが可能であり、このようにＳ
ＡＷの周波数を低くすることにより、光周波数シフタを
光計測等に用いる場合、信号処理系の構成を簡単にする
ことができる。また、光周波数シフタでは、回折によっ
て入射光の周波数がＳＡＷの周波数分シフトするので、
上記のようにブラッグ回折とラマン−ナス回折との中間
的な回折で周波数をシフトさせることにより、周波数差
が小さい複数の光を得ることができる。
＜Ｑ＜１０の範囲にすれば、ブラッグ回折（Ｑ≫１）と
ラマン−ナス回折（Ｑ≪１）との中間的な回折現象を得
ることができ、ラマン−ナス回折とブラッグ回折との中
間的な領域で回折させれば、ブラッグ条件で回折させる
ときに使用するＳＡＷの周波数よりも低い周波数のＳＡ
Ｗを用いて回折させることが可能であり、このようにＳ
ＡＷの周波数を低くすることにより、光周波数シフタを
光計測等に用いる場合、信号処理系の構成を簡単にする
ことができる。また、光周波数シフタでは、回折によっ
て入射光の周波数がＳＡＷの周波数分シフトするので、
上記のようにブラッグ回折とラマン−ナス回折との中間
的な回折で周波数をシフトさせることにより、周波数差
が小さい複数の光を得ることができる。
【００２６】また、上記のパラメータＱを表す式より、
相互作用長ＬはパラメータＱに比例するので、相互作用
長Ｌをブラッグ回折の場合より小さくすることができ
る。この相互作用長Ｌは、ＳＡＷを発生させる電極のＳ
ＡＷ進行方向と直交する方向の幅に相当するので、相互
作用長Ｌを小さくすることにより電極を小さくすること
ができ、この結果光周波数シフタを小型にすることがで
きる。
相互作用長ＬはパラメータＱに比例するので、相互作用
長Ｌをブラッグ回折の場合より小さくすることができ
る。この相互作用長Ｌは、ＳＡＷを発生させる電極のＳ
ＡＷ進行方向と直交する方向の幅に相当するので、相互
作用長Ｌを小さくすることにより電極を小さくすること
ができ、この結果光周波数シフタを小型にすることがで
きる。
【００２７】上記の３分岐光導波路は、伝播される光波
がＳＡＷの波面に対して略平行に入射するように、すな
わち、伝播される光波とＳＡＷの波面との成す角度θi
が１０になるように形成されているので、上記（２）式
でα≒０である。従って、例えば、Ｑ＝１、πΔｎ1 Ｌ
／λ0 ＝１のとき、上記（２）式は次のようになる。
がＳＡＷの波面に対して略平行に入射するように、すな
わち、伝播される光波とＳＡＷの波面との成す角度θi
が１０になるように形成されているので、上記（２）式
でα≒０である。従って、例えば、Ｑ＝１、πΔｎ1 Ｌ
／λ0 ＝１のとき、上記（２）式は次のようになる。
【００２８】
【数３】
【００２９】上記の光周波数シフタは、光ヘテロダイン
計測法等で実際に使用するときには、非回折光と回折光
の両方とも利用するので、光周波数シフタを回折効率が
１００％になるように設計する必要はなく、３分岐光導
波路の３つに分岐された光導波路の出力は高々３３％が
得られれば良い。
計測法等で実際に使用するときには、非回折光と回折光
の両方とも利用するので、光周波数シフタを回折効率が
１００％になるように設計する必要はなく、３分岐光導
波路の３つに分岐された光導波路の出力は高々３３％が
得られれば良い。
【００３０】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
光ファイバ・レーザ・ドップラ流速計の実施の形態につ
いて詳細に説明する。
光ファイバ・レーザ・ドップラ流速計の実施の形態につ
いて詳細に説明する。
【００３１】本実施の形態は、図３に示すように、音響
光学効果を有するＬｉＮｂＯ3 の基板３２上に形成され
た光周波数シフタ３０を備えている。
光学効果を有するＬｉＮｂＯ3 の基板３２上に形成され
た光周波数シフタ３０を備えている。
【００３２】光周波数シフタ３０は、図１及び図３に示
すように、ＬｉＮｂＯ3 の基板３２の表層に、各々Ｔｉ
を熱拡散するとにより形成された、単一のチャンネル光
導波路３４、マルチモード光導波路４１Ａ及び分岐マル
チモード光導波路４１Ｂ，４１Ｃを備えた３分岐チャン
ネル光導波路３８、及び射出光用チャンネル光導波路４
０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃを備えている。なお、これらの光
導波路は、Ｔｉの熱拡散によらず、プロトン交換等の方
法によっても形成することができる。
すように、ＬｉＮｂＯ3 の基板３２の表層に、各々Ｔｉ
を熱拡散するとにより形成された、単一のチャンネル光
導波路３４、マルチモード光導波路４１Ａ及び分岐マル
チモード光導波路４１Ｂ，４１Ｃを備えた３分岐チャン
ネル光導波路３８、及び射出光用チャンネル光導波路４
０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃを備えている。なお、これらの光
導波路は、Ｔｉの熱拡散によらず、プロトン交換等の方
法によっても形成することができる。
【００３３】チャンネル光導波路３４はシングルモード
の光波（導波光）を伝播させることが可能な幅Ｗｏのシ
ングルモード光導波路で構成され、その一端Ｐ０は可干
渉性の光を照射する半導体レーザ等で構成されたコヒー
レント光源４２からの周波数ｆopt の光が入射されるよ
うに、基板３２の一辺に位置している。
の光波（導波光）を伝播させることが可能な幅Ｗｏのシ
ングルモード光導波路で構成され、その一端Ｐ０は可干
渉性の光を照射する半導体レーザ等で構成されたコヒー
レント光源４２からの周波数ｆopt の光が入射されるよ
うに、基板３２の一辺に位置している。
【００３４】チャンネル光導波路３４の他端には、幅狭
側から幅広側に向かって一定の傾斜角で幅が徐々にテー
パ状にＷｏからＷに拡大されたテーパ状光導波路３６Ｄ
が結合されている。
側から幅広側に向かって一定の傾斜角で幅が徐々にテー
パ状にＷｏからＷに拡大されたテーパ状光導波路３６Ｄ
が結合されている。
【００３５】テーパ状光導波路３６Ｄの幅広側には、マ
ルチモードの光波を伝播させることが可能な幅Ｗでかつ
所定長さのマルチモード光導波路４１Ａが結合されてい
る。マルチモード光導波路４１Ａの他端には、幅広側か
ら幅狭側に向かって一定の傾角で幅が徐々にテーパ状に
ＷからＷｏに縮小されたテーパ状光導波路３６Ａが結合
されている。このテーパ状光導波路３６Ａの幅狭側には
射出光用チャンネル光導波路４０Ａの一端が結合されて
いる。
ルチモードの光波を伝播させることが可能な幅Ｗでかつ
所定長さのマルチモード光導波路４１Ａが結合されてい
る。マルチモード光導波路４１Ａの他端には、幅広側か
ら幅狭側に向かって一定の傾角で幅が徐々にテーパ状に
ＷからＷｏに縮小されたテーパ状光導波路３６Ａが結合
されている。このテーパ状光導波路３６Ａの幅狭側には
射出光用チャンネル光導波路４０Ａの一端が結合されて
いる。
【００３６】非回折光と±１次の回折光とが有効に得ら
れるように、マルチモード光導波路４１Ａの略中央部か
らは、マルチモード光導波路４１Ａに対してθm （≒λ
O ／ｎ1 Λ）で、幅Ｗの２つの分岐マルチモード光導波
路４１Ｂ，４１Ｃがマルチモード光導波路４１Ａに対し
て対称に分岐している。
れるように、マルチモード光導波路４１Ａの略中央部か
らは、マルチモード光導波路４１Ａに対してθm （≒λ
O ／ｎ1 Λ）で、幅Ｗの２つの分岐マルチモード光導波
路４１Ｂ，４１Ｃがマルチモード光導波路４１Ａに対し
て対称に分岐している。
【００３７】分岐マルチモード光導波路４１Ｂには、テ
ーパ状光導波路３６Ａと同様の形状のテーパ状光導波路
３６Ｂを介してシングルモードの光波を伝播させること
が可能な幅Ｗｏでかつ射出光用チャンネル光導波路４０
Ａと平行になるように屈曲した射出光用チャンネル光導
波路４０Ｂが結合され、分岐マルチモード光導波路４１
Ｃには、テーパ状光導波路３６Ａと同様の形状のテーパ
状光導波路３６Ｃを介してシングルモードの光波を伝播
させることが可能な幅Ｗｏでかつ射出光用チャンネル光
導波路４０Ａと平行になるように屈曲した射出光用チャ
ンネル光導波路４０Ｃが結合されている。
ーパ状光導波路３６Ａと同様の形状のテーパ状光導波路
３６Ｂを介してシングルモードの光波を伝播させること
が可能な幅Ｗｏでかつ射出光用チャンネル光導波路４０
Ａと平行になるように屈曲した射出光用チャンネル光導
波路４０Ｂが結合され、分岐マルチモード光導波路４１
Ｃには、テーパ状光導波路３６Ａと同様の形状のテーパ
状光導波路３６Ｃを介してシングルモードの光波を伝播
させることが可能な幅Ｗｏでかつ射出光用チャンネル光
導波路４０Ａと平行になるように屈曲した射出光用チャ
ンネル光導波路４０Ｃが結合されている。
【００３８】３分岐チャンネル光導波路３８の分岐部の
近傍には、周波数がｆsaw で光導波路を伝播する光波と
の相互作用長がＬとなるＳＡＷを発生するＩＤＴ４４が
形成されている。このＩＤＴ４４には、高周波を発生す
る発振器４６が接続されている。
近傍には、周波数がｆsaw で光導波路を伝播する光波と
の相互作用長がＬとなるＳＡＷを発生するＩＤＴ４４が
形成されている。このＩＤＴ４４には、高周波を発生す
る発振器４６が接続されている。
【００３９】ここで、３分岐チャンネル光導波路３８の
幅をＷと広げているのは、回折広がりが発生してマルチ
モードの光波が励振されないようにするためである。ま
た、チャンネル光導波路と３分岐チャンネル光導波路と
をテーパ状光導波路で結合しているので、テーパ状光導
波路部分もＳＡＷと光波との相互作用領域として作用す
るため、３分岐チャンネル光導波路を長くしなくても相
互作用長Ｌを長くすることができる。
幅をＷと広げているのは、回折広がりが発生してマルチ
モードの光波が励振されないようにするためである。ま
た、チャンネル光導波路と３分岐チャンネル光導波路と
をテーパ状光導波路で結合しているので、テーパ状光導
波路部分もＳＡＷと光波との相互作用領域として作用す
るため、３分岐チャンネル光導波路を長くしなくても相
互作用長Ｌを長くすることができる。
【００４０】光周波数シフタ３０の射出光用チャンネル
光導波路４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃの一端には、偏波保持
光ファイバ４８Ａ，４８Ｂ，４８Ｃの一端が各々結合さ
れている。偏波保持光ファイバ４８Ｂ，４８Ｃの他端に
は、セルフォックレンズ等の屈折率分布形レンズで構成
されると共に、入射された光を平行光として射出する照
射用測定プローブ５０Ｂ，５０Ｃが各々結合されてい
る。
光導波路４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃの一端には、偏波保持
光ファイバ４８Ａ，４８Ｂ，４８Ｃの一端が各々結合さ
れている。偏波保持光ファイバ４８Ｂ，４８Ｃの他端に
は、セルフォックレンズ等の屈折率分布形レンズで構成
されると共に、入射された光を平行光として射出する照
射用測定プローブ５０Ｂ，５０Ｃが各々結合されてい
る。
【００４１】照射用測定プローブ５０Ｂ，５０Ｃの光波
射出側には、集光レンズ５２が配置されており、照射用
測定プローブ５０Ｂ，５０Ｃからの射出光は集光部（第
２焦点）に集光される。この結果、照射用測定プローブ
５０Ｂ，５０Ｃからの射出光が集光部で角度２φで交差
されることになる。なお、照射用測定プローブ５０Ｂ，
５０Ｃと集光レンズ５２は、被測定領域に光を集光させ
る集光装置として作用する。
射出側には、集光レンズ５２が配置されており、照射用
測定プローブ５０Ｂ，５０Ｃからの射出光は集光部（第
２焦点）に集光される。この結果、照射用測定プローブ
５０Ｂ，５０Ｃからの射出光が集光部で角度２φで交差
されることになる。なお、照射用測定プローブ５０Ｂ，
５０Ｃと集光レンズ５２は、被測定領域に光を集光させ
る集光装置として作用する。
【００４２】集光レンズ５２の第１焦点位置には、ボー
ルレンズで構成されかつ入射装置として作用する受光用
測定プローブ５４が配置されている。この受光用測定プ
ローブ５４には、シングルモード光ファイバ５６の一端
が結合されている。
ルレンズで構成されかつ入射装置として作用する受光用
測定プローブ５４が配置されている。この受光用測定プ
ローブ５４には、シングルモード光ファイバ５６の一端
が結合されている。
【００４３】偏波保持光ファイバ４８Ａの他端及びシン
グルモード光ファイバ５６の他端は、光電変換面でヘテ
ロダイン検出する光検出器５８の光電変換面に光を照射
するように光検出器５８に結合されている。光検出器５
８は、光検出器５８で光電変換された信号から流速を算
出するコンピュータを備えた算出装置であるドップラ周
波数解析器６０に接続されている。
グルモード光ファイバ５６の他端は、光電変換面でヘテ
ロダイン検出する光検出器５８の光電変換面に光を照射
するように光検出器５８に結合されている。光検出器５
８は、光検出器５８で光電変換された信号から流速を算
出するコンピュータを備えた算出装置であるドップラ周
波数解析器６０に接続されている。
【００４４】次に、本実施の形態の作用について説明す
る。図３において、チャンネル光導波路３４の一端Ｐ０
から周波数ｆopt の光波を入射し、ＩＤＴ４４に高周波
を印加して光波と周波数ｆsaw のＳＡＷとを相互作用さ
せると、ブラッグ回折とラマン−ナス回折との中間的な
回折現象により、ＳＡＷの周波数ｆsaw 分シフトした±
１次回折光が得られる。±１次回折光は分岐マルチモー
ド光導波路４１Ｂ，４１Ｃの各々を伝播し、非回折光は
マルチモード光導波路４１Ａを伝播する。この結果、射
出光用チャンネル光導波路４０Ａの他端Ｐ１から０次光
である周波数ｆ opt の非回折光が射出され、射出光用チ
ャンネル光導波路４０Ｂ，４０Ｃの他端Ｐ１，Ｐ２から
各々周波数ｆopt ＋ｆsaw 、ｆopt −ｆsaw の回折光が
射出される。
る。図３において、チャンネル光導波路３４の一端Ｐ０
から周波数ｆopt の光波を入射し、ＩＤＴ４４に高周波
を印加して光波と周波数ｆsaw のＳＡＷとを相互作用さ
せると、ブラッグ回折とラマン−ナス回折との中間的な
回折現象により、ＳＡＷの周波数ｆsaw 分シフトした±
１次回折光が得られる。±１次回折光は分岐マルチモー
ド光導波路４１Ｂ，４１Ｃの各々を伝播し、非回折光は
マルチモード光導波路４１Ａを伝播する。この結果、射
出光用チャンネル光導波路４０Ａの他端Ｐ１から０次光
である周波数ｆ opt の非回折光が射出され、射出光用チ
ャンネル光導波路４０Ｂ，４０Ｃの他端Ｐ１，Ｐ２から
各々周波数ｆopt ＋ｆsaw 、ｆopt −ｆsaw の回折光が
射出される。
【００４５】光周波数シフタ３０から射出された周波数
ｆopt ＋ｆsaw 、ｆopt −ｆsaw の±１次回折光は、偏
波保持光ファイバ４８Ｂ，４８Ｃを介して照射用測定プ
ローブ５０Ｂ，５０Ｃから平行光として射出され、集光
レンズ５２によって集光部に集光、すなわち交差され
る。
ｆopt ＋ｆsaw 、ｆopt −ｆsaw の±１次回折光は、偏
波保持光ファイバ４８Ｂ，４８Ｃを介して照射用測定プ
ローブ５０Ｂ，５０Ｃから平行光として射出され、集光
レンズ５２によって集光部に集光、すなわち交差され
る。
【００４６】集光部を散乱粒子が通過すると、通過する
散乱粒子は照射された光を全方向に散乱する。通過する
散乱粒子からの後方散乱光の一部は、再び集光レンズ５
２を介して平行光にされ、受光用測定プローブ５４及び
シングルモード光ファイバ５６を介して光検出器５８に
入射される。また、光検出器５８には、偏波保持光ファ
イバ４８Ａを介して非回折光が入射される。
散乱粒子は照射された光を全方向に散乱する。通過する
散乱粒子からの後方散乱光の一部は、再び集光レンズ５
２を介して平行光にされ、受光用測定プローブ５４及び
シングルモード光ファイバ５６を介して光検出器５８に
入射される。また、光検出器５８には、偏波保持光ファ
イバ４８Ａを介して非回折光が入射される。
【００４７】照射用測定プローブ５０Ｂから射出された
光波が、散乱粒子により後方散乱を受けた後、受光用測
定プローブ５４を介してシングルモード光ファイバ５６
に入射するときの波数ベクトルの関係を図４に示す。図
４（１）において、Ｋiaは散乱粒子への入射光の波数ベ
クトルであり、Ｋsaは後方散乱すなわちｘ軸の負方向に
散乱された散乱光の波数ベクトルであり、Ｖは流速ベク
トルであり、Ｖx ，Ｖ y は流速ベクトルのｘ，ｙ成分で
ある。なお、散乱粒子に入射される光の交差角が２φで
あるので、照射用測定プローブ５０Ｂから射出された光
波と散乱光との成す角、すなわち波数ベクトルＫiaとｘ
軸との成す角はφである。
光波が、散乱粒子により後方散乱を受けた後、受光用測
定プローブ５４を介してシングルモード光ファイバ５６
に入射するときの波数ベクトルの関係を図４に示す。図
４（１）において、Ｋiaは散乱粒子への入射光の波数ベ
クトルであり、Ｋsaは後方散乱すなわちｘ軸の負方向に
散乱された散乱光の波数ベクトルであり、Ｖは流速ベク
トルであり、Ｖx ，Ｖ y は流速ベクトルのｘ，ｙ成分で
ある。なお、散乱粒子に入射される光の交差角が２φで
あるので、照射用測定プローブ５０Ｂから射出された光
波と散乱光との成す角、すなわち波数ベクトルＫiaとｘ
軸との成す角はφである。
【００４８】ここで、図４（１）に示した波数ベクトル
Ｋsaから波数ベクトルＫiaを減算した波数ベクトルＫa
は、散乱粒子による散乱によって受ける周波数遷移量で
あるドップラ周波数シフトｆdaに相当する。
Ｋsaから波数ベクトルＫiaを減算した波数ベクトルＫa
は、散乱粒子による散乱によって受ける周波数遷移量で
あるドップラ周波数シフトｆdaに相当する。
【００４９】このドップラ周波数シフトｆdaは速度ベク
トルＶ（＝ｉＶx ＋ｊＶy ）、波数ベクトルＫia、波数
ベクトルＫsaを用いて次のようなベクトルの内積を用い
て表される。 ｆda＝Ｖ・Ｋa ／（２π）＝Ｖ・（Ｋsa−Ｋia）／（２π） ・・・（５） ここで、ベクトルＫsa，Ｋiaの大きさを近似してＫとす
ると、ｆdaは次式で表される。 ｆda ＝（ｉＶx ＋ｊＶy ）｛−ｉＫ−（ｉＫｃｏｓφ＋ｊＫｓｉｎφ）｝／（２π） ＝（ｉＶx ＋ｊＶy ）｛−ｉＫ（１＋ｃｏｓφ）＋ｊＫｓｉｎφ｝／（２π） ＝｛−（１＋ｃｏｓφ）Ｖx Ｋ＋ｓｉｎφＶy Ｋ｝／（２π） ＝｛−（１＋ｃｏｓφ）Ｖx ＋ｓｉｎφＶy ｝／λ ・・・（６） 照射用測定プローブ５０Ｃから射出された光波について
も上記と同様の関係が成り立ち、ドップラ周波数シフト
ｆdbも上記と同様に導出できるので、 ｆdb＝｛−（１＋ｃｏｓφ）Ｖx −ｓｉｎφＶy ｝／λ ・・・（７） と表される。
トルＶ（＝ｉＶx ＋ｊＶy ）、波数ベクトルＫia、波数
ベクトルＫsaを用いて次のようなベクトルの内積を用い
て表される。 ｆda＝Ｖ・Ｋa ／（２π）＝Ｖ・（Ｋsa−Ｋia）／（２π） ・・・（５） ここで、ベクトルＫsa，Ｋiaの大きさを近似してＫとす
ると、ｆdaは次式で表される。 ｆda ＝（ｉＶx ＋ｊＶy ）｛−ｉＫ−（ｉＫｃｏｓφ＋ｊＫｓｉｎφ）｝／（２π） ＝（ｉＶx ＋ｊＶy ）｛−ｉＫ（１＋ｃｏｓφ）＋ｊＫｓｉｎφ｝／（２π） ＝｛−（１＋ｃｏｓφ）Ｖx Ｋ＋ｓｉｎφＶy Ｋ｝／（２π） ＝｛−（１＋ｃｏｓφ）Ｖx ＋ｓｉｎφＶy ｝／λ ・・・（６） 照射用測定プローブ５０Ｃから射出された光波について
も上記と同様の関係が成り立ち、ドップラ周波数シフト
ｆdbも上記と同様に導出できるので、 ｆdb＝｛−（１＋ｃｏｓφ）Ｖx −ｓｉｎφＶy ｝／λ ・・・（７） と表される。
【００５０】従って、光検出器５８の光電変換面に達す
る光波の周波数は各々次のように表される。照射用測定
プローブ５０Ｂからの光波による散乱光 ｆopt ＋ｆsaw ＋ｆda ＝ｆopt ＋ｆsaw ＋｛−（１＋ｃｏｓφ）Ｖx ＋ｓｉｎφＶy ｝／λ ・・・（８） 照射用測定プローブ５０Ｃからの光波による散乱光 ｆopt −ｆsaw ＋ｆdb ＝ｆopt −ｆsaw ＋｛−（１＋ｃｏｓφ）Ｖx −ｓｉｎφＶy ｝／λ ・・・（９） 偏波保持光ファイバ４８Ａからの非回折光（局発光） ｆopt 上記の照射用測定プローブ５０Ｂ，５０Ｃから射出され
た光波による散乱光及び局発光の３つの光波が光検出器
５８の光電変換面で合波干渉されるので、次の３種類の
ビート信号が得られる。
る光波の周波数は各々次のように表される。照射用測定
プローブ５０Ｂからの光波による散乱光 ｆopt ＋ｆsaw ＋ｆda ＝ｆopt ＋ｆsaw ＋｛−（１＋ｃｏｓφ）Ｖx ＋ｓｉｎφＶy ｝／λ ・・・（８） 照射用測定プローブ５０Ｃからの光波による散乱光 ｆopt −ｆsaw ＋ｆdb ＝ｆopt −ｆsaw ＋｛−（１＋ｃｏｓφ）Ｖx −ｓｉｎφＶy ｝／λ ・・・（９） 偏波保持光ファイバ４８Ａからの非回折光（局発光） ｆopt 上記の照射用測定プローブ５０Ｂ，５０Ｃから射出され
た光波による散乱光及び局発光の３つの光波が光検出器
５８の光電変換面で合波干渉されるので、次の３種類の
ビート信号が得られる。
【００５１】
【数４】
【００５２】これらのビート信号をドップラ周波数解析
器６０に設けられたコンピュータで演算することにより
次に示す流速のベクトル成分（Ｖx ，Ｖy ）が得られ
る。
器６０に設けられたコンピュータで演算することにより
次に示す流速のベクトル成分（Ｖx ，Ｖy ）が得られ
る。
【００５３】なお、照射用測定プローブ５０Ｂ，５０Ｃ
から射出された光波による後方散乱光は、シングルモー
ド光ファイバ５６に入射した後強度Ｐs の信号光として
作用し、射出光用チャンネル光導波路４０Ａから射出さ
れた非回折光は強度ＰLoの局発光として作用するので、
干渉して得られたビート信号は次の（１４）式のように
光軸に垂直な流速の成分Ｖy も与える。
から射出された光波による後方散乱光は、シングルモー
ド光ファイバ５６に入射した後強度Ｐs の信号光として
作用し、射出光用チャンネル光導波路４０Ａから射出さ
れた非回折光は強度ＰLoの局発光として作用するので、
干渉して得られたビート信号は次の（１４）式のように
光軸に垂直な流速の成分Ｖy も与える。
【００５４】
【数５】
【００５５】すなわち、従来の光ファイバ・レーザ・ド
ップラ流速計では、Ｖy 成分のみしか計測することがで
きなかったが、本実施の形態では、２次元のベクトル成
分（Ｖx ，Ｖy ）を計測することができる。
ップラ流速計では、Ｖy 成分のみしか計測することがで
きなかったが、本実施の形態では、２次元のベクトル成
分（Ｖx ，Ｖy ）を計測することができる。
【００５６】上記の実施の形態では、各々照射用測定プ
ローブ５０Ｂ，５０Ｃから射出されかつ散乱粒子により
散乱された後方散乱光と局発光とを干渉させたので、局
発光の強度を増加することにより更にＳ／Ｎを向上させ
ることができる。
ローブ５０Ｂ，５０Ｃから射出されかつ散乱粒子により
散乱された後方散乱光と局発光とを干渉させたので、局
発光の強度を増加することにより更にＳ／Ｎを向上させ
ることができる。
【００５７】また、上記では一対の照射用測定プローブ
と受光用測定プローブとを備えた光学系をｘ軸方向に散
乱した光を受光可能な位置に配置して２次元のベクトル
成分を計測する例について説明したが、この光学系と同
一構成の他の光学系をｚ軸方向に散乱した光を受光可能
な位置に更に配置すれば、３次元のベクトル成分
（Ｖ x ，Ｖy ，Ｖz ）を計測することができる。
と受光用測定プローブとを備えた光学系をｘ軸方向に散
乱した光を受光可能な位置に配置して２次元のベクトル
成分を計測する例について説明したが、この光学系と同
一構成の他の光学系をｚ軸方向に散乱した光を受光可能
な位置に更に配置すれば、３次元のベクトル成分
（Ｖ x ，Ｖy ，Ｖz ）を計測することができる。
【００５８】なお、上記では音響光学材料としてはＬｉ
ＮｂＯ3 を用いた例について説明したが、ＬｉＴａ
Ｏ3 、ＺｎＯ等の他の音響光学効果を有する材料を用い
てもよい。
ＮｂＯ3 を用いた例について説明したが、ＬｉＴａ
Ｏ3 、ＺｎＯ等の他の音響光学効果を有する材料を用い
てもよい。
【００５９】また、周波数ｆopt ＋ｆsaw 、ｆopt −ｆ
saw の光を測定領域に照射し、周波数ｆopt の光を局発
光としたが、周波数ｆopt ＋ｆsaw 、ｆopt の光を測定
領域に照射し、周波数ｆopt −ｆsaw の光を局発光とし
てもよく、周波数ｆopt −ｆ saw 、ｆopt の光を測定領
域に照射し、周波数ｆopt ＋ｆsaw の光を局発光として
もよい。
saw の光を測定領域に照射し、周波数ｆopt の光を局発
光としたが、周波数ｆopt ＋ｆsaw 、ｆopt の光を測定
領域に照射し、周波数ｆopt −ｆsaw の光を局発光とし
てもよく、周波数ｆopt −ｆ saw 、ｆopt の光を測定領
域に照射し、周波数ｆopt ＋ｆsaw の光を局発光として
もよい。
【００６０】さらに、上記では３分岐光導波路と１つの
ＩＤＴを備えた光周波数シフタを用いた例について説明
したが、光周波数シフタとしては、これに限るものでは
ない。
ＩＤＴを備えた光周波数シフタを用いた例について説明
したが、光周波数シフタとしては、これに限るものでは
ない。
【００６１】例えば、１つのチャンネル光導波路を２分
岐してｆ0 とｆ0 ＋ｆ1 の周波数の光を発生させ、一方
（例えば周波数ｆ0 ）の分岐導波路を更に２分岐してｆ
0 とｆ0 ＋ｆ2 を発生し、これら３つの周波数の光に対
応して３つの射出端を備えた光導波路を構成し、各分岐
部にＩＤＴを備えた光周波数シフタを使用することもで
きる。
岐してｆ0 とｆ0 ＋ｆ1 の周波数の光を発生させ、一方
（例えば周波数ｆ0 ）の分岐導波路を更に２分岐してｆ
0 とｆ0 ＋ｆ2 を発生し、これら３つの周波数の光に対
応して３つの射出端を備えた光導波路を構成し、各分岐
部にＩＤＴを備えた光周波数シフタを使用することもで
きる。
【００６２】また、バルク部品で構成された２出力の光
周波数シフタを多段に接続し、上記と同様に３つの異な
る周波数の光を得るようにしてもよい。
周波数シフタを多段に接続し、上記と同様に３つの異な
る周波数の光を得るようにしてもよい。
【００６３】なお、光周波数のシフトは、音響光学効果
による以外にも、電気光学効果や半導体の発振周波数の
掃引等に基づいても同様に行うことができる。
による以外にも、電気光学効果や半導体の発振周波数の
掃引等に基づいても同様に行うことができる。
【００６４】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、流
速の２成分をともに参照光型の原理で計測することがで
きるので、高いＳＮ比を実現することができると共に、
光軸と垂直な成分と光軸に平行な成分とを同時に計測す
ることが可能になるので、計測対象との軸ずれによる計
測誤差の発生を防止することができる、という効果が得
られる。
速の２成分をともに参照光型の原理で計測することがで
きるので、高いＳＮ比を実現することができると共に、
光軸と垂直な成分と光軸に平行な成分とを同時に計測す
ることが可能になるので、計測対象との軸ずれによる計
測誤差の発生を防止することができる、という効果が得
られる。
【図１】本発明の実施の形態で使用する光周波数シフタ
の分岐部付近の拡大図である。
の分岐部付近の拡大図である。
【図２】本発明の実施の形態で使用する光周波数シフタ
の光の回折方向を示す線図である。
の光の回折方向を示す線図である。
【図３】本発明の実施の形態の光ファイバレーザドップ
ラ流速計の構成図である。
ラ流速計の構成図である。
【図４】本実施の形態の光ファイバレーザドップラ流速
計の波数の関係を示す線図である。
計の波数の関係を示す線図である。
【図５】従来の光ファイバレーザドップラ流速計の構成
図である。
図である。
３０ 光周波数シフタ
３２ 基板
３４ チャンネル光導波路
３８ ３分岐チャンネル光導波路
４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ 射出光用チャンネル光導波路
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 加藤 覚
愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41
番地の１ 株式会社豊田中央研究所内
(72)発明者 伊藤 博
愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41
番地の１ 株式会社豊田中央研究所内
(56)参考文献 特開 平７−311215（ＪＰ，Ａ)
特開 平２−136777（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G01P 5/00
G01S 17/58
Claims (3)
- 【請求項１】光源から射出された光より周波数が各々異
なる３つの光を生成し射出する光周波数シフタと、 前記３つの光の各々を伝播させる第１、第２、及び第３
の３つの光ファイバと、 第１及び第２の２つの光ファイバにより伝播された光を
被測定領域に集光させる集光装置と、 被測定領域に集光された光による散乱光が入射される入
射装置と、 入射装置に入射された散乱光と第３の光ファイバにより
伝播された光とを重ね合わせて光ヘテロダイン検出する
検出器と、 前記検出器の光ヘテロダイン検出に基づいて流速を算出
する算出装置と、 を含む光ファイバレーザドップラ流速計。 - 【請求項２】前記光周波数シフタを、 単一のチャンネル光導波路と、 表面弾性波を発生させる電極と、 前記チャンネル光導波路の一端に結合されると共に、伝
播される光波が前記表面弾性波の波面に対して略平行に
入射するように形成され、前記表面弾性波との相互作用
によって回折された強度が略等しい±１次回折光及び非
回折光を各々伝播させる３つに分岐された光導波路を備
えた３分岐光導波路と、 前記３分岐光導波路の各々の他端に結合された射出光用
チャンネル光導波路と、 で構成した請求項１の光ファイバレーザドップラ流速
計。 - 【請求項３】音響光学媒質を用い、Ｌを伝播される光波
と表面弾性波との相互作用長、λO を光波の真空中の波
長、ｎ1 を音響光学媒質の屈折率、Λを表面弾性波の波
長、θi を伝播される光波と表面弾性波の波面との成す
角度、Δｎ1を表面弾性波により誘起される音響光学媒
質の屈折率の変化とするとき、前記電極と３分岐光導波
路とを０．１＜ 2πＬλO ／ｎ1 Λ2 ｃｏｓθi ＜１０
かつ０＜πΔｎ1 Ｌ／λ0 ＜２の条件を満たすように構
成した請求項２の光ファイバレーザドップラ流速計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6877796A JP3440682B2 (ja) | 1996-03-25 | 1996-03-25 | 光ファイバレーザドップラ流速計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6877796A JP3440682B2 (ja) | 1996-03-25 | 1996-03-25 | 光ファイバレーザドップラ流速計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09257819A JPH09257819A (ja) | 1997-10-03 |
| JP3440682B2 true JP3440682B2 (ja) | 2003-08-25 |
Family
ID=13383513
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6877796A Expired - Fee Related JP3440682B2 (ja) | 1996-03-25 | 1996-03-25 | 光ファイバレーザドップラ流速計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3440682B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB9926516D0 (en) * | 1999-11-10 | 2000-01-12 | Secr Defence | Doppler sensor apparatus |
| WO2015132880A1 (ja) * | 2014-03-04 | 2015-09-11 | パイオニア株式会社 | 測定装置及び測定方法 |
| EP3605140B1 (en) * | 2017-04-13 | 2021-07-07 | Mitsubishi Electric Corporation | Laser radar device |
| CN107064539A (zh) * | 2017-04-27 | 2017-08-18 | 中国工程物理研究院流体物理研究所 | 一种大视场光子多普勒测速装置及方法 |
-
1996
- 1996-03-25 JP JP6877796A patent/JP3440682B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09257819A (ja) | 1997-10-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3279116B2 (ja) | レーザドップラ流速計 | |
| US3915572A (en) | Combined dual scatter, local oscillator laser doppler velocimeter | |
| US8085407B2 (en) | Resonator optical gyroscope having input beam modulation optimized for high sensitivity and low bias | |
| CN101886925B (zh) | 基于载波调制的多波长干涉式光纤陀螺 | |
| EP0092369B1 (en) | Light frequency change detecting method and apparatus | |
| CN108534686B (zh) | 一种无零漂外差式激光多普勒测量光纤光路及测量方法 | |
| JP2504544B2 (ja) | 多次元レ―ザドップラ速度計 | |
| US20030011776A1 (en) | Instruments of optical pulse characterization | |
| EP3534149B1 (en) | Improvements in or relating to speckle mitigation | |
| JP6706814B2 (ja) | 光検出装置および光検出システム | |
| CN104833816B (zh) | 基于旋转光栅的激光多普勒测速装置及其测速方法 | |
| JP2005077337A (ja) | 光学式速度計、変位情報測定装置および搬送処理装置 | |
| US8842291B2 (en) | Interferometric quasi-autocollimator | |
| JP3492012B2 (ja) | 変位情報検出装置 | |
| JP2001503869A (ja) | 干渉光ファイバ・ジャイロスコープ用後方散乱誤差低減装置 | |
| US7242481B2 (en) | Laser vibrometry with coherent detection | |
| US5774218A (en) | Laser Doppler velocimeter with electro-optical crystal | |
| JP3440682B2 (ja) | 光ファイバレーザドップラ流速計 | |
| US20240384979A1 (en) | Method and system for mapping and range detection | |
| Kaczmarek et al. | Laser Doppler vibrometry with acoustooptic frequency shift | |
| JPH09258285A (ja) | 光周波数シフタ | |
| CN116755077A (zh) | 基于微波光子混频的多普勒频移/速度测量系统 | |
| CN103047980A (zh) | 再入式光纤陀螺 | |
| JP3128029B2 (ja) | 光ｉｃ化変位計 | |
| CN116660921B (zh) | 一种双环路的激光多普勒测速方法及系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |