JPS6326326B2 - - Google Patents
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- JPS6326326B2 JPS6326326B2 JP57172017A JP17201782A JPS6326326B2 JP S6326326 B2 JPS6326326 B2 JP S6326326B2 JP 57172017 A JP57172017 A JP 57172017A JP 17201782 A JP17201782 A JP 17201782A JP S6326326 B2 JPS6326326 B2 JP S6326326B2
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- Japan
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- prism
- optical fiber
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- optical
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-
- 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
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Gyroscopes (AREA)
- Light Guides In General And Applications Therefor (AREA)
- Lasers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
発明の技術分野
本発明は、サグナツク効果を利用したレーザ・
ジヤイロに関し、特にローシヨンプリズムを用い
て光の偏波分離・結合を行うようにした光フアイ
バ・ジヤイロ・システムに関するものである。
ジヤイロに関し、特にローシヨンプリズムを用い
て光の偏波分離・結合を行うようにした光フアイ
バ・ジヤイロ・システムに関するものである。
従来技術と問題点
光フアイバ・ジヤイロ・システムは、光フアイ
バ中において生じるサグナツク効果を利用して物
体の回転角速度を検出するものであつて、既に知
られている。
バ中において生じるサグナツク効果を利用して物
体の回転角速度を検出するものであつて、既に知
られている。
第１図は光フアイバ・ジヤイロ・システムの基
本形を示したものである。同図においてレーザ１
の出力光はビームスプリツタ２を経て右回り光３
と左回り光４とを生じ、両光は光フアイバループ
５を伝播してビームスプリツタ６において合波さ
れ、受光器７で検出される。いま第１図の光学系
が矢印の方向に角速度Ωで回転していると、両出
力光間には △θ＝2πRL／λc・Ω なる位相差を生じる。ここでＲは光フアイバルー
プの半径、Ｌはフアイバ長、λは波長、ｃは光速
である。これはサグナツク効果として知られてい
るものであり、これによつて光学系が慣性空間に
対して有する回転角速度を知ることができる。
本形を示したものである。同図においてレーザ１
の出力光はビームスプリツタ２を経て右回り光３
と左回り光４とを生じ、両光は光フアイバループ
５を伝播してビームスプリツタ６において合波さ
れ、受光器７で検出される。いま第１図の光学系
が矢印の方向に角速度Ωで回転していると、両出
力光間には △θ＝2πRL／λc・Ω なる位相差を生じる。ここでＲは光フアイバルー
プの半径、Ｌはフアイバ長、λは波長、ｃは光速
である。これはサグナツク効果として知られてい
るものであり、これによつて光学系が慣性空間に
対して有する回転角速度を知ることができる。
このような光フアイバ・ジヤイロ・システムに
おいて生じる両出力光の位相差を測定して回転角
速度を求めるための方法として、従来種々の方式
が研究され提案されている。しかしながら従来の
方式はいずれも何等かの意味において欠点ないし
問題のあるものであつた。すなわち第１図の基本
形において、フアイバ励振用のレンズの位置を調
整することによつてリング状の干渉縞を得、例え
ばその縞の明るさが最大値と最小値の平均値にな
る位置に受光器を配置することによつて、sin△
θに比例した出力を得るデフオーカス法や、波長
板を用いて左右両回り光が光フアイバ中を直交偏
波で伝播するようにし、電気光学変調器の異方性
を利用してπ／２の位相差バイアスを与えること
によつて、sin△θに比例した出力を得て感度を
最適化する直交偏波法では、左右両回り光路に光
路差があると、その温度変動およびレーザダイオ
ードのスペクトル変動により出力変動が生じると
いう欠点がある。
おいて生じる両出力光の位相差を測定して回転角
速度を求めるための方法として、従来種々の方式
が研究され提案されている。しかしながら従来の
方式はいずれも何等かの意味において欠点ないし
問題のあるものであつた。すなわち第１図の基本
形において、フアイバ励振用のレンズの位置を調
整することによつてリング状の干渉縞を得、例え
ばその縞の明るさが最大値と最小値の平均値にな
る位置に受光器を配置することによつて、sin△
θに比例した出力を得るデフオーカス法や、波長
板を用いて左右両回り光が光フアイバ中を直交偏
波で伝播するようにし、電気光学変調器の異方性
を利用してπ／２の位相差バイアスを与えること
によつて、sin△θに比例した出力を得て感度を
最適化する直交偏波法では、左右両回り光路に光
路差があると、その温度変動およびレーザダイオ
ードのスペクトル変動により出力変動が生じると
いう欠点がある。
また音響光学変調器を用いて光フアイバ中で両
回り光間に周波数差△ωを与えたときの受光器面
上での両光間の位相差△θは、ｎを単一モード光
フアイバの等価屈折率として、 △θ＝nL／ｃ・△ω で与えられ周波数差に比例するので、周波数測定
を行うことによつて位相差を知るレーザ周波数変
化法においては、光フアイバ中での左右両回り光
間に周波数差があると、光フアイバの温度変動に
より出力変動が生じるという欠点がある。
回り光間に周波数差△ωを与えたときの受光器面
上での両光間の位相差△θは、ｎを単一モード光
フアイバの等価屈折率として、 △θ＝nL／ｃ・△ω で与えられ周波数差に比例するので、周波数測定
を行うことによつて位相差を知るレーザ周波数変
化法においては、光フアイバ中での左右両回り光
間に周波数差があると、光フアイバの温度変動に
より出力変動が生じるという欠点がある。
さらにこれら各種の方法およびその他の従来の
方法においては、光フアイバ中での偏波状態の変
動によつて出力が変動する。すなわち一般の単一
モード光フアイバでは直線偏波で励振しても出力
は楕円偏波となり、この状態で両光を干渉させる
と温度などによるフアイバ中での偏波状態変動に
より出力変動が生じるという問題がある。また光
フアイバ中における偏波状態の変動は地磁気の影
響によつても生じることが知られており、これに
よつても出力変動を生じる。
方法においては、光フアイバ中での偏波状態の変
動によつて出力が変動する。すなわち一般の単一
モード光フアイバでは直線偏波で励振しても出力
は楕円偏波となり、この状態で両光を干渉させる
と温度などによるフアイバ中での偏波状態変動に
より出力変動が生じるという問題がある。また光
フアイバ中における偏波状態の変動は地磁気の影
響によつても生じることが知られており、これに
よつても出力変動を生じる。
またすべての方法において、光源の干渉性が良
好な場合には光フアイバ中およびその他の部分か
らの戻り光が信号光と干渉し、これによつて出力
変動を生じる。
好な場合には光フアイバ中およびその他の部分か
らの戻り光が信号光と干渉し、これによつて出力
変動を生じる。
このように従来の光フアイバ・ジヤイロ・シス
テムはいずれも何等かの欠点ないし問題点を有し
ており、必ずしも理想的なものでなかつた。
テムはいずれも何等かの欠点ないし問題点を有し
ており、必ずしも理想的なものでなかつた。
発明の目的
本発明はこのような従来技術の問題点を解決し
ようとするものであつて、その目的は上述のごと
き従来のシステムにおいて避けることができなか
つた種々の雑音原因を除去して回転角速度の検出
限界を向上させるとともに、高信頼化、高安定化
ならびに低消費電力化を達成することができる光
フアイバ・ジヤイロ・システムを提供することに
ある。
ようとするものであつて、その目的は上述のごと
き従来のシステムにおいて避けることができなか
つた種々の雑音原因を除去して回転角速度の検出
限界を向上させるとともに、高信頼化、高安定化
ならびに低消費電力化を達成することができる光
フアイバ・ジヤイロ・システムを提供することに
ある。
発明の実施例
第２図は本発明の光フアイバ・ジヤイロ・シス
テムの一実施例の構成を示す図である。同図にお
いて、１１は光源であるレーザダイオード、１２
は出力モニタ端子、、１３はレンズ、１４はレー
ザダイオード１１の出力光から直線偏光のみを抽
出するグラントムプソンプリズム、１５は、レン
ズ、１６はλ／４位相板、１７は入出力光フアイ
バ、１８はレンズ、１９は円偏波光を異常光と常
光とに分離しまた逆の結合を行うローシヨンプリ
ズム、２０はレンズ、２１は定偏波光フアイバル
ープ、２２，２３はフアイバループ２１の両端
部、２４，２５は光方向性結合器、２６は出力モ
ニタ端子、２７はλ／４位相板、２８は光検知
器、２９は位相差出力端子である。
テムの一実施例の構成を示す図である。同図にお
いて、１１は光源であるレーザダイオード、１２
は出力モニタ端子、、１３はレンズ、１４はレー
ザダイオード１１の出力光から直線偏光のみを抽
出するグラントムプソンプリズム、１５は、レン
ズ、１６はλ／４位相板、１７は入出力光フアイ
バ、１８はレンズ、１９は円偏波光を異常光と常
光とに分離しまた逆の結合を行うローシヨンプリ
ズム、２０はレンズ、２１は定偏波光フアイバル
ープ、２２，２３はフアイバループ２１の両端
部、２４，２５は光方向性結合器、２６は出力モ
ニタ端子、２７はλ／４位相板、２８は光検知
器、２９は位相差出力端子である。
第２図において、レーザダイオード１１の出力
光はレンズ１３を経てグラントムプソンプリズム
１４に入力され、直線偏光成分を抽出される。こ
れは一般にレーザダイオード１１の発生光は直線
偏光であるが、他の偏光成分を多少含むことを避
けられない。そこでグラントムプソンプリズム１
４を通すことによつて不要偏光成分を除去するも
のであり、これによつて不要偏光成分を例えば
60dB程度減衰させることができる。なおモニタ
端子１２の出力によつてこの際におけるレーザダ
イオード１１の出力レベルを監視することができ
る。
光はレンズ１３を経てグラントムプソンプリズム
１４に入力され、直線偏光成分を抽出される。こ
れは一般にレーザダイオード１１の発生光は直線
偏光であるが、他の偏光成分を多少含むことを避
けられない。そこでグラントムプソンプリズム１
４を通すことによつて不要偏光成分を除去するも
のであり、これによつて不要偏光成分を例えば
60dB程度減衰させることができる。なおモニタ
端子１２の出力によつてこの際におけるレーザダ
イオード１１の出力レベルを監視することができ
る。
グラントムプソンプリズム１４の出力光はレン
ズ１５を経てλ／４位相板１６に加えられて、円
偏光に変換される。位相板１６には上述のように
完全な直線偏光が加えられているので、その出力
光として完全な円偏光が得られる。位相板１６の
出力は光フアイバ１７を経てレンズ１８に加えら
れ、レンズ１８を経てローシヨンプリズム１９に
入力される。光フアイバ１７上の光の一部は光方
向性結合器２４を経て端子２６に取り出され、こ
れによつてローシヨンプリズム１９に対する入力
光レベルを監視することができるようになつてい
る。ローシヨンプリズム１９は入力円偏光を異常
光と常光とに分離し、分離された異常光と常光は
レンズ２０を経てそれぞれ端部２２，２３に入射
されて、定偏波光フアイバループ２１にそれぞれ
右回り光と左回り光を生じる。定偏波光フアイバ
ループ２１は一種類の偏光のみを伝送する定偏波
光フアイバをループ状に形成してなり、その両端
部２２，２３はそれぞれの端面においてその偏波
面が直交するごとく保持されていて、それぞれ異
常光と常光とを選択的に入出射することができる
ようになつている。
ズ１５を経てλ／４位相板１６に加えられて、円
偏光に変換される。位相板１６には上述のように
完全な直線偏光が加えられているので、その出力
光として完全な円偏光が得られる。位相板１６の
出力は光フアイバ１７を経てレンズ１８に加えら
れ、レンズ１８を経てローシヨンプリズム１９に
入力される。光フアイバ１７上の光の一部は光方
向性結合器２４を経て端子２６に取り出され、こ
れによつてローシヨンプリズム１９に対する入力
光レベルを監視することができるようになつてい
る。ローシヨンプリズム１９は入力円偏光を異常
光と常光とに分離し、分離された異常光と常光は
レンズ２０を経てそれぞれ端部２２，２３に入射
されて、定偏波光フアイバループ２１にそれぞれ
右回り光と左回り光を生じる。定偏波光フアイバ
ループ２１は一種類の偏光のみを伝送する定偏波
光フアイバをループ状に形成してなり、その両端
部２２，２３はそれぞれの端面においてその偏波
面が直交するごとく保持されていて、それぞれ異
常光と常光とを選択的に入出射することができる
ようになつている。
フアイバループ２１における右回り光と左回り
光とは、それぞれ端部２３，２２からレンズ２０
を経てローシヨンプリズム１９に入射し、ローシ
ヨンプリズム１９において再び合波されて円偏光
を生じる。ローシヨンプリズム１９の出力はレン
ズ１８を経て光フアイバ１７に戻り光方向性結合
器２５を経て取り出され、λ／４位相板２７に加
えられることによつて一方の偏光のみがπ／２位
相がずれる。λ／４位相板２７の出力は光検知器
２８に加えられて電気的出力に変換され、端子２
９から取り出される。
光とは、それぞれ端部２３，２２からレンズ２０
を経てローシヨンプリズム１９に入射し、ローシ
ヨンプリズム１９において再び合波されて円偏光
を生じる。ローシヨンプリズム１９の出力はレン
ズ１８を経て光フアイバ１７に戻り光方向性結合
器２５を経て取り出され、λ／４位相板２７に加
えられることによつて一方の偏光のみがπ／２位
相がずれる。λ／４位相板２７の出力は光検知器
２８に加えられて電気的出力に変換され、端子２
９から取り出される。
いま第２図の光学系が慣性空間に対して静止し
ているときは、フアイバループ２１において両回
り光の間に位相差は発生しない。従つてローシヨ
ンプリズム１９の合波出力光によるλ／４位相板
２７の出力における両偏光の位相差はπ／２であ
つて合成出力は０であり、従つて光検知器２８を
経て端子２９に生じる電気出力は０である。
ているときは、フアイバループ２１において両回
り光の間に位相差は発生しない。従つてローシヨ
ンプリズム１９の合波出力光によるλ／４位相板
２７の出力における両偏光の位相差はπ／２であ
つて合成出力は０であり、従つて光検知器２８を
経て端子２９に生じる電気出力は０である。
第２図は光学系が慣性空間に対して回転角速度
を有する場合には、第１図について説明したよう
に両回り光間に位相差を生じて、λ／４位相板２
７の出力における両偏光間の位相差はπ／２では
なく、従つて光検知器２８は位相差のπ／２から
の偏差角θに対して、cosθに比例した大きさの電
気出力を発生する。λ／４位相板２７は、このよ
うに両偏波光の一方のみをπ／２移相して、フア
イバループ２１中における両回り光の位相差に対
して、ほぼ直線的に変化する出力を得るために用
いられている。
を有する場合には、第１図について説明したよう
に両回り光間に位相差を生じて、λ／４位相板２
７の出力における両偏光間の位相差はπ／２では
なく、従つて光検知器２８は位相差のπ／２から
の偏差角θに対して、cosθに比例した大きさの電
気出力を発生する。λ／４位相板２７は、このよ
うに両偏波光の一方のみをπ／２移相して、フア
イバループ２１中における両回り光の位相差に対
して、ほぼ直線的に変化する出力を得るために用
いられている。
第３図は第２図の実施例中における入出力光フ
アイバ１７、レンズ１８、ローシヨンプリズム１
９、レンズ２０、および定偏波光フアイバループ
２１の具体的構成例を示している。同図において
は、第２図におけると同じ部分を同じ番号によつ
て表しており、３１，３２はローシヨンプリズム
１９の両端面、３３はその機械軸である。
アイバ１７、レンズ１８、ローシヨンプリズム１
９、レンズ２０、および定偏波光フアイバループ
２１の具体的構成例を示している。同図において
は、第２図におけると同じ部分を同じ番号によつ
て表しており、３１，３２はローシヨンプリズム
１９の両端面、３３はその機械軸である。
第３図において、ローシヨンプリズム１９は端
面３１，３２に同一の傾角α1を有している。入力
光フアイバ１７はその光軸がローシヨンプリズム
１９の機械軸３３と平行でかつこれから距離ｈに
配置され、出射端面に傾角θpを有する。球レン
ズ１８は、光フアイバ１７とローシヨンプリズム
１９の中間にあつて、機械軸３３上端面３１から
距離１1に中心Ｏを有している。また出力光フア
イバ２２，２３は、ローシヨンプリズム１９の等
価光分岐点Ｍを通る機械軸に平行な軸に平行にこ
れからそれぞれ距離ｈに配置され、入射端面にそ
れぞれ傾角θp，―θpを有する。光フアイバ２２，
２３は定偏波光フアイバループ２１の両端部をな
し、その偏波面は前述のように直交するように配
置されている。球レンズ２０はローシヨンプリズ
ム１９と両光フアイバ２２，２３との中間にあつ
て、ローシヨンプリズム１９の等価光分岐点を通
る機械軸に平行な軸上、等価光分岐点から距離１
１に中心O′を有する。いま、ローシヨンプリズム
１９の傾角α1，入力光フアイバ１７の出射角θ0，
出力光フアイバ２２，２３の入射角をθr，両レン
ズの焦点距離をＦとしたとき、これらが次の関係
によつて定められるものとする。
面３１，３２に同一の傾角α1を有している。入力
光フアイバ１７はその光軸がローシヨンプリズム
１９の機械軸３３と平行でかつこれから距離ｈに
配置され、出射端面に傾角θpを有する。球レン
ズ１８は、光フアイバ１７とローシヨンプリズム
１９の中間にあつて、機械軸３３上端面３１から
距離１1に中心Ｏを有している。また出力光フア
イバ２２，２３は、ローシヨンプリズム１９の等
価光分岐点Ｍを通る機械軸に平行な軸に平行にこ
れからそれぞれ距離ｈに配置され、入射端面にそ
れぞれ傾角θp，―θpを有する。光フアイバ２２，
２３は定偏波光フアイバループ２１の両端部をな
し、その偏波面は前述のように直交するように配
置されている。球レンズ２０はローシヨンプリズ
ム１９と両光フアイバ２２，２３との中間にあつ
て、ローシヨンプリズム１９の等価光分岐点を通
る機械軸に平行な軸上、等価光分岐点から距離１
１に中心O′を有する。いま、ローシヨンプリズム
１９の傾角α1，入力光フアイバ１７の出射角θ0，
出力光フアイバ２２，２３の入射角をθr，両レン
ズの焦点距離をＦとしたとき、これらが次の関係
によつて定められるものとする。
α1＝（＋ne／ne＋np−２）・δ
θo＝θr
＝sin-1（nc／na・sinθp）−θp
θo＝θr＝（11−Ｆ）ｈ／F2
但し
neは異常光に対するローシヨンプリズムの屈折
率 npは常光に対するローシヨンプリズムの屈折率 δはローシヨンプリズムにおける異常光および
常光に対する分離角 ncは入出力光フアイバコア部の屈折率 naは空気の屈折率 このようにしたとき、光フアイバ１７から出射
角θoをもつて出射した光は異常光と常光とに分
離し、それぞれ入射角θrをもつて光フアイバ２
２，２３に入射してそれぞれ右回り光、左回り光
となつてフアイバループ２１中を伝送され、それ
ぞれ光フアイバ２３，２２から出射角θrをもつて
出射して再び合波されて光フアイバ１７に入射角
θrをもつて入射して元の方向に戻るが、この際に
おける入出射角は上述の関係からすべて等しく、
入出力の対称性が完全に保たれる。第３図に示さ
れた光偏波分離・合成システムについては、同一
出願人によつて既に出願されている。
率 npは常光に対するローシヨンプリズムの屈折率 δはローシヨンプリズムにおける異常光および
常光に対する分離角 ncは入出力光フアイバコア部の屈折率 naは空気の屈折率 このようにしたとき、光フアイバ１７から出射
角θoをもつて出射した光は異常光と常光とに分
離し、それぞれ入射角θrをもつて光フアイバ２
２，２３に入射してそれぞれ右回り光、左回り光
となつてフアイバループ２１中を伝送され、それ
ぞれ光フアイバ２３，２２から出射角θrをもつて
出射して再び合波されて光フアイバ１７に入射角
θrをもつて入射して元の方向に戻るが、この際に
おける入出射角は上述の関係からすべて等しく、
入出力の対称性が完全に保たれる。第３図に示さ
れた光偏波分離・合成システムについては、同一
出願人によつて既に出願されている。
本発明の光フアイバ・ジヤイロ・システムは、
第３図に示された光偏波分離・合成システムを使
用することによつて、従来の光フアイバ・ジヤイ
ロ・システムにおいて問題となつていた雑音要因
が除去される。すなわち第３図から明らかなよう
に、入力光フアイバ１７から見てフアイバループ
２１における右回り光と左回り光に対する光路差
は全く存在せず、従つて両回り光間の光路差に基
づく出力変動が生じない。
第３図に示された光偏波分離・合成システムを使
用することによつて、従来の光フアイバ・ジヤイ
ロ・システムにおいて問題となつていた雑音要因
が除去される。すなわち第３図から明らかなよう
に、入力光フアイバ１７から見てフアイバループ
２１における右回り光と左回り光に対する光路差
は全く存在せず、従つて両回り光間の光路差に基
づく出力変動が生じない。
またフアイバループ２１における右回り光と左
回り光とは、同一の入力光から分離した異常光と
常光とからなるものであつて同一周波数を有し、
従つて両回り光間の周波数差に基づく出力変動が
生じない。
回り光とは、同一の入力光から分離した異常光と
常光とからなるものであつて同一周波数を有し、
従つて両回り光間の周波数差に基づく出力変動が
生じない。
また第３図における光フアイバ１７，２２，２
３の入出射端面およびローシヨンプリズム１９の
入出射端面はすべて光路に対して垂直でなく、従
つてこれらの面におけるリターンロスは十分小さ
く保たれていて、戻り光と入力光との干渉に基づ
く出力変動が生じない。
３の入出射端面およびローシヨンプリズム１９の
入出射端面はすべて光路に対して垂直でなく、従
つてこれらの面におけるリターンロスは十分小さ
く保たれていて、戻り光と入力光との干渉に基づ
く出力変動が生じない。
さらに第３図におけるフアイバループ２１には
定偏波光フアイバが用いられており、従つてフア
イバループ中において温度変動や地磁気の影響等
があつても偏波状態の変動がないので、光フアイ
バ中の偏波状態変動に基づく出力変動が生じな
い。
定偏波光フアイバが用いられており、従つてフア
イバループ中において温度変動や地磁気の影響等
があつても偏波状態の変動がないので、光フアイ
バ中の偏波状態変動に基づく出力変動が生じな
い。
本発明の光フアイバ・ジヤイロ・システムにお
いては、これらの原因に基づくすべての雑音要因
が除去される結果、回転角速度の検出限界を従来
のシステムに比べて著しく向上させることが可能
となる。
いては、これらの原因に基づくすべての雑音要因
が除去される結果、回転角速度の検出限界を従来
のシステムに比べて著しく向上させることが可能
となる。
また第３図に示された光偏波分離・合成システ
ムにおいて光フアイバ１７，２２，２３はローシ
ヨンプリズム１９に対して一定の位置に、かつ互
いに平行に保持される必要があるが、このような
光フアイバの保持は、シリコン基板上に周知の方
法でエツチングによつて設けたＶ字形溝に収容し
て固定することによつて容易に行うことができ、
固定後における位置変化の恐れもなく装置構成お
よび性能の安定度と信頼性を著しく高くすること
ができる。
ムにおいて光フアイバ１７，２２，２３はローシ
ヨンプリズム１９に対して一定の位置に、かつ互
いに平行に保持される必要があるが、このような
光フアイバの保持は、シリコン基板上に周知の方
法でエツチングによつて設けたＶ字形溝に収容し
て固定することによつて容易に行うことができ、
固定後における位置変化の恐れもなく装置構成お
よび性能の安定度と信頼性を著しく高くすること
ができる。
また従来のレーザ周波数変化法の場合、左右両
回り光間に周波数差を与えるために光変調を行う
ことが必要となり、そのため消費電力が増大する
が、本発明のシステムではその必要がないため、
消費電力を小さく保つことができる。
回り光間に周波数差を与えるために光変調を行う
ことが必要となり、そのため消費電力が増大する
が、本発明のシステムではその必要がないため、
消費電力を小さく保つことができる。
発明の効果
以上説明したように本発明の光フアイバ・ジヤ
イロ・システムによれば、回転角速度の検出限界
を向上することができるとともに、装置および性
能の高安定化と高信頼化を図ることができ、さら
に低消費電力なので極めて有利である。
イロ・システムによれば、回転角速度の検出限界
を向上することができるとともに、装置および性
能の高安定化と高信頼化を図ることができ、さら
に低消費電力なので極めて有利である。
第１図は光フアイバ・ジヤイロ・システムの基
本形の構成を示す図、第２図は本発明の光フアイ
バ・ジヤイロ・システムの一実施例の構成を示す
図、第３図は本発明の光フアイバ・ジヤイロ・シ
ステムにおける光偏波分離・合成システムの一構
成例を示す図である。 １……レーザ、２……ビームスプリツタ、３…
…右回り光、４……左回り光、５……光フアイバ
ループ、６……ビームスプリツタ、７……受光
器、１１……レーザダイオード、１２……出力モ
ニタ端子、１３……レンズ、１４……グラントム
プソンプリズム、１５……レンズ、１６……λ／
４位相板、１７……光フアイバ、１８……レン
ズ、１９……ローシヨンプリズム、２０……レン
ズ、２１……定偏波光フアイバループ、２２，２
３……フアイバループ２１の両端部、２４，２５
……光方向性結合器、２６……出力モニタ端子、
２７……λ／４位相板、２８……光検知器、２９
……位相差出力端子。
本形の構成を示す図、第２図は本発明の光フアイ
バ・ジヤイロ・システムの一実施例の構成を示す
図、第３図は本発明の光フアイバ・ジヤイロ・シ
ステムにおける光偏波分離・合成システムの一構
成例を示す図である。 １……レーザ、２……ビームスプリツタ、３…
…右回り光、４……左回り光、５……光フアイバ
ループ、６……ビームスプリツタ、７……受光
器、１１……レーザダイオード、１２……出力モ
ニタ端子、１３……レンズ、１４……グラントム
プソンプリズム、１５……レンズ、１６……λ／
４位相板、１７……光フアイバ、１８……レン
ズ、１９……ローシヨンプリズム、２０……レン
ズ、２１……定偏波光フアイバループ、２２，２
３……フアイバループ２１の両端部、２４，２５
……光方向性結合器、２６……出力モニタ端子、
２７……λ／４位相板、２８……光検知器、２９
……位相差出力端子。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 円偏光を発生する光源装置と、該光源装置の
出力側に結合され出力端に傾角α1を有する光フア
イバと、該光フアイバの光軸から距離ｈでかつこ
れと平行に機械軸を有し入出射端面に同一の傾角
α1を有するローシヨンプリズムと、該ローシヨン
プリズムと前記光フアイバの中間にあつて機械軸
上ローシヨンプリズムの入射端面から距離１1に
中心を有する焦点距離Ｆの第１のレンズと、ルー
プ状に形成された定偏波光フアイバからなり、そ
の両端部が前記ローシヨンプリズムの等価光分岐
点を通る機械軸に平行な軸からそれぞれ距離ｈに
平行に配置されかつ両端面がそれぞれ傾角θp―
θpを有するとともにその偏光面が両端面におい
て互いに直交するように配置されている定偏波光
フアイバループと、該定偏波光フアイバループと
前記ローシヨンプリズムの中間にあつて前記ロー
シヨンプリズムの等価光分岐点を通る機械軸と平
行な軸上等価光分岐点から距離１1に中心を有す
る焦点距離Ｆの第２のレンズと、前記光フアイバ
に結合されて前記ローシヨンプリズムから戻つた
伝送光を取り出す光方向性結合器と、該光方向性
結合器の出力光の強度を検出する光検知器とを具
え、前記ローシヨンプリズムの傾角α1，前記光フ
アイバの入出射角θo、定偏波光フアイバループ
の両端部における入出射角θrおよび両レンズの焦
点距離Ｆの間に α1＝（＋ne／ne＋np−２）・δ θo＝θr ＝sin-1（nc／na・sinθp）−θp θo＝θr＝（11−Ｆ）ｈ／F2 但し neは異常光に対するローシヨンプリズムの屈折
率 npは常光に対するローシヨンプリズムの屈折率 δはローシヨンプリズムにおける異常光および
常光に対する分離角 ncは入出力光フアイバコア部の屈折率 naは空気の屈折率 の関係を有せしめたことを特徴とする光フアイ
バ・ジヤイロ・システム ２ 前記光源装置が半導体レーザと、該半導体レ
ーザの発生光から単一の偏波光のみを抽出するグ
ラントムプソンプリズムと、該グラントムプソン
プリズムの出力光を円偏光に変換する1/4波長位
相板とからなることを特徴とする特許請求の範囲
第１項記載の光フアイバ・ジヤイロ・システム。 ３ 前記光検知器が光路中に1/4波長位相板を含
み、入力光中における異常光と常光との位相差の
π／２からの偏差角の余弦に比例した出力を生じ
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項または
第２項記載の光フアイバ・ジヤイロ・システム。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57172017A JPS5960311A (ja) | 1982-09-30 | 1982-09-30 | 光フアイバ・ジヤイロ・システム |
| CA000437093A CA1238970A (en) | 1982-09-28 | 1983-09-20 | Fiber-optic gyro |
| EP83305763A EP0107373B1 (en) | 1982-09-28 | 1983-09-27 | Fibre optic gyroscope |
| DE8383305763T DE3382205D1 (de) | 1982-09-28 | 1983-09-27 | Kreisel mit optischem faden. |
| KR8304554A KR870001832B1 (en) | 1982-09-28 | 1983-09-28 | Fiber-optic gyro |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57172017A JPS5960311A (ja) | 1982-09-30 | 1982-09-30 | 光フアイバ・ジヤイロ・システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5960311A JPS5960311A (ja) | 1984-04-06 |
| JPS6326326B2 true JPS6326326B2 (ja) | 1988-05-30 |
Family
ID=15933976
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57172017A Granted JPS5960311A (ja) | 1982-09-28 | 1982-09-30 | 光フアイバ・ジヤイロ・システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5960311A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7522102B2 (en) * | 2004-12-16 | 2009-04-21 | The Boeing Company | Antenna beam steering |
-
1982
- 1982-09-30 JP JP57172017A patent/JPS5960311A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5960311A (ja) | 1984-04-06 |
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