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公開番号2025097446
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-01
出願番号2023213649
出願日2023-12-19
発明の名称光変調器、レーザー干渉計および分光装置
出願人セイコーエプソン株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類G01S 17/50 20060101AFI20250624BHJP(測定;試験)
要約【課題】復調回路で演算処理される信号の周波数を低下させることができ、復調回路の低コスト化を図ることができる光変調器、かかる光変調器を備え、低コスト化が容易なレーザー干渉計、ならびに、かかるレーザー干渉計を備える分光装置を提供すること。
【解決手段】サンプル信号と変調信号とを含むレーザー光受光信号から、基準信号に基づいて、サンプル信号を復調する復調回路に接続される光変調器であって、第1振動素子と、第2振動素子と、入射されるレーザー光に対し第1振動素子を用いて変調信号を付加する光変調部と、第1振動素子を源振として第1周波数の第1信号を発生させる第1信号発振部と、第2振動素子を源振として第2周波数の第2信号を発生させる第2信号発振部と、第1周波数および第2周波数の双方よりも低い周波数の基準信号を生成する基準信号生成部と、を備える光変調器。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
対象物でレーザー光に付加されたサンプル信号とレーザー光に付加された変調信号とを含むレーザー光受光信号から、基準信号に基づいて、前記サンプル信号を復調する復調回路に接続される光変調器であって、
第１周波数で振動する第１振動素子と、
前記第１周波数と異なる第２周波数で振動する第２振動素子と、
入射されるレーザー光に対し、前記第１振動素子を用いて、前記変調信号を付加する光変調部と、
前記第１振動素子を源振として前記第１周波数の第１信号を発生させる第１信号発振部と、
前記第２振動素子を源振として前記第２周波数の第２信号を発生させる第２信号発振部と、
前記第１信号および前記第２信号を用いて、前記第１周波数および前記第２周波数の双方よりも低い周波数の前記基準信号を生成する基準信号生成部と、
を備えることを特徴とする光変調器。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記光変調部は、前記第１振動素子に設けられ、入射されるレーザー光を回折させる回折格子を備える請求項１に記載の光変調器。
【請求項３】
前記光変調部は、前記第１振動素子に設けられ、入射されるレーザー光を反射させる光反射部を備える請求項１に記載の光変調器。
【請求項４】
前記第１振動素子および前記第２振動素子は、水晶振動子である請求項１ないし３のいずれか１項に記載の光変調器。
【請求項５】
前記第１周波数および前記第２周波数は、１ＭＨｚ以上１００ＭＨｚ以下である請求項１ないし３のいずれか１項に記載の光変調器。
【請求項６】
前記第１周波数および前記第２周波数と異なる第３周波数で振動する第３振動素子と、
前記第３振動素子を源振として前記第３周波数の第３信号を発生させる第３信号発振部と、
前記第２信号または前記第３信号のいずれかを選択して、前記基準信号生成部に入力させる切替部と、
を備え、
前記基準信号生成部は、前記第１信号および前記切替部において選択された信号を用いて、前記第１周波数および前記選択された信号の周波数の双方よりも低い周波数の前記基準信号を生成する請求項１ないし３のいずれか１項に記載の光変調器。
【請求項７】
レーザー光を射出するレーザー光源と、
前記レーザー光に前記変調信号を付加する請求項１ないし３のいずれか１項に記載の光変調器と、
前記サンプル信号および前記変調信号を含む前記レーザー光の強度変化を検出し、前記レーザー光受光信号を出力する受光素子と、
前記光変調器に接続され、前記基準信号に基づいて、前記レーザー光受光信号から前記サンプル信号を復調する前記復調回路と、
を備えることを特徴とするレーザー干渉計。
【請求項８】
請求項７に記載のレーザー干渉計と、
移動ミラーを含む分光光学系を有し、試料に由来する分光スペクトル情報を生成する分光分析部と、
を備え、
前記レーザー干渉計は、前記移動ミラーの変位を計測し、
前記分光分析部は、前記レーザー干渉計による前記移動ミラーの変位の計測結果に基づいて、前記分光スペクトル情報を生成することを特徴とする分光装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、光変調器、レーザー干渉計および分光装置に関するものである。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、動いている物の動きを把握するレーザードップラー計測装置が開示されている。レーザードップラー計測装置では、被測定物にレーザー光を照射し、ドップラーシフトを受けた散乱レーザー光に基づいて被測定物の動きを計測する。具体的には、光ヘテロダイン干渉法により、レーザー光の周波数のシフト量を得るとともに、このシフト量から、動いている物の速度や変位を求める。
【０００３】
特許文献１に記載のレーザードップラー計測装置は、周波数シフター型の光変調器を備える。この光変調器は、厚みすべり振動する水晶ＡＴ振動子と、この振動子の変位方向に並設された複数の溝を含む回折格子と、を備える。この回折格子は、水晶ＡＴ振動子の振動方向と交差する方向に溝を有する。回折格子にレーザー光が照射されると、レーザー光が回折するとともに、レーザー光の周波数がシフトする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０２０－１６５７００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、厚みすべり振動は、共振周波数が高い。このため、特許文献１に記載の光変調器によってレーザー光に重畳される変調信号の周波数も高くなる。そうすると、特許文献１に記載のレーザードップラー計測装置では、変調信号に対して演算処理を行う回路や、アナログ信号をデジタル信号に変換する回路を、高周波の信号に対応させる必要が生じる。その結果、これらの回路の高コスト化を招く。
【０００６】
そこで、復調回路で演算処理される信号の周波数を低下させることができ、復調回路に用いる電子部品等の低コスト化を可能にする光変調器の実現が課題となっている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の適用例に係る光変調器は、
対象物でレーザー光に付加されたサンプル信号とレーザー光に付加された変調信号とを含むレーザー光受光信号から、基準信号に基づいて、前記サンプル信号を復調する復調回路に接続される光変調器であって、
第１周波数で振動する第１振動素子と、
前記第１周波数と異なる第２周波数で振動する第２振動素子と、
入射されるレーザー光に対し、前記第１振動素子を用いて、前記変調信号を付加する光変調部と、
前記第１振動素子を源振として前記第１周波数の第１信号を発生させる第１信号発振部と、
前記第２振動素子を源振として前記第２周波数の第２信号を発生させる第２信号発振部と、
前記第１信号および前記第２信号を用いて、前記第１周波数および前記第２周波数の双方よりも低い周波数の前記基準信号を生成する基準信号生成部と、
を備える。
【０００８】
本発明の適用例に係るレーザー干渉計は、
レーザー光を射出するレーザー光源と、
前記レーザー光に前記変調信号を付加する本発明の適用例に係る光変調器と、
前記サンプル信号および前記変調信号を含む前記レーザー光の強度変化を検出し、前記レーザー光受光信号を出力する受光素子と、
前記光変調器に接続され、前記基準信号に基づいて、前記レーザー光受光信号から前記サンプル信号を復調する前記復調回路と、
を備える。
【０００９】
本発明の適用例に係る分光装置は、
本発明の適用例に係るレーザー干渉計と、
移動ミラーを含む分光光学系を有し、試料に由来する分光スペクトル情報を生成する分光分析部と、
を備え、
前記レーザー干渉計は、前記移動ミラーの変位を計測し、
前記分光分析部は、前記レーザー干渉計による前記移動ミラーの変位の計測結果に基づいて、前記分光スペクトル情報を生成する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
第１実施形態に係るレーザー干渉計を示す機能ブロック図である。
図１に示す光変調器および干渉光学系を示す概略構成図である。
図１に示す基準信号生成部および復調回路の各回路構成の一例を示すブロック図である。
第２実施形態に係るレーザー干渉計を示す機能ブロック図である。
図４に示す光変調器および干渉光学系を示す概略構成図である。
第２実施形態に係る光変調器が備える光変調部を示す斜視図である。
図６に示す光変調部の他の構成例を示す斜視図である。
図４に示す基準信号生成部および復調回路の各回路構成の一例を示すブロック図である。
第２実施形態の変形例に係るレーザー干渉計が備える基準信号生成部および復調回路の各回路構成の一例を示すブロック図である。
第３実施形態に係るレーザー干渉計を示す機能ブロック図である。
第４実施形態に係る分光装置を示す機能ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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