JP2002534669A - 光学繊維ジャイロスコープにおける比較的強ノイズの抑制システム - Google Patents

光学繊維ジャイロスコープにおける比較的強ノイズの抑制システム

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Abstract

(57)【要約】 システムは光学繊維ジャイロスコープに比較的大きなノイズを抑制する構成を有する。高速強変調器が繊維光源と頂部カプラとの間ジャイロスコープ光路に配設され、フィードバックループに使用する変調信号のサンプルが付与される。光検出器がサンプル信号を受信し、且つ信号を電流・電圧変換するように設けられる。高帯域巾の電圧増器は変換された信号のゲインおよび位相が調整され、制御ループの安定化のような方法で強変調器が駆動され、且つ比較的強いノイズを抑制するように構成される。本システムはある周波数で光の強さを調整し、比較的高いノイズの高周波数成分の抑制を実現するように充分に高く設定され得る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】 (発明の技術的背景) 干渉性のある光学繊維ジャイロスコープ(光学繊維ジャイロ)は概して光源と
しての固体状態(半導体)のレーザとして用いられており、0.83マイクロメ
ータから。1.55マイクロメータ間の近領域における波長で光を発生する。こ
の種の光源は比較的強いノイズと言われるようなノイズを生じて光学繊維の溝内
に相互作用で広帯域の分光器成分に分散される。比較的強いノイズは光学繊維ジ
ャイロのノイズ出力態様に見られるよう要素に制限が加わる。
【0002】 (従来の技術) 従来比較的大の強ノイズを低減する数種の構成がとられている。これらはa.
開ループノイズの減法、b.バイアス変調フィードバックに用いる閉ループシス
テム、c.光源ポンプ電流フィードバックを用いる閉ループシステムが包有され
る。
【0003】 後述の図1A、図1Bに開示されるが、従来技術では例えば上記aでは基準溝
を形成する要があり、完全にゲインを安定して得るには実際上制限がある。また
bでは比較的大の強ノイズを減少させれば、ジャイロバイアスの安定性並びにジ
ャイロスケールの特徴の直線性の低下を来す。更にcでは比較的大の強ノイズの
高周波数成分を抑制するとき帯域巾の設定等が煩雑になっている。
【0004】 (発明の開示) しかして本発明は従来の問題を克服し、光学繊維ジャイロスコープにあって強
ノイズを有効に抑制し得るシステムを提供するにある。
【0005】 (発明を実施するための最良の形態) 図1A、図1Bには光学繊維ジャイロスコープにおける入力ノイズを低減する
周知の方法のブロックダイアグラムが示される。本発明は特に図1Bの構成に図
2の構成を対照させて次善の構成を得る。ここで図1Bを参照するにシステム1
00には繊維光源110を制御するフィードバックループが開示され、光源11
0はブロック150を介し光学繊維光源のポンプ流を変化させる低域巾(実質的
に100〜200kHz)のサーボ電子要素140を使用している。この方法は
光源の強変化を使用して強ノイズの低周波要素を補完するサーボ回路の動作をさ
せる。一方ポンプ流の変化の周波数上における実際の上限により、この方法は強
いノイズ成分に対する低周波を禁止するように生来構成されている。
【0006】 図2は光学繊維ジャイロスコープ200のブロックダイアグラムを示しており
、光学繊維ジャイロスコープは本発明による光学強力変化のサーボループ201
を含む実施形態を開示する。光学繊維源210は典型的には固定状態(半導体)
レーザであり,0.83マイクロメータ〜1.55マイクロメータ間で近赤外線
領域の光波長の光を発成する。光源210からの光は電子光学的強変調体215
によって強変調され、強変調体215は例えばチタニウム無拡散ニオーブまたは
陽子をリチュウムニオーブ強変調体に変え得る。従って変調光は強変調体215
の出力光の小片を測定する頂部カプラ220をサンプルとして使用する。参照番
号102(図1の)で示される回路は周知の基本的な光学ジャイロスコープを備
え、本発明のシステム200で示される一の基本的フレームを提供する目的で開
示される。サンプルされた光は光検出器230により供給され、ある電流形態の
光学信号が検出され,検出された電流が電圧に変換される。光検出器2230は
光ダイオードおよびインピーダンス変化増幅器が包有される。光検出器230か
らの出力信号が高帯域サーボ制御器240に与えられ、サーボ制御器240には
高速強変調体215に負フィードバックが付与されて光検出器の強変動を無動化
し、且つサーボループを安定にする。下記により詳細に開示されるようにサーボ
制御器240は実質的に1MHzの帯域巾を持ち、強ノイズに対する制御により
光の強変調体を制御して充分に高帯域にされ、周知技術によって抑制されること
なく、高周波数成分が含まれる。
【0007】 システム100において本発明のサーボループ201は好ましくは番号125
で示される特定点で回路に接続され、線路202にカプラ104に接続され且つ
線路に光検出器105が接続される。またこれに交互してサーボループ201は
システム100のカプラ104と、番号126を付した個所に一体化された光学
パッケージ112との間に接続される。
【0008】 図3は電子部材のダイアグラムであり、本発明による高帯域巾のサーボループ
201を制御してサーボ制御器240の一実施形態に使用されている。動作にお
いて光検出器230で光強度が増大する場合、サーボ制御器240は強変調21
5を介し光を減じるように、強変調器215に負フィードバックに付与され、そ
れに相当するよう減少させるべく光検出器230での光レベルが生じさせられる
。上記の回路は極めて大のゲインは持たず、信号を供給するように光検出器に強
変動が必要であり、サーボループ回路負フィードバック信号を発生させる。
【0009】 全サーボループ201の開ループのゲインにより光検出器230に与えられる
周波数で過剰の光の強変動になる。比較的高い開ループゲインに対し、光検出器
でのノイズの減少が、開ループのゲインの逆に実質的に比例する。付与された周
波数に対し高いノイズ減少を実現するように、開ループのゲインが周波数で高く
なる。変調体107の移送作用により少なくとも800kHz、強ノイズの減少
が行われ、少なくとも800kHzに対しこれより大の全フィードループの開ル
ープのゲインとなる。バイアス変調周波数(特には20kHz)における顕著な
ノイズの低減且つバイアス変調周波数(復調器の比較的高い感度)の第1の、い
くつかの独特の調和のため開ループゲインが50以上にされる。
【0010】 サーボコントローラ240の第1の段部(直流増幅器301並びに連係するキ
ャパシタC1、C2およびレジスタR1、R2、R3)はバイアス変調周波数お
よび独特の調和のいずれかで周波数にループゲインを付与する。第1段部のゲイ
ンはバイアス変調周波数より低い周波数に低減され、C1、R1およびR3によ
り第1に決定される。ゲインはバイアス変調周波数およびR1、C2により第1
の決定を行いピークになる。安定したサーボループによりこの段部のゲインが、
合計の開ループゲイン(回りが2MHz)が調和するとき、基本的に一定の周波
数にすることによる。高周波(上記では500kHz)でこの段部のゲインはR
1およびR2によって第1の状態が得られ、且つ周波数が一定になる。
【0011】 サーボコントローラ回路240(直流増幅器302および連係するキャパシタ
C3、C4並びに抵抗R4、R5)の第2の段部はまた、バイアス変調周波数お
よび独特の調和のいずれかで周波数のループゲインが付与される。第2の段部の
ゲインはバイアス変調周波数より低い周波数で減少され、C3、R4およびR5
により第1の状態が決定される。ゲインはバイアス変調周波数の回りでピークに
なり、R4およびC4によって第1の状態が決定される。ピークが安定している
ため、この段部のゲインは合計の開ループゲイン(回りが2MHz)が調和する
とき、周波数が一定していない。従ってこの段部の500kHzのような高周波
数のゲインはR4およびC4により第1の状態が判定される。抵抗R1、R5お
よびキャパシタC1、C4の値は一定したフィードバックループが維持される間
最高の可能な開ループゲインを得ることになる。
【0012】 本発明は好適の実施形態の記載に限定されず、本発明の技術的範囲および本発
明の理念の内で種々の設計変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1A】 図1Aは周知の光学的繊維ジャイロスコープのブロックダイアグラムである。
【図1B】 図1Bは光学的繊維源の強度を制御する周知のサーボループに使用する形態の
ダイアグラムである。
【図2】 図2は強変調サーボループを示す本発明による図ダイアグラムである。
【図3】 図3は本発明による高帯域サーボループを制御する電子部材の簡略ダイアグラ
ムである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アン,デイツク アメリカ合衆国 アリゾナ州 85308,グ レンデイル,ウエスト デル ラゴ サー クル 5889 Fターム(参考) 2F105 BB03 DD02 DE01 DE05 DE12 DE21 DE25 DE30 DF07

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光源から送出される光の変調により強変調光を発生する変調
    器と、強変調光を受信し且つサンプルにする信号を付与するように一部をサンプ
    ルする頂部カプラと、サンプルした信号を電流として検出し、前記の電流に比例
    する電圧を有する検出信号にサンプル信号を変換する光検出器と、検出信号に相
    応し、比較的強いノイズを抑制するよう光検出器における光の強変動を除去すべ
    く光源から受信する光の強さを変え変調器にエラー信号を発生するサーボ制御論
    理とを備えた光源を用いる光学繊維ジャイロスコープにおいて比較的強ノイズを
    抑制するシステム。
  2. 【請求項2】 光源から送出される光の変調により強変調光を発生する変調
    器と、強変調光を受信し且つサンプルにする信号を付与するように一部をサンプ
    ルする頂部カプラと、サンプルした信号を電流として検出し、前記の電流に比例
    する電圧を有する、前記頂部カプラに動作可能に接続された光検出器と、検出信
    号に相応し、フィードバックループに光の強変動を除去すべく光源から受信する
    光の強さを変え、変調器にエラー信号を発生するように設けられ光検出器と変調
    器との間に動作可能に接続されるサーボ制御論理とを備えた光源を用いる光学繊
    維ジャイロスコープにおいて光の強変動を減少するフィードバックループ。
JP2000592596A 1998-12-30 1999-11-12 光学繊維ジャイロスコープにおける比較的強ノイズの抑制システム Withdrawn JP2002534669A (ja)

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