JP2009031163A - 半導体リングレーザジャイロ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】半導体リングレーザジャイロ1は、両端面から光を出射する半導体レーザ2と、半導体レーザ2の両端面からの出射光を入射して内部反射させる一つ以上の反射プリズム6〜8と、一つ以上の反射プリズム6〜8における複数の反射面で形成された光周回路を右回りに周回するCW光と左回りに周回するCCW光を直角プリズム7の反射面7aにおいて一部だけ透過させる透過ミラー9と、透過ミラー9を透過したCW光とCCW光とを合波するビーム合波プリズム10とを備える。
【選択図】図1
Description
1.第1の実施形態
第1の実施形態では、光周回路に一つ以上の反射プリズムを用いた半導体リングレーザジャイロにおいて、特に一つ以上の反射プリズムが直角プリズムと台形プリズムである一例について詳述する。
図1は半導体リングレーザジャイロの斜視図であり、図2は半導体リングレーザジャイロの上面図である。図1に示す半導体リングレーザジャイロ1は、主に半導体レーザ2、駆動電源3、2つのコリメータレンズ4・5、2つの直角プリズム6・7、台形プリズム8、透過ミラー9、ビーム合波プリズム10、受光部11、および信号処理部12から構成される。
以下、第1の実施形態の優位性について述べる。光周回路が直角プリズム6・7と台形プリズム8という安価な材料で形成されており、高価な製造装置が不要であるため、半導体リングレーザジャイロ1は安価に製造される。また、光周回路は、直角プリズム6・7と台形プリズム8の内部反射を利用して形成されるため、高度な成膜工程も不要である。また、半導体リングレーザジャイロ1は、直角プリズム6・7と台形プリズム8の反射面が光軸上で各々対称に配置される工程で製造されるため、光軸調整が容易であり、光軸調整の自由度も高く、製造が容易である。さらに、光路を形成する反射プリズム(直角プリズム6・7および台形プリズム8)とビーム合波プリズム10が、同一材料で形成された場合には、光路を形成する部材間に熱膨張係数の差がないため、温度変化による屈折率変動の差もなく、外乱に対する影響が小さい。よって、半導体リングレーザジャイロ1は、安価で製造が容易であり、外乱に対する影響が小さいため、計測精度が安定する。
第2の実施形態では、光周回路が一つ以上の反射プリズムで形成された半導体リングレーザジャイロにおいて、特に反射プリズムの一つがコーナーキューブプリズムである一例について詳述する。なお、第1の実施形態と同様の構成については、その内容が援用される。
図3はコーナーキューブプリズムの斜視図であり、図4は半導体リングレーザジャイロの上面図である。図3に示すコーナーキューブプリズム13は、石英ガラス(SiO2)、プラスチックなどの透明樹脂(熱可塑性樹脂、アクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリオレフィン系樹脂等)、フッ化カルシウム(CaF2)、フッ化リチウム(LiF)、フッ化マグネシウム(MgF2)などの材料で形成される。また、コーナーキューブプリズム13は、図3に示すように、直角に交わる3つの直角二等辺三角平面(以下、反射面13a・13b・13cとする)を有する三角錐であって、底辺の角が例えば円筒状に切削された形状を呈している。コーナーキューブプリズム13は、底面13dからの入射光を2つの反射面または3つの反射面で反射し、必ず反射光を入射軸の方向に出射する特性を有しているため、半導体リングレーザジャイロ14の光軸調整が容易であり、光軸調整の自由度も高い。
反射プリズムの一つがコーナーキューブプリズムである第2の実施形態によれば、半導体リングレーザジャイロ14は、第1の実施形態の優位性を有するが、外部衝撃やロックイン現象防止用のディザリングなどの外乱に対する影響が小さい。すなわち、コーナーキューブプリズム13への入射光が3つの反射面で3回反射した場合には、外乱等によってコーナーキューブプリズム13の頂点を中心とした回転変位が生じたとしても、基本的に反射軸が変化しないという利点がある。また、光軸調整が容易であり、光軸調整の自由度も高い。
第3の実施形態では、光周回路が一つ以上の反射プリズムで形成された半導体リングレーザジャイロにおいて、第1および第2の実施形態の変形例について詳述する。なお、第1および第2の実施形態と同様の構成については、その内容が援用される。
図5は半導体リングレーザジャイロの上面図である。半導体リングレーザジャイロ15の光周回路は、第1の実施形態に係る台形プリズム2つで形成される。台形プリズム16・17は、台形プリズム16の反射面16a・16bと台形プリズム17の反射面17a・17bが半導体レーザ2を中心として各々対称となるように配置される。なお、半導体リングレーザジャイロ15の光周回路は、第2の実施形態に係るコーナーキューブプリズム2つで形成されてもよい。この場合、2つのコーナーキューブプリズムは、半導体レーザ2を中心として対称に配置される。
光周回路が、台形プリズムまたはコーナーキューブプリズム2つで形成された第3の実施形態によれば、半導体リングレーザジャイロ15は、第1および第2の実施形態の優位性を有するとともに、光周回路を構成する部材点数が少ないため、光軸調整がさらに容易であり、光軸調整の自由度もより向上する。
第4の実施形態では、光周回路が複数の反射面を有する単体の反射プリズムで形成された半導体リングレーザジャイロにおいて、特に光周回路が四角形状に形成された一例について詳述する。なお、第1の実施形態と同様の構成については、その内容が援用される。
図6は半導体リングレーザジャイロの上面図である。半導体リングレーザジャイロ17の光周回路は、図6に示すように、4つの反射面を有する単体の多面体プリズム18で形成される。多面体プリズム18は、石英ガラス(SiO2)、プラスチックなどの透明樹脂(熱可塑性樹脂、アクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリオレフィン系樹脂等)、フッ化カルシウム(CaF2)、フッ化リチウム(LiF)、フッ化マグネシウム(MgF2)などの材料で形成される。また、多面体プリズム18は、半導体レーザ2およびコリメータレンズ4・5を配置するための凹みと、入射光軸に対して45度傾斜した4つの反射面(18a・18b・18c・18d)とを備えている。
光周回路が、4つの反射面を有する単体の多面体プリズム18により四角形状に形成された第4の実施態様によれば、半導体リングレーザジャイロ17は、第1の実施形態の優位性を有するとともに、温度変化による屈折率変動、ロックイン現象防止用のディザリングなどの外乱に対する影響が小さくなる。
第5の実施形態では、光周回路が複数の反射面を有する単体の反射プリズムで形成された半導体リングレーザジャイロにおいて、特に光周回路が三角形状に形成された一例について詳述する。なお、第1の実施形態と同様の構成については、その内容が援用される。
図7は半導体リングレーザジャイロの上面図である。半導体リングレーザジャイロ19の光周回路は、図7に示すように、3つの反射面を有する単体の多面体プリズム20で形成される。多面体プリズム20は、第4の実施形態に係る多面体プリズム18と同様の材料で形成される。また、多面体プリズム20は、半導体レーザ2およびコリメータレンズ4・5を配置するための凹みと、入射光軸に対して60度傾斜した3つの反射面(20a・20b・20c)とを備えている。反射角が30度であるため、多面体プリズム20の屈折率は、上述の数2の式から約2以上となる。
光周回路が、3つの反射面を有する単体の多面体プリズム20により三角形状に形成された第5の実施形態によれば、半導体リングレーザジャイロ19は、第1および第4の実施形態の優位性を有するとともに、反射面が少ないため光軸調整がさらに容易となる。
Claims (5)
- 両端面から光を出射する半導体レーザと、
前記半導体レーザの出射光を入射して内部反射させる一つ以上の反射プリズムと、
前記一つ以上の反射プリズムにおける複数の反射面で形成された光周回路を周回する右回りと左回りの光をいずれかの反射面において一部だけ透過させる透過ミラーと、
前記透過ミラーを透過した前記右回りと左回りの光を合波するビーム合波プリズムと
を備えることを特徴とする半導体リングレーザジャイロ。 - 前記反射プリズムのうち少なくとも一つは、コーナーキューブプリズムであることを特徴とする請求項1に記載の半導体リングレーザジャイロ。
- 前記光周回路は、複数の反射面を有する単体の反射プリズムで形成されていることを特徴とする請求項1に記載の半導体リングレーザジャイロ。
- 前記ビーム合波プリズムは、前記反射プリズムの反射面に接合されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の半導体リングレーザジャイロ。
- 前記反射プリズムと前記ビーム合波プリズムは、同一材料で形成されていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の半導体リングレーザジャイロ。
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