JPS58200108A - 光フアイバジヤイロスコ−プ - Google Patents

光フアイバジヤイロスコ−プ

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Publication number
JPS58200108A
JPS58200108A JP57081604A JP8160482A JPS58200108A JP S58200108 A JPS58200108 A JP S58200108A JP 57081604 A JP57081604 A JP 57081604A JP 8160482 A JP8160482 A JP 8160482A JP S58200108 A JPS58200108 A JP S58200108A
Authority
JP
Japan
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light
beat
optical fiber
beat signal
detected
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.)
Pending
Application number
JP57081604A
Other languages
English (en)
Inventor
Kenichi Asakawa
賢一 浅川
Masayuki Fujise
雅行 藤瀬
Yuichi Shirasaki
白崎 勇一
Yoshinao Iwamoto
喜直 岩本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
KDDI Corp
Original Assignee
Kokusai Denshin Denwa KK
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 Kokusai Denshin Denwa KK filed Critical Kokusai Denshin Denwa KK
Priority to JP57081604A priority Critical patent/JPS58200108A/ja
Publication of JPS58200108A publication Critical patent/JPS58200108A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • 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

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  • 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)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明6元ファイバジャイロスコープに関し、#l11
t111’化と^感度化を図つ九−のである。
まず光7アイパジヤイロスコープについて簡単に説明し
てお(・jt7アイパ會ドラドラム重1−j ffて戚
る適度で一転すると、元ファイバ中を右回9に進むjt
、に対する等価的な光路長と、左回りに進む光に対する
等価的な光路長と区元ファイバの回転速[K比例した量
だけずnる。従っ1、船舶、航引Lロケットなどに元フ
ァイバドラムを設置して右−夕と左−9の光路長差に#
I定することにより、元ファイバの回転速度が肯定でき
る一ficnに船舶等の回転速度に他ならないのて、ジ
ャイロスコープとして用iることかで14eCOよう′
a装置か元ファイバジャイロスコープであり、従来の一
1M1転体によるジャイロスコープよjも数桁良い感J
[を*現できるため、船舶、ロケント郷の#専用一定一
として有望である@ ところが従来の元ファイバジャイロスコープでは、回転
速度O画定を、右19に通過した九と左&gIQK鳩虜
したR,を干渉させ干渉縞の移動量を干ljs騙o!1
度変化から検出することにより行っていた・そのため、
元検知器〒−子−路におけるオフセット電圧・IEfi
Lなどの変動あるいはレーザの出力元強嵐の&動が画定
誤差の主費原囚となっていた・ このような一定I#14差を造けるため、ヘデロダイン
検波方式の光ファイバジャイロスコ−1−″kIえらn
てiるが、この場合に装置が複雑となる他、干渉のため
に合成する2つの元の5を路が一部分離するため光字糸
の機械的変動が千−輪の変動となって机わn1別な幽定
iI4量が生じる。
48□4よ、ゆよ。え、、l:i7’、アイ2.ッヤイ
。ユ。
−7の欠点【解倒し、^感皺且りAtltlEl元ファ
イバジャイロスコープを提供することtU的とする@こ
の目的を遜地する本発明の′yt7アイバジヤイロスコ
ープは、−波自保存党ファイハζ、1il−偏光され九
JIEIの元及び第1の元と直!4な方向に直−偏光さ
れ且つ第1の党と角周波むが興lる謡2の党を合成する
手段と、この合成子線の出力光から亀l及びm2の光間
のビートt%出する菖1のビート検出手段と、前記合成
手段の出力光から纂lの元と同−偏光の成分及び躬20
党と同−1尤の成分を分離して各成分を繭記−波−保存
元ファイバの両jllz夫々入力すると共に当該偏#l
Li1I保存元ファイバの両端ρ・らの出力jtk合成
する分離台底手段と、こ″の分lIl&@成手段の合成
出力光から第1及びj12の元と大々1aj−偏光C威
分関のビートを検出する躯2のビート検出手段と、鉋1
及び島2のビート検出手段からの両と一ト伽号の位相を
比較して一波一保存元ファイバが受ける回転運動に関連
する備考′に出力する位相比較手段と、からなゐ。以下
、1血を参照して本発明會説明する。   1第1図区
本発明の一実施例を示し、あ2図に他の実施?ilt示
す。
謔1図において、14牛4体レーザヤ気体レーザなどの
光源であり、角周波数−・のjt′に出射し、必蒙に応
じレンズ2により平行度が改善さnる。3a超音波変調
器であり、こnに太線lからの田射元(#・泗1入ると
、O次元410同じ角@Qlliamot狩ち、1次元
4b区−・十Δ−又a―・−Δ―の角jlIi1M数を
持つ。但し、Δ−区超會皺涙M!3の変−佃号の角周波
数であるeCnらの2つの元4Jl、4bIcL偏尤子
5a、5bKよって互いに直交した1111i党方向を
有する直−場元Ki換されるoai1図でa、O次元i
aam−に平行な偏光方向に、1次党4bu紙圓に膳1
にな方向に夫々直−−元さnた状態を示してい2−上述
の如くして得九2つの元4 m + 4 b4反射鏡6
とビームスプリンタ7とにより、圃−の元@を有するよ
うに合成される・合成石れた尤の一部分a検元子8を通
過したのち、光検知器9で慎知さnlこnKよりΔ−な
る角周波数を持っ扇lのビート信号10が検出石nる〇
一方、合a賂n友元の他f)鄭分区分離合成士段として
動作する偏光ビームスプリンタ11に、合成され友2つ
の党の各々の偏光方向と偏光ビームスプリッタ11の2
つの党学軸の各々とが一部するように入射″:1nる。
偏光ビームスプリッタllに入射光の偏光方向によって
透過と反41−J t” i+lJ 御する光学機器で
Top、9オラストンプリズム−?鋳電体多層膜會用i
たものなどが使用できる。そこで、偏光ビームスプリッ
タIIK人射した合成元a1一方は透過し1方に反射す
ることにより、再び互nK直交する偏光方向とJ!4な
る角周波数−1−0十Δ―(又rI#、−Δ#)と會有
する2つの直線偏光に分離さnる・ 分離された2つのJjt区夫々レンズ12a、12bt
介し、ドラムに巻かれた一本のループ状の偏Ifi園保
存元ファイバ11の両端から反対方向く、分m−gれた
2つの光の各々の偏光方向と偏波−保存f、7アイパ1
3の2つの党学軸の各々とを一部させ1人射畜れる・偏
波面保存元ファイバ13としては、例えば円形断面を有
するコアの胸囲【、コアとは異なる熱縦張係数を有し且
つ横円形w#面を有するジャケットで馳み、更にこt″
Lt−円形断面のクラッドで包囲する#1道の一7j7
アイバ會使用することができる・このよりな九ファイバ
では、権門の長軸と蝮軸か一波一株存の元学軸に一致す
るので、各々の軸と同一方向に偏光gnた元aその一元
方向を旬んど五えることなく即′c)一波−を保存して
元ファイバ中を伝播する。上述の一波自保存元ファイバ
13中を互いに逆方向に進んだ2つの九区七の内端から
夫々出射したのち再び一元ビームスプリンタ11に入射
さn1夫々の一元方向に応じて一力1124mし他方a
反射することKより、合成基nる。ここで合成さnfc
元に検光子14を通過したのち光検知器15で検知され
、こ八によりΔ―なる角周波数のis2のビート信号1
6が検出さnる。
ビート信号を侍るために4jll光子を用iる塩山に久
の通りである・互いに直角な方向に直―遍光さnた2つ
の元は互いに直交する2つのベクトルE1.4で六わざ
n1各尤の電場ベクトルrユjs、t   J(“°+
60)1と表わせる。今、検光E□e   、E諺e −f−を用いずに2つの元の合成光を光検知器で検知し
友とすると、光検知器の出力■1区、Vlx lE、e
j(t +&ej <HΔam )t 、 。
= lEt l” + l& l与21舷・Ellco
s(Δ―t)・・・式(1) となるが、Eムと&区直交して−るため内積11Fa・
is l rX Oであるから Vt=lE+I” + 1Exl  2となり、ビート
信号c得らrLない0これ框、互いKm交した偏jt、
@奮持つ元a干渉しないことVC他ならな%A6 一方、検光子音用iて成る方向の偏光成分の一+1取出
せば、2つの元の偏向方向に一致し、式(υ中の内積I
Es・E*1rCO以外の蝋會待つことになってビート
信号を検知することがてきる02!お、検光子に2.つ
、のjt會入射する揚台、検光子の元学軸と各党の偏を
方向とが一紋しないようにする必費がある。
以上kまとめると、Jll#jIAにおiて角周波数が
ω0で航−と平行方間に偏光式nた元は、ビームス1リ
ッタ7t−出たのち偏光ビームスプリンタ11で反射さ
nて1Jlii波面保存元ファイバー3中を左jiii
から反時1回りTlc進行し、こnt遍つ又も一元方向
が保持さnているので再び一元ビームスフリッター1で
反射さn検光子14を経てft、検知、−15で検知さ
nる・一方、角周阪叔が一0+△ω(又は―嗜−Δ―)
で#!圓と撫直方−」に一元さfた元a1ビームス1リ
ッタ7を出たのち一九ビームスプリンターik透過して
場数1保存元ファイバ13甲【右端から時計回9に過杓
し、こat通っても一元方向が保持嘔fているので古び
一元ビームスプリッタ11に4過し検光子14t″駐て
元検出器15で検知さnる・ところで、元7アイパのル
ープが内達f#1で回転すると、こn【右(ロ)9に進
む元と左tgipに過む尤との元路長の産は、等1的に
、 だFj涙化する@したがって、1J!肢11保存光フア
イバ13に経た2つの元が光検知器15で検知さnると
、こfLから出力さnるΔ―なる角周波aのビート備考
160位相も、 を 一=2に×− λ たに’j k化する・但し、Aにドラム#C巻かnた偏
仮IJII詠存元ファイバー3が1ターン当りに曲む(
社)槓(ガえはドラ五半’i+krとすtば、A=πr
2λNq巷1&数、λ区偏波面保存元ファイバー3中J
−寺価的仮長、C4真9甲での速度、である。
式(3)から判るように、llA2のビート信号16の
釘孔変化φを痴症すnば偏波面保存光ファイバー30角
速jF帽即ち、当wA元ファイバが設置芒n″1いる船
舶やロケット等の回転速度を知ることができ60本冥施
例で框、ビームス1リツタ7からの合成光を光検知器9
vζ与えて得たΔ−の角細波数の纂lのビート信号lO
の位相を基準とし、光検知器15で検知さnる駆2のビ
ート信号16の位相変化≠を位相比@器17で減足する
ようにしている。但し、17auig1転速阪の出力、
17bにi!l!1転角度の出力でめる・なお、と−ト
侶号160位相変化φを測定する友めのA準匍号として
は超音波変調器30変−信号(角胸波数Δ・)を粗いる
ことも町舵である。
但しこの場合a1超音波変調−3とビームス7リツタ7
 l1livc形M、さnる2つの光路長の変動か一定
一左に含inるため、一定精度が低下する恐nがめる0
なン第1図では超音数叢調器3から出射する九のうち、
θ次元4為と1次;jt、4bt用いたが、他の次数の
元を川iることも勿論可能である。
次にg2図により他の夾胤ガを説明する・この実m例は
元の作り方が總1図の例と異な9、ビームスプリッタ7
以4;&区同じm敗でめる0即す、九雑として框気体レ
ーザ18i朗い、ルノイド19と直流電@z6□と會(
よg気体レーザ18の軸方向に直流磁界を印加してしる
◎すると気体V−ザ1g、1)−ら出射石nる充a%―
・なる角1@波数t−付つ石門偏光と、−・二Δ#(但
し符付′)H日−元とに分かnる・そこで、気体レーザ
18からの出射光t/a長板21に通丁ことにより、互
いに直角な方向に一元さ九、同時V(角周Z&数が△ω
だけ異なる2つの直耐偏光が1寸 ら !し る 。
以上2つの実m例tあけて本発明【説明したか、ビーム
スプリッタ74CH互いに直角な方向に一元さn且つ角
崗妓数がΔωだけ異なる2つの1m−一元が入力子nば
艮いので、光源及び合成手段の害戟は第1図わるいは第
2図の構成に鐵建さnるもので区ない。
以上説明したように本発明によnば、干渉縞のう度賀化
に直流的に検出する従来技術とa異yx9、ビート信号
の位相比軟によって元ファイバの回転遠戚t@定するた
め、光検知器子電子1 ”:・ 回路のオフ1ツ、ト変mなとによる両足−差を除   
、〈ことができる0また、合成手段で合1ft−gれだ
債の尤a全1同じ光路を通過するので、元手系に慎械的
変動があっても測定TJA臣とならす、高1rIIIf
で且つ烏感度な回転速邂の両足を夾現できる。
【図面の簡単な説明】
m1図及び絹2図ば夫々本発明の各実m例を示すIIl
tg図である。 −(2) 甲、 lα九諏、 3は超廿妓変調器、 5aと5b框場九子、 6a反射鏡、 7aビームスプリツタ、 8と14U検元子、 9rtj′を検知器(aiI!1Oヒ−)検al+Ji
Q)、10と16H第l及び第2の各ビートを号、11
rt−元ピームスプリンタ(分庫合成手段)、 13ζ−波l保付光ファイバ、 15tffft、検知−(硝2のビート検出手段)、1
7r[位相比較器、 18に気体レーザ、 19iンレノイド、 20ば直流電源、 21 u l/4波長板である。 l#許出−人 国際電信電鈷株式会社 代   理   人 wm士 元 石 士 部 (他1名) 第1図 第2図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 一波面保存元7アイパと、&Ii&ll偏尤さnた謳l
    O元及び纂lの元と直角な方向に厘−偏光さn且つ第1
    の元と角周波数がsなる120九を合成する”t一段と
    、この合臘手Rの出力光から謳l及び纂20元間のビー
    )1検出する纂lのビート検出手段と、前記合成手段の
    出力光から亀lの元と同一偏光の成分及び菖2の元と同
    一偏光の成分を分離して各成分を前記場波m株存元ファ
    イバのl1i4端へ夫々入力すると共に当該m款圓保存
    元ファイバの両端からの出力光を一&成する分離合成手
    段と、仁の分離合成手段の台底出力元からall及び纂
    20党と夫々同−imjtの酸分間のビー)1m出する
    總20ビート憤出十段と、#ml及び纂2のビー、ト検
    出手段からの崗ビート信号の位相を比軟して一献園保存
    ′yt7アイバが受ける回転2mIIIJK関連する信
    号を出力する位相比較手段とからなる元7アイパジヤイ
    ロスコープ。
JP57081604A 1982-05-17 1982-05-17 光フアイバジヤイロスコ−プ Pending JPS58200108A (ja)

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JP57081604A Pending JPS58200108A (ja) 1982-05-17 1982-05-17 光フアイバジヤイロスコ−プ

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1986002721A1 (en) * 1984-10-29 1986-05-09 Martin Marietta Corporation Fiber-optic rotation rate sensor having dual interferometer loops
US5325174A (en) * 1992-06-23 1994-06-28 Northrop Corporation Integrated optic gyro with one Bragg transducer

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1986002721A1 (en) * 1984-10-29 1986-05-09 Martin Marietta Corporation Fiber-optic rotation rate sensor having dual interferometer loops
US5325174A (en) * 1992-06-23 1994-06-28 Northrop Corporation Integrated optic gyro with one Bragg transducer

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