Abstract

A portion of the Doppler shifted light backscattered from a moving diffuse target is allowed to reenter the CO2 source laser. The laser power, monitored by a photodiode through a partially transmitting mirror on the rear of the laser, is modulated at the Doppler frequency. Two regimes of operation are observed. For the laser operating well above threshold, the Doppler signal level is relatively insensitive to the laser operating point. A narrow region of enhanced sensitivity is observed, however, for laser operation at a point near threshold.

© 1984 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. P. G. R. King, G. J. Steward, New Sci. 17, 180 (1963).
  2. D. E. T. F. Ashby, D. F. Jephcott, Appl. Phys. Lett. 3, 13 (1963).
    [CrossRef]
  3. D. E. T. F. Ashby, D. F. Jephcott, A. Malein, F. A. Raynor, J. Appl. Phys. 36, 29 (1965).
    [CrossRef]
  4. J. B. Gerardo, J. T. Verdeyen, Appl. Phys. Lett. 3, 121 (1963).
    [CrossRef]
  5. J. B. Gerardo, J. T. Verdeyen, M. A. Guisinow, J. Appl. Phys. 36, 2146 (1965).
    [CrossRef]
  6. E. B. Hooper, G. Bekefi, J. Appl. Phys. 37, 4083 (1966).
    [CrossRef]
  7. I. C. Potter, J. Appl. Phys. 40, 4770 (1969).
    [CrossRef]
  8. C. B. Wheeler, S. J. Fielding, J. Phys. E 5, 101 (1972).
    [CrossRef]
  9. T. R. Lawrence, D. J. Wilson, C. E. Craven, J. Jones, R. M. Huffaker, J. A. L. Thomson, Rev. Sci. Instrum. 43, 512 (1972).
    [CrossRef]
  10. N. L. Abshire, R. L. Schwiesow, V. E. Derr, J. Appl. Meteorol. 13, 951 (1974).
    [CrossRef]
  11. W. R. C. Rowley, D. C. Wilson, Appl. Opt. 11, 475 (1972).
    [CrossRef] [PubMed]
  12. K. Tanaka, T. Kurosawa, Jpn. J. Appl. Phys. 15, 2271 (1976).
    [CrossRef]
  13. C. N. Man, A. B. Brillet, P. Cerez, J. Phys. F 11, 19 (1978).
  14. N. Brown, Appl. Opt. 20, 3711 (1981).
    [CrossRef] [PubMed]
  15. W. J. Burke, M. Ettenberg, H. Kressel, Appl. Opt. 17, 2233 (1978).
    [CrossRef] [PubMed]
  16. R. P. Salathe, Appl. Phys. 20, 1 (1979).
    [CrossRef]
  17. W. Bludau, R. Rossberg, Appl. Opt. 21, 1933 (1982).
    [CrossRef] [PubMed]
  18. M. W. Fleming, A. Mooradian, IEEE J. Quantum Electron. QE-17, 44 (1981).
    [CrossRef]
  19. F. Favre, D. Le Guen, J. C. Simon, IEEE J. Quantum Electron. QE-18, 1712 (1982).
    [CrossRef]
  20. S. J. Petuchowski, R. O. Miles, A. Dandridge, T. G. Giallorenzi, Appl. Phys. Lett. 40, 302 (1982).
    [CrossRef]
  21. L. Goldberg, H. F. Taylor, A. Dandridge, J. F. Weller, R. O. Miles, IEEE J. Quantum Electron. QE-18, 555 (1982).
    [CrossRef]
  22. R. O. Miles, A. Dandridge, A. B. Tveten, H. F. Taylor, T. G. Giallorenzi, Appl. Phys. Lett. 37, 990 (1980).
    [CrossRef]
  23. A. Olsson, C. Tang, IEEE J. Quantum Electron. QE-17, 1320 (1981).
    [CrossRef]
  24. M. Born, E. Wolf, Principles of Optics (Pergamon, New York, 1975).
  25. M. J. Post, R. A. Richter, R. J. Keeler, R. M. Hardesty, T. R. Lawrence, F. F. Hall, Appl. Opt. 19, 2828 (1980).
    [CrossRef] [PubMed]
  26. J. H. Churnside, J. Opt. Soc. Am. 72, 1464 (1982).
    [CrossRef]
  27. J. W. Goodman, “Statistical Properties of Laser Speckle Patterns,” in Laser Speckle and Related Phenomena, J. C. Dainty, Ed. (Springer, New York, 1975).
    [CrossRef]
  28. A. Yariv, Quantum Electronics (Wiley, New York, 1975).

1982 (5)

F. Favre, D. Le Guen, J. C. Simon, IEEE J. Quantum Electron. QE-18, 1712 (1982).
[CrossRef]

S. J. Petuchowski, R. O. Miles, A. Dandridge, T. G. Giallorenzi, Appl. Phys. Lett. 40, 302 (1982).
[CrossRef]

L. Goldberg, H. F. Taylor, A. Dandridge, J. F. Weller, R. O. Miles, IEEE J. Quantum Electron. QE-18, 555 (1982).
[CrossRef]

W. Bludau, R. Rossberg, Appl. Opt. 21, 1933 (1982).
[CrossRef] [PubMed]

J. H. Churnside, J. Opt. Soc. Am. 72, 1464 (1982).
[CrossRef]

1981 (3)

M. W. Fleming, A. Mooradian, IEEE J. Quantum Electron. QE-17, 44 (1981).
[CrossRef]

A. Olsson, C. Tang, IEEE J. Quantum Electron. QE-17, 1320 (1981).
[CrossRef]

N. Brown, Appl. Opt. 20, 3711 (1981).
[CrossRef] [PubMed]

1980 (2)

M. J. Post, R. A. Richter, R. J. Keeler, R. M. Hardesty, T. R. Lawrence, F. F. Hall, Appl. Opt. 19, 2828 (1980).
[CrossRef] [PubMed]

R. O. Miles, A. Dandridge, A. B. Tveten, H. F. Taylor, T. G. Giallorenzi, Appl. Phys. Lett. 37, 990 (1980).
[CrossRef]

1979 (1)

R. P. Salathe, Appl. Phys. 20, 1 (1979).
[CrossRef]

1978 (2)

C. N. Man, A. B. Brillet, P. Cerez, J. Phys. F 11, 19 (1978).

W. J. Burke, M. Ettenberg, H. Kressel, Appl. Opt. 17, 2233 (1978).
[CrossRef] [PubMed]

1976 (1)

K. Tanaka, T. Kurosawa, Jpn. J. Appl. Phys. 15, 2271 (1976).
[CrossRef]

1974 (1)

N. L. Abshire, R. L. Schwiesow, V. E. Derr, J. Appl. Meteorol. 13, 951 (1974).
[CrossRef]

1972 (3)

W. R. C. Rowley, D. C. Wilson, Appl. Opt. 11, 475 (1972).
[CrossRef] [PubMed]

C. B. Wheeler, S. J. Fielding, J. Phys. E 5, 101 (1972).
[CrossRef]

T. R. Lawrence, D. J. Wilson, C. E. Craven, J. Jones, R. M. Huffaker, J. A. L. Thomson, Rev. Sci. Instrum. 43, 512 (1972).
[CrossRef]

1969 (1)

I. C. Potter, J. Appl. Phys. 40, 4770 (1969).
[CrossRef]

1966 (1)

E. B. Hooper, G. Bekefi, J. Appl. Phys. 37, 4083 (1966).
[CrossRef]

1965 (2)

J. B. Gerardo, J. T. Verdeyen, M. A. Guisinow, J. Appl. Phys. 36, 2146 (1965).
[CrossRef]

D. E. T. F. Ashby, D. F. Jephcott, A. Malein, F. A. Raynor, J. Appl. Phys. 36, 29 (1965).
[CrossRef]

1963 (3)

J. B. Gerardo, J. T. Verdeyen, Appl. Phys. Lett. 3, 121 (1963).
[CrossRef]

P. G. R. King, G. J. Steward, New Sci. 17, 180 (1963).

D. E. T. F. Ashby, D. F. Jephcott, Appl. Phys. Lett. 3, 13 (1963).
[CrossRef]

Abshire, N. L.

N. L. Abshire, R. L. Schwiesow, V. E. Derr, J. Appl. Meteorol. 13, 951 (1974).
[CrossRef]

Ashby, D. E. T. F.

D. E. T. F. Ashby, D. F. Jephcott, A. Malein, F. A. Raynor, J. Appl. Phys. 36, 29 (1965).
[CrossRef]

D. E. T. F. Ashby, D. F. Jephcott, Appl. Phys. Lett. 3, 13 (1963).
[CrossRef]

Bekefi, G.

E. B. Hooper, G. Bekefi, J. Appl. Phys. 37, 4083 (1966).
[CrossRef]

Bludau, W.

Born, M.

M. Born, E. Wolf, Principles of Optics (Pergamon, New York, 1975).

Brillet, A. B.

C. N. Man, A. B. Brillet, P. Cerez, J. Phys. F 11, 19 (1978).

Brown, N.

Burke, W. J.

Cerez, P.

C. N. Man, A. B. Brillet, P. Cerez, J. Phys. F 11, 19 (1978).

Churnside, J. H.

Craven, C. E.

T. R. Lawrence, D. J. Wilson, C. E. Craven, J. Jones, R. M. Huffaker, J. A. L. Thomson, Rev. Sci. Instrum. 43, 512 (1972).
[CrossRef]

Dandridge, A.

S. J. Petuchowski, R. O. Miles, A. Dandridge, T. G. Giallorenzi, Appl. Phys. Lett. 40, 302 (1982).
[CrossRef]

L. Goldberg, H. F. Taylor, A. Dandridge, J. F. Weller, R. O. Miles, IEEE J. Quantum Electron. QE-18, 555 (1982).
[CrossRef]

R. O. Miles, A. Dandridge, A. B. Tveten, H. F. Taylor, T. G. Giallorenzi, Appl. Phys. Lett. 37, 990 (1980).
[CrossRef]

Derr, V. E.

N. L. Abshire, R. L. Schwiesow, V. E. Derr, J. Appl. Meteorol. 13, 951 (1974).
[CrossRef]

Ettenberg, M.

Favre, F.

F. Favre, D. Le Guen, J. C. Simon, IEEE J. Quantum Electron. QE-18, 1712 (1982).
[CrossRef]

Fielding, S. J.

C. B. Wheeler, S. J. Fielding, J. Phys. E 5, 101 (1972).
[CrossRef]

Fleming, M. W.

M. W. Fleming, A. Mooradian, IEEE J. Quantum Electron. QE-17, 44 (1981).
[CrossRef]

Gerardo, J. B.

J. B. Gerardo, J. T. Verdeyen, M. A. Guisinow, J. Appl. Phys. 36, 2146 (1965).
[CrossRef]

J. B. Gerardo, J. T. Verdeyen, Appl. Phys. Lett. 3, 121 (1963).
[CrossRef]

Giallorenzi, T. G.

S. J. Petuchowski, R. O. Miles, A. Dandridge, T. G. Giallorenzi, Appl. Phys. Lett. 40, 302 (1982).
[CrossRef]

R. O. Miles, A. Dandridge, A. B. Tveten, H. F. Taylor, T. G. Giallorenzi, Appl. Phys. Lett. 37, 990 (1980).
[CrossRef]

Goldberg, L.

L. Goldberg, H. F. Taylor, A. Dandridge, J. F. Weller, R. O. Miles, IEEE J. Quantum Electron. QE-18, 555 (1982).
[CrossRef]

Goodman, J. W.

J. W. Goodman, “Statistical Properties of Laser Speckle Patterns,” in Laser Speckle and Related Phenomena, J. C. Dainty, Ed. (Springer, New York, 1975).
[CrossRef]

Guisinow, M. A.

J. B. Gerardo, J. T. Verdeyen, M. A. Guisinow, J. Appl. Phys. 36, 2146 (1965).
[CrossRef]

Hall, F. F.

Hardesty, R. M.

Hooper, E. B.

E. B. Hooper, G. Bekefi, J. Appl. Phys. 37, 4083 (1966).
[CrossRef]

Huffaker, R. M.

T. R. Lawrence, D. J. Wilson, C. E. Craven, J. Jones, R. M. Huffaker, J. A. L. Thomson, Rev. Sci. Instrum. 43, 512 (1972).
[CrossRef]

Jephcott, D. F.

D. E. T. F. Ashby, D. F. Jephcott, A. Malein, F. A. Raynor, J. Appl. Phys. 36, 29 (1965).
[CrossRef]

D. E. T. F. Ashby, D. F. Jephcott, Appl. Phys. Lett. 3, 13 (1963).
[CrossRef]

Jones, J.

T. R. Lawrence, D. J. Wilson, C. E. Craven, J. Jones, R. M. Huffaker, J. A. L. Thomson, Rev. Sci. Instrum. 43, 512 (1972).
[CrossRef]

Keeler, R. J.

King, P. G. R.

P. G. R. King, G. J. Steward, New Sci. 17, 180 (1963).

Kressel, H.

Kurosawa, T.

K. Tanaka, T. Kurosawa, Jpn. J. Appl. Phys. 15, 2271 (1976).
[CrossRef]

Lawrence, T. R.

M. J. Post, R. A. Richter, R. J. Keeler, R. M. Hardesty, T. R. Lawrence, F. F. Hall, Appl. Opt. 19, 2828 (1980).
[CrossRef] [PubMed]

T. R. Lawrence, D. J. Wilson, C. E. Craven, J. Jones, R. M. Huffaker, J. A. L. Thomson, Rev. Sci. Instrum. 43, 512 (1972).
[CrossRef]

Le Guen, D.

F. Favre, D. Le Guen, J. C. Simon, IEEE J. Quantum Electron. QE-18, 1712 (1982).
[CrossRef]

Malein, A.

D. E. T. F. Ashby, D. F. Jephcott, A. Malein, F. A. Raynor, J. Appl. Phys. 36, 29 (1965).
[CrossRef]

Man, C. N.

C. N. Man, A. B. Brillet, P. Cerez, J. Phys. F 11, 19 (1978).

Miles, R. O.

S. J. Petuchowski, R. O. Miles, A. Dandridge, T. G. Giallorenzi, Appl. Phys. Lett. 40, 302 (1982).
[CrossRef]

L. Goldberg, H. F. Taylor, A. Dandridge, J. F. Weller, R. O. Miles, IEEE J. Quantum Electron. QE-18, 555 (1982).
[CrossRef]

R. O. Miles, A. Dandridge, A. B. Tveten, H. F. Taylor, T. G. Giallorenzi, Appl. Phys. Lett. 37, 990 (1980).
[CrossRef]

Mooradian, A.

M. W. Fleming, A. Mooradian, IEEE J. Quantum Electron. QE-17, 44 (1981).
[CrossRef]

Olsson, A.

A. Olsson, C. Tang, IEEE J. Quantum Electron. QE-17, 1320 (1981).
[CrossRef]

Petuchowski, S. J.

S. J. Petuchowski, R. O. Miles, A. Dandridge, T. G. Giallorenzi, Appl. Phys. Lett. 40, 302 (1982).
[CrossRef]

Post, M. J.

Potter, I. C.

I. C. Potter, J. Appl. Phys. 40, 4770 (1969).
[CrossRef]

Raynor, F. A.

D. E. T. F. Ashby, D. F. Jephcott, A. Malein, F. A. Raynor, J. Appl. Phys. 36, 29 (1965).
[CrossRef]

Richter, R. A.

Rossberg, R.

Rowley, W. R. C.

Salathe, R. P.

R. P. Salathe, Appl. Phys. 20, 1 (1979).
[CrossRef]

Schwiesow, R. L.

N. L. Abshire, R. L. Schwiesow, V. E. Derr, J. Appl. Meteorol. 13, 951 (1974).
[CrossRef]

Simon, J. C.

F. Favre, D. Le Guen, J. C. Simon, IEEE J. Quantum Electron. QE-18, 1712 (1982).
[CrossRef]

Steward, G. J.

P. G. R. King, G. J. Steward, New Sci. 17, 180 (1963).

Tanaka, K.

K. Tanaka, T. Kurosawa, Jpn. J. Appl. Phys. 15, 2271 (1976).
[CrossRef]

Tang, C.

A. Olsson, C. Tang, IEEE J. Quantum Electron. QE-17, 1320 (1981).
[CrossRef]

Taylor, H. F.

L. Goldberg, H. F. Taylor, A. Dandridge, J. F. Weller, R. O. Miles, IEEE J. Quantum Electron. QE-18, 555 (1982).
[CrossRef]

R. O. Miles, A. Dandridge, A. B. Tveten, H. F. Taylor, T. G. Giallorenzi, Appl. Phys. Lett. 37, 990 (1980).
[CrossRef]

Thomson, J. A. L.

T. R. Lawrence, D. J. Wilson, C. E. Craven, J. Jones, R. M. Huffaker, J. A. L. Thomson, Rev. Sci. Instrum. 43, 512 (1972).
[CrossRef]

Tveten, A. B.

R. O. Miles, A. Dandridge, A. B. Tveten, H. F. Taylor, T. G. Giallorenzi, Appl. Phys. Lett. 37, 990 (1980).
[CrossRef]

Verdeyen, J. T.

J. B. Gerardo, J. T. Verdeyen, M. A. Guisinow, J. Appl. Phys. 36, 2146 (1965).
[CrossRef]

J. B. Gerardo, J. T. Verdeyen, Appl. Phys. Lett. 3, 121 (1963).
[CrossRef]

Weller, J. F.

L. Goldberg, H. F. Taylor, A. Dandridge, J. F. Weller, R. O. Miles, IEEE J. Quantum Electron. QE-18, 555 (1982).
[CrossRef]

Wheeler, C. B.

C. B. Wheeler, S. J. Fielding, J. Phys. E 5, 101 (1972).
[CrossRef]

Wilson, D. C.

Wilson, D. J.

T. R. Lawrence, D. J. Wilson, C. E. Craven, J. Jones, R. M. Huffaker, J. A. L. Thomson, Rev. Sci. Instrum. 43, 512 (1972).
[CrossRef]

Wolf, E.

M. Born, E. Wolf, Principles of Optics (Pergamon, New York, 1975).

Yariv, A.

A. Yariv, Quantum Electronics (Wiley, New York, 1975).

Appl. Opt. (5)

Appl. Phys. (1)

R. P. Salathe, Appl. Phys. 20, 1 (1979).
[CrossRef]

Appl. Phys. Lett. (4)

S. J. Petuchowski, R. O. Miles, A. Dandridge, T. G. Giallorenzi, Appl. Phys. Lett. 40, 302 (1982).
[CrossRef]

J. B. Gerardo, J. T. Verdeyen, Appl. Phys. Lett. 3, 121 (1963).
[CrossRef]

D. E. T. F. Ashby, D. F. Jephcott, Appl. Phys. Lett. 3, 13 (1963).
[CrossRef]

R. O. Miles, A. Dandridge, A. B. Tveten, H. F. Taylor, T. G. Giallorenzi, Appl. Phys. Lett. 37, 990 (1980).
[CrossRef]

IEEE J. Quantum Electron. (4)

A. Olsson, C. Tang, IEEE J. Quantum Electron. QE-17, 1320 (1981).
[CrossRef]

L. Goldberg, H. F. Taylor, A. Dandridge, J. F. Weller, R. O. Miles, IEEE J. Quantum Electron. QE-18, 555 (1982).
[CrossRef]

M. W. Fleming, A. Mooradian, IEEE J. Quantum Electron. QE-17, 44 (1981).
[CrossRef]

F. Favre, D. Le Guen, J. C. Simon, IEEE J. Quantum Electron. QE-18, 1712 (1982).
[CrossRef]

J. Appl. Meteorol. (1)

N. L. Abshire, R. L. Schwiesow, V. E. Derr, J. Appl. Meteorol. 13, 951 (1974).
[CrossRef]

J. Appl. Phys. (4)

D. E. T. F. Ashby, D. F. Jephcott, A. Malein, F. A. Raynor, J. Appl. Phys. 36, 29 (1965).
[CrossRef]

J. B. Gerardo, J. T. Verdeyen, M. A. Guisinow, J. Appl. Phys. 36, 2146 (1965).
[CrossRef]

E. B. Hooper, G. Bekefi, J. Appl. Phys. 37, 4083 (1966).
[CrossRef]

I. C. Potter, J. Appl. Phys. 40, 4770 (1969).
[CrossRef]

J. Opt. Soc. Am. (1)

J. Phys. E (1)

C. B. Wheeler, S. J. Fielding, J. Phys. E 5, 101 (1972).
[CrossRef]

J. Phys. F (1)

C. N. Man, A. B. Brillet, P. Cerez, J. Phys. F 11, 19 (1978).

Jpn. J. Appl. Phys. (1)

K. Tanaka, T. Kurosawa, Jpn. J. Appl. Phys. 15, 2271 (1976).
[CrossRef]

New Sci. (1)

P. G. R. King, G. J. Steward, New Sci. 17, 180 (1963).

Rev. Sci. Instrum. (1)

T. R. Lawrence, D. J. Wilson, C. E. Craven, J. Jones, R. M. Huffaker, J. A. L. Thomson, Rev. Sci. Instrum. 43, 512 (1972).
[CrossRef]

Other (3)

M. Born, E. Wolf, Principles of Optics (Pergamon, New York, 1975).

J. W. Goodman, “Statistical Properties of Laser Speckle Patterns,” in Laser Speckle and Related Phenomena, J. C. Dainty, Ed. (Springer, New York, 1975).
[CrossRef]

A. Yariv, Quantum Electronics (Wiley, New York, 1975).

Cited By

OSA participates in CrossRef's Cited-By Linking service. Citing articles from OSA journals and other participating publishers are listed here.

Alert me when this article is cited.


Figures (8)

Fig. 1
Fig. 1

Block diagram of experimental apparatus.

Fig. 2
Fig. 2

Typical 1-msec sample of ac Doppler signal.

Fig. 3
Fig. 3

Superposition of five traces of rms Doppler signal vs laser tube current.

Fig. 4
Fig. 4

Plot of modulation depth M vs backscatter coefficient β for laser operated well above threshold.

Fig. 5
Fig. 5

Plot of modulation depth M vs backscatter coefficient β for laser operated at near-threshold sensitivity peak.

Fig. 6
Fig. 6

Plot of dc (solid line) and rms ac (discrete points) photocurrent vs transverse detector position d for laser well above threshold. Vertical scales have been adjusted to provide equal peaks.

Fig. 7
Fig. 7

Plot of rms ac photocurrent vs transverse detector position d for laser near threshold. Solid line reproduces dc photocurrent values from Fig. 6.

Fig. 8
Fig. 8

Plot of probability density function p of normalized (by mean value) Doppler signal power S. Straight line represents negative exponential distribution.

Equations (6)

Equations on this page are rendered with MathJax. Learn more.

β = A Ω cos γ 2 π = 3 × 10 - 7 ,
r eff = R + ( 1 - R ) β I exp ( i θ ) ,
β = 3 × 10 - 7 T 2 ,
M = 6.9 β 1 / 2
M = 400 β 1 / 2 ,
p ( S ) = exp ( - S )

Metrics