JP2001188012A - Camera and lens with laser and gyro device - Google Patents

Camera and lens with laser and gyro device

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JP2001188012A
JP2001188012A JP2000329210A JP2000329210A JP2001188012A JP 2001188012 A JP2001188012 A JP 2001188012A JP 2000329210 A JP2000329210 A JP 2000329210A JP 2000329210 A JP2000329210 A JP 2000329210A JP 2001188012 A JP2001188012 A JP 2001188012A
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JP
Japan
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laser
optical waveguide
gyro
optical
lasers
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Japanese (ja)
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Takaaki Numai
貴陽 沼居
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Canon Inc
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a camera and a lens with a laser and a gyro device capable of detecting a rotation direction. SOLUTION: A ring laser typed gyro comprises a first laser 1200 emitting a first laser beam rounding to one direction as a main mode and a second laser 1202 emitting a second laser beam rounding to one direction as a main mode. The gyro takes an electric signal from at least either the first or the second laser, where a first laser beam 1206 and a second laser beam 1207 have different transmitting frequencies and interfere each other.

Description

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

【0001】[0001]

【発明が属する技術分野】本発明は、レーザー装置・ジ
ャイロを備えたカメラ及びレンズに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a camera and a lens provided with a laser device and a gyro.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、移動する物体の角速度を検出する
ためのジャイロとしては、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。光ジ
ャイロには、リングレーザー型ジャイロ、光ファイバー
ジャイロ、受動型リング共振器ジャイロなどがある。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a gyro 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, optical gyros are being revolutionized in the gyro technical field because they can be activated instantaneously and have a wide dynamic range. The optical gyro includes a ring laser gyro, an optical fiber gyro, a passive ring resonator gyro, and the like.

【0003】このうち、最も早く開発に着手されたの
が、気体レーザーを用いたリングレーザー型ジャイロで
あり、すでに航空機などで実用化されている。
[0003] Among them, the ring laser type gyro using a gas laser has been developed first, and has already been put to practical use in aircraft and the like.

【0004】最近では、小型で高精度なリングレーザー
型ジャイロとして、半導体基板上に集積化された半導体
レーザージャイロも提案されており、例えば特開平5−
288556号公報がある。
Recently, a semiconductor laser gyro integrated on a semiconductor substrate has been proposed as a small, high-precision ring laser type gyro.
There is 288556.

【0005】上記の公報によれば、図69に示すよう
に、pn接合を有する半導体基板5710上に、リング
状の利得導波路5711を形成し、この利得導波路57
11内に、電極5722からキャリアを注入してレーザ
ー発振を生じさせる。そして、利得導波路5711内を
時計方向及び反時計方向に伝搬するレーザー光のそれぞ
れの一部を取り出して、光吸収領域5717にて干渉さ
せ、その干渉光強度を電極5723から光電流として取
り出している。5716はCCW光、5715はCW
光、5719,5718は出力光である。
According to the above publication, as shown in FIG. 69, a ring-shaped gain waveguide 5711 is formed on a semiconductor substrate 5710 having a pn junction.
Carriers are injected into the electrode 11 from the electrode 5722 to cause laser oscillation. Then, a part of each of the laser light propagating in the clockwise direction and the counterclockwise direction in the gain waveguide 5711 is extracted and made to interfere in the light absorption region 5717, and the intensity of the interference light is extracted as a photocurrent from the electrode 5723. I have. 5716 is CCW light, 5715 is CW
Light, 5719 and 5718 are output lights.

【0006】また、特開昭57−43486号公報(U
SP4,431,308)には、半導体レーザー素子の
外部に光を取り出さずに、回転に伴って当該素子の端子
電圧が変化することを利用したジャイロが記載されてい
る。図56中、半導体レーザー素子5792は、上下に
電極5790、5791を有している。5793は直流
阻止用コンデンサ、5794は出力端子、5795は抵
抗である。
Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-43486 (U.S. Pat.
SP4, 431, 308) describes a gyro utilizing the fact that the terminal voltage of the semiconductor laser element changes with rotation without extracting light to the outside of the semiconductor laser element. In FIG. 56, the semiconductor laser element 5792 has electrodes 5790 and 5791 on the upper and lower sides. Reference numeral 5793 denotes a DC blocking capacitor, 5794 denotes an output terminal, and 5795 denotes a resistor.

【0007】図70に示すように、リングレーザー装置
のレーザー素子として半導体レーザー素子を駆動用電源
5796に接続し、当該装置にある角速度が加わった場
合に生ずる時計回りと反時計回りの光の周波数差(ビー
ト周波数)をレーザー素子の端子電圧の差として検出す
る旨記載されている。
As shown in FIG. 70, a semiconductor laser element is connected to a driving power supply 5796 as a laser element of a ring laser device, and clockwise and counterclockwise frequencies of light generated when a certain angular velocity is applied to the device. It describes that a difference (beat frequency) is detected as a difference between terminal voltages of the laser elements.

【0008】また、特開平4−174317号公報に
も、回転に伴い生じるレーザー素子の端子電圧の変化を
検出する旨記載されている。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-174317 discloses that a change in terminal voltage of a laser element caused by rotation is detected.

【0009】しかしながら、上記いずれの公報において
も物体の回転方向検知が出来なかった。これは、回転方
向が異なっていても角速度が同じであれば、ビート周波
数は同じになってしまうためである。
However, none of the above publications can detect the rotation direction of an object. This is because if the angular velocity is the same even if the rotation direction is different, the beat frequency will be the same.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のリング
レーザー型ジャイロでは、回転方向の検出ができなかっ
た。このため、ディザ(微小振動)をかけ、ディザの方
向と信号との相関から回転方向を決定していた。
However, in the conventional ring laser type gyro, the rotation direction cannot be detected. For this reason, dither (micro vibration) is applied, and the rotation direction is determined from the correlation between the dither direction and the signal.

【0011】また、リングレーザー型ジャイロでは、回
転に伴い発振周波数が2つに分離する。しかし、回転数
が小さいときは発振周波数の差が小さくなる。
In the ring laser type gyro, the oscillation frequency is separated into two with rotation. However, when the rotational speed is small, the difference between the oscillation frequencies becomes small.

【0012】この場合、媒質の非線形性のため、発振周
波数が一方のモードに引き込まれるロックイン現象が生
じていた。
In this case, a lock-in phenomenon occurs in which the oscillation frequency is pulled into one mode due to the nonlinearity of the medium.

【0013】このロックイン現象を解除するために、リ
ングレーザー型ジャイロに前述のディザをかけることが
行われている。
In order to cancel the lock-in phenomenon, the above-mentioned dither is applied to a ring laser type gyro.

【0014】そこで、本発明は、レーザー装置・ジャイ
ロを備えたカメラ及びレンズを提供することを課題とし
ている。
Accordingly, an object of the present invention is to provide a camera and a lens provided with a laser device and a gyro.

【0015】特に、上記ジャイロは、ディザ(微小振
動)などの機械的な機構がない状態でも回転方向の検出
可能なリングレーザー型ジャイロである。
In particular, the gyro is a ring laser gyro that can detect the direction of rotation even without a mechanical mechanism such as dither (micro vibration).

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めの本発明のカメラは、一方向に周回する第1のレーザ
ー光を主モードとして発生する第1のレーザーと、一方
向に周回し該第1のレーザー光とは発振周波数の異なる
第2のレーザー光を主モードとして発生する第2のレー
ザーとを該第1及び第2のレーザー光が干渉するように
配置されたレーザー装置、及び該第1、第2のレーザー
の少なくとも一方から電気信号を取り出す電気信号検出
手段を含むジャイロを備えている。
According to the present invention, there is provided a camera comprising: a first laser which generates a first laser beam circling in one direction as a main mode; A laser device arranged so that the first and second laser beams interfere with a second laser beam having a second laser beam having an oscillation frequency different from that of the first laser beam as a main mode, and A gyro including an electric signal detecting means for extracting an electric signal from at least one of the first and second lasers is provided.

【0017】又、本発明のレンズは、一方向に周回する
第1のレーザー光を主モードとして発生する第1のレー
ザーと、一方向に周回し該第1のレーザー光とは発振周
波数の異なる第2のレーザー光を主モードとして発生す
る第2のレーザーとを該第1及び第2のレーザー光が干
渉するように配置されたレーザー装置、及び該第1、第
2のレーザーの少なくとも一方から電気信号を取り出す
電気信号検出手段を含むジャイロを備えている。
In the lens according to the present invention, the first laser beam that circulates in one direction and has the oscillation frequency different from that of the first laser beam that circulates in one direction is generated. A laser device arranged so that the first and second laser beams interfere with a second laser that generates a second laser beam as a main mode, and at least one of the first and second lasers A gyro including an electric signal detecting means for extracting an electric signal is provided.

【0018】上記ジャイロは、一方向に周回する第1の
レーザー光を主モードとして発生する第1のレーザー、
及び一方向に周回する第2のレーザー光を主モードとし
て発生する第2のレーザーを備え、該第1及び第2のレ
ーザーの少なくとも一方から電気信号を取り出すジャイ
ロであって、該第1のレーザー光と第2のレーザー光と
の発振周波数が異なり、かつ該第1のレーザー光と該第
2のレーザー光とが干渉することを特徴とする。
The gyro is a first laser which generates a first laser beam circling in one direction as a main mode,
A gyro for generating an electric signal from at least one of the first and second lasers, comprising a second laser that generates a second laser beam circulating in one direction as a main mode. The oscillation frequency of the light is different from the oscillation frequency of the second laser light, and the first laser light and the second laser light interfere with each other.

【0019】また、上記ジャイロは、前記第1のレーザ
ーは第1の光導波路を、前記第2のレーザーは第2の光
導波路をそれぞれ有し、該第1の光導波路の少なくとも
一部と該第2の光導波路の少なくとも一部とを、近接し
て配置することを特徴とする。
In the gyro, the first laser has a first optical waveguide, and the second laser has a second optical waveguide, and at least a part of the first optical waveguide and the second optical waveguide are provided. At least a part of the second optical waveguide is disposed close to the second optical waveguide.

【0020】また、上記ジャイロは、前記第1のレーザ
ーは第1の光導波路を、前記第2のレーザーは第2の光
導波路をそれぞれ有し、該第1及び第2の光導波路の少
なくとも一部に光学的に結合する第3の光導波路を備え
ることを特徴とする。
In the gyro, the first laser has a first optical waveguide, and the second laser has a second optical waveguide, and at least one of the first and second optical waveguides is provided. A third optical waveguide optically coupled to the portion.

【0021】また、上記ジャイロは、前記第1のレーザ
ーは第1の光導波路を、前記第2のレーザーは第2の光
導波路をそれぞれ有し、該第1及び第2の光導波路の少
なくとも一部に接続する第3の光導波路を備えることを
特徴とする。
In the gyro, the first laser has a first optical waveguide, and the second laser has a second optical waveguide, and at least one of the first and second optical waveguides is provided. A third optical waveguide connected to the portion.

【0022】また、上記ジャイロは、前記第1のレーザ
ーは第1の光導波路を、前記第2のレーザーは第2の光
導波路をそれぞれ有し、該第1及び第2の光導波路の少
なくとも一部は共用されていることを特徴とする。
In the gyro, the first laser has a first optical waveguide, and the second laser has a second optical waveguide, and at least one of the first and second optical waveguides is provided. The units are shared.

【0023】また、上記ジャイロは、前記第1及び第2
のレーザー光の周回方向は互いに逆であることを特徴と
する。
Further, the gyro includes the first and second gyros.
The circling directions of the laser beams are opposite to each other.

【0024】また、上記ジャイロは、前記第1及び第2
のレーザー光の周回方向は互いに同一であることを特徴
とする。
Further, the gyro includes the first and second gyros.
Are characterized in that the circling directions of the laser beams are the same.

【0025】また、上記ジャイロは、前記第1のレーザ
ーは第1の光導波路を、前記第2のレーザーは第2の光
導波路をそれぞれ有し、該第1及び第2の光導波路には
非対称のテーパー領域が備わっていることを特徴とす
る。
In the gyro, the first laser has a first optical waveguide, and the second laser has a second optical waveguide, and the first and second optical waveguides are asymmetric. Characterized in that the tapered region is provided.

【0026】また、上記ジャイロは、前記テーパー領域
は、第1のテーパー部及び第2のテーパー部からなり、
該第1及び第2のテーパー部の一方と、一定幅を有する
光導波路部とのなす角が90度であることを特徴とす
る。
In the gyro, the tapered region includes a first tapered portion and a second tapered portion,
An angle between one of the first and second tapered portions and the optical waveguide portion having a constant width is 90 degrees.

【0027】また、上記ジャイロは、前記第1のレーザ
ーは第1の光導波路を、前記第2のレーザーは第2の光
導波路をそれぞれ有し、該第1及び第2の光導波路には
それぞれ光学素子が備えられており、該光学素子は、一
の方向に周回するレーザー光に対する透過損を、他の方
向に周回するレーザー光に対する透過損と異ならせるこ
とを特徴とする。
In the gyro, the first laser has a first optical waveguide, and the second laser has a second optical waveguide, and the first and second optical waveguides respectively have An optical element is provided, and the optical element is characterized in that a transmission loss for laser light circulating in one direction is different from a transmission loss for laser light circulating in another direction.

【0028】また、第1のレーザーは定電圧駆動し、前
記第2のレーザーは定電流駆動する。
The first laser is driven at a constant voltage, and the second laser is driven at a constant current.

【0029】上記ジャイロは、一方向に周回する第1の
レーザー光を主モードとして発生する第1のレーザー、
及び一方向に周回する第2のレーザー光を主モードとし
て発生する第2のレーザーを備えるジャイロであって、
該第1のレーザーは第1の光導波路を、該第2のレーザ
ーは第2の光導波路をそれぞれ有し、該第1及び第2の
光導波路の少なくとも一部に光学的に結合する第3の光
導波路を備えていることを特徴とする。
The gyro is a first laser that generates a first laser beam circling in one direction as a main mode,
And a gyro including a second laser that generates a second laser beam circling in one direction as a main mode,
The first laser has a first optical waveguide, the second laser has a second optical waveguide, respectively, and a third optically coupled to at least a portion of the first and second optical waveguides. Characterized in that the optical waveguide is provided.

【0030】また、上記ジャイロは、一方向に周回する
第1のレーザー光を主モードとして発生する第1のレー
ザー、及び一方向に周回する第2のレーザー光を主モー
ドとして発生する第2のレーザーを備えるジャイロであ
って、該第1のレーザーは第1の光導波路を、該第2の
レーザーは第2の光導波路をそれぞれ有し、該第1及び
第2の光導波路の少なくとも一部に接続する第3の光導
波路を備えることを特徴とする。
The gyro includes a first laser that generates a first laser beam circling in one direction as a main mode, and a second laser that generates a second laser beam circulating in one direction as a main mode. A gyro comprising a laser, wherein the first laser has a first optical waveguide, the second laser has a second optical waveguide, and at least a portion of the first and second optical waveguides. And a third optical waveguide connected to the third optical waveguide.

【0031】更にまた、上記ジャイロは、一方向に周回
する第1のレーザー光を主モードとして発生する第1の
レーザー、及び一方向に周回する第2のレーザー光を主
モードとして発生する第2のレーザーを備えるジャイロ
であって、該第1のレーザーは第1の光導波路を、該第
2のレーザーは第2の光導波路をそれぞれ有し、該第1
及び第2の光導波路の少なくとも一部に共用されている
ことを特徴とする。
Further, the gyro includes a first laser that generates a first laser beam orbiting in one direction as a main mode, and a second laser that generates a second laser beam orbiting in one direction as a main mode. Wherein the first laser has a first optical waveguide, the second laser has a second optical waveguide, and the first laser has a first optical waveguide.
And at least part of the second optical waveguide.

【0032】上記ジャイロは、一方向に周回する第1の
レーザー光を主モードとして発生する第1のレーザー、
一方向に周回する第2のレーザー光を主モードとして発
生する第2のレーザー、及びビート信号検出手段を有す
るジャイロであって、該第1のレーザー光と第2のレー
ザー光との発振周波数が異なり、かつ該第1のレーザー
光と該第2のレーザー光とが干渉することを特徴とす
る。
The gyro includes a first laser that generates a first laser beam circling in one direction as a main mode,
A gyro having a second laser that circulates in one direction and generates a second laser beam as a main mode, and a gyro having beat signal detection means, wherein the oscillation frequency of the first laser beam and the second laser beam is The first laser light and the second laser light interfere with each other.

【0033】上記ビート信号検出手段は、前記第1若し
くは第2のレーザーにかかる電圧信号、前記第1若しく
は第2のレーザーを流れる電流信号、又は前記第1若し
くは第2のレーザー装置のインピーダンス信号を検出す
る。
The beat signal detecting means converts a voltage signal applied to the first or second laser, a current signal flowing through the first or second laser, or an impedance signal of the first or second laser device. To detect.

【0034】上記第1若しくは第2のレーザーは、前記
ビート信号を取り出すための電気端子を備える。
The first or second laser has an electric terminal for extracting the beat signal.

【0035】上記ビート信号検出手段は、前記第1及び
第2のレーザーの外部に配された光検出器を含む。
[0035] The beat signal detecting means includes a photodetector provided outside the first and second lasers.

【0036】上記ジャイロは、一方向に周回する第1の
レーザー光を主モードとして発生する第1のレーザー、
及び一方向に周回する第2のレーザー光を主モードとし
て発生する第2のレーザーを備え、該第1の及び第2の
レーザー光を受光する光検出器を有するジャイロであっ
て、該第1のレーザー光と第2のレーザー光との発振周
波数が異なり、かつ該第1のレーザー光と該第2のレー
ザー光とが干渉することを特徴とする。
The gyro is a first laser that generates a first laser beam circling in one direction as a main mode,
A gyro having a second laser that generates a second laser beam circling in one direction as a main mode, and a photodetector that receives the first and second laser beams; The oscillation frequencies of the laser light and the second laser light are different from each other, and the first laser light and the second laser light interfere with each other.

【0037】上記レーザー装置は、一方向に周回する第
1のレーザー光を主モードとして発生する第1のレーザ
ー、及び一方向に周回する第2のレーザー光を主モード
として発生する第2のレーザーを有するレーザー装置で
あって、該第1のレーザー光と第2のレーザー光との発
振周波数が異なり、かつ該第1のレーザー光と該第2の
レーザー光とが干渉することを特徴とする。
The above-mentioned laser device comprises a first laser generating a first laser beam circulating in one direction as a main mode, and a second laser generating a second laser beam circulating in one direction as a main mode. Wherein the first laser light and the second laser light have different oscillation frequencies, and the first laser light and the second laser light interfere with each other. .

【0038】[0038]

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態の説明に先立
って、まず、図66,67及び数式を参照して、本発明
に関係するジャイロの動作原理について説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Prior to the description of the embodiments of the present invention, first, the operation principle of a gyro related to the present invention will be described with reference to FIGS.

【0039】本発明において、一つの方向に周回するレ
ーザー光を主モードとして発生するレーザーとは、光導
波路内を一つの方向に周回するレーザー光のみを発生す
るレーザー、又は、光導波路内を一つの方向に周回する
レーザー光の強度が他の方向に周回するレーザー光の強
度よりはるかに大きいレーザーをいう。
In the present invention, a laser that generates laser light circulating in one direction as a main mode is a laser that generates only laser light circulating in an optical waveguide in one direction, or a laser that generates only laser light circulating in one direction in an optical waveguide. A laser in which the intensity of the laser light circulating in one direction is much greater than the intensity of the laser light circulating in the other direction.

【0040】本発明に係るジャイロから検出される信号
のSN比は、一つの方向に周回する主モードのレーザー
光と、他の方向に周回する副モードのレーザー光との強
度比によって影響を受ける。
The SN ratio of a signal detected from the gyro according to the present invention is affected by the intensity ratio between the main mode laser beam circling in one direction and the sub mode laser beam circulating in the other direction. .

【0041】従って、本発明においては、主モードのレ
ーザー光のみを発生させることが好ましい。
Therefore, in the present invention, it is preferable to generate only the main mode laser light.

【0042】もちろん、当該ジャイロによって検出され
る信号のSN比を十分な値に確保することができれば、
副モードのレーザー光が発生しても構わない。
Of course, if the SN ratio of the signal detected by the gyro can be secured to a sufficient value,
A sub mode laser beam may be generated.

【0043】図66に示すリング状の導波路602,6
03を有するレーザーを考える。
The ring-shaped waveguides 602 and 6 shown in FIG.
Consider a laser with 03.

【0044】いま、図66に示すように、第1のレーザ
ー600の主モードとしてのレーザー光606が時計回
り(CW)に周回し、その波長をλ1 とする。又、第2
のレーザー601の主モードとしてのレーザー光607
が反時計回り(CCW)に周回し、その波長をλ2 (<
λ1 )とする。
Now, as shown in FIG. 66, the laser beam 606 as the main mode of the first laser 600 circulates clockwise (CW) and its wavelength is λ 1 . Also, the second
Light 607 as the main mode of the laser 601
Orbits counterclockwise (CCW) and changes its wavelength to λ 2 (<
λ 1 ).

【0045】ここで、レーザー装置625自体を時計回
りに回転させるとき、時計回りの第1のレーザー光60
6の発振周波数f1 は、非回転時の発振周波数f10に比
べて式1で示されるΔf1だけ減少する。
Here, when the laser device 625 itself is rotated clockwise, the first laser beam 60 clockwise is rotated.
The oscillation frequency f 1 of No. 6 is reduced by Δf 1 shown in Expression 1 as compared with the oscillation frequency f 10 at the time of non-rotation.

【0046】[0046]

【数1】 ここで、S1 は第1のレーザーの光路が囲む閉面積、L
1 は第1のレーザーの光路長、Ωは回転の角速度であ
る。
(Equation 1) Here, S 1 is a closed area surrounded by the optical path of the first laser, L
1 is the optical path length of the first laser, and Ω is the angular velocity of rotation.

【0047】一方、反時計回りの第2のレーザー光60
7の発振周波数f2 は、非回転時の発振周波数f20に比
べて式2で示されるΔf2だけ増加する。
On the other hand, the counterclockwise second laser beam 60
The oscillating frequency f 2 of No. 7 is increased by Δf 2 shown in Expression 2 as compared with the oscillating frequency f 20 during non-rotation.

【0048】[0048]

【数2】 ここで、S2 は第2のレーザーの光路が囲む閉面積、L
2 は第2のレーザーの光路長である。
(Equation 2) Here, S 2 is a closed area surrounded by the optical path of the second laser, L
2 is the optical path length of the second laser.

【0049】このとき、第1のレーザー600と第2の
レーザー601が近接して配置されていると、第1のレ
ーザー内を伝搬する第1のレーザー光606が第2のレ
ーザー光607に結合する。
At this time, if the first laser 600 and the second laser 601 are arranged close to each other, the first laser light 606 propagating in the first laser is coupled to the second laser light 607. I do.

【0050】同時に、第2のレーザー内を伝搬する第2
のレーザー光が第1のレーザーに結合する。
At the same time, the second laser propagating in the second laser
Are coupled to the first laser.

【0051】このため、第1のレーザー600および第
2のレーザー601のそれぞれの中で両レーザー光が共
存する。従って、両レーザー光が干渉し合い、第1のレ
ーザー光606と第2のレーザー光607の発振周波数
の差、すなわち、式3で表されるビート光が発生する。
For this reason, both laser beams coexist in each of the first laser 600 and the second laser 601. Therefore, the two laser lights interfere with each other, and a difference between the oscillation frequencies of the first laser light 606 and the second laser light 607, that is, a beat light represented by Expression 3, is generated.

【0052】[0052]

【数3】 一方、レーザー装置625自体が反時計回りに回転した
ときは、式4で表される周波数をもつビート光が発生す
る。
(Equation 3) On the other hand, when the laser device 625 rotates counterclockwise, beat light having a frequency represented by Expression 4 is generated.

【0053】[0053]

【数4】 レーザーの中に2つ以上の発振モードが存在すると、反
転分布はモードの発振周波数の差に応じた時間変動を示
す。
(Equation 4) If there are two or more oscillation modes in the laser, the population inversion shows a time variation corresponding to the difference between the oscillation frequencies of the modes.

【0054】この現象は、反転分布の脈動として知られ
ている。気体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、反転分布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。
This phenomenon is known as a population inversion pulsation. In the case of a laser that flows an electric current, such as a gas laser or a semiconductor laser, there is a one-to-one correspondence between the population inversion and the impedance of the laser.

【0055】そして、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
電極間のインピーダンスが変化する。
Then, when light interferes in the laser,
The population inversion changes accordingly, and consequently the impedance between the electrodes of the laser changes.

【0056】この変化の様子は、駆動電源として定電圧
源を用いれば、レーザーを流れる電流の変化として現れ
る。又、定電流源を用いれば、レーザーにかかる電圧の
変化として、光の干渉の様子を信号として取り出すこと
ができる。
The state of this change appears as a change in the current flowing through the laser if a constant voltage source is used as the driving power supply. If a constant current source is used, the state of light interference can be extracted as a signal as a change in voltage applied to the laser.

【0057】もちろん、直接インピーダンスメーター
で、インピーダンスの変化を測定することもできる。
Of course, a change in impedance can be directly measured by an impedance meter.

【0058】したがって、本発明のように、レーザーの
電流、電圧又はインピーダンス変化を検出することで、
回転に応じたビート信号を取り出すことができる。
Therefore, by detecting a change in laser current, voltage or impedance as in the present invention,
A beat signal corresponding to the rotation can be extracted.

【0059】さらに、本発明によれば、式(3)、式
(4)に示すように、回転方向に応じてビート周波数が
増減する。
Further, according to the present invention, the beat frequency increases or decreases in accordance with the direction of rotation, as shown in equations (3) and (4).

【0060】したがって、ビート周波数の非回転時から
の増減を観測することによって、回転方向を検知するこ
とができる。
Therefore, the rotation direction can be detected by observing the increase / decrease of the beat frequency from the non-rotation time.

【0061】そして、(f2−f1)が式(5)を満足す
るようにしておけば、回転方向の検知とともに、角速度
の正確な検知が可能となる。すなわち、ビート周波数の
符号が常に同一(ただし、説明では、符号を正に取っ
た。もちろん逆でもよい。)で、その絶対値が回転方向
によって変化する構成にすれば、回転方向及び角速度の
正確な検知が可能となる。
If (f 2 −f 1 ) satisfies the expression (5), it is possible to detect not only the rotation direction but also the angular velocity accurately. In other words, if the sign of the beat frequency is always the same (however, in the description, the sign is positive and may be reversed, of course) and its absolute value changes depending on the rotation direction, the rotation direction and the angular velocity can be accurately determined. Detection is possible.

【0062】[0062]

【数5】 次に、第1のレーザー光と第2のレーザー光の周回方向
が同一である場合を考える(図67)。例として、第1
のレーザー600の主モードとしてのレーザー光606
が時計回りに周回し、その波長をλ1 とする。又、第2
のレーザー601の主モードとしてのレーザー光608
も時計回りに周回し、その波長をλ2 とする。ただし、
λ1 >λ2 である。レーザー装置625自体を時計回り
に回転させるとき、第1のレーザー光の発振周波数f1
は、非回転時の発振周波数f10に比べて式(6)だけ減
少する。
(Equation 5) Next, consider a case where the first laser light and the second laser light have the same circling direction (FIG. 67). For example, the first
Light 606 as the main mode of the laser 600 of FIG.
Orbits clockwise, and its wavelength is λ 1 . Also, the second
Laser light 608 as the main mode of laser 601
Also rotates clockwise, and its wavelength is set to λ 2 . However,
λ 1 > λ 2 . When rotating the laser device 625 itself clockwise, the oscillation frequency f 1 of the first laser light
It is reduced by the formula (6) in comparison to the oscillation frequency f 10 during non-rotation.

【0063】[0063]

【数6】 ここで、S1 は第1のレーザーの光路が囲む閉面積、L
1 は第1のレーザーの光路長、Ωは回転の角速度であ
る。又、第2のレーザー光の発振周波数f2 も、非回転
時の発振周波数f20に比べて式(7)だけ減少する。
(Equation 6) Here, S 1 is a closed area surrounded by the optical path of the first laser, L
1 is the optical path length of the first laser, and Ω is the angular velocity of rotation. Further, the oscillation frequency f 2 of the second laser beam is also decreased by the formula (7) in comparison to the oscillation frequency f 20 during non-rotation.

【0064】[0064]

【数7】 ここで、S2 は第2のレーザーの光路が囲む閉面積、L
2 は第2のレーザーの光路長である。
(Equation 7) Here, S 2 is a closed area surrounded by the optical path of the second laser, L
2 is the optical path length of the second laser.

【0065】このとき、第1のレーザー600と第2の
レーザー601が近接して配置されていると、第1のレ
ーザー内を伝搬する第1のレーザー光が第2のレーザー
に結合する。同時に、第2のレーザー内を伝搬する第2
のレーザー光が第1のレーザーに結合する。
At this time, when the first laser 600 and the second laser 601 are arranged close to each other, the first laser light propagating in the first laser is coupled to the second laser. At the same time, a second laser propagating in the second laser
Are coupled to the first laser.

【0066】このため、第1のレーザーおよび第2のレ
ーザーそれぞれの中に、第1のレーザー光と第2のレー
ザー光が共存する。従って、両レーザー光は干渉し合
い、両レーザー光の発振周波数の差、すなわち式(8)
に示されるビート光が発生する。
For this reason, the first laser beam and the second laser beam coexist in each of the first laser and the second laser. Therefore, the two laser beams interfere with each other, and the difference between the oscillation frequencies of the two laser beams, that is, equation (8)
The beat light shown in FIG.

【0067】[0067]

【数8】 一方、レーザー装置自体が反時計回りに回転したとき
は、発振周波数は増加し、式(9)に示される周波数を
もつビート光が発生する。
(Equation 8) On the other hand, when the laser device itself rotates counterclockwise, the oscillation frequency increases, and beat light having the frequency shown in Expression (9) is generated.

【0068】[0068]

【数9】 この場合も、これらのビート周波数に応じて、反転分布
は時間変動を示す。
(Equation 9) Also in this case, the population inversion shows a time variation according to these beat frequencies.

【0069】この結果、レーザーの電極間のインピーダ
ンスが変化する。
As a result, the impedance between the electrodes of the laser changes.

【0070】さらに、式(8)、式(9)に示すよう
に、回転方向に応じてビート周波数が増減するので、ビ
ート周波数の非回転時からの増減を観測することによっ
て、回転方向を検知することができる。
Further, as shown in equations (8) and (9), the beat frequency increases and decreases in accordance with the rotation direction. Therefore, by observing the increase and decrease of the beat frequency from the time of non-rotation, the rotation direction is detected. can do.

【0071】もし、第1のレーザー光と第2のレーザー
光の発振波長が等しければ、式(10)が成立し、ビー
ト周波数f2 −f1 は正負の値をとる。
If the oscillation wavelengths of the first laser light and the second laser light are equal, equation (10) holds, and the beat frequency f 2 -f 1 takes a positive or negative value.

【0072】[0072]

【数10】 ビート周波数の絶対値が等しければ、レーザー装置に係
る電圧信号を取り出す端子から同じ信号が出るので、回
転方向の検知ができない。これに対して、本発明では、
(f2−f1)の絶対値の変化から回転方向が検知でき
る。式(5)を満たす場合は、とりわけ正確な角速度、
回転方向の検知ができる。
(Equation 10) If the absolute values of the beat frequencies are equal, the same signal is output from the terminal for extracting the voltage signal related to the laser device, so that the rotation direction cannot be detected. In contrast, in the present invention,
The rotation direction can be detected from the change in the absolute value of (f 2 −f 1 ). If equation (5) is satisfied, particularly accurate angular velocity,
The direction of rotation can be detected.

【0073】また、レーザーにかかる電圧、レーザーを
流れる電流、あるいはレーザーのインピーダンス変化か
らビート周波数を検出するのではなく、外部に配された
検出器を用いてビート周波数を検出してもよい。
Instead of detecting the beat frequency from the voltage applied to the laser, the current flowing through the laser, or a change in the impedance of the laser, the beat frequency may be detected using an externally provided detector.

【0074】具体的には、前述の第1のレーザー光と第
2のレーザー光をレーザーの外部に取り出す。
More specifically, the first laser light and the second laser light are taken out of the laser.

【0075】そして、これらのレーザー光を同時に光検
出器で受光すると、光検出器の中で第1のレーザー光と
第2のレーザー光は干渉し合い、互いの発振周波数の差
に応じたビート光が発生する。
When these laser beams are received by the photodetector at the same time, the first laser beam and the second laser beam interfere with each other in the photodetector, and beats corresponding to the difference between the oscillating frequencies are generated. Light is generated.

【0076】この結果、光検出器の電気端子からビート
信号を検出することができる。
As a result, a beat signal can be detected from the electric terminal of the photodetector.

【0077】さて、レーザーの中で、一の方向に周回状
に伝搬するレーザー光が主モードとして存在するために
は、当該一の方向と反対方向の周回状に伝搬する光に損
失を与えればよい。
In order for the laser light propagating in one direction in the laser to exist in the main mode, it is necessary to apply a loss to the light propagating in the direction opposite to the one direction. Good.

【0078】たとえば、光導波路の一部にテーパー部を
設けることで、前記テーパー部に入射する光に対して、
全反射条件がずれる。
For example, by providing a tapered portion in a part of the optical waveguide, light incident on the tapered portion can be reduced.
Total reflection condition shifts.

【0079】このため、前記テーパー部に入射した光に
対しては、ミラー損が生ずる。具体的には、光の周回方
向によって、テーパー部への入射角が異なるので、ある
方向に周回するレーザー光に対して損失が大きく、その
反対方向に周回する光に対して損失を小さくすることが
できる。このミラー損が十分大きくなるよう設計するこ
とで、レーザー発振を抑えることができる。
For this reason, a mirror loss occurs for the light incident on the tapered portion. Specifically, since the angle of incidence on the tapered portion varies depending on the direction in which the light circulates, the loss is large for laser light circulating in a certain direction, and the loss is small for light circulating in the opposite direction. Can be. By designing the mirror loss to be sufficiently large, laser oscillation can be suppressed.

【0080】こうして、一の方向に周回状に伝搬するレ
ーザー光が主モードとして存在するようなレーザーを実
現することができる。
In this way, it is possible to realize a laser in which laser light propagating in one direction in a circular manner exists as a main mode.

【0081】本発明において、テーパー部は、たとえ
ば、レーザー光の伝搬方向の一方向に沿って徐々に光導
波路の幅が広くなる部分として形成される。この場合、
周回するレーザー光の伝搬路を含む平面に平行な平面に
おけるテーパー部の形状は鋸歯状である。
In the present invention, the tapered portion is formed, for example, as a portion in which the width of the optical waveguide gradually increases along one direction of the propagation direction of the laser light. in this case,
The shape of the tapered portion in a plane parallel to the plane including the propagation path of the circulating laser light has a sawtooth shape.

【0082】また、光導波路の一部にテーパー部を設け
る代わりに、あるいはそれとともに、光路中に光アイソ
レーターのような光学素子を挿入してもよい。
In place of or together with the provision of the tapered portion in a part of the optical waveguide, an optical element such as an optical isolator may be inserted in the optical path.

【0083】光アイソレーターとは、ある偏波方向の定
まった光を一方向にのみ通すものである。したがって、
光アイソレーターを挿入することで、通常のレーザーの
ようにお互いに反対方向に周回する光の偏波が等しい場
合、一つの方向に周回状に伝搬する光が主モードとして
存在するリングレーザーを作ることができる。もちろ
ん、光を一方向にのみ通す機能を持った光学素子なら
ば、光アイソレーターに限らず、光サーキュレーターな
ど、他の光学素子でもよいことは言うまでもない。
An optical isolator transmits light having a certain polarization direction in only one direction. Therefore,
By inserting an optical isolator, a ring laser can be created in which the light that propagates in one direction exists as the main mode when the light that circulates in the opposite direction is the same as a normal laser. Can be. Of course, as long as the optical element has a function of transmitting light only in one direction, not limited to the optical isolator, other optical elements such as an optical circulator may be used.

【0084】また、本発明に係る光ジャイロにおいて
は、第1のレーザーと第2のレーザーの注入電流を異な
らせて、前記第1のレーザーと前記第2のレーザーの発
振周波数あるいは発振波長を異ならせてもよい。
Further, in the optical gyro according to the present invention, the injection currents of the first laser and the second laser are made different so that the oscillation frequencies or wavelengths of the first laser and the second laser are different. You may let it.

【0085】上記構成において、前記第1のレーザー、
前記第2のレーザーの光路長をそれぞれL1,L2とする
と、前記第1のレーザー、前記第2のレーザーの発振波
長との間に式(11)のような関係が存在する。
In the above structure, the first laser,
Assuming that the optical path lengths of the second laser are L 1 and L 2 , respectively, there is a relationship as shown in Expression (11) between the oscillation wavelengths of the first laser and the second laser.

【0086】[0086]

【数11】 ここで、m1 ,m2 は正の整数である。正の整数m1
2 が等しい場合、光路長が異なれば、2つのレーザー
の発振波長を変えることができる。発振周波数は、発振
波長の逆数に比例するので、発振周波数も異なる。光路
長は、等価屈折率と光が伝搬する距離の積で与えられる
から、前記第1のレーザー、前記第2のレーザーにおい
て、光導波路の等価屈折率あるいは長さを変えること
で、これら2つのレーザーの光路長に差をつけることが
できる。
[Equation 11] Here, m 1 and m 2 are positive integers. Positive integer m 1 ,
When m 2 is equal, the oscillation wavelengths of the two lasers can be changed if the optical path lengths are different. Since the oscillation frequency is proportional to the reciprocal of the oscillation wavelength, the oscillation frequency also differs. Since the optical path length is given by the product of the equivalent refractive index and the distance over which the light propagates, by changing the equivalent refractive index or the length of the optical waveguide in the first laser and the second laser, these two are obtained. The difference in the optical path length of the laser can be provided.

【0087】光導波路の屈折率を変える方法として、こ
れら2つのレーザーへの注入電流を変えるのが一つの方
法である。半導体レーザーの場合、注入電流によって、
発熱の効果が無視できる範囲では自由キャリアプラズマ
効果(free carrier plasma ef
fect)により、屈折率が減少する。
As a method of changing the refractive index of the optical waveguide, one method is to change the injection current to these two lasers. In the case of a semiconductor laser, depending on the injection current,
The free carrier plasma effect (free carrier plasma effect) is within a range where the effect of the heat generation can be ignored.
effect), the refractive index decreases.

【0088】一方、発熱が支配的な領域では、屈折率が
増大する。いずれにせよ、注入電流の値を制御すること
によって屈折率を変えることができ、光導波路の等価屈
折率が変化する。その結果、光路長が変化する。
On the other hand, in a region where heat generation is dominant, the refractive index increases. In any case, the refractive index can be changed by controlling the value of the injection current, and the equivalent refractive index of the optical waveguide changes. As a result, the optical path length changes.

【0089】さて、発振周波数fi と光子数密度S
i (i=1,2)との間には、式(12)及び式(1
3)のような関係があることが知られている。
Now, the oscillation frequency f i and the photon number density S
i (i = 1, 2), Equation (12) and Equation (1)
It is known that there is a relationship as in 3).

【0090】[0090]

【数12】 (Equation 12)

【0091】[0091]

【数13】 ここで、Φi は位相、Ωi は共振角周波数、σi はモー
ドの引き込みを表す係数、ρi はモードの自己押し出し
を示す係数、τijはモードの相互押し出しを示す係数で
ある。ただし、i=1,2;j=1,2;i≠jであ
る。
(Equation 13) Here, Φ i is the phase, Ω i is the resonance angular frequency, σ i is a coefficient representing the pull-in of the mode, ρ i is a coefficient representing the self-extrusion of the mode, and τ ij is a coefficient representing the mutual extrusion of the mode. Here, i = 1, 2; j = 1, 2; i ≠ j.

【0092】ここで、光導波路の形状が定まれば式(1
2)(13)のΩi、σi、ρi、τi jは定数となる。
Here, if the shape of the optical waveguide is determined, the expression (1)
2) (13) Ω i, σ i , ρ i, τ i j is a constant.

【0093】また、レーザー発振時にモードとびが無け
れば、dΦi/dt=0と考えられる。
If there is no mode jump during laser oscillation, dΦ i / dt = 0 is considered.

【0094】このため、S1≠S2のときf1≠f2となる
ことが式(12)、式(13)から導かれる。
Therefore, it is derived from the equations (12) and (13) that f 1 ≠ f 2 when S 1 ≠ S 2 .

【0095】レーザーへの注入電流値によって、光子数
密度Si (i=1,2)が変わるため、2つのレーザー
への注入電流値を異ならせることで、式(12)、式
(13)にしたがって、発振周波数に差を与えることが
できる。この現象は、半導体レーザーだけではなく、気
体レーザーにも当てはまる。
Since the photon number density S i (i = 1, 2) changes according to the injection current value to the laser, the equations (12) and (13) are obtained by making the injection current values to the two lasers different. , A difference can be given to the oscillation frequency. This phenomenon applies not only to semiconductor lasers but also to gas lasers.

【0096】また、光導波路の等価屈折率を変えるに
は、2つのレーザーにおいて、前記光導波路の幅、等価
屈折率に寄与する媒質のサイズ、前記媒質の材料、ある
いは前記媒質の組成のうち少なくとも一つが異なってい
ればよい。
To change the equivalent refractive index of the optical waveguide, at least two of the width of the optical waveguide, the size of the medium contributing to the equivalent refractive index, the material of the medium, and the composition of the medium are used in the two lasers. It suffices if one is different.

【0097】さらに、2つのレーザーにおいて、前記媒
質の材料、あるいは前記媒質の組成が異なっていれば、
利得のピーク波長が異なるため、2つのレーザーの発振
波長を変えることができる。これは、光共振器の中には
多数の共振モードが存在し、利得ピークにもっとも近い
波長が選択的に増幅されてレーザー発振にいたるためで
ある。
Further, in the two lasers, if the material of the medium or the composition of the medium is different,
Since the peak wavelengths of the gains are different, the oscillation wavelengths of the two lasers can be changed. This is because there are many resonance modes in the optical resonator, and the wavelength closest to the gain peak is selectively amplified, leading to laser oscillation.

【0098】本発明においては、電気信号を取り出すた
めにレーザー自体あるいは外部に配された光検出器に設
けられた端子からは回転の角速度に応じたビート周波数
で振動する電気信号が観測される。
In the present invention, an electric signal oscillating at a beat frequency corresponding to the angular velocity of rotation is observed from a terminal provided on the laser itself or an external photodetector for extracting the electric signal.

【0099】ここで、第1及び第2のレーザーを備えた
ジャイロが静止している時に、得られている電気信号
が、時計方向の回転或いは反時計方向の回転により、ど
のような信号に変化するかの概略を示す(図1(A)〜
(C))。
Here, when the gyro provided with the first and second lasers is stationary, the obtained electric signal changes to any signal due to clockwise rotation or counterclockwise rotation. (FIG. 1A)
(C)).

【0100】なお、当該ジャイロにおいて、第1のレー
ザーは時計回りに周回するレーザー光(CW光)を主モ
ードとして発生し、その波長をλ1とし、第2のレーザ
ーは反時計回りに周回するレーザー光(CCW光)を主
モードとして発生し、その波長をλ2(<λ1)とする。
In the gyro, the first laser generates a laser beam (CW light) circulating clockwise as a main mode, the wavelength is λ 1, and the second laser circulates counterclockwise. Laser light (CCW light) is generated as a main mode, and its wavelength is set to λ 2 (<λ 1 ).

【0101】ジャイロが静止時に得られる電気信号(た
とえば、第1のレーザーにかかる電圧信号)を図1
(A)に示す。
An electric signal (for example, a voltage signal applied to the first laser) obtained when the gyro is stationary is shown in FIG.
It is shown in (A).

【0102】当該電気信号の周期をtAとする。The period of the electric signal is assumed to be tA.

【0103】周期tAは、第1のレーザー光と第2のレ
ーザー光の静止時の発振周波数の逆数(前述の式(3)
における(f20−f10-1)に対応する。
The period tA is the reciprocal of the oscillating frequency of the first laser light and the second laser light at rest (formula (3) above).
(F 20 −f 10 ) −1 ).

【0104】いま、ジャイロが時計回りに回転すると、
ビート周波数すなわち(f2−f1)は、前述の式(3)
により、大きくなる。従って、電気信号の周期tBは、
図1(B)に示すように小さくなる。
Now, when the gyro rotates clockwise,
The beat frequency, that is, (f 2 −f 1 ) is calculated by the above equation (3).
, It becomes larger. Therefore, the period tB of the electric signal is
It becomes smaller as shown in FIG.

【0105】一方、ジャイロが反時計回りに回転する
と、ビート周波数は、式(4)により、小さくなる。従
って、電気信号の周期tCは、図1(C)に示すように
大きくなる。
On the other hand, when the gyro rotates counterclockwise, the beat frequency decreases according to equation (4). Therefore, the period tC of the electric signal increases as shown in FIG.

【0106】このように、ジャイロが静止している時の
ビート周波数と、回転を受けた時のビート周波数との大
小関係から回転方向が分かる。
As described above, the direction of rotation can be determined from the magnitude relationship between the beat frequency when the gyro is stationary and the beat frequency when the gyro is rotated.

【0107】また、静止時と回転時のビート周波数の差
から角速度を検知することができる。
Further, the angular velocity can be detected from the difference between the beat frequencies when stationary and when rotating.

【0108】ビート周波数は、回転の角速度に比例して
いる。従って、例えば、上記電気信号を周波数−電圧変
換回路により電圧の大きさに変換し、回転速度と電圧の
関係を予め求めておくことで、電圧値を角速度に換算す
ることができる。以上、本発明に係るジャイロの動作原
理について説明した。
The beat frequency is proportional to the rotation angular velocity. Therefore, for example, the voltage value can be converted to an angular velocity by converting the electric signal into a voltage magnitude by a frequency-voltage conversion circuit and obtaining a relationship between the rotation speed and the voltage in advance. The principle of operation of the gyro according to the present invention has been described above.

【0109】以下、図面を参照して本発明の実施形態に
ついて説明する。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0110】[第1の実施形態]本発明の第1の実施形
態にかかるジャイロは、一方向に周回する第1のレーザ
ー光を主モードとして発生する第1のレーザー、及び一
方向に周回する第2のレーザー光を主モードとして発生
する第2のレーザーを備え、該第1の及び第2のレーザ
ーの少なくとも一方から電気信号を取り出すジャイロで
あって、該第1のレーザー光と第2のレーザー光との発
振周波数が異なり、かつ該第1のレーザー光と該第2の
レーザー光とが干渉することを特徴とするものである。
[First Embodiment] A gyro according to a first embodiment of the present invention is a first laser that generates a first laser beam circulating in one direction as a main mode, and circulates in one direction. A gyro that includes a second laser that generates a second laser beam as a main mode, and extracts an electric signal from at least one of the first and second lasers. An oscillation frequency of the laser light is different from that of the laser light, and the first laser light and the second laser light interfere with each other.

【0111】互いに発振周波数が異なる第1のレーザー
光と第2のレーザー光を干渉させるためには、第1及び
第2のレーザーが、それぞれ有する第1及び第2の光導
波路を以下のような構成にする。
In order to cause the first laser light and the second laser light having different oscillation frequencies to interfere with each other, the first and second lasers respectively include the first and second optical waveguides as follows. Configure.

【0112】すなわち、該第1及び第2の光導波路の少
なくとも一部を、近接して配置したり、該第1及び第2
の光導波路の少なくとも一部を接続する第3の光導波路
を設けたり、該第1及び第2の光導波路に光学的に結合
する第3の光導波路を設けたり、該第1及び第2の光導
波路の少なくとも一部を共用するようにジャイロを構成
する。
That is, at least a part of the first and second optical waveguides are arranged close to each other, or the first and second optical waveguides are
A third optical waveguide connecting at least a part of the first optical waveguide, a third optical waveguide optically coupled to the first and second optical waveguides, a first optical waveguide, and a third optical waveguide. The gyro is configured to share at least a part of the optical waveguide.

【0113】次に、第1のレーザー及び第2のレーザー
におけるそれぞれの主モード光を干渉させる方法につい
て説明する。
Next, a method of causing the main mode lights of the first laser and the second laser to interfere with each other will be described.

【0114】<1> 第1及び第2のレーザーを近接配
置する場合(図2、図3)図2(A)に示すように、第
1のレーザー1200の第1の光導波路1202と、第
2のレーザー1201の第2の光導波路1203とを近
接して配置する。
<1> When the first and second lasers are arranged close to each other (FIGS. 2 and 3) As shown in FIG. 2A, the first optical waveguide 1202 of the first laser 1200 is The second laser 1201 and the second optical waveguide 1203 are arranged close to each other.

【0115】図2(A)中、1204,1205は一方
向に周回する主モード光を作り出すためのテーパー領域
である。
In FIG. 2A, reference numerals 1204 and 1205 denote tapered regions for generating main mode light circling in one direction.

【0116】なお、1206はCCW光、1207はC
W光を示す。
Note that 1206 is CCW light, and 1207 is CW light.
5 shows W light.

【0117】近接配置とは第1のレーザーと第2のレー
ザーの光導波路の少なくとも一部を近づけることであ
る。こうすることで、第1のレーザー1200内を周回
する主モード光1206が第2の光導波路1203と光
学的に結合し、第2のレーザー内を伝搬するようにな
る。
The close arrangement means that at least a part of the optical waveguides of the first laser and the second laser are brought close to each other. By doing so, the main mode light 1206 circulating in the first laser 1200 is optically coupled to the second optical waveguide 1203, and propagates in the second laser.

【0118】一方、第2のレーザー1201内を周回す
る主モード光1207は、第1の光導波路1202と光
学的に結合し、第1のレーザー内を伝搬するようにな
る。すなわち、2つの主モード光の発振周波数が互いに
異なれば、一つのレーザー内に2種の発振周波数を持つ
レーザー光が共存することになる。
On the other hand, the main mode light 1207 circulating in the second laser 1201 is optically coupled to the first optical waveguide 1202 and propagates in the first laser. That is, if the oscillation frequencies of the two main mode lights are different from each other, laser lights having two kinds of oscillation frequencies coexist in one laser.

【0119】なお、近接配置とは、図2(A)中lの距
離を短くすることである。
Note that the close arrangement refers to shortening the distance 1 in FIG. 2 (A).

【0120】具体的には、第1のレーザー1200のC
CW光1206と第2のレーザー1201のCW光12
07を干渉させるため、少なくとも一方のレーザーのレ
ーザー光の染み出し距離以内に、他のレーザーの光導波
路の少なくとも一部を配置する。
Specifically, the C of the first laser 1200
CW light 1206 and CW light 12 of second laser 1201
07, at least a part of the optical waveguide of another laser is arranged within the seeping distance of the laser light of at least one laser.

【0121】もちろん、両方のレーザー光のそれぞれの
染み出し距離以内に相手方のレーザーの光導波路の少な
くとも一部を配置してもよい。
Of course, at least a part of the optical waveguide of the other laser may be arranged within the seeping distance of both laser beams.

【0122】また、近接して配置されるそれぞれのレー
ザーの光導波路同士は、必ずしも平行である必要はない
が、第1のレーザー1200の光導波路1202に、第
2のレーザー光1207を光学的に効率よく結合させる
には、近接配置される第1及び第2の光導波路部同士は
平行であることが好ましい。
Although the optical waveguides of the lasers arranged close to each other are not necessarily parallel, the second laser light 1207 is optically transmitted to the optical waveguide 1202 of the first laser 1200. For efficient coupling, it is preferable that the first and second optical waveguide portions arranged close to each other are parallel to each other.

【0123】近接の方法は、図2(A)に限定されるも
のではなく、図2(B)のように、第1の光導波路12
02の内側に第2の光導波路1203を設けてもよい。
この場合、第1及び第2の光導波路を伝搬する第1及び
第2のレーザー光の向きを統一する。また、図3
(C)、図3(D)に示すように、ガスレーザーの場合
においても第1及び第2のレーザー1200,1201
を近接して配置できる。図中、1214及び1215は
ミラー(反射面)、1210及び1211はアノードで
ある。1216及び1217は回転に伴い生じる電気信
号を取り出すための端子である。1212及び1213
はカソードである。1218及び1219は光アイソレ
ーター等の光学素子である。なお、図中、電気信号を取
り出す為の端子を両方のレーザーに設けているが、もち
ろん、一方のみでもよい。なお、図2(A)に示す配置
のみならず、図3(E)に示すように、第1及び第2の
レーザー1200、1201をずらして配置させてもよ
い。
The proximity method is not limited to FIG. 2A, but the first optical waveguide 12 as shown in FIG. 2B.
A second optical waveguide 1203 may be provided inside 02.
In this case, the directions of the first and second laser beams propagating through the first and second optical waveguides are unified. FIG.
As shown in FIG. 3C and FIG. 3D, even in the case of a gas laser, the first and second lasers 1200 and 1201 are used.
Can be placed in close proximity. In the figure, 1214 and 1215 are mirrors (reflection surfaces), and 1210 and 1211 are anodes. Reference numerals 1216 and 1217 denote terminals for extracting an electric signal generated by the rotation. 1212 and 1213
Is a cathode. 1218 and 1219 are optical elements such as optical isolators. In the drawing, terminals for extracting electric signals are provided for both lasers, but of course only one terminal may be provided. Note that not only the arrangement shown in FIG. 2A but also the first and second lasers 1200 and 1201 may be arranged to be shifted as shown in FIG.

【0124】なお、レーザーの光導波路が全反射面を有
していることが好ましく、とりわけ、全反射面のみでリ
ングレーザーを構成することが発振閾値低減のため好ま
しい。
It is preferable that the optical waveguide of the laser has a total reflection surface, and it is particularly preferable that the ring laser is constituted only by the total reflection surface in order to reduce the oscillation threshold.

【0125】<2> 第1の光導波路及び第2の光導波
路の少なくとも一部を光学的に結合する第3の光導波路
を設ける場合図4(A)に示すように、第1のレーザー
1300の第1の光導波路1302の一部と、第2のレ
ーザー1301の第2の光導波路1303の一部とそれ
ぞれ近接する第3の光導波路1320を設けて光学的に
接続する。第1のレーザー1300と、第2のレーザー
1301は第3の光導波路1320を挟んでいる。図中
1306は主モード光として発振するCCW光、130
7は主モード光として発振するCW光である。
<2> When providing a third optical waveguide that optically couples at least a part of the first optical waveguide and the second optical waveguide, as shown in FIG. And a third optical waveguide 1320 that is close to a part of the second optical waveguide 1303 of the second laser 1301 and a part of the first optical waveguide 1302 of the second laser 1301, respectively, and is optically connected. The first laser 1300 and the second laser 1301 sandwich the third optical waveguide 1320. In the figure, reference numeral 1306 denotes CCW light oscillating as main mode light,
Reference numeral 7 denotes CW light that oscillates as main mode light.

【0126】第3の光導波路1302を介して第1のレ
ーザー1300におけるCCW光1306を、第2のレ
ーザー1301に光学的に結合する。
The CCW light 1306 of the first laser 1300 is optically coupled to the second laser 1301 via the third optical waveguide 1302.

【0127】そして、第2のレーザーから回転に伴う電
気信号の変化を取り出し、回転方向を検知する。
Then, a change in the electric signal accompanying the rotation is extracted from the second laser, and the direction of rotation is detected.

【0128】又、図4(B)に示す配置でもよい。第1
のレーザー1300と、第2のレーザー1301は第3
の光導波路1320の同じ側にある。図4(B)中、1
302は第1の導波路、1303は第2の導波路、13
20は、第3の光導波路である。この場合は、主モード
光の周回方向を一致させる必要がある。
The arrangement shown in FIG. 4B may be used. First
Laser 1300 and the second laser 1301 are the third
On the same side of the optical waveguide 1320. In FIG. 4B, 1
302 is a first waveguide, 1303 is a second waveguide, 13
20 is a third optical waveguide. In this case, it is necessary to make the circling directions of the main mode light coincide with each other.

【0129】図5(C)、図5(D)は、ガスレーザー
を用いる場合である。1310、1312、1313、
および1311はアノード若しくはカソードである。ま
た1317は回転に伴う電気信号の変化を取り出すため
の電気端子である。
FIGS. 5C and 5D show the case where a gas laser is used. 1310, 1312, 1313,
And 1311 are an anode or a cathode. Reference numeral 1317 denotes an electric terminal for extracting a change in an electric signal accompanying rotation.

【0130】1318,1319は、前述の光アイソレ
ータ等の光学素子である。
Reference numerals 1318 and 1319 are optical elements such as the above-mentioned optical isolator.

【0131】なお、第1及び第2のレーザーの主モード
光発生のためには、両方のレーザーにそれぞれテーパー
領域(1304,1305)あるいは光学素子(131
8,1319)を設けてもよい。
In order to generate the main mode light of the first and second lasers, both lasers have a tapered region (1304, 1305) or an optical element (131).
8, 1319) may be provided.

【0132】もちろん、一方のレーザーには、テーパー
領域を、他の一方のレーザーには、光学素子を用いても
よい。
As a matter of course, a tapered region may be used for one laser, and an optical element may be used for the other laser.

【0133】尚、図4、図5に示す第3の光導波路13
20は、石英を用いて形成したり、あるいは、半導体プ
ロセス等で用いるリソグラフィー技術を用いることによ
り形成できる。
Note that the third optical waveguide 13 shown in FIGS.
20 can be formed by using quartz or by using a lithography technique used in a semiconductor process or the like.

【0134】<3> 第1及び第2の光導波路の少なく
とも一部を接続する第3の光導波路を設ける場合図6
(A)中、1400は第1のレーザー、1404はテー
パー領域、1402は第1の光導波路、1406は主モ
ードであるCCW光、1407は主モードであるCW
光、1420は、接続用の第3の光導波路である。第1
のレーザー1400と第2のレーザー1401は第3の
光導波路1420を挟んでいる。
<3> A case where a third optical waveguide for connecting at least a part of the first and second optical waveguides is provided.
14A, reference numeral 1400 denotes a first laser, 1404 denotes a tapered region, 1402 denotes a first optical waveguide, 1406 denotes CCW light which is a main mode, and 1407 denotes CW light which is a main mode.
Light 1420 is a third optical waveguide for connection. First
Laser 1400 and second laser 1401 sandwich third optical waveguide 1420.

【0135】このような構成にすることで、CCW光1
406が、第2のレーザー1401内に、CW光140
7とともに共存する。
By adopting such a configuration, the CCW light 1
406 generates a CW light 140 in the second laser 1401.
Coexists with 7.

【0136】従って、第2のレーザー1401から回転
に伴う伝記電気信号の変化を取り出すことで、その方
向、角速度が検知できる。
Therefore, the direction and the angular velocity can be detected by extracting the change in the electric signal of the bioelectric signal accompanying the rotation from the second laser 1401.

【0137】図6(B)のような構成にすることもでき
る。第1のレーザー1400と第2のレーザー1401
は第3の光導波路1420の同じ側にある。
The configuration shown in FIG. 6B can be adopted. First laser 1400 and second laser 1401
Are on the same side of the third optical waveguide 1420.

【0138】図7(C)(D)のようにガスレーザーを
用いることもできる。1410、141、1411、1
413はアノード及びカソードである。1414及び1
415はミラー、1411は電気信号を取り出すための
電気端子である。
A gas laser can also be used as shown in FIGS. 1410, 141, 1411, 1
413 is an anode and a cathode. 1414 and 1
415 is a mirror, and 1411 is an electric terminal for extracting an electric signal.

【0139】<4> 第1及び第2の光導波路の少なく
とも一部を共用するようにジャイロが構成されている場
合図8(A)において、1500は第1のレーザー、1
501は第2のレーザー、1504、1505はテーパ
ー領域、1520は光導波路の共有部である。
<4> In the case where the gyro is configured to share at least part of the first and second optical waveguides. In FIG.
501 is a second laser, 1504 and 1505 are tapered regions, and 1520 is a common portion of an optical waveguide.

【0140】第1のレーザー1500の主モード光15
06が共用部1520を伝搬するとともに、第2のレー
ザーに結合する。一方、第2のレーザー1501の主モ
ード光1507が共用部1520を伝搬するとともに、
第1のレーザーに結合する。こうして、第1及び第2の
それぞれのレーザー装置において、互いに発振周波数の
異なるレーザー光が共存する。
The main mode light 15 of the first laser 1500
06 propagates through the common unit 1520 and couples to the second laser. On the other hand, while the main mode light 1507 of the second laser 1501 propagates through the common unit 1520,
Couple to the first laser. Thus, in the first and second laser devices, laser beams having different oscillation frequencies coexist.

【0141】従って、静止時も、ビート周波数が生じ、
回転に伴う電器信号の変化を読み取ることで、回転方向
及び角速度の検知が可能となる。
Accordingly, a beat frequency is generated even at rest, and
By reading the change of the electric signal due to the rotation, the rotation direction and the angular velocity can be detected.

【0142】なお、第1あるいは第2のレーザーの一方
の電気信号を検出してもよい。両方の信号を利用するこ
とで回転検知の精度が上がる。
Incidentally, one electric signal of the first or second laser may be detected. By using both signals, the accuracy of rotation detection is improved.

【0143】また、図8(B)のように、第1及び第2
のレーザーの主モード光の周回方向を同一にすることも
できる。この場合、共用部1520で第1のレーザー光
1506と第2のレーザー光1509が共存する。
As shown in FIG. 8B, the first and second
It is also possible to make the circling direction of the main mode light of the laser beam the same. In this case, the first laser light 1506 and the second laser light 1509 coexist in the common unit 1520.

【0144】もちろん、図9(C)、図9(D)のよう
にガスレーザーの場合も光導波路の一部を共有すること
で互いに発振周波数の異なるレーザー光を一のレーザー
内に共存させることができる。
Of course, in the case of a gas laser as shown in FIGS. 9C and 9D, a part of the optical waveguide is shared so that laser beams having different oscillation frequencies coexist in one laser. Can be.

【0145】なお、上記<1>〜<4>においては、レ
ーザーの形状が四角形状の場合について説明したが、も
ちろん、四角形に限定されることなく、三角形状、円
形、多角形状であってもよい。
In the above <1> to <4>, the case where the shape of the laser is a quadrangle has been described. Of course, the shape of the laser is not limited to the quadrangle, but may be triangular, circular, or polygonal. Good.

【0146】上記<1>〜<4>においては、リング状
の光導波路を持つレーザーについて説明したが、もちろ
ん、一の周回方向に伝搬する主モード光を発生させるこ
とができれば、図68に示すような中空部がない導波路
1202であってもよい。1205はテーパー領域、1
206は主モード光である。
In the above <1> to <4>, a laser having a ring-shaped optical waveguide has been described. Of course, if it is possible to generate a main mode light propagating in one circular direction, the laser shown in FIG. The waveguide 1202 without such a hollow portion may be used. 1205 is a tapered region, 1
206 is a main mode light.

【0147】(テーパー領域)次に、一方向に周回する
レーザー光を主モードとして発生させるためのテーパー
領域の形状について具体的に述べる。
(Tapered Region) Next, the shape of the tapered region for generating a laser beam circulating in one direction as a main mode will be specifically described.

【0148】図10において、1601は光導波路、1
606はテーパー領域を示す。
In FIG. 10, reference numeral 1601 denotes an optical waveguide;
Reference numeral 606 indicates a tapered region.

【0149】テーパー領域1606がなければ、CW光
1608とCCW光1606がともに発生する。
If there is no tapered region 1606, both CW light 1608 and CCW light 1606 are generated.

【0150】しかし、非対称なテーパー領域を設けるこ
とにより、CW光、CCW光の光損失に差が生じる。テ
ーパー部の一方の角度βが90°に近ければ近いほどC
W光の光強度が小さくなり、CCW光が主モードとな
る。もちろん、α=90°の場合は、CW光が主モード
となる。
However, the provision of the asymmetric tapered region causes a difference in optical loss between CW light and CCW light. The closer one angle β of the tapered portion is to 90 °, the more C
The light intensity of the W light decreases, and the CCW light becomes the main mode. Of course, when α = 90 °, the CW light is in the main mode.

【0151】実質的に、一方向のみに周回させるために
は、80°≦β(ないしα)≦100°、好ましくは8
3°≦β(ないしα)≦97°、更に好ましくは87°
≦β(ないしα)≦93°である。最適には、β(ない
しα)=90°である。
In order to substantially rotate in only one direction, 80 ° ≦ β (or α) ≦ 100 °, preferably 8 °
3 ° ≦ β (or α) ≦ 97 °, more preferably 87 °
≤ β (or α) ≤ 93 °. Optimally, β (or α) = 90 °.

【0152】特に、β=90°の場合、テーパー領域の
起点(図の1630)で、発振モードが階段状に変化す
るので、一定幅の光導波路に対する導波モードとの結合
効率が小さくなる。従って、主モード光を生成しやすく
なる。なお、α<βの場合を考えると、βが上述の範囲
の場合に、2°≦α≦10°、好ましくは、3°≦α≦
6°であるとよい。
In particular, when β = 90 °, the oscillation mode changes stepwise at the starting point (1630 in the figure) of the tapered region, so that the coupling efficiency between the waveguide mode and the optical waveguide having a constant width decreases. Accordingly, the main mode light is easily generated. Considering the case where α <β, when β is in the above range, 2 ° ≦ α ≦ 10 °, preferably 3 ° ≦ α ≦
It is good to be 6 degrees.

【0153】第1のレーザーの主モード光と第2のレー
ザーの主モード光の発振周波数の差は、ロックイン現象
を避けるためにも、100Hz以上、好ましくは1kH
z以上、更に好ましくは10kHz以上であることが望
ましい。
The difference between the oscillation frequencies of the main mode light of the first laser and the main mode light of the second laser is 100 Hz or more, preferably 1 kHz, in order to avoid the lock-in phenomenon.
z or more, more preferably 10 kHz or more.

【0154】主モード光同士の発振周波数を変えるに
は、レーザーを構成する材料を異ならせたり、それぞれ
のレーザーに注入する電流の大きさを変えたり、レーザ
ーに印加する電圧の大きさを変えたり、あるいは、光導
波路の幅又は長さを変えることで実現できる。
In order to change the oscillation frequency of the main mode lights, the materials constituting the lasers are changed, the magnitude of the current injected into each laser, the magnitude of the voltage applied to the laser is changed, or the like. Alternatively, it can be realized by changing the width or length of the optical waveguide.

【0155】一のレーザー装置の中に発振周波数の異な
る2つのレーザー光が共存すると、両レーザー光は干渉
し合い、ビート周波数が電気信号として検出される。
When two laser beams having different oscillation frequencies coexist in one laser device, the two laser beams interfere with each other, and the beat frequency is detected as an electric signal.

【0156】レーザー装置から取り出す電気信号は、当
該装置が定電流駆動の場合は電圧信号、定電圧駆動の場
合は電流信号である。
The electric signal extracted from the laser device is a voltage signal when the device is driven by a constant current, and is a current signal when the device is driven by a constant voltage.

【0157】また、レーザー装置のインピーダンス信号
を取り出してもよい。
Further, the impedance signal of the laser device may be extracted.

【0158】このように取り出された電圧信号等の周波
数は、前述のビート周波数に対応している。従って、当
該周波数変化を検出することで当該レーザー装置が受け
た回転の角速度及びその方向の検知が可能となる。
The frequency of the voltage signal or the like thus extracted corresponds to the above-mentioned beat frequency. Therefore, by detecting the frequency change, it becomes possible to detect the angular velocity and the direction of the rotation received by the laser device.

【0159】なお、電気信号をレーザー装置から取り出
す場合について説明するが、後述の実施形態2において
説明する光検出器からの信号により回転方向及び又は角
速度を検知する場合にも適用できる。
The case where an electric signal is extracted from the laser device will be described. However, the present invention can be applied to a case where the rotation direction and / or the angular velocity is detected by a signal from a photodetector described in a second embodiment described later.

【0160】以下、電気信号としてレーザー装置の電圧
変化を検出する手段について述べる。
Hereinafter, means for detecting a change in voltage of the laser device as an electric signal will be described.

【0161】図11に示すように定電流源1902を用
意し、レーザー装置として半導体レーザー1900を当
該電源と抵抗1901を介して接続する。そして電圧検
出回路1906により半導体レーザー1900の電気信
号(この場合は電圧信号)を読みとる。
As shown in FIG. 11, a constant current source 1902 is prepared, and a semiconductor laser 1900 as a laser device is connected to the power supply via a resistor 1901. Then, an electric signal (a voltage signal in this case) of the semiconductor laser 1900 is read by the voltage detection circuit 1906.

【0162】図11のように必要に応じて保護回路とし
てボルテージフォロワ回路1905を設けることが好ま
しい。
It is preferable to provide a voltage follower circuit 1905 as a protection circuit as necessary as shown in FIG.

【0163】なお、半導体レーザーを例にとり説明して
いるが、もちろん気体レーザーの場合も同様である。
The semiconductor laser is described as an example, but the same goes for a gas laser.

【0164】図12に、レーザーを定電流駆動し、半導
体レーザー2000のアノード電位の変化を読みだし、
回転検知を行う回路図の一例を示す。
In FIG. 12, the laser is driven at a constant current, and the change in the anode potential of the semiconductor laser 2000 is read.
FIG. 3 shows an example of a circuit diagram for performing rotation detection.

【0165】半導体レーザー2000のアノードは、保
護抵抗2003を介して、演算増幅器2010の出力端
子に接続され、半導体レーザー2000のカソードは演
算増幅器2010の反転入力端子に接続される。
The anode of the semiconductor laser 2000 is connected to the output terminal of the operational amplifier 2010 via the protection resistor 2003, and the cathode of the semiconductor laser 2000 is connected to the inverting input terminal of the operational amplifier 2010.

【0166】マイコンからの入力電位Vinに対応し
て、該演算増幅器2011は、信号Voutを出力す
る。この信号Voutは、角速度に比例したビート周波
数を持つので、当該信号を公知の周波数−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。
The operational amplifier 2011 outputs a signal Vout in accordance with the input potential Vin from the microcomputer. Since this signal Vout 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.

【0167】なお、図13に周波数−電圧変換回路(F
−V変換回路)の例を示す。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(14)で表される。
FIG. 13 shows a frequency-voltage conversion circuit (F
-V conversion circuit). This circuit is composed of a transistor, a diode, a capacitor, and a resistor, and the output voltage Vc2 is represented by Expression (14).

【0168】[0168]

【数14】 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、RO2f<
1となるように回路パラメータを設計することで、式
(15)に示すようなVc2が得られ、ビート周波数に
比例した電圧出力を得ることが可能になる。
[Equation 14] Here, Ei is a peak-to-peak value of the input voltage, and f is a beat frequency. C 2 >> C 1, R O C 2 f <
By designing the circuit parameters to be 1, Vc2 as shown in Expression (15) is obtained, and a voltage output proportional to the beat frequency can be obtained.

【0169】[0169]

【数15】 次に、レーザー装置の電流変化により回転を検知する場
合について説明する。
(Equation 15) Next, a case where rotation is detected by a change in current of the laser device will be described.

【0170】電源として定電圧源を用いると、回転の角
速度を半導体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。図14や図15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14では、半導体レーザー2200と直列に
電気抵抗2201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。2202は電池、(バッテリー)、2206は電圧
計である。一方、図15では、半導体レーザー2300
と直列に電流計2306を接続し、じかに半導体レーザ
ーに流れる電流を測定している。2301は電気抵抗で
ある。
When a constant voltage source is used as the power supply, the angular velocity of rotation can be measured as a change in the current flowing through the semiconductor laser. As shown in FIGS. 14 and 15, the use of a battery as a constant voltage source leads to a reduction in size and weight of a drive system. In FIG. 14, an electric resistor 2201 is connected in series with the semiconductor laser 2200, and a current flowing through the semiconductor laser is measured as a change in voltage across the electric resistance. 2202 is a battery, (battery) and 2206 is a voltmeter. On the other hand, in FIG.
And an ammeter 2306 is connected in series to directly measure the current flowing through the semiconductor laser. 2301 is an electric resistance.

【0171】次に、ビート信号を検出するための別の回
路構成について説明する。
Next, another circuit configuration for detecting a beat signal will be described.

【0172】図16に、半導体レーザーを定電圧駆動
し、半導体レーザー2400のアノード電位の変化を読
みだし、回転検知を行う回路図の一例を示す。
FIG. 16 shows an example of a circuit diagram in which the semiconductor laser is driven at a constant voltage, the change in the anode potential of the semiconductor laser 2400 is read, and the rotation is detected.

【0173】半導体レーザー2400のアノードは、抵
抗2403を介して、演算増幅器2410の出力端子に
接続され、レーザー2400のカソードは基準電位に接
地されている。
The anode of the semiconductor laser 2400 is connected via a resistor 2403 to the output terminal of an operational amplifier 2410, and the cathode of the laser 2400 is grounded to a reference potential.

【0174】マイコン等から、演算増幅器2410の反
転入力端子に定電圧(Vin)を与えると、その電位が
常に抵抗2403とレーザー2400にかかる定電圧ド
ライブ構成になる。
When a constant voltage (Vin) is applied to the inverting input terminal of the operational amplifier 2410 from a microcomputer or the like, a constant voltage drive configuration in which the potential is constantly applied to the resistor 2403 and the laser 2400 is provided.

【0175】電気抵抗2403は、バッファ用の演算増
幅器2411に接続される。
The electric resistance 2403 is connected to an operational amplifier 2411 for a buffer.

【0176】該演算増幅器2411は、信号Voutを
出力する。この信号Vout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、演算増幅器2411を通さず、電気抵抗
2403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。またビート信号検出手段と
して周波数カウンタを用いることもできる。
The operational amplifier 2411 outputs a signal Vout. Since this signal Vout has a beat frequency proportional to the angular velocity, a known frequency-voltage conversion circuit (F
-V conversion circuit) and the like to detect rotation. Of course, without passing through the operational amplifier 2411, the signal of the equipotential portion with the electric resistance 2403 may be directly input to the FV conversion circuit to detect the rotation. Further, a frequency counter can be used as the beat signal detecting means.

【0177】次に、図16と同じ定電圧ドライブ回路構
成に加え、減算回路2515を用いて、信号電位の基準
をアースにとる場合を図17に示す。
Next, FIG. 17 shows a case where the reference of the signal potential is grounded by using a subtraction circuit 2515 in addition to the configuration of the constant voltage drive circuit shown in FIG.

【0178】マイコン等から演算増幅器2510の反転
入力端子に定電位V1を与える。2500はレーザー、
2511、2512はボルテージフォロワ、2503、
2516、2519は電気抵抗であり、2516と25
17、2518と2519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 2510 from a microcomputer or the like. 2500 is a laser,
2511 and 2512 are voltage followers, 2503,
2516 and 2519 are electric resistances,
17, 2518 and 2519 have the same resistance.

【0179】電気抵抗2503の両端の電位V1、V
2が、ボルテージフォロワ2511,2512及び抵抗
2516、2518を通して、該増幅器2520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2
503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、レーザー2500に流れる
電流変化を検出できる。
The potentials V 1 and V at both ends of the electric resistance 2503
2 is connected to an inverting input terminal and a non-inverting input terminal of the amplifier 2520 through voltage followers 2511 and 2512 and resistors 2516 and 2518. By doing so, the reference potential is grounded and the electric resistance 2
A change in voltage (V 2 −V 1 ) = V 0 applied to 503 can be detected. That is, a change in current flowing through the laser 2500 can be detected.

【0180】得られる信号をF−V変換回路等を通し
て、回転を検出する。
The rotation of the obtained signal is detected through an FV conversion circuit or the like.

【0181】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2609で、半導体レーザー2600
のインピーダンスの変化を測定することもできる。26
02は、電源である。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18に示す。
Also, regardless of the type of power supply, the semiconductor laser 2600 is directly measured by the impedance meter 2609.
Can be measured. 26
02 is a power supply. 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.

【0182】以上、半導体レーザーを例に取り説明した
がガスレーザーの場合も同様である。 [第2の実施形態]前述の第1の実施形態は、ビート周
波数を一のレーザーにかかる電圧、一のレーザーに流れ
る電流信号の変化として当該一のレーザーから電気信号
として取り出す。それに対して、第2の実施形態におい
ては、互いに発振周波数の異なる2種のレーザー光をレ
ーザーの外部に配した光検出器を用いてビート周波数の
変化すなわち回転数及び回転方向を検知するものであ
る。
The semiconductor laser has been described above as an example, but the same applies to a gas laser. [Second Embodiment] In the first embodiment, the beat frequency is extracted as an electric signal from the one laser as a change in the voltage applied to the one laser and the change in the current signal flowing in the one laser. On the other hand, in the second embodiment, the change in the beat frequency, that is, the number of rotations and the direction of rotation are detected by using a photodetector in which two types of laser beams having different oscillation frequencies are arranged outside the laser. is there.

【0183】<1> 図19〜図21を参照して第2の
実施形態について説明する。図2、図3と同一番号を付
したものは、同じものを表している。
<1> A second embodiment will be described with reference to FIGS. 2 and 3 denote the same items.

【0184】図19(A)図20(C)において、12
56は第1のレーザー1200の主モード光1206の
出力光である。1257は、第2のレーザー1201の
主モード光1207の出力光である。1230は光検出
器であり、両方の出力光1256と1257が干渉し合
い、それらの発振周波数差に応じた信号が当該光検出器
より検出される。
In FIG. 19A and FIG.
Reference numeral 56 denotes output light of the main mode light 1206 of the first laser 1200. Reference numeral 1257 denotes output light of the main mode light 1207 of the second laser 1201. Reference numeral 1230 denotes a photodetector. Both output lights 1256 and 1257 interfere with each other, and a signal corresponding to the difference between the oscillation frequencies is detected by the photodetector.

【0185】図20(D)において1240はミラーで
ある。CCW光1209の出力光をこのミラー1240
で反射させ光検出器1230に入射させている。
In FIG. 20D, reference numeral 1240 denotes a mirror. The output light of the CCW light 1209 is transferred to this mirror 1240
And is incident on the photodetector 1230.

【0186】なお、図21(E)及び図21(F)は、
図20(C)及び図20(D)における主モード光発生
のためのテーパー領域1204、1205のかわりに、
光アイソレーター等の光学素子を用いた場合である。図
19が半導体レーザー、図20及び図21はガスレーザ
ーの場合である。なお、図19〜図21のように、互い
に異なる発振周波数(波長)を有する出力光1256,
1257を光検出器1230にて受光する場合は、第1
及び第2のレーザー(1200,1201)は、必ずし
も近接配置されていることを要しない。すなわち、光の
しみ出し距離内に配置することも要しない。
Note that FIGS. 21E and 21F show
Instead of the tapered regions 1204 and 1205 for generating main mode light in FIGS. 20C and 20D,
This is a case where an optical element such as an optical isolator is used. FIG. 19 shows the case of a semiconductor laser, and FIGS. 20 and 21 show the case of a gas laser. As shown in FIGS. 19 to 21, output light 1256 having an oscillation frequency (wavelength) different from each other.
When light 1257 is received by the photodetector 1230, the first
The second lasers (1200, 1201) do not necessarily have to be arranged close to each other. That is, it is not necessary to dispose within the light seeping distance.

【0187】<2> 更に図22、図23を参照して第
2の実施形態について説明する。図4,5と同一のもの
については同一番号を付している。
<2> The second embodiment will be described with reference to FIGS. 22 and 23. 4 and 5 are denoted by the same reference numerals.

【0188】図22(A)において、1356、135
7は第1及び第2のレーザーそれぞれからの出力光であ
り、1330は、光検出器である。
In FIG. 22A, 1356, 135
7 is output light from each of the first and second lasers, and 1330 is a photodetector.

【0189】第1及び第2のレーザーの主モード光13
06,1307に光学的に結合する第3の光導波路13
20から両光の出力光を光検出器1330に受光させ
る。
The main mode light 13 of the first and second lasers
Third Optical Waveguide 13 Optically Coupled to 06,1307
From 20, both output lights are received by the photodetector 1330.

【0190】そして、当該光検出器からの信号により、
回転を検知する。
Then, according to the signal from the photodetector,
Detect rotation.

【0191】図22は半導体レーザー、図23がガスレ
ーザーの場合である。
FIG. 22 shows the case of a semiconductor laser, and FIG. 23 shows the case of a gas laser.

【0192】<3> 更に、図24、図25を参照し
て、第2の実施形態について説明する。なお、図6、図
7と同一のものについては同一番号を付している。
<3> Further, a second embodiment will be described with reference to FIGS. 6 and 7 are denoted by the same reference numerals.

【0193】1430は光検出器、1456、1457
は第1及び第2のレーザーの主モード光の出力光であ
り、光検出器1430によって受光される。
Reference numeral 1430 denotes a photodetector, 1456, 1457
Is output light of main mode light of the first and second lasers, and is received by the photodetector 1430.

【0194】図24が半導体レーザー、図25がガスレ
ーザーの場合である。
FIG. 24 shows the case of a semiconductor laser, and FIG. 25 shows the case of a gas laser.

【0195】<4> 更に、図26、図27を参照して
第2の実施形態について説明する。図8、図9と同じ物
には同一番号を付している。
<4> Further, a second embodiment will be described with reference to FIGS. 26 and 27. 8 and 9 are denoted by the same reference numerals.

【0196】図26、図27においては、第1のレーザ
ーと第2のレーザーとが光導波路の一部を共有するよう
に構成されている。
In FIGS. 26 and 27, the first laser and the second laser share a part of the optical waveguide.

【0197】1556、1557は第1及び第2のレー
ザーの主モード光の出力光であり、ともに光検出器15
30で受光される。
Reference numerals 1556 and 1557 denote output lights of main mode light of the first and second lasers.
The light is received at 30.

【0198】図26は半導体レーザーの場合、図27は
ガスレーザーの場合である。
FIG. 26 shows the case of a semiconductor laser, and FIG. 27 shows the case of a gas laser.

【0199】ここでいう光検出器とは、具体的にいえば
光の強度を電気信号に変換する装置で、光電子放出(外
部光電効果)を用いた光電管、光電子増倍管がある。ま
た、半導体における内部光電効果を利用した各種の素
子、すなわち光導電効果による光導電セル、フォトダイ
オード、フォトトランジスター、アバランシュフォトダ
イオード、光起電力効果による光電池がある。また、光
吸収による熱検出器すなわち熱電対検出器、ボロメータ
ー、ゴーレイセル、焦電効果による焦電光検出器などが
ある。
The photodetector referred to here is a device for converting the intensity of light into an electric signal, and specifically includes a phototube and a photomultiplier using photoemission (external photoelectric effect). In addition, there are various devices utilizing the internal photoelectric effect in a semiconductor, that is, a photoconductive cell, a photodiode, a phototransistor, an avalanche photodiode, and a photovoltaic cell using a photovoltaic effect. Further, there are a heat detector by light absorption, that is, a thermocouple detector, a bolometer, a Golay cell, a pyroelectric light detector by a pyroelectric effect, and the like.

【0200】以下、本発明に用いることのできるリング
形状を有する半導体レーザーについて説明する。
Hereinafter, a semiconductor laser having a ring shape which can be used in the present invention will be described.

【0201】図28は、図4に示す半導体レーザーのA
A'間での断面図の一例を模式的に示したものである。2
800は半導体レーザー、2801は活性層、2802
は基板、2803はアノード、2804はカソード、2
806は上部クラッド層、2807は下部クラッド層で
ある。
FIG. 28 is a sectional view of the semiconductor laser shown in FIG.
FIG. 3 schematically shows an example of a cross-sectional view between A ′. 2
800 is a semiconductor laser, 2801 is an active layer, 2802
Is a substrate, 2803 is an anode, 2804 is a cathode, 2
Reference numeral 806 denotes an upper cladding layer, and 2807 denotes a lower cladding layer.

【0202】このように少なくとも上部クラッド層28
06の中央部領域がくりぬかれた構造(リング形状)2
809にすることにより、半導体レーザーの中央部領域
に電流が流れにくくなる。従って、主として周回する光
のみに利得を生じさせることができるので、無効な電流
を低減することができる。特に、単一横モードが実現さ
れている場合には、ビート周波数は非常に安定したもの
となる。
As described above, at least the upper cladding layer 28
06 (Ring shape) with the center region hollowed out
809 makes it difficult for current to flow in the central region of the semiconductor laser. Therefore, since a gain can be generated only in the light that mainly circulates, an ineffective current can be reduced. In particular, when the single transverse mode is realized, the beat frequency becomes very stable.

【0203】図28においては、光ガイド層やキャップ
層を特に示していないが、それらの層がある場合には、
少なくとも上部クラッド層2806の中央部がくりぬか
れた構造になっていれば良い。
In FIG. 28, the light guide layer and the cap layer are not particularly shown.
It suffices that at least the central portion of the upper cladding layer 2806 has a hollow structure.

【0204】図29にその一例を示す。2921はキャ
ップ層、2922及び2923は光ガイド層、2901
は活性層、2904はカソードである。
FIG. 29 shows an example. 2921 is a cap layer, 2922 and 2923 are light guide layers, 2901
Denotes an active layer and 2904 denotes a cathode.

【0205】また、上部クラッド層2906やキャップ
層2921等の形状はそのままに、電極2903をリン
グ状に形成することも可能である。なお、図において
は、アノード電極2903は、レーザー装置全面に設け
ているが、必ずしも全面に設けなくてもよい。
Further, it is possible to form the electrode 2903 in a ring shape while keeping the shapes of the upper cladding layer 2906, the cap layer 2921, and the like. Although the anode electrode 2903 is provided on the entire surface of the laser device in the drawing, it is not always necessary to provide the anode electrode 2903 on the entire surface.

【0206】また、図30に示すように、活性層280
1の一部あるいは活性層自体をリング形状にしたり、図
21に示すように下部クラッド層2807の一部をもリ
ング形状にすることも好ましいものである。活性層の一
部をもリング形状にした場合、活性層の体積が減少する
ので、より効果的に閾値電流の低減を図ることができ
る。
As shown in FIG. 30, the active layer 280
It is also preferable that part of the active layer 1 or the active layer itself is formed in a ring shape, or that a part of the lower cladding layer 2807 is also formed in a ring shape as shown in FIG. When a part of the active layer is also formed into a ring shape, the volume of the active layer is reduced, so that the threshold current can be more effectively reduced.

【0207】とりわけ、レーザー光が分布している領域
(例えば、図31中のl)の範囲内において、リング形
状を有していることが好適である。すなわち、活性層が
リング状(ドーナツ状)であることが好ましい。
In particular, it is preferable to have a ring shape within the range where the laser light is distributed (for example, 1 in FIG. 31). That is, the active layer is preferably ring-shaped (donut-shaped).

【0208】例えば、活性層厚が0.1μmの場合、図
31中のlは、1μm程度である。
For example, when the thickness of the active layer is 0.1 μm, 1 in FIG. 31 is about 1 μm.

【0209】活性層面に対して垂直方向のしみだし距離
内において、リング状の構造を有していれば活性層に対
する光閉じ込め係数が大きくなり、好適に低電流駆動が
可能になり、また発振周波数も安定する。もちろん、図
32に示すように、半導体レーザー2800全体がリン
グ形状を有していても良い。
Within the seepage distance in the direction perpendicular to the surface of the active layer, if the structure has a ring shape, the light confinement coefficient for the active layer becomes large, so that low current driving can be suitably performed, and the oscillation frequency can be improved. Is also stable. Of course, as shown in FIG. 32, the entire semiconductor laser 2800 may have a ring shape.

【0210】なお、図31においては、光のしみだし距
離lがクラッド層2806,2807内に位置するよう
に記載しているが、もちろんクラッド層の屈折率や厚さ
等の条件によっては、クラッド層を超えて光がしみだし
ている場合もある。この様な場合には、光のしみだし距
離lに相当する部分は、円筒形状を有していることが好
ましい。また、活性層とクラッド層間の光ガイド層や基
板2802にまでしみだしている場合には、しみだし距
離に対応する光ガイド層、基板の一部がリング形状であ
ることが好ましい。
Although FIG. 31 shows that the light exudation distance 1 is located within the cladding layers 2806 and 2807, it is needless to say that depending on the conditions such as the refractive index and the thickness of the cladding layer, Light may seep beyond the layers. In such a case, the portion corresponding to the light exudation distance 1 preferably has a cylindrical shape. In the case where the light guide layer between the active layer and the clad layer or the substrate 2802 is exuded, it is preferable that a part of the optical guide layer and the substrate corresponding to the exudation distance have a ring shape.

【0211】なお、光の損失を防ぎ、低電流あるいは低
電圧駆動が求められる場合には、低屈折率層2806,
2807における光の損失を低減することが望ましい。
When low current or low voltage driving is required to prevent loss of light, a low refractive index layer 2806,
It is desirable to reduce the loss of light at 2807.

【0212】図33に、図32の領域2850を拡大し
た図を示す。低電力駆動する場合には、低屈折率層側面
と、該活性層面のなす角θ1 ,θ2 (図33)が、 75゜≦θ1 , θ2 ≦105゜ 好ましくは、80゜≦θ1 ,θ2 ≦100゜ 更に好ましくは、85゜≦θ1 ,θ2 ≦95゜を満たす
ように、レーザー装置を作製することが望ましい。
FIG. 33 is an enlarged view of the area 2850 in FIG. In the case of driving with low power, the angles θ 1 and θ 2 (FIG. 33) formed by the side surface of the low refractive index layer and the surface of the active layer are: 75 ° ≦ θ 1 , θ 2 ≦ 105 °, preferably 80 ° ≦ θ 1 , θ 2 ≦ 100 ° More preferably, it is desirable to manufacture a laser device so as to satisfy 85 ° ≦ θ 1 , θ 2 ≦ 95 °.

【0213】かかる条件を満たすことにより、該低屈折
率層2806,2807にしみ出している光(エバネッ
セント光)の損失を防げるので、より低電流(あるいは
低電圧)で半導体レーザーを駆動することが可能とな
る。
By satisfying such conditions, loss of light (evanescent light) seeping into the low refractive index layers 2806 and 2807 can be prevented, so that the semiconductor laser can be driven with lower current (or lower voltage). It becomes possible.

【0214】もちろん、半導体レーザー側面が全反射面
であることも好ましいものである。全反射面において光
のしみだしている領域の90%以上が活性層面となす角
が、上記範囲内であることが好ましい。
Of course, it is also preferable that the side surface of the semiconductor laser is a total reflection surface. It is preferable that the angle formed by 90% or more of the light exuding region on the total reflection surface with the active layer surface is within the above range.

【0215】また、低屈折率層の全周にわたる側面が、
上述のθ1 ,θ2 の条件を満たしていることも好ましい
ものである。レーザーの内部側面も上述のθ1 ,θ2
条件を満たしていれば更によい。
Further, the side surface over the entire circumference of the low refractive index layer is
It is also preferable that the above conditions of θ 1 and θ 2 are satisfied. It is more preferable that the inner side surface of the laser also satisfies the above conditions of θ 1 and θ 2 .

【0216】また、活性層2801を挟む低屈折率層側
面の面精度(表面粗さ)は、活性層における媒質内波長
(真空中での波長/媒質の等価屈折率)の2分の1以
下、より好ましくは3分の1以下であることが好まし
い。具体的には、InP系(波長1.55μm、媒質の
等価屈折率3.6)の場合、約0.22μm以下、好ま
しくは、0.14μm以下ということになる。
The surface accuracy (surface roughness) of the side surface of the low-refractive-index layer sandwiching the active layer 2801 is not more than half of the wavelength in the medium (wavelength in vacuum / equivalent refractive index of the medium) in the active layer. , More preferably less than 1/3. Specifically, in the case of an InP system (wavelength: 1.55 μm, equivalent refractive index of the medium: 3.6), it is about 0.22 μm or less, preferably 0.14 μm or less.

【0217】また、GaAs系(波長0.85μm、媒
質の等価屈折率3.6)の場合、約0.12μm以下、
好ましくは、0.08μm以下である。
In the case of a GaAs system (wavelength: 0.85 μm, equivalent refractive index of the medium: 3.6), about 0.12 μm or less,
Preferably, it is 0.08 μm or less.

【0218】もちろん、低屈折率層側面のみではなく、
活性層側面も上述の範囲にあることが望ましい。
Of course, not only the side surface of the low refractive index layer,
It is desirable that the side surface of the active layer is also in the above range.

【0219】なお、リング形状部の少なくとも一部に、
絶縁性材料(誘電体薄膜)を充填することも好ましいも
のである。もちろん、所望の特性が得られる場合には、
絶縁性材料に限られないし、また、中空部分を完全に充
填する必要もない。
Note that at least a part of the ring-shaped portion is
It is also preferable to fill with an insulating material (dielectric thin film). Of course, if the desired characteristics are obtained,
It is not limited to an insulating material, and it is not necessary to completely fill the hollow portion.

【0220】誘電体薄膜としては、クラッド層に比べ比
抵抗値が高ければ特に限定されるものではないが、アモ
ルファスSi、SiO2 、MgO、SiNが好適に用い
られる。充填材により、円筒形状の内側に全反射面を形
成しても良い。図34のように、1種類の材料2930
を充填しても良いし、または混合物であっても良い。ま
た、図35のように、活性層等の内側及び外側側面の少
なくとも一方を薄膜2931で被覆することも好まし
い。この場合、外部雰囲気にさらされることによる素子
特性の劣化を防止できるとともに、完全に充填する場合
に比べ、材料の節約が可能である。図25においては、
1層の被覆膜を示しているが、複数層であっても良いこ
とは言うまでもない。
The dielectric thin film is not particularly limited as long as its specific resistance is higher than that of the cladding layer, but amorphous Si, SiO 2 , MgO, and SiN are preferably used. The filler may form a total reflection surface inside the cylindrical shape. As shown in FIG. 34, one type of material 2930
Or a mixture thereof. In addition, as shown in FIG. 35, it is preferable that at least one of the inner side and the outer side surface of the active layer or the like is covered with the thin film 2931. In this case, deterioration of device characteristics due to exposure to an external atmosphere can be prevented, and material can be saved compared to a case where the device is completely filled. In FIG. 25,
Although a single-layer coating film is shown, it goes without saying that a plurality of layers may be used.

【0221】複数層の誘電体薄膜を用いる場合には、S
iO2 とSiのペアを何層か設けることも好ましいもの
である。もちろん、所望の特性が得られれば、完全に充
填する必要はない。
When a plurality of dielectric thin films are used, S
It is also preferable to provide several layers of pairs of iO 2 and Si. Of course, if the desired properties are obtained, it is not necessary to completely fill.

【0222】以下に、充填する際の別の例について示
す。
Hereinafter, another example of filling will be described.

【0223】図36において、2930は絶縁膜であ
る。このようにアノード2903下部中央部に絶縁膜領
域2930を有することも好ましいものである。半導体
レーザー装置中央部に電流が流れにくくなり、無効な電
流が減るとともに単一横モード化が生じ易くなる。電極
構造を平坦に形成したい場合には有用である。
In FIG. 36, reference numeral 2930 denotes an insulating film. As described above, it is also preferable to have the insulating film region 2930 in the lower central portion of the anode 2903. The current does not easily flow in the center of the semiconductor laser device, the ineffective current is reduced, and the single transverse mode is easily generated. This is useful when a flat electrode structure is desired.

【0224】また、上部クラッド層2906がP型の場
合には、絶縁膜2930の代わりにPNP型の導電性を
持つ物質を充填することで、レーザー中央部領域は、P
NPNサイリスタ構造となって、電流を流れにくくする
ことができる。
In the case where the upper cladding layer 2906 is of a P-type, a PNP-type conductive material is filled in place of the insulating film 2930, so that the laser central region becomes P-type.
With the NPN thyristor structure, it is possible to make the current hardly flow.

【0225】また、図37における2840はたとえば
Feドープ高抵抗層である。このような高抵抗層を利用
する形態によっても半導体レーザー素子中央部に電流が
流れにくい構造を実現できる。
In FIG. 37, reference numeral 2840 denotes, for example, an Fe-doped high-resistance layer. By using such a high resistance layer, a structure in which a current does not easily flow in the center of the semiconductor laser device can be realized.

【0226】半導体レーザーの活性層の中空部分280
9(例えば、図31)は、およそ中央部に位置していれ
ば良い。導波モードが存在しない状態をカットオフとい
うが、横モードを安定化するため、高次のモードに対す
るカットオフ条件を満たすように形成することが好まし
い。また、中空部分の直径d(図28)も、高次のモー
ドに対するカットオフ条件を満たすように規定すること
が望ましい。
Hollow portion 280 of active layer of semiconductor laser
9 (for example, FIG. 31) may be located approximately at the center. A state in which no waveguide mode exists is called a cutoff. In order to stabilize a transverse mode, it is preferable that the waveguide be formed so as to satisfy a cutoff condition for a higher-order mode. It is desirable that the diameter d of the hollow portion (FIG. 28) is also defined so as to satisfy the cutoff condition for the higher-order mode.

【0227】高次のモードに対するカットオフ条件を満
たすことにより、横モードは基本モードのみになり、安
定になる。
By satisfying the cut-off condition for the higher-order mode, the transverse mode becomes only the basic mode and becomes stable.

【0228】また、中空部分の形状もできるだけ高次モ
ードのカットオフ条件を満たし、かつ単一の導波モード
のみが存在(単一横モード化)するような形状とするこ
とが好ましい。
Further, it is preferable that the shape of the hollow portion also satisfies the cutoff condition of the higher-order mode as much as possible, and that the shape is such that only a single guided mode exists (single transverse mode).

【0229】中空形状を有するレーザー装置の形成は、
基板上に活性層、光ガイド層、クラッド層等となる半導
体膜を堆積させる際に、マスク等を利用してリング状に
堆積させても良い。また、活性層、光ガイド層、クラッ
ド層等を堆積後、リング形状になる様エッチング等によ
りくりぬいても良い。
The formation of a laser device having a hollow shape is as follows.
When a semiconductor film to be an active layer, a light guide layer, a clad layer, or the like is deposited on a substrate, the semiconductor film may be deposited in a ring shape using a mask or the like. After the active layer, the light guide layer, the clad layer, and the like are deposited, they may be removed by etching or the like so as to form a ring shape.

【0230】中空部を形成する際のエッチング方法とし
ては、ウエットエッチングや、ガスエッチング、プラズ
マエッチング、スパッタエッチング、反応性イオンエッ
チング(RIE)、反応性イオンビームエッチング(R
IBE)などを適宜用いることができる。
The etching method for forming the hollow portion includes wet etching, gas etching, plasma etching, sputter etching, reactive ion etching (RIE), and reactive ion beam etching (R).
IBE) or the like can be used as appropriate.

【0231】本発明に適用可能な活性層の材料として
は、GaAs、InP、ZnSe、AlGaAs、In
GaAsP、InGaAlP、InGaAsP、GaA
sP、InGaAsSb、AlGaAsSb、InAs
SbP、PbSnTe、GaN、GaAlN、InGa
N、InAlGaN、GaInP、GaInAs、Si
Ge系、等が挙げられる。
The material of the active layer applicable to the present invention includes GaAs, InP, ZnSe, AlGaAs, and InGaAs.
GaAsP, InGaAlP, InGaAsP, GaAs
sP, InGaAsSb, AlGaAsSb, InAs
SbP, PbSnTe, GaN, GaAlN, InGa
N, InAlGaN, GaInP, GaInAs, Si
Ge-based, and the like.

【0232】クラッド層としては、上記活性層に適用で
きるものを用いることができる。
As the clad layer, those applicable to the above-mentioned active layer can be used.

【0233】活性層とクラッド層の組み合わせとして
は、例えば、PbSnTe(活性層)/PbSeTe
(クラッド層)、PbSnSeTe(活性層)/PbS
eTe(クラッド層)、PbEuSeTe(活性層)/
PbEuSeTe、PbEuSeTe(活性層)/Pb
Te(クラッド層)、InGaAsSb(活性層)/G
aSb(クラッド層)、AlInAsSb(活性層)/
GaSb(クラッド層)、InGaAsP(活性層)/
InP(クラッド層)、AlGaAs(活性層)/Al
GaAs(クラッド層)、AlGaInP(活性層)/
AlGaInP(活性層)等を用いることができる。
As the combination of the active layer and the cladding layer, for example, PbSnTe (active layer) / PbSeTe
(Cladding layer), PbSnSeTe (active layer) / PbS
eTe (cladding layer), PbEuSeTe (active layer) /
PbEuSeTe, PbEuSeTe (active layer) / Pb
Te (cladding layer), InGaAsSb (active layer) / G
aSb (cladding layer), AlInAsSb (active layer) /
GaSb (cladding layer), InGaAsP (active layer) /
InP (cladding layer), AlGaAs (active layer) / Al
GaAs (cladding layer), AlGaInP (active layer) /
AlGaInP (active layer) or the like can be used.

【0234】また、半導体レーザーの構造としては、活
性層はバルク構造に限らず、単一量子井戸構造(SQ
W)、多重量子井戸構造(MQW)などの構造を用いる
こともできる。
The structure of the semiconductor laser is not limited to the active layer having a bulk structure, but may be a single quantum well structure (SQ).
W) and a multiple quantum well structure (MQW).

【0235】量子井戸型レーザーを用いる場合には、歪
量子井戸型構造をとることも好ましいものである。例え
ば、約1%の圧縮歪みを持つInGaAsP量子井戸8
層と、InGaAsPの障壁層により活性層を形成す
る。もちろんMIS構造を用いることもできる。
When a quantum well laser is used, it is also preferable to adopt a strained quantum well structure. For example, an InGaAsP quantum well 8 having a compression strain of about 1%
The active layer is formed by the layer and the barrier layer of InGaAsP. Of course, an MIS structure can also be used.

【0236】基板としては、所望の材料を成長させるこ
とができる基板であれば良く、GaAs基板、InP基
板、GaSb基板、InAs基板、PbTe基板、Ga
N基板、ZnSe基板、ZnS基板などの化合物半導体
や、SiC基板、4H−SiC基板、6H−SiC基
板、サファイア基板、シリコン基板、SOI基板等を用
いることができる。
The substrate may be any substrate on which a desired material can be grown, and may be a GaAs substrate, InP substrate, GaSb substrate, InAs substrate, PbTe substrate, Ga
A compound semiconductor such as an N substrate, a ZnSe substrate, or a ZnS substrate, a SiC substrate, a 4H-SiC substrate, a 6H-SiC substrate, a sapphire substrate, a silicon substrate, an SOI substrate, or the like can be used.

【0237】半導体レーザーの活性層等の形成には、液
相エピタキシ(LPE法)、分子線エピタキシ(MBE
法)、有機金属気相成長法(MOCVD法、MOVPE
法)、原子層成長法(ALE法)、有機金属分子線エピ
タキシ(MOMBE)、化学ビームエピタキシ(CB
E)など用いることができる。
The active layer and the like of the semiconductor laser are formed by liquid phase epitaxy (LPE method), molecular beam epitaxy (MBE).
Method), metal organic chemical vapor deposition (MOCVD, MOVPE)
Method), atomic layer growth method (ALE method), metalorganic molecular beam epitaxy (MOMBE), chemical beam epitaxy (CB)
E) can be used.

【0238】アノード電極としては、Cr/Au、Ti
/Pt/Au、AuZn/Ti/Pt/Au等を用いる
ことができる。カソード電極としては、AuGe/Ni
/AuやAuSn/Mo/Au等を用いることができ
る。
As the anode electrode, Cr / Au, Ti
/ Pt / Au, AuZn / Ti / Pt / Au or the like can be used. AuGe / Ni as the cathode electrode
/ Au and AuSn / Mo / Au can be used.

【0239】もちろん、これらに限定されるものではな
い。
Of course, the present invention is not limited to these.

【0240】また、基板や活性層等の導電性に応じて適
宜、電極の配置を図面に記載の形態と逆にすることも可
能である。他の実施形態においても同様である。
The arrangement of the electrodes can be appropriately reversed from that shown in the drawings according to the conductivity of the substrate, the active layer, and the like. The same applies to other embodiments.

【0241】なお、クラッド層上に、電極との接触抵抗
を低くするためのキャップ層(コンタクト層)を形成し
た後、該キャップ層上に上記電極材料を形成することも
好ましいものである。
It is also preferable to form a cap layer (contact layer) for reducing contact resistance with an electrode on the clad layer and then form the above-mentioned electrode material on the cap layer.

【0242】例えば、InGaAsP(活性層)/P型
InP(クラッド層)/P型InGaAsP(キャップ
層)/電極の構成である。
For example, the structure is InGaAsP (active layer) / P-type InP (cladding layer) / P-type InGaAsP (cap layer) / electrode.

【0243】なお、図面上では、基板下にカソード電極
があるように図示しているが、もちろん、基板の種類に
よっては、アノード、カソードの配置が逆になることも
ある。
Although the drawing shows the cathode electrode below the substrate, the arrangement of the anode and the cathode may be reversed depending on the type of the substrate.

【0244】なお、半導体レーザーの熱に対する影響を
防止するため、放熱材料(ヒートシンク)上に半導体レ
ーザーチップをマウントすることも好ましいものであ
る。ヒートシンク材料としては、Cu、Si、SiC、
AlN、ダイヤモンドなどを用いることができる。もち
ろん、これらに限定されるものではない。また、必要に
応じて温度制御用としてペルチェ素子を用いることもで
きる。
It is also preferable to mount a semiconductor laser chip on a heat radiating material (heat sink) in order to prevent the semiconductor laser from affecting the heat. As a heat sink material, Cu, Si, SiC,
AlN, diamond, or the like can be used. Of course, it is not limited to these. Further, if necessary, a Peltier element can be used for temperature control.

【0245】また、半導体レーザーが、確実に全反射面
となるように、あるいは劣化防止等のため、半導体レー
ザーの側面(光が存在している領域の側面)に、絶縁膜
(コーティング膜)を形成することも好ましいものであ
る。このコーティング材料としては、SiO2、Si
N、Al23、Si34などの絶縁膜やアモルファスシ
リコン(α−Si)等を用いることができる。
In order to ensure that the semiconductor laser becomes a total reflection surface, or to prevent deterioration, an insulating film (coating film) is provided on the side surface (side surface of the region where light exists) of the semiconductor laser. The formation is also preferable. The coating materials include SiO 2 , Si
An insulating film such as N, Al 2 O 3 , Si 3 N 4 or amorphous silicon (α-Si) can be used.

【0246】また、前述のリング形状の中空部に相当す
る部分を図38に示すように高抵抗化しておき、実質的
な光導波路の形状をリング状とすることも好ましいもの
である。
It is also preferable that a portion corresponding to the above-mentioned ring-shaped hollow portion has a high resistance as shown in FIG. 38, and the substantial shape of the optical waveguide is ring-shaped.

【0247】その場合の断面図の一例の模式図を図38
に示す。
FIG. 38 is a schematic diagram showing an example of a sectional view in that case.
Shown in

【0248】2801は活性層、2802は基板、28
03はアノード、2804はカソード、2806は上部
クラッド層、2807は下部クラッド層、2859はイ
オン注入により高抵抗化されている領域を示す。このよ
うな構成にすることにより、電流は中央部領域には流れ
にくくなり、主として周回する光のみに利得を与えるこ
とができる。
2801 is an active layer, 2802 is a substrate, 28
Numeral 03 denotes an anode, numeral 2804 denotes a cathode, numeral 2806 denotes an upper cladding layer, numeral 2807 denotes a lower cladding layer, and numeral 2859 denotes a region whose resistance is increased by ion implantation. With such a configuration, the current is less likely to flow in the central region, and a gain can be given mainly to only the circulating light.

【0249】なお、図38においては、高抵抗化領域2
859の界面がはっきりしているように記載している
が、実際には界面において多少の広がりがある。もちろ
ん、図39に示すように、イオン注入の際の投影飛程が
主として、活性層にくるように、イオン注入を行うこと
も好ましいものである。
In FIG. 38, high resistance region 2
Although the interface at 859 is shown as being clear, in practice there is some spread at the interface. Of course, as shown in FIG. 39, it is also preferable to perform ion implantation so that the projection range at the time of ion implantation mainly comes to the active layer.

【0250】図38においては、上部クラッド層の少な
くとも一部が高抵抗化されているように記載している
が、中央部領域に電流が流れにくい構造となっていれ
ば、活性層領域2801の一部まで高抵抗化されていて
も、下部クラッド層2807の少なくとも一部まで高抵
抗化されていてもよい。もちろん、半導体レーザーの中
央部領域全体が高抵抗化されていても良い。
In FIG. 38, at least a part of the upper cladding layer is described as having a high resistance. However, if the structure is such that a current does not easily flow in the central region, the active layer region 2801 has a high resistance. The resistance may be partially increased, or at least a part of the lower cladding layer 2807 may be increased in resistance. Of course, the entire central region of the semiconductor laser may have a higher resistance.

【0251】とりわけ、活性層2801の中央部領域が
高抵抗化されていれば、実質的な活性層体積が減少する
ことになり、駆動電流を更に低減することができる。
In particular, when the central region of the active layer 2801 has a high resistance, the volume of the active layer is substantially reduced, and the drive current can be further reduced.

【0252】もちろん、活性層付近の深さに投影飛程を
持つようにイオン注入を行ない、当該深さ付近を中心に
高抵抗化することも可能である。
Of course, it is also possible to perform ion implantation so as to have a projection range at a depth near the active layer, and to increase the resistance around the depth.

【0253】また、図38においては、アノード280
3は、半導体レーザーの周囲に配置した構造としている
が、レーザー上面の全面に配しても、あるいは逆に、一
部の領域に配してもよい。
In FIG. 38, the anode 280
Although 3 has a structure arranged around the semiconductor laser, it may be arranged on the entire upper surface of the laser, or conversely, may be arranged in a partial area.

【0254】適宜、光ガイド層、キャップ層等を形成す
ることも可能である。
As appropriate, a light guide layer, a cap layer and the like can be formed.

【0255】本発明にいう高抵抗化に関しては、活性層
種類によっても異なるが、およそイオン注入領域におけ
る比抵抗が、100Ω・cmから105Ω・cm、好ま
しくは、5×103Ω・cmから1×105Ω・cmであ
るとよい。
Regarding the increase in resistance according to the present invention, the specific resistance in the ion-implanted region is approximately 100 Ω · cm to 10 5 Ω · cm, preferably 5 × 10 3 Ω · cm, although it depends on the type of the active layer. And 1 × 10 5 Ω · cm.

【0256】イオン注入種としては、プロトンやホウ素
が挙げられる。
Examples of the ion-implanted species include proton and boron.

【0257】また、イオン注入の投影飛程Rpを、活性
層中央になるようにイオン注入を行なうことも好まし
い。その場合の加速電圧としては、活性層上のクラッド
層、光ガイド層等の材質、厚さ等を考慮して、10Ke
Vから1MeVの範囲で適宜行うことが好ましい。
It is also preferable to perform ion implantation so that the projection range Rp of the ion implantation is at the center of the active layer. In this case, the acceleration voltage is set to 10 Ke in consideration of the material and thickness of the cladding layer on the active layer, the optical guide layer, and the like.
It is preferable to perform the treatment appropriately in the range of V to 1 MeV.

【0258】イオン注入量は、1×1013cm-2から1
×1015cm-2の範囲内で行うことができる。
The amount of ion implantation is from 1 × 10 13 cm −2 to 1
It can be performed within a range of × 10 15 cm -2 .

【0259】イオン注入の際の基板温度としては、室温
でよい。
The substrate temperature at the time of ion implantation may be room temperature.

【0260】イオン注入領域は、厳密に半導体レーザー
の中央部である必要はなく、高次のモードに対するカッ
トオフ条件を満たすように、略中央にイオン注入を行な
うことが好ましい。
The ion implantation region does not need to be strictly at the center of the semiconductor laser, but is preferably implanted substantially at the center so as to satisfy the cut-off condition for higher-order modes.

【0261】注入領域の直径dも、高次のモードに対す
るカットオフ条件を満たすように規定することが望まし
い。
It is desirable that the diameter d of the implantation region is also defined so as to satisfy the cutoff condition for the higher-order mode.

【0262】また、注入領域の形状は必ずしも円形に限
定されるものではなく、できるだけ高次のモードのカッ
トオフ条件を満たし、かつ単一の導波モード(単一横モ
ード化)のみが存在するような形状にすることが好まし
い。
Further, the shape of the injection region is not necessarily limited to a circle, but satisfies the cut-off condition of a higher-order mode as much as possible, and only a single waveguide mode (single transverse mode) exists. It is preferable to make it into such a shape.

【0263】なお、注入後に、イオン注入時に生じたダ
メージを低減するためにアニール処理をすることも好ま
しいものである。アニール処理の温度としては、200
℃から500℃、好ましくは300℃から400℃であ
る。アニールの際の雰囲気しては、水素を含む雰囲気等
を用いることができる。
It is also preferable to perform an annealing process after the implantation in order to reduce damage caused during the ion implantation. The annealing temperature is 200
C. to 500.degree. C., preferably 300.degree. C. to 400.degree. As an atmosphere for annealing, an atmosphere containing hydrogen or the like can be used.

【0264】なお、高抵抗化のために、イオン注入を利
用する例を示したが、高抵抗化したい部分を選択的に酸
化することで、高抵抗化を実現してもよい。
Although an example in which ion implantation is used to increase the resistance has been described, the resistance may be increased by selectively oxidizing a portion to be increased in resistance.

【0265】以上、本発明の実施の形態について説明し
た。なお、本発明にいうジャイロとは、角速度検知及び
回転方向検知が可能な物品はもちろん、角速度のみ検知
する物品や回転方向のみ検知する物品をも含むものであ
る。
The embodiment of the present invention has been described. The gyro according to the present invention includes not only articles that can detect angular velocity and rotation direction, but also articles that detect only angular velocity and articles that detect only rotation direction.

【0266】(実施例1)図2(A)は本発明の特徴を
最もよく表す図画であり、A−A’での断面図が図40
である。1200はリング共振器型半導体レーザー、1
204は光導波路のテーパー部、33はアノード、34
は電気端子、35はキャップ層、36はクラッド層、3
7は光ガイド層、38は活性層、39は光ガイド層、1
201はリング共振器型半導体レーザー、1205は光
導波路のテーパー部、43はアノード、44は電気端
子、45はキャップ層、46はクラッド層、47は光ガ
イド層、48は活性層、49は光ガイド層、54は半導
体基板、55はカソード、1206は反時計回りのレー
ザー光、1207は時計回りのレーザー光である。
Example 1 FIG. 2A is a drawing that best illustrates the features of the present invention, and a cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG.
It is. 1200 is a ring resonator type semiconductor laser, 1
204 is a tapered portion of the optical waveguide, 33 is an anode, 34
Is an electric terminal, 35 is a cap layer, 36 is a cladding layer, 3
7 is a light guide layer, 38 is an active layer, 39 is a light guide layer, 1
201 is a ring resonator type semiconductor laser, 1205 is a tapered portion of an optical waveguide, 43 is an anode, 44 is an electric terminal, 45 is a cap layer, 46 is a cladding layer, 47 is a light guide layer, 48 is an active layer, and 49 is light A guide layer, 54 is a semiconductor substrate, 55 is a cathode, 1206 is a counterclockwise laser beam, and 1207 is a clockwise laser beam.

【0267】上記構成における製造方法を説明する。ま
ず、有機金属気相成長法を用いて、n−InP基板54
(厚み350μm)の上にリング共振器型半導体レーザ
ー1200を構成する1.3μm組成のアンドープIn
GaAsP光ガイド層39(厚み0.15μm)、1.
55μm組成のアンドープInGaAsP活性層38
(厚み0.1μm)、1.3μm組成のアンドープIn
GaAsP光ガイド層37(厚み0.15μm)、p−
InPクラッド層36(厚み2μm)、1.4μm組成
のp−InGaAsPキャップ層35(厚み0.3μ
m)を成長する。
The manufacturing method in the above configuration will be described. First, an n-InP substrate 54 is formed by using a metal organic chemical vapor deposition method.
(Thickness: 350 μm) and undoped In of 1.3 μm composition constituting the ring resonator type semiconductor laser 1200.
1. GaAsP light guide layer 39 (0.15 μm thickness);
Undoped InGaAsP active layer 38 of 55 μm composition
(Thickness 0.1 μm) Undoped In of 1.3 μm composition
GaAsP light guide layer 37 (0.15 μm thickness), p-
InP clad layer 36 (thickness 2 μm), p-InGaAsP cap layer 35 having a composition of 1.4 μm (thickness 0.3 μm)
m) grow.

【0268】又、有機金属気相成長法を用いて、n−I
nP基板54(厚み350μm)の上にリング共振器型
半導体レーザー1201を構成する1.3μm組成のア
ンドープInGaAsP光ガイド層49(厚み0.15
μm)、1.55μm組成のアンドープInGaAsP
活性層48(厚み0.1μm)、1.3μm組成のアン
ドープInGaAsP光ガイド層47(厚み0.15μ
m)、p−InPクラッド層46(厚み2μm)、1.
4μm組成のp−InGaAsPキャップ層45(厚み
0.3μm)を成長する。
Further, n-I is formed using metalorganic vapor phase epitaxy.
An undoped InGaAsP light guide layer 49 (having a thickness of 0.15 μm) having a composition of 1.3 μm and constituting a ring resonator type semiconductor laser 1201 on an nP substrate 54 (having a thickness of 350 μm)
μm), 1.55 μm undoped InGaAsP
Active layer 48 (0.1 μm thick), undoped InGaAsP light guide layer 47 having a composition of 1.3 μm (0.15 μm thick)
m), p-InP cladding layer 46 (2 μm thickness),
A p-InGaAsP cap layer 45 (thickness: 0.3 μm) having a composition of 4 μm is grown.

【0269】今回は、リング共振器型半導体レーザー1
200とリング共振器型半導体レーザー1201を構成
する共通の半導体層を同時に成長したが、それぞれ別々
に成長してもよい。
This time, the ring resonator type semiconductor laser 1
Although the common semiconductor layers constituting the semiconductor laser 200 and the ring resonator type semiconductor laser 1201 are grown at the same time, they may be grown separately.

【0270】結晶成長後、スピンコーターを用いて、p
−InPキャップ層の上にフォトレジストAZ−135
0(ヘキスト製)を膜厚が1μmとなるように塗布す
る。プリベークを80℃で30分おこなった後、ウェハ
ーにマスクをかけて露光した。現像、リンス後の光導波
路の幅は5μmであり、テーパー部1204と1205
では、光導波路の幅の最大値は8μm、最小値は5μm
である。なお、テーパー部の角度(図10のβ)は90
°になるように形成した。又、光導波路1周の長さは、
600μmである。
[0270] After the crystal growth, p was applied using a spin coater.
A photoresist AZ-135 on the InP cap layer
0 (made by Hoechst) is applied so that the film thickness becomes 1 μm. After pre-baking at 80 ° C. for 30 minutes, the wafer was exposed with a mask. The width of the optical waveguide after development and rinsing is 5 μm, and the tapered portions 1204 and 1205
Then, the maximum value of the width of the optical waveguide is 8 μm, and the minimum value is 5 μm.
It is. The angle of the tapered portion (β in FIG. 10) is 90
°. The length of one round of the optical waveguide is
It is 600 μm.

【0271】このあと、ウェハーをリアクティブ・イオ
ンビームエッチング装置に導入し、塩素ガスを用いて、
深さが3μmとなるようにエッチングした。最後に、p
−InGAsPキャップ層35,45の上に、それぞれ
アノード33,43としてCr/Auを蒸着によって形
成した。又、n−InP基板にカソード55として、A
uGe/Ni/Auを蒸着した。その後、水素雰囲気中
でアニールし、オーミック接触をとった。
After that, the wafer is introduced into a reactive ion beam etching apparatus, and chlorine gas is used.
Etching was performed to a depth of 3 μm. Finally, p
Cr / Au was formed as an anode 33 and 43 on the InGAsP cap layers 35 and 45 by vapor deposition, respectively. Further, as a cathode 55 on an n-InP substrate, A
uGe / Ni / Au was deposited. After that, annealing was performed in a hydrogen atmosphere to make ohmic contact.

【0272】上記構成において、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。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少ない
分だけ発振しきい利得が小さくてすむので、低注入電流
レベルで発振が開始する。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。
In the above structure, since the refractive index of the semiconductor is different from that of air, reflection occurs at the interface. Assuming that the refractive index of the semiconductor is 3.5, total reflection occurs when the angle between the normal to the interface and the laser beam is 16.6 degrees or more. In the mode that receives total reflection, the oscillation threshold gain can be small because the mirror loss is small compared to the other modes, so that oscillation starts at a low injection current level. Moreover, since the gain is concentrated in this oscillation mode, oscillation in other modes is suppressed.

【0273】図2(A)において、界面に対する法線と
レーザー光とのなす角は45度であり、全反射条件を満
たす。室温における発振しきい電流は2mAである。リ
ング共振器型レーザー1200の駆動電流3mA、リン
グ共振器型レーザー1201の駆動電流3.5mAであ
り、これらのレーザーが静止しているときは、レーザー
光1206とレーザー光1207の発振波長はほぼ等し
く、発振波長λは1.55μmである。ただし、リング
共振器型レーザー1200とリング共振器型レーザー1
201の駆動電流が異なるから、これらのレーザーを構
成する光導波路の等価屈折率の値に差が生じる。
In FIG. 2A, the angle between the laser beam and the normal to the interface is 45 degrees, which satisfies the condition of total reflection. The oscillation threshold current at room temperature is 2 mA. The driving current of the ring resonator type laser 1200 is 3 mA, and the driving current of the ring resonator type laser 1201 is 3.5 mA. When these lasers are stationary, the oscillation wavelengths of the laser light 1206 and the laser light 1207 are almost equal. And the oscillation wavelength λ is 1.55 μm. However, the ring resonator type laser 1200 and the ring resonator type laser 1
Since the drive currents of the lasers 201 are different, a difference occurs in the value of the equivalent refractive index of the optical waveguides constituting these lasers.

【0274】このため、発振周波数がわずかに異なり、
レーザー光1206の発振周波数f 3 は、レーザー光1
207の発振周波数f4 よりも1kHz大きい。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0.0735μ
mである。エバネッセント光の強度は指数関数的に減衰
するが(しみ出し距離は、電界振幅が1/eに減衰する
距離である)、リング共振器型レーザー1200と12
01がしみ出し距離以内の0.07μmだけ離れて配置
されていることから、レーザー光1206とレーザー光
1207とが効率よく結合する。この結果、それぞれの
リング共振器型レーザーの中でレーザー光1206と1
207が干渉する。このとき、電源電流が一定となるよ
う調整しておき、電極端子34とカソード55の間の電
圧、あるいは電極端子44とカソード55の間の電圧を
モニターすると、それぞれ振幅80mV、100mVで
周波数1kHzの信号が得られる。すなわち、リング共
振器型レーザー1200と1201が静止しているとき
でも、ビート周波数が検出できる。
For this reason, the oscillation frequency is slightly different.
Oscillation frequency f of laser light 1206 ThreeIs the laser light 1
207 oscillation frequency fFour1 kHz higher. Also,
When total reflection occurs, the evanescent
There is a luminescent light. When the oscillation wavelength is 1.55 μm
In this case, the exudation distance of evanescent light is 0.0735μ
m. Evanescent light intensity decays exponentially
(The exudation distance decreases the electric field amplitude to 1 / e
Distance), ring cavity lasers 1200 and 12
01 separated by 0.07 μm within the exudation distance
Laser light 1206 and laser light
1207 are efficiently coupled. As a result, each
Laser light 1206 and 1 in ring resonator type laser
207 interfere. At this time, the power supply current becomes constant
And adjust the voltage between the electrode terminal 34 and the cathode 55.
Voltage or the voltage between the electrode terminal 44 and the cathode 55
When you monitor, the amplitude is 80mV and 100mV respectively.
A signal with a frequency of 1 kHz is obtained. That is, both rings
When the pendulum lasers 1200 and 1201 are stationary
However, the beat frequency can be detected.

【0275】さて、リング共振器型レーザー1200と
1201が、カメラの手ぶれや自動車の振動程度の毎秒
30度の速度で時計回りに回転を受けると、反時計回り
のレーザー光1206の発振周波数f3 は88.7Hz
だけ増加する。一方、時計回りのレーザー光1207の
発振周波数f4 は88.7Hzだけ減少する。したがっ
て、ビート周波数は式(16)で表わされる。
When the ring resonator type lasers 1200 and 1201 are rotated clockwise at a speed of 30 degrees per second, such as camera shake or automobile vibration, the oscillation frequency f 3 of the counterclockwise laser beam 1206 is obtained. Is 88.7 Hz
Only increase. On the other hand, the oscillation frequency f 4 of the clockwise laser light 1207 decreases by 88.7 Hz. Therefore, the beat frequency is represented by equation (16).

【0276】[0276]

【数16】 一方、リング共振器型レーザー1200と1201が、
毎秒30度の速度で反時計回りに回転を受けると、ビー
ト周波数は式(17)で表わされる。
(Equation 16) On the other hand, the ring cavity lasers 1200 and 1201 are:
When subject to rotation counterclockwise at a rate of 30 degrees per second, the beat frequency is expressed by equation (17).

【0277】[0277]

【数17】 ビート周波数の増減量の絶対値は、回転速度に比例して
いるので、回転速度の検出ができるだけでなく、回転方
向とビート周波数の増減が1対1に対応しているので、
回転方向の検知が可能となる。こうして得られるレーザ
ー装置を、自動車、カメラ、レンズ、航空機、船舶に搭
載し、ジャイロとして使用する。
[Equation 17] Since the absolute value of the increase / decrease of the beat frequency is proportional to the rotation speed, not only can the rotation speed be detected, but also the rotation direction and the increase / decrease of the beat frequency correspond one-to-one.
The rotation direction can be detected. The laser device thus obtained is mounted on a car, a camera, a lens, an aircraft, a ship, and used as a gyro.

【0278】なお、この実施例では、定電流駆動とし、
端子電圧の変化を測定したが、もし定電圧駆動であれ
ば、端子に流れる電流の変化を検出することができる。
又、インピーダンスメーターを用いて、素子のインピー
ダンスの変化を直接検出してもよい。
In this embodiment, constant current driving is used.
Although the change in the terminal voltage was measured, if the driving was performed at a constant voltage, the change in the current flowing through the terminal could be detected.
Further, a change in the impedance of the element may be directly detected using an impedance meter.

【0279】これによって、ビート光を検出するための
光検出器が不要となり、その結果光検出器からの戻り光
が起因となる戻り光雑音もなくなる。
[0279] This eliminates the need for a photodetector for detecting beat light, and as a result, there is no return light noise caused by return light from the photodetector.

【0280】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
であってもかまわない。又、光導波路も、光路が囲む形
状が、図3のように四角形だけでなく、六角形や三角
形、あるいは円などどのような形状でもよい。
[0280] 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. The shape of the optical waveguide may be any shape, such as a hexagon, a triangle, or a circle, as well as a square as shown in FIG.

【0281】リング共振器型レーザー1200と120
1の発振波長が異なるようにするために、本実施例では
駆動電流の大きさを変えた。しかし、これ以外にも、光
導波路の長さや幅を変える、レーザーを構成している半
導体層の厚み・組成・材料を変えるなどして、2つのレ
ーザーの光学長を変えることで発振波長を変えることが
できる。
Ring resonator type lasers 1200 and 120
In the present embodiment, the magnitude of the driving current was changed so that the oscillation wavelengths of the first and second lasers differed. However, besides this, the oscillation wavelength is changed by changing the optical length of the two lasers, such as changing the length and width of the optical waveguide, changing the thickness, composition, and material of the semiconductor layer forming the laser. be able to.

【0282】レーザーの別の作成方法を図41から図4
9を用いて説明する。まず、n−GaAs基板4402
上に、Al0.3Ga0.7As/GaAsの3層からなる多
重量子井戸構造の活性層4401があり、この活性層を
挟むようにAl0.3Ga0.7As の光ガイド層4422
を設けている。更にそれらを挟むようにクラッド層(4
406はp− Al0.5Ga0.5As、4407はn−
Al0.5Ga0.5As)が形成してある。4415は、n
−GaAsからなるバッファ層である。4440は、p
−GaAsからなるキャップ層である。
FIGS. 41 to 4 show another method of producing a laser.
9 will be described. First, an n-GaAs substrate 4402
An active layer 4401 having a multiple quantum well structure composed of three layers of Al 0.3 Ga 0.7 As / GaAs is provided thereon, and an optical guide layer 4422 of Al 0.3 Ga 0.7 As sandwiches this active layer.
Is provided. Further, the cladding layer (4
406 p- Al 0.5 Ga 0.5 As, 4407 is n-
Al 0.5 Ga 0.5 As) is formed. 4415 is n
-A buffer layer made of GaAs. 4440 is p
-A cap layer made of GaAs.

【0283】該キャップ層4440上にアノード440
3となるcr/Au(又はTi/Pt/Au)を形成す
る(図42)。
An anode 440 is formed on the cap layer 4440.
Then, cr / Au (or Ti / Pt / Au) to be 3 is formed (FIG. 42).

【0284】そして、フォトレジスト4460を塗布
後、図43のようにパターンニングする。
Then, after applying a photoresist 4460, patterning is performed as shown in FIG.

【0285】パターニングされたフォトレジスト446
0をマスクにアノード4403に対してドライエッチン
グを行う(図44)。
[0285] Patterned photoresist 446
Dry etching is performed on the anode 4403 using 0 as a mask (FIG. 44).

【0286】次に、半導体層をドライエッチングにより
除去し(図45)、そしてフォトレジストを剥離する
(図46)。
Next, the semiconductor layer is removed by dry etching (FIG. 45), and the photoresist is stripped (FIG. 46).

【0287】ここで、アノードを水素雰囲気中でアニー
ルし、アロイ化する。
Here, the anode is annealed in a hydrogen atmosphere to form an alloy.

【0288】次に、必要に応じて基板研磨後、AuGe
Ni/Auからなるカソード4404を蒸着する(図4
7)。
Next, after polishing the substrate as necessary, AuGe
A cathode 4404 made of Ni / Au is deposited (FIG. 4).
7).

【0289】こうして、リングレーザー4400が形成
できる。図48は、こうしてできたレーザー4404を
上面から見た図である。
Thus, a ring laser 4400 can be formed. FIG. 48 is a diagram of the laser 4404 thus formed as viewed from above.

【0290】なお、図48中の角度mは、45°±0.
01°の範囲、好ましくは45°±0.001°の範囲
であることが望ましい。他の角部に対応する個所も同様
である。これは、レーザー光が光共振器内を一周したと
きに、できるだけ始点の近くに戻るために必要な条件で
ある。
The angle m in FIG. 48 is 45 ° ± 0.
It is desirably in the range of 01 °, preferably 45 ° ± 0.001 °. The same applies to locations corresponding to other corners. This is a condition necessary for the laser beam to return as close to the starting point as possible when making a round in the optical resonator.

【0291】もちろん、他のプロセスにより半導体リン
グレーザーを作成する場合にも、mは上述の範囲である
ことが望ましい。
Of course, when a semiconductor ring laser is produced by another process, it is desirable that m is within the above range.

【0292】また、図49は、図48中の角部4490
を拡大したものであるが、角部における表面荒れrが5
0nm未満、好ましくは20nm未満であるとよい。こ
れにより、後方散乱を低減し、ロックインを生じにくく
することができる。
FIG. 49 shows a corner 4490 in FIG.
The surface roughness r at the corner is 5
The thickness is less than 0 nm, preferably less than 20 nm. As a result, backscattering can be reduced, and lock-in can hardly occur.

【0293】図50は、上述のレーザーを用いてビート
を検出するための一例を示す図であり、1は光ジャイ
ロ、2は回転台、3は電流源、4は抵抗、5は周波数−
電圧変換回路(FV変換回路)である。
FIG. 50 is a diagram showing an example for detecting a beat using the above-mentioned laser, wherein 1 is an optical gyro, 2 is a turntable, 3 is a current source, 4 is a resistor, and 5 is a frequency minus.
It is a voltage conversion circuit (FV conversion circuit).

【0294】上記構成において、直列に接続した抵抗4
を介して、電流源3から光ジャイロ1に電流を注入す
る。光ジャイロ1が静止した状態でも、光ジャイロ1を
構成する2つのレーザーの発振周波数の差に相当するビ
ート信号が端子電圧の変化として得られる。さらに、回
転台2に載せた光ジャイロ1を回転させると、回転の角
速度に応じたビート信号が現れる。
In the above configuration, the resistance 4 connected in series
, A current is injected from the current source 3 into the optical gyro 1. Even when the optical gyro 1 is stationary, a beat signal corresponding to the difference between the oscillation frequencies of the two lasers constituting the optical gyro 1 is obtained as a change in the terminal voltage. Furthermore, when the optical gyro 1 mounted on the turntable 2 is rotated, a beat signal corresponding to the angular velocity of the rotation appears.

【0295】このビート信号を周波数−電圧変換回路
(FV変換回路)5を通すことによって、ビート周波数
を電圧値に直すことができる。たとえば、オフセットを
調整して、光ジャイロ1が静止している時の周波数−電
圧変換回路(FV変換回路)5の電圧出力をゼロとする
と、周波数−電圧変換回路(FV変換回路)5の出力の
正負によって、回転方向を検出することができる。
By passing this beat signal through a frequency-voltage conversion circuit (FV conversion circuit) 5, the beat frequency can be converted to a voltage value. For example, if the offset is adjusted and the voltage output of the frequency-voltage conversion circuit (FV conversion circuit) 5 when the optical gyro 1 is stationary is zero, the output of the frequency-voltage conversion circuit (FV conversion circuit) 5 The rotation direction can be detected based on the sign of the rotation.

【0296】(実施例2)図2(B)において、120
2は光導波路、1204は光導波路のテーパー部、12
03は光導波路、1205は光導波路のテーパー部、1
208はレーザー光、1207はレーザー光である。
(Embodiment 2) In FIG.
2 is an optical waveguide; 1204 is a tapered portion of the optical waveguide;
03 is an optical waveguide, 1205 is a tapered portion of the optical waveguide, 1
Reference numeral 208 denotes a laser beam, and 1207 denotes a laser beam.

【0297】上記構成において、レーザー光1207も
1208も同じ方向に周回状に伝搬している。この場合
も、作用で説明したように回転方向を検知することがで
きるが、同じ方向にレーザー光が周回する場合、レーザ
ー光700と800の間の結合効率を大きくするには、
光導波路のうち近接した部分を伝搬するレーザー光の伝
搬方向が等しいことが望ましい。これを実現するため
に、光導波路1202の中に光導波路1203を形成し
てある。
In the above configuration, both the laser beam 1207 and the laser beam 1208 propagate in the same direction in a circular manner. In this case as well, the rotation direction can be detected as described in the operation, but when the laser light circulates in the same direction, to increase the coupling efficiency between the laser lights 700 and 800,
It is desirable that the propagation directions of the laser beams propagating in adjacent portions of the optical waveguide are equal. To realize this, an optical waveguide 1203 is formed in the optical waveguide 1202.

【0298】(実施例3)図3(C)において、120
2は石英管、1204は光導波路のテーパー部、121
4はミラー、1210はアノード、1216は電気端
子、1212はカソード、1203は石英管、1205
は光導波路のテーパー部、1215はミラー、1211
はアノード、1217は電気端子、1213はカソー
ド、1206はレーザー光、1207はレーザー光であ
る。
(Embodiment 3) In FIG.
2 is a quartz tube, 1204 is a tapered portion of an optical waveguide, 121 is
4 is a mirror, 1210 is an anode, 1216 is an electric terminal, 1212 is a cathode, 1203 is a quartz tube, 1205
Is a tapered portion of the optical waveguide, 1215 is a mirror, 1211
Denotes an anode, 1217 denotes an electric terminal, 1213 denotes a cathode, 1206 denotes laser light, and 1207 denotes laser light.

【0299】上記構成において、レーザー光のしみ出し
距離以内に光導波路が存在することで、第1のレーザー
の光導波路に第2のレーザー光が光学的に効率よく結合
する。同時に、第2のレーザーの光導波路に第1のレー
ザー光が光学的に効率よく結合する。このため、それぞ
れのレーザー内での干渉光成分が大きくなり、さらに端
子での電気信号を大きくすることができる。なお、この
ようにしみ出している光をエバッセント光という。
In the above configuration, since the optical waveguide exists within the exudation distance of the laser light, the second laser light is optically and efficiently coupled to the optical waveguide of the first laser. At the same time, the first laser light is efficiently and optically coupled to the optical waveguide of the second laser. For this reason, the interference light component in each laser increases, and the electric signal at the terminal can be further increased. In addition, the light that seeps out in this way is called emissive light.

【0300】上記構成において、石英のブロックをドリ
ルを用いてくり抜き、石英管1202と1203を形成
した。その後、石英管1202と1203に、それぞれ
ミラー1214,1215を取り付けた。さらに、石英
管1202と1203に、それぞれアノード1210、
電気端子1216、カソード1212、アノード121
1、電気端子1217、カソード1213を取り付け
た。次に石英管1202と1203の中にヘリウムガス
とネオンガスを入れ、アノードとカソード間に電圧をか
けると放電が始まり、電流が流れるようになる。
In the above configuration, a quartz block was cut out using a drill to form quartz tubes 1202 and 1203. Thereafter, mirrors 1214 and 1215 were attached to the quartz tubes 1202 and 1203, respectively. Further, the anodes 1210,
Electrical terminal 1216, cathode 1212, anode 121
1. The electric terminal 1217 and the cathode 1213 were attached. Next, helium gas and neon gas are put into the quartz tubes 1202 and 1203, and when a voltage is applied between the anode and the cathode, discharge starts and current flows.

【0301】光導波路のテーパー部により、石英管12
02の中では反時計回りのレーザー光1206のみが発
振し、石英管1203の中では時計回りのレーザー光1
207のみが発振する。なお、テーパー部の角度(図1
0にいうβ)は、90°になるように形成した。
The quartz tube 12 is formed by the tapered portion of the optical waveguide.
02, only the counterclockwise laser beam 1206 oscillates, and the clockwise laser beam 1206 oscillates in the quartz tube 1203.
Only 207 oscillates. In addition, the angle of the tapered portion (FIG. 1)
Β) of 0 was formed to be 90 °.

【0302】石英管12020と1203が静止してい
るときは、レーザー光1206とレーザー光1207の
発振周波数はほぼ等しく、4.73×1014Hz、発振
波長λは632.8nmである。ただし、石英管120
2と1203に流す電流を変えておくことで、媒質のQ
値が変わるので、発振周波数がわずかに異なり、レーザ
ー光1206の発振周波数f1 は、レーザー光1207
の発振周波数f2 よりも20MHz大きい。
When the quartz tubes 12020 and 1203 are stationary, the oscillation frequencies of the laser beams 1206 and 1207 are almost equal, 4.73 × 10 14 Hz, and the oscillation wavelength λ is 632.8 nm. However, the quartz tube 120
By changing the current flowing through 2 and 1203, the Q of the medium
Since the value changes, the oscillation frequency is slightly different, and the oscillation frequency f 1 of the laser beam 1206 is
20 MHz higher than the oscillation frequency f 2 of

【0303】又、石英管1202と1203とが近接さ
れて配置していることから、レーザー光1206が石英
管1203の中のレーザー光1207と結合する。
Also, since the quartz tubes 1202 and 1203 are arranged close to each other, the laser beam 1206 is combined with the laser beam 1207 in the quartz tube 1203.

【0304】同時にレーザー光1207が石英管120
2の中のレーザー光1206と結合する。この結果、そ
れぞれの石英管の中でレーザー光1206と1207が
干渉する。このとき、電源電流が一定となるよう調整し
ておき、電極端子1216とカソード1212の間の電
圧をモニターすると、振幅100mVで周波数20MH
zの信号が得られる。同時に電極端子1217とカソー
ド1213の間の電圧をモニターすると、振幅80mV
で、先ほどと同じ周波数20MHzの信号が得られる。
すなわち、石英管1202と1203が静止していると
きでも、ビート電圧が検出できる。
At the same time, the laser beam 1207 is
2 is combined with the laser beam 1206. As a result, the laser beams 1206 and 1207 interfere in the respective quartz tubes. At this time, the power supply current is adjusted to be constant, and when the voltage between the electrode terminal 1216 and the cathode 1212 is monitored, the amplitude is 100 mV and the frequency is 20 MHz.
The signal of z is obtained. At the same time, when the voltage between the electrode terminal 1217 and the cathode 1213 is monitored, the amplitude is 80 mV.
Thus, a signal having the same frequency of 20 MHz can be obtained.
That is, the beat voltage can be detected even when the quartz tubes 1202 and 1203 are stationary.

【0305】さて、石英管1202と1203が毎秒1
80度の速度で時計回りに回転を受け、共振器の1辺の
長さが10cmのとき、反時計回りのレーザー光100
の発振周波数f1 は248.3kHzだけ増加する。
Now, the quartz tubes 1202 and 1203 are set at 1 per second.
When the laser beam is rotated clockwise at a speed of 80 degrees and the length of one side of the resonator is 10 cm, the counterclockwise laser beam 100
Oscillation frequency f 1 of the increases only 248.3kHz.

【0306】一方、時計回りのレーザー光200の発振
周波数f2 は248.3kHzだけ減少する。したがっ
て、ビート周波数は式(18)で表わされる。
On the other hand, the oscillation frequency f 2 of the clockwise laser light 200 decreases by 248.3 kHz. Therefore, the beat frequency is represented by equation (18).

【0307】[0307]

【数18】 一方、石英管1202と1203が毎秒180度の速度
で反時計回りに回転を受けると、ビート周波数は式(1
9)で表わされる。
(Equation 18) On the other hand, when the quartz tubes 1202 and 1203 are rotated counterclockwise at a rate of 180 degrees per second, the beat frequency becomes
9).

【0308】[0308]

【数19】 ビート周波数の増減量の絶対値は、回転速度に比例して
いるので、回転速度の検出ができるだけでなく、回転方
向とビート周波数の増減が1対1に対応しているので、
回転方向の検知が可能となる。
[Equation 19] Since the absolute value of the increase / decrease of the beat frequency is proportional to the rotation speed, not only can the rotation speed be detected, but also the rotation direction and the increase / decrease of the beat frequency correspond one-to-one.
The rotation direction can be detected.

【0309】この実施例では、定電流駆動とし、端子電
圧の変化を測定したが、もし定電圧駆動であれば、端子
に流れる電流の変化を検出することができる。又、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よい。
In this embodiment, the change in the terminal voltage is measured with the constant current drive. However, if the drive is performed with the constant voltage, the change in the current flowing through the terminal can be detected. Further, a change in the impedance of the discharge may be directly detected using an impedance meter.

【0310】これによって、ビート光を検出するための
光検出器が不要となり、その結果光検出器からの戻り光
が起因となる戻り光雑音もなくなる。
[0310] This eliminates the need for a photodetector for detecting beat light, and as a result, there is no return light noise due to return light from the photodetector.

【0311】なお、ここでは、ヘリウムガスとネオンガ
スを用いたが、レーザー発振する気体であれば何であっ
てもよい。又、光導波路も、光路が囲む形状が、図3
(C)のように四角形だけでなく、六角形や三角形、あ
るいは円などどのような形状でもよい。
[0311] Here, helium gas and neon gas are used, but any gas that oscillates laser may be used. Also, the shape of the optical waveguide surrounded by the optical path is shown in FIG.
The shape may be any shape such as a hexagon, a triangle, or a circle, as well as a square as in (C).

【0312】(実施例4)図3(D)において1218
は光アイソレーター、1219は光アイソレーターであ
る。
(Embodiment 4) In FIG.
Denotes an optical isolator and 1219 denotes an optical isolator.

【0313】この構成においても、実施例3と同じ原理
で、回転方向を検知することができる。本実施例が実施
例3と異なるのは、リングレーザーの中で1方向にのみ
周回するモードを選択するための手段である。すなわ
ち、実施例3ではテーパー状の光導波路を用いたのに対
し、実施例4では光アイソレーターを用いたことであ
る。
In this configuration, the rotation direction can be detected based on the same principle as in the third embodiment. This embodiment is different from the third embodiment in a means for selecting a mode in which the laser circulates in only one direction in the ring laser. That is, in the third embodiment, a tapered optical waveguide is used, whereas in the fourth embodiment, an optical isolator is used.

【0314】同一偏波の光が、お互いに反対方向から光
アイソレーターに入射した場合、光アイソレーターは一
方向に伝搬する光のみを透過し、逆方向に伝搬する光は
通さない。通常のリングレーザーでは、お互いに反対方
向に周回する光の偏波が等しいが、光アイソレーターを
挿入することで、一つの方向に周回状に伝搬する光のみ
が存在するようなリングレーザーを作ることができる。
もちろん、光を一方向にのみ通す機能を持った光学素子
ならば、光アイソレーターに限らず、光サーキュレータ
ーなど、他の光学素子でもよいことは言うまでもない。
When lights of the same polarization enter the optical isolator from directions opposite to each other, the optical isolator transmits only light propagating in one direction and does not transmit light propagating in the opposite direction. In a normal ring laser, the polarization of the light circulating in the opposite direction is the same, but by inserting an optical isolator, a ring laser that has only light propagating in one direction in a single direction exists. Can be.
Of course, as long as the optical element has a function of transmitting light only in one direction, not limited to the optical isolator, other optical elements such as an optical circulator may be used.

【0315】(実施例5)図4(A)及び図51におい
て、1300はリング共振器型半導体レーザー、130
4は光導波路のテーパー部、33はアノード、35はキ
ャップ層、36はクラッド層、37は光ガイド層、38
は活性層、39は光ガイド層、1301はリング共振器
型半導体レーザー、1305は光導波路のテーパー部、
43はアノード、44は電気端子、45はキャップ層、
46はクラッド層、47は光ガイド層、48は活性層、
49は光ガイド層、54は半導体基板、55はカソー
ド、1320は光導波路、1306は反時計回りのレー
ザー光、1307は時計回りのレーザー光である。A−
A’及びB−B’でカットした断面図がそれぞれ図51
(A)、図51(B)である。
Embodiment 5 In FIGS. 4A and 51, reference numeral 1300 denotes a ring resonator type semiconductor laser;
4 is a tapered portion of the optical waveguide, 33 is an anode, 35 is a cap layer, 36 is a cladding layer, 37 is a light guide layer, 38
Is an active layer, 39 is a light guide layer, 1301 is a ring resonator type semiconductor laser, 1305 is a tapered portion of an optical waveguide,
43 is an anode, 44 is an electric terminal, 45 is a cap layer,
46 is a cladding layer, 47 is a light guide layer, 48 is an active layer,
49 is a light guide layer, 54 is a semiconductor substrate, 55 is a cathode, 1320 is an optical waveguide, 1306 is a counterclockwise laser beam, and 1307 is a clockwise laser beam. A-
The cross-sectional views cut along A ′ and BB ′ are respectively shown in FIG.
(A) and FIG. 51 (B).

【0316】上記構成における製造方法を説明する。ま
ず、有機金属気相成長法を用いて、n−InP基板54
(厚み350μm)の上にリング共振器型半導体レーザ
ー1300を構成する1.3μm組成のアンドープIn
GaAsP光ガイド層39(厚み0.15μm)、1.
55μm組成のアンドープInGaAsP活性層38
(厚み0.1μm)、1.3μm組成のアンドープIn
GaAsP光ガイド層37(厚み0.15μm)、p−
InPクラッド層36(厚み2μm)、1.4μm組成
のp−InGaAsPキャップ層35(厚み0.3μ
m)を成長する。
The manufacturing method in the above configuration will be described. First, an n-InP substrate 54 is formed by using a metal organic chemical vapor deposition method.
(Thickness: 350 μm), undoped In of 1.3 μm composition constituting the ring resonator type semiconductor laser 1300
1. GaAsP light guide layer 39 (0.15 μm thickness);
Undoped InGaAsP active layer 38 of 55 μm composition
(Thickness 0.1 μm) Undoped In of 1.3 μm composition
GaAsP light guide layer 37 (0.15 μm thickness), p-
InP clad layer 36 (thickness 2 μm), p-InGaAsP cap layer 35 having a composition of 1.4 μm (thickness 0.3 μm)
m) grow.

【0317】又、有機金属気相成長法を用いて、n−I
nP基板54(厚み350μm)の上にリング共振器型
半導体レーザー1301を構成する1.3μm組成のア
ンドープInGaAsP光ガイド層49(厚み0.15
μm)、1.55μm組成のアンドープInGaAsP
活性層48(厚み0.1μm)、1.3μm組成のアン
ドープInGaAsP光ガイド層47(厚み0.15μ
m)、p−InPクラッド層46(厚み2μm)、1.
4μm組成のp−InGaAsPキャップ層45(厚み
0.3μm)を成長する。
[0317] Further, n-I
An undoped InGaAsP light guide layer 49 (having a thickness of 0.15 μm) having a composition of 1.3 μm constituting a ring resonator type semiconductor laser 1301 is formed on an nP substrate 54 (having a thickness of 350 μm).
μm), 1.55 μm undoped InGaAsP
Active layer 48 (0.1 μm thick), undoped InGaAsP light guide layer 47 having a composition of 1.3 μm (0.15 μm thick)
m), p-InP cladding layer 46 (2 μm thickness),
A p-InGaAsP cap layer 45 (thickness: 0.3 μm) having a composition of 4 μm is grown.

【0318】今回は、リング共振器型半導体レーザー1
300とリング共振器型半導体レーザー1301を構成
する共通の半導体層を同時に成長したが、それぞれ別々
に成長してもよい。
This time, the ring resonator type semiconductor laser 1
Although the common semiconductor layers constituting the semiconductor laser 300 and the ring resonator type semiconductor laser 1301 are grown at the same time, they may be grown separately.

【0319】結晶成長後、スピンコーターを用いて、p
−InGaAsPキャップ層の上にフォトレジストAZ
−1350(ヘキスト製)を膜厚が1μmとなるように
塗布する。
After the crystal growth, p was applied using a spin coater.
-Photoresist AZ on InGaAsP cap layer
-1350 (made by Hoechst) is applied so that the film thickness becomes 1 μm.

【0320】プリベークを80℃で30分おこなった
後、ウエハーにマスクをかけて露光した。現像、リンス
後の光導波路の幅は5μmであり、テーパー部1304
と1305では、光導波路の幅の最大値は8μm、最小
値は5μmである。又、光導波路1周の長さは、600
μmである。このあと、ウェハーをリアクティブ・イオ
ンビームエッチング装置に導入し、塩素ガスを用いて、
深さが3μmとなるようにエッチングした・最後に、p
−InPキャップ層35,45の上に、それぞれアノー
ド33,43としてCr/Auを蒸着によって形成し
た。又、n−InP基板にカソード55として、AuG
e/Ni/Auを蒸着した。その後、水素雰囲気中でア
ニールし、オーミック接触をとった。
After prebaking was performed at 80 ° C. for 30 minutes, the wafer was exposed with a mask. The width of the optical waveguide after development and rinsing is 5 μm, and the tapered portion 1304
And 1305, the maximum value of the width of the optical waveguide is 8 μm and the minimum value is 5 μm. The length of one round of the optical waveguide is 600
μm. After that, the wafer is introduced into a reactive ion beam etching device, and chlorine gas is used.
Etching was performed to a depth of 3 μm. Finally, p
Cr / Au was formed as the anodes 33 and 43 on the InP cap layers 35 and 45 by vapor deposition, respectively. AuG is used as a cathode 55 on an n-InP substrate.
e / Ni / Au was deposited. After that, annealing was performed in a hydrogen atmosphere to make ohmic contact.

【0321】なお、第3の光導波路1320の構成は次
のようにしている。
The configuration of the third optical waveguide 1320 is as follows.

【0322】第3の光導波路1320は、半導体レーザ
ー1300と同じ層構成とした。そして、活性層38が
透明となるように電流を注入し、受動型の光導波路とし
て用いた。
The third optical waveguide 1320 has the same layer structure as the semiconductor laser 1300. Then, a current was injected so that the active layer 38 became transparent and used as a passive optical waveguide.

【0323】また、第3の光導波路にさらに電流を注入
し、増幅肩の光導波路として用いてもよい。
Further, a current may be further injected into the third optical waveguide to be used as an optical waveguide on the amplification shoulder.

【0324】光導波機能だけを実現するのであれば、第
3の光導波路1320の層構造として、半導体レーザー
1300から活性層38だけを除去した構造としてもよ
い。この場合は、第3の光導波路1320は、既に受動
型光導波路なので、第3の光導波路に電流を注入する必
要はない。
If only the optical waveguide function is realized, the layer structure of the third optical waveguide 1320 may be a structure in which only the active layer 38 is removed from the semiconductor laser 1300. In this case, since the third optical waveguide 1320 is already a passive optical waveguide, there is no need to inject a current into the third optical waveguide.

【0325】図4(A)において、コーナー部における
半導体と空気の界面に対する法線とレーザー光とのなす
角は45度であり、全反射条件を満たす。室温における
発振しきい電流は2mAである。リング共振器型レーザ
ー1300の駆動電流3mA、リング共振器型レーザー
1303の駆動電流3.5mAであり、これらのレーザ
ーが静止しているときは、レーザー光1306とレーザ
ー光1307の発振波長はほぼ等しく、発振波長λは
1.55μmである。
In FIG. 4A, the angle between the laser beam and the normal to the interface between the semiconductor and air at the corner is 45 degrees, which satisfies the condition of total reflection. The oscillation threshold current at room temperature is 2 mA. The drive current of the ring resonator type laser 1300 is 3 mA, and the drive current of the ring resonator type laser 1303 is 3.5 mA. When these lasers are stationary, the oscillation wavelengths of the laser beam 1306 and the laser beam 1307 are almost equal. And the oscillation wavelength λ is 1.55 μm.

【0326】ただし、リング共振器型レーザー1300
とリング共振器型レーザー1301の駆動電流が異なる
から、これらのレーザーを構成する光導波路の等価屈折
率の値に差が生じる。このため、発振周波数がわずかに
異なり、レーザー光1306の発振周波数f3 は、レー
ザー光1307の発振周波数f4 よりも1kHz大き
い。
However, the ring resonator type laser 1300
Since the drive currents of the ring resonator type laser 1301 and the ring resonator type laser 1301 are different from each other, a difference occurs in the value of the equivalent refractive index of the optical waveguides constituting these lasers. Therefore, the oscillation frequencies are slightly different, and the oscillation frequency f 3 of the laser light 1306 is 1 kHz higher than the oscillation frequency f 4 of the laser light 1307.

【0327】又、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0.0735μmである。エバネッセント光の強度は
指数関数的に減衰するが(しみ出し距離は、電界振幅が
1/eに減衰する距離である)、リング共振器型レーザ
ー1300と光導波路1320がしみ出し距離以内の
0.07μmだけ離れて配置されており、レーザー光1
306と光導波路1320とが効率よく結合する。そし
て、リング共振器型レーザー1303と光導波路132
0もしみ出し距離以内の0.07μmだけ離れて配置さ
れており、光導波路1320を伝搬してきたレーザー光
がリング共振器型レーザー1303に効率よく結合す
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 0.0735 μm. Although the intensity of the evanescent light attenuates exponentially (the exudation distance is the distance at which the electric field amplitude attenuates to 1 / e), the distance between the ring resonator type laser 1300 and the optical waveguide 1320 is within 0.1 mm. 07 μm apart and the laser light 1
306 and the optical waveguide 1320 are efficiently coupled. Then, the ring resonator type laser 1303 and the optical waveguide 132
The laser light is disposed at a distance of 0.07 μm within the oozing distance, and the laser light propagating through the optical waveguide 1320 is efficiently coupled to the ring resonator type laser 1303.

【0328】この結果、リング共振器肩レーザー130
1の中でレーザー光1306と1307が干渉する。そ
れぞれのリング共振器型レーザーの中でレーザー光30
0と400が干渉する。このとき、電源電流が一定とな
るよう調整しておき、電極端子44とカソード55の間
の電圧モニターすると、振幅80mVで周波数1kHz
の信号が得られる。すなわち、リング共振器型レーザー
1300と1303が静止しているときでも、ビート電
圧が検出できる。
As a result, the ring resonator shoulder laser 130
In 1, the laser beams 1306 and 1307 interfere. Laser light 30 in each ring resonator type laser
0 and 400 interfere. At this time, the power supply current is adjusted so as to be constant, and when the voltage between the electrode terminal 44 and the cathode 55 is monitored, the amplitude is 80 mV and the frequency is 1 kHz.
Is obtained. That is, the beat voltage can be detected even when the ring resonator type lasers 1300 and 1303 are stationary.

【0329】さて、リング共振器型レーザー1300と
1301が、カメラの手ぶれや自動車の振動程度の毎秒
30度の速度で時計回りに回転を受けると、反時計回り
のレーザー光1306の発振周波数f3 は88.7Hz
だけ増加する。一方、時計回りのレーザー光1307の
発振周波数f4 は88.7Hzだけ減少する。したがっ
て、ビート周波数は式(16)で表わされる。
Now, when the ring resonator type lasers 1300 and 1301 are rotated clockwise at a rate of 30 degrees per second, such as camera shake or automobile vibration, the oscillation frequency f 3 of the counterclockwise laser light 1306 is obtained. Is 88.7 Hz
Only increase. On the other hand, the oscillation frequency f 4 of the clockwise laser light 1307 decreases by 88.7 Hz. Therefore, the beat frequency is represented by equation (16).

【0330】一方、リング共振器型レーザー1300と
1301が、毎秒30度の速度で反時計回りに回転を受
けると、ビート周波数は式(17)で表わされる。
On the other hand, when the ring resonator type lasers 1300 and 1301 are rotated counterclockwise at a speed of 30 degrees per second, the beat frequency is expressed by equation (17).

【0331】ビート周波数の増減量の絶対値は、回転速
度に比例しているので、回転速度の検出ができるだけで
なく、回転方向とビート周波数の増減が1対1に対応し
ているので、回転方向の検知が可能となる。
Since the absolute value of the increase / decrease of the beat frequency is proportional to the rotation speed, not only can the rotation speed be detected, but also because the rotation direction and the increase / decrease of the beat frequency correspond one to one, The direction can be detected.

【0332】リング共振器型レーザー1300と130
1の発振波長が異なるようにするために、本実施例では
駆動電流の大きさを変えた。しかし、これ以外にも、光
導波路の長さや幅を変える、レーザーを構成している半
導体層の厚み・組成・材料を変えるなどして、2つのレ
ーザーの光学長を変えることで発振波長を変えることが
できる。
Ring cavity lasers 1300 and 130
In the present embodiment, the magnitude of the driving current was changed so that the oscillation wavelengths of the first and second lasers differed. However, besides this, the oscillation wavelength is changed by changing the optical length of the two lasers, such as changing the length and width of the optical waveguide, changing the thickness, composition, and material of the semiconductor layer forming the laser. be able to.

【0333】図52において、1は光ジャイロ、2は回
転台、3は電流源、4は抵抗、5は周波数−電圧変換回
路(FV変換回路)である。
In FIG. 52, 1 is an optical gyro, 2 is a turntable, 3 is a current source, 4 is a resistor, and 5 is a frequency-voltage conversion circuit (FV conversion circuit).

【0334】上記構成において、直列に接続した抵抗4
を介して、電流源3から光ジャイロ1に電流を注入す
る。光ジャイロ1が静止した状態でも、光ジャイロ1を
構成する2つのレーザーの発振周波数の差に相当するビ
ート信号が端子電圧の変化として得られる。さらに、回
転台2に載せた光ジャイロ1を回転させると、回転の角
速度に応じたビート信号が現れる。
In the above configuration, the resistance 4 connected in series
, A current is injected from the current source 3 into the optical gyro 1. Even when the optical gyro 1 is stationary, a beat signal corresponding to the difference between the oscillation frequencies of the two lasers constituting the optical gyro 1 is obtained as a change in the terminal voltage. Furthermore, when the optical gyro 1 mounted on the turntable 2 is rotated, a beat signal corresponding to the angular velocity of the rotation appears.

【0335】このビート信号を周波数−電圧変換回路
(FV変換回路)5を通すことによって、ビート周波数
を電圧値に直すことができる。たとえば、オフセットを
調整して、光ジャイロ1が静止している時の周波数−電
圧変換回路(FV変換回路)5を電圧出力をゼロとする
と、周波数−電圧変換回路(FV変換回路)5の出力の
正負によって、回転方向を検出することができる。
By passing the beat signal through a frequency-voltage conversion circuit (FV conversion circuit) 5, the beat frequency can be converted to a voltage value. For example, when the offset is adjusted and the voltage output of the frequency-voltage conversion circuit (FV conversion circuit) 5 when the optical gyro 1 is stationary is set to zero, the output of the frequency-voltage conversion circuit (FV conversion circuit) 5 The rotation direction can be detected based on the sign of the rotation.

【0336】(実施例6)図4(B)において、130
2は光導波路、1304は光導波路のテーパー部、13
03は光導波路、1305は光導波路のテーパー部、1
320は光導波路、1306はレーザー光、1309は
レーザー光である。
(Embodiment 6) Referring to FIG.
2 is an optical waveguide, 1304 is a tapered portion of the optical waveguide, 13
03 is the optical waveguide, 1305 is the tapered portion of the optical waveguide, 1
Reference numeral 320 denotes an optical waveguide, 1306 denotes a laser beam, and 1309 denotes a laser beam.

【0337】上記構成において、レーザー光1306も
1309も同じ方向に周回状に伝搬している。この場合
も、作用で説明したように回転方向を検知することがで
きるが、同じ方向にレーザー光が周回する場合、光導波
路1302、1303、1320を配置することで、レ
ーザー光1306と1309の間の結合効率を大きくす
ることができる。
In the above configuration, both the laser beam 1306 and the laser beam 1309 propagate in the same direction. In this case as well, the rotation direction can be detected as described in the operation. However, when the laser light circulates in the same direction, the optical waveguides 1302, 1303, and 1320 are arranged so that the distance between the laser light 1306 and 1309 is increased. Can be increased.

【0338】(実施例7)図5(C)において、130
2は石英管、1304は光導波路のテーパー部、131
4はミラー、1310はアノード、1312はカソー
ド、1303は石英管、1305は光導波路のテーパー
部、1315はミラー、1311はアノード、1317
は電気端子、1313はカソード、1320は光導波
路、1306はレーザー光、1307はレーザー光であ
る。なお、テーパー部の角度(図10のβ)は、90°
とした。他の実施例においても同様である。ただし、静
止時にビート信号が適当に得られれば、90°に限られ
るものではない。
(Embodiment 7) In FIG.
2 is a quartz tube, 1304 is a tapered portion of an optical waveguide, 131
4 is a mirror, 1310 is an anode, 1312 is a cathode, 1303 is a quartz tube, 1305 is a tapered portion of an optical waveguide, 1315 is a mirror, 1311 is an anode, 1317
Denotes an electric terminal, 1313 denotes a cathode, 1320 denotes an optical waveguide, 1306 denotes a laser beam, and 1307 denotes a laser beam. The angle of the tapered portion (β in FIG. 10) is 90 °
And The same applies to other embodiments. However, the angle is not limited to 90 ° as long as a beat signal is appropriately obtained at rest.

【0339】上記構成において、石英のブロックをドリ
ルを用いてくり抜き、石英管1302と1303、光導
波路1320を形成した。その後、石英管1302と1
303に、それぞれミラー1314,1315を取り付
けた。さらに、石英管1302と1303に、それぞれ
アノード1310、カソード1312、アノード131
1、電気端子1317、カソード1313を取り付け
た。
In the above structure, a quartz block was cut out using a drill, and quartz tubes 1302 and 1303 and an optical waveguide 1320 were formed. Then, the quartz tubes 1302 and 1
Mirrors 1314 and 1315 were attached to 303, respectively. Further, an anode 1310, a cathode 1312, and an anode 131 are placed in quartz tubes 1302 and 1303, respectively.
1. The electric terminal 1317 and the cathode 1313 were attached.

【0340】次に石英管1302の中にヘリウムガスと
ネオンガスを入れ、アノードとカソード間に電圧をかけ
ると放電が始まり、電流が流れるようになる。光導波路
のテーパー部1304と1305により、石英管130
2の中では反時計回りのレーザー光1306のみが発振
し、石英管1303の中では時計回りのレーザー光13
07のみが発振する。
Next, when helium gas and neon gas are put into the quartz tube 1302 and a voltage is applied between the anode and the cathode, discharge starts and current flows. The quartz tube 130 is formed by the tapered portions 1304 and 1305 of the optical waveguide.
2, only the counterclockwise laser beam 1306 oscillates, and the clockwise laser beam 13
Only 07 oscillates.

【0341】石英管1302と1303が静止している
ときは、レーザー光1306とレーザー光1307の発
振周波数はほぼ等しく、4.73×1014Hz、発振波
長λは632.8nmである。
When the quartz tubes 1302 and 1303 are stationary, the oscillation frequencies of the laser light 1306 and the laser light 1307 are almost equal, 4.73 × 10 14 Hz, and the oscillation wavelength λ is 632.8 nm.

【0342】ただし、石英管1302と1303に流す
電流を変えておくことで、媒質のQ値が変わるので、発
振周波数がわずかに異なり、レーザー光1306の発振
周波数f1 は、レーザー光1307の発振周波数f2
りも20MHz大きい。
However, since the Q value of the medium is changed by changing the current flowing through the quartz tubes 1302 and 1303, the oscillation frequency is slightly different, and the oscillation frequency f 1 of the laser light 1306 is 20MHz greater than the frequency f 2.

【0343】石英管1302が光導波路1320に近接
して配置されていることから、レーザー光1306が光
導波路1320に結合する。そして、石英管1303が
光導波路1320に近接して配置されていることから、
光導波路1320を伝搬したレーザー光が石英管130
3と結合する。この結果、石英管1303の中でレーザ
ー光1306と1307が干渉する。
Since the quartz tube 1302 is arranged close to the optical waveguide 1320, the laser light 1306 is coupled to the optical waveguide 1320. Since the quartz tube 1303 is arranged close to the optical waveguide 1320,
The laser light that has propagated through the optical waveguide 1320 is
Combine with 3. As a result, the laser beams 1306 and 1307 interfere in the quartz tube 1303.

【0344】このとき、電源電流が一定となるよう調整
しておき、電気端子1317とカソード1313の間の
電圧をモニターすると、振幅80mV、周波数20MH
zの信号が得られる。すなわち、石英管1302と13
03が静止しているときでも、ビート電圧が検出でき
る。
At this time, the power supply current is adjusted so as to be constant, and the voltage between the electric terminal 1317 and the cathode 1313 is monitored. The amplitude is 80 mV and the frequency is 20 MHz.
The signal of z is obtained. That is, the quartz tubes 1302 and 13
Even when 03 is stationary, the beat voltage can be detected.

【0345】さて、石英管1302と1303が毎秒1
80度の速度で時計回りに回転を受け、共振器の1辺の
長さが10cmのとき、反時計回りのレーザー光130
6の発振周波数f1 は248.3kHzだけ増加する。
Now, the quartz tubes 1302 and 1303 are set at 1 per second.
When the laser beam is rotated clockwise at a speed of 80 degrees and the length of one side of the resonator is 10 cm, the counterclockwise laser beam 130
The oscillation frequency f1 of No. 6 increases by 248.3 kHz.

【0346】一方、時計回りのレーザー光1307の発
振周波数f2 は248.3kHzだけ減少する。したが
って、ビート周波数は式(18)で表わされる。
On the other hand, the oscillation frequency f 2 of the clockwise laser light 1307 decreases by 248.3 kHz. Therefore, the beat frequency is represented by equation (18).

【0347】一方、石英管1302と1303が毎秒1
80度の速度で反時計回りに回転を受けると、ビート周
波数は式(19)で表わされる。
On the other hand, the quartz tubes 1302 and 1303
When subjected to rotation counterclockwise at a speed of 80 degrees, the beat frequency is expressed by equation (19).

【0348】ビート周波数の増減量の絶対値は、回転速
度に比例しているので、回転速度の検出ができるだけで
なく、回転方向とビート周波数の増減が1対1に対応し
ているので、回転方向の検知が可能となる。
Since the absolute value of the increase / decrease amount of the beat frequency is proportional to the rotation speed, not only can the rotation speed be detected, but also because the rotation direction and the increase / decrease of the beat frequency correspond one-to-one. The direction can be detected.

【0349】(実施例8)図5(D)において、131
8は光アイソレーター、1319は光アイソレーターで
ある。
(Embodiment 8) In FIG.
8 is an optical isolator and 1319 is an optical isolator.

【0350】この構成においても、実施例7と同じ原理
で、回転方向を検知することができる。本実施例が実施
例7と異なるのは、リングレーザーの中で1方向にのみ
周回するモードを選択するための手段である。
In this configuration, the rotation direction can be detected based on the same principle as in the seventh embodiment. This embodiment is different from the seventh embodiment in a means for selecting a mode in which the laser circulates in only one direction in the ring laser.

【0351】すなわち、実施例7ではテーパー状の光導
波路を用いたのに対し、本の実施例では光アイソレータ
ーを用いたことである。
That is, while the tapered optical waveguide is used in the seventh embodiment, an optical isolator is used in the present embodiment.

【0352】同一偏波の光が、お互いに反対方向から光
アイソレーターに入射した場合、光アイソレーターは一
方向に伝搬する光のみを透過し、逆方向に伝搬する光は
通さない。通常のリングレーザーでは、お互いに反対方
向に周回する光の偏波が等しいが、光アイソレーターを
挿入することで、一つの方向に周回状に伝搬する光のみ
が存在するようなリングレーザーを作ることができる。
もちろん、光を一方向にのみ通す機能を持った光学素子
ならば、光アイソレーターに限らず、光サーキュレータ
ーなど、他の光学素子でもよいことは言うまでもない。
(実施例9)図6(A)及び図53において、1402
はリング共振器型半導体レーザー、1404は光導波路
のテーパー部、33はアノード、35はキャップ層、3
6はクラッド層、37は光ガイド層、38は活性層、3
9は光ガイド層、1403はリング共振器型半導体レー
ザー、1405は光導波路のテーパー部、43はアノー
ド、44は電気端子、45はキャップ層、46はクラッ
ド層、47は光ガイド層、48は活性層、49は光ガイ
ド層、54は半導体基板、55はカソード、1430は
光導波路、1406は反時計回りのレーザー光、140
7は時計回りのレーザー光である。又、図53(A)、
図53(B)は図6(A)のA−A′およびB−B′で
カットした断面図である。
When lights of the same polarization enter the optical isolator from directions opposite to each other, the optical isolator transmits only light propagating in one direction and does not transmit light propagating in the opposite direction. In a normal ring laser, the polarization of the light circulating in the opposite direction is the same, but by inserting an optical isolator, a ring laser that has only light propagating in one direction in a single direction exists. Can be.
Of course, as long as the optical element has a function of transmitting light only in one direction, not limited to the optical isolator, other optical elements such as an optical circulator may be used.
(Embodiment 9) In FIGS. 6A and 53, 1402
Is a ring resonator type semiconductor laser, 1404 is a tapered portion of an optical waveguide, 33 is an anode, 35 is a cap layer, 3
6 is a cladding layer, 37 is a light guide layer, 38 is an active layer, 3
9 is an optical guide layer, 1403 is a ring resonator type semiconductor laser, 1405 is a tapered portion of an optical waveguide, 43 is an anode, 44 is an electric terminal, 45 is a cap layer, 46 is a cladding layer, 47 is an optical guide layer, and 48 is An active layer, 49 is a light guide layer, 54 is a semiconductor substrate, 55 is a cathode, 1430 is an optical waveguide, 1406 is a counterclockwise laser beam, 140
Reference numeral 7 denotes a clockwise laser beam. FIG. 53 (A),
FIG. 53B is a cross-sectional view cut along AA ′ and BB ′ in FIG.

【0353】上記構成における製造方法を説明する。ま
ず、有機金属気相成長法を用いて、n−InP基板54
(厚み350μm)の上にリング共振器型半導体レーザ
ー1402を構成する1.3μm組成のアンドープIn
GaAsP光ガイド層39(厚み0.15μm)、1.
55μm組成のアンドープInGaAsP活性層38
(厚み0.1μm)、1.3μm組成のアンドープIn
GaAsP光ガイド層37(厚み0.15μm)、p−
InPクラッド層36(厚み2μm)、1.4μm組成
のp−InGaAsPキャップ層35(厚み0.3μ
m)を成長する。
A description will be given of a manufacturing method with the above configuration. First, an n-InP substrate 54 is formed by using a metal organic chemical vapor deposition method.
(Thickness: 350 μm) undoped In of 1.3 μm composition that constitutes the ring resonator type semiconductor laser 1402
1. GaAsP light guide layer 39 (0.15 μm thickness);
Undoped InGaAsP active layer 38 of 55 μm composition
(Thickness 0.1 μm) Undoped In of 1.3 μm composition
GaAsP light guide layer 37 (0.15 μm thickness), p-
InP clad layer 36 (thickness 2 μm), p-InGaAsP cap layer 35 having a composition of 1.4 μm (thickness 0.3 μm)
m) grow.

【0354】又、有機金属気相成長法を用いて、n−I
nP基板54(厚み350μm)の上にリング共振器型
半導体レーザー1403を構成する1.3μm組成のア
ンドープInGaAsP光ガイド層49(厚み0.15
μm)、1.55μm組成のアンドープInGaAsP
活性層48(厚み0.1μm)、1.3μm組成のアン
ドープInGaAsP光ガイド層47(厚み0.15μ
m)、p−InPクラッド層46(厚み2μm)、1.
4μm組成のp−InGaAsPキャップ層45(厚み
0.3μm)を成長する。
Further, n-I is formed by metalorganic vapor phase epitaxy.
An undoped InGaAsP light guide layer 49 (having a thickness of 0.15 μm) having a composition of 1.3 μm constituting a ring resonator type semiconductor laser 1403 on an nP substrate 54 (having a thickness of 350 μm)
μm), 1.55 μm undoped InGaAsP
Active layer 48 (0.1 μm thick), undoped InGaAsP light guide layer 47 having a composition of 1.3 μm (0.15 μm thick)
m), p-InP cladding layer 46 (2 μm thickness),
A p-InGaAsP cap layer 45 (thickness: 0.3 μm) having a composition of 4 μm is grown.

【0355】今回は、リング共振器型半導体レーザー1
402とリング共振器型半導体レーザー1403を構成
する共通の半導体層を同時に成長したが、それぞれ別々
に成長してもよい。結晶成長後、スピンコーターを用い
て、p−InGaAsPキャップ層の上にフォトレジス
トAZ−1350(ヘキスト製)を膜厚が1μmとなる
ように塗布する。プリベークを80℃で30分おこなっ
た後、ウェハーにマスクをかけて露光した。現像、リン
ス後の光導波路の幅は5μmであり、テーパー部140
4と1405では、光導波路の幅の最大値は8μm、最
小値は5μmである。又、光導波路1周の長さは、60
0μmである。このあと、ウェハーをリアクティブ・イ
オンエッチング装置に導入し、塩素ガスを用いて、深さ
が3μmとなるようにエッチングした。最後に、p−I
nGaAsPキャップ層35,45の上に、それぞれア
ノード33,43としてCr/Auを蒸着によって形成
した。又、n−InP基板にカソード55として、Au
Ge/Ni/Auを蒸着した。その後、水素雰囲気中で
アニールし、オーミック接触をとった。
In this case, the ring resonator type semiconductor laser 1
Although the common semiconductor layers constituting the semiconductor laser 402 and the ring resonator type semiconductor laser 1403 are grown at the same time, they may be grown separately. After the crystal growth, using a spin coater, a photoresist AZ-1350 (made by Hoechst) is applied on the p-InGaAsP cap layer so as to have a thickness of 1 μm. After pre-baking at 80 ° C. for 30 minutes, the wafer was exposed with a mask. The width of the optical waveguide after development and rinsing is 5 μm, and the tapered portion 140
4 and 1405, the maximum value of the width of the optical waveguide is 8 μm, and the minimum value is 5 μm. The length of one circumference of the optical waveguide is 60
0 μm. Thereafter, the wafer was introduced into a reactive ion etching apparatus, and was etched using a chlorine gas to a depth of 3 μm. Finally, p-I
Cr / Au was formed as an anode 33, 43 by vapor deposition on the nGaAsP cap layers 35, 45, respectively. Au is used as a cathode 55 on an n-InP substrate.
Ge / Ni / Au was deposited. After that, annealing was performed in a hydrogen atmosphere to make ohmic contact.

【0356】上記構成において、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。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分だけ発
振しきい利得が小さくなるので、低注入電流レベルで発
振が開始する。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。図6(A)にお
いて、界面に対する法線とレーザー光とのなす角は45
度であり、全反射条件を満たす。室温における発振しき
い電流は2mAである。リング共振器型レーザー140
2の駆動電流3mA、リング共振器型レーザー1403
の駆動電流3.5mAであり、これらのレーザーが静止
しているときは、レーザー光1406とレーザー光14
07の発振波長はほぼ等しく、発振波長λは1.55μ
mである。ただし、リング共振器型レーザー1402と
リング共振器型レーザー1403の駆動電流が異なるか
ら、これらのレーザーを構成する光導波路の等価屈折率
の値に差が生じる。このため、発振周波数がわずかに異
なり、レーザー光1406の発振周波数f3 は、レーザ
ー光1407の発振周波数f4 よりも1kHz大きい。
In the above structure, since the refractive index of the semiconductor is different from that of air, reflection occurs at the interface. Assuming that the refractive index of the semiconductor is 3.5, total reflection occurs when the angle between the normal to the interface and the laser beam is 16.6 degrees or more. In the mode that receives total reflection, the oscillation threshold gain becomes smaller by the mirror loss compared to the other modes, so that oscillation starts at a low injection current level. Moreover, since the gain is concentrated in this oscillation mode, oscillation in other modes is suppressed. In FIG. 6A, the angle between the normal to the interface and the laser beam is 45
Degree, and satisfies the condition of total reflection. The oscillation threshold current at room temperature is 2 mA. Ring resonator type laser 140
2 drive current 3 mA, ring resonator type laser 1403
Is 3.5 mA, and when these lasers are stationary, laser light 1406 and laser light 14
07 have substantially the same oscillation wavelength, and the oscillation wavelength λ is 1.55 μm.
m. However, since the drive currents of the ring resonator type laser 1402 and the ring resonator type laser 1403 are different, a difference occurs in the value of the equivalent refractive index of the optical waveguides constituting these lasers. For this reason, the oscillation frequencies are slightly different, and the oscillation frequency f 3 of the laser light 1406 is 1 kHz higher than the oscillation frequency f 4 of the laser light 1407.

【0357】リング共振器型レーザー1402とリング
共振器型レーザー1403が、光導波路1430で接続
されていることから、レーザー光1406とレーザー光
1407とが効率よく結合する。この結果、それぞれの
リング共振器型レーザーの中でレーザー光1406と1
407が干渉する。
Since the ring resonator type laser 1402 and the ring resonator type laser 1403 are connected by the optical waveguide 1430, the laser light 1406 and the laser light 1407 are efficiently coupled. As a result, laser light 1406 and 1
407 interfere.

【0358】このとき、電源電流が一定となるよう調整
しておき、電気端子44とカソード55の間の電圧をモ
ニターすると、振幅100mV、周波数1kHzの信号
が得られる。すなわち、リング共振器型レーザー140
2と1403が静止しているときでも、ビート電圧が検
出できる。
At this time, if the power supply current is adjusted to be constant and the voltage between the electric terminal 44 and the cathode 55 is monitored, a signal having an amplitude of 100 mV and a frequency of 1 kHz is obtained. That is, the ring resonator type laser 140
The beat voltage can be detected even when 2 and 1403 are stationary.

【0359】さて、リング共振器型レーザー1402と
1403が、カメラの手ぶれや自動車の振動程度の毎秒
30度の速度で時計回りに回転を受けると、反時計回り
のレーザー光1406の発振周波数f3 は88.7Hz
だけ増加する。一方、時計回りのレーザー光1407の
発振周波数f4 は88.7Hzだけ減少する。したがっ
て、ビート周波数は式(16)で表わされる。
When the ring resonator type lasers 1402 and 1403 are rotated clockwise at a speed of 30 degrees per second, such as camera shake or automobile vibration, the oscillation frequency f 3 of the counterclockwise laser light 1406 is obtained. Is 88.7 Hz
Only increase. On the other hand, the oscillation frequency f 4 of the clockwise laser beam 1407 is reduced by 88.7Hz. Therefore, the beat frequency is represented by equation (16).

【0360】一方、リング共振器型レーザー1402と
1403が、毎秒30度の速度で反時計回りに回転を受
けると、ビート周波数は式(17)で表わされる。
On the other hand, when the ring resonator type lasers 1402 and 1403 are rotated counterclockwise at a speed of 30 degrees per second, the beat frequency is expressed by the equation (17).

【0361】ビート周波数の増減量の絶対値は、回転速
度に比例しているので、回転速度の検出ができるだけで
なく、回転方向とビート周波数の増減が1対1に対応し
ているので、回転方向の検知が可能となる。
Since the absolute value of the increase / decrease amount of the beat frequency is proportional to the rotation speed, not only can the rotation speed be detected, but also because the rotation direction and the increase / decrease of the beat frequency correspond one-to-one. The direction can be detected.

【0362】リング共振器型レーザー1402と140
3の発振波長が異なるようにするために、本実施例では
駆動電流の大きさを変えた。しかし、これ以外にも、光
導波路の長さや幅を変える。レーザーを構成している半
導体層の厚み・組成・材料を変えるなどして、2つのレ
ーザーの光学長を変えることで発振波長を変えることが
できる。
The ring resonator type lasers 1402 and 140
In the present embodiment, the magnitude of the drive current was changed in order to make the oscillation wavelengths of No. 3 different. However, besides this, the length and width of the optical waveguide are changed. The oscillation wavelength can be changed by changing the optical length of the two lasers, for example, by changing the thickness, composition, and material of the semiconductor layer forming the laser.

【0363】図54において、1は光ジャイロ、2は回
転台、3は電流源、4は抵抗、5は周波数−電圧変換回
路(FV変換回路)である。
In FIG. 54, 1 is an optical gyro, 2 is a turntable, 3 is a current source, 4 is a resistor, and 5 is a frequency-voltage conversion circuit (FV conversion circuit).

【0364】上記構成において、直列に接続した抵抗4
を介して、電流源3から光ジャイロ1に電流を注入す
る。光ジャイロ1が静止した状態でも、光ジャイロ1を
構成する2つのレーザーの発振周波数の差に相当するビ
ート信号が端子電圧の変化として得られる。さらに、回
転台2に載せた光ジャイロ1を回転させると、回転の角
速度に応じたビート信号が現れる。
In the above configuration, the resistance 4 connected in series
, A current is injected from the current source 3 into the optical gyro 1. Even when the optical gyro 1 is stationary, a beat signal corresponding to the difference between the oscillation frequencies of the two lasers constituting the optical gyro 1 is obtained as a change in the terminal voltage. Furthermore, when the optical gyro 1 mounted on the turntable 2 is rotated, a beat signal corresponding to the angular velocity of the rotation appears.

【0365】このビート信号を周波数−電圧変換回路
(FV変換回路)5を通すことによって、ビート周波数
を電圧値に直すことができる。たとえば、オフセットを
調整して、光ジャイロ1が静止している時の周波数−電
圧変換回路(FV変換回路)5の電圧出力をゼロとする
と、周波数−電圧変換回路(FV変換回路)5の出力の
正負によって、回転方向を検出することができる。
By passing the beat signal through a frequency-voltage conversion circuit (FV conversion circuit) 5, the beat frequency can be converted to a voltage value. For example, if the offset is adjusted and the voltage output of the frequency-voltage conversion circuit (FV conversion circuit) 5 when the optical gyro 1 is stationary is zero, the output of the frequency-voltage conversion circuit (FV conversion circuit) 5 The rotation direction can be detected based on the sign of the rotation.

【0366】(実施例10)図6(B)において、14
02は光導波路、1404は光導波路のテーパー部、1
403は光導波路、1405は光導波路のテーパー部、
1430は光導波路、1406はレーザー光、1409
はレーザー光である。
(Embodiment 10) Referring to FIG.
02 is an optical waveguide, 1404 is a tapered portion of the optical waveguide, 1
403 is an optical waveguide, 1405 is a tapered portion of the optical waveguide,
1430 is an optical waveguide, 1406 is a laser beam, 1409
Is a laser beam.

【0367】上記構成において、レーザー光1406も
1409も同じ方向に周回状に伝搬している。この場合
も、作用で説明したように回転方向を検知することがで
きるが、同じ方向にレーザー光が周回する場合、図6
(B)のように光導波路1402,1403を配置する
ことで、レーザー光1406と1409の間の結合効率
を大きくすることができる。
In the above configuration, both the laser beams 1406 and 1409 are propagated in the same direction in a circular manner. In this case as well, the rotation direction can be detected as described in the operation, but when the laser beam circulates in the same direction, FIG.
By arranging the optical waveguides 1402 and 1403 as in (B), the coupling efficiency between the laser beams 1406 and 1409 can be increased.

【0368】(実施例11)図7(C)において、14
02は石英管、1404は光導波路のテーパー部、14
14はミラー、1410はアノード、1412はカソー
ド、1403は石英管、1405は光導波路のテーパー
部、1415はミラー、1411はアノード、1417
は電気端子、1413はカソード、1430は光導波
路、1406はレーザー光、1407はレーザー光であ
る。
(Embodiment 11) Referring to FIG.
02 is a quartz tube, 1404 is a tapered portion of an optical waveguide, 14 is
14 is a mirror, 1410 is an anode, 1412 is a cathode, 1403 is a quartz tube, 1405 is a tapered portion of an optical waveguide, 1415 is a mirror, 1411 is an anode, 1417
Denotes an electric terminal, 1413 denotes a cathode, 1430 denotes an optical waveguide, 1406 denotes laser light, and 1407 denotes laser light.

【0369】上記構成において、石英のブロックをドリ
ルを用いてくり抜き、石英管1402と1403、光導
波路1430を形成した。その後、石英管1402と1
403に、それぞれミラー1414,1415を取り付
けた。さらに、石英管1402と1403に、それぞれ
アノード1410、カソード1412、アノード141
1、電気端子1417、カソード1413を取り付け
た。
In the above configuration, a quartz block was cut out using a drill, and quartz tubes 1402 and 1403 and an optical waveguide 1430 were formed. Then, quartz tubes 1402 and 1
Mirrors 1414 and 1415 were attached to 403, respectively. Further, the quartz tubes 1402 and 1403 have an anode 1410, a cathode 1412, and an anode 141, respectively.
1. The electric terminal 1417 and the cathode 1413 were attached.

【0370】次に石英管1402の中にヘリウムガスと
ネオンガスを入れ、アノードとカソード間に電圧をかけ
ると放電が始まり、電流が流れるようになる。光導波路
のテーパー部1404と1405により、石英管140
2の中では反時計回りのレーザー光1406のみが発振
し、石英管1403の中では時計回りのレーザー光14
07のみが発振する。
Next, when helium gas and neon gas are put into the quartz tube 1402 and a voltage is applied between the anode and the cathode, discharge starts and current flows. The quartz tube 140 is formed by the tapered portions 1404 and 1405 of the optical waveguide.
2, only the counterclockwise laser beam 1406 oscillates, and the clockwise laser beam 1414 oscillates in the quartz tube 1403.
Only 07 oscillates.

【0371】石英管1402と1403が静止している
ときは、レーザー光1406とレーザー光1407の発
振周波数はほぼ等しく、4.73×1014Hz、発振波
長λは632.8nmである。
When the quartz tubes 1402 and 1403 are stationary, the oscillation frequencies of the laser light 1406 and the laser light 1407 are almost equal, 4.73 × 10 14 Hz, and the oscillation wavelength λ is 632.8 nm.

【0372】ただし、石英管1402と1403に流す
電流を替えておくことで、媒質のQ値が変わるので、発
振周波数がわずかに異なり、レーザー光1406の発振
周波数f1 は、レーザー光1407の発振周波数f2
りも20MHz大きい。又、石英管1402と1403
とが光導波路1430を介して接続されていることか
ら、レーザー光1406が石英管1403の中のレーザ
ー光1407と結合する。
However, since the Q value of the medium changes by changing the current flowing through the quartz tubes 1402 and 1403, the oscillation frequency is slightly different, and the oscillation frequency f 1 of the laser beam 1406 is 20MHz greater than the frequency f 2. Also, quartz tubes 1402 and 1403
Are connected via the optical waveguide 1430, so that the laser light 1406 is coupled to the laser light 1407 in the quartz tube 1403.

【0373】同時にレーザー光1407が石英管140
2の中のレーザー光1406と結合する。この結果、そ
れぞれの石英管の中でレーザー光1406と1407が
干渉する。このとき、電源電流が一定となるよう調整し
ておき、電気端子1417とカソード1413の間の電
圧をモニターすると、振幅80mV、周波数20MHz
の信号が得られる。すなわち、石英管1402と140
3が静止しているときでも、ビート電圧が検出できる。
At the same time, the laser beam 1407 is
2 is combined with the laser light 1406. As a result, the laser beams 1406 and 1407 interfere in the respective quartz tubes. At this time, the power supply current is adjusted to be constant, and the voltage between the electric terminal 1417 and the cathode 1413 is monitored.
Is obtained. That is, quartz tubes 1402 and 140
Even when 3 is stationary, the beat voltage can be detected.

【0374】さて、石英管1402と1403が毎秒1
80度の速度で時計回りに回転を受け、共振器の1辺の
長さが10cmのとき、反時計回りのレーザー光140
6の発振周波数f1 は248.3kHzだけ増加する。
一方、時計回りのレーザー光1407の発振周波数f2
は248.3kHzだけ減少する。したがって、ビート
周波数は式(18)で表わされる。
Now, the quartz tubes 1402 and 1403 are set at 1 per second.
When the laser beam is rotated clockwise at a speed of 80 degrees and the length of one side of the resonator is 10 cm, a counterclockwise laser beam 140 is emitted.
The oscillation frequency f1 of No. 6 increases by 248.3 kHz.
On the other hand, the oscillation frequency f 2 of the clockwise laser light 1407
Decreases by 248.3 kHz. Therefore, the beat frequency is represented by equation (18).

【0375】一方、石英管1402と1403が毎秒1
80度の速度で反時計回りに回転を受けると、ビート周
波数は式(19)で表わされる。
On the other hand, the quartz tubes 1402 and 1403
When subjected to rotation counterclockwise at a speed of 80 degrees, the beat frequency is expressed by equation (19).

【0376】ビート周波数の増減量の絶対値は、回転速
度に比例しているので、回転速度の検出ができるだけで
なく、回転方向とビート周波数の増減が1対1に対応し
ているので、回転方向の検知が可能となる。
Since the absolute value of the increase / decrease amount of the beat frequency is proportional to the rotation speed, not only can the rotation speed be detected, but also because the rotation direction and the increase / decrease of the beat frequency correspond to one to one, The direction can be detected.

【0377】この実施例では、定電流駆動とし、端子電
圧の変化を測定したが、もし定電圧駆動であれば、端子
に流れる電流の変化を検出することができる。又、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よい。(実施例12)図7(D)
において、1418は光アイソレーター、1419は光
アイソレーターである。
In this embodiment, the change in the terminal voltage is measured with the constant current drive. However, if the drive is the constant voltage, the change in the current flowing through the terminal can be detected. Further, a change in the impedance of the discharge may be directly detected using an impedance meter. (Example 12) FIG. 7 (D)
In the figure, 1418 is an optical isolator and 1419 is an optical isolator.

【0378】この構成においても、実施例11と同じ原
理で、回転方向を検知することができる。実施例12が
実施例11と異なるのは、リングレーザーの中で1方向
にのみ集回するモードを選択するための手段である。す
なわち、実施例11ではテーパー状の光導波路を用いた
のに対し、本実施例では光アイソレーターを用いたこと
である。
In this configuration, the rotation direction can be detected based on the same principle as in the eleventh embodiment. The twelfth embodiment is different from the eleventh embodiment in a means for selecting a mode for collecting light in only one direction in a ring laser. That is, while the eleventh embodiment uses a tapered optical waveguide, the present embodiment uses an optical isolator.

【0379】同一偏波の光が、お互いに反対方向から光
アイソレーターに入射した場合、光アイソレーターは一
方向に伝搬する光のみを透過し、逆方向に伝搬する光は
通さない。通常のリングレーザーでは、お互いに反対方
向に周回する光の偏波が等しいが、光アイソレーターを
挿入することで、一つの方向に周回状に伝搬する光のみ
が存在するようなリングレーザーを作ることができる。
もちろん、光を一方向にのみ通す機能を持った光学素子
ならば、光アイソレーターに限らず、光サーキュレータ
ーなど、他の光学素子でもよいことは言うまでもない。
When lights of the same polarization enter the optical isolator from directions opposite to each other, the optical isolator transmits only light propagating in one direction and does not transmit light propagating in the opposite direction. In a normal ring laser, the polarization of the light circulating in the opposite direction is the same, but by inserting an optical isolator, a ring laser that has only light propagating in one direction in a single direction exists. Can be.
Of course, as long as the optical element has a function of transmitting light only in one direction, not limited to the optical isolator, other optical elements such as an optical circulator may be used.

【0380】(実施例13)図8(A)及び図55にお
いて、1502はリング共振器型半導体レーザー、15
04は光導波路のテーパー部、33はアノード、34は
電気端子、35はキャップ層、36はクラッド層、37
は光ガイド層、38は活性層、39は光ガイド層、15
03はリング共振器型半導体レーザー、1505は光導
波路のテーパー部、43はアノード、44は電気端子、
45はキャップ層、46はクラッド層、47は光ガイド
層、48は活性層、49は光ガイド層、54は半導体基
板、55はカソード、1506は反時計回りのレーザー
光、1507は時計回りのレーザー光である。又、図5
5は8(A)のA−A’でカットした断面図である。
(Embodiment 13) In FIGS. 8A and 55, reference numeral 1502 denotes a ring resonator type semiconductor laser;
04 is the tapered portion of the optical waveguide, 33 is the anode, 34 is the electric terminal, 35 is the cap layer, 36 is the cladding layer, 37
Is a light guide layer, 38 is an active layer, 39 is a light guide layer, 15
03 is a ring resonator type semiconductor laser, 1505 is a tapered portion of an optical waveguide, 43 is an anode, 44 is an electric terminal,
45 is a cap layer, 46 is a cladding layer, 47 is a light guide layer, 48 is an active layer, 49 is a light guide layer, 54 is a semiconductor substrate, 55 is a cathode, 1506 is a counterclockwise laser beam, and 1507 is a clockwise laser beam. It is a laser beam. FIG.
5 is a cross-sectional view cut along AA ′ of FIG.

【0381】上記構成における製造方法を説明する。ま
ず、有機金属気相成長法を用いて、n−InP基板54
(厚み350μm)の上にリング共振器型半導体レーザ
ー1502を構成する1.3μm組成のアンドープIn
GaAsP光ガイド層39(厚み0.15μm)、1.
55μm組成のアンドープInGaAsP活性層38
(厚み0.1μm)、1.3μm組成のアンドープIn
GaAsP光ガイド層37(厚み0.15μm)、p−
InPクラッド層36(厚み2μm)、1.4μm組成
のp−InGaAsPキャップ層35(厚み0.3μ
m)を成長する。
A description will be given of a manufacturing method in the above configuration. First, an n-InP substrate 54 is formed by using a metal organic chemical vapor deposition method.
(Thickness: 350 μm) undoped In of 1.3 μm composition that constitutes the ring resonator type semiconductor laser 1502
1. GaAsP light guide layer 39 (0.15 μm thickness);
Undoped InGaAsP active layer 38 of 55 μm composition
(Thickness 0.1 μm) Undoped In of 1.3 μm composition
GaAsP light guide layer 37 (0.15 μm thickness), p-
InP clad layer 36 (thickness 2 μm), p-InGaAsP cap layer 35 having a composition of 1.4 μm (thickness 0.3 μm)
m) grow.

【0382】又、有機金属気相成長法を用いて、n−I
nP基板54(厚み350μm)の上にリング共振器型
半導体レーザー1503を構成する1.3μm組成のア
ンドープInGaAsP光ガイド層49(厚み0.15
μm)、1.55μm組成のアンドープInGaAsP
活性層48(厚み0.1μm)、1.3μm組成のアン
ドープInGaAsP光ガイド層47(厚み0.15μ
m)、p−InPクラッド層46(厚み2μm)、1.
4μm組成のp−InGaAsPキャップ層45(厚み
0.3μm)を成長する。
Further, n-I is formed by using the metalorganic chemical vapor deposition method.
An undoped InGaAsP light guide layer 49 (having a thickness of 0.15 μm) having a composition of 1.3 μm and constituting a ring resonator type semiconductor laser 1503 on an nP substrate 54 (having a thickness of 350 μm)
μm), 1.55 μm undoped InGaAsP
Active layer 48 (0.1 μm thick), undoped InGaAsP light guide layer 47 having a composition of 1.3 μm (0.15 μm thick)
m), p-InP cladding layer 46 (2 μm thickness),
A p-InGaAsP cap layer 45 (thickness: 0.3 μm) having a composition of 4 μm is grown.

【0383】今回は、リング共振器型半導体レーザー1
502とリング共振器型半導体レーザー1503を構成
する共通の半導体層を同時に成長したが、それぞれ別々
に成長してもよい。結晶成長後、スピンコーターを用い
て、p−InGaAsPキャップ層の上にフォトレジス
トAZ−1350(ヘキスト製)を膜厚が1μmとなる
ように塗布する。プリベークを80℃で30分おこなっ
た後、ウェハーにマスクをかけて露光した。現像、リン
ス後の光導波路の幅は5μmであり、テーパー部150
4と1505では、光導波路の幅の最大値は8μm、最
小値は5μmである。又、光導波路1周の長さは、60
0μmである。このあと、ウェハーをリアクティブ・イ
オンエッチング装置に導入し、塩素ガスを用いて、深さ
が3μmとなるようにエッチングした。最後に、p−I
nGaAsPキャップ層35,45の上に、それぞれア
ノード33,43としてCr/Auを蒸着によって形成
した。又、n−InP基板にカソード55として、Au
Ge/Ni/Auを蒸着した。その後、水素雰囲気中で
アニールし、オーミック接触をとった。
In this case, the ring resonator type semiconductor laser 1
Although the common semiconductor layers constituting the semiconductor laser 502 and the ring resonator type semiconductor laser 1503 are grown at the same time, they may be grown separately. After the crystal growth, using a spin coater, a photoresist AZ-1350 (made by Hoechst) is applied on the p-InGaAsP cap layer so as to have a thickness of 1 μm. After pre-baking at 80 ° C. for 30 minutes, the wafer was exposed with a mask. The width of the optical waveguide after development and rinsing is 5 μm, and the tapered portion 150
4 and 1505, the maximum value of the width of the optical waveguide is 8 μm, and the minimum value is 5 μm. The length of one circumference of the optical waveguide is 60
0 μm. Thereafter, the wafer was introduced into a reactive ion etching apparatus, and was etched using a chlorine gas to a depth of 3 μm. Finally, p-I
Cr / Au was formed as an anode 33, 43 by vapor deposition on the nGaAsP cap layers 35, 45, respectively. Au is used as a cathode 55 on an n-InP substrate.
Ge / Ni / Au was deposited. After that, annealing was performed in a hydrogen atmosphere to make ohmic contact.

【0384】上記構成において、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。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分だけ発
振しきい利得が小さくなるので、低注入電流レベルで発
振が開始する。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。図8(A)にお
いて、リング形状のコーナー部における半導体と空気と
の界面に対する法線とレーザー光とのなす角は45度で
あり、全反射条件を満たす。室温における発振しきい電
流は2mAである。リング共振器型レーザー1502の
駆動電流3mA、リング共振器型レーザー1503の駆
動電流3.5mAであり、これらのレーザーが静止して
いるときは、レーザー光1506とレーザー光1507
の発振波長はほぼ等しく、発振波長λは1.55μmで
ある。
In the above structure, the semiconductor and air have different refractive indices, so that reflection occurs at the interface. Assuming that the refractive index of the semiconductor is 3.5, total reflection occurs when the angle between the normal to the interface and the laser beam is 16.6 degrees or more. In the mode that receives total reflection, the oscillation threshold gain becomes smaller by the mirror loss compared to the other modes, so that oscillation starts at a low injection current level. Moreover, since the gain is concentrated in this oscillation mode, oscillation in other modes is suppressed. In FIG. 8A, the angle between the laser beam and the normal to the interface between the semiconductor and air at the ring-shaped corner is 45 degrees, which satisfies the condition of total reflection. The oscillation threshold current at room temperature is 2 mA. The driving current of the ring resonator type laser 1502 is 3 mA, and the driving current of the ring resonator type laser 1503 is 3.5 mA. When these lasers are stationary, the laser beam 1506 and the laser beam 1507 are provided.
Are almost equal, and the oscillation wavelength λ is 1.55 μm.

【0385】ただし、リング共振器型レーザー1502
とリング共振器型レーザー1503の駆動電流が異なる
から、これらのレーザーを構成する光導波路の等価屈折
率の値に差が生じる。このため、発振周波数がわずかに
異なり、レーザー光1506の発振周波数f3 は、レー
ザー光1507の発振周波数f4 よりも1kHz大き
い。
However, a ring resonator type laser 1502
Since the driving currents of the ring resonator type laser 1503 and the ring resonator type laser 1503 are different from each other, a difference occurs in the value of the equivalent refractive index of the optical waveguides constituting these lasers. Therefore, the oscillation frequencies are slightly different, and the oscillation frequency f 3 of the laser beam 1506 is 1 kHz higher than the oscillation frequency f 4 of the laser beam 1507.

【0386】リング共振器型レーザー1502とリング
共振器型レーザー1503が、光導波路の一部を共有し
ていることから、レーザー光1506とレーザー光15
07とが効率よく結合する。この結果、それぞれのリン
グ共振器型レーザーの中でレーザー光1506と150
7が干渉する。このとき、電源電流が一定となるよう調
整しておき、電気端子34とカソード55の間の電圧を
モニターすると、振幅80mV、周波数1kHzの信号
が得られる。又、電気端子44とカソード55の間の電
圧をモニターすると、振幅100mV、周波数1kHz
の信号が得られる。すなわち、リング共振器型レーザー
1502と1503が静止しているときでも、ビート電
圧が検出できる。
Since the ring resonator type laser 1502 and the ring resonator type laser 1503 share a part of the optical waveguide, the laser light 1506 and the laser light 15
07 is efficiently bonded. As a result, laser light 1506 and 150
7 interfere. At this time, if the power supply current is adjusted to be constant and the voltage between the electric terminal 34 and the cathode 55 is monitored, a signal having an amplitude of 80 mV and a frequency of 1 kHz is obtained. When the voltage between the electric terminal 44 and the cathode 55 is monitored, the amplitude is 100 mV and the frequency is 1 kHz.
Is obtained. That is, the beat voltage can be detected even when the ring resonator type lasers 1502 and 1503 are stationary.

【0387】さて、リング共振器型レーザー1502と
1503が、カメラの手ぶれや自動車の振動程度の毎秒
30度の速度で時計回りに回転を受けると、反時計回り
のレーザー光1506の発振周波数f3 は88.7Hz
だけ増加する。一方、時計回りのレーザー光1507の
発振周波数f4 は88.7Hzだけ減少する。したがっ
て、ビート周波数は式(16)で表わされる。
When the ring resonator type lasers 1502 and 1503 are rotated clockwise at a speed of 30 degrees per second, such as camera shake or vehicle vibration, the oscillation frequency f 3 of the counterclockwise laser light 1506 is obtained. Is 88.7 Hz
Only increase. On the other hand, the oscillation frequency f 4 of the clockwise laser light 1507 decreases by 88.7 Hz. Therefore, the beat frequency is represented by equation (16).

【0388】一方、リング共振器型レーザー1502と
1403が、毎秒30度の速度で反時計回りに回転を受
けると、ビート周波数は式(17)で表わされる。
On the other hand, when the ring resonator type lasers 1502 and 1403 are rotated counterclockwise at a speed of 30 degrees per second, the beat frequency is expressed by equation (17).

【0389】ビート周波数の増減量の絶対値は、回転速
度に比例しているので、回転速度の検出ができるだけで
なく、回転方向とビート周波数の増減が1対1に対応し
ているので、回転方向の検知が可能となる。
Since the absolute value of the increase / decrease amount of the beat frequency is proportional to the rotation speed, not only can the rotation speed be detected, but also because the rotation direction and the increase / decrease of the beat frequency correspond one-to-one. The direction can be detected.

【0390】リング共振器型レーザー1502と150
3の発振波長が異なるようにするために、本実施例では
駆動電流の大きさを変えた。しかし、これ以外にも、光
導波路の長さや幅を変える、レーザーを構成している半
導体層の厚み・組成・材料を変えるなどして、2つのレ
ーザーの光学長を変えることで発振波長を変えることが
できる。
Ring resonator type lasers 1502 and 150
In the present embodiment, the magnitude of the drive current was changed in order to make the oscillation wavelengths of No. 3 different. However, besides this, the oscillation wavelength is changed by changing the optical length of the two lasers, such as changing the length and width of the optical waveguide, changing the thickness, composition, and material of the semiconductor layer forming the laser. be able to.

【0391】図56において、1は光ジャイロ、2は回
転台、3は電流源、4は抵抗、5は周波数−電圧変換回
路(FV変換回路)である。
In FIG. 56, 1 is an optical gyro, 2 is a turntable, 3 is a current source, 4 is a resistor, and 5 is a frequency-voltage conversion circuit (FV conversion circuit).

【0392】上記構成において、直列に接続した抵抗4
を介して、電流源3から光ジャイロ1に電流を注入す
る。光ジャイロ1が静止した状態でも、光ジャイロ1を
構成する2つのレーザーの発振周波数の差に相当するビ
ート信号が端子電圧の変化として得られる。さらに、回
転台2に載せた光ジャイロ1を回転させると、回転の角
速度に応じたビート信号が現れる。
In the above configuration, the resistance 4 connected in series
, A current is injected from the current source 3 into the optical gyro 1. Even when the optical gyro 1 is stationary, a beat signal corresponding to the difference between the oscillation frequencies of the two lasers constituting the optical gyro 1 is obtained as a change in the terminal voltage. Furthermore, when the optical gyro 1 mounted on the turntable 2 is rotated, a beat signal corresponding to the angular velocity of the rotation appears.

【0393】このビート信号を周波数−電圧変換回路
(FV変換回路)5を通すことによって、ビート周波数
を電圧値に直すことができる。たとえば、オフセットを
調整して、光ジャイロ1が静止している時の周波数−電
圧変換回路(FV変換回路)5の電圧出力をゼロとする
と、周波数−電圧変換回路(FV変換回路)5の出力の
正負によって、回転方向を検出することができる。(実
施例14)図8(B)において、1502は光導波路、
1504は光導波路のテーパー部、1503は光導波
路、1505は光導波路のテーパー部、1506はレー
ザー光、1509はレーザー光である。
By passing this beat signal through a frequency-voltage conversion circuit (FV conversion circuit) 5, the beat frequency can be converted to a voltage value. For example, if the offset is adjusted and the voltage output of the frequency-voltage conversion circuit (FV conversion circuit) 5 when the optical gyro 1 is stationary is zero, the output of the frequency-voltage conversion circuit (FV conversion circuit) 5 The rotation direction can be detected based on the sign of the rotation. Embodiment 14 In FIG. 8B, reference numeral 1502 denotes an optical waveguide;
Reference numeral 1504 denotes a tapered portion of the optical waveguide, 1503 denotes an optical waveguide, 1505 denotes a tapered portion of the optical waveguide, 1506 denotes a laser beam, and 1509 denotes a laser beam.

【0394】上記構成において、レーザー光1506も
1509も同じ方向に周回状に伝搬している。この場合
も、実施例13と同じように回転方向を検知することが
できる。
In the above configuration, both the laser beams 1506 and 1509 propagate in the same direction in a circular manner. Also in this case, the rotation direction can be detected as in the thirteenth embodiment.

【0395】(実施例15)図9(C)において、15
02は石英管、1504は光導波路のテーパー部、15
14はミラー、1510はアノード、1516は電気端
子、1512はカソード、1503は石英管、1505
は光導波路のテーパー部、1515はミラー、1511
はアノード、1517は電気端子、1513はカソー
ド、1506はレーザー光、1508はレーザー光であ
る。
(Embodiment 15) Referring to FIG.
02 is a quartz tube, 1504 is a tapered portion of an optical waveguide, 15 is
14 is a mirror, 1510 is an anode, 1516 is an electric terminal, 1512 is a cathode, 1503 is a quartz tube, 1505
Is a tapered portion of the optical waveguide, 1515 is a mirror, 1511
Denotes an anode, 1517 denotes an electric terminal, 1513 denotes a cathode, 1506 denotes a laser beam, and 1508 denotes a laser beam.

【0396】上記構成において、石英のブロックをドリ
ルを用いてくり抜き、石英管1502と1503を形成
した。その後、石英管1502と1503に、それぞれ
ミラー1514,1515を取り付けた。さらに、石英
管1502と1503に、それぞれアノード1510、
電気端子1516、カソード1512、アノード151
1、電気端子1517、カソード1513を取り付け
た。次に石英管1502と1503の中にヘリウムガス
とネオンガスを入れ、アノードとカソード間に電圧をか
けると放電が始まり、電流が流れるようになる。光導波
路のテーパー部1504と1505により、石英管15
02の中では反時計回りのレーザー光1506のみが発
振し、石英管1503の中では時計回りのレーザー光1
508のみが発振する。
In the above structure, a quartz block was cut out using a drill to form quartz tubes 1502 and 1503. Thereafter, mirrors 1514 and 1515 were attached to the quartz tubes 1502 and 1503, respectively. Further, anodes 1510,
Electrical terminal 1516, cathode 1512, anode 151
1. The electric terminal 1517 and the cathode 1513 were attached. Next, helium gas and neon gas are put into the quartz tubes 1502 and 1503, and when a voltage is applied between the anode and the cathode, a discharge starts and a current flows. The quartz tube 15 is formed by the tapered portions 1504 and 1505 of the optical waveguide.
02, only the counterclockwise laser beam 1506 oscillates, and the clockwise laser beam 1
Only 508 oscillates.

【0397】石英管1502と1503が静止している
ときは、レーザー光1506とレーザー光1508の発
振周波数はほぼ等しく、4.73×1014Hz、発振波
長λは632.8nmである。ただし、石英管1502
と1503に流す電流を変えておくことで、媒質のQ値
が変わるので、発振周波数がわずかに異なり、レーザー
光1506の発振周波数f1 は、レーザー光1508の
発振周波数f2 よりも20MHz大きい。又、石英管1
502と1503とが光導波路の一部を共有しているこ
とから、レーザー光1502が石英管1503の中のレ
ーザー光1508と結合する。同時にレーザー光150
3が石英管1502の中のレーザー光1506と結合す
る。この結果、それぞれの石英管の中でレーザー光15
06と1608が干渉する。このとき、電源電流が一定
となるよう調整しておき、電気端子1516とカソード
1512の間の電圧をモニターすると、振幅80mV、
周波数20MHzの信号が得られる。又、電気端子15
17とカソード1513の間の電圧をモニターすると、
振幅100mV、周波数20MHzの信号が得られる。
すなわち、石英管1502と1503が静止していると
きでも、ビート電圧が検出できる。
When the quartz tubes 1502 and 1503 are stationary, the oscillation frequencies of the laser beam 1506 and the laser beam 1508 are almost equal, 4.73 × 10 14 Hz, and the oscillation wavelength λ is 632.8 nm. However, quartz tube 1502
By keeping changing the current applied to the 1503, the Q value of the medium is changed, slightly different oscillation frequency, the oscillation frequency f 1 of the laser beam 1506, 20 MHz greater than the oscillation frequency f 2 of the laser beam 1508. Also, quartz tube 1
Since 502 and 1503 share a part of the optical waveguide, the laser light 1502 is coupled with the laser light 1508 in the quartz tube 1503. At the same time laser light 150
3 couples with the laser light 1506 in the quartz tube 1502. As a result, laser light 15
06 and 1608 interfere. At this time, the power supply current is adjusted so as to be constant, and the voltage between the electric terminal 1516 and the cathode 1512 is monitored.
A signal having a frequency of 20 MHz is obtained. Also, electrical terminals 15
Monitoring the voltage between 17 and cathode 1513,
A signal having an amplitude of 100 mV and a frequency of 20 MHz is obtained.
That is, the beat voltage can be detected even when the quartz tubes 1502 and 1503 are stationary.

【0398】さて、石英管1502と1503が毎秒1
80度の速度で時計回りに回転を受け、共振器の1辺の
長さが10cmのとき、反時計回りのレーザー光150
6の発振周波数f1 は248.3kHzだけ増加する。
一方、時計回りのレーザー光1508の発振周波数f2
は248.3kHzだけ減少する。したがって、ビート
周波数は式(18)で表わされる。
Now, the quartz tubes 1502 and 1503 are set at 1 per second.
When the laser beam is rotated clockwise at a speed of 80 degrees and the length of one side of the resonator is 10 cm, the counterclockwise laser beam 150
The oscillation frequency f1 of No. 6 increases by 248.3 kHz.
On the other hand, the oscillation frequency f 2 of the clockwise laser light 1508
Decreases by 248.3 kHz. Therefore, the beat frequency is represented by equation (18).

【0399】一方、石英管1502と1503が毎秒1
80度の速度で反時計回りに回転を受けると、ビート周
波数は式(19)で表わされる。
On the other hand, the quartz tubes 1502 and 1503
When subjected to rotation counterclockwise at a speed of 80 degrees, the beat frequency is expressed by equation (19).

【0400】ビート周波数の増減量の絶対値は、回転速
度に比例しているので、回転速度の検出ができるだけで
なく、回転方向とビート周波数の増減が1対1に対応し
ているので、回転方向の検知が可能となる。
Since the absolute value of the increase / decrease amount of the beat frequency is proportional to the rotation speed, not only can the rotation speed be detected, but also because the rotation direction and the increase / decrease of the beat frequency correspond to one to one, The direction can be detected.

【0401】なお、ここでは、ヘリウムガスとネオンガ
スを用いたが、レーザー発振する気体であれば何であっ
てもよい。又、光導波路も、光路が囲む形状が、図1の
ように四角形だけでなく、六角形や三角形、あるいは円
などどのような形状でもよい。
Here, helium gas and neon gas are used, but any gas that oscillates laser may be used. Also, the shape of the optical waveguide that is surrounded by the optical path is not limited to a square as shown in FIG. 1, but may be any shape such as a hexagon, a triangle, or a circle.

【0402】(実施例16)図9(D)において、15
18は光アイソレーター、1519は光アイソレーター
である。
(Embodiment 16) In FIG.
18 is an optical isolator and 1519 is an optical isolator.

【0403】この構成においても、実施例15と同じ原
理で、回転方向を検知することができる。本実施例が実
施例15と異なるのは、リングレーザーの中で1方向に
のみ周回するモードを選択するための手段である。すな
わち、実施例15ではテーパー状の光導波路を用いたの
に対し、本実施例では光アイソレーターを用いたことで
ある。
In this configuration, the rotation direction can be detected based on the same principle as that of the fifteenth embodiment. This embodiment is different from the fifteenth embodiment in a means for selecting a mode in which the laser circulates in only one direction in the ring laser. That is, in the fifteenth embodiment, a tapered optical waveguide is used, whereas in the present embodiment, an optical isolator is used.

【0404】同一偏波の光が、お互いに反対方向から光
アイソレーターに入射した場合、光アイソレーターは一
方向に伝搬する光のみを透過し、逆方向に伝搬する光は
通さない。通常のリングレーザーでは、お互いに反対方
向に周回する光の偏波が等しいが、光アイソレーターを
挿入することで、一つの方向に周回状に伝搬する光のみ
が存在するようなリングレーザーを作ることができる。
もちろん、光を一方向にのみ通す機能を持った光学素子
ならば、光アイソレーターに限らず、光サーキュレータ
ーなど、他の光学素子でもよいことは言うまでもない。
When light of the same polarization enters the optical isolator from directions opposite to each other, the optical isolator transmits only light that propagates in one direction and does not transmit light that propagates in the opposite direction. In a normal ring laser, the polarization of the light circulating in the opposite direction is the same, but by inserting an optical isolator, a ring laser that has only light propagating in one direction in a single direction exists. Can be.
Of course, as long as the optical element has a function of transmitting light only in one direction, not limited to the optical isolator, other optical elements such as an optical circulator may be used.

【0405】(実施例17)図19(A)、図57にお
いて、1200はリング共振器型半導体レーザー、12
04は光導波路のテーパー部、33はアノード、35は
キャップ層、36はクラッド層、37は光ガイド層、3
8は活性層、39は光ガイド層、1201はリング共振
器型半導体レーザー、1205は光導波路のテーパー
部、43はアノード、45はキャップ層、46はクラッ
ド層、47は光ガイド層、48は活性層、49は光ガイ
ド層、1230は光検出器、54は半導体基板、55は
カソード、1206は反時計回りのレーザー光、125
6はリング共振器型半導体レーザー1200から出射さ
れたレーザー光、1207は時計回りのレーザー光、1
257はリング共振器型半導体レーザー1201から出
射されたレーザー光である。また、図57(G)は、図
19(A)のA−A′でカットした断面図である。レー
ザー1200,1201の形成方法は既述の実施例1と
同様に、同じ装置を作製した。
(Embodiment 17) In FIGS. 19A and 57, reference numeral 1200 denotes a ring resonator type semiconductor laser;
04 is the tapered portion of the optical waveguide, 33 is the anode, 35 is the cap layer, 36 is the cladding layer, 37 is the light guide layer, 3
8 is an active layer, 39 is a light guide layer, 1201 is a ring resonator type semiconductor laser, 1205 is a tapered portion of an optical waveguide, 43 is an anode, 45 is a cap layer, 46 is a cladding layer, 47 is a light guide layer, and 48 is The active layer, 49 is a light guide layer, 1230 is a photodetector, 54 is a semiconductor substrate, 55 is a cathode, 1206 is a counterclockwise laser beam, 125
6 is a laser beam emitted from the ring resonator type semiconductor laser 1200, 1207 is a clockwise laser beam, 1
Reference numeral 257 denotes a laser beam emitted from the ring resonator type semiconductor laser 1201. FIG. 57 (G) is a cross-sectional view cut along AA ′ of FIG. 19 (A). Lasers 1200 and 1201 were formed in the same manner as in Example 1 described above.

【0406】室温における発振しきい電流は2mAであ
る。リング共振器型レーザー1200の駆動電流3m
A、リング共振器型レーザー1201の駆動電流3.5
mAであり、これらのレーザーが静止しているときは、
レーザー光1206とレーザー光1207の発振波長は
ほぼ等しく、発振波長λは1.55μmである。ただ
し、リング共振器型レーザー1200とリング共振器型
レーザー1201の駆動電流が異なるから、これらのレ
ーザーを構成する光導波路の等価屈折率の値に差が生じ
る。このため、発振周波数がわずかに異なり、レーザー
光1206の発振周波数f3 は、レーザー光1207の
発振周波数f4 よりも1kHz大きい。レーザー光12
56とレーザ光1257を光検出器1320で同時に受
光することで、光検出器1230の中でレーザー光12
56と1257が干渉する。この結果、光検出器123
0の電気端子から振幅50mV、周波数1kHzの信号
が得られる。すなわち、リング共振器型レーザー120
0と1201が静止しているときでも、ビート電圧が検
出できる。
The oscillation threshold current at room temperature is 2 mA. Driving current of ring resonator type laser 1200 3m
A, drive current 3.5 of ring resonator type laser 1201
mA and when these lasers are stationary,
The oscillation wavelengths of the laser beam 1206 and the laser beam 1207 are almost equal, and the oscillation wavelength λ is 1.55 μm. However, since the driving currents of the ring resonator type laser 1200 and the ring resonator type laser 1201 are different, there is a difference in the value of the equivalent refractive index of the optical waveguides constituting these lasers. Therefore, the oscillation frequencies are slightly different, and the oscillation frequency f 3 of the laser light 1206 is 1 kHz higher than the oscillation frequency f 4 of the laser light 1207. Laser light 12
56 and the laser beam 1257 are simultaneously received by the photodetector 1320, so that the laser beam 12
56 and 1257 interfere. As a result, the photodetector 123
A signal having an amplitude of 50 mV and a frequency of 1 kHz is obtained from the 0 electrical terminal. That is, the ring resonator type laser 120
Even when 0 and 1201 are stationary, the beat voltage can be detected.

【0407】さて、リング共振器型レーザー1200と
1201が、カメラの手ぶれや自動車の振動程度の毎秒
30度の速度で時計回りに回転を受けると、反時計回り
のレーザー光300の発振周波数f3 は88.7Hzだ
け増加する。一方、時計回りのレーザー光400の発振
周波数f4 は88.7Hzだけ減少する。したがって、
ビート周波数は式(16)で表わされる。
Now, when the ring resonator type lasers 1200 and 1201 are rotated clockwise at a rate of 30 degrees per second, such as camera shake or automobile vibration, the oscillation frequency f 3 of the counterclockwise laser light 300 is increased. Increases by 88.7 Hz. On the other hand, the oscillation frequency f 4 of the clockwise laser beam 400 is reduced by 88.7Hz. Therefore,
The beat frequency is represented by equation (16).

【0408】一方、リング共振器型レーザー1200と
1201が、毎秒30度の速度で反時計回りに回転を受
けると、ビート周波数は式(17)で表わされる。
On the other hand, when the ring resonator lasers 1200 and 1201 are rotated counterclockwise at a speed of 30 degrees per second, the beat frequency is expressed by the following equation (17).

【0409】ビート周波数の増減量の絶対値は、回転速
度に比例しているので、回転速度の検出ができるだけで
なく、回転方向とビート周波数の増減が1対1に対応し
ているので、回転方向の検知が可能となる。
Since the absolute value of the increase / decrease amount of the beat frequency is proportional to the rotation speed, not only can the rotation speed be detected, but also because the rotation direction and the increase / decrease of the beat frequency correspond one-to-one, The direction can be detected.

【0410】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
であってもかまわない。また、光導波路も、光路が囲む
形状が、図19(A)のように四角形だけでなく、六角
形や三角形、あるいは円などどのような形状でもよい。
[0410] 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. Further, the shape of the optical waveguide that is surrounded by the optical path is not limited to a square as shown in FIG. 19A, but may be any shape such as a hexagon, a triangle, or a circle.

【0411】リング共振器型レーザー1202と120
3の発振波長が異なるようにするために、本実施例では
駆動電流の大きさを変えた。しかし、これ以外にも、光
導波路の長さや幅を変える、レーザーを構成している半
導体層の厚み・組成・材料を変えるなどして、2つのレ
ーザーの光学長を変えることで発振波長を変えることが
できる。
The ring resonator type lasers 1202 and 120
In the present embodiment, the magnitude of the drive current was changed in order to make the oscillation wavelengths of No. 3 different. However, besides this, the oscillation wavelength is changed by changing the optical length of the two lasers, such as changing the length and width of the optical waveguide, changing the thickness, composition, and material of the semiconductor layer forming the laser. be able to.

【0412】図58において、1は光ジャイロ、222
はリングレーザー、333は光検出器、2は回転台、3
は電流源、4は抵抗、5は周波数−電圧変換回路(FV
変換回路)である。
In FIG. 58, 1 is an optical gyro, 222
Is a ring laser, 333 is a photodetector, 2 is a turntable, 3
Is a current source, 4 is a resistor, 5 is a frequency-voltage conversion circuit (FV
Conversion circuit).

【0413】上記構成において、直列に接続した抵抗4
を介して、電流源3から光ジャイロ1の中のリングレー
ザー222に電流を注入する。光ジャイロ1が静止した
状態でも、光ジャイロ1を構成する2つのリングレーザ
ー222の発振周波数の差に相当するビート信号が光検
出器333の端子電圧の変化として得られる。さらに、
回転台2に載せた光ジャイロ1を回転させると、回転の
角速度に応じたビート信号が現れる。
In the above configuration, the resistance 4 connected in series
, A current is injected from the current source 3 into the ring laser 222 in the optical gyro 1. Even when the optical gyro 1 is stationary, a beat signal corresponding to the difference between the oscillation frequencies of the two ring lasers 222 constituting the optical gyro 1 is obtained as a change in the terminal voltage of the photodetector 333. further,
When the optical gyro 1 mounted on the turntable 2 is rotated, a beat signal corresponding to the angular velocity of the rotation appears.

【0414】このビート信号を周波数−電圧変換回路
(FV変換回路)5を通すことによって、ビート周波数
を電圧値に直すことができる。たとえば、オフセットを
調整して、光ジャイロ1が静止している時の周波数−電
圧変換回路(FV変換回路)5の電圧出力をゼロとする
と、周波数−電圧変換回路(FV変換回路)5の出力の
正負によって、回転方向を検出することができる。
By passing this beat signal through a frequency-voltage conversion circuit (FV conversion circuit) 5, the beat frequency can be converted to a voltage value. For example, if the offset is adjusted and the voltage output of the frequency-voltage conversion circuit (FV conversion circuit) 5 when the optical gyro 1 is stationary is zero, the output of the frequency-voltage conversion circuit (FV conversion circuit) 5 The rotation direction can be detected based on the sign of the rotation.

【0415】(実施例18)図19(B)、図59にお
いて、1240はミラー、1209は反時計回りのレー
ザー光、1257はミラー1240で反射されたレーザ
ー光である。
(Embodiment 18) In FIGS. 19B and 59, reference numeral 1240 denotes a mirror, 1209 denotes a counterclockwise laser beam, and 1257 denotes a laser beam reflected by the mirror 1240.

【0416】上記構成において、実施例17との違い
は、光導波路のテーパー部1205の向きが、図19
(A)と逆で、その結果、リング共振器型レーザー12
01の中を伝搬するレーザー光1209が反時計回りに
周回していることである。この場合、リング共振器型レ
ーザー1201から出射されたレーザー光1257をミ
ラー1240で反射させ、レーザー光1256と同時に
光検出器1230で受光することで、実施例17と同様
にビート信号を得ることができる。
In the above configuration, the difference from the seventeenth embodiment is that the direction of the tapered portion 1205 of the optical waveguide is
As a result, the ring resonator type laser 12
01 is that the laser light 1209 propagating in the O. 01 circulates counterclockwise. In this case, the laser beam 1257 emitted from the ring resonator type laser 1201 is reflected by the mirror 1240 and received by the photodetector 1230 at the same time as the laser beam 1256, whereby a beat signal can be obtained in the same manner as in the seventeenth embodiment. it can.

【0417】(実施例19)図20(C)において、1
230光検出器、1202は石英管、1204は光導波
路のテーパー部、1214はミラー、1210はアノー
ド、1212はカソード、1203は石英管、1205
は光導波路のテーパー部、1215はミラー、1211
はアノード、1213はカソード、1206は石英管1
202の中を伝搬するレーザー光、1256は外部に出
射されたレーザー光、1207は石英管1203の中を
伝搬するレーザー光、1257は外部に出射されたレー
ザー光である。
(Embodiment 19) In FIG.
230 photodetector, 1202 is a quartz tube, 1204 is a tapered portion of an optical waveguide, 1214 is a mirror, 1210 is an anode, 1212 is a cathode, 1203 is a quartz tube, 1205
Is a tapered portion of the optical waveguide, 1215 is a mirror, 1211
Is an anode, 1213 is a cathode, 1206 is a quartz tube 1
A laser beam propagating through the inside 202, 1256 is a laser beam emitted outside, 1207 is a laser beam propagating inside the quartz tube 1203, and 1257 is a laser beam emitted outside.

【0418】レーザーは、実施例3に記載の方法を用い
て作製した。
The laser was manufactured using the method described in Example 3.

【0419】石英管1202と1203が静止している
ときは、レーザー光12060とレーザー光1207の
発振周波数はほぼ等しく、4.73×1014Hz、発振
波長λは632.8nmである。ただし、石英管120
2と1203に流す電流を変えておくことで、媒質のQ
値が変わるので、発振周波数がわずかに異なり、レーザ
ー光1206の発振周波数f1 は、レーザー光1207
の発振周波数f2 よりも20MHz大きい。レーザーの
共振器を構成するミラーのうち、一つのミラーの反射率
を下げておくことで、この反射率の低いミラーからレー
ザー光を取り出すことができる。レーザーから外部に出
射されたレーザー光1256と1257を光検出器12
30で同時に受光することで、光検出器の中でレーザー
光1256と1257が干渉する。このとき、光検出器
1230の電気端子に、振幅50mVで周波数20MH
zの信号が得られる。すなわち、石英管1202と12
03が静止しているときでも、ビート電圧が検出でき
る。
When the quartz tubes 1202 and 1203 are stationary, the oscillation frequencies of the laser beam 12060 and the laser beam 1207 are almost equal, 4.73 × 10 14 Hz, and the oscillation wavelength λ is 632.8 nm. However, the quartz tube 120
By changing the current flowing through 2 and 1203, the Q of the medium
Since the value changes, the oscillation frequency is slightly different, and the oscillation frequency f 1 of the laser beam 1206 is
20 MHz higher than the oscillation frequency f 2 of By lowering the reflectance of one of the mirrors constituting the laser resonator, laser light can be extracted from the mirror having a low reflectance. Laser light 1256 and 1257 emitted from the laser to the outside are
At the same time, the laser beams 1256 and 1257 interfere in the photodetector. At this time, an electric terminal of the photodetector 1230 has an amplitude of 50 mV and a frequency of 20 MHz.
The signal of z is obtained. That is, quartz tubes 1202 and 12
Even when 03 is stationary, the beat voltage can be detected.

【0420】さて、石英管1202と1203が毎秒1
80度の速度で時計回りに回転を受け、共振器の1辺の
長さが10cmのとき、反時計回りのレーザー光120
6の発振周波数f1 は248.3kHzだけ増加する。
一方、時計回りのレーザー光1207の発振周波数f2
は248.3kHzだけ減少する。したがって、ビート
周波数は式(18)で表わされる。
Now, the quartz tubes 1202 and 1203 are set at 1 per second.
When the laser beam is rotated clockwise at a speed of 80 degrees and the length of one side of the resonator is 10 cm, the counterclockwise laser beam 120
The oscillation frequency f1 of No. 6 increases by 248.3 kHz.
On the other hand, the oscillation frequency f 2 of the clockwise laser light 1207
Decreases by 248.3 kHz. Therefore, the beat frequency is represented by equation (18).

【0421】一方、石英管1202と1203が毎秒1
80度の速度で反時計回りに回転を受けると、ビート周
波数は式(19)で表わされる。
On the other hand, the quartz tubes 1202 and 1203
When subjected to rotation counterclockwise at a speed of 80 degrees, the beat frequency is expressed by equation (19).

【0422】ビート周波数の増減量の絶対値は、回転速
度に比例しているので、回転速度の検出ができるだけで
なく、回転方向とビート周波数の増減が1対1に対応し
ているので、回転方向の検知が可能となる。
Since the absolute value of the increase / decrease amount of the beat frequency is proportional to the rotation speed, not only can the rotation speed be detected, but also because the rotation direction and the increase / decrease of the beat frequency correspond one to one, The direction can be detected.

【0423】なお、ここでは、ヘリウムガスとネオンガ
スを用いたが、レーザー発振する気体であれば何であっ
てもよい。また、光導波路も、光路が囲む形状が、図2
0(C)のように四角形だけでなく、六角形や三角形、
あるいは円などどのような形状でもよい。
Here, helium gas and neon gas are used, but any gas that oscillates laser may be used. Also, the shape of the optical waveguide surrounded by the optical path is shown in FIG.
Not only squares like 0 (C), but also hexagons and triangles,
Alternatively, any shape such as a circle may be used.

【0424】(実施形態1の第1の実施例)図20
(C)において、1230光検出器、1202は石英
管、1204は光導波路のテーパー部、1214はミラ
ー、1210はアノード、1212はカソード、120
3は石英管、1205は光導波路のテーパー部、121
5はミラー、1211はアノード、1213はカソー
ド、1206は石英管1202の中を伝搬するレーザー
光、1256は外部に出射されたレーザー光、1207
は石英管1203の中を伝搬するレーザー光、1257
は外部に出射されたレーザー光である。
(First Example of Embodiment 1) FIG.
In (C), 1230 photodetector, 1202 is a quartz tube, 1204 is a tapered portion of an optical waveguide, 1214 is a mirror, 1210 is an anode, 1212 is a cathode, 120
3 is a quartz tube, 1205 is a tapered portion of an optical waveguide, 121
5 is a mirror, 1211 is an anode, 1213 is a cathode, 1206 is a laser beam propagating in the quartz tube 1202, 1256 is a laser beam emitted outside, 1207
Is a laser beam propagating in the quartz tube 1203;
Is a laser beam emitted outside.

【0425】レーザーは、実施例3に記載の方法を用い
て作製した。
The laser was manufactured by using the method described in Example 3.

【0426】石英管1202と1203が静止している
ときは、レーザー光12060とレーザー光1207の
発振周波数はほぼ等しく、4.73×1014Hz、発振
波長λは632.8nmである。ただし、石英管120
2と1203に流す電流を変えておくことで、媒質のQ
値が変わるので、発振周波数がわずかに異なり、レーザ
ー光1206の発振周波数f1 は、レーザー光1207
の発振周波数f2 よりも20MHz大きい。レーザーの
共振器を構成するミラーのうち、一つのミラーの反射率
を下げておくことで、この反射率の低いミラーからレー
ザー光を取り出すことができる。レーザーから外部に出
射されたレーザー光1256と1257を光検出器12
30で同時に受光することで、光検出器の中でレーザー
光1256と1257が干渉する。このとき、光検出器
1230の電気端子に、振幅50mVで周波数20MH
zの信号が得られる。すなわち、石英管1202と12
03が静止しているときでも、ビート電圧が検出でき
る。
When the quartz tubes 1202 and 1203 are stationary, the oscillation frequencies of the laser beam 12060 and the laser beam 1207 are almost equal, 4.73 × 10 14 Hz, and the oscillation wavelength λ is 632.8 nm. However, the quartz tube 120
By changing the current flowing through 2 and 1203, the Q of the medium
Since the value changes, the oscillation frequency is slightly different, and the oscillation frequency f 1 of the laser beam 1206 is
20 MHz higher than the oscillation frequency f 2 of By lowering the reflectance of one of the mirrors constituting the laser resonator, laser light can be extracted from the mirror having a low reflectance. Laser light 1256 and 1257 emitted from the laser to the outside are
At the same time, the laser beams 1256 and 1257 interfere in the photodetector. At this time, an electric terminal of the photodetector 1230 has an amplitude of 50 mV and a frequency of 20 MHz.
The signal of z is obtained. That is, quartz tubes 1202 and 12
Even when 03 is stationary, the beat voltage can be detected.

【0427】さて、石英管1202と1203が毎秒1
80度の速度で時計回りに回転を受け、共振器の1辺の
長さが10cmのとき、反時計回りのレーザー光120
6の発振周波数f1 は248.3kHzだけ増加する。
一方、時計回りのレーザー光1207の発振周波数f2
は248.3kHzだけ減少する。したがって、ビート
周波数は式(18)で表わされる。
Now, the quartz tubes 1202 and 1203 are set at 1 per second.
When the laser beam is rotated clockwise at a speed of 80 degrees and the length of one side of the resonator is 10 cm, the counterclockwise laser beam 120
The oscillation frequency f1 of No. 6 increases by 248.3 kHz.
On the other hand, the oscillation frequency f 2 of the clockwise laser light 1207
Decreases by 248.3 kHz. Therefore, the beat frequency is represented by equation (18).

【0428】一方、石英管1202と1203が毎秒1
80度の速度で反時計回りに回転を受けると、ビート周
波数は式(19)で表わされる。
On the other hand, the quartz tubes 1202 and 1203
When subjected to rotation counterclockwise at a speed of 80 degrees, the beat frequency is expressed by equation (19).

【0429】ビート周波数の増減量の絶対値は、回転速
度に比例しているので、回転速度の検出ができるだけで
なく、回転方向とビート周波数の増減が1対1に対応し
ているので、回転方向の検知が可能となる。
Since the absolute value of the increase / decrease amount of the beat frequency is proportional to the rotation speed, not only can the rotation speed be detected, but also because the rotation direction and the increase / decrease of the beat frequency correspond one to one, The direction can be detected.

【0430】なお、ここでは、ヘリウムガスとネオンガ
スを用いたが、レーザー発振する気体であれば何であっ
てもよい。また、光導波路も、光路が囲む形状が、図2
0(C)のように四角形だけでなく、六角形や三角形、
あるいは円などどのような形状でもよい。
Here, helium gas and neon gas are used, but any gas that oscillates laser may be used. Also, the shape of the optical waveguide surrounded by the optical path is shown in FIG.
Not only squares like 0 (C), but also hexagons and triangles,
Alternatively, any shape such as a circle may be used.

【0431】(実施例20)図20(D)において、1
240はミラー、1209は反時計回りのレーザー光、
1257はミラー1240で反射されたレーザー光であ
る。
(Embodiment 20) Referring to FIG.
240 is a mirror, 1209 is a counterclockwise laser beam,
Reference numeral 1257 denotes a laser beam reflected by the mirror 1240.

【0432】上記構成において、実施例19との違い
は、光導波路のテーパー部1205の向きが、図20
(C)と逆で、その結果、石英管1203の中を伝搬す
るレーザー光1209が反時計回りに周回していること
である。この場合、石英管1203から出射されたレー
ザー光1257をミラー1240で反射させ、レーザー
光1256と同時に光検出器1230で受光すること
で、実施例19と同様にビート信号を得ることができ
る。
In the above configuration, the difference from the nineteenth embodiment is that the direction of the tapered portion 1205 of the optical waveguide is
As a result, the laser light 1209 propagating in the quartz tube 1203 is circling counterclockwise. In this case, the laser beam 1257 emitted from the quartz tube 1203 is reflected by the mirror 1240 and received by the photodetector 1230 at the same time as the laser beam 1256, whereby a beat signal can be obtained as in the nineteenth embodiment.

【0433】(実施例21)図21(E)において、1
218は光アイソレーター、1219は光アイソレータ
ーである。
(Embodiment 21) In FIG.
218 is an optical isolator and 1219 is an optical isolator.

【0434】この構成においても、実施例19と同じ原
理で、回転方向を検知することができる。本実施例が実
施例19と異なるのは、リングレーザーの中で1方向に
のみ周回するモードを選択するための手段である。すな
わち、実施例19ではテーパー状の光導波路を用いたの
に対し、本実施例では光アイソレーターを用いたことで
ある。
In this configuration, the rotation direction can be detected based on the same principle as in the nineteenth embodiment. This embodiment is different from the nineteenth embodiment in a means for selecting a mode in which the laser circulates in only one direction in the ring laser. That is, in the nineteenth embodiment, a tapered optical waveguide is used, whereas in the present embodiment, an optical isolator is used.

【0435】同一偏波の光が、お互いに反対方向から光
アイソレーターに入射した場合、光アイソレーターは一
方向に伝搬する光のみを透過し、逆方向に伝搬する光は
通さない。通常のリングレーザーでは、お互いに反対方
向に周回する光の偏波が等しいが、光アイソレーターを
挿入することで、一つの方向に周回状に伝搬する光のみ
が存在するようなリングレーザーを作ることができる。
もちろん、光を一方向にのみ通す機能を持った光学素子
ならば、光アイソレーターに限らず、光サーキュレータ
ーなど、他の光学素子でもよいことは言うまでもない。
When light of the same polarization enters the optical isolator from directions opposite to each other, the optical isolator transmits only light propagating in one direction and does not transmit light propagating in the opposite direction. In a normal ring laser, the polarization of the light circulating in the opposite direction is the same, but by inserting an optical isolator, a ring laser that has only light propagating in one direction in a single direction exists. Can be.
Of course, as long as the optical element has a function of transmitting light only in one direction, not limited to the optical isolator, other optical elements such as an optical circulator may be used.

【0436】(実施例22)図21(F)の構成におい
て、実施例21との違いは、光アイソレーター1219
の向きが、図21(E)と逆で、その結果、石英管12
03の中を伝搬するレーザー光1209が反時計回りに
周回していることである。この場合、石英管1203か
ら出射されたレーザー光1257をミラー1240で反
射させ、レーザー光1256と同時に光検出器1230
で受光することで、実施例21と同様にビート信号を得
ることができる。
(Embodiment 22) The configuration of FIG. 21F is different from the embodiment 21 in that an optical isolator 1219 is used.
Of the quartz tube 12 is opposite to that of FIG.
That is, the laser light 1209 propagating in the laser beam 03 rotates counterclockwise. In this case, the laser light 1257 emitted from the quartz tube 1203 is reflected by the mirror 1240, and the laser light 1256 and the photodetector 1230 are simultaneously reflected.
, A beat signal can be obtained as in the twenty-first embodiment.

【0437】(実施例23)図22(A)、図60にお
いて、1300はリング共振器型半導体レーザー、13
04は光導波路のテーパー部、33はアノード、35は
キャップ層、36はクラッド層、37は光ガイド層、3
8は活性層、39は光ガイド層、1301はリング共振
器型半導体レーザー、1305は光導波路のテーパー
部、43はアノード、45はキャップ層、46はクラッ
ド層、47は光ガイド層、48は活性層、49は光ガイ
ド層、1330は光検出器、54は半導体基板、55は
カソード、1320は光導波路、1306は反時計回り
のレーザー光、1356はリング共振器型半導体レーザ
ー1300から出射されたレーザー光、1307は時計
回りのレーザー光、1357はリング共振器型半導体レ
ーザー1301から出射されたレーザー光である。ま
た、図60(E)、図60(F)は図22(A)のA−
A′およびB−B′でカットした断面図である。
Embodiment 23 In FIGS. 22A and 60, reference numeral 1300 denotes a ring resonator type semiconductor laser;
04 is the tapered portion of the optical waveguide, 33 is the anode, 35 is the cap layer, 36 is the cladding layer, 37 is the light guide layer, 3
8 is an active layer, 39 is a light guide layer, 1301 is a ring resonator type semiconductor laser, 1305 is a tapered portion of an optical waveguide, 43 is an anode, 45 is a cap layer, 46 is a cladding layer, 47 is a light guide layer, and 48 is An active layer, 49 is a light guide layer, 1330 is a photodetector, 54 is a semiconductor substrate, 55 is a cathode, 1320 is an optical waveguide, 1306 is a counterclockwise laser beam, and 1356 is emitted from the ring resonator type semiconductor laser 1300. 1307, a clockwise laser beam, and 1357, a laser beam emitted from the ring resonator type semiconductor laser 1301. Further, FIGS. 60E and 60F show A-
It is sectional drawing cut | disconnected by A 'and BB'.

【0438】実施例5と同じ方法でリングレーザーを形
成した。
A ring laser was formed in the same manner as in Example 5.

【0439】室温における発振しきい電流は2mAであ
る。リング共振器型レーザー1300の駆動電流3m
A、リング共振器型レーザー1301の駆動電流3.5
mAであり、これらのレーザーが静止しているときは、
レーザー光1306とレーザー光1307の発振波長は
ほぼ等しく、発振波長λは1.55μmである。ただ
し、リング共振器型レーザー1300とリング共振器型
レーザー1301の駆動電流が異なるから、これらのレ
ーザーを構成する光導波路の等価屈折率の値に差が生じ
る。このため、発振周波数がわずかに異なり、レーザー
光1306の発振周波数f3 は、レーザー光1307
の発振周波数f4 よりも1kHz大きい。
The oscillation threshold current at room temperature is 2 mA. Drive current of ring resonator type laser 1300 3m
A, drive current 3.5 of ring resonator type laser 1301
mA and when these lasers are stationary,
The oscillation wavelengths of the laser light 1306 and the laser light 1307 are almost equal, and the oscillation wavelength λ is 1.55 μm. However, since the drive currents of the ring resonator type laser 1300 and the ring resonator type laser 1301 are different, a difference occurs in the value of the equivalent refractive index of the optical waveguides constituting these lasers. Therefore, the oscillation frequency is slightly different, and the oscillation frequency f 3 of the laser light 1306 is
Is 1 kHz higher than the oscillation frequency f 4 of .

【0440】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0.0735μmである。エバネッセント光の強度は
指数関数的に減衰する(しみ出し距離は、電界振幅が1
/eに減衰する距離である)。リング共振器型レーザー
1300と光導波路1320が、しみ出し距離以内の
0.07μmだけ離れて配置されており、レーザー光1
306が光導波路1320に効率よく結合する。そし
て、リング共振器型レーザー1303と光導波路132
0も、しみ出し距離以内の0.07μmだけ離れて配置
され、レーザー光1307も光導波路1320に効率よ
く結合する。光導波路1320から出射したレーザー光
1356とレーザー光1357を光検出器1330で同
時に受光することで、光検出器1330の中でレーザー
光1356と1357が干渉する。この結果、光検出器
1330の電気端子から振幅50mV、周波数1kHz
の信号が得られる。すなわち、リング共振器型レーザー
1300と1301が静止しているときでも、ビート電
圧が検出できる。
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 0.0735 μm. The intensity of the evanescent light attenuates exponentially.
/ E). The ring resonator type laser 1300 and the optical waveguide 1320 are arranged at a distance of 0.07 μm within the exudation distance.
306 couples efficiently to the optical waveguide 1320. Then, the ring resonator type laser 1303 and the optical waveguide 132
The laser light 1307 is also efficiently coupled to the optical waveguide 1320 at a distance of 0.07 μm within the exudation distance. When the laser light 1356 and the laser light 1357 emitted from the optical waveguide 1320 are simultaneously received by the photodetector 1330, the laser lights 1356 and 1357 interfere in the photodetector 1330. As a result, an amplitude of 50 mV and a frequency of 1 kHz from the electrical terminal of the photodetector 1330
Is obtained. That is, the beat voltage can be detected even when the ring resonator type lasers 1300 and 1301 are stationary.

【0441】さて、リング共振器型レーザー1300と
1301が、カメラの手ぶれや自動車の振動程度の毎秒
30度の速度で時計回りに回転を受けると、反時計回り
のレーザー光300の発振周波数f3 は88.7Hz
だけ増加する。一方、時計回りのレーザー光1307の
発振周波数f4 は88.7Hzだけ減少する。したが
って、ビート周波数は式(16)で表わされる。
Now, when the ring resonator type lasers 1300 and 1301 are rotated clockwise at a speed of 30 degrees per second, such as camera shake or automobile vibration, the oscillation frequency f 3 of the counterclockwise laser light 300 is increased. Is 88.7 Hz
Only increase. On the other hand, the oscillation frequency f 4 of the clockwise laser light 1307 decreases by 88.7 Hz. Therefore, the beat frequency is represented by equation (16).

【0442】一方、リング共振器型レーザー1300と
1301が、毎秒30度の速度で反時計回りに回転を受
けると、ビート周波数は式(17)で表わされる。
On the other hand, when the ring resonator type lasers 1300 and 1301 are rotated counterclockwise at a speed of 30 degrees per second, the beat frequency is expressed by equation (17).

【0443】ビート周波数の増減量の絶対値は、回転速
度に比例しているので、回転速度の検出ができるだけで
なく、回転方向とビート周波数の増減が1対1に対応し
ているので、回転方向の検知が可能となる。
Since the absolute value of the increase / decrease amount of the beat frequency is proportional to the rotation speed, not only can the rotation speed be detected, but also because the rotation direction and the increase / decrease of the beat frequency correspond to one to one, The direction can be detected.

【0444】リング共振器型レーザー1300と130
1の発振波長が異なるようにするために、本実施例では
駆動電流の大きさを変えた。しかし、これ以外にも、光
導波路の長さや幅を変える。レーザーを構成している半
導体層の厚み・組成・材料を変えるなどして、2つのレ
ーザーの光学長を変えることで発振波長を変えることが
できる。
The ring cavity lasers 1300 and 130
In the present embodiment, the magnitude of the driving current was changed so that the oscillation wavelengths of the first and second lasers differed. However, besides this, the length and width of the optical waveguide are changed. The oscillation wavelength can be changed by changing the optical length of the two lasers, for example, by changing the thickness, composition, and material of the semiconductor layer forming the laser.

【0445】図61において、1は光ジャイロ、222
はリングレーザー、333は光検出器、2は回転台、3
は電流源、4は抵抗、5は周波数−電圧変換回路(FV
変換回路)である。
In FIG. 61, 1 is an optical gyro, 222
Is a ring laser, 333 is a photodetector, 2 is a turntable, 3
Is a current source, 4 is a resistor, 5 is a frequency-voltage conversion circuit (FV
Conversion circuit).

【0446】上記構成において、直列に接続した抵抗4
を介して、電流源3から光ジャイロ1の中のリングレー
ザー222に電流を注入する。光ジャイロ1が静止した
状態でも、光ジャイロ1を構成する2つのリングレーザ
ー222の発振周波数の差に相当するビート信号が光検
出器333の端子電圧の変化として得られる。さらに、
回転台2に載せた光ジャイロ1を回転させると、回転の
角速度に応じたビート信号が現れる。
In the above configuration, the resistance 4 connected in series
, A current is injected from the current source 3 into the ring laser 222 in the optical gyro 1. Even when the optical gyro 1 is stationary, a beat signal corresponding to the difference between the oscillation frequencies of the two ring lasers 222 constituting the optical gyro 1 is obtained as a change in the terminal voltage of the photodetector 333. further,
When the optical gyro 1 mounted on the turntable 2 is rotated, a beat signal corresponding to the angular velocity of the rotation appears.

【0447】このビート信号を周波数−電圧変換回路
(FV変換回路)5を通すことによって、ビート周波数
を電圧値に直すことができる。たとえば、オフセットを
調整して、光ジャイロ1が静止している時の周波数−電
圧変換回路(FV変換回路)5の電圧出力をゼロとする
と、周波数−電圧変換回路(FV変換回路)5の出力の
正負によって、回転方向を検出することができる。
By passing this beat signal through a frequency-voltage conversion circuit (FV conversion circuit) 5, the beat frequency can be converted to a voltage value. For example, if the offset is adjusted and the voltage output of the frequency-voltage conversion circuit (FV conversion circuit) 5 when the optical gyro 1 is stationary is zero, the output of the frequency-voltage conversion circuit (FV conversion circuit) 5 The rotation direction can be detected based on the sign of the rotation.

【0448】(実施例24)図22(B)において、1
302は光導波路、1304は光導波路のテーパー部、
1303は光導波路、1305は光導波路のテーパー
部、1320は光導波路、1306はレーザー光、13
56はレーザー光、1309はレーザー光、1357は
レーザー光である。
(Embodiment 24) In FIG.
302 is an optical waveguide, 1304 is a tapered portion of the optical waveguide,
1303 is an optical waveguide, 1305 is a tapered portion of the optical waveguide, 1320 is an optical waveguide, 1306 is a laser beam, 13
56 is a laser beam, 1309 is a laser beam, and 1357 is a laser beam.

【0449】上記構成において、レーザー光1306も
1309も同じ方向に周回状に伝搬している。この場合
も、回転方向を検知することができるが、同じ方向にレ
ーザー光が周回する場合、図22(B)のように光導波
路1302,1303,1320を配置することで、レ
ーザー光1306と1309の間の結合効率を大きくす
ることができる。
In the above configuration, both the laser beam 1306 and the laser beam 1309 propagate in the same direction in a circular manner. In this case as well, the rotation direction can be detected. However, when the laser beam circulates in the same direction, the laser beams 1306 and 1309 can be detected by arranging the optical waveguides 1302, 1303, and 1320 as shown in FIG. Can be increased.

【0450】(実施例25)図23(C)において、1
330は光検出器、1302は石英管、1304は光導
波路のテーパー部、1314はミラー、1310はアノ
ード、1312はカソード、1303は石英管、130
5は光導波路のテーパー部、1315はミラー、131
1はアノード、1313はカソード、1320は光導波
路、1306は石英管1302の中を伝搬するレーザー
光、1356は外部に出射されたレーザー光、1307
は石英管1303の中を伝搬するレーザー光、1357
は外部に出射されたレーザー光である。
(Embodiment 25) Referring to FIG.
330 is a photodetector, 1302 is a quartz tube, 1304 is a tapered portion of an optical waveguide, 1314 is a mirror, 1310 is an anode, 1312 is a cathode, 1303 is a quartz tube, 130
5 is a tapered portion of the optical waveguide, 1315 is a mirror, 131
1 is an anode, 1313 is a cathode, 1320 is an optical waveguide, 1306 is a laser beam propagating in the quartz tube 1302, 1356 is a laser beam emitted outside, 1307
Is a laser beam propagating in the quartz tube 1303;
Is a laser beam emitted outside.

【0451】実施例7記載の方法を用いてリングレーザ
ーを作製した。
Using the method described in Example 7, a ring laser was manufactured.

【0452】石英管1302と1303が静止している
ときは、レーザー光1306とレーザー光1307の発
振周波数はほぼ等しく、4.73×1014Hz、発振波
長λは632.8nmである。
When the quartz tubes 1302 and 1303 are stationary, the oscillation frequencies of the laser beam 1306 and the laser beam 1307 are almost equal, 4.73 × 10 14 Hz, and the oscillation wavelength λ is 632.8 nm.

【0453】ただし、石英管1302と1303に流す
電流を変えておくことで、媒質のQ値が変わるので、発
振周波数がわずかに異なり、レーザー光1306の発振
周波数f1 は、レーザー光1307の発振周波数f2
よりも20MHz大きい。
However, since the Q value of the medium changes by changing the current flowing through the quartz tubes 1302 and 1303, the oscillation frequency is slightly different, and the oscillation frequency f 1 of the laser beam 1306 is Frequency f 2
20 MHz.

【0454】石英管1302と1303が光導波路13
20に近接して配置されていることから、レーザー光1
306と1307は光導波路1320に結合する。光導
波路1320から外部に出射されたレーザー光1356
と1357を光検出器1330で同時に受光すること
で、光検出器の中でレーザー光1356と1357が干
渉する。
The quartz tubes 1302 and 1303 are the optical waveguides 13
20 and the laser light 1
306 and 1307 couple to optical waveguide 1320. Laser light 1356 emitted outside from optical waveguide 1320
And 1357 are simultaneously received by the photodetector 1330, so that the laser beams 1356 and 1357 interfere in the photodetector.

【0455】このとき、光検出器1330の電気端子
に、振幅50mVで周波数20MHzの信号が得られ
る。すなわち、石英管1302と13030が静止して
いるときでも、ビート電圧が検出できる。
At this time, a signal having an amplitude of 50 mV and a frequency of 20 MHz is obtained at the electric terminal of the photodetector 1330. That is, the beat voltage can be detected even when the quartz tubes 1302 and 13030 are stationary.

【0456】さて、石英管1302と1303が毎秒1
80度の速度で時計回りに回転を受け、共振器の1辺の
長さが10cmのとき、反時計回りのレーザー光130
6の発振周波数f1 は248.3kHzだけ増加す
る。一方、時計回りのレーザー光1307の発振周波数
f2 は248.3kHzだけ減少する。したがって、
ビート周波数は式(18)で表わされる。
Now, the quartz tubes 1302 and 1303 are set at 1 per second.
When the laser beam is rotated clockwise at a speed of 80 degrees and the length of one side of the resonator is 10 cm, the counterclockwise laser beam 130
The oscillation frequency f1 of No. 6 increases by 248.3 kHz. On the other hand, the oscillation frequency f2 of the clockwise laser light 1307 decreases by 248.3 kHz. Therefore,
The beat frequency is represented by equation (18).

【0457】一方、石英管1302と1303が毎秒1
80度の速度で反時計回りに回転を受けると、ビート周
波数は式(19)で表わされる。
On the other hand, the quartz tubes 1302 and 1303
When subjected to rotation counterclockwise at a speed of 80 degrees, the beat frequency is expressed by equation (19).

【0458】ビート周波数の増減量の絶対値は、回転速
度に比例しているので、回転速度の検出ができるだけで
なく、回転方向とビート周波数の増減が1対1に対応し
ているので、回転方向の検知が可能となる。
Since the absolute value of the increase / decrease of the beat frequency is proportional to the rotation speed, not only can the rotation speed be detected, but also because the rotation direction and the increase / decrease of the beat frequency correspond one to one, The direction can be detected.

【0459】(実施例26)図23(D)において、1
318は光アイソレーター、1319は光アイソレータ
ーである。
(Embodiment 26) Referring to FIG.
318 is an optical isolator and 1319 is an optical isolator.

【0460】この構成においても、実施例25と同じ原
理で、回転方向を検知することができる。本実施例が実
施例25と異なるのは、リングレーザーの中で一方向に
のみ周回するモードを選択するための手段である。すな
わち、実施例25ではテーパー状の光導波路を用いたの
に対し、本実施例では光アイソレーターを用いたことで
ある。
In this configuration, the rotation direction can be detected based on the same principle as in the twenty-fifth embodiment. This embodiment is different from the twenty-fifth embodiment in a means for selecting a mode in which the laser circulates in only one direction in the ring laser. That is, in the twenty-fifth embodiment, a tapered optical waveguide is used, whereas in the present embodiment, an optical isolator is used.

【0461】同一偏波の光が、お互いに反対方向から光
アイソレーターに入射した場合、光アイソレーターは一
方向に伝搬する光のみを透過し、逆方向に伝搬する光は
通さない。通常のリングレーザーでは、お互いに反対方
向に周回する光の偏波が等しいが、光アイソレーターを
挿入することで、一つの方向に周回状に伝搬する光のみ
が存在するようなリングレーザーを作ることができる。
もちろん、光を一方向にのみ通す機能を持った光学素子
ならば、光アイソレーターに限らず、光サーキュレータ
ーなど、他の光学素子でもよいことは言うまでもない。
(実施例27)図24(A)、図62において、140
0はリング共振器型半導体レーザー、1404は光導波
路のテーパー部、33はアノード、35はキャップ層、
36はクラッド層、37は光ガイド層、38は活性層、
39は光ガイド層、1401はリング共振器型半導体レ
ーザー、1405は光導波路のテーパー部、43はアノ
ード、45はキャップ層、46はクラッド層、47は光
ガイド層、48は活性層、49は光ガイド層、1430
は光検出器、54は半導体基板、55はカソード、14
30は光導波路、1406は反時計回りのレーザー光、
1456はリング共振器型半導体レーザー1400から
出射されたレーザー光、1407は時計回りのレーザー
光、1457はリング共振器型半導体レーザー1403
から出射されたレーザー光である。また、図62
(E),図62(Fは、図24(A)のA−A′および
B−B′でカットした断面図である。
When light of the same polarization enters the optical isolator from directions opposite to each other, the optical isolator transmits only light propagating in one direction and does not transmit light propagating in the opposite direction. In a normal ring laser, the polarization of the light circulating in the opposite direction is the same, but by inserting an optical isolator, a ring laser that has only light propagating in one direction in a single direction exists. Can be.
Of course, as long as the optical element has a function of transmitting light only in one direction, not limited to the optical isolator, other optical elements such as an optical circulator may be used.
(Embodiment 27) Referring to FIGS.
0 is a ring resonator type semiconductor laser, 1404 is a tapered portion of an optical waveguide, 33 is an anode, 35 is a cap layer,
36 is a cladding layer, 37 is a light guide layer, 38 is an active layer,
39 is a light guide layer, 1401 is a ring resonator type semiconductor laser, 1405 is a tapered portion of an optical waveguide, 43 is an anode, 45 is a cap layer, 46 is a cladding layer, 47 is a light guide layer, 48 is an active layer, and 49 is an active layer. Light guide layer, 1430
Is a photodetector, 54 is a semiconductor substrate, 55 is a cathode, 14
30 is an optical waveguide, 1406 is a counterclockwise laser beam,
Reference numeral 1456 denotes a laser beam emitted from the ring resonator type semiconductor laser 1400, 1407 denotes a clockwise laser beam, and 1457 denotes a ring resonator type semiconductor laser 1403.
Is the laser light emitted from. FIG. 62
(E) and FIG. 62 (F is a cross-sectional view cut along AA ′ and BB ′ in FIG. 24 (A).

【0462】リングレーザーは実施例9に記載された方
法を用いて作製した。
The ring laser was manufactured by using the method described in Example 9.

【0463】室温における発振しきい電流は2mAであ
る。リング共振器型レーザー1400の駆動電流3m
A、リング共振器型レーザー1401の駆動電流3.5
mAであり、これらのレーザーが静止しているときは、
レーザー光1406とレーザー光1407の発振波長は
ほぼ等しく、発振波長λは1.55μmである。ただ
し、リング共振器型レーザー1400とリング共振器型
レーザー1401の駆動電流が異なるから、これらのレ
ーザーを構成する光導波路の等価屈折率の値に差が生じ
る。
The oscillation threshold current at room temperature is 2 mA. Drive current of ring resonator type laser 1400 3m
A, drive current 3.5 of ring resonator type laser 1401
mA and when these lasers are stationary,
The oscillation wavelengths of the laser light 1406 and the laser light 1407 are substantially equal, and the oscillation wavelength λ is 1.55 μm. However, since the drive currents of the ring resonator type laser 1400 and the ring resonator type laser 1401 are different, a difference occurs in the value of the equivalent refractive index of the optical waveguides constituting these lasers.

【0464】このため、発振周波数がわずかに異なり、
レーザー光1406の発振周波数f 3 は、レーザー光1
407の発振周波数f4 よりも1kHz大きい。リング
共振器型レーザー1400とリング共振器型レーザー1
401が、光導波路1430で接続されていることか
ら、レーザー光1406とレーザー光1407とが効率
よく結合する。光導波路1430から出射したレーザー
光1456とレーザー光1457を光検出器1430で
同時に受光することで、光検出器1430の中でレーザ
ー光1456と1457が干渉する。
For this reason, the oscillation frequency is slightly different.
Oscillation frequency f of laser light 1406 ThreeIs the laser light 1
407 oscillation frequency fFour1 kHz higher. ring
Resonator laser 1400 and ring resonator laser 1
Whether 401 is connected by an optical waveguide 1430
The efficiency of laser light 1406 and laser light 1407
Combine well. Laser emitted from optical waveguide 1430
The light 1456 and the laser light 1457 are
By receiving light at the same time, the laser
-Light 1456 and 1457 interfere.

【0465】この結果、光検出器1430の電気端子か
ら振幅50mV、周波数1kHzの信号が得られる。す
なわち、リング共振器型レーザー1402と1403が
静止しているときでも、ビート電圧が検出できる。
As a result, a signal having an amplitude of 50 mV and a frequency of 1 kHz is obtained from the electric terminal of the photodetector 1430. That is, the beat voltage can be detected even when the ring resonator type lasers 1402 and 1403 are stationary.

【0466】さて、リング共振器型レーザー1400と
1401が、カメラの手ぶれや自動車の振動程度の毎秒
30度の速度で時計回りに回転を受けると、反時計回り
のレーザー光1406の発振周波数f3 は88.7Hz
だけ増加する。一方、時計回りのレーザー光1407の
発振周波数f4 は88.7Hzだけ減少する。したがっ
て、ビート周波数は式(16)で表わされる。
When the ring resonator type lasers 1400 and 1401 are rotated clockwise at a speed of 30 degrees per second, such as camera shake or automobile vibration, the oscillation frequency f 3 of the counterclockwise laser light 1406 is obtained. Is 88.7 Hz
Only increase. On the other hand, the oscillation frequency f 4 of the clockwise laser beam 1407 is reduced by 88.7Hz. Therefore, the beat frequency is represented by equation (16).

【0467】一方、リング共振器型レーザー1400と
1401が、毎秒30度の速度で反時計回りに回転を受
けると、ビート周波数は式(17)で表わされる。
On the other hand, when the ring resonator type lasers 1400 and 1401 are rotated counterclockwise at a speed of 30 degrees per second, the beat frequency is expressed by equation (17).

【0468】ビート周波数の増減量の絶対値は、回転速
度に比例しているので、回転速度の検出ができるだけで
なく、回転方向とビート周波数の増減が1対1に対応し
ているので、回転方向の検知が可能となる。
Since the absolute value of the increase / decrease amount of the beat frequency is proportional to the rotation speed, not only can the rotation speed be detected, but also because the rotation direction and the increase / decrease of the beat frequency correspond one to one, The direction can be detected.

【0469】リング共振器型レーザー1400と140
1の発振波長が異なるようにするために、本実施例では
駆動電流の大きさを変えた。しかし、これ以外にも、光
導波路の長さや幅を変える、レーザーを構成している半
導体層の厚み・組成・材料を変えるなどして、2つのレ
ーザーの光学長を変えることで発振波長を変えることが
できる。
The ring resonator type lasers 1400 and 140
In the present embodiment, the magnitude of the driving current was changed so that the oscillation wavelengths of the first and second lasers differed. However, besides this, the oscillation wavelength is changed by changing the optical length of the two lasers, such as changing the length and width of the optical waveguide, changing the thickness, composition, and material of the semiconductor layer forming the laser. be able to.

【0470】図63において、1は光ジャイロ、222
はリングレーザー、333は光検出器、2は回転台、3
は電流源、4は抵抗、5は周波数−電圧変換回路(FV
変換回路)である。
In FIG. 63, 1 is an optical gyro, 222
Is a ring laser, 333 is a photodetector, 2 is a turntable, 3
Is a current source, 4 is a resistor, 5 is a frequency-voltage conversion circuit (FV
Conversion circuit).

【0471】上記構成において、直列に接続した抵抗4
を介して、電流源3から光ジャイロ1の中のリングレー
ザー222に電流を注入する。光ジャイロ1が静止した
状態でも、光ジャイロ1を構成する2つのリングレーザ
ー222の発振周波数の差に相当するビート信号が光検
出器333の端子電圧の変化として得られる。さらに、
回転台2に載せた光ジャイロ1を回転させると、回転の
角速度に応じたビート信号が現れる。
In the above configuration, the resistance 4 connected in series
, A current is injected from the current source 3 into the ring laser 222 in the optical gyro 1. Even when the optical gyro 1 is stationary, a beat signal corresponding to the difference between the oscillation frequencies of the two ring lasers 222 constituting the optical gyro 1 is obtained as a change in the terminal voltage of the photodetector 333. further,
When the optical gyro 1 mounted on the turntable 2 is rotated, a beat signal corresponding to the angular velocity of the rotation appears.

【0472】このビート信号を周波数−電圧変換回路
(FV変換回路)5を通すことによって、ビート周波数
を電圧値に直すことができる。たとえば、オフセットを
調整して、光ジャイロ1が静止している時の周波数−電
圧変換回路(FV変換回路)5を電圧出力をゼロとする
と、周波数−電圧変換回路(FV変換回路)5の出力の
正負によって、回転方向を検出することができる。
By passing this beat signal through a frequency-voltage conversion circuit (FV conversion circuit) 5, the beat frequency can be converted to a voltage value. For example, when the offset is adjusted and the voltage output of the frequency-voltage conversion circuit (FV conversion circuit) 5 when the optical gyro 1 is stationary is set to zero, the output of the frequency-voltage conversion circuit (FV conversion circuit) 5 The rotation direction can be detected based on the sign of the rotation.

【0473】(実施例28)図24(B)において、1
402は光導波路、1404は光導波路のテーパー部、
1403は光導波路、1405は光導波路のテーパー
部、1430は光導波路、1406はレーザー光、14
56はレーザー光、1409はレーザー光、1457は
レーザー光である。
(Embodiment 28) Referring to FIG.
402 is an optical waveguide, 1404 is a tapered portion of the optical waveguide,
1403 is an optical waveguide, 1405 is a tapered portion of the optical waveguide, 1430 is an optical waveguide, 1406 is a laser beam, 14
Reference numeral 56 denotes a laser beam, 1409 denotes a laser beam, and 1457 denotes a laser beam.

【0474】上記構成において、レーザー光1406も
1409も同じ方向に周回状に伝搬している。この場合
も、作用で説明したように回転方向を検知することがで
きる。同じ方向にレーザー光が周回する場合、図24
(B)12のように光導波路1402,1403,14
30を配置することで、レーザー光1406と1409
の間の結合効率を大きくすることができる。
In the above configuration, both the laser beams 1406 and 1409 propagate in the same direction in a circular manner. Also in this case, the rotation direction can be detected as described in the operation. When the laser beam circulates in the same direction, FIG.
(B) The optical waveguides 1402, 1403, and 14 as in FIG.
By disposing 30, laser beams 1406 and 1409
Can be increased.

【0475】(実施例29)図25(C)において、1
430は光検出器、1402は石英管、1404は光導
波路のテーパー部、1414はミラー、13はアノー
ド、15はカソード、1403は石英管、1405は光
導波路のテーパー部、1415はミラー、23はアノー
ド、25はカソード、1430は光導波路、1406は
石英管1402の中を伝搬するレーザー光、1456は
外部に出射されたレーザー光、1407は石英管140
3の中を伝搬するレーザー光、1457は外部に出射さ
れたレーザー光である。
(Embodiment 29) Referring to FIG.
430 is a photodetector, 1402 is a quartz tube, 1404 is a tapered portion of an optical waveguide, 1414 is a mirror, 13 is an anode, 15 is a cathode, 1403 is a quartz tube, 1405 is a tapered portion of an optical waveguide, 1415 is a mirror, and 23 is a mirror. An anode, 25 is a cathode, 1430 is an optical waveguide, 1406 is a laser beam propagating in a quartz tube 1402, 1456 is a laser beam emitted outside, and 1407 is a quartz tube 140
Reference numeral 1457 denotes a laser beam propagating inside the laser beam 3 and a laser beam emitted outside.

【0476】リングレーザーは実施例11と同様にして
作製した。
The ring laser was manufactured in the same manner as in Example 11.

【0477】石英管1402と1403が静止している
ときは、レーザー光1406とレーザー光1407の発
振周波数はほぼ等しく、4.73×1014Hz、発振波
長λは632.8nmである。
When the quartz tubes 1402 and 1403 are stationary, the oscillation frequencies of the laser beams 1406 and 1407 are almost equal, 4.73 × 10 14 Hz, and the oscillation wavelength λ is 632.8 nm.

【0478】ただし、石英管1402と1403に流す
電流を変えておくことで、媒質のQ値が変わるので、発
振周波数がわずかに異なり、レーザー光1406の発振
周波数f1 は、レーザー光1407の発振周波数f2
りも20MHz大きい。
However, since the Q value of the medium changes by changing the current flowing through the quartz tubes 1402 and 1403, the oscillation frequency is slightly different, and the oscillation frequency f 1 of the laser light 1406 is 20MHz greater than the frequency f 2.

【0479】石英管1402,1403と光導波路14
30が接続されていることから、レーザー光1406と
1407は光導波路1430に結合する。光導波路14
30から外部に出射されたレーザー光1456と145
7を光検出器1430で同時に受光することで、光検出
器の中でレーザー光1456と1457が干渉する。こ
のとき、光検出器1430の電気端子に、振幅50mV
で周波数20MHzの信号が得られる。すなわち、石英
管1402と1403が静止しているときでも、ビート
電圧が検出できる。
[0479] Quartz tubes 1402, 1403 and optical waveguide 14
The laser light 1406 and 1407 are coupled to the optical waveguide 1430 because the 30 is connected. Optical waveguide 14
Laser light 1456 and 145 emitted outside from 30
7 are simultaneously received by the photodetector 1430, so that the laser beams 1456 and 1457 interfere in the photodetector. At this time, the electric terminal of the photodetector 1430 has an amplitude of 50 mV.
, A signal having a frequency of 20 MHz is obtained. That is, the beat voltage can be detected even when the quartz tubes 1402 and 1403 are stationary.

【0480】さて、石英管1402と1403が毎秒1
80度の速度で時計回りに回転を受け、共振器の1辺の
長さが10cmのとき、反時計回りのレーザー光140
6の発振周波数f1 は248.3kHzだけ増加する。
一方、時計回りのレーザー光1407の発振周波数f2
は248.3kHzだけ減少する。したがって、ビート
周波数は式(18)で表わされる。
Now, the quartz tubes 1402 and 1403 are set at 1 per second.
When the laser beam is rotated clockwise at a speed of 80 degrees and the length of one side of the resonator is 10 cm, a counterclockwise laser beam 140 is emitted.
The oscillation frequency f1 of No. 6 increases by 248.3 kHz.
On the other hand, the oscillation frequency f 2 of the clockwise laser light 1407
Decreases by 248.3 kHz. Therefore, the beat frequency is represented by equation (18).

【0481】一方、石英管1402と1403が毎秒1
80度の速度で反時計回りに回転を受けると、ビート周
波数は式(19)で表わされる。
On the other hand, the quartz tubes 1402 and 1403
When subjected to rotation counterclockwise at a speed of 80 degrees, the beat frequency is expressed by equation (19).

【0482】ビート周波数の増減量の絶対値は、回転速
度に比例しているので、回転速度の検出ができるだけで
なく、回転方向とビート周波数の増減が1対1に対応し
ているので、回転方向の検知が可能となる。
Since the absolute value of the increase / decrease amount of the beat frequency is proportional to the rotation speed, not only can the rotation speed be detected, but also because the rotation direction and the increase / decrease of the beat frequency correspond one-to-one. The direction can be detected.

【0483】(実施例30)図25(D)において、1
418は光アイソレーター、1419は光アイソレータ
ーである。
(Embodiment 30) Referring to FIG.
418 is an optical isolator and 1419 is an optical isolator.

【0484】この構成においても、実施例29と同じ原
理で、回転方向を検知することができる。本実施例が実
施例29と異なるのは、リングレーザーの中で1方向に
のみ周回するモードを選択するための手段である。すな
わち、実施例29ではテーパー状の光導波路を用いたの
に対し、本実施例では光アイソレーターを用いたことで
ある。
In this configuration, the rotation direction can be detected based on the same principle as in the twenty-ninth embodiment. This embodiment is different from the twenty-ninth embodiment in a means for selecting a mode in which the laser circulates in only one direction in the ring laser. That is, while the tapered optical waveguide is used in the embodiment 29, the optical isolator is used in the present embodiment.

【0485】同一偏波の光が、お互いに反対方向から光
アイソレーターに入射した場合、光アイソレーターは一
方向に伝搬する光のみを透過し、逆方向に伝搬する光は
通さない。通常のリングレーザーでは、お互いに反対方
向に周回する光の偏波が等しいが、光アイソレーターを
挿入することで、一つの方向に周回状に伝搬する光のみ
が存在するようなリングレーザーを作ることができる。
もちろん、光を一方向にのみ通す機能を持った光学素子
ならば、光アイソレーターに限らず、光サーキュレータ
ーなど、他の光学素子でもよいことは言うまでもない。
When light of the same polarization enters the optical isolator from directions opposite to each other, the optical isolator transmits only light propagating in one direction and does not transmit light propagating in the opposite direction. In a normal ring laser, the polarization of the light circulating in the opposite direction is the same, but by inserting an optical isolator, a ring laser that has only light propagating in one direction in a single direction exists. Can be.
Of course, as long as the optical element has a function of transmitting light only in one direction, not limited to the optical isolator, other optical elements such as an optical circulator may be used.

【0486】(実施例31)図26(A)、図64にお
いて、1500はリング共振器型半導体レーザー、15
04は光導波路のテーパー部、33はアノード、35は
キャップ層、36はクラッド層、37は光ガイド層、3
8は活性層、39は光ガイド層、1503はリング共振
器型半導体レーザー、1505は光導波路のテーパー
部、43はアノード、45はキャップ層、46はクラッ
ド層、47は光ガイド層、48は活性層、49は光ガイ
ド層、1530は光検出器、54は半導体基板、55は
カソード、1506は反時計回りのレーザー光、155
6はリング共振器型半導体レーザー1500から出射さ
れたレーザー光、1507は時計回りのレーザー光、1
557はリング共振器型半導体レーザー1403から出
射されたレーザー光である。また、図64(E)は、図
26(A)のA−A′でカットした断面図である。
(Example 31) In FIGS. 26A and 64, reference numeral 1500 denotes a ring resonator type semiconductor laser;
04 is the tapered portion of the optical waveguide, 33 is the anode, 35 is the cap layer, 36 is the cladding layer, 37 is the light guide layer, 3
8 is an active layer, 39 is a light guide layer, 1503 is a ring resonator type semiconductor laser, 1505 is a tapered portion of an optical waveguide, 43 is an anode, 45 is a cap layer, 46 is a cladding layer, 47 is a light guide layer, and 48 is An active layer, 49 is a light guide layer, 1530 is a photodetector, 54 is a semiconductor substrate, 55 is a cathode, 1506 is a counterclockwise laser beam, 155
6 is a laser beam emitted from the ring resonator type semiconductor laser 1500; 1507 is a clockwise laser beam;
Reference numeral 557 denotes a laser beam emitted from the ring resonator type semiconductor laser 1403. FIG. 64E is a cross-sectional view taken along a line AA ′ in FIG.

【0487】リングレーザーは、実施例13と同様の方
法により作製した。
The ring laser was manufactured in the same manner as in Example 13.

【0488】室温における発振しきい電流は2mAであ
る。リング共振器型レーザー1500の駆動電流3m
A、リング共振器型レーザー1501の駆動電流3.5
mAであり、これらのレーザーが静止しているときは、
レーザー光1506とレーザー光1507の発振波長は
ほぼ等しく、発振波長λは1.55μmである。ただ
し、リング共振器型レーザー1500とリング共振器型
レーザー1501の駆動電流が異なるから、これらのレ
ーザーを構成する光導波路の等価屈折率の値に差が生じ
る。このため、発振周波数がわずかに異なり、レーザー
光1506の発振周波数f3 は、レーザー光1507の
発振周波数f4 よりも1kHz大きい。リング共振器型
レーザー1500とリング共振器型レーザー1501
が、光導波路の一部を共有していることから、レーザー
光1506とレーザー光1507とが効率よく結合す
る。この共有している光導波路から出射したレーザー光
1556とレーザー光1557を光検出器1530で同
時に受光することで、光検出器1530の中でレーザー
光1556と1557が干渉する。この結果、光検出器
1530の電気端子から振幅50mV、周波数1kHz
の信号が得られる。すなわち、リング共振器型レーザー
1500と1501が静止しているときでも、ビート電
圧が検出できる。
The oscillation threshold current at room temperature is 2 mA. Driving current of ring resonator type laser 1500 3m
A, drive current 3.5 of ring resonator type laser 1501
mA and when these lasers are stationary,
The oscillation wavelengths of the laser beam 1506 and the laser beam 1507 are almost equal, and the oscillation wavelength λ is 1.55 μm. However, since the drive currents of the ring resonator type laser 1500 and the ring resonator type laser 1501 are different, a difference occurs in the value of the equivalent refractive index of the optical waveguides constituting these lasers. Therefore, the oscillation frequencies are slightly different, and the oscillation frequency f 3 of the laser beam 1506 is 1 kHz higher than the oscillation frequency f 4 of the laser beam 1507. Ring cavity laser 1500 and ring cavity laser 1501
However, since a part of the optical waveguide is shared, the laser light 1506 and the laser light 1507 are efficiently coupled. When the laser light 1556 and the laser light 1557 emitted from the shared optical waveguide are simultaneously received by the photodetector 1530, the laser lights 1556 and 1557 interfere with each other in the photodetector 1530. As a result, an amplitude of 50 mV and a frequency of 1 kHz from the electrical terminal of the photodetector 1530
Is obtained. That is, the beat voltage can be detected even when the ring resonator type lasers 1500 and 1501 are stationary.

【0489】さて、リング共振器型レーザー1500と
1501が、カメラの手ぶれや自動車の振動程度の毎秒
30度の速度で時計回りに回転を受けると、反時計回り
のレーザー光1506の発振周波数f3 は88.7Hz
だけ増加する。一方、時計回りのレーザー光1507の
発振周波数f4 は88.7Hzだけ減少する。したがっ
て、ビート周波数は式(16)で表わされる。
When the ring resonator type lasers 1500 and 1501 are rotated clockwise at a speed of 30 degrees per second, such as camera shake or automobile vibration, the oscillation frequency f 3 of the counterclockwise laser beam 1506 is obtained. Is 88.7 Hz
Only increase. On the other hand, the oscillation frequency f 4 of the clockwise laser light 1507 decreases by 88.7 Hz. Therefore, the beat frequency is represented by equation (16).

【0490】一方、リング共振器型レーザー1500と
1501が、毎秒30度の速度で反時計回りに回転を受
けると、ビート周波数は式(17)で表わされる。
On the other hand, when the ring resonator type lasers 1500 and 1501 are rotated counterclockwise at a speed of 30 degrees per second, the beat frequency is expressed by equation (17).

【0491】ビート周波数の増減量の絶対値は、回転速
度に比例しているので、回転速度の検出ができるだけで
なく、回転方向とビート周波数の増減が1対1に対応し
ているので、回転方向の検知が可能となる。
Since the absolute value of the increase / decrease amount of the beat frequency is proportional to the rotation speed, not only can the rotation speed be detected, but also because the rotation direction and the increase / decrease of the beat frequency correspond to one to one, The direction can be detected.

【0492】リング共振器型レーザー1500と150
1の発振波長が異なるようにするために、本実施例では
駆動電流の大きさを変えた。しかし、これ以外にも、光
導波路の長さや幅を変える、レーザーを構成している半
導体層の厚み・組成・材料を変えるなどして、2つのレ
ーザーの光学長を変えることで発振波長を変えることが
できる。
The ring cavity type lasers 1500 and 150
In the present embodiment, the magnitude of the driving current was changed so that the oscillation wavelengths of the first and second lasers differed. However, besides this, the oscillation wavelength is changed by changing the optical length of the two lasers, such as changing the length and width of the optical waveguide, changing the thickness, composition, and material of the semiconductor layer forming the laser. be able to.

【0493】図65はにおいて、1は光ジャイロ、22
2はリングレーザー、333は光検出器、2は回転台、
3は電流源、4は抵抗、5は周波数−電圧変換回路(F
V変換回路)である。
In FIG. 65, reference numeral 1 denotes an optical gyro;
2 is a ring laser, 333 is a photodetector, 2 is a turntable,
3 is a current source, 4 is a resistor, 5 is a frequency-voltage conversion circuit (F
V conversion circuit).

【0494】上記構成において、直列に接続した抵抗4
を介して、電流源3から光ジャイロ1の中のリングレー
ザー222に電流を注入する。光ジャイロ1が静止した
状態でも、光ジャイロ1を構成する2つのリングレーザ
ー222の発振周波数の差に相当するビート信号が光検
出器3の端子電圧の変化として得られる。さらに、回転
台2に載せた光ジャイロ1を回転させると、回転の角速
度に応じたビート信号が現れる。
In the above configuration, the resistance 4 connected in series
, A current is injected from the current source 3 into the ring laser 222 in the optical gyro 1. Even when the optical gyro 1 is stationary, a beat signal corresponding to the difference between the oscillation frequencies of the two ring lasers 222 constituting the optical gyro 1 is obtained as a change in the terminal voltage of the photodetector 3. Furthermore, when the optical gyro 1 mounted on the turntable 2 is rotated, a beat signal corresponding to the angular velocity of the rotation appears.

【0495】このビート信号を周波数−電圧変換回路
(FV変換回路)5を通すことによって、ビート周波数
を電圧値に直すことができる。たとえば、オフセットを
調整して、光ジャイロ1が静止している時の周波数−電
圧変換回路(FV変換回路)5の電圧出力をゼロとする
と、周波数−電圧変換回路(FV変換回路)5の出力の
正負によって、回転方向を検出することができる。
By passing this beat signal through a frequency-voltage conversion circuit (FV conversion circuit) 5, the beat frequency can be converted to a voltage value. For example, if the offset is adjusted and the voltage output of the frequency-voltage conversion circuit (FV conversion circuit) 5 when the optical gyro 1 is stationary is zero, the output of the frequency-voltage conversion circuit (FV conversion circuit) 5 The rotation direction can be detected based on the sign of the rotation.

【0496】(実施例32)図26(B)において、1
502は光導波路、1504は光導波路のテーパー部、
1503は光導波路、1505は光導波路のテーパー
部、1520は光導波路、1506はレーザー光、15
56はレーザー光、1509はレーザー光、1557は
レーザー光である。
(Example 32) In FIG.
502 is an optical waveguide, 1504 is a tapered portion of the optical waveguide,
1503, an optical waveguide; 1505, a tapered portion of the optical waveguide; 1520, an optical waveguide; 1506, a laser beam;
Reference numeral 56 denotes a laser beam, 1509 denotes a laser beam, and 1557 denotes a laser beam.

【0497】上記構成において、レーザー光1506も
1509も同じ方向に周回状に伝搬している。この場合
も、作用で説明したように回転方向を検知することがで
きる。(実施例33)図27(C)において、1530
は光検出器、1502は石英管、1504は光導波路の
テーパー部、1514はミラー、1510はアノード、
1512はカソード、1503は石英管、1505は光
導波路のテーパー部、1515はミラー、1511はア
ノード、1513はカソード、1506は石英管150
2の中を伝搬するレーザー光、1556は外部に出射さ
れたレーザー光、1508は石英管1503の中を伝搬
するレーザー光、1557は外部に出射されたレーザー
光である。
In the above configuration, both the laser beams 1506 and 1509 propagate in the same direction in a circular manner. Also in this case, the rotation direction can be detected as described in the operation. (Example 33) In FIG.
Is a photodetector, 1502 is a quartz tube, 1504 is a tapered portion of an optical waveguide, 1514 is a mirror, 1510 is an anode,
1512 is a cathode, 1503 is a quartz tube, 1505 is a tapered portion of an optical waveguide, 1515 is a mirror, 1511 is an anode, 1513 is a cathode, and 1506 is a quartz tube 150.
2, 1556 is a laser beam emitted outside, 1508 is a laser beam propagated inside the quartz tube 1503, and 1557 is a laser beam emitted outside.

【0498】リングレーザーは実施例15と同様にして
作製した。
A ring laser was produced in the same manner as in Example 15.

【0499】石英管1502と1503が静止している
ときは、レーザー光1506とレーザー光1508の発
振周波数はほぼ等しく、4.73×1014Hz、発振波
長λは632.8nmである。
When the quartz tubes 1502 and 1503 are stationary, the oscillation frequencies of the laser beam 1506 and the laser beam 1508 are almost equal, 4.73 × 10 14 Hz, and the oscillation wavelength λ is 632.8 nm.

【0500】ただし、石英管1502と1503に流す
電流を変えておくことで、媒質のQ値が変わるので、発
振周波数がわずかに異なり、レーザー光1506の発振
周波数f1 は、レーザー光1508の発振周波数f2
りも20MHz大きい。石英管150と1503が光導
波路の一部を共有していることから、この光導波路の共
有部を通して外部に出射されたレーザー光1556と1
557を光検出器1530で同時に受光することで、光
検出器1530の中でレーザー光1556と1557が
干渉する。このとき、光検出器1530の電気端子に、
振幅50mVで周波数20MHzの信号が得られる。す
なわち、石英管1502と1503が静止しているとき
でも、ビート電圧が検出できる。
However, since the Q value of the medium is changed by changing the current flowing through the quartz tubes 1502 and 1503, the oscillation frequency is slightly different, and the oscillation frequency f 1 of the laser beam 1506 is 20MHz greater than the frequency f 2. Since the quartz tubes 150 and 1503 share a part of the optical waveguide, the laser beams 1556 and 1556 emitted to the outside through the shared portion of the optical waveguide.
When 557 is received by the photodetector 1530 at the same time, the laser beams 1556 and 1557 interfere in the photodetector 1530. At this time, the electrical terminals of the photodetector 1530
A signal having an amplitude of 50 mV and a frequency of 20 MHz is obtained. That is, the beat voltage can be detected even when the quartz tubes 1502 and 1503 are stationary.

【0501】さて、石英管1502と1503が毎秒1
80度の速度で時計回りに回転を受け、共振器の1辺の
長さが10cmのとき、反時計回りのレーザー光150
6の発振周波数f1 は248.3kHzだけ増加する。
一方、時計回りのレーザー光1508の発振周波数f2
は248.3kHzだけ減少する。したがって、ビート
周波数は式(18)で表わされる。
Now, the quartz tubes 1502 and 1503 are set at 1 per second.
When the laser beam is rotated clockwise at a speed of 80 degrees and the length of one side of the resonator is 10 cm, the counterclockwise laser beam 150
The oscillation frequency f1 of No. 6 increases by 248.3 kHz.
On the other hand, the oscillation frequency f 2 of the clockwise laser light 1508
Decreases by 248.3 kHz. Therefore, the beat frequency is represented by equation (18).

【0502】一方、石英管1502と1503が毎秒1
80度の速度で反時計回りに回転を受けると、ビート周
波数は式(19)で表わされる。
On the other hand, the quartz tubes 1502 and 1503
When subjected to rotation counterclockwise at a speed of 80 degrees, the beat frequency is expressed by equation (19).

【0503】ビート周波数の増減量の絶対値は、回転速
度に比例しているので、回転速度の検出ができるだけで
なく、回転方向とビート周波数の増減が1対1に対応し
ているので、回転方向の検知が可能となる。
Since the absolute value of the increase / decrease amount of the beat frequency is proportional to the rotation speed, not only can the rotation speed be detected, but also because the rotation direction and the increase / decrease of the beat frequency correspond one to one, The direction can be detected.

【0504】(実施例34)図27(D)において、1
518は光アイソレーター、1519は光アイソレータ
ーである。
(Embodiment 34) Referring to FIG.
518 is an optical isolator and 1519 is an optical isolator.

【0505】この構成においても、実施例33と同じ原
理で、回転方向を検知することができる。本実施例が実
施例33と異なるのは、リングレーザーの中で1方向に
のみ周回するモードを選択するための手段である。すな
わち、実施例33ではテーパー状の光導波路を用いたの
に対し、本実施例では光アイソレーターを用いたことで
ある。
In this configuration, the rotation direction can be detected based on the same principle as that of the thirty-third embodiment. This embodiment is different from the embodiment 33 in a means for selecting a mode in which the laser circulates in only one direction in the ring laser. That is, while the tapered optical waveguide is used in the embodiment 33, an optical isolator is used in the present embodiment.

【0506】同一偏波の光が、お互いに反対方向から光
アイソレーターに入射した場合、光アイソレーターは一
方向に伝搬する光のみを透過し、逆方向に伝搬する光は
通さない。通常のリングレーザーでは、お互いに反対方
向に周回する光の偏波が等しいが、光アイソレーターを
挿入することで、一つの方向に周回状に伝搬する光のみ
が存在するようなリングレーザーを作ることができる。
もちろん、光を一方向にのみ通す機能を持った光学素子
ならば、光アイソレーターに限らず、光サーキュレータ
ーなど、他の光学素子でもよいことは言うまでもない。
When light of the same polarization enters the optical isolator from directions opposite to each other, the optical isolator transmits only light propagating in one direction and does not transmit light propagating in the opposite direction. In a normal ring laser, the polarization of the light circulating in the opposite direction is the same, but by inserting an optical isolator, a ring laser that has only light propagating in one direction in a single direction exists. Can be.
Of course, as long as the optical element has a function of transmitting light only in one direction, not limited to the optical isolator, other optical elements such as an optical circulator may be used.

【0507】なお、ガスレーザーについては、ヘリウム
ガスとネオンガスを用いた例を実施例で示しているが、
レーザー発振する気体であり、所望の角速度が検知可能
であれば、何であってもよい。例えば、アルゴンレーザ
ー、炭酸ガスレーザー、エキシマレーザーである。
[0507] As for the gas laser, an example using helium gas and neon gas is shown in the embodiment.
Any gas may be used as long as the gas is a laser-oscillating gas and a desired angular velocity can be detected. For example, there are an argon laser, a carbon dioxide laser, and an excimer laser.

【0508】尚、ガスレーザー作製にあたって、石英管
を用いる場合について説明したが、ポリマーを用いるこ
ともできる。この場合、低温プロセスで形成できる。な
お、ポリマー材料としては、フッ素化ポリイミド、ポリ
シロキサン、PMMA(ポリメチルメタクリレート)、
エポキシやポリカーボネイトを用いることができる。
Although the case where a quartz tube is used for producing a gas laser has been described, a polymer can also be used. In this case, it can be formed by a low-temperature process. In addition, as a polymer material, fluorinated polyimide, polysiloxane, PMMA (polymethyl methacrylate),
Epoxy or polycarbonate can be used.

【0509】又、放電電極としては、アルミニウムやジ
ルコニウム、タングステン等が利用できる。
[0509] As the discharge electrode, aluminum, zirconium, tungsten or the like can be used.

【0510】[0510]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
レーザー装置の回転時のビート周波数を検出し、非回転
時からの増減を求めることによって、角速度とともに、
回転方向を検知することができる。
As described above, according to the present invention,
By detecting the beat frequency at the time of rotation of the laser device and calculating the increase or decrease from the time of non-rotation, along with the angular velocity,
The direction of rotation can be detected.

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

【図1】回転によるビート信号の変化を説明するための
波形図
FIG. 1 is a waveform chart for explaining a change in a beat signal due to rotation.

【図2】第1及び第2のレーザーを近接配置する場合の
概念図
FIG. 2 is a conceptual diagram in a case where first and second lasers are arranged close to each other.

【図3】第1及び第2のレーザーを近接配置する場合の
概念図
FIG. 3 is a conceptual diagram of a case where first and second lasers are arranged close to each other.

【図4】第3の光導波路を設ける場合の概念図FIG. 4 is a conceptual diagram in a case where a third optical waveguide is provided.

【図5】第3の光導波路を設ける場合の概念図FIG. 5 is a conceptual diagram when a third optical waveguide is provided.

【図6】光導波路の一部を接続する場合の概念図FIG. 6 is a conceptual diagram in a case where a part of an optical waveguide is connected.

【図7】光導波路の一部を接続する場合の概念図FIG. 7 is a conceptual diagram in a case where a part of an optical waveguide is connected.

【図8】光導波路を共用する場合の概念図FIG. 8 is a conceptual diagram when an optical waveguide is shared.

【図9】光導波路を共用する場合の概念図FIG. 9 is a conceptual diagram when an optical waveguide is shared.

【図10】テーパー形状を説明するための光導波路の平
面図
FIG. 10 is a plan view of an optical waveguide for explaining a tapered shape.

【図11】レーザー装置の電圧変化を検出する手段の回
路図
FIG. 11 is a circuit diagram of a means for detecting a voltage change of the laser device.

【図12】レーザー装置の電圧変化を検出する手段の回
路図
FIG. 12 is a circuit diagram of a means for detecting a voltage change of the laser device.

【図13】レーザー装置の電圧変化を検出する手段の回
路図
FIG. 13 is a circuit diagram of a means for detecting a voltage change of the laser device.

【図14】レーザー装置の電圧変化を検出する手段の回
路図
FIG. 14 is a circuit diagram of a means for detecting a voltage change of the laser device.

【図15】レーザー装置の電圧変化を検出する手段の回
路図
FIG. 15 is a circuit diagram of a means for detecting a voltage change of the laser device.

【図16】レーザー装置の電圧変化を検出する手段の回
路図
FIG. 16 is a circuit diagram of a means for detecting a voltage change of the laser device.

【図17】レーザー装置の電圧変化を検出する手段の回
路図
FIG. 17 is a circuit diagram of a means for detecting a voltage change of the laser device.

【図18】レーザー装置の電圧変化を検出する手段の回
路図
FIG. 18 is a circuit diagram of a unit for detecting a voltage change of the laser device.

【図19】光検出器を備え、第1及び第2のレーザーを
近接配置する場合の概念図
FIG. 19 is a conceptual diagram in the case where a photodetector is provided and the first and second lasers are arranged close to each other.

【図20】光検出器を備え、第1及び第2のレーザーを
近接配置する場合の概念図
FIG. 20 is a conceptual diagram of a case where a photodetector is provided and first and second lasers are arranged close to each other.

【図21】光検出器を備え、第1及び第2のレーザーを
近接配置する場合の概念図
FIG. 21 is a conceptual diagram of a case where a photodetector is provided and first and second lasers are arranged close to each other.

【図22】光検出器を備え、第3の光導波路を設ける場
合の概念図
FIG. 22 is a conceptual diagram in the case where a photodetector is provided and a third optical waveguide is provided.

【図23】光検出器を備え、第3の光導波路を設ける場
合の概念図
FIG. 23 is a conceptual diagram of a case where a photodetector is provided and a third optical waveguide is provided.

【図24】光検出器を備え、光導波路の一部を接続する
場合の概念図
FIG. 24 is a conceptual diagram of a case where a photodetector is provided and a part of an optical waveguide is connected.

【図25】光検出器を備え、光導波路の一部を接続する
場合の概念図
FIG. 25 is a conceptual diagram of a case where a photodetector is provided and a part of an optical waveguide is connected.

【図26】光検出器を備え、光導波路を共用する場合の
概念図
FIG. 26 is a conceptual diagram of a case where a photodetector is provided and an optical waveguide is shared.

【図27】光検出器を備え、光導波路を共用する場合の
概念図
FIG. 27 is a conceptual diagram of a case where a photodetector is provided and an optical waveguide is shared.

【図28】半導体レーザー及び光導波路の製造工程を説
明するための断面図
FIG. 28 is a cross-sectional view for explaining a manufacturing process of the semiconductor laser and the optical waveguide.

【図29】半導体レーザー及び光導波路の製造工程を説
明するための断面図
FIG. 29 is a cross-sectional view for explaining a manufacturing process of the semiconductor laser and the optical waveguide.

【図30】半導体レーザー及び光導波路の製造工程を説
明するための断面図
FIG. 30 is a cross-sectional view for explaining a manufacturing process of the semiconductor laser and the optical waveguide.

【図31】半導体レーザー及び光導波路の製造工程を説
明するための断面図
FIG. 31 is a cross-sectional view for explaining a manufacturing process of the semiconductor laser and the optical waveguide.

【図32】半導体レーザー及び光導波路の製造工程を説
明するための断面図
FIG. 32 is a cross-sectional view for explaining a manufacturing process of the semiconductor laser and the optical waveguide.

【図33】半導体レーザー及び光導波路の製造工程を説
明するための断面図
FIG. 33 is a cross-sectional view for explaining a manufacturing process of the semiconductor laser and the optical waveguide.

【図34】半導体レーザー及び光導波路の製造工程を説
明するための断面図
FIG. 34 is a cross-sectional view for explaining a manufacturing process of the semiconductor laser and the optical waveguide.

【図35】半導体レーザー及び光導波路の製造工程を説
明するための断面図
FIG. 35 is a cross-sectional view for explaining a manufacturing process of the semiconductor laser and the optical waveguide.

【図36】半導体レーザー及び光導波路の製造工程を説
明するための断面図
FIG. 36 is a cross-sectional view for explaining a manufacturing process of the semiconductor laser and the optical waveguide.

【図37】半導体レーザー及び光導波路の製造工程を説
明するための断面図
FIG. 37 is a cross-sectional view for explaining a manufacturing process of the semiconductor laser and the optical waveguide.

【図38】半導体レーザー及び光導波路の製造工程を説
明するための断面図
FIG. 38 is a cross-sectional view for explaining a manufacturing process of the semiconductor laser and the optical waveguide.

【図39】半導体レーザー及び光導波路の製造工程を説
明するための断面図
FIG. 39 is a cross-sectional view for explaining a manufacturing process of the semiconductor laser and the optical waveguide.

【図40】半導体レーザー及び光導波路の製造工程を説
明するための断面図
FIG. 40 is a cross-sectional view for explaining a manufacturing process of the semiconductor laser and the optical waveguide.

【図41】半導体レーザー及び光導波路の製造工程を説
明するための断面図
FIG. 41 is a cross-sectional view for explaining a manufacturing process of the semiconductor laser and the optical waveguide.

【図42】半導体レーザー及び光導波路の製造工程を説
明するための断面図
FIG. 42 is a cross-sectional view for explaining a manufacturing process of the semiconductor laser and the optical waveguide.

【図43】半導体レーザー及び光導波路の製造工程を説
明するための断面図
FIG. 43 is a cross-sectional view for explaining a manufacturing process of the semiconductor laser and the optical waveguide.

【図44】半導体レーザー及び光導波路の製造工程を説
明するための断面図
FIG. 44 is a cross-sectional view for explaining a manufacturing process of the semiconductor laser and the optical waveguide.

【図45】半導体レーザー及び光導波路の製造工程を説
明するための断面図
FIG. 45 is a cross-sectional view for explaining a manufacturing process of the semiconductor laser and the optical waveguide.

【図46】半導体レーザー及び光導波路の製造工程を説
明するための断面図
FIG. 46 is a cross-sectional view for explaining a manufacturing process of the semiconductor laser and the optical waveguide.

【図47】半導体レーザー及び光導波路の製造工程を説
明するための断面図
FIG. 47 is a cross-sectional view for explaining a manufacturing process of the semiconductor laser and the optical waveguide.

【図48】光導波路の角部を説明するための平面図FIG. 48 is a plan view illustrating a corner portion of the optical waveguide.

【図49】光導波路の角部の拡大図FIG. 49 is an enlarged view of a corner of the optical waveguide;

【図50】本発明の実施例を説明するための図FIG. 50 is a view for explaining an embodiment of the present invention;

【図51】本発明の実施例を説明するための図FIG. 51 is a view for explaining an embodiment of the present invention;

【図52】本発明の実施例を説明するための図FIG. 52 is a view for explaining an embodiment of the present invention;

【図53】本発明の実施例を説明するための図FIG. 53 is a view for explaining an embodiment of the present invention;

【図54】本発明の実施例を説明するための図FIG. 54 is a view for explaining an embodiment of the present invention;

【図55】本発明の実施例を説明するための図FIG. 55 is a view for explaining an embodiment of the present invention;

【図56】本発明の実施例を説明するための図FIG. 56 is a view for explaining an embodiment of the present invention;

【図57】本発明の実施例を説明するための図FIG. 57 is a view for explaining an embodiment of the present invention;

【図58】本発明の実施例を説明するための図FIG. 58 is a view for explaining an embodiment of the present invention;

【図59】本発明の実施例を説明するための図FIG. 59 is a view for explaining an embodiment of the present invention;

【図60】本発明の実施例を説明するための図FIG. 60 is a view for explaining an embodiment of the present invention;

【図61】本発明の実施例を説明するための図FIG. 61 is a view for explaining an embodiment of the present invention.

【図62】本発明の実施例を説明するための図FIG. 62 is a view for explaining an embodiment of the present invention;

【図63】本発明の実施例を説明するための図FIG. 63 is a view for explaining an embodiment of the present invention;

【図64】本発明の実施例を説明するための図FIG. 64 is a view for explaining an embodiment of the present invention;

【図65】本発明の実施例を説明するための図FIG. 65 is a view for explaining an embodiment of the present invention;

【図66】本発明の実施形態を説明するための図FIG. 66 is a view for explaining an embodiment of the present invention;

【図67】本発明の実施形態を説明するための図FIG. 67 is a view for explaining an embodiment of the present invention;

【図68】本発明の実施形態を説明するための図FIG. 68 is a view for explaining an embodiment of the present invention;

【図69】従来技術を説明するための図FIG. 69 is a view for explaining a conventional technique;

【図70】従来技術を説明するための図FIG. 70 is a view for explaining a conventional technique;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 光ジャイロ 2 回転台 3 電流源 4 抵抗 5 FV変換回路 222 リングレーザー 333 光検出器 1200、1300、1400、1500、1600
非対称テーパー部 1202、1302、1402、1502、1602
CW光 1203、1303、1403、1503、1603
CCW光 1204、1304、1504、1604 ミラー 1230、1330、1430、1530 光検出器 2602 電源 2609 インピーダンスメーター 2712 外部に放出されたCW光 2713 外部に放出されたCCW光 2730 光検出器 2801、2901 活性層 2802、2902 基板 2803、2903 アノード 2804、2904 カソード 2806、2906 上部クラッド層 2807、2907 下部クラッド層 4101 活性層 4103 アノード 4104 カソード 4121 キャップ層 4122、4123 光ガイド層 4124 ビート信号を取り出すための電気端子 4300 ジャイロ 4350 回転台 4401 活性層 4402 p−GaAs基板 4422 光ガイド層 4406、4407 クラッド層 4403 アノード 4460 フォトレジスト 4490 角部 5301 石英管 5313 アノード 5314 電気端子 5315 カソード 5800、5900 テーパー領域 5711 リング上の利得導波路 5717 光吸収領域 5722 電極 5790、5791 電極 5792 半導体レーザー素子
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Optical gyro 2 Turntable 3 Current source 4 Resistance 5 FV conversion circuit 222 Ring laser 333 Photodetector 1200, 1300, 1400, 1500, 1600
Asymmetric taper portions 1202, 1302, 1402, 1502, 1602
CW light 1203, 1303, 1403, 1503, 1603
CCW light 1204, 1304, 1504, 1604 Mirror 1230, 1330, 1430, 1530 Photodetector 2602 Power supply 2609 Impedance meter 2712 CW light emitted outside 2713 CCW light emitted outside 2730 Photodetector 2801, 2901 Active layer 2802, 2902 Substrate 2803, 2903 Anode 2804, 2904 Cathode 2806, 2906 Upper cladding layer 2807, 2907 Lower cladding layer 4101 Active layer 4103 Anode 4104 Cathode 4121 Cap layer 4122, 4123 Light guide layer 4124 Electric terminal 4300 for extracting a beat signal Gyro 4350 Turntable 4401 Active layer 4402 p-GaAs substrate 4422 Light guide layer 4406, 4407 Cladding layer 44 3 anode 4460 photoresist 4490 corners 5301 quartz tube 5313 anode 5314 electric terminal 5315 cathode 5800,5900 gain waveguide on the tapered region 5711 Ring 5717 light absorbing region 5722 electrodes 5790,5791 electrode 5792 semiconductor laser element

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01S 5/10 H01S 5/10 5/343 5/343 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H01S 5/10 H01S 5/10 5/343 5/343

Claims (82)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 一方向に周回する第1のレーザー光を主
モードとして発生する第1のレーザー、及び一方向に周
回する第2のレーザー光を主モードとして発生する第2
のレーザーを備え、該第1及び第2のレーザーの少なく
とも一方から電気信号を取り出すジャイロであって、 該第1のレーザー光と第2のレーザー光との発振周波数
が異なり、かつ該第1のレーザー光と該第2のレーザー
光とが干渉する事を特徴とするジャイロ。
1. A first laser that generates a first laser beam circling in one direction as a main mode, and a second laser that generates a second laser beam circling in one direction as a main mode.
A gyro for extracting an electric signal from at least one of the first and second lasers, wherein the first laser light and the second laser light have different oscillation frequencies, and the first laser light has a different oscillation frequency. A gyro, wherein a laser beam interferes with the second laser beam.
【請求項2】 前記第1のレーザーは第1の光導波路
を、前記第2のレーザーは第2の光導波路をそれぞれ有
し、該第1の光導波路の少なくとも一部と該第2の光導
波路の少なくとも一部とを、近接して配置することを特
徴とする請求項1記載のジャイロ。
2. The first laser has a first optical waveguide, and the second laser has a second optical waveguide, and at least a part of the first optical waveguide and the second optical waveguide are provided. The gyro according to claim 1, wherein at least a part of the wave path is arranged close to the wave path.
【請求項3】 前記第1のレーザーは第1の光導波路
を、前記第2のレーザーは第2の光導波路をそれぞれ有
し、該第1及び第2の光導波路の少なくとも一部に光学
的に結合する第3の光導波路を備えることを特徴とする
請求項1記載のジャイロ。
3. The first laser has a first optical waveguide, and the second laser has a second optical waveguide, and at least a part of the first and second optical waveguides is optically coupled. The gyro according to claim 1, further comprising a third optical waveguide coupled to the gyro.
【請求項4】 前記第1のレーザーは第1の光導波路
を、前記第2のレーザーは第2の光導波路をそれぞれ有
し、該第1及び第2の光導波路の少なくとも一部に接続
する第3の光導波路を備えることを特徴とする請求項1
記載のジャイロ。
4. The first laser has a first optical waveguide, and the second laser has a second optical waveguide, and is connected to at least a part of the first and second optical waveguides. 2. The device according to claim 1, further comprising a third optical waveguide.
The gyro described.
【請求項5】 前記第1のレーザーは第1の光導波路
を、前記第2のレーザーは第2の光導波路をそれぞれ有
し、該第1及び第2の光導波路の少なくとも一部は共用
されていることを特徴とする請求項1記載のジャイロ。
5. The first laser has a first optical waveguide, and the second laser has a second optical waveguide, and at least a part of the first and second optical waveguides is shared. The gyro according to claim 1, wherein:
【請求項6】 前記第1及び第2のレーザー光は、互い
に発振波長が異なる請求項1乃至5のいずれか一つに記
載されたジャイロ。
6. The gyro according to claim 1, wherein the first and second laser beams have different oscillation wavelengths.
【請求項7】 前記第1及び第2のレーザー光は、互い
に発振周波数が異なる請求項1乃至5のいずれか一つに
記載されたジャイロ。
7. The gyro according to claim 1, wherein the first and second laser beams have different oscillation frequencies.
【請求項8】 前記第1及び第2のレーザー光の発振周
波数差が100Hz以上である請求項7記載のジャイ
ロ。
8. The gyro according to claim 7, wherein the difference between the oscillation frequencies of the first and second laser beams is 100 Hz or more.
【請求項9】 前記第1及び第2のレーザー光の発振周
波数差が1kHz以上である請求項7記載のジャイロ。
9. The gyro according to claim 7, wherein an oscillation frequency difference between the first and second laser beams is 1 kHz or more.
【請求項10】 前記第1及び第2のレーザー光の発振
周波数差が10kHz以上である請求項7記載のジャイ
ロ。
10. The gyro according to claim 7, wherein an oscillation frequency difference between the first and second laser beams is 10 kHz or more.
【請求項11】 前記第1及び第2のレーザー光の周回
方向は互いに逆である請求項1乃至5のいずれか一つに
記載されたジャイロ。
11. The gyro according to claim 1, wherein the circling directions of the first and second laser beams are opposite to each other.
【請求項12】 前記第1及び第2のレーザー光の周回
方向は互いに同一である請求項1乃至5のいずれか一つ
に記載されたジャイロ。
12. The gyro according to claim 1, wherein the circling directions of the first and second laser beams are the same.
【請求項13】 前記第1及び第2のレーザーに注入さ
れる電流が互いに異なる請求項1乃至5のいずれか一つ
に記載されたジャイロ。
13. The gyro according to claim 1, wherein currents injected into the first and second lasers are different from each other.
【請求項14】 前記第1及び第2のレーザーに印加さ
れる電圧が互いに異なる請求項1乃至5のいずれか一つ
に記載されたジャイロ。
14. The gyro according to claim 1, wherein voltages applied to the first and second lasers are different from each other.
【請求項15】 前記第1及び第2のレーザーは、互い
に光路長が異なる請求項1乃至5のいずれか一つに記載
されたジャイロ。
15. The gyro according to claim 1, wherein the first and second lasers have different optical path lengths.
【請求項16】 前記第1及び第2のレーザーは、互い
に光導波路の長さが異なる請求項1乃至5のいずれか一
つに記載されたジャイロ。
16. The gyro according to claim 1, wherein the first and second lasers have different optical waveguide lengths.
【請求項17】 前記第1及び第2のレーザーは、構成
材料が互いに異なる請求項1乃至5のいずれか一つに記
載されたジャイロ。
17. The gyro according to claim 1, wherein constituent materials of the first and second lasers are different from each other.
【請求項18】 前記第1及び第2のレーザーを構成す
る光導波路は、リング形状である請求項1乃至5のいず
れか一つに記載されたジャイロ。
18. The gyro according to claim 1, wherein the optical waveguides constituting the first and second lasers have a ring shape.
【請求項19】 前記第1のレーザーは第1の光導波路
を、前記第2のレーザーは第2の光導波路をそれぞれ有
し、該第1及び第2の光導波路には非対称のテーパー領
域が備わっている請求項1乃至5のいずれか一つに記載
されたジャイロ。
19. The first laser has a first optical waveguide, and the second laser has a second optical waveguide. The first and second optical waveguides each have an asymmetric tapered region. A gyro according to any one of claims 1 to 5, wherein the gyro is provided.
【請求項20】 前記テーパー領域は、第1のテーパー
部及び第2のテーパー部からなり、該第1及び第2のテ
ーパー部の一方と、一定幅を有する光導波路部とのなす
角が90度である請求項19記載のジャイロ。
20. The tapered region includes a first tapered portion and a second tapered portion, and an angle between one of the first and second tapered portions and an optical waveguide portion having a constant width is 90. The gyro according to claim 19, wherein the gyro is a degree.
【請求項21】 前記第1のレーザーは第1の光導波路
を、前記第2のレーザーは第2の光導波路をそれぞれ有
し、該第1及び第2の光導波路にはそれぞれ光学素子が
備えられており、該光学素子は、一の方向に周回するレ
ーザー光に対する透過損を、他の方向に周回するレーザ
ー光に対する透過損と異ならせることを特徴とする請求
項1乃至5のいずれか一つに記載されたジャイロ。
21. The first laser has a first optical waveguide, and the second laser has a second optical waveguide. Each of the first and second optical waveguides has an optical element. 6. The optical element according to claim 1, wherein a transmission loss for a laser beam circulating in one direction is made different from a transmission loss for a laser beam circulating in another direction. Gyro listed on one.
【請求項22】 前記第1及び第2のレーザーは、半導
体レーザーである請求項1乃至5のいずれか一つに記載
されたジャイロ。
22. The gyro according to claim 1, wherein the first and second lasers are semiconductor lasers.
【請求項23】 前記半導体レーザーは量子井戸構造を
有している請求項22記載のジャイロ。
23. The gyro according to claim 22, wherein said semiconductor laser has a quantum well structure.
【請求項24】 前記第1及び第2のレーザーは、ガス
レーザーである請求項1乃至5のいずれか一つに記載さ
れたジャイロ。
24. The gyro according to claim 1, wherein the first and second lasers are gas lasers.
【請求項25】 前記第1及び第2のレーザーは、リン
グ共振器型レーザーである請求項1乃至5のいずれか一
つに記載されたジャイロ。
25. The gyro according to claim 1, wherein the first and second lasers are ring resonator type lasers.
【請求項26】 前記第1及び第2のレーザーは、導波
路側面に全反射面を有する請求項1記載のジャイロ。
26. The gyro according to claim 1, wherein the first and second lasers have a total reflection surface on a side surface of the waveguide.
【請求項27】 前記第1及び第2のレーザーは、定電
流で駆動される請求項1記載のジャイロ。
27. The gyro according to claim 1, wherein the first and second lasers are driven by a constant current.
【請求項28】 第1及び第2のレーザーは、定電圧で
駆動する請求項1記載のジャイロ。
28. The gyro according to claim 1, wherein the first and second lasers are driven at a constant voltage.
【請求項29】 第1のレーザーは定電圧駆動し、前記
第2のレーザーは定電流駆動する請求項1記載のジャイ
ロ。
29. The gyro according to claim 1, wherein the first laser is driven at a constant voltage, and the second laser is driven at a constant current.
【請求項30】 前記第1の光導波路の少なくとも一部
を前記第2のレーザー光のしみだし距離以内に近接して
配置する請求項2記載のジャイロ。
30. The gyro according to claim 2, wherein at least a part of the first optical waveguide is arranged close to the exudation distance of the second laser light.
【請求項31】 前記電気信号は、前記第1及び第2の
レーザーの回転に伴い変化する信号である請求項1記載
のジャイロ。
31. The gyro according to claim 1, wherein the electric signal is a signal that changes with rotation of the first and second lasers.
【請求項32】 前記電気信号は、前記第1及び第2の
レーザーの一方のレーザーの電気信号である請求項1記
載のジャイロ。
32. The gyro according to claim 1, wherein the electric signal is an electric signal of one of the first and second lasers.
【請求項33】 前記電気信号は、電圧信号である請求
項1記載のジャイロ。
33. The gyro according to claim 1, wherein the electric signal is a voltage signal.
【請求項34】 前記電気信号は、前記第1及び第2の
レーザーの少なくとも一方にかかる電圧信号、あるいは
前記第1及び第2のレーザーの少なくとも一方を流れる
電流信号、あるいは前記第1及び第2のレーザーの少な
くとも一方のインピーダンス信号である請求項1記載の
ジャイロ。
34. The electric signal may be a voltage signal applied to at least one of the first and second lasers, a current signal applied to at least one of the first and second lasers, or the first and second lasers. 2. The gyro according to claim 1, wherein the gyro is an impedance signal of at least one of the lasers.
【請求項35】 前記電子信号の変化によりビート周波
数を検出する請求項1記載のジャイロ。
35. The gyro according to claim 1, wherein a beat frequency is detected based on a change in the electronic signal.
【請求項36】 前記電気信号の周波数変化により角速
度及び回転方向を検知する請求項1乃至5のいずれか一
つに記載されたジャイロ。
36. The gyro according to claim 1, wherein an angular velocity and a rotation direction are detected based on a frequency change of the electric signal.
【請求項37】 前記第1及び第2のレーザーの少なく
とも一方は、電気信号を検出するための電気端子を備え
る請求項1記載のジャイロ。
37. The gyro according to claim 1, wherein at least one of the first and second lasers has an electric terminal for detecting an electric signal.
【請求項38】 前記電気信号は、前記第1及び第2の
レーザーの外部に配された光検出器により得られる請求
項1記載のジャイロ。
38. The gyro according to claim 1, wherein the electric signal is obtained by a photodetector disposed outside the first and second lasers.
【請求項39】 周波数−電圧変換回路を備えている請
求項1乃至5のいずれか一つに記載されたジャイロ。
39. The gyro according to claim 1, further comprising a frequency-voltage conversion circuit.
【請求項40】 保護回路を備えている請求項1乃至5
のいずれか一つに記載されたジャイロ。
40. A device according to claim 1, further comprising a protection circuit.
A gyro described in any one of the above.
【請求項41】 一方向に周回する第1のレーザー光を
主モードとして発生する第1のレーザー、及び一方向に
周回する第2のレーザー光を主モードとして発生する第
2のレーザーを備えるジャイロであって、該第1のレー
ザーは第1の光導波路を、該第2のレーザーは第2の光
導波路をそれぞれ有し、該第1及び第2の光導波路の少
なくとも一部に光学的に結合する第3の光導波路を備え
ていることを特徴とするジャイロ。
41. A gyro including a first laser that generates a first laser beam circling in one direction as a main mode, and a second laser that generates a second laser beam circulating in one direction as a main mode. Wherein the first laser has a first optical waveguide, and the second laser has a second optical waveguide, respectively, and at least a part of the first and second optical waveguides is optically coupled. A gyro comprising a third optical waveguide to be coupled.
【請求項42】 一方向に周回する第1のレーザー光を
主モードとして発生する第1のレーザー、及び一方向に
周回する第2のレーザー光を主モードとして発生する第
2のレーザーを備えるジャイロであって、該第1のレー
ザーは第1の光導波路を、該第2のレーザーは第2の光
導波路をそれぞれ有し、該第1及び第2の光導波路の少
なくとも一部に接続する第3の光導波路を備えることを
特徴とするジャイロ。
42. A gyro including a first laser that generates a first laser beam circling in one direction as a main mode, and a second laser that generates a second laser beam circulating in one direction as a main mode. Wherein the first laser has a first optical waveguide, and the second laser has a second optical waveguide, respectively, and is connected to at least a part of the first and second optical waveguides. A gyro comprising the three optical waveguides.
【請求項43】 一方向に周回する第1のレーザー光を
主モードとして発生する第1のレーザー、及び一方向に
周回する第2のレーザー光を主モードとして発生する第
2のレーザーを備えるジャイロであって、該第1のレー
ザーは第1の光導波路を、該第2のレーザーは第2の光
導波路をそれぞれ有し、該第1及び第2の光導波路の少
なくとも一部に共用されていることを特徴とするジャイ
ロ。
43. A gyro including a first laser that generates a first laser beam circling in one direction as a main mode, and a second laser that generates a second laser beam circulating in one direction as a main mode. Wherein the first laser has a first optical waveguide, and the second laser has a second optical waveguide, and is shared by at least a part of the first and second optical waveguides. A gyro characterized by being.
【請求項44】 前記第1及び第2のレーザー光は互い
に発振周波数が異なる請求項41乃至43のいずれか一
つに記載されたジャイロ。
44. The gyro according to claim 41, wherein the first and second laser beams have different oscillation frequencies.
【請求項45】 前記第1及び第2のレーザーの少なく
とも一方から電気信号を検出する請求項44記載のジャ
イロ。
45. The gyro according to claim 44, wherein an electric signal is detected from at least one of the first and second lasers.
【請求項46】 一方向に周回する第1のレーザー光を
主モードとして発生する第1のレーザー、一方向に周回
する第2のレーザー光を主モードとして発生する第2の
レーザー、及びビート信号検出手段を有するジャイロで
あって、該第1のレーザー光と第2のレーザー光との発
振周波数が異なり、かつ該第1のレーザー光と該第2の
レーザー光とが干渉することを特徴とするジャイロ。
46. A first laser generating a first laser beam circling in one direction as a main mode, a second laser generating a second laser beam circulating in one direction as a main mode, and a beat signal. A gyro having a detecting means, wherein the first laser light and the second laser light have different oscillation frequencies, and the first laser light and the second laser light interfere with each other. Gyro to do.
【請求項47】 前記第1のレーザーは第1の光導波路
を、前記第2のレーザーは第2の光導波路をそれぞれ有
し、該第1の光導波路の少なくとも一部と該第2の光導
波路の少なくとも一部とを、近接して配置することを特
徴とする請求項46記載のジャイロ。
47. The first laser has a first optical waveguide, and the second laser has a second optical waveguide, and at least a part of the first optical waveguide and the second optical waveguide are provided. The gyro according to claim 46, wherein at least a part of the wave path is arranged close to the wave path.
【請求項48】 前記第1のレーザーは第1の光導波路
を、前記第2のレーザーは第2の光導波路をそれぞれ有
し、該第1及び第2の光導波路の少なくとも一部に光学
的に結合する第3の光導波路を備えることを特徴とする
請求項46記載のジャイロ。
48. The first laser has a first optical waveguide, and the second laser has a second optical waveguide, and at least a part of the first and second optical waveguides is optically coupled. The gyro according to claim 46, further comprising a third optical waveguide coupled to the gyro.
【請求項49】 前記第1のレーザーは第1の光導波路
を、前記第2のレーザーは第2の光導波路をそれぞれ有
し、該第1及び第2の光導波路の少なくとも一部に接続
する第3の光導波路を備えることを特徴とする請求項4
6記載のジャイロ。
49. The first laser has a first optical waveguide, and the second laser has a second optical waveguide, and is connected to at least a part of the first and second optical waveguides. 5. The apparatus according to claim 4, further comprising a third optical waveguide.
6. The gyro according to 6.
【請求項50】 前記第1のレーザーは第1の光導波路
を、前記第2のレーザーは第2の光導波路をそれぞれ有
し、該第1及び第2の光導波路の少なくとも一部は共用
されていることを特徴とする請求項46記載のジャイ
ロ。
50. The first laser has a first optical waveguide, and the second laser has a second optical waveguide, and at least a part of the first and second optical waveguides is shared. The gyro according to claim 46, wherein:
【請求項51】 前記ビート信号検出手段は、電圧信号
を検出する手段である請求項46記載のジャイロ。
51. A gyro according to claim 46, wherein said beat signal detecting means is means for detecting a voltage signal.
【請求項52】 前記ビート信号検出手段は、前記第1
若しくは第2のレーザーにかかる電圧信号、前記第1若
しくは第2のレーザーを流れる電流信号、又は前記第1
若しくは第2のレーザー装置のインピーダンス信号を検
出する請求項46記載のジャイロ。
52. The beat signal detecting means, wherein
Or a voltage signal applied to a second laser, a current signal flowing through the first or second laser, or the first
47. The gyro according to claim 46, wherein the gyro detects an impedance signal of the second laser device.
【請求項53】 前記第1若しくは第2のレーザーは、
前記ビート信号を取り出すための電気端子を備える請求
項46記載のジャイロ。
53. The first or second laser,
The gyro according to claim 46, further comprising an electric terminal for extracting the beat signal.
【請求項54】 前記ビート信号検出手段は、前記第1
及び第2のレーザーの外部に配された光検出器を含む請
求項46記載のジャイロ。
54. The beat signal detecting means, wherein:
47. The gyro according to claim 46, further comprising a photodetector disposed outside the second laser.
【請求項55】 前記ビート信号検出手段は、周波数−
電圧変換回路を備えている請求項46記載のジャイロ。
55. The beat signal detecting means, comprising:
The gyro according to claim 46, further comprising a voltage conversion circuit.
【請求項56】 前記ビート信号検出手段は、減算回路
を有する請求項46記載のジャイロ。
56. A gyro according to claim 46, wherein said beat signal detecting means has a subtraction circuit.
【請求項57】 前記ビート信号検出手段は、保護回路
が設けられている請求項46記載のジャイロ。
57. A gyro according to claim 46, wherein said beat signal detecting means is provided with a protection circuit.
【請求項58】 一方向に周回する第1のレーザー光を
主モードとして発生する第1のレーザー、及び一方向に
周回する第2のレーザー光を主モードとして発生する第
2のレーザーを備え、該第1の及び第2のレーザー光を
受光する光検出器を有するジャイロであって、該第1の
レーザー光と第2のレーザー光との発振周波数が異な
り、かつ該第1のレーザー光と該第2のレーザー光とが
干渉することを特徴とするジャイロ。
58. A first laser that generates a first laser beam circling in one direction as a main mode, and a second laser that generates a second laser beam circulating in one direction as a main mode, A gyro having a photodetector for receiving the first and second laser lights, wherein the first laser light and the second laser light have different oscillation frequencies, and the first laser light and the second laser light have different oscillation frequencies. A gyro, wherein the gyro interferes with the second laser light.
【請求項59】 前記第1のレーザーは第1の光導波路
を、前記第2のレーザーは第2の光導波路をそれぞれ有
し、該第1の光導波路の少なくとも一部と該第2の光導
波路の少なくとも一部とを、近接して配置することを特
徴とする請求項58記載のジャイロ。
59. The first laser has a first optical waveguide, and the second laser has a second optical waveguide. At least a part of the first optical waveguide and the second optical waveguide are provided. The gyro according to claim 58, wherein at least a part of the wave path is arranged close to the wave path.
【請求項60】 前記第1のレーザーは第1の光導波路
を、前記第2のレーザーは第2の光導波路をそれぞれ有
し、該第1及び第2の光導波路の少なくとも一部に光学
的に結合する第3の光導波路を備えることを特徴とする
請求項58記載のジャイロ。
60. The first laser has a first optical waveguide, and the second laser has a second optical waveguide, and at least a part of the first and second optical waveguides is optically coupled. The gyro according to claim 58, further comprising a third optical waveguide coupled to the gyro.
【請求項61】 前記第1のレーザーは第1の光導波路
を、前記第2のレーザーは第2の光導波路をそれぞれ有
し、該第1及び第2の光導波路の少なくとも一部に接続
する第3の光導波路を備えることを特徴とする請求項5
8記載のジャイロ。
61. The first laser has a first optical waveguide, and the second laser has a second optical waveguide, and is connected to at least a portion of the first and second optical waveguides. 6. The semiconductor device according to claim 5, further comprising a third optical waveguide.
The gyro according to item 8.
【請求項62】 前記第1のレーザーは第1の光導波路
を、前記第2のレーザーは第2の光導波路をそれぞれ有
し、該第1及び第2の光導波路の少なくとも一部は共用
されていることを特徴とする請求項58記載のジャイ
ロ。
62. The first laser has a first optical waveguide, and the second laser has a second optical waveguide, and at least a part of the first and second optical waveguides is shared. The gyro according to claim 58, wherein:
【請求項63】 前記光検出器では、前記第1及び第2
のレーザー光を同時に受光する請求項58記載のジャイ
ロ。
63. The light detector, wherein the first and second light detectors are provided.
The gyro according to claim 58, wherein the gyro receives the laser beams simultaneously.
【請求項64】 前記光検出器から電気信号を取り出
し、ビート信号を検出する請求項58記載のジャイロ。
64. The gyro according to claim 58, wherein an electric signal is extracted from the photodetector and a beat signal is detected.
【請求項65】 前記第1及び第2のレーザー光は、互
いに発振周波数が異なる請求項58乃至62のいずれか
一つに記載されたジャイロ。
65. The gyro according to claim 58, wherein the first and second laser beams have different oscillation frequencies from each other.
【請求項66】 前記第1及び第2のレーザー光の発振
周波数差が100Hz以上である請求項65記載のジャ
イロ。
66. The gyro according to claim 65, wherein the difference between the oscillation frequencies of the first and second laser beams is 100 Hz or more.
【請求項67】 前記第1及び第2のレーザー光の発振
周波数差が1kHz以上である請求項65記載のジャイ
ロ。
67. The gyro according to claim 65, wherein the difference between the oscillation frequencies of the first and second laser beams is 1 kHz or more.
【請求項68】 前記第1及び第2のレーザー光の発振
周波数差が10kHz以上である請求項66記載のジャ
イロ。
68. The gyro according to claim 66, wherein the difference between the oscillation frequencies of the first and second laser beams is 10 kHz or more.
【請求項69】 前記第1及び第2のレーザー光の周回
方向は互いに逆である請求項62乃至65のいずれか一
つに記載されたジャイロ。
69. The gyro according to claim 62, wherein the circling directions of the first and second laser beams are opposite to each other.
【請求項70】 前記第1及び第2のレーザー光の周回
方向は互いに同一である請求項62乃至65のいずれか
一つに記載されたジャイロ。
70. The gyro according to claim 62, wherein the first and second laser beams have the same circumferential direction.
【請求項71】 前記第1及び第2のレーザーに注入さ
れる電流が互いに異なる請求項62乃至65のいずれか
一つに記載されたジャイロ。
71. The gyro according to claim 62, wherein currents injected into the first and second lasers are different from each other.
【請求項72】 前記第1及び第2のレーザーに印加さ
れる電圧が互いに異なる請求項62乃至65のいずれか
一つに記載されたジャイロ。
72. The gyro according to claim 62, wherein voltages applied to the first and second lasers are different from each other.
【請求項73】 前記第1及び第2のレーザーは、互い
に光路長が異なる請求項62乃至65のいずれか一つに
記載されたジャイロ。
73. The gyro according to claim 62, wherein the first and second lasers have different optical path lengths.
【請求項74】 前記第1及び第2のレーザーは、互い
に光導波路の長さが異なる請求項62乃至65のいずれ
か一つに記載されたジャイロ。
74. The gyro according to claim 62, wherein the first and second lasers have different optical waveguide lengths from each other.
【請求項75】 前記第1及び第2のレーザーを構成す
る光導波路は、リング形状である請求項62乃至65の
いずれか一つに記載されたジャイロ。
75. The gyro according to claim 62, wherein the optical waveguides constituting the first and second lasers have a ring shape.
【請求項76】 前記第1のレーザーは第1の光導波路
を、前記第2のレーザーは第2の光導波路をそれぞれ有
し、該第1及び第2の光導波路には非対称のテーパー領
域が備わっている請求項75記載のジャイロ。
76. The first laser has a first optical waveguide, and the second laser has a second optical waveguide. The first and second optical waveguides each have an asymmetric tapered region. The gyro according to claim 75, provided.
【請求項77】 前記テーパー領域は、第1のテーパー
部及び第2のテーパー部からなり、該第1及び第2のテ
ーパー部の一方と、一定幅を有する光導波路部とのなす
角が90度である請求項75記載のジャイロ。
77. The tapered region includes a first tapered portion and a second tapered portion, and an angle between one of the first and second tapered portions and the optical waveguide portion having a constant width is 90. The gyro according to claim 75, wherein the gyro is a degree.
【請求項78】 前記第1のレーザーは第1の光導波路
を、前記第2のレーザーは第2の光導波路をそれぞれ有
し、該第1及び第2の光導波路にはそれぞれ光学素子が
備えられており、該光学素子は、一の方向に周回するレ
ーザー光に対する透過損を、他の方向に周回するレーザ
ー光に対する透過損と異ならせることを特徴とする請求
項62乃至65のいずれか一つに記載されたジャイロ。
78. The first laser has a first optical waveguide, and the second laser has a second optical waveguide, and the first and second optical waveguides each have an optical element. 66. The optical element according to claim 62, wherein a transmission loss for a laser beam circling in one direction is made different from a transmission loss for a laser beam circulating in another direction. Gyro listed on one.
【請求項79】 前記第1の光導波路の少なくとも一部
を前記第2のレーザー光のしみだし距離以内に近接して
配置する請求項63記載のジャイロ。
79. The gyro according to claim 63, wherein at least a part of the first optical waveguide is disposed close to a distance from which the second laser light exudes.
【請求項80】 一方向に周回する第1のレーザー光を
主モードとして発生する第1のレーザー、及び一方向に
周回する第2のレーザー光を主モードとして発生する第
2のレーザーを有するレーザー装置であって、 該第1のレーザー光と第2のレーザー光との発振周波数
が異なり、かつ該第1のレーザー光と該第2のレーザー
光とが干渉することを特徴とするレーザー装置。
80. A laser having a first laser that generates a first laser beam circling in one direction as a main mode, and a second laser that generates a second laser beam circling in one direction as a main mode. An apparatus, wherein the first laser light and the second laser light have different oscillation frequencies, and the first laser light and the second laser light interfere with each other.
【請求項81】 一方向に周回する第1のレーザー光を
主モードとして発生する第1のレーザーと、一方向に周
回し該第1のレーザー光とは発振周波数の異なる第2の
レーザー光を主モードとして発生する第2のレーザーと
を該第1及び第2のレーザー光が干渉するように配置さ
れたレーザー装置と、 該第1、第2のレーザーの少なくとも一方から電気信号
を取り出す電気信号検出手段を含むジャイロとを備える
ことを特徴とするカメラ。
81. A first laser that generates a first laser beam circling in one direction as a main mode, and a second laser beam circulating in one direction and having an oscillation frequency different from that of the first laser beam. A laser device arranged such that the first and second laser beams interfere with a second laser generated as a main mode; and an electric signal for extracting an electric signal from at least one of the first and second lasers A gyro including a detection unit.
【請求項82】 一方向に周回する第1のレーザー光を
主モードとして発生する第1のレーザーと、一方向に周
回し該第1のレーザー光とは発振周波数の異なる第2の
レーザー光を主モードとして発生する第2のレーザーと
を該第1及び第2のレーザー光が干渉するように配置さ
れたレーザー装置と、 該第1、第2のレーザーの少なくとも一方から電気信号
を取り出す電気信号検出手段を含むジャイロとを備える
ことを特徴とするレンズ。
82. A first laser generating a first laser beam circling in one direction as a main mode and a second laser beam circulating in one direction and having an oscillation frequency different from that of the first laser beam. A laser device arranged such that the first and second laser beams interfere with a second laser generated as a main mode; and an electric signal for extracting an electric signal from at least one of the first and second lasers A gyro including detection means.
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