JPH0743263B2 - 位相変調方式光ファイバジャイロ - Google Patents

位相変調方式光ファイバジャイロ

Info

Publication number
JPH0743263B2
JPH0743263B2 JP59268234A JP26823484A JPH0743263B2 JP H0743263 B2 JPH0743263 B2 JP H0743263B2 JP 59268234 A JP59268234 A JP 59268234A JP 26823484 A JP26823484 A JP 26823484A JP H0743263 B2 JPH0743263 B2 JP H0743263B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
optical fiber
output
phase modulation
emitting element
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP59268234A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS61147106A (ja
Inventor
洋三 西浦
Original Assignee
工業技術院長
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 工業技術院長 filed Critical 工業技術院長
Priority to JP59268234A priority Critical patent/JPH0743263B2/ja
Priority to US06/809,813 priority patent/US4863273A/en
Priority to DE8585116307T priority patent/DE3582229D1/de
Priority to EP85116307A priority patent/EP0185385B1/en
Publication of JPS61147106A publication Critical patent/JPS61147106A/ja
Publication of JPH0743263B2 publication Critical patent/JPH0743263B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01CMEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C19/00Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
    • G01C19/58Turn-sensitive devices without moving masses
    • G01C19/64Gyrometers using the Sagnac effect, i.e. rotation-induced shifts between counter-rotating electromagnetic beams
    • G01C19/72Gyrometers using the Sagnac effect, i.e. rotation-induced shifts between counter-rotating electromagnetic beams with counter-rotating light beams in a passive ring, e.g. fibre laser gyrometers

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Gyroscopes (AREA)
  • Lasers (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)
  • Light Guides In General And Applications Therefor (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、光ファイバジャイロに関するものであり、更
に詳述するならば、位相変調方式光ファイバジャイロに
関するものである。
従来の技術 (a)光ファイバジャイロの原理 現在、航空機、飛翔体、自動車、ロボットなどのナビゲ
ーションや姿勢制御のための角速度センサとしてジャイ
ロが使用されるている。このジャイロを使用すれば、角
速度だけでなく、それを積分することにより方位などの
データも得ることができる。
そのようなジャイロの中で、光ファイバジャイロは、可
動部が全くなく且つ小型化が可能であり、更に、最小検
出可能角速度(感度)、ドリフト、可測範囲(ダイナミ
ックレンジ)、スケールファクタの安定性の点におい
て、従来のジャイロに比較して優れているために、近年
注目され開発されている。
そのような光ファイバジャイロの例は、例えば、ギャロ
レンジ テ−.ジ−.、ブカロ ジェ−.エ−.他『光
ファイバセンサ技術』アイ イ−イ−イ− ジャーナル
オブ カンタム エレクトロニクス(Giallorenzi T.
G.,Bucaro J.A.et al“Optical Fiber Sensor Technolo
gy",IEEE J.of Quantum Elctronics)QE−18,No4,pp626
−662(1982)やクラショウ及びアイ.ピー.ギレス
『光ファイバジャイロスコープ』ジャーナル オブ フ
ィジクス エレクトロニクス サイエンス インストル
メント(Culshaw and I.P.Giles“Fiber Optic Gyrosco
pes"J.Phys.E:Sci Instrum.)16 pp5−15,(1983)や、
坪川、大塚「光ファイバジャイロスコープ」レーザ研
究,11,No.12,pp889−902(1983)などに詳しく示され
ている。
ここで、光ファイバジャイロの原理を第2図を参照して
説明する。
発光素子10からの光をビームスプリッタ12により分割し
て、コイル状に多数回シングルモード光ファイバ18を巻
回した光ファイバループすなわちセンサコイル20の両端
に入力して、センサコイル20に右廻り(CW)と左廻り
(CCW)に光を伝搬させる。そのとき、センサコイル20
が角速度Ωで回転していると、右廻り光、左廻り光に位
相差Δθが生じ、Δθを測定することによって角速度Ω
を検出するものである。
センサコイル20の中を右廻りに伝搬した光及び左廻りに
伝搬した光の電界の強さE、Eは、次のように表さ
れる。
但し、E1、E2:左廻り光及び右廻り光の振幅 ω:光の角周波数 t:時間 Δθ:サニヤック効果による位相差 そのように位相差Δθが生じた左廻り光と右廻り光とを
ビームスプリッタ12で合成して、受光素子26に入射す
る。その受光素子26の検出強度から、位相差Δθを知る
ことができる。その位相差Δθは、次のように表すこと
ができる。
但し、L:センサコイルのファイバ長 a:センサコイルの半径 c:真空中の光速度 λ:光の波長 Ω:回転角速度 これをサニヤック効果という。
位相差Δθの検出方法には多様なものがあり、様々なも
のが提案されている。
最も簡単に、左廻り光、右廻り光の和を、受光素子で二
乗検波すると、出力Iは、 I∝{1+cos(Δθ)} ……(2) という形になる。
これはcosの中にΔθがあるので、Δθが0に近い時の
感度が悪いという欠点がある。
そこで、左廻り、右廻りの光のいずれかの位相を90゜ず
らして、二乗検波するという光学機構が提案されてい
る。この場合、出力Iは、 I∝{1+sin(Δθ)} ……(3) の形になるから、Δθが0に近い時の感度が良い。
しかし、いずれか一方の光を分離するためには、光路を
分離するための新たなビームスプリッタが3つ必要にな
る。また、分離された光路の長さを常に等しくしておか
なければならない。
Δθが0に近い時の感度の改善を、上述したように静的
な光学的な検出機構によって行うには、上記のような難
点がある。
(b)位相変調方式光ファイバジャイロ そこで、動的な機構によって、Δθを検出しようとする
光ファイバジャイロも多く提案されている。例えば、位
相変調方式、周波数変調方式などである。その中で、最
小検出可能角速度などの点で最も優れているものが、位
相変調方式光ファイバジャイロである。
位相変調方式光ファイバジャイロは、光ファイバのセン
サコイルのの一方の端に、位相変調素子を設け、変調信
号の大きさを測定することにより位相差Δθを求める方
式である。
その位相変調方式光ファイバジャイロについて第3図を
参照して説明する。
発光素子10からの可干渉光は、ビームスプリッタ12によ
り2つに分けられ、結合レンズ14及び16を介して、光フ
ァイバ18の両端に結合される。その光ファイバ18は、セ
ンサコイル20を構成するように巻回された部分と、角周
波数ωで駆動されるピエゾ素子のような位相変調素子
22に巻き付けられた部分24とに分けられている。そし
て、光ファイバの両端から結合された光は、それぞれ、
光ファイバのセンサコイル20内を右廻りと左廻りに伝搬
し、反対側の端部より出射し、ビームスプリッタ12によ
り合成されて受光素子26に入射する。
位相変調素子をセンサコイルに対して非対称な位置に設
けると、同時に発光素子を出た光が、右廻り、左廻りに
分けられてセンサコイルと位相変調素子巻回部とを通過
するが、変調の時刻が異なるので、受光素子で出力を二
乗検波した時、変調信号が出力に現われる。変調信号の
振幅にΔθが含まれるから、変調信号の大きさを知って
Δθを求めることができる。
例えば、位相変調器を左廻りの光の入射端の近傍に設け
たとする。光ファイバのセンサコイルの長さがL、ファ
イバコアの屈折率をn、光速をcとすると、光がセンサ
コイルを通過するに要する時間τは τ=nL/c ……(4) である。
変調信号が、上記したように、角周波数ωの正弦波で
あるとする。同時に発光素子を出た光が、右廻り光、左
廻り光に分かれ、それぞれ位相変調を受ける時の、変調
信号の位相差φは、 φ=ωτ =nLω/c =2πfnL/c ……(5) 但し、ω=2πf となる。
サニヤック効果により、右廻り光、左廻り光は、±Δθ
/2の位相差を持つが、位相変調素子によって、位相がさ
らに変調される。位相変調素子の振幅をbとすると、右
廻り光、左廻り光の電界の強さE、Eは、 となる。
以上のような電界強度を有する右廻り光、左廻り光は、
ビームスプリッタ12で合成されて受光素子26によって二
乗検波されるので、受光素子の出力S(Δθ,t)はErと
の和を二乗したものに比例する。
S(Δθ,t)={E+E ……(8) これを計算すると、 但し、D.C.は直流成分を意味する。
{2ω以上}は、光の角振動数の2倍の振動数の項とい
う意味である。なお、これは検出器にはかからないので
0である。
となる。かくして、位相変調素子によりもたらされる位
相差φがあるので、Δθを、変調信号の振幅に関係づけ
て得ることができる。
そこで、D.C.を省略して、S(Δθ,t)をベッセル函数
を使って級数展開する。
ベツセル函数の母函数展開から、 である。t=eiθと置くと、 と表すことができる。(12)式の実数部、虚数部の展開
から、(10)式のcos、sinの部分の級数展開を得ること
ができる。S(Δθ,t)を、これらの部分に分けて、 S(Δθ,t) =(ScosΔθ+SsinΔθ)E1E2 ……(13) と書くと、θ→θ+π/2の変換をした後、 J−n(x)=(−)(x) ……(14) 但し、nは正の整数 という性質を使って、 とおいて、上記SとSを書くと、 となる。そこで、再び、S(Δθ,t)を表すと次の如く
である。
=DC成分 +2E1E2J1(ξ)cosωt・sinΔθ −2E1E2J2(ξ)cos2ωt・cosΔθ +高次成分 ……(10)″ これは、変調信号ωの基本波と、高周波信号の級数和
である。
適当なフィルタを使えば、基本波ω又は任意の次数の
高調波の信号を取り出すことができる。どの信号を採用
しても、cosΔθ又はsinΔθの大きさを知ることができ
る。
その場合、その次数のベッセル函数J(ξ)の値が大
きくなるよう、位相変調素子による変調の振幅b、変調
角周波数ω、センサコイル通過時間τを設定すべきで
ある。
最も高感度が期待できるのは、(17)式の1次の項(n
=0)すなわち(10)″式の右辺第2項である。これ
は、基本波成分である。この基本波成分をP(Δθ,t)
とすると、 P(Δθ,t) =2E1E2J1(ξ)cosωt・sinΔθ ……(18) である。かくして、sinΔθに比例した出力がえられ、
基本波成分の振幅を求めて、Δθを知ることができる。
更にここで、(18)式におけるΔθの係数を検討すれ
ば、J1(ξ)を最大にすると感度が良くなる。この第1
次ベッセル関数J1(ξ)はξ=1.8ときに最大になる。
そこで、ξ=1.8となるように変調度を設定する。この
とき、直流分J0(ξ)はほぼ0である。
以上が位相変調式式の光ファイバジャイロの基本構成で
ある。
発明が解決しようとする問題点 (18)式を見て分かるように、右廻り光、左廻り光の振
幅E1E2が、受光素子出力の基本波成分Pの振幅の中に含
まれている。また、J1(ξ)という係数もある。
このような出力から、Δθを正確に求めることができる
ためには、E1、E2、J1(ξ)の値が安定していなければ
ならない。
ところが、これらの値は変動する。特に、光の振幅E1
E2は変動しやすい。
E1、E2は発光素子の出力の変動、光路差を除去するため
に挿入する偏光子を通過する光量の変動、光学系の位置
ずれなどによって簡単に変化してしまう。そのため、従
来、位相変調方式光ファイバジャイロの出力のスケール
ファクタは、通常のシングルモード光ファイバを使用し
た場合には、原理的に100%変動した。
それに対して、定偏波ファイバを採用して、ファイバに
入射するときの偏波方向を定めておくことにより、大幅
に変動を制御できる。しかし、現状の定偏波ファイバは
消光比の温度特性等に問題があり、ファイバ中を伝搬す
る内に温度、圧力、歪等の影響で偏波状態が変動し、そ
の結果、受光素子に達する光の振幅E1、E2が変動し、15
〜30%程度のスケールファクタの変動が起きる。
そこで、振幅E1、E2をモニタすることが考えられる。す
なわち、右廻り光、左廻り光の光路にそれぞれ、ビーム
スプリッタを入れて、モニタ用にそれぞれの光を取出し
てパワーを測定し、E1、E2を知るようにした光ファイバ
ジャイロも提案されている。
しかし、このような構成では、部品点数が増え、受光素
子に到達する光量が減少し、S/N比の低下を招く、とい
う欠点があった。
本発明者は先に、この問題の解決のために、受光素子出
力中の直流成分を検出し、ジャイロの出力をこの直流成
分を割算してsinΔθまたはcosΔθを求める方法を発明
した。しかし、この場合でも受光素子への到達光量が低
下すると、S/N比が劣化する等の問題が発生した。
そこで、本発明は、受光量のモニタのために受光素子へ
の到達光量を低下させることなく、光ファイバを伝搬す
る光量を一定に保持してスケールファクタの変動を実質
的になくすることができる位相変調方式光ファイバジャ
イロを提供せんとするものである。
問題点を解決するための手段 すなわち、本発明によるならば、センサコイルを構成す
る部分と位相変調素子が設けられた部分とを有する光フ
ァイバと、可干渉性を発生する発光素子と、該発光素子
からの光を分割して前記光ファイバの両端に供給するビ
ームスプリッタと、前記光ファイバの両端から該光ファ
イバを伝搬した光を前記ビームスプリッタを介して結合
して受ける受光素子と、前記受光素子の出力を受けて位
相変調周波数成分を検出する同期検波回路とを少なくと
も具備してなる位相変調方式光ファイバジャイロにおい
て、前記受光素子の出力を受けて直流成分を検出する直
流成分検出回路と、該直流成分検出回路の出力を受けて
前記直流成分が一定値になるように前記発光素子の出力
を制御する発光素子出力制御回路とを設けたことを特徴
とする光ファイバジャイロが提供される。
作用 以上のような位相変調方式光ファイバジャイロにおい
て、発光素子からの光は、ビームスプリッタで、2つの
光線に分けられ、右廻り光(CW)、左廻り光(CCW)と
して、光ファイバの中を伝搬する。それら右廻り光と左
廻り光の一方が先に位相変調素子で位相変調を受け、他
方の光は後での位相変調を受ける。それと共に、センサ
コイルが受ける回転により、右廻り光と左廻り光との間
に位相差Δθが生じる。
そして、光ファイバを伝搬した右廻り光と左廻り光は、
光ファイバから出射して、ビームスプリッタで合一し
て、受光素子に入射する。
受光素子は、光強度に比例した電気信号を発生し、その
出力を受ける同期検波回路は、その内の位相変調周波数
の成分のみを抽出するように検波して電圧信号を出力す
る。
それと共に、直流成分検出回路は、受光素子の出力を受
けて、それに含まれる直流成分の大きさを検出して、発
光素子出力制御回路に出力する。その発光素子出力制御
回路は、直流成分検出回路の出力が一定になるように、
発光素子の出力を制御する。
以上のような信号処理を解析するならば、次の如くであ
る。
今、右廻り光と左廻り光の最大振幅をE1、E2とし、位相
変調素子の変調角周波数をω、変調の振幅をbとする
と、受光素子の出力の内の変調基本波ω成成分の振幅
は、(18)式から、 2E1E2J1(ξ)sinΔθ ……(19) である。また、(10)′式から、直流成分は、 である。なお、上述したように、J1(ξ)を最大にする
ため、ξ=1.8に設定することが多いが、このときJ
0(ξ)≒0であるから、直流成分の(20)式からJ0J
(ξ)の項は省略している。
それぞれ右廻り光と左廻りは、同一の光路を通るから、
E1とE2は比例する。そこで、比例定数をkとすると、両
者の関係は E2=kE1 ……(21) と表すことができる。この(21)式を利用して、(19)
式と(20)式を書き直すと、 2kE1 2J1(ξ)sinΔθ ……(19)′ 上記した本発明による位相変調方式光ファイバジャイロ
における直流成分検出回路及び発光素子出力制御回路
は、上記の(20)′式の値が一定になるように発光素子
の出力を制御するものであり、これはE1の値を一定にし
ていることになる。この結果、(19)′式のE1は一定と
なり、他の量はサニヤック効果によるΔθの変化を除い
て、不変である。
かくして、上記した本発明による位相変調方式光ファイ
バジャイロにあっては、光源の出力の変動や、光ファイ
バの温度、圧力、歪みなどによる特性の変化による光路
状態の変化の影響を補償して、光ファイバを伝搬する右
廻り光及び左廻り光の振幅E1及びE2を一定に維持し、ス
ケールファクタの変動を効果的に抑制することができ
る。
また、(20)式は、(10)′式からわかるように、正確
にはcosΔθに比例する項を含み、 となる。
以上の解析において、J0(ξ)は小さな値であり、かつ
微小回転域においてはcosΔθの変化も小さいため、無
視した。一方、回転域が高くなると、cosΔθの変化も
大きくなり、この項の影響を顕在化してくる。しかし、
このために本発明の効果が弱められることはなく、むし
ろ、新たな効果を生むことになる。
すなわち、位相変調方式においては、(19)式のように
Δθのsinの形で検出するため、微小回転域での精度は
良いが、高速回転域の直線性が劣化するという問題をも
有する。ところが、高速回転域において(22)式を一定
にすると、cosΔθが減少しているので、その結果、E1E
2を大きくするように発光素子の制御が行われる。この
ため、(19)式の係数E1、E2が大きくなり、直線性を良
くする。
実施例 以下添付図面を参照して本発明による位相変調方式光フ
ァイバジャイロの実施例を説明する。
第1図は、本発明による位相変調方式光ファイバジャイ
ロの1つの実施例の構成を示した図である。なお、位相
変調方式光ファイバジャイロの基本的条件を備えた最小
構成については、イゼキール エス.及びアーディティ
エイチ.ジェー.『光ファイバ回転センサ』スプリン
ガー−フェアラーク ベルリン(Ezekiel S.and Arditt
y H.J.:“Fiber Optic Rotation Sensors",Springer−V
erlag Berlin.)1982に詳しい説明がある。
図示の位相変調方式光ファイバジャイロにおいては、気
体レーザ、半導体レーザ、スーパールミネッセントダイ
オードなどの発光素子30にような光源が設けられ、可干
渉性光ビームを発生する。その発光素子30が発生する光
ビームは、ハーフミラーのようなビームスプリッタ32に
送られる。ビームスプリッタ32は、発光素子30から出射
された光ビームを透過光と反射光に分ける。2つに分け
られた光ビームは、それぞれレンズ34及び36を介して、
定偏波光ファイバのような光ファイバ38の両端に結合さ
れる。
光ファイバ38は、光ファイバセンサを構成するように、
多数回コイル状に巻かれてセンサコイル40と、励振交流
電源42により角周波数ωで駆動される位相変調素子44
に巻き付けられた部分46とからなっている。
位相変調素子44は、センサコイル44の端点A、Bの内、
いずれか一方の近傍に設けられる。また、位相変調素子
44は、光ファイバ中を透過する光の位相を周期的に変化
させるものであり、例えば、円柱形のピエゾ素子に光フ
ァイバを巻きつけ、素子の端面間に変調電圧を印加する
ようにしたもので構成できる。角周波数ωの変調電圧
を加えると、圧電素子の直径が変化するから、これに巻
きつけた光ファイバが伸縮する。これによって光路長が
変化するから、位相が変化する。また、J1(ξ)≒1.8
を満足するように、変調度すなわち励振交流電源42の駆
動電圧が設定される。
光ファイバ38を右廻りと左廻りとに伝搬した光ビーム
は、光ファイバ38の両端からそれぞれレンズ34及び36を
介して出力されて、ビームスプリッタ32で合成され、受
光素子48に入射する。
その受光素子48の電気出力は、同期検波器50の入力に接
続されている。同期検波器50は、励振交流電源42から角
周波数ωが供給されおり、受光素子48の出力を角周波
数ωで同期検波し、周波数fの成分を示す電圧信号
を出力する。
更に、受光素子48の出力は、直流成分検出回路52にも供
給される。この直流成分検出回路52は、例えば、受光素
子の出力を受けて増幅する増幅器と、その増幅器の出力
を受ける積分回路とを組合わせることによって構成で
き、受光素子48からの出力の内の直流成分を抽出して、
電圧信号を発光子出力制御回路54に出力する。
その発光素子出力制御回路54は、直流成分検出回路52か
らの電圧信号を基準電圧と比較して、直流成分検出回路
52からの電圧信号がが一定になるように、発光素子30の
出力を制御する。
以上のように構成される位相変調方式光ファイバジャイ
ロは、次のように動作する。
発光素子30からの光ビームは、ビームスプリッタ32で2
つに分けられ、それぞれレンズ34及び36を介して、光フ
ァイバ38の両端に結合される。
光ファイバ38に入力された光ビームは、回転を受けてい
るセンサコイル40の部分で位相差ができ、また、励振交
流電源42によって角周波数ωの交流で駆動される位相
変調素子44に巻き付けられた部分46において位相変調さ
れる。
そのように光ファイバ38において位相差ができ且つ位相
変調された右廻り光ビームと左廻り光ビームは、光ファ
イバ38の両端からそれぞれレンズ34及び36を介して出力
されて、ビームスプリッタ32により合成され、受光素子
48に入射する。
受光素子48の電気出力は、励振交流電源42から位相変調
素子44の駆動角周波数ωを参照周波数として受けてい
る同期検波器50に入力される。その同期検波器50は、入
力信号を角周波数ωで同期検波して、角周波数ω
成分すなわち2E1E2J1(ξ)sinΔθ信号を出力する。す
なわち、センサコイル40において発生した位相差Δθを
示す電圧信号が出力される。
直流成分検出回路52は、受光素子48の出力を受けて、そ
の直流成分を表す電圧信号を発光素子出力制御回路54に
出力する。その発光素子出力制御回路54は、入力電圧信
号と基準電圧とを比較して、入力電圧信号がその基準電
圧より小さいときには、発光素子30の駆動電圧を増大さ
せて発光素子の出力を増大させ、反対に、基準電圧より
大きいときには、発光素子30の駆動電圧を減少させて発
光素子の出力を低下させる。かくして、発光素子出力制
御回路54により、上記した(20)′式で表される、より
具体的には(21)式で表される直流成分が一定になるよ
うに、発光素子30が制御される。
以上述べたように、上記した本発明による位相変調方式
光ファイバジャイロは、光ファイバの温度依存性による
通過光量の変動や、電源電圧の変動による発光光量の変
動などによって生じる、光ファイバを伝搬する光の強度
の変動を補償して、伝搬光量を一定に維持することがで
きる。従って、位相変調方式光ファイバジャイロにおけ
る出力のスケールファクタの変動が防止できる。それ
故、測定の信頼性が向上させることができる。
以上の本発明による位相変調方式光ファイバジャイロと
従来の位相変調方式光ファイバジャイロとを比較した結
果を述べると、以下の如きである。従来の位相変調方式
光ファイバジャイロにおいて光ファイバに定偏波ファイ
バを採用した場合、現状の定偏波ファイバでは消光比の
温度特性等の問題のため、15〜30%のスケールファクタ
変動が起きた。それに対して、本発明による位相変調方
式光ファイバジャイロにおいて定偏波ファイバを使用い
た場合、スケールファクタ変動は1%以下にであった。
発明の効果 以上の説明から明らかなように、本発明による位相変調
方式光ファイバジャイロは、受光量のモニタのために受
光素子への到達光量を低下させることなく、光ファイバ
を伝搬する光量を一定に保持してスケールファクタの変
動を実質的になくすることができる。従って、より正確
で安定して測定がてきる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の位相変調方式光ファイバジャイロの
光学系構成図であり、 第2図は、光ファイバジャイロの原理を説明する基本構
成図であり、 第3図は、位相変調方式光ファイバジャイロの原理を説
明する基本構成図である。 〔主な参照番号〕 10……発光素子、12……ビームスプリッタ、 14、16……結合レンズ、18……光ファイバ、 20……センサコイル、22……位相変調素子、 24……光ファイバの位相変調部、 26……受光素子、30……発光素子、 32……ビームスプリッタ、34、36……レンズ、 38……光ファイバ、40……センサコイル、 42……励振交流電源、44……位相変調素子、 48……受光素子、50……同期検波器、 52……直流成分検出回路、 54……発光素子出力制御回路

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】センサコイルを構成する部分と位相変調素
    子が設けられた部分とを有する光ファイバと、可干渉性
    光を発生する発光素子と、該発光素子からの光を分割し
    て前記光ファイバの両端に供給するビームスプリッタ
    と、前記光ファイバの両端から該光ファイバを伝搬した
    光を前記ビームスプリッタを介して結合して受ける受光
    素子と、前記受光素子の出力を受けて位相変調周波数成
    分を検出する同期検波回路とを少なくとも具備してなる
    位相変調方式光ファイバジャイロにおいて、前記受光素
    子の出力を受けて直流成分を検出する直流成分検出回路
    と、該直流成分検出回路の出力を受けて前記直流成分が
    一定値になるように前記発光素子の出力を制御する発光
    素子出力回路とを設けたことを特徴とする光ファイバジ
    ャイロ。
  2. 【請求項2】前記直流成分検出回路は、前記受光素子の
    出力を受けて増幅する増幅器と、該増幅器の出力を受け
    る積分回路とから構成されていることを特徴とする特許
    請求の範囲第(1)項記載の位相変調方式光ファイバジ
    ャイロ。
  3. 【請求項3】前記光ファイバは、定偏波光ファイバであ
    ることを特徴とする特許請求の範囲第(1)項または第
    (2)項記載の位相変調方式光ファイバジャイロ。
JP59268234A 1984-12-21 1984-12-21 位相変調方式光ファイバジャイロ Expired - Lifetime JPH0743263B2 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP59268234A JPH0743263B2 (ja) 1984-12-21 1984-12-21 位相変調方式光ファイバジャイロ
US06/809,813 US4863273A (en) 1984-12-21 1985-12-17 D.C. component controlled fiber optic gyroscope
DE8585116307T DE3582229D1 (de) 1984-12-21 1985-12-20 Lichtleitergyroskop mit phasenmodulation.
EP85116307A EP0185385B1 (en) 1984-12-21 1985-12-20 Phase modulation fiber optic gyroscope

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP59268234A JPH0743263B2 (ja) 1984-12-21 1984-12-21 位相変調方式光ファイバジャイロ

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS61147106A JPS61147106A (ja) 1986-07-04
JPH0743263B2 true JPH0743263B2 (ja) 1995-05-15

Family

ID=17455765

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP59268234A Expired - Lifetime JPH0743263B2 (ja) 1984-12-21 1984-12-21 位相変調方式光ファイバジャイロ

Country Status (4)

Country Link
US (1) US4863273A (ja)
EP (1) EP0185385B1 (ja)
JP (1) JPH0743263B2 (ja)
DE (1) DE3582229D1 (ja)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB8705141D0 (en) * 1987-03-05 1987-04-08 Smiths Industries Plc Measuring phase modulation
EP0511684B1 (en) * 1989-03-08 1995-08-30 Sumitomo Electric Industries, Limited Phase modulated fibre-optic gyroscope
EP0454113B1 (en) * 1990-04-26 1997-03-05 Hitachi, Ltd. Optical fiber gyroscope
JPH0450717A (ja) * 1990-06-19 1992-02-19 Tokyo Koku Keiki Kk 光ファイバジャイロ
US5100235A (en) * 1990-07-24 1992-03-31 Honeywell Inc. Laser-ring gyro beam intensity monitor
US5088824A (en) * 1990-07-31 1992-02-18 Honeywell Inc. Laser beam control for a ring-laser gyro
JPH04106413A (ja) * 1990-08-27 1992-04-08 Sumitomo Electric Ind Ltd 光フアイバジヤイロの信号処理方式
EP0551874A3 (en) * 1992-01-16 1993-09-08 Japan Aviation Electronics Industry, Limited Fiber optic gyro
JPH06307875A (ja) * 1993-02-24 1994-11-04 Sumitomo Electric Ind Ltd 信号検出方法及び位相変調度変動の検出方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2652608C3 (de) * 1976-11-19 1979-12-13 Licentia Patent-Verwaltungs-Gmbh, 6000 Frankfurt Anordnung zur Regelung der Ausgangsleistung eines Halbleiterlasers
US4219276A (en) * 1978-10-02 1980-08-26 Rockwell International Corporation Detection system for ring laser gyro
US4299490A (en) * 1978-12-07 1981-11-10 Mcdonnell Douglas Corporation Phase nulling optical gyro
DE3138317A1 (de) * 1981-09-25 1983-04-14 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Lichtwellenleiter-ringinterferometer mit einer einrichtung zur bildung eines quotientensignals
GB2108652B (en) * 1981-10-27 1985-05-30 Standard Telephones Cables Ltd Fibre-optic interferometer gyroscope
JPS58219404A (ja) * 1982-06-15 1983-12-20 Hitachi Cable Ltd 光フアイバジヤイロ装置
JPS5963513A (ja) * 1982-10-04 1984-04-11 Mitsubishi Electric Corp 光フアイバ・ジヤイロスコ−プ
JPS6015509A (ja) * 1983-07-06 1985-01-26 Japan Aviation Electronics Ind Ltd 光干渉角速度計

Also Published As

Publication number Publication date
EP0185385A2 (en) 1986-06-25
US4863273A (en) 1989-09-05
JPS61147106A (ja) 1986-07-04
DE3582229D1 (de) 1991-04-25
EP0185385A3 (en) 1989-03-15
EP0185385B1 (en) 1991-03-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0830570B1 (en) Proper frequency tracker for fiber optic sensing coil
JPH05507560A (ja) 光ファイバ回転センサ
JPH0680405B2 (ja) 光フアイバジヤイロ
JPH0743263B2 (ja) 位相変調方式光ファイバジャイロ
JP2724915B2 (ja) 変調切換えを伴なう干渉計信号解析
EP0635117B1 (en) Determining optical signal transit delay time in an optical interferometer
Çelikel Construction and characterization of interferometric fiber optic gyroscope (IFOG) with erbium doped fiber amplifier (EDFA)
Pavlath Challenges in the development of the IFOG
US5202747A (en) Fiber optic gyroscope with wide dynamic range analog phase tracker
JPH0310882B2 (ja)
JPH0470563B2 (ja)
JPH0350964B2 (ja)
JPS61283812A (ja) 広いダイナミツクレンジを有する光フアイバジヤイロ
JPS6280512A (ja) 光フアイバジヤイロ
JPH0633367Y2 (ja) 光フアイバジヤイロ
Chin et al. Extended environmental performance of attitude and heading reference grade fiber optic rotation sensors
JPH0470562B2 (ja)
JPH0310883B2 (ja)
JPH0469731B2 (ja)
JPS62239014A (ja) 位相変調方式光フアイバジヤイロ
JPS62123310A (ja) 回転角速度検出器
JPS61277013A (ja) 光フアイバセンサ
Xu et al. Optimization of bias stability in an interferometric fiber optic gyroscope via optical switch modulation
CN103743391B (zh) 一种单耦合器全消偏光纤陀螺仪
JPH0323845B2 (ja)

Legal Events

Date Code Title Description
EXPY Cancellation because of completion of term