(57)【要約】物体の重力が鏡に影響を及ぼすように、物体は鏡の無反射面から特定の距離を置いて配置される。次にレーザーが鏡の反対側の反射面に向けられ、それによって鏡に反射してレーザーの空洞に戻って、モードホッピング作用を引き起こす。鏡は３つの力、すなわちばねの力（ＦＳ）、鏡に取り付けた電気機械装置によって生じる変調信号の力（ＦＭＳ）、および物体が鏡に接近したり、鏡から遠ざかるときの物体の重力の影響を受ける。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザーと、
前記レーザーによって生じるレーザービームを反射して前記レーザーに戻すように定置される鏡と、
前記レーザーと連絡するマイクロプロセッサと、
を備える比重検出器。
【請求項２】
前記鏡と連絡するばねをさらに備える請求項１に記載の検出器。
【請求項３】
前記レーザーと連絡するコリメートレンズをさらに備える請求項１に記載の検出器。
【請求項４】
前記レーザーと前記鏡との間に配置される細隙をさらに備える請求項１に記載の検出器。
【請求項５】
レーザービームを鏡に向けて照射するステップと、
前記鏡の後ろの物体を動かすステップと、
前記レーザービームにおけるモードホッピングを測定するステップと、
前記レーザービームを前記物体の変化する重力の関数としてプロットするステップと、
前記レーザービームを前記物体の変化する重力の関数としてプロットすることによって、二次導関数を決定するステップと、
前記物体の比重が前記二次導関数に比例して決定するステップと、
を含む比重を検出する方法。
【請求項６】
前記鏡の後ろの物体を動かすのに対応して前記鏡が動くように、前記鏡を可撓式に取り付けるステップをさらに含む請求項５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、当業界では一般的である２つのハイレベルな概念に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
第１の概念はモードホッピングである。モードホッピングとはあるＴＥモード（ＴＥＭ）から別のＴＥモードへのエネルギー移動のことである。例えば、最も一般的なモードホッピングは基本モード（ＴＥＭ００）とドーナツモード（ＴＥＭ０１）との間で起こる。モードホッピングは、半導体レーザーにおいて、レーザー光がレーザー空洞へとフィードバックされる反射の結果として観察されてきた。ビームにおけるレーザーエネルギー分布は、空洞へフィードバックされるレーザー光に応じてあるモードから別のモードへ切り換わる。
【０００３】
第２の概念は、当業界では一般的であるグラジオメーターとしても知られる重力計である。グラジオメーターの概念はかなり長い間にわたって知られている。グラジオメーターは、重力ポテンシャル面の差分曲率または楕円率、水平方向における重力の増加の割合、および／または垂直方向における重力の増加率を測定する。それらの目的は、「ｇ」として知られる、重力による質量の加速度の小さい変化を測定することである。「ｇ」の探査によって、所定の空間の質量、比重などを決定できる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
モードホッピング現象を論ずる発明は、通常否定的な見方を示している。モードホッピングは、著しく温度上昇を伴うので、ほとんどのレーザーにとって障害であると考えられる。モードホッピングは、所定のポンピング電流の場合、レーザーが完全に異なるモードに跳んでしまう状況を生じることがある。この「不安定さ」は、不要な強度雑音、注入強度の変化（デチューニング）、ビームパワーの減少、およびレーザー（ＣＤプレーヤーおよびバーコードスキャナーの半導体レーザーを含む）を用いる種々の機構のユーザーに対する全般的な悩みの発生と関連付けられている。
【０００５】
モードホッピングは、レーザーの使用以外の問題にも関係がある。電気通信では、いろいろな波長が単一モードファイバーにおいて、高分散で様々な速度を有するので、あるモードから別のモードへの切り換えは最大データ転送レートに影響を及ぼす。
【０００６】
グラジオメーターは、特に土地調査に関係した、空間に関するデータを得る方法を提供するが、ほとんどのグラジオメーターは製造コストが高く、現場に長期間設置するには適さない。使用するのに要する費用、手入れ、および精度のせいで、グラジオメーターは日常的な使用には適さない。さらにまた、重力傾斜測定は大きな雑音パターンと関連する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、ある距離を置いて物体の比重を測定できる方法として、モードホッピングを導入する。物体の重力が鏡に影響を及ぼすように、物体は鏡の無反射面から特定の距離を置いて配置される。そして、レーザーは鏡の反対側の反射面に向けられ、それによって鏡に反射してレーザーの空洞に戻って、モードホッピング作用を引き起こす。鏡は３つの力、すなわち、ばねの力（ＦＳ）、鏡に取り付けた電気機械装置によって生じる変調信号の力（ＦＭＳ）、および物体が鏡に接近したり、鏡から遠ざかるときの物体の重力の影響を受ける。
【０００８】
モードホッピング作用の発生を記録するマイクロプロセッサが、レーザーに取り付けられている。なぜならば、鏡に加わる重力は、鏡と物体との間で変化する距離の結果として移動物体の重力（ＦＭＵ）によって変化するからである。装置かそれとも物体が動くことが必要であり、なぜならば、それが測定しようとしている距離の変化であり、動かなければ装置は機能しないからである。装置はＦＳ、ＦＭＳ、ＦＭＵ、および物体と鏡との距離を考慮し、鏡に加わる重力の変化が計算され、グラフ上にプロットされる。その関数の二次導関数を利用することによって、物体の比重に比例する、鏡と物体との間の重力の変化率を導き出すことが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明品は（ＨＳＬ）レーザー（５０）を含み、レーザービーム（１２）を非対称に取り付けられた鏡（ａｍｍ）（１０）に向って放出し、反射面がレーザー（５０）に面しているように鏡（１０）は定置される。ヘテロ構造レーザー（５０）はコリメートレンズ（３０）に入るビーム（１２）を放出し、通常は市販の半導体レーザーの一つである。ビーム（１２）が鏡（１０）に一直線に向けられるように、コリメートレンズ（３０）はビーム（１２）を方向づける。そして放出ビーム（１２）は細隙（６０）を通り抜ける。その後、放出ビーム（１２）は鏡（１０）で反射して、レーザー（５０）へ戻り、細隙（６０）を通り抜ける戻りビーム（１４）の要素はレーザー（５０）の空洞へ戻り、それによってモードホッピング作用を引き起こし、単一モードホッピングモードを低下させる。システムは単一基本モードを抑圧する作用を最大にするように光学的に整列させられる。これはレーザー（５０）の放出ビーム（１２）を最小にする。鏡（１０）のいかなる整列のずれも放出ビーム（１２）の出力強度を増大させる。
【００１０】
鏡（１０）は、本発明品の一部として、鏡（１０）を可動にするばね（８０）を介して非対称に取り付けられる。戻りビーム（１４）は鏡（１０）の運動の結果として鏡（１０）によっていろいろな方向に反射される。戻りビーム（１４）の大部分が反射されてレーザー（５０）へ戻るが、細隙（６０）は、戻りビーム（１４）が正しい位置にある場合に、戻りビーム（１４）がレーザー（５０）のレーザー空洞に入り、モードホッピングが最大化されるように、出来るだけ多くの光が反射され、レーザー（５０）へ戻ることを確実にするように機能する。
【００１１】
鏡（１０）の反対の無反射面側に物体（９０）がある。物体（９０）自体は重力（ＦＭＵ）を有する。そのとき重力は鏡（１０）と物体（９０）との間に確立される。この重力は物体（９０）を鏡（１０）の軸に垂直な方向に移動させた結果として変化する。物体（９０）と鏡（１０）との距離を変化させると、ニュートンの万有引力の法則によって、重力は距離の二乗に反比例する。この力の変化は鏡（１０）の向きを変化させ、つまり、結果として、上記の初めの光学的配置をずらす。整列のずれの角度は重力に比例するので、戻りビーム（１４）の増加を引き起こし、その結果、重力の測度となる。戻りビーム（１４）が検出された後、変化する重力の関数としてプロットされる。このプロットの二次導関数は物体（９０）の比重に比例し、上記の測定に基づいてマイクロプロセッサ（１００）によってコンピュータ上に導き出される。物質毎に二次導関数は比重と関連しているので、換算され、リアルタイムの物体との比較するために、マイクロプロセッサ（１００）に格納される。従って、マイクロプロセッサ（１００）は物質の構成、例えば重金属、その他の物体、またはそれらの欠如などを識別できる。
【００１２】
理解されるべきことは、鏡の角度と、それによる鏡（１０）からの戻りビーム（１４）の変化は、物体（９０）と鏡（１０）との間の重力はわずかに測定できるという事実によって、極めて小さいということである。それにもかかわらず、この作用を増幅する、広く知られている方法が多数ある。これらの技術の１つは、電気通信産業でよく利用される光合波器の使用である。光合波装置は多重内部反射によって入力レーザービーム角度を増幅するように設計される。他の周知の、このような増幅の方法のいずれかが、言及することにより本発明に含まれる。
【００１３】
レーザー（５０）から検出されるモードホッピングは標準ＣＤプレイヤーで用いられるものと同じである。検出方法は従来から知られているものである。
【００１４】
本発明は上記の実施形態に限定されないだけでなく、特許請求の範囲内の全ての実施形態を含む。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明品の環境斜視図である。
【符号の説明】
【００１６】
１０  鏡
１２  レーザービーム
１４  戻りビーム
３０  コリメートレンズ
５０  レーザー
６０  細隙
８０  ばね
９０  物体
１００  マイクロプロセッサ
【図１】
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【国際調査報告】
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