JPH0245790A - 半導体レーザ装置と半導体レーザ測距装置 - Google Patents
半導体レーザ装置と半導体レーザ測距装置Info
- Publication number
- JPH0245790A JPH0245790A JP63196555A JP19655588A JPH0245790A JP H0245790 A JPH0245790 A JP H0245790A JP 63196555 A JP63196555 A JP 63196555A JP 19655588 A JP19655588 A JP 19655588A JP H0245790 A JPH0245790 A JP H0245790A
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- JP
- Japan
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- laser
- semiconductor laser
- frequency
- light
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- Pending
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- Optical Elements Other Than Lenses (AREA)
- Optical Integrated Circuits (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、光計測等に用いることができる２周波発振の
半導体レーザ装置と半導体レーザを用いた測距装置に関
する。
半導体レーザ装置と半導体レーザを用いた測距装置に関
する。
従来の技術
従来、２つの周波数で発振するレーザとしては、２縦モ
ード状態で同時発振する横ゼーマンレーザがある。
ード状態で同時発振する横ゼーマンレーザがある。
＠６図に、２縦モ一ド横ゼーマンレーザノ構成図を示す
。内部鏡型Ｈｅ−Ｎｅレーザ１にフェライト磁石２で１
７４Ｇの横磁場を加えると、磁場方向とそれに直交する
方向に利得を生じ、反射鏡の面内異方性やレーザ媒質の
分散効果によって発振縦モードは数百Ｋｌ−（ｚの直交
偏光２周波数分に分離する。３は制御系であり、２周波
の差成分を検出してファンモータ４に帰還し、共振器長
を風冷制御する。
。内部鏡型Ｈｅ−Ｎｅレーザ１にフェライト磁石２で１
７４Ｇの横磁場を加えると、磁場方向とそれに直交する
方向に利得を生じ、反射鏡の面内異方性やレーザ媒質の
分散効果によって発振縦モードは数百Ｋｌ−（ｚの直交
偏光２周波数分に分離する。３は制御系であり、２周波
の差成分を検出してファンモータ４に帰還し、共振器長
を風冷制御する。
このような２縦モード横ゼーマンレーザは、位相差法に
よる測距装置の光源として用いられている。
よる測距装置の光源として用いられている。
第７図に、２縦モードレーザを用いた位相差法の原理図
を示す。６は２縦モ一ド発振のＨｅ −Ｎ 。
を示す。６は２縦モ一ド発振のＨｅ −Ｎ 。
ゼーマンレーザであり、そのモードの偏光方向は互いに
直交している。レーザ５からの出射光は偏光子６を経て
ビームスプリッタ７で２つのレーザ光に分岐される。偏
光子ｅは軸が各モードの偏光方向から４６°傾いた状態
で挿入されている。分岐された一方のレーザ光８は参照
光として光検出器９に入射し、他方のし・−ザ光１ｏは
測距の対象１１との間を往復した後に信号光として光検
出器１２に入射して検出される。この２つのレーザ光の
光路差は、光検出器９と１２からの参照光ビートと信号
光ビートとの位相差となシ、この両光ビートの位相差を
位相差計１３で検出することにより距離を求めることが
できる。
直交している。レーザ５からの出射光は偏光子６を経て
ビームスプリッタ７で２つのレーザ光に分岐される。偏
光子ｅは軸が各モードの偏光方向から４６°傾いた状態
で挿入されている。分岐された一方のレーザ光８は参照
光として光検出器９に入射し、他方のし・−ザ光１ｏは
測距の対象１１との間を往復した後に信号光として光検
出器１２に入射して検出される。この２つのレーザ光の
光路差は、光検出器９と１２からの参照光ビートと信号
光ビートとの位相差となシ、この両光ビートの位相差を
位相差計１３で検出することにより距離を求めることが
できる。
発明が解決しようとする課題
上記従来の技術で述べたように、２つの周波数でのレー
ザ発振は、ガスレーザ装置のゼーマン分離を用いて実現
されているが、装置が高価であシ、大型化してしまう。
ザ発振は、ガスレーザ装置のゼーマン分離を用いて実現
されているが、装置が高価であシ、大型化してしまう。
小型な半導体レーザでは、利得波長帯域が広いため、通
常のファプリーベロー型レーザではマルチモード発振と
なる。また、回折格子を集積化した分布帰還型半導体レ
ーザや、外部共振器型半導体レーザでは単一縦モード発
振は得られるが、２モ一ド発振を実現するのは困難であ
った。
常のファプリーベロー型レーザではマルチモード発振と
なる。また、回折格子を集積化した分布帰還型半導体レ
ーザや、外部共振器型半導体レーザでは単一縦モード発
振は得られるが、２モ一ド発振を実現するのは困難であ
った。
２縦モードレーザを用いた測距装置では、２つのモード
の周波数差が大きいほど距離分解能が向上するが、従来
のレーザでは、２モードの周波数間隔を変化することは
困難であった。
の周波数差が大きいほど距離分解能が向上するが、従来
のレーザでは、２モードの周波数間隔を変化することは
困難であった。
本発明の目的は、半導体レーザより、周波数間隔が可変
である２つの周波数のレーザ光を得て装置を大幅に小型
化しようとするものである。
である２つの周波数のレーザ光を得て装置を大幅に小型
化しようとするものである。
課題を解決するだめの手段
本発明の半導体レーザ装置は、矩形波で周波数変調され
た単一縦モード半導体レーザからの出射光をビームスプ
リッタで２つのレーザ光に分岐し、一方のレーザ光を遅
延回路を通して前記変調周波数の１／２周期だけ遅延さ
せた後、結合器で他方のレーザ光と結合して出射する構
成であり、本発明の半導体レーザ測距装置は、前記半導
体レーザ装置からの出射光をビームスプリッタで２つに
分岐し第１のレーザ光を参照光として第１の光検出器で
検出し、第２のレーザ光を測距のターゲットとの間を往
復した後に第２の光検出器で検出し、前記第１および第
２の光検出器で検出された２つの信号の位相差よりター
ゲットまでの距＃Ｉを検出する構成である。
た単一縦モード半導体レーザからの出射光をビームスプ
リッタで２つのレーザ光に分岐し、一方のレーザ光を遅
延回路を通して前記変調周波数の１／２周期だけ遅延さ
せた後、結合器で他方のレーザ光と結合して出射する構
成であり、本発明の半導体レーザ測距装置は、前記半導
体レーザ装置からの出射光をビームスプリッタで２つに
分岐し第１のレーザ光を参照光として第１の光検出器で
検出し、第２のレーザ光を測距のターゲットとの間を往
復した後に第２の光検出器で検出し、前記第１および第
２の光検出器で検出された２つの信号の位相差よりター
ゲットまでの距＃Ｉを検出する構成である。
作 用
本発明は上記した構成により、単一縦モード半導体レー
ザより２つの周波数のレーザ光を得る半導体レーザ装置
となっている。
ザより２つの周波数のレーザ光を得る半導体レーザ装置
となっている。
単一縦モード半導体レーザの発振周波数を周波数ｆｍの
矩形波で変調すると、第４図（ａ）に示すように、発振
周波数はν１とν２の２値をとる。この変調波を３Ａｆ
！ｎだけ遅延させたレーザ光の発振周波数変化を第４図
中）に示す。第４図（ａ）、申）の合成波の発振周波数
変化は第４図（Ｃ）のようになり、等制約に、発振周波
数ν１とν２ の２つの周波数の連続的なレーザ光が得
られ、第６図に示すように、周波数差ν１−ν２により
ビート変調された光ビートとなる。
矩形波で変調すると、第４図（ａ）に示すように、発振
周波数はν１とν２の２値をとる。この変調波を３Ａｆ
！ｎだけ遅延させたレーザ光の発振周波数変化を第４図
中）に示す。第４図（ａ）、申）の合成波の発振周波数
変化は第４図（Ｃ）のようになり、等制約に、発振周波
数ν１とν２ の２つの周波数の連続的なレーザ光が得
られ、第６図に示すように、周波数差ν１−ν２により
ビート変調された光ビートとなる。
測距装置における参照光ビートと距離りのターゲット間
を往復した信号光ビートとの位相差はとなり、両光ビー
トの位相差より距離りを求めることができる。
を往復した信号光ビートとの位相差はとなり、両光ビー
トの位相差より距離りを求めることができる。
実施例
第１図に本発明の実施例の半導体レーザ装置の構成図を
示す。１４は半導体レーザ、１５は変調器、１ｅはコリ
メートレンズ、１７．１８はビームスプリッタ、１９
、２０は反射鏡である。
示す。１４は半導体レーザ、１５は変調器、１ｅはコリ
メートレンズ、１７．１８はビームスプリッタ、１９
、２０は反射鏡である。
半導体レーザ１４は発振周波数ν１で単一縦モード発振
しており変調器１６によって変調周波数ｆｆｎの矩形波
で直接電流を変調することにより、発振周波数がν１と
ν２−の２値に変調される。周波数変調されたレーザ光
２１はコリメートレンズ１ｅで平行光となシ、ビームス
プリッタ１７によって２つに分岐され、一方のレーザ光
２２は反射鏡１９゜２０によって構成された遅延回路を
通って変調周波数の１／２周期だけ遅延させた後、ビー
ムスプリッタ１８で他方のレーザ光２３と結合されて出
射レーザ光３８となる。
しており変調器１６によって変調周波数ｆｆｎの矩形波
で直接電流を変調することにより、発振周波数がν１と
ν２−の２値に変調される。周波数変調されたレーザ光
２１はコリメートレンズ１ｅで平行光となシ、ビームス
プリッタ１７によって２つに分岐され、一方のレーザ光
２２は反射鏡１９゜２０によって構成された遅延回路を
通って変調周波数の１／２周期だけ遅延させた後、ビー
ムスプリッタ１８で他方のレーザ光２３と結合されて出
射レーザ光３８となる。
出射レーザ光３８のうち、遅延回路を通らないレーザ光
２３の発振周波数変化は第４図（、）、一方遅延回路を
通過したレーザ光２２の発振周波数変化は第４図（ｂ）
となる。したがって出射レーザ光３８の発振周波数は第
４図（Ｃ）となり、常に発振周波数ν１とν２ の２周
波のレーザ光が得られる。レーザ光２２と２３の強度を
等しくしたので、出射レーザ光３８は第６図に示すよう
な光ビートとなる。
２３の発振周波数変化は第４図（、）、一方遅延回路を
通過したレーザ光２２の発振周波数変化は第４図（ｂ）
となる。したがって出射レーザ光３８の発振周波数は第
４図（Ｃ）となり、常に発振周波数ν１とν２ の２周
波のレーザ光が得られる。レーザ光２２と２３の強度を
等しくしたので、出射レーザ光３８は第６図に示すよう
な光ビートとなる。
本実施例では、半導体レーザとして発振波長１．３μｍ
の分布帰還型半導体レーザを用い、２つの周波数間隔ν
１−ν２＝１００ＭＨｚとなるように変調電流値を設定
した。光ビートとなった出射レーザ光３８をフォトダイ
オードで受光すると、フォトダイオードは光の周波数ν
１．ν２に応答できないため、ビート信号として１００
ＭＨｚの正弦波が検出できた。
の分布帰還型半導体レーザを用い、２つの周波数間隔ν
１−ν２＝１００ＭＨｚとなるように変調電流値を設定
した。光ビートとなった出射レーザ光３８をフォトダイ
オードで受光すると、フォトダイオードは光の周波数ν
１．ν２に応答できないため、ビート信号として１００
ＭＨｚの正弦波が検出できた。
本実施例では遅延回路を反射鏡で構成したが、変調周波
数が低い場合には遅延線が長くなるため光ファイバ等で
構成してもよい。
数が低い場合には遅延線が長くなるため光ファイバ等で
構成してもよい。
第２図に本発明の実施例の半導体レーザ測距装置の構成
図を示す。２４は、第１図に示した半導体レーザ装置、
２５．２６はビームスプリッタ、２７はターゲット、２
８．２９は集光レンズ、３０゜３１は光検出器、３２は
位相差計である。
図を示す。２４は、第１図に示した半導体レーザ装置、
２５．２６はビームスプリッタ、２７はターゲット、２
８．２９は集光レンズ、３０゜３１は光検出器、３２は
位相差計である。
半導体レーザ装置２４からの出射光３３は、ビームスプ
リンタ２６で分岐され、一方のレーザ光３４は参照光と
して光検出器３０で検出され、参照光ビート信号３６が
得られる。また他方のレーザ光３６はターゲット２７の
間を往復した後に信号光として光検出器３１で検出され
、信号光ビートの信号３７が得られる。参照光ビート３
５と信号光ビート３了の位相差を位相差計３２で測定す
ることにより、ターゲットまでの距離を測定することが
できた。第３図は参照光ビートと信号光ビートの波形を
示す。
リンタ２６で分岐され、一方のレーザ光３４は参照光と
して光検出器３０で検出され、参照光ビート信号３６が
得られる。また他方のレーザ光３６はターゲット２７の
間を往復した後に信号光として光検出器３１で検出され
、信号光ビートの信号３７が得られる。参照光ビート３
５と信号光ビート３了の位相差を位相差計３２で測定す
ることにより、ターゲットまでの距離を測定することが
できた。第３図は参照光ビートと信号光ビートの波形を
示す。
本実施例では、光ビート周波数ｆ １００ Ｍ Ｈｚと
したが、距離分解能を向上させるには、光ビート周波数
を高くすればよい。これは、変調電流全増加することに
より、ある程度任意に設定可能である。
したが、距離分解能を向上させるには、光ビート周波数
を高くすればよい。これは、変調電流全増加することに
より、ある程度任意に設定可能である。
また、半導体レーザとして外部共振器型半導体レーザを
用いると、スペクトル線幅が分布帰還型半導体レーザに
比べて非常に狭いため、Ｓ／Ｎ比が向上した。
用いると、スペクトル線幅が分布帰還型半導体レーザに
比べて非常に狭いため、Ｓ／Ｎ比が向上した。
発明の効果
以上述べてきたように本発明は、半導体レーザを用いて
いるため非常に小型な構成で２つの周波数のレーザ光を
得ることができる。画周波数のレーザ光強度はほぼ等し
いため、変調度１００％の光ビートが得られ、光ビート
周波数は変調電流を変化することにより可変となる。
いるため非常に小型な構成で２つの周波数のレーザ光を
得ることができる。画周波数のレーザ光強度はほぼ等し
いため、変調度１００％の光ビートが得られ、光ビート
周波数は変調電流を変化することにより可変となる。
また、画周波数のレーザ光の偏光方向は同一であるだめ
光ビートラ検出する際に偏光子を用いる必要がなくパワ
ーも有効に利用することができる。
光ビートラ検出する際に偏光子を用いる必要がなくパワ
ーも有効に利用することができる。
第１図は本発明の一実施例の半導体レーザ装置の概略構
成図、第２図は本発明の実施例の半導体レーザ測距装置
の概略構成図、第３図は参照光ビートと信号光ビートの
波形図、第４図はレーザ光の発振周波数変化を示す図、
第５図は光ビート信号図、第６図は２縦モード横ゼーマ
ンレーザの構成図、第７図は２縦モードレーザを用いた
位相差法の原理図である。 １４・・・・・・半導体レーザ、１６・・・・・・変調
器、１６・・・・・コリメートレンズ、１７．１８・・
・・・・ビームスプリッタ、１９ 、２０・・・・・・
反射鏡、２４・・・・・・半導体レーザ装置、２６・・
・・・・ビームスプリッタ、２７・・・・・・クーゲッ
ト、３０．３１・・・・・・光検出器、３２・・・・・
・位相差計。 代理人の氏名 弁理士 粟 野 重 孝 ほか１名第 図 第 図 第 変調与 図 ’Ｉｙ＋ −Ｖｔ ） ℃ 第 図 第 図 第 図 第 図
成図、第２図は本発明の実施例の半導体レーザ測距装置
の概略構成図、第３図は参照光ビートと信号光ビートの
波形図、第４図はレーザ光の発振周波数変化を示す図、
第５図は光ビート信号図、第６図は２縦モード横ゼーマ
ンレーザの構成図、第７図は２縦モードレーザを用いた
位相差法の原理図である。 １４・・・・・・半導体レーザ、１６・・・・・・変調
器、１６・・・・・コリメートレンズ、１７．１８・・
・・・・ビームスプリッタ、１９ 、２０・・・・・・
反射鏡、２４・・・・・・半導体レーザ装置、２６・・
・・・・ビームスプリッタ、２７・・・・・・クーゲッ
ト、３０．３１・・・・・・光検出器、３２・・・・・
・位相差計。 代理人の氏名 弁理士 粟 野 重 孝 ほか１名第 図 第 図 第 変調与 図 ’Ｉｙ＋ −Ｖｔ ） ℃ 第 図 第 図 第 図 第 図
Claims (2)
- （１）矩形波で周波数変調された単一縦モード半導体レ
ーザからの出射光をビームスプリッタで２つのレーザ光
に分岐し、一方のレーザ光を遅延回路を通して前記変調
周波数の１／２周期だけ遅延させた後、結合器で他方の
レーザ光を結合して出射することを特徴とする半導体レ
ーザ装置。 - （２）特許請求の範囲第１項記載の半導体レーザ装置か
らの出射光をビームスプリッタで２つに分岐し、第１の
レーザ光を参照光として第１の光検出器で検出し、第２
のレーザ光を測距のターゲットとの間を往復した後に第
２の光検出器で検出し、前記第１および第２の光検出器
で検出された２つの信号の位相差を位相差計で検出する
ことを特徴とする半導体レーザ測距装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63196555A JPH0245790A (ja) | 1988-08-05 | 1988-08-05 | 半導体レーザ装置と半導体レーザ測距装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63196555A JPH0245790A (ja) | 1988-08-05 | 1988-08-05 | 半導体レーザ装置と半導体レーザ測距装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0245790A true JPH0245790A (ja) | 1990-02-15 |
Family
ID=16359683
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63196555A Pending JPH0245790A (ja) | 1988-08-05 | 1988-08-05 | 半導体レーザ装置と半導体レーザ測距装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0245790A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5414509A (en) * | 1993-03-08 | 1995-05-09 | Associated Universities, Inc. | Optical pressure/density measuring means |
-
1988
- 1988-08-05 JP JP63196555A patent/JPH0245790A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5414509A (en) * | 1993-03-08 | 1995-05-09 | Associated Universities, Inc. | Optical pressure/density measuring means |
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