JPH06249617A - 光ファイバリニア位置検出器 - Google Patents

光ファイバリニア位置検出器

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JPH06249617A
JPH06249617A JP3838293A JP3838293A JPH06249617A JP H06249617 A JPH06249617 A JP H06249617A JP 3838293 A JP3838293 A JP 3838293A JP 3838293 A JP3838293 A JP 3838293A JP H06249617 A JPH06249617 A JP H06249617A
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JP
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light
light source
optical fiber
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linear position
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Kenichi Tamura
健一 田村
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Tamagawa Seiki Co Ltd
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Tamagawa Seiki Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は光ファイバリニア位置検出器に関
し、特に、分布帰還型半導体レーザダイオードを用いる
ことにより広い温度範囲の環境下において安定動作を得
ることを特徴とする。 【構成】 本発明による光ファイバリニア位置検出器
は、光源(2)からの光(2a)を光ファイバ(36)を経てケー
シング(1)内のピストン(5)の反射ミラー(6)で反射光(2a
A)とし、この反射光(2aA)を用いてピストン(5)の移動を
検出する場合、前記光源(2)として分布帰還型半導体レ
ーザダイオードを用いた構成である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光ファイバリニア位置
検出器に関し、特に、分布帰還型半導体レーザダイオー
ドを用いることにより広い温度範囲の環境下において安
定動作を得るための新規な改良に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、用いられていたこの種のリニア位
置検出器としては、例えば、特開平1−40711号公
報に開示されたLVDTの構成を挙げることができる。
すなわち、差動変圧器のコアに接続されたロッドの軸方
向移動を被検出体の移動としてとらえ、電気的なリニア
位置信号を得ていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来のリニア位置検出
器は、以上のように構成されていたため、次のような課
題が存在していた。すなわち、航空機に用いる場合、L
VDTの差動トランスと航空機の制御装置の間を多くの
電線で配線しなければならず、そのため雷等による外来
ノイズや配線引き廻しの影響による誤動作が発生し、航
空機の信頼性に課題が生じていた。この課題を解決する
ために、周知のファブリペロー型半導体レーザダイオー
ドを用いたリニア検出器が一部で開発実験されている
が、このファブリペロー型半導体レーザダイオードは、
図7に示すように、ピーク発振波長とダイオードのケー
ス温度との関係が、階段状となるため、ケース温度が多
く変化する航空機の環境下では信頼性を向上させること
が極めて困難であった。
【0004】本発明は、以上のような課題を解決するた
めになされたもので、特に、分布帰還型半導体レーザダ
イオードを用いることにより広い温度範囲の環境下にお
いて安定動作を得るようにした光ファイバリニア位置検
出器を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明による光ファイバ
リニア位置検出器は、光源からの光を光ファイバを経て
ケーシングに固定された発光部から前記ケーシング内に
入射し、前記ケーシング内で軸方向移動するピストンに
設けられた移動ミラーから反射した前記光の反射光を再
び前記光ファイバを経て受光体に戻すことにより、前記
ピストンの移動状態を検出するようにした光ファイバリ
ニア位置検出器において、前記光源として分布帰還型半
導体レーザダイオードを用いた構成である。
【0006】
【作用】本発明による光ファイバリニア位置検出器にお
いては、光源として分布帰還型半導体レーザダイオード
を用いているため、ケーシングのケース温度とピーク発
振波長との関係が図5で示すように、直線状となり、広
い温度環境下において安定した位置精度を得ることがで
きる。
【0007】
【実施例】以下、図面と共に本発明による光ファイバリ
ニア位置検出器の好適な実施例について詳細に説明す
る。図1及び図2は本発明による光ファイバリニア位置
検出器の構成を示すもので、筒状をなすケーシング1の
一端1aには光源2が固定して設けられ、この光源2は
周知の分布帰還型半導体レーザダイオードから構成され
ている。なお、この光源2は図2で示すように三重系で
構成されている。
【0008】前記ケーシング1内には、このケーシング
1の他端1bの軸受3で摺動案内されたピストンロッド
4に設けられたピストン5が軸方向に沿って移動できる
ように構成されており、このピストン5には三個の移動
ミラー6が円内に等角度配設されている。
【0009】前記光源2は、図4及び図5で示す分布帰
還型半導体レーザダイオードよりなり、レーザ結晶10
の導波路11に設けられた回析格子12の周期によりほ
ぼ決まるように発振波長が構成され、安定した単一波長
発振が得られる。また、この光源2のケース温度(℃)
とピーク発振波長(λp)との関係は、図5で示すよう
に直線変化するように構成されている。
【0010】前述の図1で示す光ファイバリニア位置検
出器20は、周知のFMヘテロダイン法の原理を用いて
おり、簡略化して示すと図6の通りである。すなわち、
光源2からの光2aは出射部21のレンズ22を介して
移動ミラー6に入射し、ミラー6で反射した反射光2a
Aがレンズ23を経て受光体24に受光される。従っ
て、光源2からの光2aは、固定ミラー25と移動ミラ
ー6にビームスプリッタ26を介して分光され、各々の
反射光2aAと25aはビームスプリッタ26にて重畳
され、レンズ23を介して受光体24に入射する。この
時、両者の光路差による位相差が生じ、発生したビート
信号のビート波の周波数又は位相変化を測定して距離測
定を行うようにしたFMヘテロダイン法で構成されてい
る。
【0011】次に、図3のブロック図を用いて三重系の
構成について述べる。すなわち、駆動電源30及び三角
波を発生する変調器31によって駆動される光源2から
のレーザ光よりなる光2aは、光アイソレータ32、光
カプラ33、第1光コネクタ34、第2光コネクタ35
を有する光ファイバ36を介して前記発光部21に送ら
れる。
【0012】前述の光ファイバ36は、三重系を構成す
るために三系統設けられており、各光コネクタ34,3
5間はシリアル伝送部37で接続され、各ミラー6で反
射した反射光は、光カプラ33を経て第1、第2受光体
40,41を経て第1、第2増幅波形処理部42,43
に入力されている。
【0013】前記各増幅波形処理部42,43の各出力
42a,43aは、第1、第2カウンタ44,45を介
して演算回路46に入力され、第2増幅波形処理部43
の出力43bは故障検出回路47に入力され、演算回路
46及び故障検出回路47の出力46a,47aは本体
50のコネクタ51から外部に取り出しができるように
構成されている。なお、電源部60からの電源60aは
前述の駆動電源30及び変調器31に供給される。
【0014】次に動作について説明する。図6におい
て、光源2からのレーザ光よりなる光2aは、変調器3
1からの三角波信号31aによって三角波変調(fm:
変調周波数)をかけられ、変調された光2aはビームス
プリッタ26により固定側ミラー25と移動側ミラー6
へと分けられる。
【0015】このビームスプリッタ26により分岐され
た光2aは、各ミラー25,6で反射した各反射光25
a,2aAはレンズ23を経て合成されるが、各光路に
は光路長差があるため、合成された光は干渉波となる。
この時の干渉波の周波数(fb)は、fb=4・fm・Δν
・L/c(但し、Δνは光の周波数の偏移量、Lは光路
差長、cは光速)により測定したい距離Lを求めること
ができる。
【0016】また、前述の光源2は、分布帰還型半導体
レーザダイオードを用いているため、光源2のケース温
度に光源2の発振波長特性は変化し、従来のファブリペ
ロー型レーザダイオードは、ν=c/λ(但し、νは光
源の発光周波数、cは光速、λは光源の発振波長)の関
係式より、狭い温度範囲で階段状に変化(モードホッピ
ング)するが、分布帰還型半導体レーザダイオードで
は、図5で示すように、ケース温度とピーク発振波長と
の変化が直線的であるため、前述のモードホッピングは
発生せず、誤差の少ない測定距離Lを測定することがで
きる。
【0017】
【発明の効果】本発明による光ファイバリニア位置検出
器は以上のように構成されているため、広い温度範囲の
環境条件下でも測定精度誤差を落とすことなく使用で
き、航空機等でも使用可となり、信頼性を向上させるこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による光ファイバリニア位置検出器を示
す断面図である。
【図2】図1のA−A線による断面図である。
【図3】ブロック図である。
【図4】光源の内部構造を示す断面図である。
【図5】光源の特性図である。
【図6】概略構成図である。
【図7】従来の光源の特性図である。
【符号の説明】
1 ケーシング 2 光源 2a 光 2aA 反射光 5 ピストン 6 反射ミラー 21 出射部 36 光ファイバ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光源(2)からの光(2a)を光ファイバ(36)
    を経てケーシング(1)に固定された発光部(21)から前記
    ケーシング(1)内に入射し、前記ケーシング(1)内で軸方
    向移動するピストン(5)に設けられた移動ミラー(6)から
    反射した前記光(2a)の反射光(2aA)を再び前記光ファイ
    バ(36)を経て受光体(24)に戻すことにより、前記ピスト
    ン(5)の移動状態を検出するようにした光ファイバリニ
    ア位置検出器において、前記光源(2)として分布帰還型
    半導体レーザダイオードを用いることを特徴とする光フ
    ァイバリニア位置検出器。
JP03838293A 1993-02-26 1993-02-26 光ファイバリニア位置検出器 Expired - Fee Related JP3318383B2 (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109029271A (zh) * 2018-09-05 2018-12-18 天津大学 Dfb阵列扫频光源光纤频域干涉测距***和方法
CN110906866A (zh) * 2019-11-13 2020-03-24 浙江海洋大学 岩***移监测装置及监测方法

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109029271A (zh) * 2018-09-05 2018-12-18 天津大学 Dfb阵列扫频光源光纤频域干涉测距***和方法
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