広帯域FM半導体レーザによる距離・形状のヘテロダイン計測法

使用宽带调频半导体激光器的外差距离/形状测量方法

• 批准号: 62211009
• 负责人: 小林 喬郎
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: University of Fukui
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Special Project Research
• 财政年份: 1986
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1986 至 1987
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-62211009/
• 关键词: 半導体レーザ; 周波数変調; FMヘテロダイン法; 距離センサ; 変位センサ; 三次元計測

近年, 半導体レーザの性能向上が目ざましく, 光通信や光計測, 光情報処理などの広範な分野での実用化が進展している. しかしながら, さらに半導体レーザの本質的特性である周波数可変特性やコヒーレンス特性を利用する基本技術の確立が強く望まれている. 本研究の目的は, 連続かつ広帯域に周波変調(FM)可能な半導体レーザの動作制御法を開発するとともに, このレーザ特性を活用したFMヘテロダイン法により, 物体の距離や形状などの基本量の非接触で精密な光計測技術を確立することにある.(1)温度変調型半導体レーザの広帯域FM動作の実現AlGaAsの波長約800nm帯の半導体レーザ(LD)の電極上にSiのマイクロヒータを接合し, 温度変調が可能な新型のLD素子を試作した. これによって活性層の温度変化量6℃, 連続FM幅230GHz, 応管周波数14Hzの値が得られた. これによって従来のLD特性に比べて大幅なFM特性の改善の可能性が見出された.(2)FMヘテロダイン計測法の高精度化と三次元計測への拡張FMヘテロダイン法の高精度化を画るため, 装置の改良を進めた. その結果, 距離測定精度として約7μmとなり, 昨年度より大幅に改善された. また, 変位測定も試みて約1μmの高精度測定が可能となった.次に, 本計測法による物体の三次元形状計測の可能性を検討した. レンズにより検出器上に散乱体表面の実像を結像させ, さらに参照光を重畳させ, 検出器開口を走査させて粗面体までの各点の距離を測定した. その結果, 距離約400mmでの粗面体に対し約45μmの精度で距離と形状の測定が可能であることが示された. 今後, さらに高精度化を行うため, 信号系の効率の改善や光学系の防振対策, LDのFM幅の拡大などを計画しており, 大きな改善も見込まれる.

In recent years, the performance of hemispherical devices has improved significantly, optical communications have improved, optical information has improved, and applications have improved. In this paper, we use the basic technology to make sure that we can use the basic technology to make sure that the cycle number can be improved. The purpose of this study is that it is possible to use the method of half-body cycle monitoring (FM) to determine the number of cycles in the domain, and the characteristics of the system may be activated by the use of the FM method. The object is far away from the shape, the basic quantity, the non-contact precision optography technology makes sure that the temperature sensor is in the temperature range. (1) the FM action of the temperature sensor shows that the wave length of the AlGaAs wave is about the length of the 800nm semiconductor device (LD). The temperature sensor may be coupled with a new type of LD element. The temperature change is 6 ℃, the FM amplitude is 230GHz, and the tube cycle wavenumber is 14Hz. The LD characteristics are more likely to be improved than the FM characteristics. (2) the FM measurement method is highly accurate. The three-dimensional FM characteristic method is highly accurate, and the device is improved. The results show that the accuracy of the distance measurement is about 7 μ m, which was greatly improved last year. The accuracy of the position measurement is about 1 μ m. The high precision measurement may be difficult. In this method, the three-dimensional shape of the object is calculated, and the possibility is very important. The image of the surface of the scattered body on the exporter is tested, the reference light is re-analyzed, and the opening of the exporter is used to determine the distance of each point. The results show that the distance between 400mm and coarse hedron is about 45 μ m, the accuracy is about 45 μ m, and the shape measurement is accurate. In the future, the precision of the signal system will be improved, and the anti-vibration strategy of the Department of Optics will be improved. The size of the LD FM will be greatly improved.