JPH04115008U - アブソリユ−ト測長器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 光源に波長チュ−ニング可能なＬＤ励起のＮ
ｄ：ＹＡＧレ−ザを使用することにより、小型かつ高信
頼性のアブソリュ−ト測長器を実現する。 【構成】 波長の異なる複数の光を測長用干渉計部に入
射し、この測長用干渉計部から得られた複数の干渉位相
から絶対距離を測定するアブソリュ−ト測長器におい
て、前記波長の異なる複数の光を出射する光源にレ−ザ
ダイオ−ド励起のＮｄ：ＹＡＧレ−ザを用い、その共振
器内に波長選択素子を挿入して、複数の発振波長を順次
出射できる多波長光源を使用した構成としたことを特徴
とする。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、光の干渉を利用して物体までの絶対距離を測定するアブソリュ−ト 測長器に関し、特に光源部にＮｄ：ＹＡＧレ−ザを使用した多波長レ−ザを用い て、小型かつ高信頼性の装置を実現するものである。

【０００２】

【従来の技術】

従来からアブソリュ−ト測長器に関する様々な報告がされているが、未だに実 用化されているものはない。その原因は、アブソリュ−ト測長を行うために必要 な光源の構成が、非常に複雑になってしまうためである。現在報告されている中 で１×１０^-7以上の精度を持つアブソリュ−ト測長器は、光源にＣＯ₂ （炭酸ガ ス）レ−ザを用い、測長用干渉計部に異なる波長の複数の光を順次選択して入射 させ、得られる干渉位相の差から絶対距離を求める端数法により実現している測 長器である。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、ＣＯ₂ レ−ザはガスレ−ザであるため、装置が大型で短寿命、 しかも高価であるなどの課題を持っており、これらの要因がアブソリュ−ト測長 器が商品化されるまでに至っていない点である。

【０００４】 本考案は上記従来技術の課題を踏まえて成されたものであり、アブソリュ−ト 測長器の光源部に固体レ−ザであるＮｄ：ＹＡＧレ−ザ（レ−ザ増幅材料にネオ ジウムイオンＮｄ³⁺を入れたイットリウム・アルミニウム・ガ−ネット（Ｙ₃ Ａ ｌ₅ Ｏ₁₂：ＹＡＧと略称）を用いたもの）を使用することにより、小型かつ高信 頼性のアブソリュ−ト測長器を提供することを目的としたものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

上記課題を解決するための本考案の構成は、波長の異なる複数の光を測長用干 渉計部に入射し、この測長用干渉計部から得られた複数の干渉位相から絶対距離 を測定するアブソリュ−ト測長器において、前記波長の異なる複数の光を出射す る光源にレ−ザダイオ−ド（以下、単にＬＤという）励起のＮｄ：ＹＡＧレ−ザ を用い、その共振器内に波長選択素子を挿入して、複数の発振波長を順次出射で きる多波長光源を使用した構成としたことを特徴とするものである。

【０００６】

【作用】

以前のＮｄ：ＹＡＧレ−ザはフラッシュランプで励起していたため、ＣＯ2 レ −ザと同様に大型な装置であったが、近年になって、ＬＤの出力が向上したこと により、ＬＤ励起が可能となり、小型で高効率、高信頼性な光源となってきた。 一方、Ｎｄ：ＹＡＧ結晶は固体であるため、多数の発振線を持っており、レ−ザ 共振器内に波長チュ−ニング可能な波長選択素子を入れることにより、複数の波 長で発振が可能であり、測長用の多波長光源を実現できる。したがって、本考案 によれば、光源に波長チュ−ニング可能なＬＤ励起のＮｄ：ＹＡＧレ−ザを使用 しており、装置の小型化を可能とし、信頼性を向上できる。

【０００７】

【実施例】

以下、本考案を図面に基づいて説明する。 図１は本考案の光源にＮｄ：ＹＡＧレ−ザを用いたアブソリュ−ト測長器の一 実施例を示す構成図である。図１において、本考案のアブソリュ−ト測長器は多 波長光源部１と測長用干渉計部２に大別されて構成される。多波長光源部１は、 波長の異なる複数の光を順次出射するための光源であり、波長選択素子を共振器 内に入れたＬＤ励起型のＮｄ：ＹＡＧレ−ザである。多波長光源部１において、 ＬＤ駆動用定電流源１２で駆動された励起用ＬＤ光源１１の出射光は、カップリ ング用光学系１３を経て、Ｎｄ：ＹＡＧ結晶１４に入射される。このＮｄ：ＹＡ Ｇ結晶１４で発生した螢光は、Ｎｄ：ＹＡＧ結晶１４の図１における左端面とレ −ザ共振器用ミラ−１７で共振器が形成されるので、レ−ザ発振する。この時の 発振波長は、複屈折フィルタ１５の角度を波長チュ−ニング用駆動部１６で調整 することにより可変される。このようにして多波長光源部１から出射された波長 の光は、測長用干渉計部２に入射される。測長用干渉計部２は、ハ−フミラ−２ １と２つのコ−ナ−キュ−ブ２２（参照用），２３（測長用）から成るマイケル ソンの干渉計で構成され、その干渉信号は光検出器２４で検出され、干渉位相測 定回路２５で干渉位相を測定される。演算回路２６では、多波長光源部１から出 射される複数の波長の光に対する干渉位相測定回路２５の出力を取り込み、絶対 距離を演算する。

【０００８】 次に、端数法によるアブソリュ−ト測長を行うための発振波長の選択例を示す 。なお、この場合、端数法に要求される波長差を持つ発振線で、かつ発光強度の 高いレ−ザ遷移を選ぶことが重要である。ここで、図２はＮｄ：ＹＡＧのエネル ギ準位図である。⁴ Ｆ_3/2 準位は２３０μｓ程度の長い螢光寿命を有しており、 ０．９μｍ帯（⁴ Ｆ_3/2 →⁴ Ｉ_9/2 ）、１．０６μｍ帯（⁴ Ｆ_3/2 →⁴ Ｉ_11/2） 、１．３μｍ帯（⁴ Ｆ_3/2 →⁴ Ｉ_13/2）で強い螢光が観測される。この内、螢光 遷移が最も強いのは、１．０６μｍ帯である。⁴ Ｆ_3/2 は結晶場によりＲ1 ，Ｒ 2 の二つの準位に分裂している。また、⁴ Ｉ_11/2準位はＹ1 〜Ｙ6 の六つの準位 に分裂している。図３にＮｄ：ＹＡＧの１．０６μｍ帯における螢光スペクトラ ムを示す。図に示すように、常温ではＲ2 からＹ3 に至る波長１．０６４μｍの 螢光線が最も強く、したがってこの波長でレ−ザ発振が最も生じやすい。表１は このようにして選択された発振波長例を示すものである。この表１に示す発振波 長λ1 〜λ4 の４つの波長を順次出射して、測長用干渉計部２に入射させ、得ら れる干渉位相をそれぞれ測定し、演算回路２６にて演算することにより、高精度 なアブソリュ−ト測長を可能としている。定性的には、周波数差を対数的に大き くすることにより、合成波長を小さくしていき、アブソリュ−トで測定できる距 離を高精度化していく端数法を使用している。

【０００９】

【表１】

【００１０】 なお、上記実施例において、波長選択素子１５として複屈折フィルタを使用し たが、これに限るものではなく、回折格子や超音波光変調器などでも良い。また 、干渉計としては、マイケルソン干渉計を使用しているが、フィゾ−型やマッハ ツェンダ型などを用いても良い。

【００１１】

【考案の効果】

以上、実施例と共に具体的に説明したように、本考案によれば、アブソリュ− ト測長器の光源として、波長チュ−ニング可能なＬＤ励起のＮｄ：ＹＡＧレ−ザ を使用しており、小型で信頼性の高いアブソリュ−ト測長器を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案のアブソリュ−ト測長器の一実施例を示
す構成図である。

【図２】図１装置の光源に用いるＮｄ：ＹＡＧのエネル
ギ準位図である。

【図３】図１装置の光源に用いるＮｄ：ＹＡＧの１．０
６μｍ帯における螢光スペクトルを示す図である。

【符号の説明】

１ 多波長光源部 ２ 測長用干渉計部 １１ 励起用ＬＤ光源 １２ ＬＤ駆動用定電流源 １３ カップリング用光学系 １４ Ｎｄ：ＹＡＧ結晶 １５ 複屈折フィルタ（波長選択素子） １６ 波長チュ−ニング用駆動部 １７ レ−ザ共振器用ミラ− ２１ ハ−フミラ− ２２ 参照用コ−ナ−キュ−ブ ２３ 測長用コ−ナ−キュ−ブ ２４ 光検出器 ２５ 干渉位相測定回路 ２６ 演算回路

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 波長の異なる複数の光を測長用干渉計部
   に入射し、この測長用干渉計部から得られた複数の干渉
   位相から絶対距離を測定するアブソリュ−ト測長器にお
   いて、前記波長の異なる複数の光を出射する光源にレ−
   ザダイオ−ド励起のＮｄ：ＹＡＧレ−ザを用い、その共
   振器内に波長選択素子を挿入して、複数の発振波長を順
   次出射できる多波長光源を使用した構成としたことを特
   徴とするアブソリュ−ト測長器。