JP2700585B2 - Optical gyro device - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 a.産業上の利用分野 本発明は、共振形光ジャイロ装置に関し、特にリング
共振器の温度に対し安定化された光ジャイロ装置に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a resonant optical gyro device, and more particularly, to an optical gyro device stabilized with respect to the temperature of a ring resonator.
b.従来の技術 従来、この種の光ジャイロ装置としては、例えば第５
図のブロック図に示すようなものがある。b. Conventional technology Conventionally, as this type of optical gyro device, for example,
Some are as shown in the block diagram of FIG.
同図において、光源（例えば、レーザダイオード）１
からの光を、導波路２に配設された方向性結合器３によ
り二分岐して、導波路4,5に導く。導波路４の光は、変
調器６によりある周波数で変調され、導波路７を経て、
P/U位相変調器８によりP/U位相変調を施されて、導波路
９を経て方向性結合器10に至る。そして、ここで二分岐
され導波路11,偏光子12,および導波路13を通って、方向
性結合器14により共振器15に導かれる。In the figure, a light source (for example, a laser diode) 1
Is split into two by the directional coupler 3 disposed in the waveguide 2 and guided to the waveguides 4 and 5. The light in the waveguide 4 is modulated at a certain frequency by the modulator 6 and passes through the waveguide 7,
The P / U phase modulator 8 performs P / U phase modulation, and reaches the directional coupler 10 via the waveguide 9. Then, the light is bifurcated, passes through the waveguide 11, the polarizer 12, and the waveguide 13, and is guided to the resonator 15 by the directional coupler 14.
この共振器15からの出射光は、導波路18、偏光子19お
よび導波路20を経て、方向性結合器21により二分岐さ
れ、導波路22を通って受光素子23で受光される。The light emitted from the resonator 15 passes through the waveguide 18, the polarizer 19, and the waveguide 20, is branched into two by the directional coupler 21, and is received by the light receiving element 23 through the waveguide 22.
この光を該受光素子23で電気信号に変換して、共振点
検出回路24で共振点を共振器出射光強度として検出し、
変調器ドライバ25の出力信号により、共振点をロックす
るように、前記変調器６にフィードバックしている。This light is converted into an electric signal by the light receiving element 23, and a resonance point is detected as a resonator emission light intensity by a resonance point detection circuit 24,
The output signal of the modulator driver 25 is fed back to the modulator 6 so as to lock the resonance point.
他方、前記光源１から二分岐され、導波路５に導かれ
た光は、変調器26および導波路27を経てP/U位相変調器2
8（この周波数は前記P/U位相変調器８と同一でも、異な
ってもよい）により位相変調を受ける。そして、導波路
29を通り方向性結合器21により二分岐された後、導波路
20,偏光子19および導波路18を通って、方向性結合器14
により共振器15に導かれる。On the other hand, the light branched into two from the light source 1 and guided to the waveguide 5 passes through the modulator 26 and the waveguide 27, and the P / U phase modulator 2
8 (this frequency may be the same as or different from the P / U phase modulator 8). And the waveguide
After passing through 29 and bifurcated by the directional coupler 21, the waveguide
20, through the polarizer 19 and the waveguide 18, the directional coupler 14
Is guided to the resonator 15.
この共振器15からの出射光は、導波路13,偏光子12お
よび導波路11を経て、方向性結合器10により二分岐さ
れ、導波路30を通って受光素子31で受光される。The light emitted from the resonator 15 passes through the waveguide 13, the polarizer 12, and the waveguide 11, is branched into two by the directional coupler 10, and is received by the light receiving element 31 through the waveguide 30.
この光を該受光素子31で電気信号に変換して、共振点
検出回路32で共振点を共振器出射光強度として検出し、
変調器ドライバ33の出力信号により、共振点をロックす
るように、前記変調器26にフィードバックする。This light is converted into an electric signal by the light receiving element 31, and a resonance point is detected as a resonator emission light intensity by a resonance point detection circuit 32,
The output signal of the modulator driver 33 is fed back to the modulator 26 so as to lock the resonance point.
前記構成の光ジャイロ装置が共振点にロックされてい
るとき、該ジャイロ装置に回転角速度入力があると、サ
ニャック効果により、共振点の位相が比例して変化する
ことが知られている。この変化を打ち消そうとして、前
記各変調器ドライバ25,33から出力されるフィードバッ
ク信号としての出力周波数f1，f2を周波数カウンタ40,4
1により測定し、それらの周波数f1，f2の差により、そ
の回転角速度を求めている。It is known that, when the optical gyro device having the above configuration is locked at the resonance point, if the gyro device receives a rotational angular velocity input, the phase of the resonance point changes in proportion to the Sagnac effect. In order to cancel this change, output frequencies f 1 and f 2 as feedback signals output from the modulator drivers 25 and 33 are changed to frequency counters 40 and 4.
1 and the rotational angular velocity is obtained from the difference between the frequencies f 1 and f 2 .
c.発明が解決しようとする課題 ところで、この光ジャイロ装置においては、光共振器
15の共振点を、温度に対し安定化させるため、温度セン
サ36により共振器15の温度を検出し、該温度センサ36の
出力を温度制御回路37を介して、温度槽38にフィードバ
ックし、前記共振器15の温度を一定になるようにしてい
た。c. Problems to be solved by the invention By the way, in this optical gyro device, an optical resonator
In order to stabilize the 15 resonance points with respect to temperature, the temperature of the resonator 15 is detected by a temperature sensor 36, and the output of the temperature sensor 36 is fed back to a temperature bath 38 via a temperature control circuit 37, The temperature of the resonator 15 was kept constant.
しかしながら、このような従来の光ジャイロ装置にあ
っては、温度による影響を軽減するため、共振器15の近
くに温度センサ36を配設して温度制御しても、温度検出
点が一点であり、共振器15全体の温度による影響を、十
分に取り除けないという問題点があった。However, in such a conventional optical gyro device, even if a temperature sensor 36 is disposed near the resonator 15 to control the temperature in order to reduce the influence of temperature, only one temperature detection point is required. However, there is a problem that the influence of the temperature of the entire resonator 15 cannot be sufficiently removed.
本発明はかかる点に鑑みなされたもので、その目的は
前記問題点を解消し、光共振器全体の温度による影響を
除去して、安定化された光ジャイロ装置を提供すること
にある。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a stabilized optical gyro device which solves the above-mentioned problems and eliminates the influence of the temperature of the entire optical resonator.
d.課題を解決するための手段 前記目的を達成するための本発明の構成は、一方向に
進む光と、その逆方向に進む光とを導波する系に、それ
ぞれ共振点検出回路と変調器ドライバとを有し、かつ共
通の光共振器とその光路長可変手段とを備え、両共振光
間の共振点の位相変化を周波数で検出して、入力される
回転角速度を求める光ジャイロ装置において、次の
（１）および（２）のとおりである。d. Means for Solving the Problems The configuration of the present invention for achieving the above object is a system for guiding light traveling in one direction and light traveling in the opposite direction, respectively, a resonance point detection circuit and a modulation. Gyro device having a common driver and a common optical resonator and an optical path length varying means, detecting a phase change of a resonance point between the two resonance lights by frequency, and obtaining an input rotational angular velocity Is as follows (1) and (2).
（１）前記両変調器ドライバの出力周波数を加算する加
算器を設け、該加算器の出力を前記光路長可変手段にフ
ィードバックすることを特徴とする。(1) An adder for adding the output frequencies of the two modulator drivers is provided, and the output of the adder is fed back to the optical path length varying means.
（２）前記両共振点検出回路の出力を加算する加算器を
設け、該加算器の出力を前記光路長可変手段にフィード
バックすることを特徴とする。(2) An adder for adding the outputs of the two resonance point detection circuits is provided, and the output of the adder is fed back to the optical path length varying means.
さらに本発明の構成は、一方向に進む光と、その逆方
向に進む光とを導波する系に、それぞれ共振点検出回路
と変調器ドライバとを有し、かつ共通の光共振器とその
位相可変手段とを備え、両共振光間の共振点の位相変化
を周波数で検出して、入力される回転角速度を求める光
ジャイロ装置において、次の（３）および（４）のとお
りである。Further, the configuration of the present invention has a system for guiding light traveling in one direction and light traveling in the opposite direction, each having a resonance point detection circuit and a modulator driver, and a common optical resonator and a common optical resonator. An optical gyro device that includes a phase varying means and detects a phase change of a resonance point between the two resonance lights with a frequency to obtain an input rotational angular velocity is as described in the following (3) and (4).
（３）前記両変調器ドライバの出力周波数を加算する加
算器を設け、該加算器の出力を前記位相可変手段にフィ
ードバックすることを特徴とする。(3) An adder for adding the output frequencies of the two modulator drivers is provided, and the output of the adder is fed back to the phase variable means.
（４）前記両共振点検出回路の出力を加算する加算器を
設け、該加算器の出力を前記位相可変手段にフィードバ
ックすることを特徴とする。(4) An adder for adding the outputs of the two resonance point detection circuits is provided, and the output of the adder is fed back to the phase variable means.
e.作用 本発明は以上のように構成されているので、前記光共
振器全体の温度情報は共振点検出回路および変調器ドラ
イバの出力に含まれていることを用いて、前記共振器の
光路長を一定にするものである。e. Operation Since the present invention is configured as described above, by using that the temperature information of the entire optical resonator is included in the output of the resonance point detection circuit and the modulator driver, the optical path of the resonator is used. The length is fixed.
つまり、前記両変調器ドライバの出力を周波数カウン
タにより、それぞれの出力周波数f1，f2について詳しく
考察すると、 f1＝ｆ＋Δｆ＋fw f2＝ｆ＋Δｆ−fw となる。ここで、 f:共振点ロックに必要な位相を動かす周波数、 Δf:温度などによって共振器が影響を受け、それによる
位相変化を相殺するための周波数、 fw：サニャック効果による位相変化を相殺するための周
波数 である。In other words, the by frequency counter outputs of both modulator driver, considering in detail for each of the output frequencies f 1, f 2, the f 1 = f + Δf + f w f 2 = f + Δf-f w. Here, f: frequency shifting the phase necessary to the resonance point lock, Delta] f: like the cavity temperature is influenced, frequency for offsetting a phase change caused thereby, f w: to cancel the phase change due to the Sagnac effect It is the frequency for
シャイロ信号である回転角速度はf1−f2＝２fwとして
求められ、温度情報はf1＋f2＝２（ｆ＋Δｆ）として入
力回転角速度に関係なく求められるので、この周波数の
和（f1＋f2）が常に一定になるように温度制御、または
位相制御して、共振器全体の温度変動や経時変化に起因
する該共振器の光路長変化を補正するようにする。すな
わち、該共振器の光路長を常に一定に保持するのであ
る。Rotational angular velocity is Shilo signal is determined as f 1 -f 2 = 2f w, the temperature information is determined regardless of the input rotation angular velocity as f 1 + f 2 = 2 ( f + Δf), the sum of the frequency (f 1 + f 2 ) The temperature or the phase is controlled so that the constant value is always constant, so that the change in the optical path length of the resonator due to the temperature fluctuation and the aging of the entire resonator is corrected. That is, the optical path length of the resonator is always kept constant.
f.実施例 以下、図面に基づいて本発明の好適な実施例を例示的
に詳しく説明する。f. Examples Hereinafter, preferred examples of the present invention will be illustratively described in detail with reference to the drawings.
第１図ないし第４図は本発明のそれぞれ第１ないし第
４実施例を示す光ジャイロ装置のブロック図であり、第
５図と同一部分には同一符号を付して、その説明を省略
する。FIGS. 1 to 4 are block diagrams of an optical gyro apparatus showing first to fourth embodiments of the present invention. The same parts as those in FIG. .
第１実施例： 第１図において、各変調器ドライバ25,33から出力さ
れる周波数f1，f2を、周波数カウンタ40,41により測定
し、それらの周波数f1，f2の差により、ジャイロ信号と
しての回転角速度を求めている。First Embodiment: In FIG. 1 , the frequencies f 1 and f 2 output from the modulator drivers 25 and 33 are measured by frequency counters 40 and 41, and the difference between the frequencies f 1 and f 2 is calculated as follows. The rotational angular velocity as a gyro signal is obtained.
同時に、前記変調器ドライバ25,33の出力周波数f1，f
2の和を加算器42により求め、この出力を温度制御回路4
3を介して、光路長可変装置としての温度槽44にフィー
ドバックし、共振器15全体の温度を均一に一定にし、共
振器15の光路長を一定にしている。すなわち、前記周波
数f1，f2の和が一定になるように制御している。この実
施例においては、温度制御回路43および温度槽44は、広
義の光路長制御装置を構成する。At the same time, the output frequencies f 1 , f 1 of the modulator drivers 25, 33
The sum of 2 is obtained by the adder 42, and this output is output to the temperature control circuit 4
The temperature is fed back to the temperature bath 44 as an optical path length varying device via 3 to make the temperature of the entire resonator 15 uniform and constant, and the optical path length of the resonator 15 is constant. That is, control is performed so that the sum of the frequencies f 1 and f 2 is constant. In this embodiment, the temperature control circuit 43 and the temperature bath 44 constitute an optical path length control device in a broad sense.
第２実施例： 第２図において、第１図の加算器42の代わりに加算器
45を用いて、各共振点検出回路24,32の出力の和を求
め、この加算器45の出力を温度制御回路43を介して、温
度槽44にフィードバックしている。そのほかは第１実施
例と同様である。Second Embodiment: In FIG. 2, an adder is used in place of the adder 42 in FIG.
The sum of the outputs of the resonance point detection circuits 24 and 32 is obtained by using 45, and the output of the adder 45 is fed back to the temperature chamber 44 via the temperature control circuit 43. The rest is the same as the first embodiment.
第３実施例： 第３図において、共振器15には、フィードバック用と
してその位相が換えられるように、位相可変装置、例え
ば位相シフタ50を備えており、変調器ドライバ25,33の
出力周波数f1，f2の和を換算器51により求め、この出力
を位相制御回路52を介して、前記位相シフタ50にフィー
ドバックしている。これにより、共振器15の位相を一定
にすると共に、共振器15の光路長を一定にしている。そ
のほかは第１実施例と同様である。Third Embodiment In FIG. 3, the resonator 15 is provided with a phase variable device, for example, a phase shifter 50 so that its phase can be changed for feedback, and the output frequency f of the modulator drivers 25 and 33 is provided. The sum of 1 and f 2 is obtained by the converter 51, and the output is fed back to the phase shifter 50 via the phase control circuit 52. Thus, the phase of the resonator 15 is made constant, and the optical path length of the resonator 15 is made constant. The rest is the same as the first embodiment.
第４実施例： 第４図において、第３図の加算器51の代わりに加算器
53を用いて、各共振点検出回路24,32の出力の和を求
め、この加算器53の出力を位相制御回路52を介して、位
相可変装置としての位相シフタ50にフィードバックして
いる。そのほかは第３実施例と同様である。Fourth Embodiment: In FIG. 4, an adder is used instead of the adder 51 of FIG.
The output of the adder 53 is fed back to the phase shifter 50 as a phase variable device via the phase control circuit 52 by calculating the sum of the outputs of the resonance point detection circuits 24 and 32 using 53. The rest is the same as the third embodiment.
なお、本発明の技術は前記実施例における技術に限定
されるものではなく、同様な機能を果す他の態様の手段
によってもよく、また本発明の技術は前記構成の範囲内
において種々の変更、付加が可能である。Note that the technology of the present invention is not limited to the technology in the above-described embodiment, and may be implemented by means of another mode that performs the same function.The technology of the present invention may be variously modified within the scope of the configuration. Addition is possible.
g.発明の効果 以上の説明から明らかなように本発明の光ジャイロ装
置によれば、一方向に進む光と、逆方向に進む光の両共
振光の共振点をロックする制御系のなかの両変調器ドラ
イバからの出力周波数を加算する加算器、または同制御
系のなかの両共振点検出回路からの出力を加算する加算
器を設け、これら加算器の出力を光共振器の光路長可変
手段、または該共振器の位相可変手段にフィードバック
するので、前記共振器全体の温度による影響を十分に除
去できる。g. Effects of the Invention As is clear from the above description, according to the optical gyro device of the present invention, in the control system that locks the resonance points of both the resonance light of the light traveling in one direction and the light traveling in the opposite direction. An adder for adding the output frequencies from both modulator drivers or an adder for adding the outputs from both resonance point detection circuits in the same control system is provided, and the outputs of these adders are made variable in the optical path length of the optical resonator. Since the feedback is made to the means or the phase changing means of the resonator, the influence of the temperature of the entire resonator can be sufficiently removed.
このため、本発明はジャイロ機能を温度に対しより安
定化させることができる。Therefore, the present invention can stabilize the gyro function with respect to temperature.
第１図ないし第４図は本発明の実施例を示す光ジャイロ
装置のブロック図で、第１図は第１実施例、第２図は第
２実施例、第３図は第３実施例および第４図は第４実施
例を示し、第５図は従来の光ジャイロ装置のブロック図
である。 24,32…共振点検出回路、25,33…変調器ドライバ、42,4
5,51,53…加算器、43…温度制御回路、44…温度槽、50
…位相シフタ、52…位相制御回路。1 to 4 are block diagrams of an optical gyro apparatus showing an embodiment of the present invention. FIG. 1 is a first embodiment, FIG. 2 is a second embodiment, FIG. FIG. 4 shows a fourth embodiment, and FIG. 5 is a block diagram of a conventional optical gyro device. 24,32… Resonance point detection circuit, 25,33… Modulator driver, 42,4
5, 51, 53 ... adder, 43 ... temperature control circuit, 44 ... temperature bath, 50
... Phase shifter, 52 ... Phase control circuit.
Claims (4)
を導波する系に、それぞれ共振点検出回路と変調器ドラ
イバとを有し、かつ共通の光共振器とその光路長可変手
段とを備え、両共振光間の共振点の位相変化を周波数で
検出して、入力される回転角速度を求める装置におい
て、 前記両変調器ドライバの出力周波数を加算する加算器を
設け、該加算器の出力を前記光路長可変手段にフィード
バックすることを特徴とする光ジャイロ装置。A system for guiding light traveling in one direction and light traveling in the opposite direction has a resonance point detection circuit and a modulator driver, respectively, and has a common optical resonator and its optical path length. A variable means for detecting a phase change of a resonance point between the two resonance lights with a frequency, and obtaining an input rotational angular velocity, wherein an adder for adding the output frequencies of the two modulator drivers is provided, An optical gyro device, wherein an output of an adder is fed back to the optical path length varying means.
を導波する系に、それぞれ共振点検出回路と変調器ドラ
イバとを有し、かつ共通の光共振器とその光路長可変手
段とを備え、両共振光間の共振点の位相変化を周波数で
検出して、入力される回転角速度を求める装置におい
て、 前記両共振点検出回路の出力を加算する加算器を設け、
該加算器の出力を前記光路長可変手段にフィードバック
することを特徴とする光ジャイロ装置。2. A system for guiding light traveling in one direction and light traveling in the opposite direction, each having a resonance point detection circuit and a modulator driver, and a common optical resonator and its optical path length. A variable means for detecting a phase change of a resonance point between the two resonance lights with a frequency, and obtaining an input rotational angular velocity, provided with an adder for adding outputs of the two resonance point detection circuits,
An optical gyro device, wherein the output of the adder is fed back to the optical path length varying means.
を導波する系に、それぞれ共振点検出回路と変調器ドラ
イバとを有し、かつ共通の光共振器とその位相可変手段
とを備え、両共振光間の共振点の位相変化を周波数で検
出して、入力される回転角速度を求める装置において、 前記両変調器ドライバの出力周波数を加算する加算器を
設け、該加算器の出力を前記位相可変手段にフィードバ
ックすることを特徴とする光ジャイロ装置。3. A system for guiding light traveling in one direction and light traveling in the opposite direction has a resonance point detection circuit and a modulator driver, respectively, and has a common optical resonator and its phase variable. Means for detecting the phase change of the resonance point between the two resonance lights with the frequency and obtaining the input rotational angular velocity, further comprising: an adder for adding the output frequencies of the two modulator drivers; An optical gyro device for feeding back the output of the device to the phase varying means.
を導波する系に、それぞれ共振点検出回路と変調器ドラ
イバとを有し、かつ共通の光共振器とその位相可変手段
とを備え、両共振光間の共振点の位相変化を周波数で検
出して、入力される回転角速度を求める装置において、 前記両共振点検出回路の出力を加算する加算器を設け、
該加算器の出力を前記位相可変手段にフィードバックす
ることを特徴とする光ジャイロ装置。4. A system for guiding light traveling in one direction and light traveling in the opposite direction, each having a resonance point detection circuit and a modulator driver, and a common optical resonator and its phase variable. Means for detecting the phase change of the resonance point between the two resonance lights by frequency and obtaining the input rotational angular velocity, provided with an adder for adding the outputs of the two resonance point detection circuits,
An optical gyro device, wherein the output of the adder is fed back to the phase varying means.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32161290A JP2700585B2 (en) | 1990-11-26 | 1990-11-26 | Optical gyro device |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP32161290A JP2700585B2 (en) | 1990-11-26 | 1990-11-26 | Optical gyro device |
Publications (2)
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|---|---|
| JPH04191612A JPH04191612A (en) | 1992-07-09 |
| JP2700585B2 true JP2700585B2 (en) | 1998-01-21 |
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ID=18134470
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32161290A Expired - Lifetime JP2700585B2 (en) | 1990-11-26 | 1990-11-26 | Optical gyro device |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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-
1990
- 1990-11-26 JP JP32161290A patent/JP2700585B2/en not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Publication date |
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| JPH04191612A (en) | 1992-07-09 |
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