JP2007212247A - Optical fiber type ring laser gyro - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光ファイバ型リングレーザジャイロに関し、特に、ループ状に形成された希土類元素ドープファイバからなるセンシング部に一対のカプラを設け、一方のカプラに励起用光源を接続し、他方のカプラに検出用光源及び受光素子を接続し希土類ドープファイバの増幅効果を利用したレーザ発振によりリングレーザジャイロを構成する全く新しいリングレーザジャイロに関する。 The present invention relates to an optical fiber type ring laser gyro, and in particular, a pair of couplers is provided in a sensing unit made of a rare earth element-doped fiber formed in a loop shape, an excitation light source is connected to one coupler, and the other coupler is connected to The present invention relates to a completely new ring laser gyro which connects a detection light source and a light receiving element and constitutes a ring laser gyro by laser oscillation utilizing the amplification effect of a rare earth doped fiber.
従来、用いられていたこの種のリングレーザジャイロとしては、非特許文献1にも開示されているように、三角形又は四角形状の空間を有するように加工した低熱膨張ガラスを用いたキャビティに細穴をあけ、このキャビティの各頂点に高反射率、低数乱の高性能ミラーを設け、このキャビティ内にヘリウム、ネオンの混合気体を封入して高電圧印加による放電をもとにする周知の誘導放出を発生させて左右両回りのレーザを発振させ、周知の光のサニャック効果を利用したその干渉出力から入力角速度を検出する方法が代表的なものである。 As this type of ring laser gyro used heretofore, as disclosed in Non-Patent Document 1, a narrow hole is formed in a cavity using low thermal expansion glass processed to have a triangular or quadrangular space. A high-performance mirror with high reflectivity and low turbulence is provided at each apex of this cavity, and a well-known induction based on discharge by applying high voltage by enclosing a mixed gas of helium and neon in this cavity A typical method is to detect the input angular velocity from the interference output using the well-known Sagnac effect by emitting light and oscillating lasers in both directions.
従来のリングレーザジャイロは、以上のように構成されていたため、次のような課題が存在していた。
すなわち、三角形又は四角形のガラスのキャビティを形成するための低熱膨張ガラス材料が高価であると共に、その加工及び高性能プリズムとミラーの加工及び特殊な電極類の製造に多大のコストがかかると共に、レーザ共振器を構成するためのミラーアライメント、内部へのHe−Neガス封入、部品のキャビティへの接合等に多大なコストがかかり、簡単な構成でローコストの製品を作ることは不可能であった。
Since the conventional ring laser gyro is configured as described above, the following problems exist.
In other words, low thermal expansion glass materials for forming triangular or quadrangular glass cavities are expensive, and the processing and processing of high performance prisms and mirrors and the manufacture of special electrodes are very costly, and laser A large amount of cost is required for mirror alignment for forming the resonator, He—Ne gas sealing inside, joining of the component to the cavity, and the like, and it has been impossible to produce a low-cost product with a simple configuration.
本発明による光ファイバ型リングレーザジャイロは、希土類ドープファイバの両端面を融着接合してループ状としたセンシング部と、前記センシング部の外周に接して設けられた第1カプラと前記第1カプラの一端に設けられた励起用光源とからなる励起光導入部と、前記センシング部の外周に接して設けられた第2カプラと前記第2カプラの両端に設けられた受光素子及び検出用光源とからなる検出部とを備え、前記検出用光源からの検出用光ならびに励起用光源からの励起光を前記センシング部に入力した状態下で、前記希土類ドープファイバの増幅効果により前記センシング部内で誘導放出を発生し、前記センシング部内で左右両回りのレーザが発生し、前記検出部からの戻り光を前記受光素子により検出し、入力角速度を検出する構成であり、また、前記第1カプラ及び前記第1カプラと前記励起用光源との間に設けられた第3カプラと、前記第2カプラ及び前記第2カプラと前記検出用光源及び受光素子との間に設けられた第4カプラと、からなる4個の前記カプラにより、前記励起光及び検出用光ともCW及びCCW方向に前記センシング部に導入できる構成である。 An optical fiber type ring laser gyro according to the present invention includes a sensing unit in which both end faces of a rare earth doped fiber are fusion-bonded to form a loop, a first coupler provided in contact with an outer periphery of the sensing unit, and the first coupler An excitation light introducing unit comprising an excitation light source provided at one end of the sensor, a second coupler provided in contact with the outer periphery of the sensing unit, a light receiving element and a detection light source provided at both ends of the second coupler, And detecting light from the light source for detection and pumping light from the light source for excitation are input to the sensing unit, and stimulated emission in the sensing unit due to the amplification effect of the rare earth doped fiber The left and right lasers are generated in the sensing unit, the return light from the detection unit is detected by the light receiving element, and the input angular velocity is detected. And the first coupler, the third coupler provided between the first coupler and the excitation light source, the second coupler, the second coupler, the detection light source, and the light receiving element. The pumping light and the detection light can be introduced into the sensing unit in the CW and CCW directions by four couplers each including a fourth coupler provided therebetween.
本発明による光ファイバ型リングレーザジャイロは、以上のように構成されているため、次のような効果を得ることができる。
すなわち、ループ状に形成された希土類元素ドープファイバからなるセンシング部に一対のカプラを設け、一方のカプラに励起用光源を接続し、他方のカプラに検出用光源及び受光素子を接続し、希土類ドープファイバの増幅効果を利用したレーザ発振によりリングレーザジャイロを得ているため、従来よりも構造が簡単で、かつ、低価格とすることができる。
Since the optical fiber ring laser gyro according to the present invention is configured as described above, the following effects can be obtained.
In other words, a pair of couplers are provided in a sensing section made of a rare earth element-doped fiber formed in a loop shape, an excitation light source is connected to one coupler, a detection light source and a light receiving element are connected to the other coupler, and a rare earth doped Since the ring laser gyro is obtained by laser oscillation utilizing the amplification effect of the fiber, the structure is simpler than the conventional one and the cost can be reduced.
本発明は、ループ状に形成された希土類元素ドープファイバからなるセンシング部に一対のカプラを設け、一方のカプラに励起用光源を接続し、他方のカプラに検出用光源及び受光素子を接続し、光ファイバからなる低価格部品による極めて単純な構成がローコストの構成とした光ファイバ型リングレーザジャイロを提供することを目的とする。 In the present invention, a pair of couplers are provided in a sensing unit made of a rare earth element-doped fiber formed in a loop shape, an excitation light source is connected to one coupler, a detection light source and a light receiving element are connected to the other coupler, An object of the present invention is to provide an optical fiber type ring laser gyro in which a very simple configuration using low-cost parts made of optical fibers is a low-cost configuration.
以下、図面と共に本発明による光ファイバ型リングレーザジャイロの好適な実施の形態について説明する。
図1において符号1で示されるものは希土類ドープファイバからなりその両端面1a、1bを融着接合してループ状としたセンシング部であり、このセンシング部1の外周に接して設けられ光ファイバからなる第1カプラ2が配設されている。
A preferred embodiment of an optical fiber type ring laser gyro according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
In FIG. 1, a reference numeral 1 denotes a sensing unit made of a rare earth doped fiber and having a loop shape by fusion-bonding both end faces 1 a and 1 b, and an optical fiber provided in contact with the outer periphery of the sensing unit 1. A first coupler 2 is provided.
前記第1カプラ2は、第3カプラ3を介して励起用光源4が接続され、前記第1カプラ2、第3カプラ3及び励起用光源4により励起光導入部5が構成されている。
The first coupler 2 is connected to an
前記センシング部1の外周には、前記第1カプラ2と対向、すなわち、センシング部1の直径方向に沿って配設され光ファイバからなる第2カプラ10が設けられ、この第2カプラ10の両端には、第4カプラ11を介して検出用光12を発生させる検出用光源13と戻り光14を受光するための受光素子15とが設けられている。
A second coupler 10 made of an optical fiber is provided on the outer circumference of the sensing unit 1 so as to face the first coupler 2, that is, along the diameter direction of the sensing unit 1, and both ends of the second coupler 10. Are provided with a
前記第1〜第4カプラ2、3、10、11は、−3dBカプラで構成され、各光源4、13はレーザよりなり、受光素子15はホトダイオード等によって構成されている。従って、前記第2、第4カプラ10、11、検出用光源13及び受光素子15により検出部16が構成されている。
The first to fourth couplers 2, 3, 10, and 11 are composed of -3 dB couplers, the
前述の構成において、センシング部1の希土類ドープファイバの種類に応じて適切な波長の励起光4aを励起用光源4から第1、第3カプラ2、3を介してセンシング部1に供給する。
この場合、センシング部1には、左右両回りに等しい強度の光を分配するために、各カプラ2、3を2個として使用している。
In the above-described configuration, the pumping light 4 a having an appropriate wavelength is supplied from the
In this case, two couplers 2 and 3 are used in the sensing unit 1 in order to distribute light of equal intensity around the left and right.
次に、前記センシング部1の種類に応じて適切な波長の検出用光12を第4、第2カプラ11、10を介してセンシング部1に入力する。
前述の状態下で、前記検出用光12がセンシング部1内で周知の誘導放出を起し、左右両回りのレーザが発振する。
前記検出部16の戻り光14は、これらの干渉光であるため、この戻り光14を受光素子15で受光する。
Next, detection light 12 having an appropriate wavelength according to the type of the sensing unit 1 is input to the sensing unit 1 via the fourth and second couplers 11 and 10.
Under the above-described state, the detection light 12 causes a well-known stimulated emission in the sensing unit 1, and the lasers in both the left and right directions oscillate.
Since the return light 14 of the detection unit 16 is the interference light, the return light 14 is received by the
前記戻り光14を受光素子15で検出することにより、回転に伴う干渉縞変化から入力角速度を求めることができる。
従って、本発明においては、リングレーザジャイロのレーザ発振に必要な誘導放出を、市販の希土類元素ドープファイバ、発光源及び受光素子を組合わせた単純な光学系により行うことができ、従来の高価な部品が不要となる。
By detecting the return light 14 by the
Therefore, in the present invention, the stimulated emission required for the laser oscillation of the ring laser gyro can be performed by a simple optical system that combines a commercially available rare earth element-doped fiber, a light source, and a light receiving element, which is expensive in the past. Parts are not required.
本発明は、希土類ドープファイバの種類を選択することにより、より単純な構成が安価な光ファイバ型リングレーザジャイロを実現することができる。 According to the present invention, an optical fiber type ring laser gyro with a simpler structure and lower cost can be realized by selecting the kind of rare earth doped fiber.
1 センシング部
2 第1カプラ
1a、1b 端面
2、3 第1、第3カプラ
4 励起用光源
5 励起光導入部
10、11 第2、第4カプラ
12 検出用光
13 検出用光源
14 戻り光
15 受光素子
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Sensing part 2 1st coupler 1a, 1b End surface 2, 3 1st,
Claims (2)
前記検出用光源(13)からの検出用光(12)ならびに励起用光源(4)からの励起光(4a)を前記センシング部(1)に入力した状態下で、前記希土類ドープファイバの増幅効果により前記センシング部(1)内で誘導放出を発生し、前記センシング部内で左右両回りのレーザが発生し、前記検出部(16)からの戻り光(14)を前記受光素子(15)により検出し、入力角速度を検出することを特徴とする光ファイバ型リングレーザジャイロ。 A sensing part (1) in which both end faces (1a, 1b) of the rare earth doped fiber are fused and joined to form a loop, a first coupler (2) provided in contact with the outer periphery of the sensing part (1), and the above-mentioned An excitation light introducing part (5) comprising an excitation light source (4) provided at one end of the first coupler (2), and a second coupler (10) provided in contact with the outer periphery of the sensing part (1) And a detector (16) comprising a light receiving element (15) and a light source for detection (13) provided at both ends of the second coupler (10),
Under the condition that the detection light (12) from the detection light source (13) and the excitation light (4a) from the excitation light source (4) are input to the sensing unit (1), the amplification effect of the rare earth doped fiber Causes stimulated emission in the sensing unit (1), lasers in both the left and right directions are generated in the sensing unit, and the return light (14) from the detection unit (16) is detected by the light receiving element (15). An optical fiber type ring laser gyro characterized by detecting an input angular velocity.
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