JPS5918416A - 光フアイバ−ジヤイロの出力検出方法 - Google Patents

光フアイバ−ジヤイロの出力検出方法

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JPS5918416A
JPS5918416A JP57127608A JP12760882A JPS5918416A JP S5918416 A JPS5918416 A JP S5918416A JP 57127608 A JP57127608 A JP 57127608A JP 12760882 A JP12760882 A JP 12760882A JP S5918416 A JPS5918416 A JP S5918416A
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JP
Japan
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light
optical fiber
acousto
optical
signal
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Pending
Application number
JP57127608A
Other languages
English (en)
Inventor
Satoshi Yasui
安井 訓
Akihiro Kurokawa
黒河 明広
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.)
Mitsubishi Precision Co Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Precision Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPS5918416A publication Critical patent/JPS5918416A/ja
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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)
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  • 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】 本発明は、コヒーレントな光源と光フアイバーループを
用いて構成する光フアイバージャイロの出力検出方法に
関するものである。
光フアイバージャイロとは、第1図において、光ファイ
バーループ乙に対し、紙面に垂直な軸Aの回シに角速度
が入力すると、光フアイバーループ6内を時計回ル、反
時計回多方向に伝搬している光にサグナック効果により
位相差が生じ、この光の位相差を適尚な方法によシ検出
し、入力角速度に対応する出力を得るジャイロスコープ
のことである。
従来、光フアイバージャイロの出力検出方法長板デ、検
光子io、検出器/lで構成された破線部Cのみで出力
検出する方法であシ、時計回多方向、反時計回多方向の
光の位相差を両方向の光の干渉光強度としてDC的に検
出するホ/   、?   1 モダイン法が一般的な方法であった。このホモダイン法
には次に示す欠点があった。
(1)光源の光量変動や、光フアイバー内の偏波面変動
に起因する検出光の光量変動がジャイロ出力の誤差要因
となる。
(Ill  入力角速度と検出出力との相関は三角函数
となシ、直線性が得られない。
この発明は、以上のような従来方法の欠点を除去するた
めになされたもので、AC的に検出するヘテロダイン法
を用いて検出することにょ〕、上記(1)の光量変動は
出力に対して影響がなくなシ、才た、上記(11)に対
しても検出器からの出力信号が入力角速度に比例する位
相情報を含んでいるため、光フアイバージャイロの出方
トじて入力角速度に比例した出方を得ることができる光
フアイバージャイロの出方検出方法を提供することを目
的とするものである。
以下、この発明の一実施例を図面を参照して説明する。
第7図は光学系であシ、光源/から出射された光はコヒ
−レンズコにょシ平行光化され、偏光ビームスプリッタ
3に入射し、偏光ビームスプリッタ3に入射した光のう
ち実線矢印で示すP偏光成分は直進し、破線矢印で示す
S偏光成分は反射して、それぞれ偏光子lIb、lIa
を透過後結合レンズjb、taにて光フアイバー内に入
射し、光フアイバーループ6内をそれぞれ時計回多方向
、反時計回り方向に伝搬する。光フアイバーループ6内
を時計回多方向に伝搬した光は結合レンズjaによシ平
行光化され、偏光子4taを透過後再び偏光ビームスプ
リッタJに入射し、P偏光成分が音響光学素子ざ方向に
出射する。同様に光フアイバーループ6内を反時計回多
方向に伝搬した光は結合レンズyb、偏光子&bを透過
後再び偏光ビームスプリッタ3に入射し、S偏光成分が
音響光学素子ざ方向に出射する。偏光子pa、<zbは
、相反方向に伝搬する光の伝搬定数を一致させるための
ものである。偏光ビームスプリッタ3から音響光学素子
g方向に出射するλつの直交する偏波面の光は、直交偏
波分離光学素子7aによ(ダ ) シ、2つの異なった光路によシ音響光学素子ざに導びか
れる。このλつの光が、音響光学素子gにおけるブラッ
グ回折の+1次、−7次の回折条件を満たすブラッグ角
で音響光学素子ざに入射すれば、音響光学素子s内にて
一方の光は+7次のブラッグ回折を、才な他方の光は−
1次のブラッグ回折を受けて光の進行方向を変え、同時
にそれぞれの光は、+fAOM 、−fAoMの周波数
変調を受けて、直交偏波結合光学素子?bにて再び同一
光軸上に導びかれる。こ−でfAOMは超音波トランス
ジューサyaによる音響光学素子tの超音波駆動周波数
である。同一光軸上に導かれたaつの光はたがいに直交
する偏波面をもっているため、このttでは干渉をおこ
さないので、’/q波長板デを用いて両直線偏光を円偏
光化し、検光子ioによシ1方向のみの偏光成分をとシ
だすことによル両光の干渉光を検出器iiにて検出でき
る。検出器iiにて検出された検出信号lコはコfAo
Mの周波数をもつ。第2図は電気的処理部であシ、検出
信号lλを分局器/lによt) //2N(Nは自然数
)に分周した信号と、音響光学素子gの駆動信号13を
分周器/Sで外に分周した信号の位相差を位相比較器1
7により検出することにより、光フアイバーループ6の
入力角速度に比例した出力信号/gを得ることができる
。移相器/乙は零点調整のためのものである。
従来の一般的な周波数変調方式においては、第1図中1
10.tldの互いに相反方向に光が伝搬している光路
上に音響光学素子を置くものであるが(たとえば、特開
昭rk−93010号)、本発明においては時計方向、
反時計方向の光が再び同一光軸上に導かれた光路tle
上に音響光学素子ざを置くことに特徴がある。
上記光学系において直交偏波分離光学素子7a及び直交
偏波結合素子7bとして、複屈折をもつ結晶を用いて同
じ頂角をもつ一個のプリズムを光学軸を直交させて接合
したウオラストンプリズムオたはロションプリズムを用
いれば、容易に′音響光学素子において十ノ次、−7次
のブラッグ回折を生じさせるための条件であるブラッグ
角の角度に一つの直交する偏波面の光を分離でき、才た
、ブラッグ角をもったコつの直交する偏波面の光を同一
光軸上に導くことができる。
音響光学素子を用いて光に周波数変調を与え、位相を検
出する構成においては、環境温度の変化によシ、音響光
学素子ざの光学媒体gc中の超音波伝搬速度が変動した
場合、音響光学素子gに具備された薄膜体によQ形成さ
れる衆知の超音波トランスジューサgaと光路間に距離
があるため、超音波の伝搬速度との時間的相関によシ、
周波数変調された光の位相と音響光学素子gの駆動信号
の位相の差に変動が生じる。この位相差の変動は、ジャ
イロ出力の変動となシ、誤差要因となる。この問題を解
消するため、超音波伝搬速度の変動を、超音波トランス
デユーサgaと反対側の側面に形成された衆知の薄膜体
である超音波検出器gbにて光学媒体gc中を伝搬して
くる超音波を検出し、この検出信号19と音響光学素子
にの駆動信号20との位相(7) 差を位相比較器コ/にで検出し、その位相差信号−二を
音響光学素子どの駆動回路コ3にフィードバックし、音
響光学素子Sの駆動信号の周波数を変調することによジ
、光学媒体内に常に一定の波数の超音波が存在するよう
に制御するこ、!:に、l、補償する。このようにすれ
ば超音波トランスデユーサgaと光路間に常に一定の波
数の超音波が存在し、周波数変調された光の位相と音響
光学素子の駆動信号の位相差は、光学媒体の超音波伝搬
速度の変動の影響を受けず、ジャイロ出力としての誤差
要因を除去でき、より高精度の安定性を得ることができ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例に用いる光学系の配置図、
第一図は同じく電気系の結線図である。 /・・光源、3・・偏光ビームスプリッタ、FA、l’
b・・偏光子、6・・光フアイバーループ、7a・・直
交偏波分離光学素子、’71)・・直交偏波結合光学素
子、5・・音響光学素子、(g) ja・・超音波トランスジューサ、rb・・超音波検出
器、?・・14波長板、io・・検光子、//・・検出
器、/41./!;・・分周器、/7.コ/・・位相比
較器。 特許出願人   三菱プレシジョン株式会社第2図 1a 第1図 手続補正書 昭和58年6月7日 特許庁長官殿 1、 事件の表示 昭和sり年特許願第1λり6θを号 2、 発明の名称 光フアイバージャイロの出力検出方法 3、 補正をする者 4、代理人 5、補正の対象 (1)明細書の発明の詳細な説明の欄 (2)明細書の図面の簡単な説明の欄 (3)図 面 乙補正の内容 (1)  明細書第3頁第1!f行−第V頁第−行「従
来、・・・・・欠点があった。」を「従来のこの種の出
力検出方法を、第1図を参照して説明すると、光源/か
ら出射された光はコリメートレンズコにより平行光化さ
れ、偏光ビームスプリッタ3に入射し、偏光ビームスプ
リッタ3に入射し念光のうち実線矢印で示すP偏光成分
は直進し、破線矢印で示す8偏光成分は反射して、それ
ぞれ偏光子Ilb、lIaを透過後結合レンズ&b、j
aにて光フアイバー内に入射し、光フアイバーループ6
内をそれぞれ時計回り方向、反時計回り方向に伝搬する
。光フアイバーループ6内を時計回り方向に伝搬し九光
は結合レンズjaにより平行光化され、偏光子44aを
透過後再び偏光ビームスプリッタ3に入射し、 h 波
長板9方向に出射する。同様に光フアイバーループ6内
を反時計回り方向に伝搬した光は結合レンズSb、偏光
子pbを透過後再び偏光ビームスプリッタ3に入射し、
8偏光成分が74波長板9方向に出射する。P偏光成分
と8偏光成分の光は/ /lI波長板デで円偏光化され
、検光子lθを経て検出器//により検出される。 以上のように、従来の方法は、時計回り方向、反時計回
り方向の光の位相差を両方向の光の干渉光強度としてD
C的に検出するホモダイン法が一般的であり念。このホ
モダイン法には次に示す欠点があった。」と補正する。 (2)  同第ダ頁第1f行H第S頁第S行[第1図は
・・・・拳伝搬する。」を「第一図は光学系であり、偏
光ビームスプリッタ3と //り波長板デの間に直交偏
波分離光学素子りa。 音響光学素子t1厘交偏波結合光学素子7bを配置する
。」と補正下る。 (3)  同第6頁第19行−第40行「第1図」を「
第3図」と補正する。 (4)  同第7頁第を行「第1図」を「第一図」と補
正する。 (5)  第を頁第14’行H第76・行「第1図は・
・・・・結線図である。」を「第1図は従来方法の光学
系の配置図、第一図はこの発明の一実施例に用いる光学
系の配置図。第3図は同じ(電気系の結線図である。」
と補正する。 (6)  図面第1図および第一図を別紙のとおり補正
する。 (7)  図面第3図を別紙のとおり追加する。 (a ) 鞄1図 児3図 141

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)  サグナック効果を用いた光フアイバージャイ
    ロにおいて、光源から出射した光をコ方向に分割し、そ
    のコ方向に分割した光をそれぞれ光フアイバーループ内
    を時計回りと反時計回シの相反方向に伝搬させ、再び互
    いに直交する偏波面をもつ光として同一光軸上に導いた
    後に超音波信号で駆動される音響光学素子に入射させ、
    1方向の光には光の周波数に前記音響光学素子の駆動周
    波数をプラスする変調を、tた、他方向の光には、光の
    周波数に前記音響素子の駆動周波数をマイナスする変調
    を与え、検出器によシ前記音響光学素子の駆動周波数の
    コ倍の周波数をもつ干渉光強度変化を検出し、この検出
    信号を//2N(M;自然数)に分周した信号と、前記
    音響光学素子の駆動信号を//Hに分周した信号の位相
    差を検出することによシ、前記光フアイバールーズの入
    力角速度に比例した出方を得ることを特徴とする光フア
    イバージャイロの出方検出方法0
  2. (2) 同一光軸上に導かれた互いに直交する偏波面を
    もつ時計回シの光と反時計回シの光を直交偏波分離光学
    素子を用いて分離し、それぞれ異なる光路にて音響光学
    素子内に導き、この音響光学素子内にて、ブラッグ回折
    にょシ光の進行方向が変化し、かつ、周波数変調を受け
    た一つの光を直交偏波結合光学素子にて同一光軸上に導
    き、その干渉光を検出器に導く特許請求範囲第1項記載
    の光フアイバージャイロの出力検出方法。
  3. (3)音響光学素子の光学媒体の超音波トランスデユー
    サの反対側で伝搬してくる超音波を検出し、この検出信
    号と前記音響光学素子に加わる駆動信号との位相差を求
    め、この位相差信号を前記駆動信号にフィードバックし
    、前記光学媒体内に常に一定の波数が存在するように制
    御する特許請求範囲第1項記載の光フアイバージャイロ
    の出力検出方法。
JP57127608A 1982-07-23 1982-07-23 光フアイバ−ジヤイロの出力検出方法 Pending JPS5918416A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60123722A (ja) * 1983-12-09 1985-07-02 Mitsubishi Precision Co Ltd 光フアイバジヤイロ
JPS61207918A (ja) * 1985-03-13 1986-09-16 Tech Res & Dev Inst Of Japan Def Agency 光ファイバジャイロ
WO2015112042A1 (ru) * 2014-01-24 2015-07-30 Открытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие космического приборостроения "Квант" Способ повышения чувствительности волоконно-оптического гироскопа

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JPS61207918A (ja) * 1985-03-13 1986-09-16 Tech Res & Dev Inst Of Japan Def Agency 光ファイバジャイロ
WO2015112042A1 (ru) * 2014-01-24 2015-07-30 Открытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие космического приборостроения "Квант" Способ повышения чувствительности волоконно-оптического гироскопа

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