半導体レーザーを用いた自己混合干渉による振動解析

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  • ハンドウタイ レーザー オ モチイタ ジコ コンゴウ カンショウ ニ ヨル シンドウ カイセキ
  • Vibrational Analysis by Using Self-Mixing Interferometry with a Laser Diode

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説明

光ヘテロダイン検出法の一種である自己混合干渉法を用いた簡便で安価な光散乱測定装置の開発を行った。本装置では、フォトダイオード内蔵型の半導体レーザーを使用することで従来の光ヘテロダイン検出法よりもはるかに簡便かつ安価に散乱光のパワースペクトルを求めることができる。また、振動物体からの散乱光について、光の電場に対する近似解から得られるシミュレーションを行った。その結果と実験結果は非常によく一致し、パワースペクトルの低周波領域には振動周波数に対応したピークとその高調波成分に対応したピークが表れ、同時にパワースペクトルのエッジから振幅を決定できることが分かった。本装置の性能をテストするために、振動するブザーからの散乱光を検出し、そのパワースペクトルから振動周波数を測定し振動振幅を0.3 μm の精度で決定した。

We have developed a compact and inexpensive apparatus for measuring optical scattering by using self-mixing interferometry which utilizes optical heterodyne detection method. Power spectra of scattered light are obtained from a laser diode with a built-in photodiode. Theoretical simulations obtained from approximate solutions of electric fields oflight are shown to reproduce the observed spectra very well. As an example of the ability of the apparatus we have detected the scattered light from an oscillating buzzer and obtained the oscillating frequency and amplitude simultaneously from the spectra.

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