JPH0795606B2

JPH0795606B2 - リングレーザ

Info

Publication number: JPH0795606B2
Application number: JP1227253A
Authority: JP
Inventors: エル．ビックジェラルド
Original assignee: ロックウェルインターナショナルコーポレーション
Priority date: 1988-09-21
Filing date: 1989-09-01
Publication date: 1995-10-11
Anticipated expiration: 2010-10-11
Also published as: JPH02122681A; US4986661A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）この発明は、一般にレーザに関するものであり、さらに
特定すると光フアイバ半導体リングレーザに関する。

（発明の背景）最近の航空産業では、近代的な電子航空工学の実行を強
調する終点の無い探究に取りつかれているかのように見
える。電子航空工学の技術者が特に努力を傾注し、多く
の成果を得ている分野は、過去の通常の機械的システム
を電子光学的なシステムで置換することである。このよ
うな努力の主な例として、慣性航方装置の分野がある。

これまで長期にわたつて機械的なジヤイロスコープが慣
性航方装置の主な要素であつた。最近、多くの機械的ジ
ヤイロスコープに代わつて、ヘリウム−ネオン（He−N
e）リングレーザが用いられている。しかしながら、こ
のようなHe−Neリングレーザジヤイロスコープは、コス
トと大きさの点で他の装置に比べて不利な点を有してい
る。慣性航方装置を補助するために衛生通信を利用し
た、最近の地球的な位置決め装置の出現によつて、光フ
アイバリングレーザによるジヤイロスコープはさらに魅
力的なものとなつて来た。

光フアイバを使つた多数のリングレーザに対して、これ
までに数例の応用がなされている。光フアフバ共鳴リン
グを利用したリングレーザの一例が、ミツハツ等に与え
られた1983年９月20日発行の米国特許第4,405,236号
「半導体リングレーザ装置」に記載されている。

ミツハシの装置によつてリングレーザを製造することは
できるが、しかしそれにはいくつかの欠点が存在する。
このアプローチの主要な問題は、内部ダイオード反射を
軽減してはいるが、そのレーザ全体の遂行にコストがか
かることである。ミツハシの設計では、導波管領域をダ
イオードのへき開面の垂線に対してブリュースタの角度
だけ傾斜させたダイオードを用いている。さらに、光フ
アイバリングの角端部の角度は、へき開面に対してこの
角度に形成されている。ブリュースタ角の利用は、ダイ
オード内での反射を軽減し、光のフアイバリングを共鳴
室として作用させることを意図したものである。しかし
ながら、ブリュースタの角度を用いた場合、往々にして
レーザ全体の出力は最適値よりも小さくなる。

従つて、リングレーザとして高出力を保つたままで、し
かも内部ダイオード反射を軽減した光フアイバリングレ
ーザが求められている。

（発明の要旨）この発明の目的は、内部ダイオード反射を軽減した光フ
アイバ共鳴リングレーザを提供することである。

この発明の特徴の一つは、反・反射被覆を施した光増幅
ダイオードを用いることである。

この発明の一つの効果は、リングレーザをジヤイロスコ
ープとして用いた場合の位相ロツク問題を実質的に軽減
したことである。

この発明の他の目的は、光フアイバ共鳴リングを有する
リングレーザの出力を向上させることである。

この発明の他の特徴は、ダイオードへき開面の垂線に対
してブリュースタ角と０度との範囲内の角度傾斜した導
波管領域を有する光増幅ダイオードを含むことである。

この発明の他の効果は、リングレーザの出力における不
必要な減少を招くことなく、内部ダイオード反射の軽減
を可能にした事である。

この発明は、上述の必要性を満足し、上述の目的を満た
し、上記の特徴を含み、かつ上記の効果を達成するよう
に設計された光フアイバ半導体リングレーザを提供する
ものである。この発明は、ダイオード導波管領域と光フ
アイバがダイオードのへき開面に対してすなわちそれに
垂直な面に対してブリュースタの角度だけ傾斜はしてい
ない、と言う意味で用いられている、“ブリュースタ角
以下”のアプローチによつて実行される。その代わり
に、導波管領域は、ダイオードへき開面の垂線に対して
ブリュースタ角と０度との範囲内に角度傾斜している。
さらに、ダイオードへき開面は、反・反射被膜によつて
被覆されている。これにより、ダイオード内での反射が
最少となり、従つてダイオード中での共鳴が最少にな
る。

従つて、この発明は、ダイオードのへき開面の垂線に対
してブリュースタ角と０度との範囲内の角度、傾斜した
導波管領域を有し、さらにダイオードへき開面上を反・
反射被覆した光増幅タイオードを用いた光フアイバリン
グレーザを含んでいる。

（実施例）図面、特に第１図を参照すると、概略11で示される光増
幅ダイオードが示されている。符号１は基板を示し、一
方２は下部クラツド層を示す。さらに、導波管領域３、
活性層４、及び上部クラツド層５が示されている。これ
らの層2,3,4,および５は、各へき開面６の垂線に対して
ブリュースタ角と０度との範囲内の角度を形成するスト
ライプ状のメサ部分を形成している。符号７は埋め込み
層、8,9および10はそれぞれ絶縁層、上部金属層電極お
よび下部金属層電極を示す。

図示の構成要素は既知の過程によつて製造され、また、
へき開面上の反・反射被膜堆積（第２図に示す）は、一
般に既知であり、さらにこの参考文献と協同する次に示
す文献に示されている：アイゼンスタイン（G.Eisenste
in）とスタルツ（L.W.Stult）による「窒化シリコンの
スパツタによるレーザフアセツト上の高品質反・反射被
覆」、（応用光学、第23巻第１号、1984年１月発行）。

次に第２図を参照すると、この発明のダイオードの模式
的な上面断面図が示されている。直線300はダイオード
へき開面６の垂線を示している。θｂは、直線300と破
線302間の角度を示す。θｂは当該ダイオードにおい
て、ブリュースタ角となるように選択されている。この
発明全体の説明に当たつて、ブリュースタ角は被覆200
の存在を無視して決定され、さらにこのブリュースタ角
は、導波管領域３と光のフアイバ18（第３図に示す）、
または被覆200の外部エツジ201に隣接するすべての媒
体、の屈折率を用いて計算される。θｖは、直線304と
直線300間の角度を示し、この角度は明らかにブリュー
スタ角よりも小さいが０度よりも大きい。

理論に因われることは望むところではないが、以下の記
載は単にこの発明の効果がどのようにして達成されるか
を説明するためのものである。導波管をダイオードのへ
き開面の垂線に対してブリュースタ角をなすように配向
させ、さらに光フアイバをへき開面に対してブリュース
タ角をなすように配向させることによつて、扁光のみが
光フアイバを通過することができる。光フアイバ中に存
在することが可能なモード数を減少させることに付随し
て、光フアイバリング中で共鳴するモード全体が減少
し、その結果、リングレーザの増幅光出力の強度全体が
減少する。

次に第３図を参照すると、反・反射被覆200を有する第
１図および第２図の光増幅ダイオード11を備えたジヤイ
ロスコープ装置が示されている。リングレーザの共鳴室
は、光フアイバ18を収容しかつダイオード11と連結され
たフアイバループ17によつて形成されている。好ましい
実施例では、フアイバループ17と光フアイバ18は第１と
第２のフアイバ端部30を有しており、この各フアイバの
端部の角度はブリュースタ角と０度との範囲内にある。
すなわち、第１及び第２ファイバ端部のそれぞれは、フ
ァイバ軸とのなす角がブリュースタ角よりも小さい端部
角を有している。もしフアイバループ17と光アフイバ18
が円形の断面を有していると、垂直な端部は円形状とな
るが、一方この発明のフアイバ端部30は、この端部の角
度が０度からブリュースタ角に増加するのに従つて、離
心率を増加させながら楕円形状をとる。しかしながら、
フアイバ端部がダイオードと光学的に結合するような形
状と位置を取るかぎりにおいて、別のフアイバ端部の形
状が可能である。

可変電圧源13と可変抵抗12が共に図示されており、これ
らは共に光増幅ダイオード11の制御機能を実行する。光
フアイバにより指向性カツプラ21が、読取り装置22とフ
アイバループ17を接続するために用いられている。カツ
プラ21は、光フアイバ18が部分的にループ17から分岐し
て第１の読取り用端部19と第２の読取り用端部20を有す
る読取り用の光フアイバ23に結合するように、ループ17
と結合されている。読取り用光フアイバ23は、２個の別
々の、しかも反対方向の光信号を伝送することができ
る。なお、この一方の信号は第１の読取り用端部19に向
かい、他方の光信号は第２の読取り用端部20に向かい、
且つ両信号とも読取り装置22に入力される信号である。
読取り装置22は、光検出器あるいは、第１および第２の
読取り端部19,20から入力された信号間の周波数差を解
析することによつてループ17の回転を測定するためのど
のような装置であつても良い。また他の既知の読取り装
置を用いることも可能である。

この発明のリングレーザとこれに付随する多くの効果
は、上述の記載によつて理解することができ、さらにこ
の発明の精神と範囲を逸脱すること無く、あるいは各素
材の利点を犠牲にすること無く、この発明の形状、構成
および部品の配置において種々の変更を実施しうるこ
と、およびここに記載された形状は単に好ましい、また
は例示的な実施例であること、は明らかである。

【図面の簡単な説明】

第１図は反・反射被覆をダイオード上に堆積する従来の
この発明の光増幅ダイオードを示す模式図、第２図はダ
イオードへき開面の垂線に対してブリュースタ角と０度
との範囲内の角度をなす導波管の配向をへき開面上に形
成された反・反射被覆と共に示す為のこの発明の好まし
い実施例の模式的な上面断面図、および第３図はこの発
明のリングレーザの好ましい実施例の模式図である。３……導波管領域、６……ダイオードへき開面、11……
光増幅ダイオード、12……可変抵抗、13……電圧源、18
……光フアイバ、21……光カツプラ、22……読取り装
置、30……フアイバ端部、200……反・反射被覆

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】（イ）第１のファイバ端部と第２のファイ
バ端部とを有する光ファイバであって；（ロ）上記第１のファイバ端部と上記第２のファイバ端
部とは、それぞれ上記光ファイバの軸とのなす角がブリ
ュースタ角よりも小さい端部角を有している上記光ファ
イバと；（ハ）第１のダイオードへき開面と第２のダイオードへ
き開面を有する光増幅ダイオードであって；（ニ）上記光増幅タイオードは上記第１のダイオードへ
き開面上と上記第２のダイオードへき開面上に形成され
た反射軽減用の被覆を有している上記光増幅ダイオー
ド；とからなり、（ホ）上記光ファイバは、上記第１のファイバ端部が上
記第１のダイオードへき開面に光学的に結合し、かつ上
記第２のファイバ端部が上記第２のダイオードへき開面
に光学的に結合するように、上記光増幅ダイオードに結
合されていることを特徴とするリングレーザ。
【請求項２】上記光増幅ダイオードは、上記第１のダイ
オードへき開面と上記第２のダイオードへき開面間に配
置され、かつダイオードのへき開面の垂線に対してブリ
ュースタ角よりも小さい角度をなす、導波管領域を有す
ることを特徴とする請求項１に記載のリングレーザ。
【請求項３】（イ）第１のファイバ端部と第２のファイ
バ端部とを有する光ファイバであって、上記第１のファ
イバ端部と上記第２のファイバ端部とは、それぞれ上記
光ファイバの軸となす角がブリュースタ角よりも小さい
端部角を有している上記光ファイバと；（ロ）第１のダイオード端部と第２のダイオード端部を
有する光増幅ダイオードであって；（ハ）上記第１のダイオード端部上と上記第２のダイオ
ード端部上に形成された反射軽減用の被覆を有している
上記光増幅ダイオード；とからなり、（ニ）上記光ファイバは、上記第１のファイバ端部が上
記第１のダイオード端部に光学的に結合し、かつ上記第
２のファイバ端部が上記第２のダイオード端部に光学的
に結合するように、上記光増幅ダイオードに結合されて
おり、（ホ）上記光ファイバ内に発生する光波を検出する光波
検出手段と；（ヘ）上記光波検出手段によって検出された光波を比較
する手段と；を具備することを特徴とする光ファイバリングレーザジ
ャイロスコープ。
【請求項４】上記光増幅ダイオードが、さらに導波管領
域とダイオードへき開面とを有し、上記導波管領域は上
記ダイオードのヘき開面の垂線に対してブリュースタ角
と０度の範囲内の角度で傾斜していることを特徴とする
請求項３に記載の光フィバリングレーザジャイロスコー
プ。