CW動作半導体レーザーを光源とするコヒーレントライダーの基礎的研究

本研究は半導体レーザーを光源とする擬似ランダム変調CW(RM-CW)ライダーに高感度検出が期待されるヘテロダイン方式を併用して実用的なCLを実現し, 衛星から風速などを効率よく観測するために必要な諸課題を解決することを目的として開始された. 本年が第1年度であるので, 空間的に広がった散乱体(例えばエアロゾル;飛翔体の速度の測定は特殊な場合となる)の濃度分布をヘテロダイン検出法で測定する場合の基本概念の理論的検討を行った. コヒーレントライダー(CL)で距離分解能を得るにはパルス方式が最もよく研究されている. RM-CW-CLは距離分解能に対応するパルス幅で擬似ランダム変調コード(M系列)の(1,-1)に応じて位相を(0,π)だけ変調する方式である. CLでは中間周波数の振幅の段階で加算するときにはターゲットが固形反射体の場合だけでなく, 空間分布を有する場合にも平均パワーが等しければパルスCLと同じ信号雑音比(S/N)を与える. パルスCLではパルス間隔(周期)を到達距離に対応する時間よりも長く取る必要があるので, 振幅の段階で積算しても効果は少ない. しかしRM-CW-CLではM系列で変調して連続にデータを取り込んでいるので, 振幅加算の効果が大きい. 中間周波数成分を振幅のまま加算するために, 位相・振幅の安定した高周波発振器を基本として, 周波数シフターによって局部発振光を生成し, 中間周波成分が整合フィルターを通過後, もとの中間周波と混合し, 直線検波(envelop detection)を行う方式を考案した. Extended Huygens-Fresnelの原理に基づき大気中の伝搬の影響を理論的に取扱い, 振幅加算が意義を有するスペクトル幅の条件や大気の揺らぎの条件やRM-CW-CLのS/N式を求め, 単一モード半導体レーザーでの実験の準備を進めた. 次年度は大気の揺らぎが信号光の位相・波面に及ぼす影響を中心に基本概念の実験的検証を行う.

本研究は半導体レーザーを光源とする擬似ランダム変調CW(RM-CW)ライダーに高感度検出が期待されるヘテロダイン方式を併用して実用的なCLを実現し, 衛星から風速などを効率よく観測するために必要な諸課題を解決することを目的として開始された. 本年が第1年度であるので, 空間的に広がった散乱体(例えばエアロゾル;飛翔体の速度の測定は特殊な場合となる)の濃度分布をヘテロダイン検出法で測定する場合の基本概念の理論的検討を行った. コヒーレントライダー(CL)で距離分解能を得るにはパルス方式が最もよく研究されている. RM-CW-CLは距離分解能に対応するパルス幅で擬似ランダム変調コード(M系列)の(1,-1)に応じて位相を(0,π)だけ変調する方式である. CLでは中間周波数の振幅の段階で加算するときにはターゲットが固形反射体の場合だけでなく, 空間分布を有する場合にも平均パワーが等しければパルスCLと同じ信号雑音比(S/N)を与える. パルスCLではパルス間隔(周期)を到達距離に対応する時間よりも長く取る必要があるので, 振幅の段階で積算しても効果は少ない. しかしRM-CW-CLではM系列で変調して連続にデータを取り込んでいるので, 振幅加算の効果が大きい. 中間周波数成分を振幅のまま加算するために, 位相・振幅の安定した高周波発振器を基本として, 周波数シフターによって局部発振光を生成し, 中間周波成分が整合フィルターを通過後, もとの中間周波と混合し, 直線検波(envelop detection)を行う方式を考案した. Extended Huygens-Fresnelの原理に基づき大気中の伝搬の影響を理論的に取扱い, 振幅加算が意義を有するスペクトル幅の条件や大気の揺らぎの条件やRM-CW-CLのS/N式を求め, 単一モード半導体レーザーでの実験の準備を進めた. 次年度は大気の揺らぎが信号光の位相・波面に及ぼす影響を中心に基本概念の実験的検証を行う.