JPH05164561A

JPH05164561A - 光学ジャイロのスケールファクターを改善するための複合共振器

Info

Publication number: JPH05164561A
Application number: JP3058946A
Authority: JP
Inventors: Anthony W Lawrence; アンソニー・ダブリュ・ローレンス; Joseph J Danko; ジョセフ・ジェイ・ダンコ
Original assignee: Northrop Grumman Corp
Current assignee: Northrop Grumman Corp
Priority date: 1990-03-22
Filing date: 1991-03-22
Publication date: 1993-06-29
Also published as: US5022760A; DE4109296A1

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】ＭＯＧなどの光学ジャイロを所定の動作周波数
範囲内の動作周波数に同調する、スケールファクターを
向上させる。【構成】レーザー14に光学的に結合された第１の光導波
路共振器16に第２の光導波路共振器18を光学的に結合し
た複合共振器構造とする。第２の共振器は、第１の共振
器との間に共通の共振周波数条件が存在するときは第１
の共振器からエネルギーを取り出すとともに、共通の共
振周波数条件が存在しないときは第１の共振器からエネ
ルギーをほとんど取り出さないよう構成されている。レ
ーザー光源の出力周波数を、共通の共振周波数条件が存
在する第１の周波数に変化させ、更にレーザー光源の出
力周波数を、第１の共振器に共振周波数条件は存在する
が第１の共振器と第２の共振器との間には共通の共振周
波数条件は存在しないという第２の周波数に、変化させ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複合共振器に関連する
マイクロ光学ジャイロのスケールファクターの誤差を、
複合共振器に関連するＱ（finesse ）に等しい比率だけ
減少させる方法及び装置に関連する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】1982年
4月27日発行のU.S.P.4,326,803 及び1987年 6月23日発
行のU.S.P.4,674,881 は、薄膜レーザージャイロに関連
し、これはまたマイクロ光学ジャイロ（micro-optic gy
roscopes ;ＭＯＧｓ）としても知られている。ＭＯＧの
導波路が典型的な蓄積温度範囲を越えて熱膨張すると、
ジャイロのスケールファクターには500ppm程度の不確定
性を生じる。スピン安定化発射体の速度センサ（spin s
tabilized projectile rate sensor）などいくつかの応
用においては、このような値の不確定性は大き過ぎる。
これらの応用において許容できる代表的な不確定性は、
最大でも100ppm程度である。

【０００３】例えば、薄膜レーザージャイロの出力周波
数は次式で与えられる。周波数＝（４Ａ／（ｎ＊λ＊ｐ））ω ここで、Ａは共振器の平面積、ｎは光の経路における有
効屈折率、λは自由空間のレーザー波長、ｐは共振器の
周囲の長さ、ωは入力速度である。スケールファクター
Ｓは次式によって与えられ、Ｓ＝周波数／ω＝４Ａ／（ｎ＊λ＊ｐ）（Hz/rad/sec、
又は回/rad）円形共振器の場合には、Ｓ＝ｐ／（π＊ｎ＊λ）となる。

【０００４】ここで、ｍを縦モード数又はリングの周囲
長さにおける波数とすると、ｍ＊λ＝ｎ＊ｐ・・・（式１）Ｓ＝ｍ／（π＊ｎ²）である。通常ｎの値は知られており、ｎが温度の関数で
ある場合には、ＭＯＧの基板の温度を測定することによ
って適当な補正を行なうことができる。しかしｍの値は
通常は知られていない。ジャイロのスイッチがオンとさ
れると、レーザーはいずれかの共振状態、すなわちピー
ク出力に対するレーザー波長、利得曲線の幅、及び共振
器の温度などに依存する特定の共振状態にロックされ
る。しかし通常は、レーザーの利得幅の中には多数のリ
ング共振状態が存在するので、レーザーのロックサーボ
によってどの共振が選択されるのかを正確に予測するこ
とは不可能である。

【０００５】一旦レーザーがある共振にロックされると
スケールファクターは固定され、あとはｎの値だけに依
存するということは注目に値する。すなわちスケールフ
ァクターは安定であるが、その値が分からない。熱膨張
による光学的な周囲長さの変化は、次の式で与えられ
る。Ｄｐ＝ｐ＊α＊Ｄｔここで、Ｄｐは周囲長さの変化（△ｐ）、αは線膨張係
数、Ｄｔは温度変化である。

【０００６】ＢＫ７のような通常の光学材料では、αは
７×１０^-6／Ｃ程度である。温度変化が−５０℃から＋
９０℃まで、すなわち２０±７０℃、リングの直径が約
５ｃｍ、すなわちｐ＝１５ｃｍであるとし、λを０．８
ミクロン、導波路の屈折率を１．５とすると、Ｄｐ＝１５×（７×１０^-6）×７０＝７３．５ミクロンｎ＊Ｄｐ＝１１０ミクロンとなる。

【０００７】式１を微分すると、Ｄｍ＝（ｎ／λ）＊Ｄｐ＝（１．５／０．８）＊７３．５となる。これよりｍの変化分、すなわちＤｍは、Ｄｍ＝
138 、ｍはｍ＝2.8×105となる。したがって、屈折率を
固定した場合のスケールファクターの変化は、ＤＳ／Ｓ＝Ｄｐ／ｐ＝Ｄｍ／ｍ＝138／（2.8×105）＝0.0005 0.05％即ち500ppm となる。

【０００８】0.05％の正確さというのは、ある種の応用
については十分であるが、スピン安定化発射体（spin-s
tabilized projectiles ）などのように連続定格を受け
るシステムにおいて使用する場合には、十分ではない。
このようなシステムでは、スケールファクターは５０〜
１００ppm の範囲内に収まっている必要がある。スケー
ルファクターの範囲がこのような要求を満足するという
ことは、Ｄｍが上で導いた値よりも１０倍以上小さい
値、すなわち±１４波長以下でなければならないことを
意味する。

【０００９】言い換えると、レーザーのスイッチをオン
にした時には、いつでも同じモード数±１４波長の範囲
内にロックされなければならない。しかしながら、従来
からのＭＯＧの素材は非常に大きい値の熱膨張特性を有
しているため、この範囲の波長を与えることはできな
い。これに対する一つの可能な解決策は、膨張率が１０
分の１以下である材料、例えばリングレーザージャイロ
（ＲＬＧ）などに使用されているサービット（Cervit）
を使用することである。しかしながら、このサービット
によって要求に合致する構造の導波路を製造する技術は
現在のところ確立されていない。加えて、サービットは
ＢＫ７に比較して高価であり、入手も困難である。

【００１０】別の可能な解決策は、典型的な共振器の自
由スペクトル範囲（free spectralrange ）の１０倍の
ファクターを有する共振器を与えることである。しかし
ながら単一のリング共振器を１０分の１に小さくしなけ
ればならなくなり、その結果スケールファクターも同様
に小さくなる。このため単一のリング共振器の直径を小
さくするというのは、現実的な解決策とは言えない。

【００１１】U.S.P.4,120,587、U.S.P.4,521,110 で
は、リングレーザージャイロについての説明がなされて
おり、そこでは２つの独立の共振器が構成されている。
この一方の共振器はＣＷ（時計回り）の進行波だけを扱
い、他方の共振器はＣＣＷ（反時計回り）の波だけを扱
う。このようにする意図は、ＣＷ波とＣＣＷ波とのカッ
プリングを回避し、それによってロックイン（lock-in
）を回避することである。この概念は能動型のジャイ
ロだけに関するものであって、受動型の共振器構造には
関係がない。更にこの技術によっては、複合共振器は提
供されない。

【００１２】U.S.P.4,830,495 では、単一の材料ブロッ
ク内に２つの共振器を有している受動型ジャイロについ
ての説明がなされている。この２つの共振器は異なる機
能を果たすものであって、複合共振器を形成するもので
はない。具体的には、一方の共振器はレーザー光源とな
り、他方は回転計測キャビティーとなっている。U.S.P.
4,740,085 において、能動型レーザージャイロについ
て、ＣＷとＣＣＷのビーム強度における差及び後方散乱
（backscatter ）によって生じる誤差を補償するための
手段について説明されている。この技術は、外部ミラー
を用いた再帰反射（retro-reflection）によって正味の
後方散乱を減少させることに関するものであって、複合
共振器構造を構成するものではない。

【００１３】U.S.P.4,632,555 では、能動型ジャイロの
自由スペクトル範囲全体を増加させるための複合共振器
を使用することについての説明がなされている。しかし
ながら、これはガスレーザーと一体型の共振器であるた
めに、複合共振器を常時使用することになる。その結果
この共振器は、複合共振器の構成における損失によって
共振器のＱ（Finesse）が低く、またレーザーの性能も
低下すると考えられている。

【００１４】

【発明の目的】したがって本発明の目的は、スケールフ
ァクターを小さくすることなく大きな自由スペクトル範
囲を有している共振器を与えることである。本発明の別
の目的は、スケールファクターを実質的に減少させるこ
となく、直径差が小さい２つの共振器を結合させること
によって、単一のリング共振器よりも一桁程度大きい値
の自由スペクトル範囲を有する複合共振器構造を与える
ことである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】予め定めた動作周波数範
囲内のある動作周波数にＭＯＧなどの光学ジャイロを同
調するための方法及び装置によって、前述の問題点は解
決され、また、発明の目的が実現される。この方法に
は、レーザー光源に光学的に結合された第１の光導波路
共振器を有する複合共振器構造を与えるという最初のス
テップが含まれる。同様に、第１の共振器に光学的に結
合された第２の光導波路共振器が与えられる。第２の共
振器は、第１の共振器との間に共通の共振周波数条件が
存在するときは第１の共振器から有意のエネルギーを取
り出すとともに、共通の共振周波数条件が存在しないと
きは第１の共振器からエネルギーをほとんど取り出さな
いよう構成される。前記の方法には、レーザー光源の出
力周波数を、共通の共振周波数条件が存在する第１の周
波数に変化させるというステップが含まれる。前記の方
法には更に、レーザー光源の出力周波数を、第１の共振
器に共振周波数条件は存在するが第１の共振器と第２の
共振器との間には共通の共振周波数条件は存在しないと
いう第２の周波数に、更に変化させるというステップが
含まれる。この第２の周波数は予め定めた周波数範囲内
にあり、ジャイロの所望のスケールファクターを与える
よう選択される。

【００１６】

【発明の実施例】上述の、又はそれ以外の本発明の特徴
は、以下の発明の詳細な説明を添付図面を参照しつつ読
むことによって、より明らかとなる。図１はＭＯＧ複合
共振器10を示す。入力導波路12及びこれに関連するカプ
ラ12ａは通常の方法、典型的には半導体レーザーダイオ
ードによって、レーザー14からの光を導波路の回転速度
検出リング16内へと結合させる。第２の導波路リング18
は本発明に基づいて設けられており、これは光カプラ18
ａによってリング16と結合されている。このリング18は
また出力カプラ20にも結合されており、ここでは出力カ
プラ20を「モニターポート」とも呼ぶ。リング16は測定
用共振器としての機能を果たし、リング18は初期状態の
共振器モードが確実に所定範囲内のモード数に選択され
るようにし、それによってＭＯＧスケールファクターの
正確な情報を与えるという機能を果たす。本発明の実施
例では、リング18は初期のレーザーをロックする期間中
においてのみ使用されるが、その理由については後述す
る。

【００１７】図２に示すように、リング16は、特有の自
由スペクトル範囲（FSR₁）で分離された、レーザー利得
帯域内の各周波数において共振する。リング16は共振す
るとパワーをリング18に結合させ、これによってリング
18は独自の櫛歯状の各周波数（FSR₂）において共振す
る。しかしながら共振のピークがモニターポート20にお
いて検出可能なのは、リング16とリング18の両方が同一
の周波数で共振しているときだけである。この条件を、
ここでは「共通の共振」と呼ぶ。

【００１８】縦モード数に関する情報を得る際に、共通
の共振に関する有益な効果を予測することができる。ま
ず、２つの共振は、これらを一つのライン幅（レイリー
の基準）によって分離したときには、互いに弁別可能で
あると仮定する。また、リング16とリング18は、リング
16においては縦モード数m₁で、またリング18においては
縦モード数m₂で共通の共振を生じると仮定する。そして
（m₁＋１）のモードにおいて、これらの周波数はライン
幅（Ｌ）によって分離される。

【００１９】２つの共振は、ｑ＊Ｌ＝FSR₁のとき、すな
わちリング16のＱ（共振器の鋭さを示す尺度）を表わす
尺度（フィネス）であるｑがｑ＝FSR₁／Ｌであるときに
再び一致する。すなわち、 FSR₂＝FSR₁＋Ｌ、ＤＳ／Ｓ＝ＤＰ／Ｐ＝１／（フィネス）である。したがってフィネスが２０とすると、モニター
ポート20において検出される見かけ上のFSRは２０（フ
ィネスと等しい）倍に増加し、スケールファクターの誤
差は２０分の１に減少する。

【００２０】入力ポート12ａから出力ポート18ａ及びモ
ニターポート20までＭＯＧ10の正確な伝達関数を周波数
の関数として計算することによって、前述の予測を確か
めることができる。しかしながら要求される方程式は代
数的に複雑なものであり、解を解析的に求めるには相当
の労力を伴う。さいわいなことに数値的な解法が比較的
容易であり、有益な情報も得られる。したがって、この
システムに対する方程式は以下に説明するようにして解
くことが望ましい。

【００２１】簡単化のために、リング16とリング18の導
波路の損失は等しいとする。このように仮定すること
は、これらのリングが共通の基板上で単一のマスクから
単一のステップによって製造されたものであれば合理的
なものである。しかしこのような仮定は本質的なもので
はなく、単なる便宜上のものに過ぎない。電界はリング
状の導波路16及び18の回りを伝搬し、カプラ12ａ、18
ａ、20の両側に配置された点において規定される大きさ
及び位相の値を持っている。図１にEnで示した記号はこ
れらの電界の値を表している。図１にはまた、カプラに
ついての電界の反射パラメータ（ｒ）及び電界の透過パ
ラメータ（ｔ）が示されている。図１では、カプラ12
ａ、18ａ、20はそれぞれのリング状の導波路の回りの中
間点に示されているが、これも便宜上のことであって不
可欠のものではない。これらのカプラは任意の場所に設
けることができ、その場合には解析に当たって僅かな修
正を施すだけでよい。すなわち、カプラの位置を変える
と言うことは機能上重要な問題ではない。

【００２２】解析においては、最初に発生させた波をリ
ング16及び18の内部を循環させて、選ばれた点における
電界の値の足し合わせを行う。このレーザー14からの波
は、入力カプラ12ａにおいて一部は反射され、一部はリ
ング16内へと透過する。透過した電界は循環してカプラ
12ａに戻り、ここでこの電界のある部分は透過して出て
ゆき最初に反射された成分に加わる。新しく反射した電
界は更にリング16を循環して再び入力カプラ12ａ（ある
ものはリング18を通って）に達し、そしていくらかの波
が通過して他の２つの電界に加わる。このプロセスは、
リング16内のエネルギーがカップリングのずれ及び導波
路の損失によってかなりの小さい値に低下するまで続
く。ＭＯＧの出力における正味の電界Er、及びモニター
ポートにおける正味の電界Emにはその値の複素共役が掛
け合わされ、それぞれのポートから出力としてパワーが
得られる。

【００２３】この解析における複雑さは、リング18と結
合して出たり入ったりする電界に起因する。リング16に
おける最初の輻射の循環においてリング18内には電界が
増加するが、この電界は第２の循環までリング16内にお
ける電界には寄与しない。したがって、最初の循環から
電界を加算していき、ｎ番目の電界成分が無視できるく
らいになるまで必要な数の循環をつなぎ合わせる必要が
ある。

【００２４】こうして一つの周波数に対する透過パワー
が見いだされると、次には周波数範囲にわたって解析が
行われ、ＭＯＧの出力ポート、すなわちカプラ12ａ、及
びモニターポート20における、それぞれの周波数に対す
る出力パワーを計算する。図３はこのような手続のフロ
ーチャートを示している。第１ステップ22では電界の定
数部分を計算し、第２ステップ24では最初の周波数を選
択する。ここでは簡単のために、かつ、この方法が正し
い領域において実行されることを保証するために、共通
の共振周波数を選択する。最初の周波数において最初の
循環に対する初期条件がステップ26で計算される。次に
ステップ28及び30において電界計算ループが実行され
る。ステップ28及び30は、電界が収束するまで繰り返し
て実行される。解析のために、差が0.001 倍となったと
きにはこの電界は収束したものとみなされる。電界が収
束するとこれらの電界は足し合わされ、複素共役が見い
だされ、そして電界にそれぞれの複素共役を乗算するこ
とによって各ポートに対する出力パワーが得られる（ス
テップ32）。こうして得られた出力パワーは、ステップ
34において図４に示すようなグラフとしてプロットされ
る。その後この方法は、次の周波数が選択された周波数
ループにおいて続行される。

【００２５】図４は、以下のパラメーターを用いて上で
説明した解析的な方法によってプロットしたものを示
す。リング16の直径＝２５ｍｍリング18の直径＝２０ｍｍ導波路の損失＝０．０５ｄＢ／ｍ導波路の屈折率＝１．５パワーの結合：入力導波路12からリング16へ＝０．０５リング16からリング18へ＝０．０５モニターポート20 ＝０．２自由空間波長＝０．８ミクロン図４において、ｙ軸はレーザーの入力パワーに対する相
対的なパワーが目盛ってある。ｘ軸はリング16の自由ス
ペクトル範囲に対応し、下向きのピークは出力ポート12
ａにおける代表的なＭＯＧの出力曲線のくぼみである。
下から上に向いたピークはモニターポート20の共振であ
り、これは上で議論した現象を示している。この例で
は、モニターポート20における有効ＦＳＲはリング16の
ＦＳＲよりも５倍大きい。図４は、リング16及び18が共
通の共振状態のときにはリング16のフィネスはリング18
からの負荷によって低下し、したがって共通の共振が最
適の作動点よりも小さくなっているということを明瞭に
示している。

【００２６】図５は、レーザーがロックする手続きを議
論するのに好適な、複合ＭＯＧの構成の一つの具体例を
例示したものである。この具体例ではリングの直径が図
１の場合と反対になっている点に注意する。すなわち回
転検出リング16の直径の方が小さく、リング18の内側に
配置されている。詳しく説明すると、ＭＯＧ10は、代表
的なものであるＢＫ７からなる基板40上に形成されてい
る。基板40上に設けられた開口部42は、半導体ダイオー
ドレーザー44を取り付けるためのものである。レーザー
44はその温度を制御するためにペルティエ（Peltier）
冷却素子46上に取り付けることが望ましく、これによっ
て出力の波長及びパワーにおける輻射を制限する。出力
導波路48はレーザー輻射を、その輻射の半分が供給され
る分岐部分に伝達し、この分岐部分は第１の周波数シフ
ト用弾性表面波（ＳＡＷ）ブラッグセル50を通過してい
る。この輻射は導波路52を時計回り（ＣＷ）の方向に伝
搬するように注入される。レーザー輻射の残りの半分
は、第２のＳＡＷブラッグセル54を通過した後に、導波
路52の回りを反時計回り（ＣＣＷ）に伝搬する方向に射
出される。ＳＡＷブラッグセル54は、レーザー周波数に
対して固定された名目上200 MHzの周波数オフセットを
誘起し、一方、ＳＡＷブラッグセル50は、ドライバー56
によって制御されＣＷビームに対して200 MHzの可変の
周波数オフセットを誘起する。ＣＷ検出器58及びＣＣＷ
検出器60はそれぞれ、ドライバー56及びレーザー制御サ
ーボアンプ62への出力コネクタを有している。サーボア
ンプ62の出力はレーザー44の注入電流を変化させるよう
供給され、これによってレーザー44の周波数を変化させ
る。

【００２７】本発明によればリング18及びモニターポー
ト20が与えられており、リング18は回転検出リング16と
光学的に結合されている。モニターポート20にはＣＷ検
出器66及びＣＣＷ検出器68が含まれている。検出器66及
び68の出力はそれぞれ、固定された閾値の検出器64を通
ってレーザーロック用のサーボアンプ62の入力に結合さ
れており、これにより以下に説明するようにしてアンプ
62にレーザー44の周波数を変化させるようにする。

【００２８】動作中においてＭＯＧ10は、このＭＯＧ10
の回転が反対方向に伝搬する波同士の共振をシフトさせ
るというように、通常の態様で動作する。回転によって
誘起されるリング16の共振周波数の変位は、検出器58及
び60における強度の変化によって検出される。この周波
数の変位は回転速度に比例する。一般に共振条件におい
ては、レーザーのエネルギーのほとんどはリング16へと
通過し、検出器の出力は最小となる。しかしながら回転
によって非共振条件が誘起されると、検出器はリング16
からの結合していないエネルギーの増加を検出する。Ｓ
ＡＷブラッグセル50を用いることによってＭＯＧ10の細
かい同調が可能となり、また、ＳＡＷブラッグセル54は
固定された周波数オフセット若しくはバイアスを誘起
し、ＣＷ及びＣＣＷのいずれの方向の回転をも測定する
ことが可能となる。ＭＯＧ10のスケールファクターは、
上で詳しく議論したように共振器の縦モード数によって
決定される。

【００２９】本発明のレーザーをロックする方法では、
モニターポート20は、レーザー44の周波数が変化してい
るときにリング18の出力をモニターするために、動作開
始時の共振をサーチする期間中のみ使用される。閾値検
出器64は共通の共振ピークだけを通過させ、この共振ピ
ークはレーザー44の利得幅内には相対的に僅かな数しか
なく、サーボアンプ62は共通の共振ピークの中の一つに
ロックする。

【００３０】その後ロック用のサーボ62は、検出用のリ
ング検出器60からの出力に切り換わり、これは共通の共
振における共振のくぼみに位置し、そしてこの回路は隣
のリング16の共振が検出器60によって検出されるまで
「精密スキャン」モードで変化する。リング16とリング
18の直径の違いために、隣のリング16の共振周波数はリ
ング18との共通の共振周波数にはなりえない。この周波
数は共通の共振ではないので、高い精度を持ち、妨害さ
れることがなく、共振していないリング18の存在によっ
て負荷がかかることはない。この点がＭＯＧ10に対して
選ばれる動作点である。この動作点は毎回再現すること
ができ、したがって上で示したようにスケールファクタ
ーが改善される。

【００３１】本発明は、例えば前に説明したU.S.P.No.
4,632,555などの従来技術が教えるところのものとは異
なっているということが認識される。本発明では、外部
に設けたレーザー44を同調する段階でのみ、複合共振器
の出力を用いる。レーザー44は共振器の外部にあるの
で、本発明のシステムはこの点における動作に限定され
ることはない。すなわち、一旦共通の共振が得られたな
らば、レーザー44は回転検出リング16の次の共振に同調
させるのが望ましい。モニターポート20、検出器66及び
68はこの目的のために設けられたものである。このよう
な状況では第２の共振器18は共振しておらず、損失はほ
とんど無いかあるいは全く無く、ＭＯＧ10の性能を低下
させることはない。

【００３２】これまで本発明を好ましい具体例について
図示し説明してきたが、この技術分野の当業者にとって
は、本発明の範囲及び思想から逸脱することなくその形
態及び詳細部分を容易に変更することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】関連する電界のパラメーターを併せて示した、
本発明に基づいて構成された複合共振器の簡単化した概
略図。

【図２】図１の複合共振器のリング共振を例示したグラ
フ。

【図３】図１の複合共振器の周波数応答を決定する方法
を例示したブロックダイアグラム。

【図４】図３の方法に基づいて計算された複合共振器の
周波数応答を例示するグラフ。

【図５】本発明に基づいて構成され、動作されるＭＯＧ
構造の部分的、且つ、概念的な平面図。

【符号の説明】

１４・・・・・・レーザー光源手段１６・・・・・・第１の共振器手段１２・・・・・・第１の検出手段１８・・・・・・第２の共振器手段２０・・・・・・第２の検出手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】レーザー光源手段の光出力の周波数を変更
する周波数変更手段に結合されたレーザー光源手段と、前記レーザー光源手段の光出力に結合された、前記レー
ザー光源手段の光出力から導かれる時計回りに回転する
輻射ビーム及び反時計回りに回転する輻射ビームを伝搬
させるための第１の共振器手段と、前記第１の共振器手段に光学的に結合された、伝搬する
輻射ビームの少なくとも一方のエネルギー量を検出する
ための第１の検出器手段と、前記第１の共振器手段に光学的に結合され、前記第１の
共振器手段との間に共通の共振周波数条件が存在すると
きは第１の共振器から有意のエネルギーを取り出すとと
もに、前記第１の共振器手段との間に共通の共振周波数
条件が存在しないときは前記第１の共振器手段からエネ
ルギーをほとんど取り出さないようにした、第２の共振
器手段と、前記第２の共振器手段に光学的に結合された、第２の共
振器手段の中のエネルギー量を検出するための第２の検
出器手段とから成り、前記周波数変更手段は前記第２の検出器手段の出力に結
合されこれに応答して前記レーザー光源手段の周波数を
共通の共振周波数と実質的に等しい第１の周波数に変化
させ、前記周波数変更手段は更に前記第１の検出器手段
の出力に結合されこれに応答して前記レーザー光源手段
の周波数を、更に、共通の共振周波数ではない第２の周
波数に変化させるとともに、前記第２の周波数は光学ジ
ャイロの名目上の動作周波数であることを特徴とする光
学ジャイロ。
【請求項２】前記レーザー光源手段は半導体レーザーダ
イオードからなることを特徴とする、請求項１記載の光
学ジャイロ。
【請求項３】前記周波数変更手段は、増幅手段を含み、
その出力は注入電流を変化させるよう前記半導体レーザ
ーダイオードに結合されていることを特徴とする、請求
項２記載の光学ジャイロ。
【請求項４】前記第１及び第２の共振器手段はそれぞれ
共通の基板上の面内若しくは面上に形成された光導波路
手段からなることを特徴とする、請求項１記載の光学ジ
ャイロ。
【請求項５】前記基板は光学ガラスからなることを特徴
とする、請求項４記載の光学ジャイロ。
【請求項６】前記第１及び第２の共振器手段はそれぞれ
共通の基板上の面内若しくは面上に形成された異なる直
径の円形形状を有する光導波路手段からなり、且つ、半
導体レーザーダイオードは約０．８ミクロンの名目上の
波長出力を持つことを特徴とする、請求項２記載の光学
ジャイロ。
【請求項７】レーザー光源手段に光学的に結合した第１
の共振器手段と前記第１の共振器手段に光学的に結合し
た第２の共振器手段とを有する複合共振器構造を用意
し、前記第２の共振器手段は、前記第１の共振器との間
に共通の共振周波数条件が存在するときは前記第１の共
振器から有意のエネルギーを取り出し、前記第１の共振
器手段との間に共通の共振周波数条件が存在しないとき
は前記第１の共振器からエネルギーをほとんど取り出さ
ず、前記レーザー光源手段の出力周波数を共通の共振周波数
条件が存在する第１の周波数に変化させ、更に、レーザー光源の出力周波数を、共振周波数条件が
前記第１の共振器手段内に存在し、且つ、共通の共振周
波数条件が第１と第２の共振器手段の間に存在しない所
定の周波数範囲内にある第２の周波数に変更させる、各
ステップからなることを特徴とする、光学ジャイロを所
定の動作周波数範囲内の動作周波数に同調する方法。
【請求項８】前記変化させるステップ及び更に変化させ
るステップを、ジャイロを駆動する最初のステップの後
であって、ジャイロをこのジャイロを結合させた物体の
回転速度を測定するのに使用するステップの前に行うこ
とを特徴とする、請求項７記載の方法。
【請求項９】レーザーの光出力の周波数を変更させる周
波数変更手段に結合された電気的入力を有する半導体レ
ーザーと、前記レーザーの光出力に結合された、前記レーザーの光
出力から導かれる時計方向に回転する輻射ビーム及び反
時計方向に回転する輻射ビームを伝搬させる第１の光導
波路共振器手段と、前記第１の共振器手段に光学的に結合された、伝搬する
輻射ビームの少なくとも一方のエネルギー量を検出する
光検出器手段と、前記第１の共振器手段に光学的に結合され共通の基板上
に形成され、前記第１の共振器との間に共通の共振周波
数条件が存在するときのみ第１の共振器から有意のエネ
ルギーを取り出し、第１の共振器手段との間に共通の共
振周波数条件が存在しないときは第１の共振器からエネ
ルギーをほとんど取り出さない第２の光導波路共振器手
段と、前記第２の共振器手段に光学的に結合された、第２の共
振器手段内のエネルギー量を検出する第２の光検出手段
とからなり、前記周波数変更手段は前記第２の検出器手段の出力に結
合されこれに応答してレーザーの光出力の周波数を共通
の共振周波数に実質的に等しい第１の周波数に変化さ
せ、前記周波数変更手段は更に前記第１の検出器手段の
出力に結合されこれに応答してレーザーの光出力の周波
数を、更に、共通の共振周波数ではない第２の周波数に
変化させ、前記第２の周波数は光学ジャイロに関連する
所望のスケールファクターの値を得るための、所定の周
波数範囲内にある名目上の動作周波数であることを特徴
とする複合共振器ジャイロ。
【請求項１０】前記第２の光検出器手段は、その出力に
結合され共通の共振周波数条件に対応する検出器出力の
みを前記周波数変更手段へ通過させる閾値検出器手段を
含んでいることを特徴とする、請求項９記載の複合共振
器ジャイロ。