JPS6239836B2 - - Google Patents
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- JPS6239836B2 JPS6239836B2 JP55110420A JP11042080A JPS6239836B2 JP S6239836 B2 JPS6239836 B2 JP S6239836B2 JP 55110420 A JP55110420 A JP 55110420A JP 11042080 A JP11042080 A JP 11042080A JP S6239836 B2 JPS6239836 B2 JP S6239836B2
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- semiconductor laser
- laser element
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- optical
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- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 23
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C19/00—Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
- G01C19/58—Turn-sensitive devices without moving masses
- G01C19/64—Gyrometers using the Sagnac effect, i.e. rotation-induced shifts between counter-rotating electromagnetic beams
- G01C19/66—Ring laser gyrometers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
- H01S5/1071—Ring-lasers
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- Remote Sensing (AREA)
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- Semiconductor Lasers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、角速度の検出に用いられる半導体リ
ングレーザ装置に関する。
ングレーザ装置に関する。
従来のこの種のリングレーザ装置としては、第
１図に示すようなヘリウム―ネオンリングレーザ
装置が知られている。
１図に示すようなヘリウム―ネオンリングレーザ
装置が知られている。
図において、１は石英等で作られたヘリウム―
ネオン媒質管で、この媒質管１には、ミラー２―
ａ，２―ｂとビームスプリツター３及びプリズム
４と駆動用電源５に接続された電極６，６が固設
され、プリズム４に対向して出力端子７を有する
光検出器８が配置される。
ネオン媒質管で、この媒質管１には、ミラー２―
ａ，２―ｂとビームスプリツター３及びプリズム
４と駆動用電源５に接続された電極６，６が固設
され、プリズム４に対向して出力端子７を有する
光検出器８が配置される。
この装置は、ヘリウム―ネオン媒質管１内に形
成されたリング状光路９をリング状共振器として
リングレーザ発振をし、時計廻りの光はミラー２
―ａからビームスプリツター３の方向に進んでビ
ームスプリツター３を透過し、プリズム４で反射
されて再びビームスプリツター３へ向い、そこで
反射されて光検出器８へ達し、一方、反時計廻り
の光はミラー２―ｂからビームスプリツター３の
方向に進み、ビームスプリツター３、プリズム４
を透過し光検出器８に達する。
成されたリング状光路９をリング状共振器として
リングレーザ発振をし、時計廻りの光はミラー２
―ａからビームスプリツター３の方向に進んでビ
ームスプリツター３を透過し、プリズム４で反射
されて再びビームスプリツター３へ向い、そこで
反射されて光検出器８へ達し、一方、反時計廻り
の光はミラー２―ｂからビームスプリツター３の
方向に進み、ビームスプリツター３、プリズム４
を透過し光検出器８に達する。
いま、この装置にある角速度が加わると、時計
廻りの光と反時計廻りの光の周波数に差が生じ、
この差は光出力の変化によるビート信号として光
検出器８の出力端子７から出力され、角速度が検
出される。
廻りの光と反時計廻りの光の周波数に差が生じ、
この差は光出力の変化によるビート信号として光
検出器８の出力端子７から出力され、角速度が検
出される。
また、第２図に示すような半導体リングレーザ
装置も提案されている。
装置も提案されている。
図において１０は半導体レーザ素子で、該素子
は電流調整用の可変抵抗器１１を介して半導体レ
ーザ素子駆動用電源１２に接続される。１３はレ
ンズ、その他の第１図と同一の符号は同一の部材
を示す。
は電流調整用の可変抵抗器１１を介して半導体レ
ーザ素子駆動用電源１２に接続される。１３はレ
ンズ、その他の第１図と同一の符号は同一の部材
を示す。
この装置も第１図のものと同様に、角速度が該
装置に加わつた場合に時計廻りと反時計廻りの光
の周波数の差が出力の変化によるビート信号とし
て光検出器８の出力端子７から出力される。
装置に加わつた場合に時計廻りと反時計廻りの光
の周波数の差が出力の変化によるビート信号とし
て光検出器８の出力端子７から出力される。
この第１図及び第２図示の角速度検出用リング
レーザ装置は、いずれも時計廻りと反時計廻りの
光をビームスプリツター３、プリズム４等の光学
系によつて光検出器８の場所で重ね合わせ、そこ
で両者の光の周波数の差を光出力の変化によるビ
ート信号として光検出器８から取り出すものであ
るから、光検出器８と、ビームスプリツタ３、プ
リズム４等の光学系とこれらの部材のためのスペ
ースが必要であり、このため高コストであると共
に大型であり、且つ重量があり、しかも光学系は
正確な調整が必要であるため振動や温度変化に弱
いという欠点があつた。
レーザ装置は、いずれも時計廻りと反時計廻りの
光をビームスプリツター３、プリズム４等の光学
系によつて光検出器８の場所で重ね合わせ、そこ
で両者の光の周波数の差を光出力の変化によるビ
ート信号として光検出器８から取り出すものであ
るから、光検出器８と、ビームスプリツタ３、プ
リズム４等の光学系とこれらの部材のためのスペ
ースが必要であり、このため高コストであると共
に大型であり、且つ重量があり、しかも光学系は
正確な調整が必要であるため振動や温度変化に弱
いという欠点があつた。
本発明はかかる欠点を排除することをその目的
とするもので、リングレーザ装置のレーザ素子と
して半導体レーザ素子を用い、該半導体レーザ素
子を駆動用電源に接続し、該装置にある角速度が
加わつた場合に生ずる時計廻りと反時計廻りの光
の周波数の差をビート信号を該半導体レーザ素子
の端子電圧の変化として検出するようにしたこと
を特徴とする。
とするもので、リングレーザ装置のレーザ素子と
して半導体レーザ素子を用い、該半導体レーザ素
子を駆動用電源に接続し、該装置にある角速度が
加わつた場合に生ずる時計廻りと反時計廻りの光
の周波数の差をビート信号を該半導体レーザ素子
の端子電圧の変化として検出するようにしたこと
を特徴とする。
本発明は半導体レーザ素子に関する次のような
現象に基づくものである。
現象に基づくものである。
この現象を第３図に示す実験装置により説明す
ると、半導体レーザ素子１０からの前方出力光を
レンズ１３によつてミラー２に集束し、その反射
光を光チヨツパ１６によつて遮つたり、通過させ
たりして、半導体レーザ素子１０に反射光を帰還
させたり、させなかつたりする。
ると、半導体レーザ素子１０からの前方出力光を
レンズ１３によつてミラー２に集束し、その反射
光を光チヨツパ１６によつて遮つたり、通過させ
たりして、半導体レーザ素子１０に反射光を帰還
させたり、させなかつたりする。
半導体レーザ素子１０は、反射光が帰還された
とき、その光（戻り光）により自己結合効果が起
き、戻り光がない場合に対して光検出器８により
検出される光出力が増大し、しかも駆動用電源１
２に接続された半導体レーザ素子１０の端子電圧
もその光出力に応じて変化するという現象が見ら
れる。
とき、その光（戻り光）により自己結合効果が起
き、戻り光がない場合に対して光検出器８により
検出される光出力が増大し、しかも駆動用電源１
２に接続された半導体レーザ素子１０の端子電圧
もその光出力に応じて変化するという現象が見ら
れる。
第３図において、戻り光による自己結合効果に
よつて多モード発振した場合、その半導体レーザ
素子の光出力に高い周波数の振動（いわゆる誘起
振動）が見られることがあり、このときもまた、
半導体レーザ素子の端子電圧にこの光出力の振動
と全く同じ周波数の振動が見られる。尚、第３図
において、１５は半導体レーザ素子１０の端子電
圧変化をコンデンサ１４を介して取り出す出力端
子である。
よつて多モード発振した場合、その半導体レーザ
素子の光出力に高い周波数の振動（いわゆる誘起
振動）が見られることがあり、このときもまた、
半導体レーザ素子の端子電圧にこの光出力の振動
と全く同じ周波数の振動が見られる。尚、第３図
において、１５は半導体レーザ素子１０の端子電
圧変化をコンデンサ１４を介して取り出す出力端
子である。
このように半導体レーザ素子において、何等か
の原因によつて光出力が変化（振動）すると、そ
の変化（振動）に応じてその端子電圧も変化（振
動）する現象が見られる。
の原因によつて光出力が変化（振動）すると、そ
の変化（振動）に応じてその端子電圧も変化（振
動）する現象が見られる。
よつてこの現象を応用すると、半導体リングレ
ーザ装置における光のビート信号を、従来の光検
出器における光出力の変化（振動）によつて検出
する代わりに、半導体レーザ素子自身の端子電圧
変化（振動）によつて検出することができる。
ーザ装置における光のビート信号を、従来の光検
出器における光出力の変化（振動）によつて検出
する代わりに、半導体レーザ素子自身の端子電圧
変化（振動）によつて検出することができる。
以下本発明の実施例を図面につき説明する。
第４図はその一実施例で、１０は電極１０―
ａ，１０―ｂ間に抵抗１１を介して駆動用電源１
２が接続された半導体レーザ素子であり、その前
後の出力光は、レンズ１３、ミラー２によつてリ
ング状光路９を構成している。この装置はリング
状光路９をリング状共振器としてリングレーザ発
振をしており、この装置にある角速度が加わる
と、前述のように時計廻りと反時計廻りの光の周
波数に差が生じる。その差はビート信号として半
導体レーザ素子１０の光出力に現われるが、また
半導体レーザ素子１０の端子電圧にも同じ周波数
のビート信号が現われる。
ａ，１０―ｂ間に抵抗１１を介して駆動用電源１
２が接続された半導体レーザ素子であり、その前
後の出力光は、レンズ１３、ミラー２によつてリ
ング状光路９を構成している。この装置はリング
状光路９をリング状共振器としてリングレーザ発
振をしており、この装置にある角速度が加わる
と、前述のように時計廻りと反時計廻りの光の周
波数に差が生じる。その差はビート信号として半
導体レーザ素子１０の光出力に現われるが、また
半導体レーザ素子１０の端子電圧にも同じ周波数
のビート信号が現われる。
したがつて、このビート信号は直流阻止用コン
デンサ１４を介して端子１５から検出することが
できる。
デンサ１４を介して端子１５から検出することが
できる。
第５図及び第６図はそれぞれ本発明の他の実施
例を示すもので、ともに半導体レーザ素子１０の
外部に構成するリング状光路中に光フアイバー１
７を配置した半導体リングレーザ装置であり、第
５図では、半導体レーザ素子１０と光フアイバー
１７との間にレンズ１３，１３を介在させたのに
対し、第６図ではレンズ１３，１３を省き、半導
体レーザ素子１０と光フアイバー１７を直接接続
した。
例を示すもので、ともに半導体レーザ素子１０の
外部に構成するリング状光路中に光フアイバー１
７を配置した半導体リングレーザ装置であり、第
５図では、半導体レーザ素子１０と光フアイバー
１７との間にレンズ１３，１３を介在させたのに
対し、第６図ではレンズ１３，１３を省き、半導
体レーザ素子１０と光フアイバー１７を直接接続
した。
さらに第７図Ａは本発明の他の実施例を示し、
第７図Ｂは第７図Ａに示される半導体レーザ素子
の断面図を示す。
第７図Ｂは第７図Ａに示される半導体レーザ素子
の断面図を示す。
図において、半導体レーザ素子１８は上下に電
極１９―ａ，１９―ｂを有し、この電極１９―
ａ，１９―ｂ間には、絶縁層２０、Ｐ型GaAs層
２１、Ｐ型AlxGa1-xAs層２２、ｎ型AlxGa1-xAs
層〔導波路〕２３、ｎ型AlxGa1-xAs層２４、ｎ
型GaAs２５が介在する。（但し、ｘは各層で異な
る。）この半導体レーザ素子１８の両電極１９―
ａ，１９―ｂ間には抵抗１１を介して駆動用電源
１２が接続されるので、注入電流は電極１９―ａ
から内部にリング状に流れてリング状導波路２３
が作られ、リングレーザ発振が行われる。
極１９―ａ，１９―ｂを有し、この電極１９―
ａ，１９―ｂ間には、絶縁層２０、Ｐ型GaAs層
２１、Ｐ型AlxGa1-xAs層２２、ｎ型AlxGa1-xAs
層〔導波路〕２３、ｎ型AlxGa1-xAs層２４、ｎ
型GaAs２５が介在する。（但し、ｘは各層で異な
る。）この半導体レーザ素子１８の両電極１９―
ａ，１９―ｂ間には抵抗１１を介して駆動用電源
１２が接続されるので、注入電流は電極１９―ａ
から内部にリング状に流れてリング状導波路２３
が作られ、リングレーザ発振が行われる。
この実施例においても、ある角速度が半導体リ
ングレーザ装置に加わると、時計廻りと反時計廻
りの光の周波数の差のビート信号を半導体レーザ
素子１８の端子電圧の変化として直流阻止用コン
デンサ１４を介して出力端子１５から検出するこ
とができる。
ングレーザ装置に加わると、時計廻りと反時計廻
りの光の周波数の差のビート信号を半導体レーザ
素子１８の端子電圧の変化として直流阻止用コン
デンサ１４を介して出力端子１５から検出するこ
とができる。
このように本発明によるときは、半導体リング
レーザ装置にある角速度が加わつた場合に生ずる
時計廻りと反時計廻りの光の周波数の差のビート
信号を駆動用電源に接続された半導体レーザ素子
の端子電圧の変化として検出するようにしたの
で、光検出器と光を重ね合わせるためのビームス
プリツタ及びレンズ等の光学系と該光学系の部品
のための光路やスペースが不要となり、小型、軽
量及び低コストでしかも部品点数の少ない、実用
上極めて優れた半導体リングレーザ装置を得るこ
とができる効果を有する。
レーザ装置にある角速度が加わつた場合に生ずる
時計廻りと反時計廻りの光の周波数の差のビート
信号を駆動用電源に接続された半導体レーザ素子
の端子電圧の変化として検出するようにしたの
で、光検出器と光を重ね合わせるためのビームス
プリツタ及びレンズ等の光学系と該光学系の部品
のための光路やスペースが不要となり、小型、軽
量及び低コストでしかも部品点数の少ない、実用
上極めて優れた半導体リングレーザ装置を得るこ
とができる効果を有する。
第１図及び第２図はそれぞれ従来の角速度検出
用リングレーザ装置の構成説明図、第３図は本発
明の基礎となる現象を得るための実験装置の構成
説明図、第４図乃至第７図Ａ，Ｂはいずれも本発
明の実施例の構成説明図である。 １０……半導体レーザ素子、１１……抵抗、１
２……駆動用電源、１３……レンズ、１４……直
流阻止用コンデンサ、１５……出力端子、１６…
…光チヨツパ、１７…光フアイバー、１８……半
導体レーザ素子。
用リングレーザ装置の構成説明図、第３図は本発
明の基礎となる現象を得るための実験装置の構成
説明図、第４図乃至第７図Ａ，Ｂはいずれも本発
明の実施例の構成説明図である。 １０……半導体レーザ素子、１１……抵抗、１
２……駆動用電源、１３……レンズ、１４……直
流阻止用コンデンサ、１５……出力端子、１６…
…光チヨツパ、１７…光フアイバー、１８……半
導体レーザ素子。
Claims (1)
- １ レーザ素子とリング状に形成された光路のリ
ング状共振器とより成るリングレーザ装置におい
て、レーザ素子として半導体レーザ素子を用い、
前記装置にある角速度が加わつた場合に生ずる時
計廻りと反時計廻りの光の周波数の差のビート信
号を、駆動用電源に接続された該半導体レーザ素
子の端子電圧の変化として検出するようにしたこ
とを特徴とする半導体リングレーザ装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55110420A JPS5743486A (en) | 1980-08-13 | 1980-08-13 | Semiconductor ring laser device |
| DE3131233A DE3131233C2 (de) | 1980-08-13 | 1981-08-06 | Verfahren zur Bestimmung der Winkelgeschwindigkeit mit Hilfe einer Halbleiter-Ringlaservorrichtung |
| US06/292,419 US4431308A (en) | 1980-08-13 | 1981-08-13 | Laser angular speed detector employing non-optical output |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55110420A JPS5743486A (en) | 1980-08-13 | 1980-08-13 | Semiconductor ring laser device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5743486A JPS5743486A (en) | 1982-03-11 |
| JPS6239836B2 true JPS6239836B2 (ja) | 1987-08-25 |
Family
ID=14535305
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP55110420A Granted JPS5743486A (en) | 1980-08-13 | 1980-08-13 | Semiconductor ring laser device |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4431308A (ja) |
| JP (1) | JPS5743486A (ja) |
| DE (1) | DE3131233C2 (ja) |
Families Citing this family (38)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4533249A (en) * | 1982-09-30 | 1985-08-06 | Honeywell Inc. | Passive ring resonator angular rate sensor |
| JPS6093618U (ja) * | 1983-12-02 | 1985-06-26 | 川崎製鉄株式会社 | 管状材もしくは丸棒材用チエ−ンコンベヤ装置 |
| JPS6093609U (ja) * | 1983-12-02 | 1985-06-26 | 川崎製鉄株式会社 | 管状材もしくは丸棒材用整列装置 |
| JPS60260179A (ja) * | 1984-06-07 | 1985-12-23 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体レ−ザ装置 |
| DE3517814A1 (de) * | 1985-05-17 | 1986-11-20 | Standard Elektrik Lorenz Ag, 7000 Stuttgart | Laseranordnung |
| JP2517696Y2 (ja) * | 1985-06-05 | 1996-11-20 | 日本電気ホームエレクトロニクス株式会社 | リングレ−ザジヤイロ |
| US4913548A (en) * | 1988-09-21 | 1990-04-03 | Rockwell International Corporation | Solid state fiber optic semiconductor ring laser gyro apparatus with non-optical readout |
| US4986661A (en) * | 1988-09-21 | 1991-01-22 | Rockwell International Corporation | Solid state fiber optic semiconductor ring laser apparatus |
| FR2645261B1 (fr) * | 1989-03-30 | 1991-07-26 | Salaberry Bernard De | Dispositif de melange et de lecture pour gyrometre a laser |
| GB2236426B (en) * | 1989-09-20 | 1994-01-26 | Stc Plc | Laser source |
| US5191390A (en) * | 1991-06-28 | 1993-03-02 | Honeywell Inc. | Solid state laser gyro with interferometrically substracted noise |
| US6493089B2 (en) | 1998-10-19 | 2002-12-10 | Canon Kabushiki Kaisha | Gyro and method of operating the same with a modulated frequency signal |
| US6304329B1 (en) | 1998-10-19 | 2001-10-16 | Canon Kabushiki Kaisha | Gyro and semiconductor device having a plurality of laser diodes |
| EP0995969A3 (en) * | 1998-10-19 | 2000-10-18 | Canon Kabushiki Kaisha | Semiconductor device, semiconductor laser and gyro |
| US6445454B1 (en) | 1998-10-19 | 2002-09-03 | Canon Kabushiki Kaisha | Gyro having modulated frequency driven laser |
| US6297883B1 (en) | 1998-10-19 | 2001-10-02 | Canon Kabushiki Kaisha | Ring laser gas gyro with beat signal detection from current, voltage, or impedance of the ring laser |
| JP3323844B2 (ja) | 1999-01-18 | 2002-09-09 | キヤノン株式会社 | ジャイロ |
| JP3363862B2 (ja) | 1999-01-22 | 2003-01-08 | キヤノン株式会社 | ジャイロ、それを備えたカメラ、レンズ及び自動車 |
| JP2000298024A (ja) * | 1999-02-10 | 2000-10-24 | Canon Inc | ジャイロ |
| JP2000329565A (ja) | 1999-03-16 | 2000-11-30 | Canon Inc | ジャイロ装置 |
| JP2001111160A (ja) | 1999-04-19 | 2001-04-20 | Canon Inc | 半導体素子の製造方法及び半導体素子、リング共振器型半導体レーザ、ジャイロ |
| US6665330B1 (en) | 1999-09-14 | 2003-12-16 | Canon Kabushiki Kaisha | Semiconductor device having a semiconductor ring laser with a circularly formed ridge optical waveguide |
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