JP2001108446A - Gyro and its operation method - Google Patents

Gyro and its operation method

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JP2001108446A
JP2001108446A JP29531099A JP29531099A JP2001108446A JP 2001108446 A JP2001108446 A JP 2001108446A JP 29531099 A JP29531099 A JP 29531099A JP 29531099 A JP29531099 A JP 29531099A JP 2001108446 A JP2001108446 A JP 2001108446A
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Japan
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gyro
laser
ring resonator
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resonator type
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JP29531099A
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Japanese (ja)
Inventor
Takaaki Numai
貴陽 沼居
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a gyro and its operation method capable of lowering a coupling loss generated when laser light is introduced into a light detector and a noise caused by returning light to a laser from external reflection points. SOLUTION: The gyro has characteristics that a ring resonance type laser where lights circumferentially transmit detects the variation of current or impedance due to the beat caused by interference of laser light progressing mutually reversely inside the laser.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ジャイロ及びその
操作方法に関する。より詳細には、リング共振器型レー
ザーを利用するジャイロに関する。
The present invention relates to a gyro and a method for operating the gyro. More specifically, the present invention relates to a gyro utilizing a ring resonator type laser.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、移動する物体の角速度を検出する
ために用いるジャイロとしては、回転子や振動子をもつ
機械的なジャイロや、光ジャイロが知られている。特
に、光ジャイロは瞬間起動が可能でダイナミックレンジ
が広いため、ジャイロ技術分野に革新をもたらしつつあ
る。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a gyro used for detecting an angular velocity of a moving object, a mechanical gyro having a rotor and a vibrator and an optical gyro are known. In particular, the optical gyro is capable of instantaneous activation and has a wide dynamic range, and is thus innovating in the gyro technical field.

【0003】光ジャイロには、リング共振型レーザージ
ャイロ、光ファイバージャイロ、受動型のリング共振器
ジャイロなどがある。このうち、最も早く開発に着手さ
れたのが、ガスレーザーを用いたリング共振型レーザー
ジャイロであり、既に航空機用途などで実用化されてい
る。最近では、小型で高精度なリング共振型レーザージ
ャイロも提案されており、その一例としては特開平5−
288556号公報に開示されたものが挙げられる。
The optical gyro includes a ring resonance type laser gyro, an optical fiber gyro, a passive type ring resonator gyro, and the like. Of these, the ring resonance type laser gyro using a gas laser was first developed, and has already been put to practical use for aircraft and the like. Recently, a compact and high-precision ring-resonant laser gyro has also been proposed.
No. 288556 is disclosed.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
リング共振器型レーザージャイロは、レーザーから右回
りのレーザー光と左回りのレーザー光をいったんレーザ
ー外部に放出し、この両方のレーザー光を光検出器で受
け、電気的なビートを信号として検出していた。このた
め、レーザー光を光検出器に入射する際に結合損失が存
在していた。
However, the conventional ring resonator type laser gyro emits clockwise laser light and counterclockwise laser light from the laser to the outside of the laser once, and detects both laser lights. And received electrical beats as signals. For this reason, coupling loss has been present when the laser light is incident on the photodetector.

【0005】また、レーザー外部の反射点からのレーザ
ーへの戻り光によって雑音が生じるため、この雑音を避
ける目的で光アイソレータを用いなければならない場合
があった。
[0005] Further, since noise is generated by light returning to the laser from a reflection point outside the laser, an optical isolator must be used in some cases in order to avoid the noise.

【0006】更に、リング共振器型レーザージャイロの
駆動系の一層の小型化や軽量化、あるいは、駆動電源の
雑音が、ジャイロに与える影響を低減することが求めら
れる場合もあった。
In some cases, it has been required to further reduce the size and weight of the drive system of the ring resonator type laser gyro, or to reduce the influence of the noise of the drive power supply on the gyro.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明の目的は、結合損
失や戻り光雑音などの問題がないあるいは、低減された
ジャイロ及びその操作方法を提供するものである。更に
本発明の別の目的は、リング共振器型レーザーの駆動系
の小型化、軽量化や、リング共振器型レーザーに駆動系
が与える雑音の影響を低減することである。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a gyro having no or reduced problems such as coupling loss and return optical noise and a method of operating the gyro. Still another object of the present invention is to reduce the size and weight of the drive system of the ring resonator laser and to reduce the influence of noise on the ring resonator laser.

【0008】本発明に係るジャイロは、互いに逆回りの
周回状に光が伝搬するリング共振器型レーザーを有し、
該リング共振器型レーザーは定電圧源を駆動源としてお
り、かつビート信号を該リング共振器型レーザーを流れ
る電流変化として検出することを特徴とする。
[0008] A gyro according to the present invention has a ring resonator type laser in which light propagates in a counter-rotating circular shape.
The ring resonator type laser uses a constant voltage source as a driving source, and detects a beat signal as a change in current flowing through the ring resonator type laser.

【0009】該電流変化とは、該リング共振器型レーザ
ーに直列に接続された抵抗にかかる電圧変化として検出
することもできる。
The current change can be detected as a voltage change applied to a resistor connected in series to the ring resonator type laser.

【0010】本発明に係るジャイロの操作方法は、リン
グ共振器型レーザーを定電圧駆動し、該リング共振器型
レーザーに流れる電流の変化を、該リング共振器型レー
ザーに印加された角速度の大きさを求める信号として用
いることを特徴とする。
In a gyro operation method according to the present invention, a ring resonator type laser is driven at a constant voltage, and a change in a current flowing through the ring resonator type laser is changed by a magnitude of an angular velocity applied to the ring resonator type laser. It is characterized in that it is used as a signal for obtaining the degree.

【0011】本発明は更に、該リング共振器型レーザー
を駆動する電圧を、該信号の周波数帯域と異なる周波数
で変調させることを特徴とする。
The present invention is further characterized in that the voltage for driving the ring resonator type laser is modulated at a frequency different from the frequency band of the signal.

【0012】また、本発明は、該信号の周波数帯域と異
なる周波数で該リング共振器型レーザーを備えたジャイ
ロに振動を印加し、該振動に同期させて信号を検出する
ことをも特徴とする。
The present invention is also characterized in that a vibration is applied to a gyro provided with the ring resonator type laser at a frequency different from the frequency band of the signal, and the signal is detected in synchronization with the vibration. .

【0013】本発明に係るジャイロは、互いに逆回りの
周回状に光が伝搬するリング共振器型半導体レーザーを
有し、ビート信号を該半導体レーザーのインピーダンス
の変化として検出することを特徴とする。
The gyro according to the present invention has a ring resonator type semiconductor laser in which light propagates in a counterclockwise direction, and detects a beat signal as a change in impedance of the semiconductor laser.

【0014】また、本発明に係るジャイロの操作方法
は、リング共振器型半導体レーザーのインピーダンス変
化を、該リング共振器型半導体レーザーに印加された角
速度の大きさを求める信号として用いることを特徴とす
る。
The gyro operation method according to the present invention is characterized in that a change in the impedance of the ring resonator type semiconductor laser is used as a signal for determining the magnitude of the angular velocity applied to the ring resonator type semiconductor laser. I do.

【0015】上述の電流変化あるいはインピーダンス変
化とは、より具体的には、それらの周波数変化というこ
とになる。
The above-mentioned current change or impedance change is, more specifically, a change in their frequency.

【0016】以下、本発明を具体的に説明する。Hereinafter, the present invention will be described specifically.

【0017】図1に示すような、リング共振器型レーザ
ーでは、周回状に光が伝搬する。具体的には、レーザー
内部を右回りに周回する光(31)と、左回りに周回す
る光(32)が存在する。そして、レーザーが静止して
いれば、両方のレーザー光は、互いに同一の発振周波数
となっている。しかし、レーザーを回転させた場合、右
回りのレーザー光と左回りのレーザー光の発振周波数に
差が生じ、その差Δfは、次式で与えられる。
In a ring resonator type laser as shown in FIG. 1, light propagates in a circular shape. Specifically, there are light (31) circling clockwise inside the laser and light (32) circling counterclockwise. If the laser is stationary, both laser beams have the same oscillation frequency. However, when the laser is rotated, there is a difference between the oscillation frequencies of the clockwise laser light and the counterclockwise laser light, and the difference Δf is given by the following equation.

【0018】 Δf=(4S/λL)Ω (1) ここで、Sは光路が囲む閉面積、λはレーザー光の発振
波長、Lは光路長、Ωは回転の角速度である。
Δf = (4S / λL) Ω (1) where S is a closed area surrounded by an optical path, λ is an oscillation wavelength of laser light, L is an optical path length, and Ω is an angular velocity of rotation.

【0019】駆動電源として、定電流源を用いた場合
に、レーザーの中で光が干渉すると、それに応じて反転
分布が変化し、その結果、レーザーの電極間の電圧が変
化する。この変化の様子は端子電圧の変化として現れる
ことから、光の干渉の様子を信号として取り出すことが
できる。
When a constant current source is used as a driving power source, if light interferes in the laser, the population inversion changes accordingly, and as a result, the voltage between the electrodes of the laser changes. Since the state of this change appears as a change in the terminal voltage, the state of light interference can be extracted as a signal.

【0020】しかしながら、端子電圧の変化として、光
の干渉によるビート信号をとりだした場合、駆動電源の
雑音の影響を受ける場合があり、その影響をより低減す
ることが求められる場合もあった。
However, when a beat signal due to light interference is taken out as a change in the terminal voltage, it may be affected by the noise of the drive power supply, and it may be required to reduce the influence.

【0021】更には、電源を含む駆動系のより小型化、
軽量化が求められていた。
Further, the drive system including the power supply can be made more compact,
Lightening was required.

【0022】ところで、リング共振器型レーザー内部で
光が干渉すると反転分布が変化するが、ガスレーザーや
半導体レーザーのように電流を流すレーザーの場合、こ
の反転分布の変化とレーザーのインピーダンスには、1
対1の対応関係がある。
By the way, when light interferes inside the ring resonator type laser, the population inversion changes. In the case of a laser such as a gas laser or a semiconductor laser that flows an electric current, the change in the population inversion and the impedance of the laser include: 1
There is a one-to-one correspondence.

【0023】従って、レーザー中の光の干渉の様子すな
わちビート信号を、レーザ電極間のインピーダンスの変
化としてとらえることができる。
Therefore, the state of interference of light in the laser, that is, the beat signal can be regarded as a change in impedance between the laser electrodes.

【0024】また、駆動電源として、定電圧源を用いた
場合レーザーを流れる電流の変化としてビート信号を得
ることができる。
When a constant voltage source is used as the driving power source, a beat signal can be obtained as a change in current flowing through the laser.

【0025】本発明のように、レーザーが、該レーザー
内部の互いに逆回りに進行するレーザー光の干渉によっ
て生じるビートに起因する電流又はインピーダンスの変
化を検出する端子を備えることによって、この端子から
回転に応じたビート信号を取り出すことができる。従っ
て、従来の光ジャイロでは必須であった光検出器や光結
合のための光学系の省略が可能なジャイロが得られる。
As in the present invention, the laser is provided with a terminal for detecting a change in current or impedance caused by a beat caused by interference of laser light traveling in mutually opposite directions inside the laser, whereby the laser rotates from this terminal. The beat signal corresponding to the above can be extracted. Therefore, it is possible to obtain a gyro that can omit a photodetector and an optical system for optical coupling, which are essential in the conventional optical gyro.

【0026】上記特徴において、ジャイロが、リング共
振器型レーザーから生じたレーザー光に対する全反射面
を備えるようにリング型共振器型レーザーを構成すれ
ば、ミラー損失が無くなるため、レーザーの発振しきい
値を低減できる。
In the above feature, if the ring resonator type laser is configured so that the gyro has a total reflection surface for the laser beam generated from the ring resonator type laser, mirror loss is eliminated, and the laser oscillation threshold is reduced. Value can be reduced.

【0027】また本発明に係るジャイロは、前記リング
共振器型レーザーから生じたエバネッセント光のしみ出
し距離範囲内に、前記全反射面を設けないことを特徴と
する。上記構成において、もしエバネッセント光のしみ
出し距離以内に反射体が存在すると、反射体とレーザー
とが光学的に結合し、レーザーから見ると損失となるだ
けでなく、反射体からレーザーへの戻り光が存在し、雑
音源となる。これとは逆に、本発明のようにレーザーの
エバネッセント光のしみ出し距離以内に反射体が存在し
なければ、レーザーは光学的に他の反射体と独立とな
り、レーザー外部の影響による損失がなくなるだけでな
く、戻り光雑音も存在しないことから、結合による損失
や戻り光雑音を著しく改善できる。
Further, the gyro according to the present invention is characterized in that the total reflection surface is not provided within a range in which the evanescent light generated from the ring resonator type laser exudes. In the above configuration, if a reflector is present within the exudation distance of the evanescent light, the reflector and the laser are optically coupled to each other, which not only causes a loss when viewed from the laser, but also returns light from the reflector to the laser. Exists and becomes a noise source. Conversely, if there is no reflector within the seepage distance of the evanescent light of the laser as in the present invention, the laser becomes optically independent of other reflectors, and there is no loss due to external effects of the laser. In addition, since there is no return light noise, loss due to coupling and return light noise can be remarkably improved.

【0028】また、半導体レーザーはサージ雑音等に弱
い。そのため、回転に伴う前記レーザーを流れる電流の
変化を検出する端子から、もしサージ雑音等が半導体レ
ーザーに入ると、この半導体レーザーは劣化、あるいは
破壊してしまうことも考えられる。これに対し、前記レ
ーザーを流れる電流の変化を計測する回路と前記検出端
子との間に前記レーザーの保護回路をもうけることで、
サージ雑音等による半導体レーザーの劣化および破壊を
防ぐことができる。もちろん、ガスレーザーにおいても
必要に応じて保護回路を設けることが望ましい。
Semiconductor lasers are susceptible to surge noise and the like. Therefore, if surge noise or the like enters the semiconductor laser from a terminal that detects a change in current flowing through the laser due to rotation, the semiconductor laser may be degraded or destroyed. In contrast, by providing a protection circuit for the laser between the circuit that measures the change in current flowing through the laser and the detection terminal,
Deterioration and destruction of the semiconductor laser due to surge noise or the like can be prevented. Needless to say, it is desirable to provide a protection circuit in gas lasers as needed.

【0029】本発明に係るジャイロの操作方法は、上述
した構成からなるジャイロにおいて、前記端子から検出
された前記電流又はインピーダンスの変化を、前記リン
グ共振器型レーザーに印加された角速度の大きさを求め
る信号として用いることを特徴とする。この構成によれ
ば、従来の光ジャイロでは必須であった光検出器や光結
合のための光学系の省略が可能となるので、これらの構
成物に起因する結合損失や戻り光雑音の問題を解消でき
る、ジャイロの操作方法を提供できる。
In the gyro operating method according to the present invention, in the gyro having the above-described configuration, the change in the current or the impedance detected from the terminal is determined by determining the magnitude of the angular velocity applied to the ring resonator type laser. It is characterized in that it is used as a required signal. According to this configuration, it is possible to omit a photodetector and an optical system for optical coupling, which are indispensable in the conventional optical gyro, so that problems of coupling loss and return optical noise caused by these components can be eliminated. A gyro operation method that can be eliminated can be provided.

【0030】上記操作方法では、前記信号の周波数帯域
と異なる周波数で前記リング共振器型レーザーを駆動す
る電圧あるいは電流を変調させることも好ましいもので
ある。
In the above operation method, it is also preferable that the voltage or current for driving the ring resonator type laser is modulated at a frequency different from the frequency band of the signal.

【0031】なぜならば、上述した構成からなるジャイ
ロにおいて、該ジャイロを回転させると、右回りのレー
ザー光と左回りのレーザー光の発振周波数に差が現れ、
その差Δfは式(1)で与えられが、発振周波数の差Δ
fが小さい場合には、レーザー媒質の非線形性のため
に、発振周波数が引き込まれ、Δf=0となってしま
う、通称ロックインという現象が発生する。
This is because, in the gyro having the above-described configuration, when the gyro is rotated, a difference appears between the oscillation frequencies of the clockwise laser light and the counterclockwise laser light,
The difference Δf is given by equation (1), but the difference Δ
When f is small, the oscillation frequency is pulled in due to the non-linearity of the laser medium, and a phenomenon called lock-in occurs in which Δf = 0.

【0032】しかし、上記構成に示すように、常に発振
周波数の差Δfが変動する状態にしておけば、ロックイ
ン現象を回避することができる。
However, as shown in the above configuration, the lock-in phenomenon can be avoided if the oscillation frequency difference Δf is constantly changed.

【0033】従来、上記ロックイン現象を回避する方法
としてディザをかける方法が用いられているが、これは
式(1)において、角速度Ωを変調したことに相当す
る。
Conventionally, a method of applying dither has been used as a method of avoiding the lock-in phenomenon, which corresponds to the modulation of the angular velocity Ω in the equation (1).

【0034】例えば、半導体レーザーでは、電流の大き
さによって発振波長が変動する現象が知られている。こ
れは、電流によって半導体の屈折率が変化するからであ
る。したがって、半導体レーザーを電流変調することに
よって、式(1)のλを変調することができ、この結果
いつもΔfが変動する状態を作り出すことができる。
For example, in a semiconductor laser, it is known that the oscillation wavelength varies depending on the magnitude of the current. This is because the refractive index of the semiconductor changes according to the current. Accordingly, by modulating the current of the semiconductor laser, λ of the equation (1) can be modulated, and as a result, a state where Δf always varies can be created.

【0035】しかも、信号周波数と異なる帯域の周波数
で変調することによって、信号に悪影響を与えることな
く、ロックインを避けることができる。
Further, by modulating the signal at a frequency in a band different from the signal frequency, lock-in can be avoided without adversely affecting the signal.

【0036】もちろん、直列抵抗を介して電圧を変調し
ても、半導体レーザーに流れる電流が変調されるので、
同じ効果が得られる。また、ガスレーザーの場合でも電
流あるいは電圧を変調することで、共振器のQ値が変動
するため、発振波長が変調される。これは、ガスレーザ
ーの発振波長が原子、分子、あるいはイオンの共鳴遷移
のQ値と共振器のQ値によって決まるためで、この現象
は発振波長の引き寄せとして知られている。
Of course, even if the voltage is modulated via the series resistor, the current flowing through the semiconductor laser is modulated,
The same effect is obtained. Also, in the case of a gas laser, by modulating the current or voltage, the Q value of the resonator fluctuates, so that the oscillation wavelength is modulated. This is because the oscillation wavelength of a gas laser is determined by the Q value of the resonance transition of an atom, a molecule, or an ion and the Q value of a resonator, and this phenomenon is known as attraction of the oscillation wavelength.

【0037】また上記操作方法では、前記信号の周波数
帯域と異なる周波数で前記リング共振器型レーザーを備
えたジャイロに振動を印加し、該振動に同期させて前記
端子から信号を検出することにより、振動の方向と端子
から検出される信号の大小関係の対応をつけることがで
きる。
In the operating method, vibration is applied to the gyro having the ring resonator type laser at a frequency different from the frequency band of the signal, and a signal is detected from the terminal in synchronization with the vibration. The correspondence between the direction of vibration and the magnitude of the signal detected from the terminal can be established.

【0038】例えば、右回りの回転方向に振動を与えた
とき、ジャイロが右回りの回転を受けていれば上述の端
子で検出される電流は大きくなり、逆に左回りの回転を
受けていれば、端子で検出される電流は小さくなる。
For example, when vibration is applied in the clockwise direction, if the gyro is receiving clockwise rotation, the current detected at the above terminal will be large, and conversely, if the gyro has received counterclockwise rotation. In this case, the current detected at the terminal becomes smaller.

【0039】したがって、光ジャイロが右回りに回転し
ているのか、左回りに回転しているのかを識別すること
が可能となる。
Therefore, it is possible to identify whether the optical gyro is rotating clockwise or counterclockwise.

【0040】しかも、信号周波数と異なる帯域の周波数
で変調することによって、信号に悪影響を与えることな
く、回転の方向を検知できる。
Moreover, by modulating the signal at a frequency in a band different from the signal frequency, the direction of rotation can be detected without adversely affecting the signal.

【0041】[0041]

【発明の実施の形態】以下では、本発明に係るジャイロ
及びその操作方法の構成並びにその作用について、図面
を参照して説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The configuration and operation of a gyro according to the present invention and its operating method will be described below with reference to the drawings.

【0042】(第1の実施の形態)図1は、本発明に係
る、周回状に光が伝搬するリング共振器型レーザーを備
えたジャイロの一例を示す模式的な平面図であり、レー
ザー光の周回経路を四角形とした場合である。
(First Embodiment) FIG. 1 is a schematic plan view showing an example of a gyro provided with a ring resonator type laser in which light propagates in a circular shape according to the present invention. Is a square.

【0043】図1において、1は電気端子、10は石英
をくり抜いて作製した石英管、11はミラー、21はア
ノード、22はカソード、31は右回りのレーザー光、
32は左回りのレーザー光である。
In FIG. 1, 1 is an electric terminal, 10 is a quartz tube formed by hollowing out quartz, 11 is a mirror, 21 is an anode, 22 is a cathode, 31 is a clockwise laser beam,
32 is a counterclockwise laser beam.

【0044】上記構成において、石英管10の中にヘリ
ウムガスとネオンガスを入れ、アノード21とカソード
22との間に電圧をかけると放電が始まり、電流が流れ
る状態となる。
In the above configuration, when helium gas and neon gas are put into the quartz tube 10 and a voltage is applied between the anode 21 and the cathode 22, discharge starts and a current flows.

【0045】この石英管10が静止しているときは、右
回りのレーザー光と左回りのレーザー光の発振周波数は
全く等しく、4.73×1014Hz、発振波長λは63
2.8nmである。例えば、共振器として機能する石英
管10が毎秒1度の回転を受け、石英管10の1辺の長
さを10cmとした場合には、ビート周波数は496.
5kHzとなる。このとき、電源電圧が一定となるよう
調整しておき、電気端子1からレーザーを流れる電流を
モニターすると振幅10mAで周波数496.5kHz
の信号が得られる。とくに、定電圧源として、バッテリ
ー(電池)を用いる場合には、大幅な駆動系の小型化、
軽量化が可能となる。
When the quartz tube 10 is stationary, the oscillation frequencies of the clockwise laser light and the counterclockwise laser light are exactly the same, 4.73 × 10 14 Hz, and the oscillation wavelength λ is 63.
2.8 nm. For example, if the quartz tube 10 functioning as a resonator receives a rotation of 1 degree per second and the length of one side of the quartz tube 10 is 10 cm, the beat frequency is 496.
5 kHz. At this time, the power supply voltage is adjusted so as to be constant, and the current flowing from the electric terminal 1 to the laser is monitored. The amplitude is 10 mA and the frequency is 496.5 kHz.
Is obtained. In particular, when a battery is used as the constant voltage source, the drive system can be significantly reduced in size,
Weight reduction becomes possible.

【0046】図2に、リング共振器型レーザー100に
流れる電流変化を検出する回路の一例を示す。105
は、バッテリー(電池)103は、電気抵抗、106は
電圧計である。
FIG. 2 shows an example of a circuit for detecting a change in current flowing through the ring resonator type laser 100. 105
Denotes a battery (battery) 103, an electric resistance, and 106, a voltmeter.

【0047】このような回路構成によりレーザー100
に流れる電流変化、より詳細には、その周波数の変化に
より回転を検知する。
With such a circuit configuration, the laser 100
The rotation is detected by a change in the current flowing through the motor, more specifically, a change in the frequency.

【0048】なお、図2において電圧計106を用いな
くても、電気抵抗103の電圧を検出できればなんでも
よい。
It is to be noted that, in FIG. 2, anything may be used as long as the voltage of the electric resistance 103 can be detected without using the voltmeter 106.

【0049】もちろん図3に示すように、リング共振器
型レーザー100に流れる電流変化を、電流計107で
直接検出してもよい。
Of course, as shown in FIG. 3, a change in current flowing through the ring resonator type laser 100 may be directly detected by the ammeter 107.

【0050】図4に、リング共振器型レーザー60を定
電圧駆動し、回転に伴うビート信号を検出する回路構成
の一例を示す。
FIG. 4 shows an example of a circuit configuration for driving the ring resonator type laser 60 at a constant voltage and detecting a beat signal accompanying rotation.

【0051】図4は、リング共振器型レーザー60を定
電圧駆動し、レーザー60に流れる電気抵抗63の電圧
降下として読みだし、回転検知を行う回路図の一例を示
す。
FIG. 4 shows an example of a circuit diagram for driving the ring resonator type laser 60 at a constant voltage, reading the voltage as a voltage drop of the electric resistance 63 flowing through the laser 60, and detecting rotation.

【0052】レーザー60のアノードは、抵抗63を介
して、演算増幅器72の出力端子に接続され、レーザー
60のカソードは、基準電位に接地されている。
The anode of the laser 60 is connected to the output terminal of the operational amplifier 72 via the resistor 63, and the cathode of the laser 60 is grounded to the reference potential.

【0053】マイコン等から、演算増幅器72の反転入
力端子に定電位(Vin)を与えると、その電位が常に
抵抗63をレーザー60にかかる定電圧ドライブ構成に
なる。
When a constant potential (Vin) is applied to the inverting input terminal of the operational amplifier 72 from a microcomputer or the like, a constant voltage drive configuration is applied in which the potential always applies the resistance 63 to the laser 60.

【0054】電気抵抗63は、バッファ用の演算増幅器
61に接続される。
The electric resistance 63 is connected to an operational amplifier 61 for a buffer.

【0055】該演算増幅器61は、信号Voutを出力
する。この信号は、角速度に比例したビート周波数であ
るので、公知の周波数−電圧変換回路(F−V変換回
路)等により電圧に変換し、回転を検知する。もちろ
ん、電気抵抗と等電位部分の信号を直接F−V変換回路
に入れて、回転検知してもよい。
The operational amplifier 61 outputs a signal Vout. Since this signal has a beat frequency proportional to the angular velocity, the signal is converted into a voltage by a known frequency-voltage conversion circuit (FV conversion circuit) or the like, and rotation is detected. Of course, the rotation detection may be performed by directly inputting the signal of the electric resistance and the equipotential portion to the FV conversion circuit.

【0056】次に、図4と同じ定電圧ドライブ構成に加
え、減算回路75を用いて、信号電位の基準をアースに
とる場合を図19に示す。
Next, FIG. 19 shows a case where the reference of the signal potential is set to ground by using the subtraction circuit 75 in addition to the same constant voltage drive configuration as that of FIG.

【0057】マイコン等から演算増幅器72の反転入力
端子に定電位V1を与える。60は、リング共振器型レ
ーザー、61はボルテージフォロワ、63及び76〜7
9は電気抵抗であり、76と77及び78と79の抵抗
値をそれぞれ等しくしている。
A constant potential V 1 is applied to the inverting input terminal of the operational amplifier 72 from a microcomputer or the like. 60 is a ring resonator type laser, 61 is a voltage follower, 63 and 76-7
Reference numeral 9 denotes an electric resistance, which makes the resistance values of 76 and 77 and 78 and 79 equal.

【0058】電気抵抗63の両端の電位V1,V2がボル
テージフォロワ及び抵抗76,78回路を通して、該増
幅器80の反転入力端子、非反転入力端子につなげられ
ている。こうすることにより、基準電位をアースにとっ
て、電気抵抗63にかかる電圧V2−V1(=V0)の変
化を検出することができる。すなわちリング共振器型レ
ーザー60に流れる電流変化を検出できる。
The potentials V 1 and V 2 at both ends of the electric resistor 63 are connected to an inverting input terminal and a non-inverting input terminal of the amplifier 80 through a voltage follower and resistors 76 and 78 circuits. This makes it possible to detect a change in the voltage V 2 −V 1 (= V 0 ) applied to the electric resistance 63 with the reference potential as the ground. That is, a change in the current flowing through the ring resonator type laser 60 can be detected.

【0059】得られる信号をF−V変換回路等を通し
て、回転を検知する。
The rotation of the obtained signal is detected through an FV conversion circuit or the like.

【0060】なお図4に周波数−電圧変換回路(FV変
換回路)の例を示すが、もちろんこれに限定されるもの
ではない。この回路は、トランジスター、ダイオード、
コンデンサー、抵抗で構成され、出力電圧VC2は式
(2)で表される。
FIG. 4 shows an example of a frequency-voltage conversion circuit (FV conversion circuit), but is not limited to this. This circuit consists of transistors, diodes,
The output voltage V C2 is composed of a capacitor and a resistor, and is represented by equation (2).

【0061】[0061]

【外1】 ここで、Eiは入力電圧のpeak−to−peakの
値、fはビート周波数である。C2>>C1,R02f<
1となるように回路パラメータを設計することで、式
(3)に示すように、 VC2=Ei10f ・・・(3) となり、ビート周波数に比例した電圧出力を得ることが
可能となる。
[Outside 1] Here, E i is the peak-to-peak value of the input voltage, and f is the beat frequency. C 2 >> C 1 , R 0 C 2 f <
By designing the circuit parameters to be 1, V C2 = E i C 1 R 0 f (3) as shown in equation (3), and a voltage output proportional to the beat frequency is obtained. Becomes possible.

【0062】これまで、端子電流の変化を直接あるい
は、間接的に検出する例を示したが、インピーダンスメ
ーターを用いて、放電のインピーダンスの変化を直接検
出しても構わない。インピーダンスの変化を測定する場
合には、端子電圧や素子に流れる電流を測定する場合と
違って、駆動電源の雑音の影響が小さくなるので、より
高感度のジャイロの提供が可能となる。具体的な回路構
成を図6に示す。101は電源、108はインピーダン
スメーターである。
The example in which the change in the terminal current is directly or indirectly detected has been described above. However, the change in the discharge impedance may be directly detected using an impedance meter. When measuring the change in impedance, unlike the case where the terminal voltage or the current flowing through the element is measured, the influence of the noise of the driving power supply is reduced, so that a gyro with higher sensitivity can be provided. FIG. 6 shows a specific circuit configuration. 101 is a power supply and 108 is an impedance meter.

【0063】本実施形態においては、図1に示すように
石英管を用いた場合について説明したが、フッ素ポリイ
ミド、エポキシなどのポリマー材料を用いてもよい。
In this embodiment, the case where a quartz tube is used as shown in FIG. 1 has been described, but a polymer material such as fluorine polyimide or epoxy may be used.

【0064】なお、上記構成のジャイロでは、ヘリウム
ガスとネオンガスを用いた例を示したが、レーザー発振
する気体であればアルゴンイオンレーザー、炭酸ガスレ
ーザー、エキシマレーザーなど何であってもよい。
In the gyro having the above structure, an example using helium gas and neon gas has been described. However, any gas such as an argon ion laser, a carbon dioxide gas laser, and an excimer laser may be used as long as the gas oscillates.

【0065】図7は、本発明に係る、周回状に光が伝搬
するリング共振型レーザーを備えたジャイロの他の一例
を示す模式的な平面図であり、レーザー光の周回経路を
三角形とした。
FIG. 7 is a schematic plan view showing another example of a gyro provided with a ring-resonant type laser in which light propagates in a circular shape according to the present invention. .

【0066】構成においても、回転を検出することがで
きる。右回りのレーザー光と左回りのレーザー光が同じ
経路を通る構成である限り、光が伝搬する周回経路の形
状は上述した四角形や三角形に限られない。
Also in the configuration, the rotation can be detected. As long as the right-handed laser light and the left-handed laser light pass through the same path, the shape of the circular path through which the light propagates is not limited to the above-described square or triangle.

【0067】(第2の実施の形態)図8は、本発明に係
る、周回状に光が伝搬するリング共振型半導体レーザー
を備えたジャイロの他の一例を示す模式的な斜視図であ
り、レーザーとして円柱状の半導体レーザーを用いた場
合を示す。図8において、1は電気端子、21はアノー
ド、22はカソード、40は円柱状の半導体レーザー、
41は半導体レーザーを構成する活性層、50は半導体
レーザーを載置する基板である。該半導体レーザーは、
塩素ガスや臭素ガスを用いた反応性イオンビーム等によ
るエッチングを行うことで作製する。
(Second Embodiment) FIG. 8 is a schematic perspective view showing another example of a gyro provided with a ring-resonant semiconductor laser in which light propagates in a circular shape according to the present invention. The case where a columnar semiconductor laser is used as the laser is shown. 8, 1 is an electric terminal, 21 is an anode, 22 is a cathode, 40 is a columnar semiconductor laser,
Reference numeral 41 denotes an active layer constituting the semiconductor laser, and reference numeral 50 denotes a substrate on which the semiconductor laser is mounted. The semiconductor laser is
It is manufactured by performing etching with a reactive ion beam or the like using chlorine gas or bromine gas.

【0068】上記構成において、アノード21から半導
体レーザーに電流を注入する。活性層41は1.55μ
m組成のInGaAsPであり、その上下に1.3μm
組成のInGaAsP光ガイド層、さらにこれらを挟む
ようにInPクラッド層が形成されている。半導体と空
気では屈折率が異なるため、界面で反射が生じる。
In the above configuration, a current is injected from the anode 21 into the semiconductor laser. Active layer 41 is 1.55 μm
m of InGaAsP, and 1.3 μm above and below
An InGaAsP light guide layer having a composition, and an InP clad layer are formed so as to sandwich these. Since a semiconductor and air have different refractive indexes, reflection occurs at the interface.

【0069】半導体の屈折率を3.5とすると、界面に
対する法線とレーザー光とのなす角が16.6度以上で
全反射が生じる。全反射を受けるモードは、他のモード
に比べてミラー損失が無い分だけ発振しきい値が小さく
て済むので、低注入電流レベルで発振が開始する。
Assuming that the refractive index of the semiconductor is 3.5, total reflection occurs when the angle between the laser beam and the normal to the interface is 16.6 degrees or more. In the mode that receives total reflection, the oscillation threshold value can be reduced by the amount corresponding to the absence of the mirror loss as compared with the other modes, so that oscillation starts at a low injection current level.

【0070】しかもこの発振モードに利得が集中するた
め、他のモードの発振は抑制される。半導体レーザー4
0からなる素子の半径が10μm、活性層の厚さが0.
1μmのとき、発振しきい電流は0.8mAとなる。駆
動電圧0.8Vのとき、カメラの手ぶれや、自動車の振
動程度の毎秒30度の回転を受けると、電極端子1から
振幅0.1mA、周波数23.6Hzの信号が得られ
る。
Further, since the gain is concentrated in this oscillation mode, the oscillation in other modes is suppressed. Semiconductor laser 4
0 has a radius of 10 μm, and the active layer has a thickness of 0.1 μm.
At 1 μm, the oscillation threshold current is 0.8 mA. At a driving voltage of 0.8 V, if the camera receives camera shake or a rotation of 30 degrees per second, which is about the vibration of an automobile, a signal having an amplitude of 0.1 mA and a frequency of 23.6 Hz is obtained from the electrode terminal 1.

【0071】また、半導体レーザーの検出端子に保護回
路を設けることで半導体レーザーの劣化あるいは破壊を
防ぐことができる。保護回路として、ボルテージフォロ
ワを接続した例を図9に示す。110は、ボルテージフ
ォロワ、102は電流変化検出回路である。実際には、
電気抵抗103の電圧降下の変化をみることになる。
Further, by providing a protection circuit at the detection terminal of the semiconductor laser, deterioration or destruction of the semiconductor laser can be prevented. FIG. 9 shows an example in which a voltage follower is connected as a protection circuit. 110 is a voltage follower, and 102 is a current change detection circuit. actually,
The change in the voltage drop of the electric resistance 103 will be seen.

【0072】さて、本発明のように電源として定電圧源
を用いると、回転の角速度をリング共振器型レーザーに
流れる電流の変化として測定することができる。既述の
図12や図13に示すように、定電圧源として電池を用
いると、駆動系の小型化、軽量化につながる。図12で
は、半導体レーザー100と直列に電気抵抗を接続し、
電気抵抗の両端の電圧の変化として、半導体レーザーに
流れる電流を測定している。一方、図13では、半導体
レーザーと直列に電流計を接続し、直接半導体レーザー
に流れる電流を測定している。もちろん、実施形態1と
同様に図4に示す回路構成により回転を検知してもよ
い。
When a constant voltage source is used as a power source as in the present invention, the angular velocity of rotation can be measured as a change in current flowing through a ring resonator type laser. As shown in FIGS. 12 and 13 described above, the use of a battery as a constant voltage source leads to a reduction in the size and weight of a drive system. In FIG. 12, an electric resistance is connected in series with the semiconductor laser 100,
The current flowing through the semiconductor laser is measured as a change in voltage across the electric resistance. On the other hand, in FIG. 13, an ammeter is connected in series with the semiconductor laser, and the current flowing directly to the semiconductor laser is measured. Of course, the rotation may be detected by the circuit configuration shown in FIG. 4 as in the first embodiment.

【0073】また、電源の種類に関わらず、直接インピ
ーダンスメーターで、半導体レーザーのインピーダンス
の変化を測定することもできる。この場合、端子電圧や
素子に流れる電流を測定する場合と違って、駆動電源の
雑音の影響が小さくなる。この例を図6に示す。
Further, regardless of the type of the power supply, a change in the impedance of the semiconductor laser can be directly measured by an impedance meter. In this case, unlike the case where the terminal voltage or the current flowing through the element is measured, the influence of the noise of the driving power supply is reduced. This example is shown in FIG.

【0074】また、全反射が生じるときには、界面に沿
って進行するエバネッセント光が存在する。発振波長が
1.55μmの場合、エバネッセント光のしみ出し距離
は0.074μmである。このエバネッセント光の強度
は指数関数的に減衰する(しみ出し距離とは、電界振幅
が1/eに減衰する距離である。)。
When total reflection occurs, there is evanescent light traveling along the interface. When the oscillation wavelength is 1.55 μm, the exudation distance of the evanescent light is 0.074 μm. The intensity of the evanescent light attenuates exponentially (the seepage distance is a distance at which the electric field amplitude attenuates to 1 / e).

【0075】従って、レーザー素子の外側に存在し反射
体となり得るものから10μmも離せば、戻り光の影響
は無視できる。すなわち、上述した構成例は、半導体レ
ーザー40の円柱の界面から10μm以内に反射体が存
在しない場合の例であり、戻り光雑音の影響は受けな
い。
Therefore, if the distance from the laser element outside the laser element and which can be a reflector is 10 μm, the effect of the return light can be ignored. That is, the above-described configuration example is an example in which the reflector does not exist within 10 μm from the interface of the column of the semiconductor laser 40, and is not affected by the return light noise.

【0076】さらに印加電圧を振幅0.1V、周波数2
kHzで変調しておくことにより、ビート周波数が1H
zを切るような小さい周波数に応じた回転の際にもロッ
クイン現象が生じることのないジャイロを構成すること
ができる。信号周波数と異なる帯域の周波数で変調して
おけば、ビート信号の検出に悪影響を与えることもな
い。
Further, the applied voltage was set to an amplitude of 0.1 V and a frequency of 2
By performing modulation at kHz, the beat frequency becomes 1H
A gyro that does not cause a lock-in phenomenon even during rotation according to a small frequency that cuts z can be configured. If modulation is performed at a frequency in a band different from the signal frequency, there is no adverse effect on beat signal detection.

【0077】なお、ここでは半導体材料として、InG
aAsP系のものを用いたが、GaAs系、ZnSe
系、InGaN系、AlGaN系などどのような材料系
であっても構わない。
Here, InG is used as a semiconductor material.
aAsP type was used, but GaAs type, ZnSe type
Any material system such as a system, an InGaN system, and an AlGaN system may be used.

【0078】以下、半導体レーザー40の構成例につい
て説明する。
Hereinafter, a configuration example of the semiconductor laser 40 will be described.

【0079】図10は、本発明に係る、周回状に光が伝
搬するリング共振型レーザーを備えたジャイロの他の一
例を示す模式的な斜視図であり、レーザーとして用いる
半導体レーザーの形状を四角柱状としている。
FIG. 10 is a schematic perspective view showing another example of a gyro provided with a ring-resonant type laser in which light propagates in a circular shape according to the present invention. It has a columnar shape.

【0080】この構成によれば、図8の場合よりも伝搬
モードが少なくなるため、発振モード数が減少し、S/
Nが改善される。もちろん図11の三角柱状としてもよ
い。
According to this configuration, the number of oscillation modes is reduced because the number of propagation modes is smaller than that in the case of FIG.
N is improved. Of course, the shape may be a triangular prism as shown in FIG.

【0081】この構成によれば、発振モード数がさらに
減少し、図10の場合よりもS/Nが改善される。
According to this configuration, the number of oscillation modes is further reduced, and the S / N is improved as compared with the case of FIG.

【0082】半導体レーザー40が円柱状、四角柱状あ
るいは三角柱状の場合を示したが、リング共振型レーザ
ーの形態を構成しさえすれば、その形状に制限はない。
例えば、柱状ではなく、円盤状などの形状であってもよ
い。
Although the case where the semiconductor laser 40 is cylindrical, quadrangular, or triangular is shown, the shape is not limited as long as it forms a ring-resonant laser.
For example, the shape may be a disk shape instead of a column shape.

【0083】図12は、本発明に係る、周回状に光が伝
搬するリング共振器型レーザーを備えたジャイロの他の
一例を示す模式的な斜視図であり、レーザーとして用い
る半導体レーザーの形状を円柱状に代えて円筒状として
いる。
FIG. 12 is a schematic perspective view showing another example of a gyro provided with a ring resonator type laser in which light propagates in a circular shape according to the present invention. It is cylindrical instead of cylindrical.

【0084】この構成によれば、レーザー光は、半導体
の界面に沿うように周回するので、半導体レーザー40
からなる素子の中央部は図12のように省略することも
できる。そこで、図12のように円筒状とすることによ
って、周回する光のみに利得を与えることができ、しか
も活性層体積が減少することから、駆動電力がさらに低
減される。もちろん、図14や16のように四角形や三
角形の筒状構造にしてもよい。
According to this configuration, since the laser beam circulates along the interface of the semiconductor, the semiconductor laser 40
The central part of the element composed of can be omitted as shown in FIG. Therefore, by making the shape of a cylinder as shown in FIG. 12, a gain can be given only to the circulating light, and the volume of the active layer is reduced, so that the driving power is further reduced. Needless to say, a quadrangular or triangular cylindrical structure as shown in FIGS.

【0085】図13は、本発明に係る、周回状に光が伝
搬するリング共振器型レーザーを備えたジャイロの他の
一例を示す模式的な斜視図であり、レーザーとして用い
る円柱状の半導体レーザーの中央部(図13のクロスハ
ッチの部分)をイオン注入によって高抵抗化した場合を
示す。例えば、イオンはプロトンを用い、ドーズ量は5
×1014cm-2、加速電圧は100keVで行うことが
できる。なお、プロトン注入領域にもレーザー光が分布
するが、この領域の光に対する吸収損失を低減するため
に、200〜400℃で数分間アニールすることも好ま
しいものである。
FIG. 13 is a schematic perspective view showing another example of a gyro having a ring resonator type laser in which light propagates in a circular shape according to the present invention, and is a columnar semiconductor laser used as a laser. 13 shows a case where the resistance is increased by ion implantation at the central portion (the cross hatched portion in FIG. 13). For example, protons are used as ions, and the dose is 5
× 10 14 cm −2 and an acceleration voltage of 100 keV. Although laser light is distributed also in the proton injection region, it is preferable to perform annealing at 200 to 400 ° C. for several minutes in order to reduce absorption loss of light in this region.

【0086】この構成によっても、主として周回する光
に利得を与えることができ、しかも実質的な活性層体積
が減少することから、駆動電力がさらに低減される。イ
オン注入域は、図示した箇所に限らず、活性層の部分に
投影飛程がくるようにしてもよい。図15や17のよう
に、レーザーの形状を四角柱、三角柱の形状としてもよ
い。
According to this configuration, a gain can be mainly given to the circulating light, and further, since the volume of the active layer is substantially reduced, the driving power is further reduced. The ion implantation region is not limited to the illustrated portion, and the projection range may be set to the active layer portion. As shown in FIGS. 15 and 17, the shape of the laser may be quadrangular prism or triangular prism.

【0087】図18は、本発明に係る、周回状に光が伝
搬するリング共振型レーザーを備えたジャイロの他の一
例を示す模式的な斜視図であり、レーザーとして用いる
半導体レーザーを形成した基板50に、圧電素子51を
備えている。
FIG. 18 is a schematic perspective view showing another example of a gyro provided with a ring-resonant laser in which light propagates in a circular shape according to the present invention, and shows a substrate on which a semiconductor laser used as a laser is formed. 50 includes a piezoelectric element 51.

【0088】上記構成によれば、圧電素子51にたとえ
ば周波数20kHzの電圧を加えることによって、ジャ
イロを構成する半導体レーザー40に右回りと左回りの
回転をあたえることができる。端子1から圧電素子51
に加えた電圧と同期した信号を検出することで、右回り
の回転と左回りの回転を識別することが可能となる。例
えば、右回りの回転方向に振動を与えたとき、半導体レ
ーザー40が右回りの回転を受けていれば端子で検出さ
れる電流変化は大きくなり、逆に左回りの回転を受けて
いれば、端子で検出される電流変化は小さくなる。しか
も、信号周波数と異なる帯域の周波数で変調することに
よって、信号に悪影響を与えることなく、回転の方向を
検知できる。もちろん、上記圧電素子によらなくても、
所望の振動を与えることができれば、何でも使える。
According to the above configuration, by applying a voltage of, for example, a frequency of 20 kHz to the piezoelectric element 51, the semiconductor laser 40 constituting the gyro can be given clockwise and counterclockwise rotation. Terminal 1 to piezoelectric element 51
By detecting a signal synchronized with the voltage applied to the clock signal, clockwise rotation and counterclockwise rotation can be distinguished. For example, when vibration is given in the clockwise rotation direction, if the semiconductor laser 40 is receiving clockwise rotation, the change in current detected at the terminal is large, and if the semiconductor laser 40 is receiving counterclockwise rotation, The change in current detected at the terminal is small. Moreover, by modulating the signal at a frequency in a band different from the signal frequency, the direction of rotation can be detected without adversely affecting the signal. Of course, without relying on the piezoelectric element,
Anything can be used as long as the desired vibration can be given.

【0089】[0089]

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るジャ
イロによれば、周回状に光が伝搬するリング共振器型レ
ーザーにおいて、該レーザー内部の互いに逆回りに進行
するレーザー光の干渉によって生じるビートに起因する
電流、又はインピーダンスの変化を検出することによ
り、回転に応じたビート信号を取り出すことができる。
従って従来の光ジャイロでは必須であった光検出器や光
結合のための光学系の省略が可能なジャイロを提供する
ことができる。更に、ビート信号をインピーダンスの変
化としてとらえることで駆動電源の雑音の影響を低減
し、より高感度のジャイロを作製することができる。ま
た、駆動源として、定電圧源(バッテリー、電池)を用
いることでジャイロの小型化、軽量化が可能となる。
As described above, according to the gyro according to the present invention, in a ring resonator type laser in which light propagates in a circular shape, the gyro is generated by the interference of laser light traveling in opposite directions inside the laser. By detecting a change in current or impedance caused by the beat, a beat signal corresponding to the rotation can be extracted.
Therefore, it is possible to provide a gyro that can omit a photodetector and an optical system for optical coupling, which are essential in the conventional optical gyro. Further, by considering the beat signal as a change in impedance, the influence of noise of the driving power supply can be reduced, and a gyro with higher sensitivity can be manufactured. In addition, by using a constant voltage source (battery, battery) as the driving source, the size and weight of the gyro can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係るジャイロの一例を示す模式的な平
面図である。
FIG. 1 is a schematic plan view showing an example of a gyro according to the present invention.

【図2】本発明に係るビートの変化を検出するための回
路図の一例である。
FIG. 2 is an example of a circuit diagram for detecting a change in beat according to the present invention.

【図3】本発明に係るビートの変化を検出するための回
路図の一例である。
FIG. 3 is an example of a circuit diagram for detecting a change in beat according to the present invention.

【図4】本発明に係るビートの変化を検出するための回
路図の一例である。
FIG. 4 is an example of a circuit diagram for detecting a change in beat according to the present invention.

【図5】本発明に係るビートの変化を検出するための回
路図の一例である。
FIG. 5 is an example of a circuit diagram for detecting a change in beat according to the present invention.

【図6】本発明に係るビートの変化を検出するための回
路図の一例である。
FIG. 6 is an example of a circuit diagram for detecting a change in beat according to the present invention.

【図7】本発明に係るジャイロの他の一例を示す模式的
な平面図である。
FIG. 7 is a schematic plan view showing another example of the gyro according to the present invention.

【図8】本発明に係る、半導体レーザーを備えたジャイ
ロの一例を示す模式的な斜視図である。
FIG. 8 is a schematic perspective view showing an example of a gyro provided with a semiconductor laser according to the present invention.

【図9】本発明に係るビートの変化を検出するための回
路の一例を示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing an example of a circuit for detecting a change in beat according to the present invention.

【図10】本発明に係る、半導体レーザーを備えたジャ
イロの他の一例を示す模式的な斜視図である。
FIG. 10 is a schematic perspective view showing another example of a gyro provided with a semiconductor laser according to the present invention.

【図11】本発明に係る、半導体レーザーを備えたジャ
イロの他の一例を示す模式的な斜視図である。
FIG. 11 is a schematic perspective view showing another example of a gyro provided with a semiconductor laser according to the present invention.

【図12】本発明に係る、半導体レーザーを備えたジャ
イロの他の一例を示す模式的な斜視図である。
FIG. 12 is a schematic perspective view showing another example of a gyro provided with a semiconductor laser according to the present invention.

【図13】本発明に係る、半導体レーザーを備えたジャ
イロの他の一例を示す模式的な斜視図である。
FIG. 13 is a schematic perspective view showing another example of a gyro provided with a semiconductor laser according to the present invention.

【図14】本発明に係る、半導体レーザーを備えたジャ
イロの他の一例を示す模式的な斜視図である。
FIG. 14 is a schematic perspective view showing another example of a gyro provided with a semiconductor laser according to the present invention.

【図15】本発明に係る、半導体レーザーを備えたジャ
イロの他の一例を示す模式的な斜視図である。
FIG. 15 is a schematic perspective view showing another example of a gyro provided with a semiconductor laser according to the present invention.

【図16】本発明に係る、半導体レーザーを備えたジャ
イロの他の一例を示す模式的な斜視図である。
FIG. 16 is a schematic perspective view showing another example of a gyro provided with a semiconductor laser according to the present invention.

【図17】本発明に係る、半導体レーザーを備えたジャ
イロの他の一例を示す模式的な斜視図である。
FIG. 17 is a schematic perspective view showing another example of a gyro provided with a semiconductor laser according to the present invention.

【図18】本発明に係る、半導体レーザーを備えたジャ
イロの他の一例を示す模式的な斜視図である。
FIG. 18 is a schematic perspective view showing another example of a gyro provided with a semiconductor laser according to the present invention.

【図19】本発明に係るビートの変化を検出するための
回路図の一例である。
FIG. 19 is an example of a circuit diagram for detecting a change in beat according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 電気端子 10 石英管 11 ミラー 21 アノード 22 カソード 31 右回りのレーザー光 32 左回りのレーザー光 40 半導体レーザ 41 活性層 50 基板 51 圧電素子 100 半導体レーザー 101 電源 102 電流検出回路 103 電気抵抗 105 電池(バッテリー) 107 電流計 108 インピーダンスメーター 110 ボルテージフォロワ Reference Signs List 1 electric terminal 10 quartz tube 11 mirror 21 anode 22 cathode 31 clockwise laser light 32 counterclockwise laser light 40 semiconductor laser 41 active layer 50 substrate 51 piezoelectric element 100 semiconductor laser 101 power supply 102 current detection circuit 103 electric resistance 105 battery ( Battery) 107 Ammeter 108 Impedance meter 110 Voltage follower

─────────────────────────────────────────────────────
────────────────────────────────────────────────── ───

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成12年10月23日(2000.10.
23)
[Submission date] October 23, 2000 (2000.10.
23)

【手続補正1】[Procedure amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】特許請求の範囲[Correction target item name] Claims

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【特許請求の範囲】[Claims]

【手続補正2】[Procedure amendment 2]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0008[Correction target item name] 0008

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0008】本発明に係るジャイロは、互いに逆回りの
周回状に光が伝搬するリング共振器型レーザーを有し、
該リング共振器型レーザーは定電圧源を駆動源とし、該
駆動源はビート信号の周波数帯域と異なる周波数で変調
されており、且つビート信号を該リング共振器型レーザ
ーを流れる電流変化として検出することを特徴とする。
[0008] A gyro according to the present invention has a ring resonator type laser in which light propagates in a counter-rotating circular shape,
The ring resonator type laser uses a constant voltage source as a drive source, and the drive source is modulated at a frequency different from the frequency band of the beat signal, and detects the beat signal as a change in current flowing through the ring resonator type laser. It is characterized by the following.

【手続補正3】[Procedure amendment 3]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0010[Correction target item name] 0010

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0010】本発明に係るジャイロの操作方法は、リン
グ共振器型レーザーを定電圧源により駆動し、該リング
共振器型レーザーに流れる電流の変化を、該リング共振
器型レーザーに印加された角速度の大きさを求める信号
として用い、該定電圧源は該信号の周波数帯域と異なる
周波数で変調されていることを特徴とする。
In a gyro operation method according to the present invention, a ring resonator type laser is driven by a constant voltage source, and a change in current flowing through the ring resonator type laser is changed by an angular velocity applied to the ring resonator type laser. The constant voltage source is modulated at a frequency different from the frequency band of the signal.

【手続補正4】[Procedure amendment 4]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0013[Correction target item name] 0013

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0013】本発明に係るジャイロは、互いに逆回りの
周回状に光が伝搬するリング共振器型半導体レーザーを
有し、ビート信号の周波数帯域と異なる周波数で該半導
体レーザの駆動源を変調し、該ビート信号を該半導体レ
ーザーのインピーダンスの変化として検出することを特
徴とする。
A gyro according to the present invention has a ring resonator type semiconductor laser in which light propagates in a counterclockwise circular shape, modulates a driving source of the semiconductor laser at a frequency different from a frequency band of a beat signal, The beat signal is detected as a change in impedance of the semiconductor laser.

【手続補正5】[Procedure amendment 5]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0014[Correction target item name] 0014

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0014】また、本発明に係るジャイロの操作方法
は、リング共振器型半導体レーザーのインピーダンス変
化を、該リング共振器型半導体レーザーに印加された角
速度の大きさを求める信号として用い、該半導体レーザ
ーの駆動源は該信号の周波数帯域と異なる周波数で変調
されていることを特徴とする。
The method of operating a gyro according to the present invention uses the change in the impedance of the ring resonator type semiconductor laser as a signal for determining the magnitude of the angular velocity applied to the ring resonator type semiconductor laser. Is characterized by being modulated at a frequency different from the frequency band of the signal.

Claims (16)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 互いに逆回りの周回状に光が伝搬するリ
ング共振器型レーザーを有するジャイロであって、該リ
ング共振器型レーザーは定電圧源を駆動源とし、かつビ
ート信号を該リング共振器型レーザーを流れる電流変化
として検出することを特徴とするジャイロ。
1. A gyro having a ring resonator type laser in which light propagates in a counterclockwise direction, wherein the ring resonator type laser uses a constant voltage source as a driving source and converts a beat signal into the ring resonance type laser. A gyro characterized by detecting a change in current flowing through a rectangular laser.
【請求項2】 該リング共振器型レーザーとは、半導体
レーザーである請求項1記載のジャイロ。
2. The gyro according to claim 1, wherein the ring resonator type laser is a semiconductor laser.
【請求項3】 該定電圧源として、電池を用いる請求項
1あるいは2記載のジャイロ。
3. The gyro according to claim 1, wherein a battery is used as the constant voltage source.
【請求項4】 該電流変化とは、電流の周波数変化であ
る請求項1あるいは2記載のジャイロ。
4. The gyro according to claim 1, wherein the current change is a frequency change of the current.
【請求項5】 該電流変化とは、該リング共振器型レー
ザーに直列に接続された抵抗にかかる電圧変化として検
出する請求項1あるいは2記載のジャイロ。
5. The gyro according to claim 1, wherein the current change is detected as a voltage change applied to a resistor connected in series with the ring resonator type laser.
【請求項6】 リング共振器型レーザーを定電圧駆動
し、該リング共振器型レーザーに流れる電流の変化を、
該リング共振器型レーザーに印加された角速度の大きさ
を求める信号として用いることを特徴とするジャイロの
操作方法。
6. A ring resonator type laser is driven at a constant voltage, and a change in current flowing through the ring resonator type laser is
A method for operating a gyro, wherein the method is used as a signal for obtaining the magnitude of an angular velocity applied to the ring resonator type laser.
【請求項7】 該リング共振器型レーザーは、半導体レ
ーザーである請求項6記載のジャイロの操作方法。
7. The gyro operation method according to claim 6, wherein the ring resonator type laser is a semiconductor laser.
【請求項8】 該リング共振器型レーザーを駆動する電
圧を、該信号の周波数帯域と異なる周波数で変調させる
ことを特徴とする請求項6あるいは7に記載のジャイロ
の操作方法。
8. The gyro operation method according to claim 6, wherein a voltage for driving the ring resonator type laser is modulated at a frequency different from a frequency band of the signal.
【請求項9】 該信号の周波数帯域と異なる周波数で該
リング共振器型レーザーを備えたジャイロに振動を印加
し、該振動に同期させて信号を検出する請求項6あるい
は7に記載のジャイロの操作方法。
9. The gyro according to claim 6, wherein a vibration is applied to the gyro provided with the ring resonator type laser at a frequency different from the frequency band of the signal, and the signal is detected in synchronization with the vibration. Method of operation.
【請求項10】 互いに逆回りの周回状に光が伝搬する
リング共振型半導体レーザーを有するジャイロであっ
て、ビート信号を該半導体レーザーのインピーダンスの
変化として検出することを特徴とするジャイロ。
10. A gyro having a ring-resonant semiconductor laser in which light propagates in a counterclockwise direction, wherein the gyro detects a beat signal as a change in impedance of the semiconductor laser.
【請求項11】 該リング共振器型半導体レーザーが、
定電圧源を駆動源とする請求項10記載のジャイロ。
11. The semiconductor laser according to claim 1, wherein
The gyro according to claim 10, wherein the driving source is a constant voltage source.
【請求項12】 該リング共振器型半導体レーザーが、
電池を駆動電源として有する請求項10記載のジャイ
ロ。
12. The ring resonator type semiconductor laser,
The gyro according to claim 10, further comprising a battery as a driving power source.
【請求項13】 該インピーダンスの変化とは、インピ
ーダンスの周波数変化である請求項10記載のジャイ
ロ。
13. The gyro according to claim 10, wherein the change in the impedance is a change in the frequency of the impedance.
【請求項14】 リング共振器型半導体レーザーのイン
ピーダンス変化を、該リング共振器型半導体レーザーに
印加された角速度の大きさを求める信号として用いるこ
とを特徴とするジャイロの操作方法。
14. A method for operating a gyro, wherein a change in impedance of a ring resonator type semiconductor laser is used as a signal for determining a magnitude of an angular velocity applied to the ring resonator type semiconductor laser.
【請求項15】 前記信号の周波数帯域と異なる周波数
で前記リング共振型半導体レーザーを駆動する電圧ある
いは電流を変調させることを特徴とする請求項14に記
載のジャイロの操作方法。
15. The gyro operation method according to claim 14, wherein a voltage or a current for driving the ring resonant semiconductor laser is modulated at a frequency different from a frequency band of the signal.
【請求項16】 前記信号の周波数帯域と異なる周波数
で前記リング共振型半導体レーザーを備えたジャイロに
振動を印加し、該振動に同期させて信号を検出する請求
項14に記載のジャイロの操作方法。
16. The gyro operation method according to claim 14, wherein a vibration is applied to the gyro provided with the ring-resonant semiconductor laser at a frequency different from the frequency band of the signal, and the signal is detected in synchronization with the vibration. .
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