(57)【要約】  本発明は、周波数シフトフィードバックビーム源に関し、ここでは放射周波数成分ビート強度増大手段が設けられている。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
周波数シフトフィードバックビーム源において、
放射周波数成分ビート強度増大手段が設けられていることを特徴とする、
周波数シフトフィードバックビーム源。
【請求項２】
前記放射周波数成分ビート強度増大手段は、非確率的な放射周波数成分ビート強度増大手段として構成されている、
請求項１に記載の周波数シフトフィードバックビーム源。
【請求項３】
前記放射周波数成分ビート強度増大手段は、注入ビーム源を含む、
請求項１または２に記載の周波数シフトフィードバックビーム源。
【請求項４】
前記注入ビーム源は、注入レーザを含む、
請求項３に記載の周波数シフトフィードバックビーム源。
【請求項５】
前記注入ビーム源を構成して、前記の周波数シフトフィードバックビーム源の共振器にビームが注入されるようにし、例えば、増幅媒体に入射されるようにした、
請求項３または４に記載の周波数シフトフィードバックビーム源。
【請求項６】
前記注入ビーム源を構成して、上側および下側の増幅度閾値（Ｇ＝１）の近くのビーム周波数のビームが放射されるようにした、
請求項３から５までのいずれか１項の記載の周波数シフトフィードバックビーム源。
【請求項７】
注入ビームを入射させる注入ビーム源は、周波数シフトフィードバックビーム源の増幅帯域幅に関連して狭帯域であり、例えば、周波数シフトフィードバックビーム源の増幅の帯域幅５％以下の幅、有利には１％以下の幅を有する、
請求項３から６までのいずれか１項に記載の周波数シフトフィードバックビーム源。
【請求項８】
前記注入ビーム源を構成して、光搬送波の関連した強度および／または位相が入射されるようにした、
請求項３から７までのいずれか１項に記載の周波数シフトフィードバックビーム源。
【請求項９】
前記注入ビーム源を構成して、注入ビームの強度および／または位相の通常の変調が行われるようにした、
請求項８に記載の周波数シフトフィードバックビーム源。
【請求項１０】
前記注入ビーム源を構成して、強度および／または位相の時間と共に変化する変調、例えば周期的な変調が行われるようにした、
請求項９に記載の周波数シフトフィードバックビーム源。
【請求項１１】
前記注入ビーム源を構成して、少なくとも一時的に線形な変調周波数変化が行われるようにした、
請求項９または１０に記載の周波数シフトフィードバックビーム源。
【請求項１２】
前記注入ビーム源を構成して、変調が、ビーム源によって決定される距離と、周波数シフトフィードバックビーム源とから得られるチャープレートとによって得られるものの周りの近くにておよび／または大きさのオーダにて行われる、
請求項８または１１に記載の周波数シフトフィードバックビーム源。
【請求項１３】
前記周波数シフトフィードバックビーム源はレーザである、
請求項１から１２までのいずれか１項に記載の周波数シフトフィードバックビーム源。
【請求項１４】
共振器内部の光ファイバが設けられている、
請求項１から１３までのいずれか１項に記載の周波数シフトフィードバックビーム源。
【請求項１５】
距離測定装置において、
請求項１から１４までのいずれか１項に記載のビーム源を有することを特徴とする、
距離測定装置。
【請求項１６】
ビーム光学系を設けて、調査すべき面が、前記ビーム源からのビームによって広く照明されるようにし、かつ
手段を設けて、高さプロフィール情報を含むビートスペクトルが得られるようした、
請求項１５に記載の距離測定装置。
【請求項１７】
光学系が設けて、該光学系により、前記ビーム源からのビームが所定の物体部分領域に配向されるようにした、
請求項１５または１６に記載の距離測定装置。
【請求項１８】
周波数シフトフィードバックビーム源作動方法において、
放出するビームの周波数成分のビート強度を、定常的な動作状態にて自発放射によって達成されるものを越えて増大させることを特徴とする、
周波数シフトフィードバックビーム源作動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
説明
本発明は、周波数シフトフィードバックビーム源と、距離測定装置と、周波数シフトフィードバックビーム源作動方法とに関する。
【０００２】
距離を光学的に測定することは、かなり以前から知られている。短いビームパルスを送信し、散乱されて戻ったパルスまたは反射されたパルスを受信するまでの時間を測定する音響測深器式の測定の他に、例えば干渉法が公知である。
【０００３】
干渉法ではビームは、基準ビームと物体ビーム（Objektlichtstrahl）とに分けられる。物体ビームは、物体に照射され、この物体から戻って受信される。つぎに受光器において上記の基準ビームと物体ビームとが重ね合わされ、この重ね合わせた信号からこの物体とどの位距離があるかが推定されるのShifted-Feedback-Laser, FSF-Laser）によって距離測定を行うことも公知である。ＦＳＦレーザの例は、F.V. Kowalski，P.D. HaleおよびS. J. Shattilによる論文"Broadband continuous-wave lasers", Opt. Lett. 13, 622 (1988)ならびにP.D. HaleおよびF.V. Kowalskiによる"Output characteristics of a frequency shifted feedback laser: theory and experiment", IEE J. Quantum Electron. 26, 1845(1990)ならびにK. NAKAMURA, T. MIYAHARA, M. YOSHIDA, T. HARAおよびH. ITOによる"A new technique of optical ranging by a frequency-shifted feedback laser", IEEE Photonics Technology Letters, Vol. 10, 1998，第1772頁以下に記載されている。このようなレーザを使用して距離測定を行う例は、K. NAKAMURA, T. MIYAHARAおよびH. ITOによる論文"Observation of a highly phase-correlated chirped frequency comb output from a frequency-shifted feedback laser"，Applied Physics Letters, Vol. 72, No. 21，第2631頁以下ならびにK. NAKAMURA, F. ABE, K. KASAHARA, T. HARA, M. SATOおよびH. ITOによる論文"Spectral Characteristics of an All Solid-State Frequency-Shifted Feedback Laser", IEEE-JOURNAL OF QUANTUM ELECTRONICS, Vol. 33，第103頁以下に詳細に記載されている。さらにI.C.M. Littler，S. BalleおよびK. Bergmannによる"The cw modeless laser: spectral control, performance data and build-up dynamics" Opt. Commun. 88, 514 (1992)ならびにS. Balle，F.V. KowalskiおよびK. Bergmannによる"Frequency shifted feedback dye laser operating at small frequency shift"，Opt. Commun. 102, 166 (1993)ならびにG. Bonnet，S. Balle，Th. KraftおよびK. Bergmannによる"Dynamics and self-modelocking of Titanium-Sapphire laser with intracvacity frequency shift"，Opt. Commun. 123，790 (1990)を参照されたい。最後に挙げた３つの文献は、従来技術のＦＳＦレーザをさらに特徴付けている。これらの文献は、DE 100 45 535と同様に開示のためにここに引用によって完全に組み込まれる。手短にいうと、共振器に増幅媒体（Verstaerkungsmedium）の他に音響光学式変調器を含むＦＳＦレーザによる距離測定の原理はつぎのように言い表すことができる。上記の増幅媒体に入る光波の光増幅は、増幅度が１よりも大きな周波数だけに対して行われる。他のすべての周波数において光は通常のように減衰される。光共振器は、振動する弦と同様に有利な周波数、いわゆる共振モードを有する。各共振モードは、所定の周波数を有する。すなわちこの共振モードは、波長が精確に決定される光に相応するのである。ここでは上記の増幅を行う媒体の増幅度が１よりも大きい共振モードが有利には放射されるのである。
【０００４】
原理的には上記が、音響光学式変調器のない場合のレーザの特性である。さてここで音響光学式変調器が励起されると、物質振動により、密度の異なる個所の運動する格子が発生する。この密度の格子（Dichtegitter）では、共振器において循環するビームが回折され、ビーム光子と、音響光学式変調器の密度振動（Dichteschwingung）を特徴付ける光子との相互作用が発生し、これによって、回折ビームの周波数が音響光学変調器の励起周波数分だけシフトされる。これは、レーザモードが時間と共にわずかに周波数においてシフトすること、すなわち、モードの周波数が時間と共に変化することに結び付く。しかしながらこれは、１つ以上のモードがある場合、共振器において振動しているすべてのモードに当てはまる。ここでわかるのは、増幅度プロフィールが増幅度１のどの程度上にあるかに応じて、個々に振動するモードの強度は異なっており、またモードの強度が周波数と共に変化することである。またここで周波数はすべてのモードに対して同様に時間と共に変化することも明らかである。言い換えると、ビームは放射された時間が異なれば、別の周波数を有するのである。
【０００５】
さて、長さの異なる光路を介して入射したビーム、すなわち異なる時間にレーザから放射されてもいるビームが、例えば検出器のような個所に入ると、両者の間に周波数差があるはずである。この周波数差は、ビート周波数として光検出素子で検出することができる。このビート周波数から、道のりの長さを推定することができるのである。
【０００６】
公知の測定装置は、上に参照した文献により詳しく記載されている。
【０００７】
ここで実践において示されたのは、測定受信器における上記の信号が極めて大きなノイズを有することである。決定すべき間隔が固定の場合、ビート周波数スペクトルにおいてノイズがなければ、個別の鮮明な線が識別されるはずである。しかしながら現実に示されたのは、その代わりにＦＳＦレーザにより、鮮明な線ではなく極めて幅の広い構造が得られることであり、これにより、得られる測定の品質は大きく損なわれてしまう。
【０００８】
望ましいのは、公知の装置および方法を変更して、使用の可能性を高めることである。
【０００９】
本発明の課題は、商業上の適用に対して新規のものを提供することである。
【００１０】
この課題の解決手段は、請求項１，請求項１５，請求項１８に記載されている。本発明により、第１の基本的なアイデアにおいて、周波数シフトフィードバックビーム源が提案され、ここでは放射周波数成分のビートの強度を増大させる手段が設けられている。
【００１１】
最初に識別されたのは、周波数シフトされたレーザの個々のモードから発生するビート成分が互いに加算されるという、従来技術の解釈において支配的な仮定が正しくないことである。これらのビート成分はむしろ互いに打ち消し合ってしまうのである。驚いたことに、従来技術においてＦＳＦレーザによって得られる信号は、公知のレーザの動作時にノイズが、つまり強度および／または位相の変動が生じていることに実際に起因しているのである。この変動により、互いに可干渉な周波数成分の（より精確な分析において理論的に実際に予想されるべき）完全な消去が行われなくなるのである。ここでこの完全な消去はこの変動がなければ行われてしまう得るものである。従来技術によるＦＳＦレーザを用いた測定において発生するノイズは、レーザのノイズの結果ではないと思われ、むしろレーザのノイズによって、すなわちその固有の変動によってはじめて発生するものが、実際の測定信号それ自体なのである。
【００１２】
この知識から出発して提案されるのは、放射されるビームの周波数成分のビート強度を増大させる手段をビーム源に設けることである。
【００１３】
有利な１変形実施形態では、上記の放射周波数成分ビート強度増大手段を、非確率的な放射周波数成分ビート強度増大手段として構成する。すなわちこれらの手段は、例えば増幅媒体において自発放射によって生じるものについて強度を増大させる。
【００１４】
通例、注入ビーム源が設けられ、これはビーム源に光を注入する。つまりそこに種ないしはシード（seed）のビームフィールドを供給するのである。これとは択一的に、定常的な動作状態において自発放射によって発生する程度を越えて、周波数成分の完全な消去を阻止することも可能であり、ここでこれは、例えば、ポンプビームを変調することによって行われる。しかしながらこれは、通例、平均寿命その他に起因して有利ではないか、または増幅媒体それ自体におけて高速な損失メカニズムなどを生じさせる。しかしながら注入ビーム源を設けることはつぎような理由から殊に有利である。すなわち、構造的に簡単な形態であり、これによって多くの有利な実施例を実現可能であるという理由から殊に有利なのである。
【００１５】
殊に有利な１変形実施形態では、上記の注入ビーム源は注入レーザである。そのビームは、周波数シフトフィードバックビーム源の共振器に、例えば、増幅媒体内および／または増幅媒体に導くことができる。
【００１６】
上記の注入ビーム源により、周波数シフトフィードバックビーム源の増幅媒体の増幅度が１にある波長の近くにある、単一波長のビームが放射されると有利である。この際に選択的に上側の閾波長および／または下側の閾波長の近くに入射させることができる。ここで、注入されるビームの周波数は、通例つぎのような範囲にある。すなわちここでは増幅度は１よりも大でありかつそれ以外でない範囲にある。しかしながらこの閾値に極めて近くにシードビームを注入して、例えばその変調を行う場合、この閾値を殊に一時的に上回ることができる。しかしながらつねに有利であり得るのは、入射ビーム周波数を選択して、遅くとも数回共振器を循環した後、増幅が行われるようにすることである。
【００１７】
注入ビーム源がビームを狭帯域で放射すると有利である。ここで狭帯域度は、周波数シフトフィードバックビーム源の増幅媒体の増幅帯域幅に関連する。ここで狭帯域とは、増幅帯域幅の５％よりも大きくない幅、有利には１％を上回らない幅とすることができる。殊に有利な変形実施形態では、精確に定められ、変調可能な周波数および／または振幅を有する単一モード注入レーザを注入に使用する。
【００１８】
注入ビームは有利には強度および／または位相が変化する。この変化は、例えば、通常の変調によって、つまりあらかじめ設定したルールにしたがった変調か、または制限にしたがう、強度および／または位相の位相の変調によって行われる。しかしながらこれは必ずしも均等でなくともよい。
【００１９】
殊に有利であるのは、上記の変調が一定ではなく、注入ビームの変調の強度および／または位相が時間と共に変化する場合であり、ここでこれは殊に有利には周期的に行われる。例えば、強度変調の周波数が所定の区間内で線形に変化すると有利である。それは、注入ビームの変調周波数が線形に変化することにより、例えば距離を決定するための、得られたビート信号の評価が格段に簡単になるからである。
【００２０】
注入ビーム源から放射されるビームの変調が、位相および／または強度について行われる場合、この変調の周波数が、いわゆるチャープレートと、ビーム源によって目下決定される距離とから得られる周波数の近くにあると有利である。ここでこのチャープレートは、周波数シフトフィードバックビーム源内の音響光学式変調器または別の変調器の周波数から、このビーム源の共振器におけるビームの循環時間に関連して得られる。
【００２１】
ここで指摘しておきたいのは、上記のビーム源はふつう周波数シフトフィードバックレーザである。これは例えば赤外線領域、例えば目に安全な領域で動作可能である。通信装置に対して殊にコスト的に有利に使用可能でありかつ技術的に良好に開発されている波長領域は、本発明の目的にも適用可能である。これにより、装置を構成する際、コスト的に有利に利用可能な素子を使用できる可能性が出てくる。
【００２２】
本発明の１実施形態では、共振器内部の光ファイバが設けられている。
【００２３】
説明した本発明のビーム源が距離測定装置に使用できることは明らかである。このためにビーム拡大光学系を設けることができ、これは周波数シフトフィードバックビーム源からのビームを拡大して、調査すべき面が幅広く照明が当たるようにないしは当たらないようにし、また手段が設けられており、これによって上記の面の戻り散乱光によって得られるビートスペクトルから高さ方向のプロフィール情報を直接得るのである。択一的または付加的に可能であるのは、物体部分領域を照射し、これらの情報から距離についての情報を得ることも可能である。
【００２４】
本発明では、周波数シフトフィードバックビーム源作動方法も提案され、この方法では放射するビームの周波数成分のビート強度を、定常的な動作状態にて自発放射によって達成されるものを越えて増大させる。
【００２５】
本発明を以下、例示的にだけ図面に基づいて説明する。ここで、
図１は、本発明の周波数シフトフィードバックビーム源の概略構造を示しており、
図２は、時間について線形なチャープの際に個々のレーザモードの周波数変化を示しており、
図３は、本発明による周波数シフトフィードバックを有するビーム源のすべての成分（モード）の同期的な変化を示しており、
図４は、与えられた増幅度曲線（図の上側）におけるＦＳＦレーザの周波数スペクトルを示しており、
図５は、本発明の装置を有する距離測定部の概略構造を示しており、
図６は、位置に依存するアーチファクト構造と、図を斜めに走るストライプとして識別される弱い測定信号構造とを有する、従来技術から得られるの同様のビート周波数スペクトルをグレースケール表示したものであり、
図７は、シードビート周波数変調に依存するビート周波数信号の例を示している。
【００２６】
図１によると、一般に１と記した周波数シフトフィードバックビーム源１は、放射周波数成分ビート強度増大手段２を含む。
【００２７】
周波数シフトフィードバックビーム源１は、この実施例において周波数シフトフィードバックを有するリングレーザである。リングレーザ１のリング共振器は、２つの高反射性ミラー１ａ，１ｂと、音響光学変調器１ｃとによって構成されており、ここでこの音響光学変調器にはアクチュエータとしての圧電素子１ｃ１と、入力側プリズム１ｃ２と、出力側プリズム１ｃ３とが割り当てられており、またこの音響光学変調器は、共振器リングにつぎのように配置されている。すなわち、ビーム３と記した０次の回折次数が出力結合され、その一方で１次の回折次数が、共振器を循環するビームをガイドするように配置されている。音響光学変調器１ｃは、公知のように音響光学変調によって周波数シフトされた第１回折次数に対して、９０％以上の回折効率が得られるように選択される。さらに幾何学形状は、音響光学変調器１ｃに割り当てられたプリズム１ｃ２，１ｃ３の分散が補償され、それにもかかわらずコンパクトな構造が可能なように選択される。
【００２８】
２つの高反射性ミラー１ａと１ｂとの間にはファイバ媒体１ｄが配置されており、これにファイバ入力結合光学系１ｄ１と、ファイバ出力結合光学系１ｄ２とが割り当てられている。このファイバには、この実施例において（図示しない）ダイオードレーザとして構成された点レーザからエネルギーが入射され、これによってこのファイバを増幅媒体として使用することができる。入力結合はファイバカップラ（Faserweiche）１ｃ１において行われる。図示のファイバは、慣用のイッテルビウムファイバであり、このファイバは、この実施例において例えば、１．２μｍのまわりのスペクトル領域において少なくとも７０ｎｍの利用可能な広い増幅帯域幅を有する。このような素子は、光通信の分野から問題なしに入手可能であり、このことは、同様に使用可能な他の装置、例えば、数ｎｍの帯域幅を有する１．０６μｍのＹＡＧまたは１．５μｍのエルビウムベースなどのファイバレーザが使用できるのと同じである。
【００２９】
ここまで説明したＦＳＦレーザの装置は、実質的に慣用のものである。ここで放射周波数成分ビート強度増大手段を設ける。このためにファイバカップラ２ａがあり、これを介してこのファイバーに、参照符号２ｂで示した注入ビームを入力結合光学系２ｃを介して入力結合することができる。注入ビーム２ｂは（図示しない）注入レーザから発生したものであり、これ自体は、その振幅および光搬送波の位相について時間的に変化させて変調することができる。注入レーザないしはシードレーザはビームを放射し、ここでそれらの波長は、ＦＳＦリングレーザ１ないしはファイバ１ｄの増幅度プロフィールのＧ＝１の個所の接近している。これについて図４を参照されたい。この図の上側の部分には増幅度閾値１と共に増幅度プロフィールが実線で書き込まれている。この増幅度閾値１は水平に書き込まれており、シードレーザの光搬送周波数は、垂直な破線でプロットされている。
【００３０】
ここで同時に述べておきたいのは、ファイバカップラ２ａを介する入力結合の代わりおよび／またはこれに加えて、ミラー１ａにおいてビーム２ｂ２により示したように高反射性ミラーのうちの１つによって注入ビームの入力結合ができること、および／または矢印２ｂ３によって示したように音響光学変調器に入力結合を行えることである。万全を期すためにここで同様に示しておきたいのは、この実施例において注入ビームとは異なる、１ｅ１で示したようなポンプビームは、ファイバカップラを介してポンプビーム１ｅ１から増幅ファイバ１ｄに入力されるのだけでなく、例えば、高反射性のミラーを介してポンプビーム入力結合ができることである。これはミラー１ｂの近くのビーム１ｅ２によって示した通りである。
【００３１】
この装置は以下のように作動される。
【００３２】
ポンプビームがファイバ１ｄに入射すると、ここでレーザ動作を可能にする反転が発生する。つぎに音響光学変調器の圧電駆動器１ｃ１が振動させられて、周波数シフトフィードバックレーザのリングが閉じられる。ファイバーから放射されるビームは、ミラー１ａを介し、プリズム１ｃ２および音響光学変調器１ｃ１およびプリズム１ｃ３を進むことができる。ここでこのビームの大部分は、音響光学変調器の高い回折効率に相応して、ミラー１ｂ１に導かれ、ファイバ１ｄに入射する。
【００３３】
音響光学変調器１ｃを通過することによって同時にこのビームの周波数も変化する。すわち、あらかじめ設定された周波数を有しかつミラー１ａで音響光学変調器の方向に進むビームは、シフトされた周波数ないしは波長で別の高反射性ミラー１ｂに入射する。周波数がシフトされたこのビームは、ファイバ１ｄで増幅され、再びミラー１ａを介し、さらに音響光学変調器１ｃにより周波数がシフトされて、ミラー１ｂに進む等々である。これにより、周波数は通過のたびにシフトされることになる。周波数が変化する速度は、このビームが１循環するのに必要な時間と、音響光学変調器における周波数シフトの大きさとに依存する。このシフトは、この共振器において増幅されるすべての成分ないしはモードに対して同様に行われるため、ＦＳＦレーザのモードを表す周波数の櫛は徐々にシフトされ、しかも同期的にシフトされる。ここではいわゆる「チャープ」が発生するのである。これは図３に示されており、これに対して図２には、与えられた線形なチャープにおける周波数の変化が示されている。
【００３４】
ここではこのビームを距離測定に使用する。これを干渉計装置に対して例示的にだけ説明する。図５に示したように、ここでは本発明の光源１と、光源１の出力結合ビーム３におけるビームスプリット素子４と、基準面６′に至る基準パス６と、測定物体７′に至る測定パスとが示されており、ここでビームは、基準物体６′と、対象物体７′とから検出器５に案内される。
【００３５】
このような装置においてシード源を作動させる前に検出器において発生する状況は、図６から見て取ることができる。ここではグレイスケール表示でレーザ装置に対するビート周波数スペクトルが、測定装置のアーム６および７の道のりの差ΔＬの関数として示されている。このグレイスケール表示では、最初に位置に依存しない、すなわち、道のりの差ΔＬと共に変化せず、ひいては図において水平に延びる線が識別される。これは音響光学変調器の定在波成分によって発生し、共振器循環時間後、繰り返される。さらに本来の測定信号が大きなノイズを被っていることがわかり、ここでこの測定信号は、暗いストライプとして対角線でこの図を走っている。
【００３６】
ここで注入ビーム源が始動される。しかも増幅曲線の上側の領域近くの搬送周波数において、すなわち増幅度が１よりも大きい領域内にあるうちに始動されるのである。垂直に破線で記入した光搬送周波数が変調され、しかもこの実施例では振幅変調されるのであり、変調それ自体は一定でもなく、周波数と共に変化する。ここでこの周波数は、いわゆるチャープレート、すなわち共振器循環当たりの周波数シフトから、共振器循環時間による除算によって近似的に決定され、さらに図５の構造において測定ビームパスと基準ビームパスとの間の道のり差ΔＬに沿ったビーム走行時間によって決定される。すなわち、注入ビームの変調周波数は一定に保たれるのではなく、いわゆるこのシグネチャー値（Signaturewert）分だけ変化する。つまり、チャープレートとΔＬとからつぎの式
Δν ＝ α×ΔＬ×ｃ−１
によって得られる値の分だけ変化するのであり、ここでｃは光速である。このシグネチャー周波数分だけ変調周波数は変化し、しかも有利には線形ののこぎり歯状に変化する。この場合、図７に示したように検出器における強度が得られる。極めて際立っており、鮮明なビート信号の強度ピークを得られること、すなわち信号は極めてわずかにしかノイズを有しておらず、例えば従来技術においてこれまで可能であったよりも少ないノイズと、ひいてはより精確な測定とを有している。重要であるのは、注入ビーム変調と、ビート周波数強度とが互いに密に関係しており、またビート周波数強度最大値がつぎの場合に得られることである。すなわち、注入変調周波数が、チャープレートの考慮の下で、与えられた道のり差に対して予想される周波数に相応する場合に得られることである。
【００３７】
このことはいまのところつぎのように理由付けされる。すなわち、増幅領域の縁部のおいて注入レーザのビームを注入することにより、共振器においてモードが、ステップΔνＡＯＭで全体的な増幅帯域にわたってシフトされるため、実践的にノイズのない定常的な平衡状態になる傾向のあるレーザは、このような状態になり得ないのである。これによると、ビートスペクトルを得ることについての従来描かれていたイメージは誤りであり、実際にはノイズのない場合にはビート強度は消えてしまうことになると思われる。
【００３８】
ここで確認できるのは、得られる信号構造の構造の幅が、増幅帯域幅によって決定されることであり、すなわち周波数シフトフィードバックを有するビーム源の帯域幅が広いことによって、つまりＦＳＦレーザの帯域幅が広いことによって良好な空間分解能が得られることである。これに加えて距離測定精度は実質的にチャープ量によって決定されるため、ＦＳＦレーザ共振器のレーザ共振器の長さを短くすることおよび音響光学変調器による大きな周波数シフトを選択することが望ましい。
【００３９】
確認できるのは、距離を測定する際、場合によっては所定時間間隔で連続して距離を測定する際および速度測定および／または加速度測定の際にも高い精度が得られることであり、ここでこの精度は実質的に音響光学変調器の駆動周波数定数と、測定時間のレーザ共振器長の安定性とだけに依存する。さらにビート周波数決定の精度などの量だけを考慮すればよい。約１０−６〜１０−８の系統的な分解能と精度が達成できることはあきらかである。格段に改善された信号対雑音比によって可能であるのは、極めてわずかな出力で測定を実行することである。それは、検出される信号の高周波成分をビートとして示すだけでよく、また加えてこれを既知またはほぼ既知の周波数において示すだけでよいからである。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の周波数シフトフィードバックビーム源の概略構造図である。
【図２】時間について線形なチャープの際に個々のレーザモードの周波数変化を示す図である。
【図３】本発明による周波数シフトフィードバックを有するビーム源のすべての成分（モード）の同期的な変化を示す図である。
【図４】与えられた増幅度曲線（図の上側）におけるＦＳＦレーザの周波数スペクトルを示す図である。
【図５】本発明の装置を有する距離測定部の概略構造図である。
【図６】位置に依存するアーチファクト構造と、図を斜めに走るストライプとして識別される弱い測定信号構造とを有する、従来技術から得られるの同様のビート周波数スペクトルをグレースケール表示下図である。
【図７】シードビート周波数変調に依存するビート周波数信号の例を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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