EP2149031A1 - Aktiver rotationssensor - Google Patents

Aktiver rotationssensor

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Publication number
EP2149031A1
EP2149031A1 EP08758511A EP08758511A EP2149031A1 EP 2149031 A1 EP2149031 A1 EP 2149031A1 EP 08758511 A EP08758511 A EP 08758511A EP 08758511 A EP08758511 A EP 08758511A EP 2149031 A1 EP2149031 A1 EP 2149031A1
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EP
European Patent Office
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active
rotation sensor
fiber
sensor according
passive
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Withdrawn
Application number
EP08758511A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Walter Luhs
Fayez Jaber
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Meos AG
Original Assignee
Meos AG
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Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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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
    • G01C19/72—Gyrometers 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
    • G01C19/721—Details

Definitions

  • the invention relates to an active rotation sensor with a ring resonator for generating the laser light.
  • Such rotation sensors also referred to as laser gyros, are known and contain in tubes neon or comparable gases which are excited to produce the laser light which is guided inside the ring. These rotation sensors are complicated and expensive due to the gas filling.
  • Active rotation sensors of the type mentioned above are characterized in that the light source itself is an essential part of the gyroscope.
  • a ring laser has the property of generating laser light that passes through the top in both clockwise and inverse directions. This is of fundamental importance to the laser gyro, because it is precisely these two laser beams (modes) that ultimately change their properties differently when the gyro is rotated.
  • a fiber ring laser is known.
  • the mode coupling is used which consists essentially of an optical switch and an optical resonator tuned thereto.
  • the repetition rate of the optical switch determines the length of the resonator to be used. After activating the optical switch, it takes a certain time to close again. For this purpose, according to this prior art, 100 ns are required as Resonatorumlaufzeit. From the speed of the light in the fiber, the length of the entire optical resonator is about 20 m.
  • this known light source disadvantageously generates only pulsed multimodal radiation.
  • continuous and single-mode radiation is required for a laser gyro.
  • the rotation sensor is a fiber ring laser and that the active fiberglass material and passive fiberglass material are combined in a continuous manner.
  • an active rotation sensor which has only a comparatively low weight, even if glass fibers of considerable length must be used, which consist partly of active, partly passive material.
  • a rotation sensor is made of glass fibers easier to manufacture than a rotary sensor consisting of tubes, relatively inexpensive and has, as already mentioned, a low weight.
  • such a rotation sensor can achieve a long service life and is less susceptible to shock than a gas ring laser or rotation sensor, which is composed of gas tubes. Furthermore, there is no reason to fear that the gas important for the function escapes over time because the rotation sensor according to the invention requires no gas discharge tubes.
  • the passive fiber is connected to the two ends of the active fiber. It is expedient if the modes or frequencies emanating from the active glass fiber material in opposite sides or directions are superimposed in use.
  • At least one coupler or optical element is incorporated in the fiber strand to superpose the modes or frequencies emanating from the active glass fiber material in opposite directions or directions.
  • At least the fibrous strand made of passive glass fiber material can be wound into one or more coils. This makes it possible to accommodate a very large length of the passive glass fiber material in a small space.
  • the active fiber material On both sides of the active fiber material can be arranged, in particular mirror-symmetrical, in each case at least one coil of passive fiber material and connected to the active fiber material. This leads to a good symmetry of the rotation sensor.
  • a fiber-coupled diode laser with coupler For the supply of energy to the active glass fiber material, ie to the part of the rotation sensor which is formed by the active fiberglass material, a fiber-coupled diode laser with coupler can be provided. This is a proven way for such an energy supply.
  • a fiber filter for narrowing the emission spectrum of the active glass fiber material is provided in the region of the passive glass fiber material. According to the invention, it was experimentally surprisingly observed that a narrowband filter significantly improves the beat signal.
  • At least one polarization rotator can be arranged in the course of the passive fiberglass material. It can thus be ensured that the laser light in each case enters the active glass fiber material with the same polarization, from which it also originates.
  • the length of the active glass fiber is about five meters to about ten meters, preferably about six meters to about eight meters, in particular about seven meters.
  • the length of the passive glass fiber may be on the order of about fifty meters or hundred meters or two hundred meters or four hundred meters or possibly more or intermediate values of these lengths be.
  • the combination of active and passive glass fibers of the indicated lengths results in an effective rotation sensor, which may advantageously be made of fiberglass material, so that no gas tubes are required.
  • an active light source is allowed to emit only a single mode to obtain a unique beat frequency due to the gyroscope rotation.
  • a fiber ring laser is selected as the laser, it requires at least a few meters of this active material to generate laser radiation. Furthermore, the gain bandwidth compared to the known helium neon laser (0.002 nm), for example erbium doped fiber laser (about 60 nm) is much larger. Thus one has a resonator several meters long and an enormous high amplification bandwidth. The modes are therefore so close in the present invention that no optical filters or other mechanisms are known which allow one-mode and continuous radiation to be generated with a fiber laser or fiber ring laser.
  • the mode spacing of the optical resonator is calculated in the case of a fiber ring laser with a geometric length of 200 m which is particularly preferred according to the invention to:
  • the active glass fiber and the passive glass fiber may be fused together at their joints.
  • the production of the rotation sensor is very simple.
  • the active fiber may be wound to a space-saving coil having at least one or more windings.
  • a space-saving coil having at least one or more windings.
  • a rotation sensor which is a fiber ring laser, wherein the active fiberglass material is combined in a surprising manner with passive fiberglass material, so that a functional active rotation sensor is formed.
  • the single figure shows a schematic representation of an active rotation sensor according to the invention.
  • An active rotation sensor denoted overall by 100 is designed as a fiber ring laser in which active fiberglass material 3 and passive fiberglass material 2 are combined in a continuous manner.
  • the active fiberglass material 3 drawn as a broken line, extends in opposite sides or directions the passive fiberglass material 2 in order to form a ring resonator as a whole.
  • the modes or frequencies emanating from the active optical fiber 3 in opposite sides or directions can be superimposed in use be.
  • optical elements namely fiber concentrators 9 and 10 and a beam splitter 11 are incorporated in the fiber strand, in the exemplary embodiment in the course of the passive glass fiber material, in one whole 7 with a designated detection unit, which also detects a mirror 12 and a photodetector 13.
  • the above-mentioned superposition of the two modes is arranged in the region of the detection unit 7 at a position which is approximately opposite to the point of generation of the laser light on the entire fiber ring, it being ensured that the distances from the ends 3 a of the active fiber material 3 to the detection point or detection unit 7 are the same length, these distances are also measured over the respective turns of the sensor coils 5 and 6.
  • a fiber-coupled diode laser 1 is provided with coupler 1a, as it is schematically but clearly recognizable in the drawing.
  • coupler 1a one of the passive glass fibers of the coupler 1a with the active glass fiber 3rd be connected, as the drawing also indicates.
  • a polarization rotator 8 is arranged so that the laser light after one revolution again with the same polarization in the area of the active fiber material 3 and enter a changed polarization on its way can be reversed.
  • the length of the active glass fiber 3 may be, for example, between five meters and ten meters, preferably about seven meters.
  • the length of the passive glass fiber 2 may, for example, be on the order of two hundred meters, each of the coils 5 and 6 in unwound form having a length of about one hundred meters.
  • the active glass fiber 3 and the passive glass fiber 2 may be fused together in a known manner.
  • the active fiber 3 could be wound depending on the available space to a space-saving coil having at least one or more turns.
  • the active rotation sensor 100 which may also be referred to as a gyroscope for measuring rotational movements, has a ring resonator for generating the laser light and is a
  • Fiber ring laser in which the active fiberglass material 3 and passive fiberglass material 2 continue each other and form a ring combined are combined.
  • the length fraction of the passive glass fiber material 2, which connects the two ends of the active glass fiber material 3 is considerably larger than that of this active glass fiber material 3.

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Abstract

Der aktive Rotationssensor (100), der auch als Gyroskop zur Messung von Rotationsbewegungen bezeichnet werden kann, weist einen Ringresonator zur Erzeugung des Laserlichts auf und ist ein Faserringlaser, bei welchem das aktive Glasfasermaterial (3) und passives Glasfasermaterial (2) einander fortsetzend und zu einem Ring zusammengefügt kombiniert sind. Dabei ist der Längenanteil des passiven Glasfasermaterials (2), welches die beiden Enden des aktiven Glasfasermaterials (3) verbindet, erheblich größer als die dieses aktiven Glasfasermaterials (3).

Description

Aktiver Rotationssensor
Die Erfindung betrifft einen aktiven Rotationssensor mit einem Ringresonator zur Erzeugung des Laserlichts.
Derartige Rotationssensoren, die auch als Laserkreisel bezeichnet werden, sind bekannt und enthalten in Röhren Neon oder vergleichbare Gase, die zur Erzeugung des Laserlichts angeregt werden, welches innerhalb des Ringes geführt wird. Diese Rotationssensoren sind aufgrund der Gasfüllung aufwendig und teuer.
Aktive Rotationssensoren der eingangs genannten Art zeichnen sich dadurch aus, dass die Lichtquelle selbst wesentlicher Bestandteil des Kreisels ist.
Ein Ringlaser hat die Eigenschaft Laserlicht zu erzeugen, dass sowohl im Uhrzeigersinn als auch in umgekehrter Richtung den Kreisel durchläuft. Dies ist von elementarer Bedeutung für den Laserkreisel, weil eben diese beiden Laserstrahlen (Moden) letztlich ihre Eigenschaften unterschiedlich verändern, wenn der Kreisel in Rotation versetzt wird.
Es ist bekannt, dass die beiden Methoden unter dem Einfluss der Rotation ihre Schwingungsfrequenz ändern. Diese Differenz- oder auch Schwebungsfrequenz δv der beiden Moden ist streng linear zur Rotationsrate Ω des Kreisels.
Unter dem Einfluss der Rotation verändern sich die Frequenzen der beiden Moden, die als Schwebungsfrequenz einfach gemessen werden kann. Dieses Verfahren funktioniert jedoch nur dann, wenn der Laser, der Bestandteil des Kreisels ist, nur eine einzige Mode emittiert. Sollte der Laser mehr als nur eine Mode emittieren, so bildet jede Mode mit allen anderen Moden eine Schwebungsfrequenz und ein Rotationssignal ist nicht mehr zu erkennen. Dies kann gemäß Stand der Technik bei der Verwendung eines Helium Neon Laser relativ einfach vermieden werden.
Aus der DE 196 42 925 A1 ist ein Faserringlaser bekannt. Bei dem Faserringlaser gemäß diesem Stand der Technik zur Erzeugung gepulster Strahlung wird die Modenkopplung eingesetzt, die im Wesentlichen aus einem optischen Schalter und einem darauf abgestimmten optischen Resonator besteht. Die Repititionsrate des optischen Schalters bestimmt die Länge des zu verwendenden Resonators. Nachdem der optische Schalter aktiviert wurde, benötigt er eine bestimmte Zeit, um wieder zu schließen. Dazu sind gemäß diesem Stand der Technik 100 ns als Resonatorumlaufzeit erforderlich. Aus der Geschwindigkeit des Lichtes in der Faser ergibt sich die Länge des gesamten optischen Resonators zu etwa 20 m.
Diese bekannte Lichtquelle erzeugt mit Nachteil jedoch nur gepulste multimodale Strahlung. Demgegenüber ist für einen Laserkreisel kontinuierliche und einmodige Strahlung erforderlich.
Würde man den Ringlaser nach der DE 196 42 925 A1 in Rotation versetzen, so könnte man deshalb keinen Laserkreisel damit realisieren.
Es besteht deshalb die Aufgabe, einen aktiven Rotationssensor oder Laserkreisel zu schaffen, der preiswert herstellbar ist und auch ein geringeres Gewicht hat.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist vorgesehen, dass der Rotationssensor ein Faserringlaser ist und dass das aktive Glasfasermaterial und passives Glasfasermaterial einander fortsetzend kombiniert sind. Auf diese Weise ergibt sich ein aktiver Rotationssensor, der nur ein vergleichsweise geringes Gewicht hat, selbst wenn Glasfasern von erheblicher Länge benutzt werden müssen, die zum Teil aus aktivem, zum Teil aus passivem Material bestehen. Ferner ist ein solcher Rotationssensor aus Glasfasern einfacher als ein aus Röhren bestehender Rotationssensor herstellbar, relativ preiswert und hat, wie schon erwähnt, ein geringes Gewicht. Darüber hinaus kann ein derartiger Rotationssensor eine hohe Lebensdauer erreichen und ist weniger stoßanfällig als ein Gasringlaser beziehungsweise Rotationssensor, der aus Gasröhren aufgebaut ist. Ferner ist nicht zu befürchten, dass im Laufe der Zeit das für die Funktion wichtige Gas entweicht, weil der erfindungsgemäße Rotationssensor keine Gasentladungsröhren benötigt.
Die passive Glasfaser ist mit den beiden Enden der aktiven Glasfaser verbunden. Dabei ist es zweckmäßig, wenn die von dem aktiven Glasfasermaterial nach entgegengesetzten Seiten oder Richtungen ausgehenden Moden oder Frequenzen bei Gebrauch einander überlagert sind.
Dabei ist es möglich, dass zur Überlagerung der nach entgegengesetzten Seiten oder Richtungen von dem aktiven Glasfasermaterial ausgehenden Moden oder Frequenzen in den Faserstrang wenigstens ein Koppler oder optisches Element eingebaut ist. Zumindest der aus passivem Glasfasermaterial bestehende Faserstrang kann zu einer oder mehreren Spulen gewickelt sein. Dadurch ist es möglich, auch eine sehr große Länge des passiven Glasfasermaterials auf kleinem Raum unterzubringen.
Beidseits des aktiven Fasermaterials kann dabei, insbesondere spiegelsymmetrisch, jeweils wenigstens eine Spule aus passivem Fasermaterial angeordnet und mit dem aktiven Fasermaterial verbunden sein. Dies führt zu einer guten Symmetrie des Rotationssensors.
Günstig ist es insbesondere bei einer symmetrischen Anordnung, wenn die Überlagerung der beiden Moden der Stelle der Erzeugung des Laserlichts an dem Faserring gegenüber liegt beziehungsweise die Entfernungen von den Enden des aktiven Fasermaterials zu der Detektionsstelle - auch über die jeweiligen Windungen der Spulen aus passivem Fasermaterial - gleich lang sind. Dadurch ergeben sich die Überlagerungen der beiden Moden mit der erforderlichen Genauigkeit.
Für die Energiezufuhr zu dem aktiven Glasfasermaterial, also zu dem Teil des Rotationssensors, der von dem aktiven Glasfasermaterial gebildet wird, kann ein fasergekoppelter Diodenlaser mit Koppler vorgesehen sein. Dies ist eine bewährte Möglichkeit für eine derartige Energiezufuhr.
Für eine Verbesserung der Signale kann es günstig sein, wenn im Bereich des passiven Glasfasermaterials ein Faserfilter zur Einengung des Emissionsspektrums des aktiven Glasfasermaterials vorgesehen ist. Erfindungsgemäß wurde experimentell überraschend beobachtet, dass ein Schmalbandfilter das Schwebungssignal signifikant verbessert.
Damit das Laserlicht nach einem Umlauf durch den Rotationssensor wieder mit übereinstimmender Polarisation in den Bereich des aktiven Glasfasermaterials eintritt, kann im Verlaufe des passiven Glasfasermaterials wenigstens ein Polarisationsdreher angeordnet sein. Damit kann sichergestellt werden, dass das Laserlicht jeweils mit übereinstimmender Polarisation in das aktive Glasfasermaterial eintritt, von welchem es auch ausgeht.
Versuche haben gezeigt, dass es zweckmäßig ist, wenn die Länge der aktiven Glasfaser etwa fünf Meter bis etwa zehn Meter, bevorzugt etwa sechs Meter bis etwa acht Meter, insbesondere etwa sieben Meter beträgt.
Die Länge der passiven Glasfaser kann in der Größenordnung von etwa fünfzig Meter oder hundert Meter oder zweihundert Meter oder vierhundert Meter oder eventuell mehr oder Zwischenwerten von diesen Längen betragen. Die Kombination von aktiven und passiven Glasfasern mit den angegebenen Längen führt zu einem effektiven Rotationssensor, der vorteilhafterweise aus Glasfasermaterial bestehen kann, so dass keine Gasröhren erforderlich sind.
Wie bereits erwähnt, darf eine aktive Lichtquelle nur eine einzige Mode emittieren, um eine eindeutige Schwebungsfrequenz aufgrund der Kreiselrotation zu erhalten.
Wählt man erfindungsgemäß als Laser einen Faserringlaser aus, so benötigt man mindestens einige Meter dieses aktiven Materials, um Laserstrahlung zu erzeugen. Desweiteren ist die Verstärkungsbandbreite im Vergleich zum bekannten Helium Neon Laser (0,002 nm) beim beispielsweise Erbium dotierten Faserlaser (ca. 60 nm) wesentlich größer. Man hat somit einen mehrere Meter langen Resonator und eine immens hohe Verstärkungsbandbreite. Die Moden liegen daher erfindungsgemäß so dicht, dass keine optischen Filter oder anderen Mechanismen bekannt sind, die es erlauben, einmodige und kontinuierliche Strahlung mit einem Faserlaser oder Faserringlaser zu erzeugen.
Es wurde nun experimentell überraschend festgestellt, dass, wenn die Länge L des Ringlasers auf 200 m gewählt wird, ein reines Schwebungssignal entsteht, als würde der Laser nur eine Mode emittieren. Damit ist erfindungsgemäß ein Faserringlaserkreisel realisiert.
Der Modenabstand des optischen Resonators berechnet sich bei einem nach der Erfindung besonders bevorzugten Faserringlaser mit einer geometrischen Länge von 200 m zu:
δv=c/nL=3*108/1 ,5*200MHz=1 MHz
Erfindungsgemäß wurde festgestellt, dass eine Mindestlänge des optischen Resonators, bzw. der Länge der Glasfaser existiert, ab der monomodale Strahlung erzeugt wird.
Die aktive Glasfaser und die passive Glasfaser können an ihren Verbindungsstellen miteinander verschmolzen sein. Somit ist die Herstellung des Rotationssensor denkbar einfach.
Auch die aktive Faser kann zu einer wenigstens eine oder mehrere Windungen aufweisenden, platzsparenden Spule gewickelt sein. Somit kann sie mit den aus der neutralen oder passiven Glasfaser bestehenden Spulen auch unter beengten Verhältnissen eingesetzt und in einem entsprechend knapp bemessenen Gerätegehäuse untergebracht werden.
Vor allem bei Kombination einzelner oder mehrerer der vorbeschriebenen Merkmale und Maßnahmen ergibt sich ein Rotationssensor, der ein Faserringlaser ist, wobei das aktive Glasfasermaterial in überraschender Weise mit passivem Glasfasermaterial kombiniert ist, damit ein funktionstüchtiger aktiver Rotationssensor entsteht.
Nachstehend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher beschrieben.
Die einzige Figur zeigt in schematisierter Darstellung einen erfindungsgemäßen aktiven Rotationssensor.
Ein im Ganzen mit 100 bezeichneter aktiver Rotationssensor ist als Faserringlaser ausgebildet, bei welchem aktives Glasfasermaterial 3 und passives Glasfasermaterial 2 einander fortsetzend kombiniert sind. In der einzigen Figur erkennt man, dass die von dem als unterbrochene Linie gezeichneten aktiven Glasfasermaterial 3 nach entgegengesetzten Seiten oder Richtungen das passive Glasfasermaterial 2 verläuft, um insgesamt einen Ringresonator zu bilden. Dadurch können die von der aktiven Glasfaser 3 nach entgegengesetzten Seiten oder Richtungen ausgehenden Moden oder Frequenzen bei Gebrauch einander überlagert sein.
Für diese Überlagerung der nach entgegengesetzten Seiten oder Richtungen von dem aktiven Glasfasermaterial 3 ausgehenden Moden oder Frequenzen sind in den Faserstrang, im Ausführungsbeispiel im Verlauf des passiven Glasfasermaterials, optische Elemente, nämlich Faserkolimatoren 9 und 10 und ein Strahlteiler 11 eingebaut und zwar in einer im Ganzen mit 7 bezeichneten Detektionseinheit, an welcher man außerdem einen Spiegel 12 und einen Fotodetektor 13 erkennt.
Dabei ist in der Figur auch schematisiert dargestellt, dass der aus passivem Glasfasermaterial bestehende Faserstrang 2 für eine platzsparende Anordnung zu zwei Spulen 5 und 6 gewickelt ist, wobei jeweils beidseits des aktiven Fasermaterials 3 beziehungsweise der aktiven Glasfaser spiegelsymmetrisch jeweils eine Spule 5 und 6 aus passivem Fasermaterial angeordnet und dieses mit dem aktiven Fasermaterial 3 verbunden ist. Somit können Glasfasern 3 aus aktivem Fasermaterial und vor allem auch Glasfasern aus passivem Glasfasermaterial 2 in großer Länge platzsparend untergebracht werden.
Die schon erwähnte Überlagerung der beiden Moden ist im Bereich der Detektionseinheit 7 an einer Stelle angeordnet, die der Stelle der Erzeugung des Laserlichts an dem gesamten Faserring etwa gegenüber liegt, wobei dafür gesorgt ist, dass die Entfernungen von den Enden 3a des aktiven Fasermaterials 3 zu der Detektionsstelle beziehungsweise Detektionseinheit 7 gleich lang sind, wobei diese Entfernungen auch über die jeweiligen Windungen der Sensorspulen 5 und 6 gemessen sind.
Für die Energiezufuhr zu dem aktiven Glasfasermaterial 3 ist ein fasergekoppelter Diodenlaser 1 mit Koppler 1a vorgesehen, wie man es in der Zeichnung schematisiert aber deutlich erkennt. Dabei kann eine der passiven Glasfasern des Kopplers 1a mit der aktiven Glasfaser 3 verbunden sein, wie es die Zeichnung ebenfalls andeutet.
Man erkennt ferner im Bereich des passiven Glasfasermaterials - in der Zeichnung vor der Spule 5 - einen Faserfilter 4 zur Einengung des Emissionsspektrums des aktiven Glasfasermaterials 3.
Im Verlauf des passiven Glasfasermaterials 2 ist außerdem - im Ausführungsbeispiel zwischen der Spule 6 und dem Koppler 1a - ein Polarisationsdreher 8 angeordnet, damit das Laserlicht nach einem Umlauf wieder mit übereinstimmender Polarisation in den Bereich des aktiven Fasermaterials 3 eintreten und eine auf seinem Weg veränderte Polarisation rückgängig gemacht werden kann.
Die Länge der aktiven Glasfaser 3 kann dabei zum Beispiel zwischen fünf Meter und zehn Meter, bevorzugt etwa sieben Meter betragen. Die Länge der passiven Glasfaser 2 kann zum Beispiel in der Größenordnung von zweihundert Metern liegen, wobei jede der Spulen 5 und 6 in abgewickelter Form eine Länge von etwa hundert Meter haben kann.
An den Verbindungsstellen an den Enden 3a des aktiven Fasermaterials 3 können die aktive Glasfaser 3 und die passive Glasfaser 2 miteinander in bekannter Weise verschmolzen sein.
Es sei noch erwähnt, dass auch die aktive Faser 3 je nach den zur Verfügung stehenden Platzverhältnissen zu einer wenigstens eine oder mehrere Windungen aufweisenden platzsparenden Spule gewickelt sein könnte.
Der aktive Rotationssensor 100, der auch als Gyroskop zur Messung von Rotationsbewegungen bezeichnet werden kann, weist einen Ringresonator zur Erzeugung des Laserlichts auf und ist ein
Faserringlaser, bei welchem das aktive Glasfasermaterial 3 und passives Glasfasermaterial 2 einander fortsetzend und zu einem Ring zusammengefügt kombiniert sind. Dabei ist der Längenanteil des passiven Glasfasermaterials 2, welches die beiden Enden des aktiven Glasfasermaterials 3 verbindet, erheblich größer als die dieses aktiven Glasfasermaterials 3.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Aktiver Rotationssensor (100) mit einem Ringresonator zur Erzeugung des Laserlichts, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotationssensor ein Faserringlaser ist und dass das aktive Glasfasermaterial (3) und passives Glasfasermaterial (2) einander fortsetzend kombiniert sind.
2. Rotationssensor nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die von dem aktiven Glasfasermaterial (3) nach entgegengesetzten Seiten oder Richtungen ausgehenden Moden oder Frequenzen bei Gebrauch einander überlagert sind.
3. Rotationssensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Überlagerung der nach entgegengesetzten Seiten oder Richtungen von dem aktiven Glasfasermaterial (3) ausgehenden Moden oder Frequenzen in den Faserstrang wenigs- tens ein Koppler oder optische Elemente (9, 10, 11) eingebaut sind.
4. Rotationssensor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der aus passivem Glasfasermaterial bestehende Faserstrang (2) zu einer oder mehreren Spulen (5, 6) gewickelt ist.
5. Rotationssensor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass beidseits des aktiven Fasermaterials (3), insbesondere spiegelsymmetrisch jeweils wenigstens eine Spule (5, 6) aus passivem Fasermaterial angeordnet und mit dem aktiven Fasermaterial (3) verbunden ist.
6. Rotationssensor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Überlagerung der beiden Moden der Stelle der Erzeugung des Laserlichts an dem Faserring etwa gegenüberliegt beziehungsweise die Entfernungen von den Enden (3a) des aktiven Fasermaterials (3) zu der Detektionsstelle - auch über die jeweiligen Windungen der Spulen - gleich lang sind.
7. Rotationssensor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass für die Energiezufuhr zu dem aktiven
Glasfasermaterial (3) ein fasergekoppelter Diodenlaser (1) mit Koppler (1a) vorgesehen ist.
8. Rotationssensor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des passiven Glasfasermaterials (2) ein Faserfilter (4) zur Einengung des Emissionsspektrums des aktiven Glasfasermaterials (3) vorgesehen ist.
9. Rotationssensor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass im Verlaufe des passiven Glasfasermaterials (2) wenigstens ein Polarisationsdreher (8) angeordnet ist.
10. Rotationssensor nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge der aktiven Glasfaser (3) etwa 5 m bis etwa 10 m, bevorzugt etwa 6 m bis etwa 8 m, insbesondere etwa 7 m beträgt.
11. Rotationssensor nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge der passiven Glasfaser (2) in der Größenordnung von etwa 50 m oder 100 m oder 200 m oder 400 m oder mehr oder Zwischenwerten von diesen Längen beträgt.
12. Rotationssensor nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die aktive Glasfaser (3) und die passive
Glasfaser (2) an ihren Verbindungsstellen miteinander verschmolzen sind.
13. Rotationssensor nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die aktive Faser (3) zu einer wenigstens eine oder mehrere Windungen aufweisenden, platzsparenden Spule gewickelt ist.
EP08758511A 2007-05-14 2008-05-14 Aktiver rotationssensor Withdrawn EP2149031A1 (de)

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