WO2016024332A1 - レーザ光送受信装置及びレーザレーダ装置 - Google Patents

レーザ光送受信装置及びレーザレーダ装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2016024332A1
WO2016024332A1 PCT/JP2014/071315 JP2014071315W WO2016024332A1 WO 2016024332 A1 WO2016024332 A1 WO 2016024332A1 JP 2014071315 W JP2014071315 W JP 2014071315W WO 2016024332 A1 WO2016024332 A1 WO 2016024332A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
light
polarization
laser
output
optical system
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.)
Ceased
Application number
PCT/JP2014/071315
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
康裕 日隈
武司 崎村
陽介 秋野
柳澤　隆行
久理 田中
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to EP14899693.7A priority Critical patent/EP3182152B1/en
Priority to US15/502,750 priority patent/US10353054B2/en
Priority to CN201480080994.0A priority patent/CN106574963B/zh
Priority to JP2016542465A priority patent/JP6293285B2/ja
Priority to PCT/JP2014/071315 priority patent/WO2016024332A1/ja
Publication of WO2016024332A1 publication Critical patent/WO2016024332A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/481—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
    • G01S7/4811—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements common to transmitter and receiver
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S17/50—Systems of measurement based on relative movement of target
    • G01S17/58—Velocity or trajectory determination systems; Sense-of-movement determination systems
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/88—Lidar systems specially adapted for specific applications
    • G01S17/95—Lidar systems specially adapted for specific applications for meteorological use
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/481—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
    • G01S7/4811—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements common to transmitter and receiver
    • G01S7/4812—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements common to transmitter and receiver transmitted and received beams following a coaxial path
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/481—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
    • G01S7/4817—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements relating to scanning
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/481—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
    • G01S7/4818—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements using optical fibres
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/491—Details of non-pulse systems
    • G01S7/4912—Receivers
    • G01S7/4917—Receivers superposing optical signals in a photodetector, e.g. optical heterodyne detection
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/499—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00 using polarisation effects
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C3/00—Measuring distances in line of sight; Optical rangefinders
    • G01C3/02—Details
    • G01C3/06—Use of electric means to obtain final indication
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A90/00—Technologies having an indirect contribution to adaptation to climate change
    • Y02A90/10—Information and communication technologies [ICT] supporting adaptation to climate change, e.g. for weather forecasting or climate simulation

Definitions

  • the present invention provides a laser beam transmitter / receiver that radiates laser light into a space and receives the reflected light of the laser beam reflected by an observation target that exists in the space, and radiates the laser light into the space.
  • the present invention relates to a laser radar device that receives reflected light of a laser beam reflected by an existing observation target and combines the reflected light with local light to obtain a beat signal.
  • the main components of the laser beam transmitting / receiving apparatus disclosed in Patent Document 1 below are as follows. (1) Laser light source for outputting laser light (2) Polarizing beam splitter for transmitting laser light output from the laser light source (3) 1/4 wavelength plate for transmitting laser light transmitted through the polarizing beam splitter (4) Target Receiving the reflected light of the laser beam reflected back to
  • the laser beam that has passed through the quarter-wave plate is irradiated onto the target existing in the space, and then the reflected light of the laser beam that has been reflected back to the target passes through the quarter-wave plate again.
  • the polarization is rotated by 90 ° as compared with the laser light at the time when it is output from the laser light source. Therefore, the reflected light of the laser light is reflected by the polarization beam splitter and received by a light receiver arranged in a direction different from the laser light source.
  • a scanner optical element is mounted to enable observation in two viewing directions, and the scanner control apparatus mechanically controls the scanner optical element.
  • the laser beam is scanned.
  • the scanner optical element is constituted by a galvanic mirror, and the scanner control device is equipped with an electric motor control device that drives the galvanic mirror.
  • Patent Document 2 discloses a laser beam transmission / reception apparatus that splits a laser beam output from a laser light source into two using a polarization beam splitter in order to enable observation in two viewing directions.
  • the polarizing beam splitter branches the p-polarized light and the s-polarized light in the laser light output from the laser light source, and can split the laser light in two directions.
  • the polarization beam splitter does not include a movable part that may break down, and can split the laser light in two directions without performing mechanical control.
  • the conventional laser beam transmitter / receiver is configured as described above, it is possible to observe the two viewing directions by scanning the laser beam by mechanically controlling the scanner optical element (Patent Document 1).
  • mechanically controlling the scanner optical element it is necessary to mount a scanner control device for controlling the scanner optical element, which causes a problem of increasing the size of the apparatus.
  • the scanner optical element is moved, there is a problem that the reliability of the apparatus is lowered.
  • Patent Document 2 when a laser beam output from a laser light source is split into two using a polarization beam splitter (Patent Document 2), since there is no moving part, the reliability of the apparatus can be improved. Since it is bifurcated, the energy per pulse is halved. For this reason, there is a problem that the power of laser light to be transmitted / received is lowered and the observation accuracy may be deteriorated.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and is a laser beam transmitter / receiver capable of transmitting laser beams without power reduction in two lines of sight without mechanically scanning the laser beams. And it aims at obtaining a laser radar device.
  • a laser beam transmitting / receiving apparatus includes: a light source that outputs laser light; and a polarization switching unit that outputs laser light in a direction corresponding to the polarization while temporally switching the polarization of the laser light output from the light source.
  • a first transmission / reception optical system that radiates the laser light output from the polarization switching means to the space and receives the reflected light of the laser light reflected by the observation target existing in the space; and a first transmission / reception optical Second transmission / reception that is arranged in a different direction from the system, radiates the laser light output from the polarization switching means to the space, and receives the reflected light of the laser light reflected by the observation target existing in the space
  • An optical system and a reception optical system for receiving the reflected light received by the first transmission / reception optical system and receiving the reflection light received by the second transmission / reception optical system are provided.
  • the polarization switching means for outputting the laser beam in the direction corresponding to the polarization while switching the polarization of the laser beam output from the light source with respect to time the laser beam is mechanically transmitted.
  • the laser beam is mechanically transmitted.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a laser beam transmitting / receiving apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
  • a transmission light source 1 is a light source that outputs linearly polarized laser light.
  • the laser beam transmitting / receiving apparatus of FIG. 1 When used as a wind measurement Doppler lidar, it outputs a single frequency laser beam. 1 constitutes a part of a laser radar apparatus that observes a target (observation target) existing at a long distance, CW (high peak pulse laser light or continuous wave CW ( Continuous Wave) The light is output.
  • CW high peak pulse laser light or continuous wave CW ( Continuous Wave)
  • the light is output.
  • the wavelength of the laser light an eye-safe wavelength of 1.5 ⁇ m to 1.7 ⁇ m is often used in consideration of safety for eyes.
  • the transmission light source 1 outputs linearly polarized laser light will be described. However, circularly polarized laser light may be output.
  • the polarization switching unit 2 outputs laser light in a direction corresponding to the polarization while temporally switching the polarization of the laser light output from the transmission light source 1. That is, when the p-polarized laser light is output from the transmission light source 1, the polarization switching unit 2 transmits the p-polarized laser light to the reflection mirror 3 side and the p-polarized light output from the transmission light source 1. An optical component in which the polarization state of the laser light is rotated by 90 °, thereby switching the polarization of the laser light to s-polarized light and switching the output state B in which the s-polarized laser light is reflected to the polarization rotating unit 6 side in time. It is.
  • the polarization switching unit 2 constitutes polarization switching means.
  • the transmission light source 1 may output s-polarized laser light.
  • the polarization switching unit 2 rotates the polarization direction of the s-polarized laser light by 90 ° to switch the polarization of the laser light to p-polarized light, and transmits the p-polarized laser light to the reflection mirror 3 side.
  • This is an optical component in which the output state A and the output state B in which the s-polarized laser light output from the transmission light source 1 is reflected to the polarization rotation unit 6 are switched in time.
  • the reflection mirror 3 reflects the p-polarized laser beam output from the polarization switching unit 2 to the polarization rotation unit 4 side, and reflects the s-polarized reflected light output from the polarization rotation unit 4 to the polarization switching unit 2 side. It is an optical component.
  • the polarization rotation unit 4 is composed of, for example, a quarter wavelength plate, an optical rotator, a Faraday rotator, or a Pockels cell. If the quarter-wave plate is used in the laser beam transmitting / receiving apparatus of FIG. 1, the polarization rotation unit 4 converts the p-polarized laser beam, which is linearly polarized light output from the reflection mirror 3, into a circularly-polarized laser beam.
  • the circularly polarized laser beam is output to the transmission optical system 5, while the circularly polarized reflected light output from the transmission optical system 5 (the reflection of the laser beam returned by being reflected by the target existing in the space).
  • Light is converted into s-polarized laser light, which is linearly polarized light, and the s-polarized laser light is output to the reflection mirror 3. That is, the polarization rotation unit 4 passes the polarization rotation unit 4 from the transmission optical system 5 and outputs to the reflection mirror 3 with respect to the polarization direction of the laser output from the reflection mirror 3 to the polarization rotation unit 4. This is an optical component that rotates the polarization direction of reflected light by 90 °.
  • the transmission optical system 5 is composed of, for example, a lens, a window, and the like, and radiates circularly polarized laser light output from the polarization rotation unit 4 into the space, while being reflected by a target existing in the space and returned.
  • the reflected light of the laser light (the reflected light becomes circularly polarized light that rotates in the reverse direction to the transmitted light (laser light emitted into the space) in the traveling direction), and the circularly polarized reflected light is received by the polarization rotation unit 4.
  • the transmission optical system 5 is mounted for the purpose of enlarging the beam diameter of the transmission light, which is laser light, and collimating the beam.
  • the transmission optical system 5 is used. There is no need to install.
  • the s-polarized reflected light output from the reflection mirror 3 to the polarization switching unit 2 is reflected by the polarization switching unit 2 and output to the reception optical system 8.
  • the reflection mirror 3, the polarization rotating unit 4, and the transmission optical system 5 constitute a first transmission / reception optical system.
  • the polarization rotation unit 6 is composed of, for example, a quarter-wave plate, an optical rotator, a Faraday rotator, a Pockels cell, or the like, and is arranged in a direction different from the reflection mirror 3.
  • the polarization rotation unit 6 converts the s-polarized laser beam that is linearly polarized light output from the polarization switching unit 2 into a circle.
  • the laser beam is converted into polarized laser light, and the circularly polarized laser beam is output to the transmission optical system 7, while the circularly polarized reflected light output from the transmission optical system 7 (reflected and returned to the target existing in space)
  • This is an optical component that converts the reflected laser beam) into p-polarized laser light, which is linearly polarized light, and outputs the p-polarized laser light to the polarization switching unit 2.
  • the transmission optical system 7 is composed of, for example, a lens and a window, and radiates circularly polarized laser light output from the polarization rotation unit 6 into the space, while being reflected by a target existing in the space and returned.
  • the reflected light of the laser light (the reflected light becomes circularly polarized light that rotates in the reverse direction to the transmitted light (laser light emitted into the space) with respect to the traveling direction), and the circularly polarized reflected light is received by the polarization rotation unit 6.
  • the transmission optical system 7 is mounted for the purpose of enlarging the beam diameter of the transmission light, which is laser light, and collimating the beam. However, if there is no need to change the beam of the transmission light, the transmission optical system 7 is used. There is no need to install.
  • the p-polarized reflected light output from the polarization rotation unit 6 to the polarization switching unit 2 passes through the polarization switching unit 2 and is output to the reception optical system 8. Note that the polarization transmitting unit 6 and the transmission optical system 7 constitute a second transmission / reception optical system.
  • the receiving optical system 8 is composed of, for example, a lens or the like. After receiving the s-polarized reflected light reflected by the polarization switching unit 2 after being output from the reflecting mirror 3, the receiving optical system 8 is output from the polarization rotating unit 6. The p-polarized reflected light transmitted through the polarization switching unit 2 is received.
  • the receiving optical system 8 is combined with a light receiving element (not shown), the reflected light is input to the receiving aperture of the light receiving element without loss in order to make the reflected light output from the polarization switching unit 2 enter without loss.
  • a function of condensing light in the receiving aperture of the light receiving element is provided.
  • the reception optical system 8 has a function of condensing the reflected light output from the polarization switching unit 2 and coupling it to the core of the optical fiber when coupled to an optical fiber (not shown).
  • the transmission light source 1 outputs p-polarized laser light that is linearly polarized light.
  • the polarization switching unit 2 When the p-polarized laser beam is output from the transmission light source 1, the polarization switching unit 2 outputs the laser beam in a direction corresponding to the polarization while switching the polarization of the laser beam in terms of time. That is, the polarization switching unit 2 rotates the polarization state of the p-polarized laser light output from the transmission light source 1 by 90 ° and the output state A in which the p-polarized laser light is transmitted to the reflection mirror 3 side.
  • the output state A and the output state B are switched over time, and 2
  • the laser beam output in the line-of-sight direction is realized.
  • the reflection mirror 3 When receiving the p-polarized laser beam from the polarization switching unit 2, the reflection mirror 3 reflects the laser beam toward the polarization rotation unit 4.
  • the polarization rotating unit 4 receives p-polarized laser light from the reflection mirror 3, the polarization rotating unit 4 converts the p-polarized (linearly polarized) laser light into circularly-polarized laser light during transmission of the laser light, and thereby circularly-polarized laser light.
  • the light is output to the transmission optical system 5.
  • the transmission optical system 5 receives circularly polarized laser light from the polarization rotation unit 4, the transmission optical system 5 emits the laser light to the space as transmission light.
  • the transmission optical system 5 receives a part of the laser light (reflected light) reflected and returned by the target existing in the space and the transmission optical system 5 outputs the reflected light to the polarization rotation unit 4.
  • the reflected light is circularly polarized light that rotates in the reverse direction to the transmitted light with respect to the traveling direction.
  • the polarization rotating unit 4 Upon receiving circularly reflected light from the transmission optical system 5, the polarization rotating unit 4 converts the circularly reflected light into s-polarized (linearly polarized) laser light during transmission of the reflected light, and s-polarized laser. The light is output to the reflection mirror 3.
  • the reflecting mirror 3 When receiving the s-polarized reflected light from the polarization rotating unit 4, the reflecting mirror 3 reflects the reflected light toward the polarization switching unit 2.
  • the s-polarized reflected light output from the reflection mirror 3 to the polarization switching unit 2 is reflected by the polarization switching unit 2 and output to the reception optical system 8.
  • the polarization rotation unit 6 Upon receiving the s-polarized laser light from the polarization switching unit 2, the polarization rotation unit 6 converts the s-polarized (linearly polarized) laser light into circularly-polarized laser light during transmission of the laser light, thereby converting the circularly-polarized laser light. Laser light is output to the transmission optical system 7.
  • the transmission optical system 7 receives circularly polarized laser light from the polarization rotation unit 6, the transmission optical system 7 emits the laser light to the space as transmission light. Thereafter, a part of the laser light (reflected light) reflected and returned by the target existing in the space is received by the transmission optical system 7, and the transmission optical system 7 outputs the reflected light to the polarization rotation unit 6.
  • the reflected light is circularly polarized light that rotates in the reverse direction to the transmitted light with respect to the traveling direction.
  • the polarization rotating unit 6 Upon receiving the circularly polarized reflected light from the transmission optical system 7, the polarization rotating unit 6 converts the circularly polarized reflected light into p-polarized (linearly polarized) laser light when the reflected light is transmitted, and the p-polarized laser is transmitted. The light is output to the polarization switching unit 2.
  • the p-polarized reflected light output from the polarization rotation unit 6 to the polarization switching unit 2 passes through the polarization switching unit 2 and is output to the reception optical system 8.
  • the reception optical system 8 receives the s-polarized reflected light reflected by the polarization switching unit 2 after being output from the reflection mirror 3, and is transmitted from the polarization rotation unit 6 and then transmitted through the polarization switching unit 2. Receives p-polarized reflected light. That is, the reception optical system 8 receives the s-polarized reflected light and the p-polarized reflected light as orthogonally polarized light.
  • the aerosol in the atmosphere is the target
  • the frequency of the reflected light of the laser light scattered by the aerosol is the aerosol moving speed (wind speed). Since it is shifted by the Doppler frequency corresponding to, the wind speed can be measured from the frequency of the reflected light.
  • the distance to the target can be calculated from the time from when the laser light is emitted until the reflected light is received.
  • the polarization switching unit 2 that outputs the laser light in the direction corresponding to the polarization while temporally switching the polarization of the laser light output from the transmission light source 1.
  • the laser beam without power reduction can be transmitted in the two line-of-sight directions without mechanically scanning the laser beam. That is, by providing the polarization switching unit 2 that outputs the laser light in the direction corresponding to the polarization, it is possible to observe in the two line-of-sight directions without mounting a plurality of transmission light sources 1 and reception optical systems 8. A reduction in size and weight can be achieved.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a polarization switching unit 2 of a laser beam transmitting / receiving apparatus according to Embodiment 2 of the present invention.
  • the polarization switch 11 is composed of, for example, a Pockels cell, a car cell, a half-wave plate with a rotating means, or a waveguide-type polarization switch, and the laser light output from the transmission light source 1.
  • the polarizer 12 is composed of, for example, a polarization beam splitter, a thin film polarizer, a polaroid (registered trademark / hereinafter, omitted) prism, or a Wollaston prism, etc., depending on the polarization switched by the polarization switch 11.
  • the laser beam is output to the reflection mirror 3 or the polarization rotation unit 6.
  • the output state is the output state A, and the p-polarized laser light is output to the polarizer 12 without changing the polarization direction of the p-polarized laser light output from the transmission light source 1.
  • the polarization switch 11 is turned on, the output state is changed to the output state B, and the polarization direction of the p-polarized laser light output from the transmission light source 1 is rotated by 90 ° to switch the polarization of the laser light to s-polarized light.
  • the s-polarized laser light is output to the polarizer 12.
  • a Pockels cell (a modulation element constituting an electro-optic modulator) made of lithium niobate (LiNbO 3 ) having a Pockels effect whose refractive index changes in proportion to an applied electric field is used.
  • the Pockels cell generates birefringence due to the electro-optic effect when an electric field is applied. At this time, a phase difference occurs in the direction of the fast axis and the slow axis that are orthogonal to the optical axis of the Pockels cell, so that the polarization of the laser light transmitted through the Pockels cell changes.
  • the voltage when the polarization direction of the laser light is rotated by 90 ° is called a 1 ⁇ 2 wavelength voltage. Therefore, when a Pockels cell is used as the polarization switch 11, the polarization direction can be switched temporally by switching between the voltage non-application state and the half-wave voltage application state. Since the Pockels cell does not have a movable mechanism and switches polarization by voltage, it has high reliability and can switch polarization at high speed.
  • a car cell that is an electro-optic modulator can be used as the polarization switch 11.
  • the car cell has a Kerr effect in which the refractive index changes in proportion to the square of the applied electric field. By applying the electric field, the same operation as the Pockels cell can be realized.
  • a 1 ⁇ 2 wavelength plate can be used as the polarization switch 11.
  • a half-wave plate for example, if a half-wave plate is periodically rotated by attaching a rotation mechanism to the half-wave plate, the same operation as a Pockels cell can be realized. Can do. In this case, although the polarization switching speed is slow, it can be driven with low power consumption. Note that, when a waveguide type polarization switch is used as the polarization switch 11, the output of the laser beam that can be handled becomes small, but the optical system and the drive system of the polarization switch can be made small.
  • the polarizer 12 outputs laser light to the reflection mirror 3 or the polarization rotation unit 6 according to the polarization switched by the polarization switch 11.
  • a polarizing beam splitter is used as the polarizer 12
  • p-polarized light is transmitted and s-polarized light is reflected.
  • the polarizer 12 receives the p-polarized laser light from the polarization switch 11 when it is off, the polarizer 12 transmits the p-polarized laser light to the reflection mirror 3 side, and then the s-polarized reflected light output from the reflection mirror 3. Is reflected to the receiving optical system 8 side.
  • the polarizer 12 receives the s-polarized laser light from the polarization switch 11, the polarizer 12 reflects the s-polarized laser light toward the polarization rotating unit 6, and then the p-polarized light output from the polarization rotating unit 6. The reflected light is transmitted to the receiving optical system 8 side.
  • a polarizer to be used is selected in consideration of power resistance.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram showing the relationship between the on / off state of the polarization switch 11 and the intensity of each laser beam in the output direction. From FIG. 3, when the polarization switch 11 is off, the laser light is output from the polarizer 12 of the polarization switching unit 2 to the reflection mirror 3, and when the polarization switch 11 is on, from the polarizer 12 of the polarization switching unit 2. It can be seen that the laser light is output to the polarization rotation unit 6. Therefore, the line-of-sight direction can be switched by switching the on / off state of the polarization switch 11.
  • the FOM ( Figure of Merit) indicating the figure of merit of the laser beam transmitting / receiving apparatus having one line-of-sight direction is expressed by the following equation (1) according to the laser beam energy E per pulse and the pulse repetition frequency f. ). Therefore, in the laser beam transmitting / receiving apparatus (the first and second embodiments) in which the line-of-sight direction is two directions and the polarization of the laser beam is temporally switched, the FOM per line-of-sight direction is expressed by the following equation (2). expressed.
  • the FOM per line-of-sight direction is expressed by the following formula (3).
  • the laser light output is distributed in two different directions when the polarization of the laser light is temporally switched as in the first and second embodiments.
  • a higher FOM can be obtained. Therefore, when the FOM per line-of-sight direction is made the same, the laser beam transmitter / receiver of Embodiments 1 and 2 is more required for the transmission light source 1 than the laser beam transmitter / receiver described in Patent Document 2.
  • the output of the laser beam can be reduced. As a result, the transmission light source 1 can be reduced in size and weight, and the power consumption can be reduced, so that the laser beam transmitting / receiving apparatus can be configured to be small and light.
  • the polarization switching unit 2 including the polarization switch 11 and the polarizer 12 is shown to switch the polarization of the laser light in terms of time, but the laser light emitted from the transmission optical systems 5 and 7
  • a half-wave plate 13 is used instead of the polarization switch 11 as shown in FIG. Also good.
  • the polarizer 12 is output from the transmission light source 1 and is half.
  • the laser light transmitted through the wave plate 13 is distributed in two directions (p-polarized laser light is output to the reflection mirror 3 and s-polarized laser light is output to the polarization rotation unit 6).
  • the output power of the laser light is divided by half by the polarizer 12 which is a polarization beam splitter, and the output power of each distributed laser light is reduced, but the laser light is simultaneously emitted in two viewing directions. Can do. Therefore, the receiving optical system 8 can receive reflected light in two viewing directions almost simultaneously.
  • the distribution ratio of the laser beam distributed by the polarizer 12 can be freely set. Can do.
  • the rotation angle of the half-wave plate 13 is switched over time so that the polarization direction is 0 ° or 90 ° with respect to the polarizer 12, it is the same as when the polarization switch 11 is used.
  • the polarization of the laser light can be switched over time. In this case, however, a mechanical mechanism for switching the rotation angle of the half-wave plate 13 is required.
  • the half-wave plate 13 is used instead of the polarization switch 11.
  • 1 is used instead of the polarization switch 11.
  • a quarter-wave plate may be used, and the same effect as the half-wave plate 13 is obtained.
  • the distribution ratio of the laser light distributed by the polarizer 12 can be freely set.
  • an optical rotator that rotates the polarization direction of the laser light may be used, and the same effect as the half-wave plate 13 can be obtained.
  • FIG. 5 is a block diagram showing a laser radar apparatus according to Embodiment 3 of the present invention.
  • the laser radar apparatus of FIG. 5 is equipped with the laser beam transmitting / receiving apparatus of FIG.
  • the reflected light switching unit 21 is configured by, for example, a polarization coupler or a polarizer, and in a direction corresponding to the polarization of the reflected light (s-polarized reflected light, p-polarized reflected light) received by the receiving optical system 8.
  • the reflected light is output.
  • the reflected light switching unit 21 transmits the p-polarized reflected light output from the receiving optical system 8, outputs the p-polarized reflected light to the optical multiplexer 23, and outputs the s-polarized light output from the receiving optical system 8.
  • the reflected light is reflected and s-polarized reflected light is output to the optical multiplexer 25.
  • the reflected light switching unit 21 constitutes reflected light switching means.
  • the polarization switch 22 is composed of, for example, a Pockels cell, a car cell, a half-wave plate with a rotating means, or a waveguide-type polarization switch, and is a local equivalent to the laser light output from the transmission light source 1. While temporally switching the polarization of light (light from which the laser light output from the transmission light source 1 is branched), local light is output in a direction corresponding to the polarization. That is, when the polarization switch 22 is off, the polarization direction of the p-polarized local light output from the transmission light source 1 is not changed, and the p-polarized local light is output to the optical multiplexer 23.
  • the polarization switch 22 constitutes local light switching means.
  • the optical multiplexer 23 includes, for example, a 3 dB coupler, a beam splitter, a partial reflection mirror, and the like, and includes p-polarized reflected light output from the reflected light switching unit 21 and p-polarized local light output from the polarization switch 22. Are combined, and the combined light (the signal of the difference frequency between the reflected light and the local light) is output to the optical detector 24.
  • the optical detector 24 is composed of, for example, a photodiode or a balanced receiver, converts the combined light output from the optical multiplexer 23 into an electrical signal, and outputs a beat signal that is the electrical signal.
  • the optical multiplexer 23 and the optical detector 24 constitute a first heterodyne detector.
  • the optical multiplexer 25 includes, for example, a 3 dB coupler, a beam splitter, a partial reflection mirror, and the like.
  • the optical multiplexer 25 is an s-polarized reflected light output from the reflected light switching unit 21 and an s output from the polarization switch 22.
  • the polarized local light is optically combined, and the combined light (a signal having a difference frequency between the reflected light and the local light) is output to the optical detector 26.
  • the optical detector 26 is composed of, for example, a photodiode or a balanced receiver, converts the combined light output from the optical combiner 25 into an electrical signal, and outputs a beat signal that is the electrical signal.
  • the optical multiplexer 25 and the optical detector 26 constitute a second heterodyne detector.
  • the reflected light switching unit 21, the polarization switch 22, the optical multiplexers 23 and 25, and the optical detectors 24 and 26 constitute a heterodyne detection unit.
  • the reception optical system 8 receives reflected light (s-polarized reflected light, p-polarized reflected light)
  • the reflected light switching unit 21 receives the reflected light (s-polarized light).
  • the output destination of the reflected light is temporally switched according to the polarization of the reflected light (p-polarized reflected light). That is, when receiving the p-polarized reflected light from the receiving optical system 8, the reflected light switching unit 21 transmits the p-polarized reflected light and outputs the p-polarized reflected light to the optical multiplexer 23.
  • the s-polarized reflected light is received from the receiving optical system 8
  • the s-polarized reflected light is reflected and the s-polarized reflected light is output to the optical multiplexer 25. Since the polarization direction of the reflected light input from the reception optical system 8 to the reflected light switching unit 21 is switched over time by switching the polarization switch 11 on and off, the reflected light output from the reflected light switching unit 21 Will switch the output destination in time.
  • the polarization switch 22 is turned on in a time period in which the polarization switching unit 2 outputs p-polarized laser light and obtains s-polarized reflected light, and the p-polarized local light (p-polarized laser) is transmitted from the transmission light source 1. Light), the polarization direction of the p-polarized local light is rotated by 90 ° to switch the polarization of the local light to s-polarized light, and the s-polarized local light is transmitted to the optical multiplexer 25. Output.
  • the polarization switch 22 is turned off in a time zone in which the polarization switching unit 2 outputs the s-polarized laser light and obtains the p-polarized reflected light, and receives the p-polarized local light from the transmission light source 1.
  • the p-polarized local light is output to the optical multiplexer 23 without changing the polarization direction of the p-polarized local light.
  • the polarization switching unit 2 and the polarization switch 22 may synchronize the operation timing. Further, either one may have a delay time. By synchronizing the operation timing, heterodyne detection can be performed efficiently. Further, by providing a delay time, it is possible to perform heterodyne detection except for a transient state when the polarization switching unit 2 switches the polarization.
  • the optical multiplexer 23 optically combines the p-polarized reflected light output from the reflected light switching unit 21 and the p-polarized local light output from the polarization switch 22, and the combined light (reflected light and local light).
  • the optical difference frequency signal) is output to the optical detector 24.
  • the optical detector 24 converts the combined light into an electrical signal and outputs a beat signal that is the electrical signal.
  • the optical multiplexer 25 optically combines the s-polarized reflected light output from the reflected light switching unit 21 and the s-polarized local light output from the polarization switch 22, and the combined light (reflected light and local light).
  • the signal of the difference frequency of light is output to the optical detector 26.
  • the optical detector 26 Upon receiving the combined light from the optical combiner 25, the optical detector 26 converts the combined light into an electrical signal and outputs a beat signal that is the electrical signal.
  • the beat signals output from the optical detectors 24 and 26 are input to a signal processor (not shown), and the signal processor analyzes the frequency component of the beat signal to calculate the moving speed (wind speed) of the target. It can. Since the laser beam is emitted in the two line-of-sight directions, observation in the two line-of-sight directions is possible, and the wind direction of the surface including the two directions can be measured. Further, the distance to the target can be calculated from the time from when the laser light is emitted until the reflected light is received. Since the laser beam is emitted in the two line-of-sight directions, the observation in the two line-of-sight directions is possible, and the wind direction in the plane including the two directions can be calculated by processing such as computation.
  • the polarization switching unit 2 that outputs the laser light in the direction corresponding to the polarization while temporally switching the polarization of the laser light output from the transmission light source 1.
  • the laser beam can be transmitted in the two line-of-sight directions without mechanically scanning the laser beam without reducing the power.
  • the polarization switch 22 switches the polarization of the local light branched from the laser light output from the transmission light source 1 while temporally switching the polarization of the local light in the direction corresponding to the polarization. Since it is configured to output, it is not necessary to mount a light source for local light.
  • the polarization of the local light is temporally switched by the polarization switch 22, the local light is output in a direction corresponding to the polarization, and the polarization of the reflected light output from the reception optical system 8. Since it is configured to match the direction, heterodyne detection can be performed efficiently. Moreover, since the output of the local light requested
  • a polarization coupler is used as the reflected light switching unit 21
  • a waveguide type polarization switch is used as the polarization switch 22
  • optical fiber parts are used as 3 dB couplers as the optical multiplexers 23 and 25.
  • the receiving system of the laser radar apparatus can be assembled by connecting the optical fiber, the alignment of the laser beam is not required, and the apparatus configuration can be made small and highly stable.
  • the apparatus can be configured more easily by using polarization maintaining optical fiber components as these components.
  • a balanced receiver is used as the optical detectors 24 and 26, it is possible to reduce the influence of noise and perform highly sensitive detection.
  • FIG. 6 is a block diagram showing a laser radar apparatus according to Embodiment 4 of the present invention.
  • the local light branching unit 27 includes, for example, a polarization coupler, a polarizing beam splitter, a thin film polarizer, a polaroid plate, or a polarizer such as a Glan laser prism or a Wollaston prism, and the local light output from the transmission light source 1.
  • the light (light branched from the laser light) is branched in two directions. If a polarization coupler is used as the local light branching unit 27, it can be handled by an optical fiber.
  • the local light branching unit 27 constitutes a local light branching unit.
  • the polarization switch 22 switches on / off with time, outputs p-polarized local light to the optical multiplexer 23 when it is off, and s-polarized local light when it is on. Is output to the optical multiplexer 25, but when the local light branching unit 27 receives local light from the transmission light source 1 as in the fourth embodiment shown in FIG. 6, the local light is branched into two. Thus, the p-polarized local light may be output to the optical multiplexer 23, and at the same time, the s-polarized local light may be output to the optical multiplexer 25.
  • the local light branching unit 27 When a polarization coupler is used as the local light branching unit 27, if the polarization of the local light output from the transmission light source 1 enters the polarization coupler so as to be half of the p-polarized light and the s-polarized light, the power of the local light Can be halved.
  • the local light branching unit 27 instead of the polarization switch 22, the cost can be reduced and the reliability can be improved, but the output power of the local light is required twice.
  • FIG. 7 is a block diagram showing a laser radar apparatus according to Embodiment 5 of the present invention.
  • the polarization switch 28 is composed of, for example, a Pockels cell, a car cell, a half-wave plate with a rotating means, or a waveguide-type polarization switch, and the like, and p-polarized local light output from the transmission light source 1 ( This is a polarization switching device that temporally switches the polarization of light branched from p-polarized laser light.
  • the polarization switch 28 alternately outputs p-polarized local light and s-polarized local light in the same manner as the polarization switch 22 of FIG. 5, but the polarization switch 28 differs from the polarization switch 22 of FIG. Are output to the same optical multiplexer 29 without switching the output destinations of the local light and the s-polarized local light.
  • the polarization switch 28 constitutes local light switching means.
  • the optical multiplexer 29 includes, for example, a 3 dB coupler, a beam splitter, a partial reflection mirror, and the like.
  • the optical multiplexer 29 receives the p-polarized reflected light output from the receiving optical system 8 and the p-polarized local light output from the polarization switch 28. Optically combined, the combined light is output to the optical detector 30, and the s-polarized reflected light output from the receiving optical system 8 and the s-polarized local light output from the polarization switch 28 are optically generated. Are combined, and the combined light is output to the optical detector 30.
  • the optical detector 30 is composed of, for example, a photodiode or a balanced receiver, converts the combined light output from the optical multiplexer 29 into an electrical signal, and outputs a beat signal that is the electrical signal.
  • the optical combiner 29 and the optical detector 30 constitute a heterodyne detector.
  • the polarization switch 28, the optical multiplexer 29, and the optical detector 30 constitute a heterodyne detection means.
  • the reception optical system 8 receives the s-polarized reflected light that is output from the reflection mirror 3 and then reflected by the polarization switching unit 2. Further, after being output from the polarization rotation unit 6, the p-polarized reflected light transmitted through the polarization switching unit 2 is received. That is, the polarization direction of the reflected light received by the receiving optical system 8 is switched over time. The reception optical system 8 outputs the received reflected light to the optical multiplexer 29.
  • the polarization switch 28 When the polarization switching unit 2 outputs p-polarized laser light and obtains s-polarized reflected light, the polarization switch 28 is turned on. When the polarization switch 28 receives p-polarized local light from the transmission light source 1, the polarization switch 28 receives p-polarized light. By rotating the polarization direction of the polarized local light by 90 °, the polarization of the local light is switched to s-polarized light, and the s-polarized local light is output to the optical multiplexer 29.
  • the polarization switch 28 is turned off in a time period in which the polarization switching unit 2 outputs the s-polarized laser light and obtains the p-polarized reflected light, and receives the p-polarized local light from the transmission light source 1.
  • the p-polarized local light is output to the optical multiplexer 29 without changing the polarization direction of the p-polarized local light.
  • the reflected light of s-polarized light is output from the receiving optical system 8 to the optical multiplexer 29.
  • s-polarized local light is output from the polarization switch 28 to the optical multiplexer 29.
  • the p-polarized local light is output from the polarization switch 28 to the optical multiplexer 29.
  • the optical multiplexer 29 optically combines the p-polarized reflected light output from the receiving optical system 8 and the p-polarized local light output from the polarization switch 28, and the combined light is used as the optical detector 30. Output to.
  • the optical multiplexer 29 optically combines the s-polarized reflected light output from the receiving optical system 8 and the s-polarized local light output from the polarization switch 28, and optically detects the combined light.
  • the optical detector 30 converts the combined light into an electrical signal and outputs a beat signal that is the electrical signal.
  • the same effects as those of the third and fourth embodiments can be obtained, but the reflected light switching unit 21 is unnecessary, and the apparatus can be configured with one heterodyne detector. Therefore, it is possible to construct a device that is small and inexpensive.
  • the polarization switch 28 may be arranged on the path from the reception optical system 8 to the optical multiplexer 29 to switch the polarization direction of the received reflected light. However, a loss occurs with respect to the reception light. When there is a margin in the power of local light, it is desirable to arrange it on the path of local light.
  • the reception optical system 8 receives the s-polarized reflected light and the p-polarized reflected light almost simultaneously.
  • a polarization branching unit 31 p-polarized reflection
  • a polarization branching unit that outputs light to the optical multiplexer 23 and outputs reflected light of s-polarized light to the optical multiplexer 23 may be provided. Further, in the polarization switch 22, the s-polarized local light and the p-polarized local light are simultaneously output using the half-wave plate 13 or the quarter-wave plate, so that the reflected light in the two viewing directions can be obtained. Heterodyne detection can be performed at the same time, and observation in two gaze directions can be performed simultaneously.
  • the laser beam transmitter / receiver and the laser radar device according to the present invention are suitable for devices that require observation in two viewing directions.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)

Abstract

送信光源（１）から出力されたレーザ光の偏光を時間的に切り替えながら、その偏光に対応する方向にレーザ光を出力する偏光切替部（２）を設けるように構成する。これにより、レーザ光を機械的に走査することなく、パワーの低下がないレーザ光を２視線方向に送信することができる。

Description

レーザ光送受信装置及びレーザレーダ装置
　この発明は、レーザ光を空間に放射して、空間に存在している観測対象に反射されたレーザ光の反射光を受信するレーザ光送受信装置と、レーザ光を空間に放射して、空間に存在している観測対象に反射されたレーザ光の反射光を受信し、その反射光とローカル光を合波してビート信号を得るレーザレーダ装置とに関するものである。
　以下の特許文献１に開示されているレーザ光送受信装置の主な構成要素は下記の通りである。
（１）レーザ光を出力するレーザ光源
（２）レーザ光源から出力されたレーザ光を透過する偏光ビームスプリッタ
（３）偏光ビームスプリッタを透過したレーザ光を透過する１／４波長板
（４）ターゲットに反射して戻ってきたレーザ光の反射光を受光する受光器
　上記の１／４波長板を透過したレーザ光は、空間に存在しているターゲットに照射され、その後、ターゲットに反射して戻ってきたレーザ光の反射光が１／４波長板を再度透過する。
　レーザ光の反射光が１／４波長板を透過することで、レーザ光源から出力された時点のレーザ光と比べて偏光が９０°回転する。そのため、レーザ光の反射光は、偏光ビームスプリッタで反射されて、レーザ光源と異なる方向に配置されている受光器によって受光される。
　また、特許文献１に開示されているレーザ光送受信装置では、２視線方向の観測を可能にするためにスキャナ光学素子を搭載し、スキャナ制御装置がスキャナ光学素子を機械的に制御することで、レーザ光を走査するようにしている。
　なお、スキャナ光学素子はガルバナミラーによって構成されており、スキャナ制御装置はガルバナミラーを駆動する電動機制御装置を搭載している。
　以下の特許文献２には、２視線方向の観測を可能にするために、偏光ビームスプリッタを用いて、レーザ光源から出力されたレーザ光を２分岐しているレーザ光送受信装置が開示されている。
　偏光ビームスプリッタは、レーザ光源から出力されたレーザ光におけるｐ偏光とｓ偏光を分岐するものであり、レーザ光を２方向に分岐することができる。
　偏光ビームスプリッタは、故障する可能性がある可動部を備えておらず、機械的な制御を行うことなく、レーザ光を２方向に分岐することができる。
特開昭６３－２６０３９０号公報（図２Ｂ、図３） 特開２００４－２８５８５８号公報（図２）
　従来のレーザ光送受信装置は以上のように構成されているので、スキャナ光学素子を機械的に制御することで、レーザ光を走査すれば、２視線方向を観測することができるが（特許文献１）、スキャナ光学素子を機械的に制御する場合、スキャナ光学素子を制御するスキャナ制御装置を搭載する必要があるため、装置の大型化を招いてしまう課題があった。また、スキャナ光学素子の可動を伴うため、装置の信頼性が低くなってしまう課題があった。
　また、偏光ビームスプリッタを用いて、レーザ光源から出力されたレーザ光を２分岐する場合（特許文献２）、可動部がないため、装置の信頼性を高めることができるが、レーザ光を偏光によって２分岐するものであるため、１パルス当りのエネルギーが半分になる。そのため、送受信するレーザ光のパワーが低下して、観測精度が劣化してしまうことがある課題があった。
　この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、レーザ光を機械的に走査することなく、パワーの低下がないレーザ光を２視線方向に送信することができるレーザ光送受信装置及びレーザレーダ装置を得ることを目的とする。
　この発明に係るレーザ光送受信装置は、レーザ光を出力する光源と、光源から出力されたレーザ光の偏光を時間的に切り替えながら、その偏光に対応する方向にレーザ光を出力する偏光切替手段と、偏光切替手段から出力されたレーザ光を空間に放射し、空間に存在している観測対象に反射された前記レーザ光の反射光を受信する第１の送受信光学系と、第１の送受信光学系と異なる方向に配置されており、偏光切替手段から出力されたレーザ光を空間に放射し、空間に存在している観測対象に反射された前記レーザ光の反射光を受信する第２の送受信光学系と、第１の送受信光学系により受信された反射光を受信するとともに、第２の送受信光学系により受信された反射光を受信する受信光学系とを備えるようにしたものである。
　この発明によれば、光源から出力されたレーザ光の偏光を時間的に切り替えながら、その偏光に対応する方向にレーザ光を出力する偏光切替手段を設けるように構成したので、レーザ光を機械的に走査することなく、パワーの低下がないレーザ光を２視線方向に送信することができる効果がある。
この発明の実施の形態１によるレーザ光送受信装置を示す構成図である。 この発明の実施の形態２によるレーザ光送受信装置の偏光切替部２を示す構成図である。 偏光スイッチ１１のオン／オフ状態と、レーザ光の各出力方向の強度との関係を示す説明図である。 この発明の実施の形態２によるレーザ光送受信装置の他の偏光切替部２を示す構成図である。 この発明の実施の形態３によるレーザレーダ装置を示す構成図である。 この発明の実施の形態４によるレーザレーダ装置を示す構成図である。 この発明の実施の形態５によるレーザレーダ装置を示す構成図である。 この発明の実施の形態５による他のレーザレーダ装置を示す構成図である。
実施の形態１．
　図１はこの発明の実施の形態１によるレーザ光送受信装置を示す構成図である。
　図１において、送信光源１は直線偏光のレーザ光を出力する光源である。図１のレーザ光送受信装置が、風計測用ドップラーライダとして用いられる場合、単一周波数のレーザ光を出力する。また、図１のレーザ光送受信装置が、遠距離に存在しているターゲット（観測対象）を観測するレーザレーダ装置の一部を構成する場合、高ピークパルスのレーザ光又は連続波であるＣＷ（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ　Ｗａｖｅ）光を出力する。
　なお、レーザ光の波長は、目への安全性を考慮して、１．５μｍ～１．７μｍのアイセーフ波長を使用する場合が多い。
　この実施の形態１では、送信光源１が直線偏光のレーザ光を出力する例を説明するが、円偏光のレーザ光を出力するものであってもよい。
　偏光切替部２は送信光源１から出力されたレーザ光の偏光を時間的に切り替えながら、その偏光に対応する方向にレーザ光を出力する。
　即ち、偏光切替部２は送信光源１からｐ偏光のレーザ光が出力されると、ｐ偏光のレーザ光を反射ミラー３側に透過させる出力状態Ａと、送信光源１から出力されたｐ偏光のレーザ光の偏光方向を９０°回転させることで、そのレーザ光の偏光をｓ偏光に切り替えて、ｓ偏光のレーザ光を偏光回転部６側に反射させる出力状態Ｂとが時間的に切り替わる光学部品である。なお、偏光切替部２は偏光切替手段を構成している。
　この実施の形態１では、送信光源１がｐ偏光のレーザ光を出力する例を説明するが、送信光源１がｓ偏光のレーザ光を出力するものであってもよい。
　この場合、偏光切替部２は、ｓ偏光のレーザ光の偏光方向を９０°回転させることで、そのレーザ光の偏光をｐ偏光に切り替えて、ｐ偏光のレーザ光を反射ミラー３側に透過させる出力状態Ａと、送信光源１から出力されたｓ偏光のレーザ光を偏光回転部６側に反射させる出力状態Ｂとが時間的に切り替わる光学部品となる。
　反射ミラー３は偏光切替部２から出力されたｐ偏光のレーザ光を偏光回転部４側に反射させる一方、偏光回転部４から出力されたｓ偏光の反射光を偏光切替部２側に反射させる光学部品である。
　偏光回転部４は、例えば、１／４波長板、旋光子、ファラデー回転子、あるいは、ポッケルスセルなどで構成される。図１のレーザ光送受信装置では１／４波長板を用いているものとすると、偏光回転部４は反射ミラー３から出力された直線偏光であるｐ偏光のレーザ光を円偏光のレーザ光に変換して、円偏光のレーザ光を送信光学系５に出力する一方、送信光学系５から出力された円偏光の反射光（空間に存在しているターゲットに反射されて戻ってきたレーザ光の反射光）を直線偏光であるｓ偏光のレーザ光に変換し、ｓ偏光のレーザ光を反射ミラー３に出力する。即ち、偏光回転部４は、反射ミラー３から偏光回転部４へと出力されるレーザの偏光方向に対して、送信光学系５から偏光回転部４を通過して反射ミラー３へと出力される反射光の偏光方向を９０°回転させる光学部品である。
　送信光学系５は例えばレンズやウィンドウなどから構成されており、偏光回転部４から出力された円偏光のレーザ光を空間に放射する一方、空間に存在しているターゲットに反射されて戻ってきた前記レーザ光の反射光（反射光は、進行方向に対して、送信光（空間に放射したレーザ光）と逆回転の円偏光になる）を受信し、円偏光の反射光を偏光回転部４に出力する。
　送信光学系５はレーザ光である送信光のビーム径の拡大や、ビームのコリメート化を図るために搭載されているが、送信光のビームを変更する必要がない場合は、送信光学系５を搭載する必要がない。
　反射ミラー３から偏光切替部２に出力されたｓ偏光の反射光は、偏光切替部２で反射されて受信光学系８に出力される。
　なお、反射ミラー３、偏光回転部４及び送信光学系５から第１の送受信光学系が構成されている。
　偏光回転部６は、例えば、１／４波長板、旋光子、ファラデー回転子、あるいは、ポッケルスセルなどで構成されており、反射ミラー３と異なる方向に配置されている。
　図１のレーザ光送受信装置では偏光回転部６として１／４波長板を用いているものとすると、偏光回転部６は偏光切替部２から出力された直線偏光であるｓ偏光のレーザ光を円偏光のレーザ光に変換して、円偏光のレーザ光を送信光学系７に出力する一方、送信光学系７から出力された円偏光の反射光（空間に存在しているターゲットに反射されて戻ってきたレーザ光の反射光）を直線偏光であるｐ偏光のレーザ光に変換し、ｐ偏光のレーザ光を偏光切替部２に出力する光学部品である。
　送信光学系７は例えばレンズやウィンドウなどから構成されており、偏光回転部６から出力された円偏光のレーザ光を空間に放射する一方、空間に存在しているターゲットに反射されて戻ってきた前記レーザ光の反射光（反射光は、進行方向に対して、送信光（空間に放射したレーザ光）と逆回転の円偏光になる）を受信し、円偏光の反射光を偏光回転部６に出力する。
　送信光学系７はレーザ光である送信光のビーム径の拡大や、ビームのコリメート化を図るために搭載されているが、送信光のビームを変更する必要がない場合は、送信光学系７を搭載する必要がない。
　偏光回転部６から偏光切替部２に出力されたｐ偏光の反射光は、偏光切替部２を透過して受信光学系８に出力される。
　なお、偏光回転部６及び送信光学系７から第２の送受信光学系が構成されている。
　受信光学系８は例えばレンズなどから構成されており、反射ミラー３から出力されたのち、偏光切替部２で反射されたｓ偏光の反射光を受信するとともに、偏光回転部６から出力されたのち、偏光切替部２を透過したｐ偏光の反射光を受信する。
　受信光学系８は、図示せぬ受光素子と結合される場合、その受光素子の受信開口内に対して、偏光切替部２から出力された反射光を損失なく入射させるために、その反射光を受光素子の受信開口内に集光させる機能を備えている。
　また、受信光学系８は、図示せぬ光ファイバーと結合される場合、偏光切替部２から出力された反射光を集光させ、光ファイバーのコアに結合させる機能を備えている。
　次に動作について説明する。
　送信光源１は、直線偏光であるｐ偏光のレーザ光を出力する。
　偏光切替部２は、送信光源１からｐ偏光のレーザ光が出力されると、そのレーザ光の偏光を時間的に切り替えながら、その偏光に対応する方向にレーザ光を出力する。
　即ち、偏光切替部２は、ｐ偏光のレーザ光を反射ミラー３側に透過させる出力状態Ａと、送信光源１から出力されたｐ偏光のレーザ光の偏光方向を９０°回転させることで、そのレーザ光の偏光をｓ偏光に切り替えて、ｓ偏光のレーザ光を偏光回転部６側に反射させる出力状態Ｂとを有し、その出力状態Ａと出力状態Ｂを時間的に切り替えることで、２視線方向のレーザ光の出力を実現している。
　反射ミラー３は、偏光切替部２からｐ偏光のレーザ光を受けると、そのレーザ光を偏光回転部４側に反射させる。
　偏光回転部４は、反射ミラー３からｐ偏光のレーザ光を受けると、そのレーザ光の透過時に、ｐ偏光（直線偏光）のレーザ光を円偏光のレーザ光に変換して、円偏光のレーザ光を送信光学系５に出力する。
　送信光学系５は、偏光回転部４から円偏光のレーザ光を受けると、そのレーザ光を送信光として空間に放射する。
　その後、空間に存在しているターゲットに反射されて戻ってきたレーザ光の一部（反射光）は送信光学系５が受信し、送信光学系５が反射光を偏光回転部４に出力する。なお、反射光は、進行方向に対して、送信光と逆回転の円偏光になっている。
　偏光回転部４は、送信光学系５から円偏光の反射光を受けると、その反射光の透過時に、円偏光の反射光をｓ偏光（直線偏光）のレーザ光に変換し、ｓ偏光のレーザ光を反射ミラー３に出力する。
　反射ミラー３は、偏光回転部４からｓ偏光の反射光を受けると、その反射光を偏光切替部２側に反射させる。
　反射ミラー３から偏光切替部２に出力されたｓ偏光の反射光は、偏光切替部２で反射されて受信光学系８に出力される。
　偏光回転部６は、偏光切替部２からｓ偏光のレーザ光を受けると、そのレーザ光の透過時に、ｓ偏光（直線偏光）のレーザ光を円偏光のレーザ光に変換して、円偏光のレーザ光を送信光学系７に出力する。
　送信光学系７は、偏光回転部６から円偏光のレーザ光を受けると、そのレーザ光を送信光として空間に放射する。
　その後、空間に存在しているターゲットに反射されて戻ってきたレーザ光の一部（反射光）は送信光学系７が受信し、送信光学系７が反射光を偏光回転部６に出力する。なお、反射光は、進行方向に対して、送信光と逆回転の円偏光になっている。
　偏光回転部６は、送信光学系７から円偏光の反射光を受けると、その反射光の透過時に、円偏光の反射光をｐ偏光（直線偏光）のレーザ光に変換し、ｐ偏光のレーザ光を偏光切替部２に出力する。
　偏光回転部６から偏光切替部２に出力されたｐ偏光の反射光は、偏光切替部２を透過して受信光学系８に出力される。
　受信光学系８は、反射ミラー３から出力されたのち、偏光切替部２で反射されたｓ偏光の反射光を受信するとともに、偏光回転部６から出力されたのち、偏光切替部２を透過したｐ偏光の反射光を受信する。
　即ち、受信光学系８は、ｓ偏光の反射光と、ｐ偏光の反射光とを直交偏光で受信している。
　なお、図１のレーザ光送受信装置が、風計測用ドップラーライダとして用いられる場合、大気中のエアロゾルがターゲットとなり、エアロゾルにより散乱されたレーザ光の反射光の周波数が、エアロゾルの移動速度（風速）に対応するドップラー周波数だけシフトしているため、反射光の周波数から風速を測定することができる。
　また、この実施の形態１では、２視線方向にレーザ光を放射しているので、２視線方向の観測が可能になり、２方向を含む面の風向きを測定することができる。また、レーザ光を放射してから反射光を受信するまでの時間から、ターゲットまでの距離を算出することができる。
　以上で明らかなように、この実施の形態１によれば、送信光源１から出力されたレーザ光の偏光を時間的に切り替えながら、その偏光に対応する方向にレーザ光を出力する偏光切替部２を設けるように構成したので、レーザ光を機械的に走査することなく、パワーの低下がないレーザ光を２視線方向に送信することができる効果を奏する。
　即ち、偏光に対応する方向にレーザ光を出力する偏光切替部２を設けることで、送信光源１や受信光学系８を複数台搭載することなく、２視線方向の観測が可能になり、装置の小型化や軽量化を図ることができる。
　また、２視線方向の観測を行うために、レーザ光を機械的に走査する走査機構を備える必要がないため、装置の小型化を図ることができるとともに、信頼性が高い装置（振動や衝撃に対する耐性が高い装置）が得られる。
実施の形態２．
　上記実施の形態１では、送信光源１から出力されたレーザ光の偏光を時間的に切り替えながら、その偏光に対応する方向にレーザ光を出力する偏光切替部２を設けているものを示したが、この実施の形態２では、偏光切替部２の具体的な構成例を説明する。
　図２はこの発明の実施の形態２によるレーザ光送受信装置の偏光切替部２を示す構成図である。
　図２において、偏光スイッチ１１は例えばポッケルスセル、カーセル、回転手段が付いている１／２波長板、あるいは、導波路型の偏光スイッチなどで構成されており、送信光源１から出力されたレーザ光の偏光を時間的に切り替える偏光切替器である。
　偏光子１２は例えば偏光ビームスプリッタ、薄膜偏光子、ポラロイド（登録商標／以下、記載を省略する）プリズム、あるいは、ウォラストンプリズムなどで構成されており、偏光スイッチ１１により切り替えられた偏光に応じて、レーザ光を反射ミラー３又は偏光回転部６に出力する。
　次に動作について説明する。
　偏光スイッチ１１は、オフのときには出力状態が出力状態Ａになり、送信光源１から出力されたｐ偏光のレーザ光の偏光方向を変えずに、ｐ偏光のレーザ光を偏光子１２に出力する。
　偏光スイッチ１１は、オンのときには出力状態が出力状態Ｂになり、送信光源１から出力されたｐ偏光のレーザ光の偏光方向を９０°回転させることで、そのレーザ光の偏光をｓ偏光に切り替えて、ｓ偏光のレーザ光を偏光子１２に出力する。
　偏光スイッチ１１として、例えば、印加電界に比例して屈折率が変化するポッケルス効果を有するニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）などを材料とするポッケルスセル（電気光学変調器を構成する変調素子）を用いることができる。
　ポッケルスセルは、電界を印加することで電気光学効果によって複屈折が発生する。このとき、ポッケルスセルの光学軸と直交する軸である速軸と遅軸の方向に位相差が生じるため、ポッケルスセルを透過するレーザ光の偏光が変化する。レーザ光の偏光方向が９０°回転するときの電圧は１／２波長電圧と呼ばれる。
　したがって、偏光スイッチ１１として、ポッケルスセルを用いる場合、電圧無印加状態と、１／２波長電圧印加状態とを切り替えることで、偏光方向を時間的に切り替えることができる。ポッケルスセルは、可動機構を持たずに、電圧によって偏光を切り替えるものであるため、信頼性が高く、また、高速に偏光を切り替えることができる。
　また、偏光スイッチ１１として、電気光学変調器であるカーセルを用いることができる。カーセルは、印加電界の２乗に比例して屈折率が変化するカー効果を有しており、電界を印加することによって、ポッケルスセルと同様の動作を実現することができる。
　また、偏光スイッチ１１として、１／２波長板を用いることができる。１／２波長板を用いる場合、例えば、１／２波長板に対して回転機構を付けることで、１／２波長板を周期的に回転させれば、ポッケルスセルと同様の動作を実現することができる。この場合、偏光の切替速度が遅くなるが、低消費電力で駆動することができる。
　なお、偏光スイッチ１１として、導波路型の偏光スイッチを用いる場合、取り扱えるレーザ光の出力が小さくなるが、光学系や偏光スイッチの駆動系を小さくすることができる。
　偏光子１２は、偏光スイッチ１１により切り替えられた偏光に応じて、レーザ光を反射ミラー３又は偏光回転部６に出力する。
　偏光子１２として、例えば、偏光ビームスプリッタを用いる場合、入射光に対して水平に反射するように設置すると、ｐ偏光は透過して、ｓ偏光は反射するようになる。
　したがって、偏光子１２は、偏光スイッチ１１からオフ時にｐ偏光のレーザ光を受けると、ｐ偏光のレーザ光を反射ミラー３側に透過させ、その後、反射ミラー３から出力されたｓ偏光の反射光を受信光学系８側に反射される。
　また、偏光子１２は、偏光スイッチ１１からオン時にｓ偏光のレーザ光を受けると、ｓ偏光のレーザ光を偏光回転部６側に反射させ、その後、偏光回転部６から出力されたｐ偏光の反射光を受信光学系８側に透過させる。
　なお、遠方に存在しているターゲットを観測するために高出力のレーザ光を使用する場合には、耐パワー性を考慮して使用する偏光子を選択する。
　図３は偏光スイッチ１１のオン／オフ状態と、レーザ光の各出力方向の強度との関係を示す説明図である。
　図３より、偏光スイッチ１１がオフのときは、偏光切替部２の偏光子１２からレーザ光が反射ミラー３に出力され、偏光スイッチ１１がオンのときは、偏光切替部２の偏光子１２からレーザ光が偏光回転部６に出力されることが分かる。
　したがって、偏光スイッチ１１のオン／オフ状態を切り替えれば、視線方向を切り替えることができる。
　ここで、視線方向が１方向であるレーザ光送受信装置の性能指数を示すＦＯＭ（Ｆｉｇｕｒｅ　ｏｆ　Ｍｅｒｉｔ）は、１パルス当りのレーザ光のエネルギーＥと、パルスの繰り返し周波数ｆによって、下記の式（１）で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000001
　したがって、視線方向が２方向であって、レーザ光の偏光を時間的に切り替えているレーザ光送受信装置（実施の形態１，２）では、１視線方向当りのＦＯＭが下記の式（２）で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000002
　これに対して、特許文献２に記載されているレーザ光送受信装置のように、偏光ビームスプリッタがレーザ光の出力を異なる２方向に分配して、２視線方向にレーザ光を同時に放射する場合、１視線方向当りのＦＯＭが下記の式（３）で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000003
　式（２）と式（３）を比較すると明らかなように、実施の形態１，２のように、レーザ光の偏光を時間的に切り替える方が、レーザ光の出力を異なる２方向に分配する場合よりも高いＦＯＭを得ることができる。
　したがって、１視線方向当りのＦＯＭを同じにする場合、特許文献２に記載されているレーザ光送受信装置より、実施の形態１，２のレーザ光送受信装置の方が、送信光源１に要求されるレーザ光の出力を小さくすることができる。これにより、送信光源１の小型化および軽量化を図ることができるとともに、低消費電力化を図ることができ、レーザ光送受信装置を小型、軽量に構成することができる。
　この実施の形態２では、偏光スイッチ１１及び偏光子１２からなる偏光切替部２が、レーザ光の偏光を時間的に切り替えるものを示したが、送信光学系５，７から放射されるレーザ光の出力パワー（エネルギー）が小さくても足りる場合（例えば、ターゲットまでの距離が短い場合）には、図４に示すように、偏光スイッチ１１の代わりに、１／２波長板１３を用いるようにしてもよい。
　例えば、偏光ビームスプリッタである偏光子１２に対して、偏光方向が４５°になるように１／２波長板１３を回転させると、偏光子１２が、送信光源１から出力されて、１／２波長板１３を透過してきたレーザ光を２方向に分配する（ｐ偏光のレーザ光を反射ミラー３に出力して、ｓ偏光のレーザ光を偏光回転部６に出力する）。
　このとき、偏光ビームスプリッタである偏光子１２によってレーザ光の出力パワーが半分ずつに分けられて、分配された各レーザ光の出力パワーが小さくなるが、２視線方向にレーザ光を同時に放射することができる。
　したがって、受信光学系８では、２視線方向の反射光をほぼ同時に受信することができる。
　また、１／２波長板１３を用いることで、直線偏波のレーザ光の偏光方向を任意の方向に変えることができるため、偏光子１２によって分配するレーザ光の分配比を自由に設定することができる。
　なお、偏光子１２に対して偏光方向が０°または９０°となるように、１／２波長板１３の回転角度を時間的に切り替えるようにした場合には、偏光スイッチ１１を用いる場合と同様に、レーザ光の偏光を時間的に切り替えることができる。
　ただし、この場合、１／２波長板１３の回転角度を切り替える機械的な機構が必要になる。
　ここでは、偏光スイッチ１１の代わりに、１／２波長板１３を用いるものを示したが、送信光源１から出力されるレーザ光の偏光が円偏光である場合、偏光スイッチ１１の代わりに、１／４波長板を用いるようにしてもよく、１／２波長板１３と同様の効果が得られる。この場合、任意の偏光方向を持つ直線偏光に変換することができるため、偏光子１２により分配されるレーザ光の分配比を自由に設定することができる。
　また、偏光スイッチ１１の代わりに、レーザ光の偏光方向を回転させる旋光子を用いるもようにしてもよく、１／２波長板１３と同様の効果が得られる。
実施の形態３．
　図５はこの発明の実施の形態３によるレーザレーダ装置を示す構成図であり、図５のレーザレーダ装置は図１のレーザ光送受信装置を搭載している。図５において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
　反射光切替部２１は例えば偏波カプラあるいは偏光子などで構成されており、受信光学系８により受信された反射光（ｓ偏光の反射光、ｐ偏光の反射光）の偏光に対応する方向に、その反射光を出力する。
　即ち、反射光切替部２１は受信光学系８から出力されたｐ偏光の反射光を透過して、ｐ偏光の反射光を光合波器２３に出力し、受信光学系８から出力されたｓ偏光の反射光を反射して、ｓ偏光の反射光を光合波器２５に出力する。なお、反射光切替部２１は反射光切替手段を構成している。
　偏光スイッチ２２は例えばポッケルスセル、カーセル、回転手段が付いている１／２波長板、あるいは、導波路型の偏光スイッチなどで構成されており、送信光源１から出力されたレーザ光に相当するローカル光（送信光源１から出力されたレーザ光が分岐された光）の偏光を時間的に切り替えながら、その偏光に対応する方向にローカル光を出力する。
　即ち、偏光スイッチ２２はオフのときには、送信光源１から出力されたｐ偏光のローカル光の偏光方向を変えずに、ｐ偏光のローカル光を光合波器２３に出力し、オンのときには、送信光源１から出力されたｐ偏光のローカル光の偏光方向を９０°回転させることで、そのローカル光の偏光をｓ偏光に切り替えて、ｓ偏光のローカル光を光合波器２５に出力する。なお、偏光スイッチ２２はローカル光切替手段を構成している。
　光合波器２３は例えば３ｄＢカプラ、ビームスプリッター、部分反射ミラーなどで構成されており、反射光切替部２１から出力されたｐ偏光の反射光と偏光スイッチ２２から出力されたｐ偏光のローカル光とを光学的に合波し、その合波光（反射光とローカル光の差周波数の信号）を光検波器２４に出力する。
　光検波器２４は例えばフォトダイオード、あるいは、バランスドレシーバなどで構成されており、光合波器２３から出力された合波光を電気信号に変換し、その電気信号であるビート信号を出力する。
　なお、光合波器２３及び光検波器２４から第１のヘテロダイン検波器が構成されている。
　光合波器２５は例えば３ｄＢカプラ、ビームスプリッター、部分反射ミラーなどで構成されており、光合波器２５は反射光切替部２１から出力されたｓ偏光の反射光と偏光スイッチ２２から出力されたｓ偏光のローカル光とを光学的に合波し、その合波光（反射光とローカル光の差周波数の信号）を光検波器２６に出力する。
　光検波器２６は例えばフォトダイオード、あるいは、バランスドレシーバなどで構成されており、光合波器２５から出力された合波光を電気信号に変換し、その電気信号であるビート信号を出力する。
　なお、光合波器２５及び光検波器２６から第２のヘテロダイン検波器が構成されている。
　また、反射光切替部２１、偏光スイッチ２２、光合波器２３，２５及び光検波器２４，２６からヘテロダイン検波手段が構成されている。
　次に動作について説明する。
　反射光切替部２１は、上記実施の形態１，２と同様にして、受信光学系８が反射光（ｓ偏光の反射光、ｐ偏光の反射光）を受信すると、その反射光（ｓ偏光の反射光、ｐ偏光の反射光）の偏光によって、その反射光の出力先を時間的に切り替える。
　即ち、反射光切替部２１は、受信光学系８からｐ偏光の反射光を受けると、ｐ偏光の反射光を透過して、ｐ偏光の反射光を光合波器２３に出力する。
　一方、受信光学系８からｓ偏光の反射光を受けると、ｓ偏光の反射光を反射して、ｓ偏光の反射光を光合波器２５に出力する。
　偏光スイッチ１１のオン、オフの切り替えにより、受信光学系８から反射光切替部２１に入力される反射光は偏光方向が時間的に切り替わっているため、反射光切替部２１から出力される反射光は出力先が時間的に切り替わることとなる。
　偏光スイッチ２２は、偏光切替部２がｐ偏光のレーザ光を出力してｓ偏光の反射光を得ている時間帯ではオン状態になり、送信光源１からｐ偏光のローカル光（ｐ偏光のレーザ光から分岐された光）を受けると、ｐ偏光のローカル光の偏光方向を９０°回転させることで、そのローカル光の偏光をｓ偏光に切り替えて、ｓ偏光のローカル光を光合波器２５に出力する。
　また、偏光スイッチ２２は、偏光切替部２がｓ偏光のレーザ光を出力してｐ偏光の反射光を得ている時間帯ではオフ状態になり、送信光源１からｐ偏光のローカル光を受けると、ｐ偏光のローカル光の偏光方向を変えずに、ｐ偏光のローカル光を光合波器２３に出力する。
　なお、偏光切替部２と偏光スイッチ２２は、動作タイミングを同期させても良い。また、どちらか一方に遅延時間を持たせるようにしても良い。動作タイミングを同期させることで、効率良くヘテロダイン検波を行うことができる。また、遅延時間を持たせることで、偏光切替部２で偏光を切り替える際の過渡状態を除いてヘテロダイン検波を行うようにすることができる。
　光合波器２３は、反射光切替部２１から出力されたｐ偏光の反射光と偏光スイッチ２２から出力されたｐ偏光のローカル光とを光学的に合波し、その合波光（反射光とローカル光の差周波数の信号）を光検波器２４に出力する。
　光検波器２４は、光合波器２３から合波光を受けると、その合波光を電気信号に変換し、その電気信号であるビート信号を出力する。
　光合波器２５は、反射光切替部２１から出力されたｓ偏光の反射光と偏光スイッチ２２から出力されたｓ偏光のローカル光とを光学的に合波し、その合波光（反射光とローカル光の差周波数の信号）を光検波器２６に出力する。
　光検波器２６は、光合波器２５から合波光を受けると、その合波光を電気信号に変換し、その電気信号であるビート信号を出力する。
　光検波器２４，２６から出力されたビート信号は図示せぬ信号処理器に入力され、信号処理器がビート信号の周波数成分を解析することで、ターゲットの移動速度（風速）を算出することができる。２視線方向にレーザ光を放射しているので、２視線方向の観測が可能になり、２方向を含む面の風向きを測定することができる。
　また、レーザ光を放射してから反射光を受信するまでの時間から、ターゲットまでの距離を算出することができる。２視線方向にレーザ光を放射しているので、２視線方向の観測が可能になり、演算等の処理により２方向を含む面内の風向きを算出することができる。
　以上で明らかなように、この実施の形態３によれば、送信光源１から出力されたレーザ光の偏光を時間的に切り替えながら、その偏光に対応する方向にレーザ光を出力する偏光切替部２を設けるように構成したので、上記実施の形態１，２と同様に、レーザ光を機械的に走査することなく、パワーの低下がないレーザ光を２視線方向に送信することができる効果を奏する。
　また、この実施の形態３によれば、偏光スイッチ２２が、送信光源１から出力されたレーザ光が分岐されたローカル光の偏光を時間的に切り替えながら、その偏光に対応する方向にローカル光を出力するように構成したので、ローカル光用の光源を搭載する必要がない。このため、装置の小型化を図ることができるとともに、省電力化を図ることができる効果を奏する。
　また、この実施の形態３によれば、偏光スイッチ２２によりローカル光の偏光を時間的に切り替え、その偏光に対応する方向にローカル光を出力させ、受信光学系８から出力される反射光の偏光方向に合わせるように構成したため、効率良くヘテロダイン検波を行うことができる。また、送信光源１に要求されるローカル光の出力を小さくすることができるため、装置の小型化を図ることができるとともに、省電力化を図ることができる効果を奏する。
　この実施の形態３では、例えば、反射光切替部２１として偏波カプラ、偏光スイッチ２２として導波路型の偏光スイッチ、光合波器２３，２５として３ｄＢカプラのように、光ファイバ型の部品を用いた場合、光ファイバの接続によりレーザレーダ装置の受信系を組むことができるため、レーザ光のアライメントが不要となり、小型で安定性の高い装置構成とすることができる。さらに、これらの部品として偏波保持型の光ファイバ部品を用いることで、より容易に装置を構成することができる。
　また、光検波器２４，２６としてバランスドレシーバを用いた場合には、雑音の影響を低減して高感度な検出を行うことができる。
実施の形態４．
　図６はこの発明の実施の形態４によるレーザレーダ装置を示す構成図であり、図６において、図５と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
　ローカル光分岐部２７は例えば偏波カプラ、偏光ビームスプリッタ、薄膜偏光子、ポラロイド板、あるいは、グランレーザプリズムやウォラストンプリズム等の偏光子などで構成されており、送信光源１から出力されたローカル光（レーザ光から分岐された光）を２方向に分岐する。ローカル光分岐部２７として偏光カプラを用いれば、光ファイバーで取り扱うことができる。なお、ローカル光分岐部２７はローカル光分岐手段を構成している。
　上記実施の形態３では、偏光スイッチ２２が、時間的にオン／オフ状態が切り替わり、オフのときにｐ偏光のローカル光を光合波器２３に出力して、オンのときにｓ偏光のローカル光を光合波器２５に出力するものを示したが、図６に示す実施の形態４のように、ローカル光分岐部２７が、送信光源１からローカル光を受けると、そのローカル光を２分岐することで、ｐ偏光のローカル光を光合波器２３に出力すると同時に、ｓ偏光のローカル光を光合波器２５に出力するようにしてもよい。
　ローカル光分岐部２７として偏波カプラを用いる場合、送信光源１から出力されたローカル光の偏光が、ｐ偏光とｓ偏光の半分ずつになるように偏波カプラに入射すれば、ローカル光のパワーを半々にすることができる。
　偏光スイッチ２２の代わりに、ローカル光分岐部２７を使用することで、低コスト化と信頼性の向上を図ることができるが、ローカル光の出力パワーが２倍必要になる。
実施の形態５．
　図７はこの発明の実施の形態５によるレーザレーダ装置を示す構成図であり、図７において、図５と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
　偏光スイッチ２８は例えばポッケルスセル、カーセル、回転手段が付いている１／２波長板、あるいは、導波路型の偏光スイッチなどで構成されており、送信光源１から出力されたｐ偏光のローカル光（ｐ偏光のレーザ光から分岐された光）の偏光を時間的に切り替える偏光切替器である。
　これにより、偏光スイッチ２８は図５の偏光スイッチ２２と同様に、ｐ偏光のローカル光とｓ偏光のローカル光を交互に出力するが、偏光スイッチ２８は図５の偏光スイッチ２２と異なり、ｐ偏光のローカル光とｓ偏光のローカル光の出力先を切り替えずに、同じ光合波器２９に出力している。なお、偏光スイッチ２８はローカル光切替手段を構成している。
　光合波器２９は例えば３ｄＢカプラ、ビームスプリッター、部分反射ミラーなどで構成されており、受信光学系８から出力されたｐ偏光の反射光と偏光スイッチ２８から出力されたｐ偏光のローカル光とを光学的に合波して、その合波光を光検波器３０に出力するとともに、受信光学系８から出力されたｓ偏光の反射光と偏光スイッチ２８から出力されたｓ偏光のローカル光とを光学的に合波して、その合波光を光検波器３０に出力する。
　光検波器３０は例えばフォトダイオード、あるいは、バランスドレシーバなどで構成されており、光合波器２９から出力された合波光を電気信号に変換し、その電気信号であるビート信号を出力する。
　なお、光合波器２９及び光検波器３０からヘテロダイン検波器が構成されている。
　また、偏光スイッチ２８、光合波器２９及び光検波器３０からヘテロダイン検波手段が構成されている。
　次に動作について説明する。
　受信光学系８は、上記実施の形態１～４と同様に、反射ミラー３から出力されたのち、偏光切替部２で反射されたｓ偏光の反射光を受信する。また、偏光回転部６から出力されたのち、偏光切替部２を透過したｐ偏光の反射光を受信する。即ち、受信光学系８で受信される反射光は、偏光方向が時間的に切り替わっている。
　受信光学系８は、受信した反射光を光合波器２９に出力する。
　偏光スイッチ２８は、偏光切替部２がｐ偏光のレーザ光を出力してｓ偏光の反射光を得ている時間帯ではオン状態になり、送信光源１からｐ偏光のローカル光を受けると、ｐ偏光のローカル光の偏光方向を９０°回転させることで、そのローカル光の偏光をｓ偏光に切り替えて、ｓ偏光のローカル光を光合波器２９に出力する。
　また、偏光スイッチ２８は、偏光切替部２がｓ偏光のレーザ光を出力してｐ偏光の反射光を得ている時間帯ではオフ状態になり、送信光源１からｐ偏光のローカル光を受けると、ｐ偏光のローカル光の偏光方向を変えずに、ｐ偏光のローカル光を光合波器２９に出力する。
　偏光切替部２におけるレーザ光の偏光の切替タイミングと、偏光スイッチ２８におけるレーザ光の偏光の切替タイミングとが同期しているため、受信光学系８からｓ偏光の反射光が光合波器２９に出力されるタイミングでは、偏光スイッチ２８からｓ偏光のローカル光が光合波器２９に出力される。また、受信光学系８からｐ偏光の反射光が光合波器２９に出力されるタイミングでは、偏光スイッチ２８からｐ偏光のローカル光が光合波器２９に出力される。
　光合波器２９は、受信光学系８から出力されたｐ偏光の反射光と偏光スイッチ２８から出力されたｐ偏光のローカル光とを光学的に合波して、その合波光を光検波器３０に出力する。
　また、光合波器２９は、受信光学系８から出力されたｓ偏光の反射光と偏光スイッチ２８から出力されたｓ偏光のローカル光とを光学的に合波して、その合波光を光検波器３０に出力する。
　光検波器３０は、光合波器２９から合波光を受けると、その合波光を電気信号に変換し、その電気信号であるビート信号を出力する。
　この実施の形態５によれば、上記実施の形態３，４と同様の効果を奏することができるが、反射光切替部２１が不要であり、また、１つのヘテロダイン検波器で装置を構成できるため、小型で安価に装置を構築することができる。
　なお、偏光スイッチ２８は、受信光学系８から光合波器２９までの経路上に配置し、受信した反射光の偏光方向を切り替えるようにしても良いが、受信光に対して損失が発生するため、ローカル光のパワーに余裕がある場合にはローカル光の経路上に配置することが望ましい。
　上記実施の形態３～５では、受信光学系８で受信する反射光の偏光方向が時間的に切り替わる場合を示したが、図４に示すように、偏光切替部２を構成する偏光スイッチ１１の代わりに、１／２波長板１３や１／４波長板などが用いられた場合、受信光学系８がｓ偏光の反射光とｐ偏光の反射光をほぼ同時に受信する。
　この場合、図８に示すように、反射光切替部２１の代わりに、受信光学系８により受信されたｓ偏光の反射光とｐ偏光の反射光を分岐する偏光分岐部３１（ｐ偏光の反射光を光合波器２３に出力し、ｓ偏光の反射光を光合波器２３に出力する偏光分岐部）を備えるようにすればよい。
　さらには、偏光スイッチ２２においても、１／２波長板１３や１／４波長板などを用いてｓ偏光のローカル光とｐ偏光のローカル光を同時に出力させることにより、２視線方向の反射光を同時にヘテロダイン検波することができ、２視線方向の観測を同時に行うことができる。
　なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
　この発明に係るレーザ光送受信装置及びレーザレーダ装置は、２視線方向の観測を行う必要があるものに適している。
　１　送信光源、２　偏光切替部（偏光切替手段）、３　反射ミラー（第１の送受信光学系）、４　偏光回転部（第１の送受信光学系）、５　送信光学系（第１の送受信光学系）、６　偏光回転部（第２の送受信光学系）、７　送信光学系（第２の送受信光学系）、８　受信光学系、１１　偏光スイッチ、１２　偏光子、１３　１／２波長板、２１　反射光切替部（反射光切替手段、ヘテロダイン検波手段）、２２　偏光スイッチ（ローカル光切替手段、ヘテロダイン検波手段）、２３　光合波器（第１のヘテロダイン検波器、ヘテロダイン検波手段）、２４　光検波器（第１のヘテロダイン検波器、ヘテロダイン検波手段）、２５　光合波器（第２のヘテロダイン検波器、ヘテロダイン検波手段）、２６　光検波器（第２のヘテロダイン検波器、ヘテロダイン検波手段）、２７　ローカル光分岐部（ローカル光分岐手段、ヘテロダイン検波手段）、２８　偏光スイッチ（ローカル光切替手段、ヘテロダイン検波手段）、２９　光合波器（ヘテロダイン検波器、ヘテロダイン検波手段）３０　光検波器（ヘテロダイン検波器、ヘテロダイン検波手段）、３１　偏光分岐部。

Claims (7)

  1. 　レーザ光を出力する光源と、
    　前記光源から出力されたレーザ光の偏光を時間的に切り替えながら、前記偏光に対応する方向に前記レーザ光を出力する偏光切替手段と、
    　前記偏光切替手段から出力されたレーザ光を空間に放射し、空間に存在している観測対象に反射された前記レーザ光の反射光を受信する第１の送受信光学系と、
    　前記第１の送受信光学系と異なる方向に配置されており、前記偏光切替手段から出力されたレーザ光を空間に放射し、空間に存在している観測対象に反射された前記レーザ光の反射光を受信する第２の送受信光学系と、
    　前記第１の送受信光学系により受信された反射光を受信するとともに、前記第２の送受信光学系により受信された反射光を受信する受信光学系と
    　を備えたレーザ光送受信装置。
  2. 　前記偏光切替手段は、
    　前記光源から出力されたレーザ光の偏光を時間的に切り替える偏光切替器と、
    　前記偏光切替器により切り替えられた偏光に応じて、前記レーザ光を前記第１の送受信光学系又は前記第２の送受信光学系に出力する偏光子とから構成されていることを特徴とする請求項１記載のレーザ光送受信装置。
  3. 　前記偏光子は、前記第１及び第２の送受信光学系により受信された反射光を前記受信光学系が配置されている方向に反射させることを特徴とする請求項２記載のレーザ光送受信装置。
  4. 　レーザ光を出力する光源と、
    　前記光源から出力されたレーザ光の偏光を時間的に切り替えながら、前記偏光に対応する方向に前記レーザ光を出力する偏光切替手段と、
    　前記偏光切替手段から出力されたレーザ光を空間に放射し、空間に存在している観測対象に反射された前記レーザ光の反射光を受信する第１の送受信光学系と、
    　前記第１の送受信光学系と異なる方向に配置されており、前記偏光切替手段から出力されたレーザ光を空間に放射し、空間に存在している観測対象に反射された前記レーザ光の反射光を受信する第２の送受信光学系と、
    　前記第１の送受信光学系により受信された反射光を受信するとともに、前記第２の送受信光学系により受信された反射光を受信する受信光学系と、
    　前記受信光学系により受信された反射光と、前記光源から出力されたレーザ光に相当するローカル光とを合波してビート信号を得るヘテロダイン検波手段と
    　を備えたレーザレーダ装置。
  5. 　前記ヘテロダイン検波手段は、
    　前記受信光学系により受信された反射光の偏光に対応する方向に、前記反射光を出力する反射光切替手段と、
    　前記光源から出力されたレーザ光に相当するローカル光の偏光を時間的に切り替えながら、前記偏光に対応する方向に前記ローカル光を出力するローカル光切替手段と、
    　前記反射光切替手段から出力された反射光と前記ローカル光切替手段から出力されたローカル光とを合波してビート信号を得る第１のヘテロダイン検波器と、
    　前記第１のヘテロダイン検波器と異なる方向に配置されており、前記反射光切替手段から出力された反射光と前記ローカル光切替手段から出力されたローカル光とを合波してビート信号を得る第２のヘテロダイン検波器とから構成されていることを特徴とする請求項４記載のレーザレーダ装置。
  6. 　前記ヘテロダイン検波手段は、
    　前記受信光学系により受信された反射光の偏光に対応する方向に、前記反射光を出力する反射光切替手段と、
    　前記光源から出力されたレーザ光に相当するローカル光を２方向に分岐するローカル光分岐手段と、
    　前記反射光切替手段から出力された反射光と前記ローカル光分岐手段により分岐された一方のローカル光とを合波してビート信号を得る第１のヘテロダイン検波器と、
    　前記反射光切替手段から出力された反射光と前記ローカル光分岐手段により分岐された他方のローカル光とを合波してビート信号を得る第２のヘテロダイン検波器とから構成されていることを特徴とする請求項４記載のレーザレーダ装置。
  7. 　前記ヘテロダイン検波手段は、
    　前記光源から出力されたレーザ光に相当するローカル光の偏光を時間的に切り替えるローカル光切替手段と、
    　前記受信光学系により受信された反射光と前記ローカル光切替手段により偏光が時間的に切り替えられたローカル光とを合波してビート信号を得るヘテロダイン検波器とから構成されていることを特徴とする請求項４記載のレーザレーダ装置。
PCT/JP2014/071315 2014-08-12 2014-08-12 レーザ光送受信装置及びレーザレーダ装置 Ceased WO2016024332A1 (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP14899693.7A EP3182152B1 (en) 2014-08-12 2014-08-12 Laser light sending and receiving device and laser radar device
US15/502,750 US10353054B2 (en) 2014-08-12 2014-08-12 Laser radar device
CN201480080994.0A CN106574963B (zh) 2014-08-12 2014-08-12 激光雷达装置
JP2016542465A JP6293285B2 (ja) 2014-08-12 2014-08-12 レーザレーダ装置
PCT/JP2014/071315 WO2016024332A1 (ja) 2014-08-12 2014-08-12 レーザ光送受信装置及びレーザレーダ装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2014/071315 WO2016024332A1 (ja) 2014-08-12 2014-08-12 レーザ光送受信装置及びレーザレーダ装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2016024332A1 true WO2016024332A1 (ja) 2016-02-18

Family

ID=55303976

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2014/071315 Ceased WO2016024332A1 (ja) 2014-08-12 2014-08-12 レーザ光送受信装置及びレーザレーダ装置

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10353054B2 (ja)
EP (1) EP3182152B1 (ja)
JP (1) JP6293285B2 (ja)
CN (1) CN106574963B (ja)
WO (1) WO2016024332A1 (ja)

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018225496A1 (ja) * 2017-06-06 2018-12-13 株式会社日立製作所 距離測定装置、及び立体形状測定装置
JP2018205301A (ja) * 2017-06-06 2018-12-27 株式会社日立製作所 距離測定装置、及び立体形状測定装置。
JP2020008496A (ja) * 2018-07-11 2020-01-16 株式会社日立製作所 距離測定装置、距離測定方法、及び立体形状測定装置
JP2020056656A (ja) * 2018-10-01 2020-04-09 パイオニア株式会社 照射装置
WO2020217267A1 (ja) * 2019-04-22 2020-10-29 三菱電機株式会社 レーザレーダ装置
US11248902B2 (en) 2018-06-19 2022-02-15 Mitsubishi Electric Corporation Optical distance measurement device and processing device
JP2023535649A (ja) * 2020-09-04 2023-08-18 アワーズ テクノロジー リミテッド ライアビリティー カンパニー 光検出および距離測定のためのビーム変位装置
WO2023225284A1 (en) * 2022-05-20 2023-11-23 Ours Technology, Llc Lidar with switchable local oscillator signals
JP2023553579A (ja) * 2020-10-09 2023-12-25 シルク テクノロジーズ インコーポレイティッド Ｌｉｄａｒシステムにおける信号対ノイズ比の向上
US12259477B2 (en) 2022-05-20 2025-03-25 Aurora Operations, Inc. LIDAR with switchable local oscillator signals
WO2025165438A1 (en) * 2024-01-30 2025-08-07 Aurora Operations, Inc. Lidar sensor system for a vehicle
US12535586B2 (en) 2018-08-31 2026-01-27 SiLC Technology, Inc. Reduction of ADC sampling rates in LIDAR systems
US12578443B2 (en) 2022-04-23 2026-03-17 Silc Technologies, Inc. Data refinement in optical imaging systems
US12578439B2 (en) 2023-04-11 2026-03-17 Silc Technologies, Inc. Increasing resolution in imaging systems

Families Citing this family (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110187878A1 (en) 2010-02-02 2011-08-04 Primesense Ltd. Synchronization of projected illumination with rolling shutter of image sensor
US20180081031A1 (en) * 2016-09-19 2018-03-22 Delphi Technologies, Inc. Coherent lidar system for automated vehicles
DE102017210591A1 (de) * 2017-06-23 2018-12-27 Robert Bosch Gmbh Makroskopische Lidar-Vorrichtung
US10816649B1 (en) * 2017-09-14 2020-10-27 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Temporally multiplexed LADAR polarimeter
US10447424B2 (en) 2018-01-18 2019-10-15 Apple Inc. Spatial multiplexing scheme
KR102611985B1 (ko) 2018-01-24 2023-12-08 삼성전자주식회사 양방향성 광 집적 회로 소자 어레이 및 이를 이용한 양방향성 광 시스템
US11022683B1 (en) 2018-03-15 2021-06-01 Aeva, Inc. Simultaneous measurement of range and velocity using optical radar
US10877285B2 (en) 2018-03-28 2020-12-29 Apple Inc. Wavelength-based spatial multiplexing scheme
CN112236688B (zh) 2018-06-12 2024-03-22 三菱电机株式会社 光测距装置以及加工装置
CN108802756B (zh) * 2018-08-09 2021-07-13 常州信息职业技术学院 一种基于声光零耦合器的全光纤激光多普勒测速系统
US11493606B1 (en) 2018-09-12 2022-11-08 Apple Inc. Multi-beam scanning system
WO2020097574A2 (en) * 2018-11-09 2020-05-14 The Charles Stark Draper Laboratory, Inc. Dual-polarization lidar systems and methods
CN109991614B (zh) * 2019-03-27 2021-02-05 深圳市速腾聚创科技有限公司 激光雷达测距装置
CN110568420B (zh) * 2019-08-29 2021-06-11 北京空间机电研究所 一种激光雷达收发对准装置及方法
CN113156459B (zh) * 2020-01-03 2023-10-13 华为技术有限公司 一种tof深度传感模组和图像生成方法
US11635502B2 (en) 2020-09-24 2023-04-25 Uatc, Llc Light detection and ranging (LIDAR) system having a polarizing beam splitter
WO2022036127A1 (en) * 2020-08-12 2022-02-17 Uatc, Llc Light detection and ranging (lidar) system having a polarizing beam splitter
CN116848434A (zh) * 2021-02-26 2023-10-03 三菱电机株式会社 信号处理装置、信号处理方法及激光雷达装置
CN113109839B (zh) * 2021-05-11 2025-03-25 孙东松 一种无盲区的激光雷达系统及大气参数检测方法
WO2023049714A1 (en) * 2021-09-21 2023-03-30 Raytheon Company Dual-polarization rotationally-insensitive monostatic transceiver with dual cladding fiber
CN114740641B (zh) * 2022-06-09 2022-11-22 成都凯天电子股份有限公司 一种紫外光开关及其构成的激光扫描系统
CN115808245B (zh) * 2023-02-09 2023-06-02 青岛镭测创芯科技有限公司 偏振激光雷达系统
CN118604961B (zh) * 2024-06-12 2025-11-28 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 一种激光收发共口径结构
CN120522670B (zh) * 2025-07-25 2025-09-16 东海实验室 一种消除噪声光干扰的测海激光雷达数据处理方法和装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10103918A (ja) * 1996-09-27 1998-04-24 Tokyo Seimitsu Co Ltd レーザ測長器
JP2007085757A (ja) * 2005-09-20 2007-04-05 Mitsubishi Electric Corp レーザレーダ装置
JP2008309562A (ja) * 2007-06-13 2008-12-25 Mitsubishi Electric Corp 光波レーダ装置
WO2012099151A1 (ja) * 2011-01-18 2012-07-26 オリンパス株式会社 光走査装置および走査型検査装置

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0283222B1 (en) 1987-03-20 1994-01-12 Digital Optronics Corporation 3-Dimensional vision system utilizing coherent optical detection
US5900975A (en) * 1997-10-30 1999-05-04 Cognex Corporation Ghost image extinction in an active range sensor
US20020109829A1 (en) * 1999-10-28 2002-08-15 Hayes Cecil L. Single aperture, alignment insensitive ladar system
JP2004285858A (ja) 2003-03-19 2004-10-14 Mitsubishi Electric Corp 風力発電システムおよび風力発電機の制御方法
ITRM20040291A1 (it) * 2004-06-16 2004-09-16 Alenia Spazio Spa Apparato di separzione di fascio per lidar monostatici.
FR2953934B1 (fr) * 2009-12-11 2011-12-09 Thales Sa Sonde anemometrique optique a deux axes de mesure
CN101825711A (zh) * 2009-12-24 2010-09-08 哈尔滨工业大学 一种2μm全光纤相干激光多普勒测风雷达系统
US8054464B2 (en) * 2010-01-25 2011-11-08 Sigma Space Corp. Polarization switching lidar device and method
FR2972879B1 (fr) * 2011-03-14 2014-02-21 Upwind Dispositif d'emission et reception, systeme de teledetection et procede d'emission et reception associes.
CN102426027B (zh) * 2011-09-05 2013-10-02 南京德朔实业有限公司 激光测距仪内光路控制切换装置
JP2015517094A (ja) * 2012-03-23 2015-06-18 ウインダー フォトニクス エー／エスＷｉｎｄａｒ Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ Ａ／Ｓ 複数方向のｌｉｄａｒシステム

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10103918A (ja) * 1996-09-27 1998-04-24 Tokyo Seimitsu Co Ltd レーザ測長器
JP2007085757A (ja) * 2005-09-20 2007-04-05 Mitsubishi Electric Corp レーザレーダ装置
JP2008309562A (ja) * 2007-06-13 2008-12-25 Mitsubishi Electric Corp 光波レーダ装置
WO2012099151A1 (ja) * 2011-01-18 2012-07-26 オリンパス株式会社 光走査装置および走査型検査装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP3182152A4 *

Cited By (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018205301A (ja) * 2017-06-06 2018-12-27 株式会社日立製作所 距離測定装置、及び立体形状測定装置。
JP2019105662A (ja) * 2017-06-06 2019-06-27 株式会社日立製作所 距離測定装置、及び立体形状測定装置。
US10900773B2 (en) 2017-06-06 2021-01-26 Hitachi, Ltd. Distance measuring device and three-dimensional shape measuring apparatus
WO2018225496A1 (ja) * 2017-06-06 2018-12-13 株式会社日立製作所 距離測定装置、及び立体形状測定装置
US11248902B2 (en) 2018-06-19 2022-02-15 Mitsubishi Electric Corporation Optical distance measurement device and processing device
JP2020008496A (ja) * 2018-07-11 2020-01-16 株式会社日立製作所 距離測定装置、距離測定方法、及び立体形状測定装置
US12535586B2 (en) 2018-08-31 2026-01-27 SiLC Technology, Inc. Reduction of ADC sampling rates in LIDAR systems
JP2023133322A (ja) * 2018-10-01 2023-09-22 パイオニア株式会社 照射装置
JP2020056656A (ja) * 2018-10-01 2020-04-09 パイオニア株式会社 照射装置
WO2020217267A1 (ja) * 2019-04-22 2020-10-29 三菱電機株式会社 レーザレーダ装置
JPWO2020217267A1 (ja) * 2019-04-22 2021-10-28 三菱電機株式会社 レーザレーダ装置
JP2023535650A (ja) * 2020-09-04 2023-08-18 アワーズ テクノロジー リミテッド ライアビリティー カンパニー 光検出および距離測定のためのビームウォークオフ緩和
US12449517B2 (en) 2020-09-04 2025-10-21 Aurora Operations, Inc. Beam displacement apparatus for light detection and ranging
JP7442249B2 (ja) 2020-09-04 2024-03-04 オーロラ・オペレイションズ・インコーポレイティッド 光検出および距離測定のためのビーム変位装置
JP7454806B2 (ja) 2020-09-04 2024-03-25 オーロラ・オペレイションズ・インコーポレイティッド 光検出および距離測定のためのビームウォークオフ緩和
JP2024040463A (ja) * 2020-09-04 2024-03-25 オーロラ・オペレイションズ・インコーポレイティッド 光検出および距離測定のためのビーム変位装置
JP2023535649A (ja) * 2020-09-04 2023-08-18 アワーズ テクノロジー リミテッド ライアビリティー カンパニー 光検出および距離測定のためのビーム変位装置
JP7758771B2 (ja) 2020-09-04 2025-10-22 オーロラ・オペレイションズ・インコーポレイティッド 光検出および距離測定のためのビーム変位装置
JP2023553579A (ja) * 2020-10-09 2023-12-25 シルク テクノロジーズ インコーポレイティッド Ｌｉｄａｒシステムにおける信号対ノイズ比の向上
US12578443B2 (en) 2022-04-23 2026-03-17 Silc Technologies, Inc. Data refinement in optical imaging systems
WO2023225284A1 (en) * 2022-05-20 2023-11-23 Ours Technology, Llc Lidar with switchable local oscillator signals
US12461243B2 (en) 2022-05-20 2025-11-04 Aurora Operations, Inc. Lidar with switchable local oscillator signals
US12259477B2 (en) 2022-05-20 2025-03-25 Aurora Operations, Inc. LIDAR with switchable local oscillator signals
CN119183538A (zh) * 2022-05-20 2024-12-24 欧若拉运营公司 具有可切换本地振荡器信号的lidar
US12578439B2 (en) 2023-04-11 2026-03-17 Silc Technologies, Inc. Increasing resolution in imaging systems
WO2025165438A1 (en) * 2024-01-30 2025-08-07 Aurora Operations, Inc. Lidar sensor system for a vehicle

Also Published As

Publication number Publication date
EP3182152A4 (en) 2017-08-30
US10353054B2 (en) 2019-07-16
CN106574963A (zh) 2017-04-19
US20170242100A1 (en) 2017-08-24
EP3182152B1 (en) 2019-05-15
JPWO2016024332A1 (ja) 2017-04-27
CN106574963B (zh) 2018-03-06
EP3182152A1 (en) 2017-06-21
JP6293285B2 (ja) 2018-03-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6293285B2 (ja) レーザレーダ装置
US10948598B1 (en) Coherent LiDAR system utilizing polarization-diverse architecture
CN113841062B (zh) 具有模场扩展器的lidar系统
CN114730008B (zh) 具有固态光谱扫描的光检测和测距系统
JP4974773B2 (ja) 光波レーダ装置
US11709240B2 (en) Descan compensation in scanning LIDAR
US11754681B2 (en) LIDAR system with a multi-mode waveguide photodetector
US20230417882A1 (en) Techniques for performing speckle reduction using polarized light
JP6072301B2 (ja) レーザレーダ装置
CN113167865B (zh) 偏振编码光束传输和收集
CN108574533B (zh) 一种基于光学相控阵的共口径激光通信光端机
CN115567115B (zh) 一种基于多孔径相干合成的光学相控阵激光通信系统
CN115542345A (zh) Fmcw激光雷达、自动驾驶系统及可移动设备
JP2003307567A (ja) コヒーレントレーザレーダ装置
JP3307210B2 (ja) 速度測定装置
US12429587B2 (en) Techniques for equalizing powers of multiple local oscillator beams using optical attenuators
US11698444B1 (en) Techniques for enhancing LO and RX overlap in FMCW lidars using birefringent crystals
JP4885622B2 (ja) 光マイクロ波ミキサ

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 14899693

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2016542465

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 15502750

Country of ref document: US

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

REEP Request for entry into the european phase

Ref document number: 2014899693

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2014899693

Country of ref document: EP