JP5263659B2 - Circulating optical path device and 3-axis ring laser gyro - Google Patents

Circulating optical path device and 3-axis ring laser gyro Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a circulating optical path device capable of forming mutually-crossing three circulating optical paths in a space acquired by etching a silicon substrate. <P>SOLUTION: Light excited by an excitation light source 71 of a light source substrate 40 is condensed on a solid laser medium 51, and laser light is radiated from a light emission point 42 onto the first reflection surface substrate 20, and laser light is radiated in both directions in parallel with a reference plane 11 and a plane PL2 from the second light source 80 provided on the first reflection surface substrate 20, and reflected by utilizing a plurality of reflecting surfaces 21-28 on the first reflection surface substrate 20 and a reflecting surface 41 of the light source substrate 40, and three circulating optical paths LC1-LC3 are formed easily in mutually orthogonal planes. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&amp;INPIT

Description

この発明は、レーザ光を周回させる周回光路装置及びそれを使用した3軸リングレーザジャイロに関するものである。   The present invention relates to a circulating optical path device for circulating laser light and a three-axis ring laser gyro using the same.

カーナビゲーション、カメラの手振れ補正、ゲーム、航空機、ロケット、ロボットなど多くの分野に角速度センサが利用されている。この角速度センサ(ジャイロ)には光学式ジャイロ、回転型ジャイロ、振動型ジャイロなどがある。振動型ジャイロは特許文献1などに記載されており、近年、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)技術により安価に生産されるようになってきている。これらは圧電力、静電力により物体を振動させ、発生するコリオリ力を検出して角速度を検出するものである。MEMSによる振動型ジャイロは小型で低コストであり、民生用機器に広く利用されるようになってきている。しかし、振動ジャイロはゼロ点オフセットが大きいため、絶対角度の検出には向かず、慣性航法に利用することは難しい。   Angular velocity sensors are used in many fields such as car navigation, camera shake correction, games, aircraft, rockets, and robots. Examples of the angular velocity sensor (gyro) include an optical gyro, a rotary gyro, and a vibration gyro. The vibrating gyroscope is described in Patent Document 1 and the like, and has recently been produced at low cost by MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) technology. In these methods, an object is vibrated by a piezoelectric force or an electrostatic force, and a generated Coriolis force is detected to detect an angular velocity. MEMS vibratory gyros are small and low-cost, and are widely used in consumer equipment. However, since the vibration gyro has a large zero point offset, it is not suitable for detecting an absolute angle and is difficult to use for inertial navigation.

航空機や潜水艦、ロケットなどに搭載されるような高精度な検出が必要な場合には、サニャック効果を用いた光ファイバジャイロやリングレーザジャイロが利用されている。光ファイバジャイロは特許文献2や特許文献3などに記載されている。この光ファイバジャイロは、多数回巻かれた光ファイバの両端面にレーザ光をスプリットして挿入する。この光ファイバの巻いた面と垂直な軸方向を中心に角速度が加わると、分離された光に光路差が生じる。この光路差により分離された二つの光の間に位相差が生じる。この位相差を検出することにより、角速度を得るようになっている。この光ファイバジャイロは光の光路差の検出感度を上げるためには光ファイバを非常に長くして巻き回数を大きくする必要がある。そのため温度変化に敏感であることが問題となる。   When high-precision detection is required, such as on an aircraft, submarine, or rocket, an optical fiber gyro or ring laser gyro using the Sagnac effect is used. Optical fiber gyros are described in Patent Document 2, Patent Document 3, and the like. This optical fiber gyro splits and inserts laser light into both end faces of an optical fiber wound many times. When an angular velocity is applied about an axial direction perpendicular to the surface on which the optical fiber is wound, an optical path difference occurs in the separated light. A phase difference occurs between the two lights separated by this optical path difference. The angular velocity is obtained by detecting this phase difference. This optical fiber gyroscope needs to have a very long optical fiber and a large number of turns in order to increase the detection sensitivity of the optical path difference of light. Therefore, the problem is that it is sensitive to temperature changes.

リングレーザジャイロは複数のミラーによってリング状の光路をもつレーザ共振器を構成し、この光路中に時計回りと反時計回りのレーザ光を発振させ、両レーザ光の発振波長の差を検出して角速度を検出する。   A ring laser gyro forms a laser resonator with a ring-shaped optical path by a plurality of mirrors, oscillates clockwise and counterclockwise laser light in this optical path, and detects the difference between the oscillation wavelengths of both laser lights. Detect angular velocity.

この光ファイバジャイロ及びリングレーザジャイロは性能が良いが、比較的大きく、高価であるため一般民生用途に使用することは難しい。   These optical fiber gyros and ring laser gyros have good performance, but are relatively large and expensive, making them difficult to use in general consumer applications.

また、MEMS技術により、高精度な光ジャイロを容易にバッチ処理で形成する構成が特許文献4に開示されている。この光ジャイロではレーザ光の周回光路をシリコンの異方性エッチングを用いて形成して、高精度な光ジャイロをバッチ処理で容易に形成することができるようにしている。
特開平10−227644号公報 特公昭62−39836号公報 特公平2−60127号公報 特許第3751553号公報
Further, Patent Document 4 discloses a configuration in which a high-precision optical gyro is easily formed by batch processing using MEMS technology. In this optical gyro, a circular optical path of a laser beam is formed by using anisotropic etching of silicon so that a highly accurate optical gyro can be easily formed by batch processing.
JP-A-10-227644 Japanese Examined Patent Publication No. 62-39836 Japanese Patent Publication No. 2-60127 Japanese Patent No. 3751553

しかしながら特許文献4に示された光ジャイロは基板と平行な面に周回光路を形成しているため、1軸方向の検出しかできず、2軸方向の検出をするためには90度向きを変えてもう一つ配置する必要があり、装置が大型化してしまう。また、リソグラフィーなどでレンズを形成する場合、基板表面に平行な光に対してレーザ光をコリメートするのが難しいという問題があった。これに対して、この出願の発明者らは表面を(100)面とするシリコン基板を積層し、異方性エッチングによるピラミッド状傾斜面を共振面として利用して、基板表面と垂直かつ互いに直交する二つの周回光路を形成し2軸方向の角速度を検出するリングレーザジャイロを提案している。   However, since the optical gyro shown in Patent Document 4 forms a circular optical path in a plane parallel to the substrate, it can only detect in one axis direction, and in order to detect in two axes, the direction is changed by 90 degrees. It is necessary to arrange another one, and the apparatus becomes large. Further, when forming a lens by lithography or the like, there is a problem that it is difficult to collimate the laser beam with respect to light parallel to the substrate surface. On the other hand, the inventors of this application laminated a silicon substrate having a (100) surface as a surface, and used a pyramidal inclined surface by anisotropic etching as a resonance surface, and was perpendicular to the substrate surface and perpendicular to each other. Have proposed a ring laser gyro that forms two circular optical paths and detects angular velocities in two axial directions.

この発明は、さらにシリコン基板をエッチングすることで得られる空間に、異方性エッチングで得られる精度の良い面を反射面とすることで容易に複数の交叉する面内に互いに交叉する3つの周回光路を形成することができる周回光路装置及び3軸方向の角速度を検出することが可能な3軸リングレーザジャイロを提供することを目的とするものである。   The present invention further provides a space obtained by etching a silicon substrate, and a reflective surface which is a highly accurate surface obtained by anisotropic etching, so that three orbits that easily cross each other in a plurality of intersecting surfaces can be obtained. It is an object of the present invention to provide an orbiting optical path device capable of forming an optical path and a triaxial ring laser gyro capable of detecting angular velocities in three axial directions.

この発明の周回光路装置は、基準平面を有する基体と、前記基体の基準平面に直交する方向で、前記基準平面に対して平行に積層される1以上の基板と、複数の光源とを有し、前記基体には、前記基準平面に垂直な第1の平面内にそれぞれ法線を有し、前記基準平面に対して所定角度傾斜して形成された少なくとも2つの反射面と、前記基準平面に垂直で、かつ、前記第1の平面と交叉する第2の平面内にそれぞれ法線を有し、前記基準平面に対して所定角度傾斜して形成された少なくとも2つの反射面と、前記基準平面に平行な第3の平面内に法線を有する複数の反射面を有し、前記1以上の基板には前記基準平面に対して平行な反射面を有し、前記複数の光源のいずれか一部の光源は、前記第1の平面及び第2の平面内に光を放射するように配置され、該光源から放射された光が、前記第1の平面と第2の平面内に法線を有する反射面と前記基準平面に対して平行な反射面により前記2平面内を順逆方向に周回してレーザ発振する第1の周回光路と第2の周回光路を形成し、前記複数の光源の他の光源は、前記第3の平面内に光を放射するように配置され、該光源から放射された光が、前記複数の反射面により第3の平面内を順逆方向に周回してレーザ発振する第3の周回光路を形成していることを特徴とする。   An orbiting optical path device of the present invention includes a base having a reference plane, one or more substrates stacked in parallel to the reference plane in a direction perpendicular to the reference plane of the base, and a plurality of light sources. The base has a normal line in a first plane perpendicular to the reference plane, and is inclined at a predetermined angle with respect to the reference plane. At least two reflecting surfaces that are perpendicular and each have a normal line in a second plane that intersects the first plane and is inclined at a predetermined angle with respect to the reference plane; and the reference plane A plurality of reflective surfaces having normal lines in a third plane parallel to the first plane, the one or more substrates having reflective surfaces parallel to the reference plane, and any one of the plurality of light sources. The light source of the part emits light in the first plane and the second plane. The light emitted from the light source is forward and backward in the two planes by a reflecting surface having a normal line in the first plane and the second plane and a reflecting surface parallel to the reference plane. Forming a first circular optical path and a second circular optical path that oscillate and laser oscillate, and the other light sources of the plurality of light sources are arranged to emit light in the third plane, the light source The light radiated from the laser beam circulates in the forward and reverse directions in the third plane by the plurality of reflecting surfaces to form a third optical path for laser oscillation.

また、前記各周回光路のうち少なくとも1つの周回光路において、周回光路を形成する光源の発光点が、周回光路を形成する1つの反射面上に配置して、周回光路を安定して形成することができる。   Further, in at least one of the circulating optical paths, the light emitting point of the light source that forms the circulating optical path is disposed on one reflecting surface that forms the circulating optical path, so that the circulating optical path is stably formed. Can do.

さらに、前記基準平面に対して平行に積層される基板を、第1及び第2の周回光路を形成する光源を有する光源基板で形成し、光源を共有させて部品点数を減らし、構造を簡単にすることを特徴とする。   Further, the substrate laminated in parallel to the reference plane is formed by a light source substrate having a light source that forms the first and second circular optical paths, and the number of components is reduced by sharing the light source, thereby simplifying the structure. It is characterized by doing.

また、前記光源は、光を照射することにより光を放射する光励起の固体光源媒質からなり、基体は、固体光源媒質を有する基板と、固体光源媒質を励起する励起光源を有する励起光源基板が積層され、励起光源基板に配置された複数の励起光源により固体光源媒質上における異なる複数の点を励起して複数の異なる発光点から光を放射させて第1から第3の周回光路を形成し、熱源を分散させ、局所的な温度上昇を避けることを特徴とする。   The light source is composed of a light-excited solid light source medium that emits light by irradiating light, and the substrate is a laminate of a substrate having a solid light source medium and an excitation light source substrate having an excitation light source that excites the solid light source medium. A plurality of excitation light sources disposed on the excitation light source substrate to excite different points on the solid light source medium to emit light from the plurality of different light emission points to form first to third optical paths, It is characterized by dispersing the heat source and avoiding local temperature rise.

また、前記第3の周回光路は、基準平面に平行な第3の平面内に法線を有する2つの反射面と基板上に実装された光源の反射面とで形成されている三角形状の周回光路にして(光路長/面積)を大きくし検出感度を向上させることを特徴とする。   The third optical path is a triangular circuit formed by two reflecting surfaces having a normal line in a third plane parallel to the reference plane and a reflecting surface of the light source mounted on the substrate. It is characterized by increasing the optical path (optical path length / area) to improve detection sensitivity.

また、前記第3の周回光路を形成する光源は、光を照射することにより光を放射する光励起の固体光源媒質からなり、基体に突出して積層され、基体に積層された励起光源基板から出射されたレーザ光により励起されて第3の平面内にレーザ光を放射して、第1の周回光路と第2の周回光路と光源及び励起光源を共有して構造を簡略化することを特徴とする。   The light source forming the third optical path is composed of a light-excited solid light source medium that emits light by irradiating light, is projected and stacked on the base, and is emitted from the excitation light source substrate stacked on the base. The structure is simplified by emitting laser light in a third plane when excited by the laser light and sharing the first and second optical paths, the light source and the excitation light source. .

さらに、前記励起光源基板は、基体を挟んで固体光源媒質を有する基板とは反対側に配置して、熱源を分散するとともに各周回光路を順逆方向に周回するレーザ光の一部の取り出しを容易にすることを特徴とする。   Further, the excitation light source substrate is disposed on the opposite side of the substrate having the solid light source medium with the base interposed therebetween, and it is easy to take out part of the laser light that circulates in the forward and reverse directions in each of the circulating optical paths while dispersing the heat source. It is characterized by.

この発明の3軸リングレーザジャイロは、前記周回光路装置と、前記周回光路装置で形成する第1の周回光路と第2の周回光路及び第3の周回光路をそれぞれ順逆方向に周回するレーザ光の一部を取り出して干渉させて干渉縞を生成させる干渉縞生成手段と、前記干渉縞生成手段で生成している各周回光路における干渉縞の変化を検出する干渉縞検出手段と、前記干渉縞検出手段で検出した各周回光路における干渉縞の変化に基づき3軸回りの角速度を演算する演算手段とを有することを特徴とする。   The three-axis ring laser gyro of the present invention is a laser beam that circulates in the forward and reverse directions in each of the circulating optical path device and the first circulating optical path, the second circulating optical path, and the third circulating optical path formed by the circulating optical path device. Interference fringe generating means for extracting a part and interfering to generate an interference fringe, interference fringe detecting means for detecting a change in the interference fringe in each circulating optical path generated by the interference fringe generating means, and the interference fringe detection And calculating means for calculating angular velocities about three axes on the basis of the change in interference fringes in each optical path detected by the means.

この発明は、基準平面を有する基体に、基準平面に垂直な第1の平面内にそれぞれ法線を有し、基準平面に対して所定角度傾斜して形成された少なくとも2つの反射面と、基準平面に垂直で、かつ、第1の平面と交叉する第2の平面内にそれぞれ法線を有し、基準平面に対して所定角度傾斜して形成された少なくとも2つの反射面と、基準平面に平行な第3の平面内に法線を有する複数の反射面を設け、基体の基準平面に対して平行に積層された基板には基準平面に対して平行な反射面を設けて複数の反射面を利用してレーザ光を反射させることにより互いに直交した平面内に3つの周回光路を容易に形成することができる。   According to the present invention, a substrate having a reference plane has at least two reflecting surfaces each having a normal line in a first plane perpendicular to the reference plane and inclined at a predetermined angle with respect to the reference plane; At least two reflecting surfaces that are perpendicular to the plane and each have a normal in a second plane intersecting the first plane and inclined at a predetermined angle with respect to the reference plane; A plurality of reflecting surfaces having normal lines are provided in a parallel third plane, and the substrate laminated in parallel to the reference plane of the substrate is provided with a reflecting surface parallel to the reference plane. By reflecting the laser beam by using, three circular optical paths can be easily formed in planes orthogonal to each other.

また、基体に設けた複数の反射面をシリコン基板をエッチングすることで得られる空間に、異方性エッチングで得られる面で形成することにより、複数の交叉する反射面を精度良く形成することができ、3つの周回光路を安定して形成することができる。   In addition, by forming a plurality of reflecting surfaces provided on the base in a space obtained by etching a silicon substrate with a surface obtained by anisotropic etching, it is possible to accurately form a plurality of reflecting surfaces intersecting each other. It is possible to stably form the three circular optical paths.

さらに、この発明の周回光路装置で形成する第1の周回光路と第2の周回光路及び第3の周回光路をそれぞれ順逆方向に周回するレーザ光の一部を取り出して干渉させて干渉縞を生成させ、生成している干渉縞の変化に基づき3軸回りの角速度を演算することにより、3軸回りの角速度を安定して検出することができる。   Furthermore, a part of the laser light that circulates in the forward and reverse directions in each of the first, second, and third optical paths formed by the optical circuit device of the present invention is extracted and interfered to generate interference fringes. By calculating the angular velocities around the three axes based on the generated interference fringe changes, the angular velocities around the three axes can be detected stably.

図1は、この発明の周回光路装置の構成を示し、(a)は(b)のa−a面で裁断した周回光路装置10の平面断面図、(b)は(a)のb−b断面図、(c)は(a)のc−c断面図である。この周回光路装置10のサイズを例示すると、図1(a)〜(c)において上下・左右方向のサイズは数mm程度である。   1A and 1B show the configuration of an orbiting optical path device according to the present invention. FIG. 1A is a plan sectional view of an orbiting optical path device 10 cut along an aa plane in FIG. 1B, and FIG. Sectional drawing and (c) are cc sectional views of (a). For example, the size of the circulating optical path device 10 is about several millimeters in the vertical and horizontal directions in FIGS.

図1に示すように、周回光路装置10は、第1反射面基板20とスペーサ基板30及び光源基板40を有する。第1反射面基板20の一方の面に基準平面11を有し、基準平面11にスペーサ基板30が積層されている。   As shown in FIG. 1, the circulating optical path device 10 includes a first reflecting surface substrate 20, a spacer substrate 30, and a light source substrate 40. The first reflecting surface substrate 20 has a reference plane 11 on one surface, and a spacer substrate 30 is laminated on the reference plane 11.

第1反射面基板20は、図1と図2の斜視図に示すように、平行平板状に形成され、中央部に厚み方向を深さ方向として四角柱の角部に4個の正4角錐を重ね合わされた状態の孔29が基準平面11側から貫通穿設され、貫通した孔29の開口面積は基準平面11側が大きく形成されている。この貫通した孔29で符号21、22、23、24が4個の正4角錐の孔の壁面を示し、符号25、26、27、28が四角柱の孔の壁面を示し、すべて同一の空間に形成されている。これらの壁面21〜28は反射面として使用されているので、以下、壁面21〜28を反射面21〜28という。図1(a)に示す平面PL1は基準平面11に対して垂直に交叉しており、相対して形成された正4角錐の孔の壁面である反射面21,22は平面PL1上に法線を有し、基準平面11に対して所定の鋭角で傾斜して形成されている。また、図1(a)に示す平面PL2は基準平面11と平面PL1に垂直に交叉しており、相対して形成された正4角錐の孔の壁面である反射面23、24は平面PL2上に法線を有し、基準平面11に所定の鋭角で傾斜して形成されている。四角柱の孔の壁面である反射面25〜28は、基準平面11に平行な法線を有して形成されている。   As shown in the perspective views of FIGS. 1 and 2, the first reflecting surface substrate 20 is formed in a parallel plate shape, and has four regular quadrangular pyramids at the corners of the quadrangular prism with the thickness direction at the center as the depth direction. A hole 29 in a state of being overlapped with each other is penetrated from the reference plane 11 side, and an opening area of the through hole 29 is formed to be large on the reference plane 11 side. In this through hole 29, reference numerals 21, 22, 23, and 24 indicate the wall surfaces of four regular quadrangular pyramid holes, and reference numerals 25, 26, 27, and 28 indicate the wall surfaces of the hole of the quadrangular prism, all of the same space. Is formed. Since these wall surfaces 21 to 28 are used as reflecting surfaces, the wall surfaces 21 to 28 are hereinafter referred to as reflecting surfaces 21 to 28. A plane PL1 shown in FIG. 1 (a) intersects perpendicularly with respect to the reference plane 11, and the reflecting surfaces 21 and 22, which are wall surfaces of holes formed in a regular quadrangular pyramid, are normal to the plane PL1. And inclined with a predetermined acute angle with respect to the reference plane 11. Further, the plane PL2 shown in FIG. 1A intersects the reference plane 11 and the plane PL1 perpendicularly, and the reflecting surfaces 23 and 24, which are the walls of a regular quadrangular pyramid hole formed on the plane PL2, are on the plane PL2. The reference plane 11 is inclined at a predetermined acute angle. The reflecting surfaces 25 to 28 that are the wall surfaces of the holes of the quadrangular columns are formed with normal lines parallel to the reference plane 11.

この第1反射面基板20はシリコン基板を用い、正4角錐と四角柱が重ね合わされた状態の孔29を異方性エッチングを利用して高精度にかつ容易に形成している。すなわち、図2の斜視図に示すように、第1反射面基板20にはシリコン(110)面を表面とするシリコン基板(以下、シリコン(110)基板という)を異方性エッチングすることで現れる(111)面を利用し、基準平面11に対して±54.7度傾斜し、かつ、基準平面11に垂直な平面PL1と平行な法線を有する反射面21,22と基準平面11に垂直な平面PL2と平行な法線を有する反射面23,24と、基準平面11に対して90度傾斜した反射面25〜28とを形成している。この反射面21〜28は反射率を十分に高くするために例えば金メッキなどを施しておくと良い。   The first reflecting surface substrate 20 is a silicon substrate, and a hole 29 in a state in which a regular quadrangular pyramid and a quadrangular prism are overlapped is easily formed with high accuracy using anisotropic etching. That is, as shown in the perspective view of FIG. 2, the first reflecting surface substrate 20 appears by anisotropic etching of a silicon substrate having a silicon (110) surface (hereinafter referred to as a silicon (110) substrate). The planes perpendicular to the reference plane 11 and the reflection planes 21 and 22 that use the (111) plane, are inclined ± 54.7 degrees with respect to the reference plane 11, and have normals parallel to the plane PL1 perpendicular to the reference plane 11 Reflecting surfaces 23 and 24 having normal lines parallel to PL2 and reflecting surfaces 25 to 28 inclined by 90 degrees with respect to the reference plane 11 are formed. The reflecting surfaces 21 to 28 are preferably subjected to, for example, gold plating in order to sufficiently increase the reflectance.

スペーサ基板30は、第1反射面基板20と光源基板40との間を所定の間隔に設定するための基板であり、正方形形状の孔が厚さ方向に穿設されている。スペーサ基板30を挟んで第1反射面基板20とは反対側に設けられた光源基板40の第1反射面基板20と対向する平面部分が反射面41となっており、この反射面41は基準平面11と平行に形成されている。   The spacer substrate 30 is a substrate for setting a predetermined interval between the first reflecting surface substrate 20 and the light source substrate 40, and square holes are formed in the thickness direction. A plane portion facing the first reflecting surface substrate 20 of the light source substrate 40 provided on the opposite side of the first reflecting surface substrate 20 across the spacer substrate 30 is a reflecting surface 41. The reflecting surface 41 is a reference surface. It is formed in parallel with the plane 11.

光源基板40は第2反射面基板50とガラス基板60及び励起光源基板70が積層されている。第2反射面基板50は薄い平行平板状であり、図3の断面図に示すように、励起光を照射することで光が励起されるYAGやYVO4などの固体レーザ媒質51が底面基板52に重ねられて形成されており、その間には反射膜53が形成されている。この反射膜53は固体レーザ媒質51で生成された光の波長では反射し、励起光源基板70から放射する励起光の波長では透過する膜となっており、入射角が19.4度の入射光の反射率が大きくなるように設定され、光源基板40の反射面41となっている。底面基板52も励起された波長の光は透過し、その表面は反射防止膜54が形成されている。励起光源基板70には面発光型の励起光源71が設けられている。この励起光源71から出射されたレーザ光は、ガラス基板60に形成されたマイクロレンズ61により第2反射面基板50の固体レーザ媒質51に集光されて光を励起する発光点42となる。この励起光源71としては半導体レーザ素子などを実装しても良い。このように発光点42を第2反射面基板50に設けることにより発光点42の設置誤差を減らすことができる。   The light source substrate 40 includes a second reflective surface substrate 50, a glass substrate 60, and an excitation light source substrate 70 that are stacked. The second reflecting surface substrate 50 has a thin parallel plate shape, and a solid laser medium 51 such as YAG or YVO4, which is excited by irradiating excitation light, is applied to the bottom substrate 52 as shown in the sectional view of FIG. The reflective film 53 is formed between them. The reflection film 53 is a film that reflects at the wavelength of the light generated by the solid-state laser medium 51 and transmits at the wavelength of the excitation light emitted from the excitation light source substrate 70, and reflects incident light having an incident angle of 19.4 degrees. The ratio is set so as to increase, and the reflection surface 41 of the light source substrate 40 is formed. The bottom substrate 52 also transmits the excited wavelength light, and an antireflection film 54 is formed on the surface thereof. The excitation light source substrate 70 is provided with a surface-emitting excitation light source 71. The laser light emitted from the excitation light source 71 is condensed on the solid laser medium 51 of the second reflecting surface substrate 50 by the microlens 61 formed on the glass substrate 60 to become a light emitting point 42 that excites the light. As this excitation light source 71, a semiconductor laser element or the like may be mounted. Thus, by providing the light emitting point 42 on the second reflecting surface substrate 50, the installation error of the light emitting point 42 can be reduced.

スペーサ基板30における正方形形状の穴の大きさは、第1反射面基板20に穿設された正4角錐と四角柱が重ね合わされた状態の孔の基準平面11における大きさよりも一回り小さく形成され、反射面21の平面PL1上の位置に対応するスペーサ基板30のエッジの部分に半導体レーザ素子である第2の光源80が実装されている。この第2の光源80はチップの両端面から発光し、端面における反射がないように両端面に反射防止膜が形成され、図1(a)、(c)に示すように、基準平面11と平面PL2とに平行な両方向にレーザ光を放射する。第2の光源80のレーザ光を放射する両端面近傍にはマイクロレンズ81a,81bが実装され、第2の光源80から放射されるレーザ光の発散角を調整する。この第2の光源80とマイクロレンズ81a、81bはスペーサ基板30の上面に適宜の方法で実装されている。   The size of the square-shaped hole in the spacer substrate 30 is formed to be slightly smaller than the size of the hole in the state where the regular quadrangular pyramid and the quadrangular prism formed in the first reflecting surface substrate 20 are overlapped with each other in the reference plane 11. The second light source 80, which is a semiconductor laser element, is mounted on the edge portion of the spacer substrate 30 corresponding to the position of the reflecting surface 21 on the plane PL1. The second light source 80 emits light from both end faces of the chip, and antireflection films are formed on both end faces so that there is no reflection at the end faces. As shown in FIGS. Laser light is emitted in both directions parallel to the plane PL2. Microlenses 81a and 81b are mounted in the vicinity of both end surfaces of the second light source 80 that emit laser light, and the divergence angle of the laser light emitted from the second light source 80 is adjusted. The second light source 80 and the microlenses 81a and 81b are mounted on the upper surface of the spacer substrate 30 by an appropriate method.

前記のように形成された周回光路装置10において、光源基板40の励起光源71によって励起された光が固体レーザ媒質51に集光されて発光点42から第1反射面基板20側に放射されると、放射されたレーザ光の一部は、図1(c)に示すように、第1反射面基板20の相対する反射面21と反射面22及び光源基板40の反射面41で反射を繰り返すことにより順逆方向にレーザ発振し、三角形状の第1の周回光路LC1を平面PL1内に形成する。また、同時に放射されたレーザ光の他の一部は、図1(b)に示すように、第1反射面基板20の相対する反射面23と反射面24及び光源基板40の反射面41で反射を繰り返すことにより順逆方向にレーザ発振し、三角形状の第2の周回光路LC2を平面PL2内に形成する。   In the circulating optical path device 10 formed as described above, the light excited by the excitation light source 71 of the light source substrate 40 is condensed on the solid laser medium 51 and emitted from the light emitting point 42 toward the first reflecting surface substrate 20 side. As shown in FIG. 1C, a part of the emitted laser light is repeatedly reflected on the reflecting surface 21 and the reflecting surface 22 of the first reflecting surface substrate 20 and the reflecting surface 41 of the light source substrate 40. As a result, laser oscillation occurs in the forward and reverse directions, and a triangular first circular optical path LC1 is formed in the plane PL1. Further, another part of the laser light emitted at the same time is reflected by the reflecting surface 23 and the reflecting surface 24 of the first reflecting surface substrate 20 and the reflecting surface 41 of the light source substrate 40 as shown in FIG. By repeating reflection, laser oscillation is performed in the forward and reverse directions, and a triangular second circulating optical path LC2 is formed in the plane PL2.

また、第2の光源80からレーザ光を、図1(a)において上下方向へ放射させると、第2の光源80から第1反射面基板20の反射面25側へ放射されたレーザ光は、マクロレンズ81aで発散角を調整され、反射面25と反射面27と反射面26及び反射面28で順次反射され、マイクロレンズ81bを介して第2の光源80へ戻る。第2の光源80から第1反射面基板20の反射面28側へ放射されたレーザ光は、マイクロレンズ81bで発散角を調整され、反射面28と反射面26と反射面27及び反射面25で順次反射され、マイクロレンズ81aを介して第2の光源80へ戻り、順逆方向に周回してレーザ発振する鼓形状の第3の周回光路LC3を基準平面11と平行な平面PL3内に形成することができる。   Further, when laser light is emitted from the second light source 80 in the vertical direction in FIG. 1A, the laser light emitted from the second light source 80 to the reflection surface 25 side of the first reflection surface substrate 20 is The divergence angle is adjusted by the macro lens 81a, the light is sequentially reflected by the reflection surface 25, the reflection surface 27, the reflection surface 26, and the reflection surface 28, and returns to the second light source 80 through the micro lens 81b. The laser light emitted from the second light source 80 to the reflecting surface 28 side of the first reflecting surface substrate 20 is adjusted in divergence angle by the microlens 81 b, and the reflecting surface 28, the reflecting surface 26, the reflecting surface 27, and the reflecting surface 25. Are sequentially reflected and returned to the second light source 80 via the microlens 81a, and a third circular light path LC3 having a drum shape that oscillates in the forward and reverse directions and oscillates is formed in the plane PL3 parallel to the reference plane 11. be able to.

このようにして光源基板40の励起光源71によって励起された光を固体レーザ媒質51に集光させて発光点42からレーザ光を放射するとともに第2の光源80から基準平面11と平面PL2とに平行な両方向にレーザ光を放射し、第1反射面基板20の複数の反射面21〜28と光源基板40の反射面41を利用して反射させることにより、互いに直交した平面内に3つの周回光路LC1〜LC3を容易に形成することができる。   In this way, the light excited by the excitation light source 71 of the light source substrate 40 is condensed on the solid-state laser medium 51 to emit laser light from the light emitting point 42, and from the second light source 80 to the reference plane 11 and the plane PL2. Laser light is radiated in both parallel directions and reflected by using the plurality of reflecting surfaces 21 to 28 of the first reflecting surface substrate 20 and the reflecting surface 41 of the light source substrate 40, so that three orbits are formed in a plane orthogonal to each other. The optical paths LC1 to LC3 can be easily formed.

また、第2の光源80から放射したレーザ光の周回光路LC3にマイクロレンズ81a、81bを設けてレーザ光の発散角を調整するのは、周回光路LC3を順逆方向に周回して第2の光源80に戻るレーザ光の波面形状がレーザ発振の効率を良好にするように発散角の調整を行うものであり、このレーザ光の発散角を調整することにより、第2の光源80におけるレーザ発振の効率を高めることができる。なお、レーザ光の発散角の調整をしなくてもレーザ発振が可能であり、レーザ光の発散角の調整をしなくても良い。   In addition, the microlenses 81a and 81b are provided in the circulating optical path LC3 of the laser light emitted from the second light source 80 to adjust the divergence angle of the laser light. The second light source travels around the circulating optical path LC3 in the forward and reverse directions. The divergence angle is adjusted so that the wavefront shape of the laser beam returning to 80 improves the laser oscillation efficiency. By adjusting the divergence angle of this laser beam, the laser oscillation in the second light source 80 is adjusted. Efficiency can be increased. Note that laser oscillation is possible without adjusting the divergence angle of the laser beam, and it is not necessary to adjust the divergence angle of the laser beam.

前記説明では第1反射面基板20を平行平板状に形成したが、基準平面11と逆側の面の形状は周回光路PL1〜PL3の形成に何ら影響しないので、基準平面11と逆側の部分は平面である必要はなく適宜の形状で有っても良い。   In the above description, the first reflecting surface substrate 20 is formed in a parallel plate shape. However, the shape of the surface opposite to the reference plane 11 does not affect the formation of the circular optical paths PL1 to PL3. Need not be flat and may have an appropriate shape.

また、第1の周回光路PL1と第2の周回光路PL2を順逆方向に周回するレーザ光の一部」を取り出して干渉縞を発生させる発生させるためには、各周回光路PL1、PL2を順逆方向に周回するレーザ光の一部を光源基板40側で行えば良い。   In addition, in order to generate and generate interference fringes by taking out a part of the laser light that circulates in the forward and reverse directions in the first and second optical paths PL1 and PL2, the circular optical paths PL1 and PL2 are set in the forward and reverse directions. A part of the laser light that circulates around the light source substrate 40 may be performed on the light source substrate 40 side.

前記周回光路装置10は第1反射面基板20と光源基板40の間にスペーサ基板20を設けて第1の周回光路PL1と第2の周回光路PL2用の空間を形成したが、スペーサ基板20を設けないで第1の周回光路PL1と第2の周回光路PL2用の空間を形成しても良い。   In the circulating optical path device 10, a spacer substrate 20 is provided between the first reflecting surface substrate 20 and the light source substrate 40 to form a space for the first circulating optical path PL1 and the second circulating optical path PL2. You may form the space for 1st optical path PL1 and 2nd optical path PL2 without providing.

このスペーサ基板20を有しない周回光路装置10aについて、周回光路装置10aの平面断面図である図4(a)と、(a)のB−B断面図である図4(b)と、(a)のC−C断面図である図4(c)及び第1反射面基板20の斜視図である図5を参照して説明する。   FIG. 4A is a plan sectional view of the circulating optical path device 10a, and FIG. 4B is a BB sectional view of FIG. 4A, with respect to the circulating optical path device 10a having no spacer substrate 20. 4) which is a sectional view taken along the line C-C of FIG. 4 and FIG. 5 which is a perspective view of the first reflecting surface substrate 20. FIG.

周回光路装置10aの第1反射面基板20は、図4(b)、(c)と図5に示すように、厚さが厚く形成され、反射面21〜28を形成する孔29を深く形成している。この孔29は第1反射面基板20にシリコン(110)基板を用い、異方性エッチングすることで現れる(111)面を利用し、基準平面11に対して±54.7度傾斜し、かつ、基準平面11に垂直な互いに直交する二つの平面PL1,PL2上に法線を有する反射面21〜24と、基準平面11に対して90度傾斜した反射面25〜28とを形成している。   As shown in FIGS. 4B, 4C, and 5, the first reflecting surface substrate 20 of the circulating optical path device 10a is formed to be thick, and the hole 29 that forms the reflecting surfaces 21 to 28 is formed deeply. doing. The hole 29 uses a silicon (110) substrate as the first reflecting surface substrate 20, utilizes the (111) plane that appears by anisotropic etching, is inclined ± 54.7 degrees with respect to the reference plane 11, and Reflecting surfaces 21 to 24 having normal lines on two mutually orthogonal planes PL1 and PL2 perpendicular to the plane 11 and reflecting surfaces 25 to 28 inclined by 90 degrees with respect to the reference plane 11 are formed.

また、光源基板40の第2反射面基板50には、平面PL1上で第1反射面基板20の反射面21のエッジ部分に対応する位置に一部を突出させてレーザ媒質で形成され、基準平面11と平面PL2とに平行な両方向にレーザ光を放射する第3の光源82が形成されている。また、励起光源基板70には発光点42を形成する励起光源71を設けるとともに、第3の光源82に入射するレーザ光を放射する励起光源83が設けられ、ガラス基板60には励起光源71から放射されたレーザ光を発光点42に集光するマイクロレンズ61とともに励起光源83から放射されたレーザ光を第3の光源82に集光するマイクロレンズ84が設けられている。   Further, the second reflecting surface substrate 50 of the light source substrate 40 is formed of a laser medium with a part protruding at a position corresponding to the edge portion of the reflecting surface 21 of the first reflecting surface substrate 20 on the plane PL1. A third light source 82 that emits laser light in both directions parallel to the plane 11 and the plane PL2 is formed. The excitation light source substrate 70 is provided with an excitation light source 71 for forming the light emission point 42, and an excitation light source 83 for emitting laser light incident on the third light source 82 is provided. A microlens 84 that condenses the laser light emitted from the excitation light source 83 to the third light source 82 is provided together with the microlens 61 that condenses the emitted laser light at the light emitting point 42.

この光源基板40の第2反射面基板50が反射面21〜28を形成する孔29を深く形成した第1反射面基板20に直接接合して、第1反射面基板20に深く形成された孔29で第1の周回光路PL1と第2の周回光路PL2用の空間を形成している。   The second reflecting surface substrate 50 of the light source substrate 40 is directly bonded to the first reflecting surface substrate 20 in which the holes 29 for forming the reflecting surfaces 21 to 28 are deeply formed, and the holes formed deep in the first reflecting surface substrate 20. 29 forms a space for the first circulating optical path PL1 and the second circulating optical path PL2.

この周回光路装置10aも周回光路回路10と同様に励起光源71で放射されたレーザ光により発光点42で励起されたレーザ光は、図4(c)に示すように、第1反射面基板20の相対する反射面21と反射面22及び光源基板40の反射面41で反射を繰り返して第1の周回光路LC1を平面PL1内に形成し、図4(b)に示すように、第1反射面基板20の相対する反射面23と反射面24及び光源基板40の反射面41で反射を繰り返して第2の周回光路LC2を平面PL2内に形成する。また、励起光源83で放射されたレーザ光により第3の光源82で励起された一方のレーザ光は、図4(a)に示すように、反射面25と反射面27と反射面26及び反射面28で順次反射し、他方のレーザ光は反射面28と反射面26と反射面27及び反射面25で順次反射して基準平面11と平行な平面PL3内に第3の周回光路LC3を形成する。   Similarly to the circular optical path circuit 10, the circular optical path device 10a is configured such that the laser light excited at the light emission point 42 by the laser light emitted from the excitation light source 71 is, as shown in FIG. The reflection surfaces 21 and 22 facing each other and the reflection surface 41 of the light source substrate 40 are repeatedly reflected to form the first circular optical path LC1 in the plane PL1, and the first reflection as shown in FIG. 4B. The second reflecting optical path LC2 is formed in the plane PL2 by repeating reflection on the reflecting surface 23 and the reflecting surface 24 of the surface substrate 20 and the reflecting surface 41 of the light source substrate 40. Also, one laser beam excited by the third light source 82 by the laser light emitted from the excitation light source 83 is reflected on the reflection surface 25, the reflection surface 27, the reflection surface 26, and the reflection as shown in FIG. The other laser beam is sequentially reflected by the surface 28, and the other laser beam is sequentially reflected by the reflecting surface 28, the reflecting surface 26, the reflecting surface 27, and the reflecting surface 25 to form the third circular optical path LC3 in the plane PL3 parallel to the reference plane 11. To do.

このように第1反射面基板20と光源基板40を接合した簡単な構成で互いに直交した平面内に3つの周回光路LC1〜LC3を形成することができる。   As described above, the three optical paths LC1 to LC3 can be formed in a plane orthogonal to each other with a simple configuration in which the first reflecting surface substrate 20 and the light source substrate 40 are joined.

前記周回光路装置10,10aでは光源基板40として第2反射面基板50とガラス基板60及び励起光源基板70を積層した光源基板40を使用した場合について説明したが、第2の反射面基板50をガラス基板60及び励起光源基板70と分離しても良い。   In the circulating optical path devices 10 and 10a, the case where the light source substrate 40 in which the second reflective surface substrate 50, the glass substrate 60, and the excitation light source substrate 70 are stacked is used as the light source substrate 40. The glass substrate 60 and the excitation light source substrate 70 may be separated.

この第2反射面基板50をガラス基板60及び励起光源基板70と分離した周回光路装置10bを、周回光路装置10bの平面断面図と図6(a)と、(a)のB−B断面図である図6(b)と(a)のC−C断面図である図6(c)を参照して説明する。   A circular optical path device 10b in which the second reflecting surface substrate 50 is separated from the glass substrate 60 and the excitation light source substrate 70, a plan sectional view of the circular optical path device 10b, FIG. 6 (a), and a BB sectional view of FIG. 6 (b) and FIG. 6 (c) which is a cross-sectional view taken along the line C-C of FIG. 6 (a).

周回光路装置10bは、図5に示すように、厚さが厚く形成され、反射面21〜28を形成する孔29を深く形成している第1反射面基板20の貫通した孔29の開口面積が大きい基準平面11側に第2反射面基板50が接合され、第1反射面基板20の第2反射面基板50が接合された面と反対側の面にガラス基板60と例起用光源基板70が積層されている。   As shown in FIG. 5, the circulating optical path device 10 b is formed with a large thickness, and the opening area of the hole 29 that penetrates the first reflecting surface substrate 20 that deeply forms the hole 29 that forms the reflecting surfaces 21 to 28. The second reflecting surface substrate 50 is bonded to the reference plane 11 side having a large thickness, and the glass substrate 60 and the example light source substrate 70 are disposed on the surface of the first reflecting surface substrate 20 opposite to the surface where the second reflecting surface substrate 50 is bonded. Are stacked.

第2反射面基板50には、平面PL1上で第1反射面基板20の孔29の中心から所定距離だけ隔てた位置に一部を突出させてレーザ媒質からなる第3の光源82が形成されている。第3の光源82の基準平面11と直交して反射面21側とは反対側の側面には、図7(b)に示すように、反射膜85が形成され、反射面21側の側面には反射防止膜86が形成されている。また、励起光源基板70には第2反射面基板50に発光点42を形成する励起光源71と第3の光源82に入射するレーザ光を放射する励起光源83が位置をずらして設けられ、ガラス基板60には励起光源71から放射されたレーザ光を発光点42に集光するマイクロレンズ61とともに励起光源83から放射されたレーザ光を第2の光源82に集光するマイクロレンズ84が設けられている。   On the second reflecting surface substrate 50, a third light source 82 made of a laser medium is formed by projecting a part at a predetermined distance from the center of the hole 29 of the first reflecting surface substrate 20 on the plane PL1. ing. As shown in FIG. 7B, a reflective film 85 is formed on the side surface of the third light source 82 that is orthogonal to the reference plane 11 and opposite to the reflective surface 21 side. An antireflection film 86 is formed. In addition, the excitation light source substrate 70 is provided with an excitation light source 71 that forms a light emitting point 42 on the second reflecting surface substrate 50 and an excitation light source 83 that emits laser light incident on the third light source 82, which are shifted in position. The substrate 60 is provided with a microlens 84 that condenses the laser light emitted from the excitation light source 83 to the second light source 82 together with the microlens 61 that condenses the laser light emitted from the excitation light source 71 to the light emitting point 42. ing.

この周回光路装置10bで励起光源基板70に設けられた励起光源71から放射されたレーザ光はガラス基板60に形成されたマイクロレンズ61と第1反射面基板20の孔29を通って第2反射面基板50の固体レーザ媒質51に集光されて、発光点42からレーザ光が励起される。この発光点42で励起されたレーザ光の一部は、図6(c)と図7(a)に示すように、第1反射面基板20の相対する反射面21と反射面22及び第2反射面基板50の反射膜53で反射を繰り返して第1の周回光路LC1を平面PL1内に形成し、発光点42で励起されたレーザ光の他の一部は、図6(b)に示すように、第1反射面基板20の相対する反射面23と反射面24及び第2反射面基板50の反射膜53で反射を繰り返して第2の周回光路LC2を平面PL2内に形成する。   The laser light emitted from the excitation light source 71 provided on the excitation light source substrate 70 by the circulating optical path device 10b passes through the microlens 61 formed on the glass substrate 60 and the hole 29 of the first reflecting surface substrate 20, and is second reflected. The light is condensed on the solid laser medium 51 of the surface substrate 50, and the laser light is excited from the light emitting point 42. As shown in FIGS. 6C and 7A, a part of the laser light excited at the light emitting point 42 is obtained by reflecting the reflecting surface 21, the reflecting surface 22 and the second reflecting surface 21 of the first reflecting surface substrate 20. FIG. 6B shows another part of the laser beam excited by the light emission point 42 by repeatedly reflecting the reflection film 53 of the reflecting surface substrate 50 to form the first circular optical path LC1 in the plane PL1. As described above, the second reflecting optical path LC2 is formed in the plane PL2 by repeating reflection by the reflecting surfaces 23 and 24 and the reflecting film 53 of the second reflecting surface substrate 50 facing each other on the first reflecting surface substrate 20.

また、励起光源基板70に設けられた励起光源83から放射されたレーザ光はガラス基板60に形成されたマイクロレンズ84と第1反射面基板20の孔29を通って第2反射面基板50の第2の光源82aに集光され、第3の光源82からレーザ光を励起する。この第3の光源82で励起されたレーザ光は基準平面11と平行で反射面21方向に放射され、放射されたレーザ光の一部は、図6(a)と図7(b)に示すように、第1反射面基板20の反射面25と反射面28及び第3の光源82の反射膜85で反射を繰り返す。この反射を繰り返す反射面25〜28の反射率を十分高く設定し、励起光によりパワーを供給してやることにより、第3の光源82から2つの方向に放射された光は、順逆方向に周回してレーザ発振して基準平面11と平行な平面PL3内に鼓形状の第3の周回光路LC3を形成する。この第3の周回光路LC3を形成する第3の光源82に固体レーザを用いると励起光の集光点において熱レンズが形成されるためレーザ光の発散角を調整するマイクロレンズが不要になっている。   Further, the laser light emitted from the excitation light source 83 provided on the excitation light source substrate 70 passes through the micro lens 84 formed on the glass substrate 60 and the hole 29 of the first reflection surface substrate 20, and the second reflection surface substrate 50. The light is condensed on the second light source 82 a and the laser light is excited from the third light source 82. The laser light excited by the third light source 82 is radiated in the direction of the reflecting surface 21 in parallel with the reference plane 11, and part of the emitted laser light is shown in FIGS. 6 (a) and 7 (b). As described above, reflection is repeated by the reflection surfaces 25 and 28 of the first reflection surface substrate 20 and the reflection film 85 of the third light source 82. By setting the reflectivity of the reflecting surfaces 25 to 28 that repeat this reflection sufficiently high and supplying power with excitation light, the light emitted from the third light source 82 in two directions circulates in the forward and reverse directions. The third oscillation optical path LC3 having a drum shape is formed in a plane PL3 parallel to the reference plane 11 by laser oscillation. If a solid-state laser is used as the third light source 82 that forms the third circular optical path LC3, a thermal lens is formed at the condensing point of the excitation light, so that a microlens for adjusting the divergence angle of the laser light becomes unnecessary. Yes.

このように第2反射面基板50をガラス基板60及び励起光源基板70と分離して第1反射面基板20の両面に設け、励起光源基板70に設けた励起光源71、83で発生する熱と第2反射面基板50の発光点42と第3の光源82で発生する熱を分散させることにより、局部的に温度上昇が生じることを防ぐことができる。また、各周回光路LC1〜LC3を順逆方向に周回するレーザ光の一部を第2反射面基板50から容易に取り出すことができる。   In this way, the second reflective surface substrate 50 is separated from the glass substrate 60 and the excitation light source substrate 70 and provided on both surfaces of the first reflective surface substrate 20, and heat generated by the excitation light sources 71 and 83 provided on the excitation light source substrate 70. By dispersing the heat generated by the light emitting point 42 of the second reflecting surface substrate 50 and the third light source 82, it is possible to prevent the temperature from rising locally. In addition, a part of the laser light that circulates in the forward and reverse directions on each of the circulating optical paths LC <b> 1 to LC <b> 3 can be easily extracted from the second reflecting surface substrate 50.

また、励起光源基板70には励起光源71と励起光源83を異なる位置に配置し、第2反射面基板50の発光点42と第3の光源82の位置も励起光源71と励起光源83の位置に応じて異ならせることにより、励起光源71、83と発光点42及び第3の光源82で発生する熱を分散させることができ、局部的に温度上昇が生じることをより防ぐことができる。   In addition, the excitation light source 71 and the excitation light source 83 are arranged at different positions on the excitation light source substrate 70, and the positions of the light emitting point 42 and the third light source 82 of the second reflecting surface substrate 50 are also the positions of the excitation light source 71 and the excitation light source 83. Accordingly, the heat generated by the excitation light sources 71 and 83, the light emitting point 42, and the third light source 82 can be dispersed, and a local temperature rise can be further prevented.

さらに、図8(a)の平面断面図と(b)のB−B断面図及び(c)のC−C断面図に示すように、励起光源基板70の励起光源71を第1の周回光路LC1を形成する励起光源71aと第2の周回光路LC2を形成する励起光源71bに分離して第2反射面基板50に2個の発光点42a,42bを形成しても、前記と同様に三角形状の第1の周回光路LC1と第2の周回光路LC2を形成することができるとともに、励起光源71を励起光源71aと励起光源71bとに分離することにより熱源をより分散させることができ、局部的に温度上昇をより低減することができる。   Further, as shown in the plan cross-sectional view of FIG. 8A, the BB cross-sectional view of FIG. 8B, and the CC cross-sectional view of FIG. 8C, the excitation light source 71 of the excitation light source substrate 70 is connected to the first circular optical path. Even if the two light emitting points 42a and 42b are formed on the second reflecting surface substrate 50 by separating them into the excitation light source 71a that forms LC1 and the excitation light source 71b that forms the second circular optical path LC2, the same triangle as described above. The first circular optical path LC1 and the second circular optical path LC2 can be formed, and the heat source can be further dispersed by separating the excitation light source 71 into the excitation light source 71a and the excitation light source 71b. Therefore, the temperature rise can be further reduced.

このように互いに直交した平面内に3つの周回光路LC1〜LC3を形成する周回光路装置10,10a,10bを利用することにより、3軸方向の角速度を検出する3軸ジャイロセンサを実現することができる。   In this way, by using the circular optical path devices 10, 10a, and 10b that form the three circular optical paths LC1 to LC3 in planes orthogonal to each other, it is possible to realize a three-axis gyro sensor that detects the angular velocity in the three-axis direction. it can.

図9は例えば周回光路装置10bを利用した3軸ジャイロセンサの構成を示し、(a)は3軸ジャイロセンサの平面配置図、(b)は(a)のB−B断面図,(c)は(a)のC−C断面図である。図に示すように、3軸ジャイロセンサ100は周回光路装置10cと干渉縞生成手段110と干渉縞検出手段120及び演算手段130を有する。   FIG. 9 shows a configuration of a three-axis gyro sensor using, for example, the circulating optical path device 10b, (a) is a plan layout diagram of the three-axis gyro sensor, (b) is a cross-sectional view along line BB in (a), and (c). FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line CC in FIG. As shown in the figure, the three-axis gyro sensor 100 includes a circulating optical path device 10c, an interference fringe generation unit 110, an interference fringe detection unit 120, and a calculation unit 130.

周回光路装置10bの第2反射面基板50の底面基板52とレーザ媒質51の間に設けた反射膜53は励起光源71で発振するレーザ光の一部を反射し、一部を透過する。この第2反射面基板50には、平面PL1上で第1反射面基板20の孔29の中心から所定距離だけ隔てた位置に一部を突出させてレーザ媒質からなる第3の光源82が形成されている。第3の光源82の基準平面11と直交して反射面21側と反対側の側面には反射膜85が形成され、反射面21側の側面には反射防止膜86が形成されている。この反射膜85は第3の光源82で発振するレーザ光の一部を反射し、一部を透過する。また、また、励起光源基板70の第2反射面基板50に発光点42を形成する励起光源71は、図8(a)に示すように、平面PL2上で平面PL1から所定距離だけ反射面24側に離れた位置に設けられ、第2反射面基板50の第3の光源82に入射するレーザ光を放射する励起光源83は第2反射面基板50に設けた第3の光源82と対応する位置に設けられ、励起光源71と励起光源83が一直線上にないように配置されている。   The reflection film 53 provided between the bottom substrate 52 of the second reflection surface substrate 50 and the laser medium 51 of the circulating optical path device 10b reflects a part of the laser light oscillated by the excitation light source 71 and transmits a part thereof. On the second reflecting surface substrate 50, a third light source 82 made of a laser medium is formed by projecting a part of the second reflecting surface substrate 50 at a predetermined distance from the center of the hole 29 of the first reflecting surface substrate 20 on the plane PL1. Has been. A reflection film 85 is formed on the side surface of the third light source 82 that is orthogonal to the reference plane 11 and opposite to the reflection surface 21 side, and an antireflection film 86 is formed on the side surface on the reflection surface 21 side. The reflection film 85 reflects a part of the laser light oscillated by the third light source 82 and transmits a part thereof. In addition, the excitation light source 71 that forms the light emission point 42 on the second reflection surface substrate 50 of the excitation light source substrate 70 has a reflection surface 24 of a predetermined distance from the plane PL1 on the plane PL2, as shown in FIG. 8A. An excitation light source 83 that is provided at a position apart to the side and emits laser light incident on the third light source 82 of the second reflective surface substrate 50 corresponds to the third light source 82 provided on the second reflective surface substrate 50. The excitation light source 71 and the excitation light source 83 are arranged so as not to be in a straight line.

干渉縞生成手段110は第1プリズム基板111と第2プリズム基板112を有する。第1プリズム基板111は周回光路装置10bの第2反射面基板50の第1反射面基板20との接合面は反対の面に設けられ、周回光路装置10cで形成する第1の周回光路LC1と第2の周回光路LC2を周回するレーザ光の一部を取り出して干渉させて干渉縞を生成させる。この第1プリズム基板111は平行平板状に形成され、直交する2つの側面が平行な上下面に対して角度90度に対して微小角度α例えば角度91度だけ傾いた傾斜面からなるプリズム端面113a、113bを有する。このプリズム端面113a、113bと第1反射面基板20との接合面とは反対側のプリズム端面114とて例えば頂角91度のコーナー部115a、115bを形成している。この第1プリズム基板111はコーナー部115aが周回光路装置10cで生成する三角形状をした第1の周回光路LC1を形成する三角形状の一方の斜辺に相当するレーザ光の光軸近傍になるように配置され、コーナー部115bが周回光路装置10cで生成する三角形状をした第2の周回光路LC2を形成する三角形状の一方の斜辺に相当するレーザ光の光軸近傍になるように配置されている。例えば周回光路装置10bの第1反射面基板20の反射面22から第2反射面基板50の反射膜53に入射して反射膜53を透過したレーザ光がコーナー部115a近傍に入射するように配置され、周回光路装置10bの第1反射面基板20の反射面24から第2反射面基板50の反射膜53に入射して反射膜53を透過したレーザ光がコーナー部115b近傍に入射するように配置されている。   The interference fringe generation unit 110 includes a first prism substrate 111 and a second prism substrate 112. The first prism substrate 111 is provided on the opposite surface of the second reflective surface substrate 50 of the circular optical path device 10b to the first reflective surface substrate 20, and is formed with the first circular optical path LC1 formed by the circular optical path device 10c. A part of the laser light that circulates around the second optical path LC2 is extracted and interfered to generate interference fringes. The first prism substrate 111 is formed in a parallel plate shape, and a prism end surface 113a composed of an inclined surface inclined by a minute angle α, for example, an angle of 91 ° with respect to an angle of 90 ° with respect to the parallel upper and lower surfaces of two orthogonal side surfaces. 113b. For example, corner portions 115a and 115b having an apex angle of 91 degrees are formed as the prism end surface 114 opposite to the joint surface between the prism end surfaces 113a and 113b and the first reflecting surface substrate 20. The first prism substrate 111 has a corner portion 115a in the vicinity of the optical axis of the laser beam corresponding to one of the triangular hypotenuses forming the triangular first circular optical path LC1 generated by the circular optical path device 10c. It is arranged so that the corner portion 115b is in the vicinity of the optical axis of the laser beam corresponding to one of the triangular hypotenuses forming the triangular second optical path LC2 generated by the circular optical path device 10c. . For example, the laser beam that is incident on the reflecting film 53 of the second reflecting surface substrate 50 from the reflecting surface 22 of the first reflecting surface substrate 20 of the circulating optical path device 10b and is transmitted through the reflecting film 53 is disposed near the corner 115a. Then, the laser light incident on the reflective film 53 of the second reflective surface substrate 50 from the reflective surface 24 of the first reflective surface substrate 20 of the circulating optical path device 10b and transmitted through the reflective film 53 is incident near the corner 115b. Has been placed.

第2プリズム基板112は第2反射面基板50の第1反射面基板20との接合面の第2の光源82aの反射面21側と反対側の側面の反射膜85から所定距離だけ隔てた位置に配置され、周回光路装置10bで形成する第3の周回光路LC2を周回するレーザ光の一部を取り出して干渉させて干渉縞を生成させる。この第2プリズム基板112は平行平板状に形成され、一方の側面が平行な上下面に対して角度45度だけ傾いた傾斜面からなるプリズム端面116を有し、プリズム端面116と相対する側面は、その側面とプリズム端面面116を挟む平行な2側面に対して角度90度に対して微小角度α例えば角度91度だけ傾いた傾斜面からなるプリズム端面117aを有する。このプリズム端面117aと第2の光源82aとは反対側のプリズム端面117bとて例えば頂角91度のコーナー部118を形成している。この第2プリズム基板111はコーナー部118が周回光路装置10bで生成する第3の周回光路LC3を形成する三角形状の一方の斜辺に相当するレーザ光の光軸近傍になるように配置されている。例えば周回光路装置10bの第1反射面基板20の反射面25から第3の光源82の反射膜85に入射して反射膜85を透過したレーザ光がコーナー部118近傍に入射するように配置されている。   The second prism substrate 112 is located at a predetermined distance from the reflective film 85 on the side surface opposite to the reflective surface 21 side of the second light source 82a of the second reflective surface substrate 50 bonded to the first reflective surface substrate 20. And a part of the laser light that circulates around the third circular optical path LC2 formed by the circular optical path device 10b is extracted and interfered to generate interference fringes. The second prism substrate 112 is formed in a parallel plate shape, and one side surface has a prism end surface 116 which is an inclined surface inclined by an angle of 45 degrees with respect to the parallel upper and lower surfaces, and the side surface opposite to the prism end surface 116 is The prism end surface 117a is composed of an inclined surface that is inclined by a minute angle α, for example, an angle of 91 ° with respect to an angle of 90 ° with respect to two parallel side surfaces sandwiching the side surface and the prism end surface 116. The prism end surface 117a and the prism end surface 117b opposite to the second light source 82a form a corner portion 118 having an apex angle of 91 degrees, for example. The second prism substrate 111 is arranged so that the corner portion 118 is in the vicinity of the optical axis of the laser beam corresponding to one of the triangular hypotenuses forming the third circulating optical path LC3 generated by the circulating optical path device 10b. . For example, the laser beam incident on the reflection film 85 of the third light source 82 from the reflection surface 25 of the first reflection surface substrate 20 of the circulating optical path device 10 b and transmitted through the reflection film 85 is arranged near the corner portion 118. ing.

干渉縞検出手段120は検出基板121と、検出基板121の設けられたLC1検出部122aとLC2検出部122b及びLC3検出部122cを有する。LC1検出部122aは第1プリズム基板111で生成した第1の周回光路LC1を周回するレーザ光の干渉縞の変化を検出するものであり、周回光路装置10bで生成する第1の周回光路LC1の三角形状の斜辺に相当するレーザ光の光軸上の位置、例えば周回光路装置10bの第1反射面基板20の反射面21から第2反射面基板50の反射膜53に入射して反射膜53を透過したレーザ光を入射するように配置されている。LC2検出部122bは第1プリズム基板111で生成した第2の周回光路LC2を周回するレーザ光の干渉縞の変化を検出するものであり、周回光路装置10bで生成する第2の周回光路LC2の三角形状の斜辺に相当するレーザ光の光軸上の位置、例えば周回光路装置10bの第1反射面基板20の反射面23から第2反射面基板50の反射膜53に入射して反射膜53を透過したレーザ光を入射するように配置されている。LC3検出部122cは第2プリズム基板112で生成した第3の周回光路LC3を周回するレーザ光の干渉縞の変化を検出するものであり、例えば周回光路装置10bの第1反射面基板20の反射面28から第3の光源82の反射膜85に入射して反射膜85を透過したレーザ光が第2プリズム基板112の角度45度で傾いたプリズム端面116に入射して反射したレーザ光を入射するように配置されている。   The interference fringe detection means 120 includes a detection substrate 121, an LC1 detection unit 122a, an LC2 detection unit 122b, and an LC3 detection unit 122c provided with the detection substrate 121. The LC1 detection unit 122a detects a change in the interference fringes of the laser light that circulates around the first circulation optical path LC1 generated by the first prism substrate 111, and the LC1 detection unit 122a of the first circulation optical path LC1 generated by the circulation optical path device 10b. The position on the optical axis of the laser beam corresponding to the triangular hypotenuse, for example, the reflection film 53 is incident on the reflection film 53 of the second reflection surface substrate 50 from the reflection surface 21 of the first reflection surface substrate 20 of the circular optical path device 10b. It arrange | positions so that the laser beam which permeate | transmitted may inject. The LC2 detection unit 122b detects a change in the interference fringes of the laser light that circulates in the second circular optical path LC2 generated by the first prism substrate 111. The LC2 detection unit 122b includes a second optical path LC2 generated by the circular optical path device 10b. A position on the optical axis of the laser beam corresponding to the triangular hypotenuse, for example, the reflection film 53 is incident on the reflection film 53 of the second reflection surface substrate 50 from the reflection surface 23 of the first reflection surface substrate 20 of the circular optical path device 10b. It arrange | positions so that the laser beam which permeate | transmitted may inject. The LC3 detector 122c detects a change in the interference fringes of the laser light that circulates around the third circular optical path LC3 generated by the second prism substrate 112. For example, the reflection of the first reflecting surface substrate 20 of the circular optical path device 10b. Laser light incident on the reflective film 85 of the third light source 82 from the surface 28 and transmitted through the reflective film 85 is incident on and reflected by the prism end surface 116 inclined at an angle of 45 degrees of the second prism substrate 112. Are arranged to be.

演算手段130はLC1検出部122aとLC2検出部122b及びLC3検出部122cで検出した第1の周回光路LC1と第2の周回光路LC2及び第3の周回光路LC3を周回するレーザ光の干渉縞の変化から3軸回りの角速度を演算する。   The calculation means 130 is configured to detect interference fringes of laser light that circulates in the first and second optical paths LC1 and LC2 detected by the LC1 detector 122a, the LC2 detector 122b, and the LC3 detector 122c. The angular velocity around the three axes is calculated from the change.

この3軸ジャイロセンサ100の干渉縞生成手段110の第1プリズム基板111で第1の周回光路LC1を周回するレーザ光の干渉縞を生成して角速度を求める処理を図9(c)と図10(a)の部分断面図を参照して説明する。   FIG. 9C and FIG. 10 show the processing for generating the interference fringes of the laser light that circulates around the first circular optical path LC1 by the first prism substrate 111 of the interference fringe generating means 110 of the three-axis gyro sensor 100 and obtaining the angular velocity. This will be described with reference to the partial cross-sectional view of FIG.

周回光路装置10bで第1の周回光路LC1を周回するレーザ光の一部は第2反射面基板50の底面基板52とレーザ媒質51の間に設けた反射膜53を透過して干渉縞生成手段110の第1プリズム基板111に入射する。この第1プリズム基板111に入射する第1の周回光路LC1のレーザ光は順逆方向の両方向に発振しているため、第1プリズム基板111内を2方向に進み、第1の周回光路LC1を反時計回りで周回して第1反射面基板20の反射面21から第2反射面基板50の反射膜53に入射して反射膜53を透過したレーザ光は第1プリズム基板111を透過してLC1検出部122aに入射する。一方、第1の周回光路LC1を反時計回りで周回して第1反射面基板20の反射面22から第2反射面基板50の反射膜53に入射して反射膜53を透過したレーザ光は第1プリズム基板111のコーナー部115aに入射してプリズム端面114とプリズム端面113aの両方で反射してコーナー部115aへの入射光路から僅かにずれて戻り、第2反射面基板50の反射膜53で反射してLC1検出部122aに入射する。   Part of the laser light that circulates in the first circular optical path LC1 in the circular optical path device 10b passes through the reflective film 53 provided between the bottom substrate 52 of the second reflective surface substrate 50 and the laser medium 51, thereby generating interference fringes. 110 enters the first prism substrate 111. Since the laser light in the first circular optical path LC1 incident on the first prism substrate 111 oscillates in both the forward and reverse directions, the laser beam travels in two directions in the first prism substrate 111, and the first circular optical path LC1 travels in the opposite direction. The laser light that circulates clockwise and enters the reflection film 53 of the second reflection surface substrate 50 from the reflection surface 21 of the first reflection surface substrate 20 and passes through the reflection film 53 is transmitted through the first prism substrate 111 and LC1. The light enters the detector 122a. On the other hand, the laser light that circulates counterclockwise around the first optical path LC1 and enters the reflective film 53 of the second reflective surface substrate 50 from the reflective surface 22 of the first reflective surface substrate 20 and passes through the reflective film 53 is The light enters the corner portion 115a of the first prism substrate 111, is reflected by both the prism end surface 114 and the prism end surface 113a, returns slightly shifted from the incident light path to the corner portion 115a, and the reflective film 53 of the second reflective surface substrate 50. And enters the LC1 detector 122a.

このようにしてLC1検出部122aに重なり合せて入射するレーザ光はコヒーレントであるから互いに干渉して干渉縞を生じる。この干渉縞の明暗の様子をLC1検出部122aにより検出し、演算手段130で所定の演算を行って角速度を算出する。   Since the laser beams incident on the LC1 detection unit 122a in this way are coherent, they interfere with each other to generate interference fringes. The light and darkness of the interference fringes is detected by the LC1 detector 122a, and the calculation means 130 performs a predetermined calculation to calculate the angular velocity.

すなわち、第1の周回光路LC1を周回するレーザ光は順逆方向に周回しており、光路長を共振長としてレーザ発振している。この状態で、第1の周回光路LC1全体が図面に直交する軸の回りに回転すると、サニャック効果により時計回りのレーザ発振波長と反時計回りの発振波長にずれが生じる。このずれをビート周波数として検出して角速度を求めることができる。   That is, the laser light that circulates around the first circulatory optical path LC1 circulates in the forward and reverse directions, and oscillates with the optical path length as the resonance length. In this state, when the entire first optical path LC1 is rotated about an axis orthogonal to the drawing, the Sagnac effect causes a deviation between the clockwise laser oscillation wavelength and the counterclockwise oscillation wavelength. The angular velocity can be obtained by detecting this shift as a beat frequency.

例えば図11に発生する干渉縞140の様子を模式的に示す。図11(a)は角速度が零の状態における干渉縞140の状態(基準状態)を示し、図11(b)、(c)は、第1の周回光路LC1が、図10(c)の図面に直交する軸の回りに時計方向と反時計方向の回転を生じたときの干渉縞140の様子を示している。図11に示すように回転方向が時計方向であるか反時計方向であるかにより、干渉縞140は基準状態から右あるいはは左へずれ、そのずれ量はビート周波数に対応し、回転の角速度に比例する。
すなわち演算される角速度Ωは、ビート周波数をf、第1の周回光路LP1が1平面内で形成する3角形の面積をS、第1の周回光路LC1の光路長をL、レーザ光の波長をλとすると次式で与えられる。
Ω=L・λ・f/4S
ここでビート周波数fは干渉縞140の変位量により求められるので、LC1検出部122aの出力を演算手段130に入力して所定の演算を行うことにより角速度を算出することができる。
For example, the appearance of the interference fringes 140 generated in FIG. 11 is schematically shown. FIG. 11A shows the state (reference state) of the interference fringe 140 in a state where the angular velocity is zero, and FIGS. 11B and 11C show the first circular optical path LC1 in FIG. 10C. The state of the interference fringes 140 when the clockwise and counterclockwise rotations are generated around the axis orthogonal to is shown. As shown in FIG. 11, depending on whether the rotation direction is clockwise or counterclockwise, the interference fringe 140 shifts from the reference state to the right or left, and the shift amount corresponds to the beat frequency and corresponds to the rotation angular velocity. Proportional.
That is, the calculated angular velocity Ω is the beat frequency f, the triangular area formed by the first circular optical path LP1 in one plane S, the optical path length of the first circular optical path LC1 L, and the wavelength of the laser light. If λ is given by the following equation.
Ω = L ・ λ ・ f / 4S
Here, since the beat frequency f is obtained from the amount of displacement of the interference fringes 140, the angular velocity can be calculated by inputting the output of the LC1 detector 122a to the calculation means 130 and performing a predetermined calculation.

同様にして第1プリズム基板111で第2の周回光路LC2を周回するレーザ光の干渉縞を生成して角速度を求めることができる。   Similarly, the interference velocity fringes of the laser light that circulates on the second circular optical path LC2 can be generated on the first prism substrate 111 to obtain the angular velocity.

次に第3の周回光路LC3を周回するレーザ光の干渉縞を生成して角速度を求める処理を図10(b)の平面配置図と(c)の部分断面図を参照して説明する。   Next, a process for generating an interference fringe of laser light that circulates in the third circular optical path LC3 and obtaining an angular velocity will be described with reference to a plan layout diagram of FIG. 10B and a partial sectional view of FIG.

周回光路装置10bで第3の周回光路LC3を周回するレーザ光の一部は第3の光源82の反射膜85を透過して干渉縞生成手段110の第2プリズム基板112に入射する。この第2プリズム基板112に入射する第3の周回光路LC3のレーザ光は順逆方向の両方向に発振しているため、第2プリズム基板112内を2方向に進む。第3の周回光路LC3を反時計回りで周回して反射面28で反射して第2の光源82aの反射膜85を透過したレーザ光は第2プリズム112に入射して角度40度だけ傾斜したプリズム端面116で反射して角度90度だけ向きを変えてLC3検出部122cに入射する。一方、第3の周回光路LC3を時計回りで周回して反射面25で反射して第2の光源82aの反射膜85を透過したレーザ光は第2プリズム基板112のコーナー部118に入射してプリズム面117bとプリズム面117aの両方で反射してコーナー部118への入射光路から僅かにずれて第2の光源82aの反射膜85に戻り、反射膜85で反射してプリズム端面116で角度90度向きを変えてLC3検出部122cに入射して干渉縞を生じる。この干渉縞の明暗の様子をLC1検出部122cにより検出し、演算手段130で所定の演算を行って第3の周回光路LC3と直交する軸方向の角速度を算出する。   Part of the laser light that circulates in the third optical path LC3 in the optical path device 10b passes through the reflection film 85 of the third light source 82 and enters the second prism substrate 112 of the interference fringe generation unit 110. Since the laser light of the third circular optical path LC3 incident on the second prism substrate 112 oscillates in both the forward and reverse directions, it travels in the second prism substrate 112 in two directions. The laser light that circulates counterclockwise around the third optical path LC3, reflects off the reflecting surface 28, and passes through the reflective film 85 of the second light source 82a enters the second prism 112 and is inclined by 40 degrees. The light is reflected by the prism end face 116 and changed in direction by 90 degrees to enter the LC3 detector 122c. On the other hand, the laser light that circulates around the third optical path LC3 in the clockwise direction, is reflected by the reflecting surface 25, and passes through the reflective film 85 of the second light source 82a is incident on the corner portion 118 of the second prism substrate 112. Reflected by both the prism surface 117b and the prism surface 117a, slightly deviated from the incident light path to the corner portion 118, returned to the reflective film 85 of the second light source 82a, reflected by the reflective film 85, and angled 90 by the prism end surface 116. The direction of the light is changed and incident on the LC3 detector 122c to generate interference fringes. The light and dark state of the interference fringes is detected by the LC1 detector 122c, and a predetermined calculation is performed by the calculation means 130 to calculate the angular velocity in the axial direction orthogonal to the third circulating optical path LC3.

このようにして周回光路装置10bを利用して3軸方向の角速度を検出することができる。   In this way, the angular velocity in the triaxial direction can be detected using the circulating optical path device 10b.

前記説明では周回光路装置10bを利用した3軸ジャイロセンサ100について説明したが、周回光路装置10、10aを利用して3軸ジャイロセンサを形成することもできる。   In the above description, the three-axis gyro sensor 100 using the orbiting optical path device 10b has been described, but a three-axis gyro sensor can also be formed using the orbiting optical path devices 10 and 10a.

この発明の周回光路装置の構成図である。It is a block diagram of the circumference optical path apparatus of this invention. 周回光路装置の第1反射面基板の構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the 1st reflective surface board | substrate of a circumference optical path apparatus. 周回光路装置の光源基板の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the light source board | substrate of a circumference optical path apparatus. この発明の第2の周回光路装置の構成図である。It is a block diagram of the 2nd circumference optical path apparatus of this invention. 第2の周回光路装置の第1反射面基板の構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the 1st reflective surface board | substrate of a 2nd circumference optical path apparatus. この発明の第3の周回光路装置の構成図である。It is a block diagram of the 3rd circumference optical path apparatus of this invention. 第3の周回光路装置における周回光路LC1と周回光路LC3を形成するレーザ光の励起状態を示す部分断面図である。It is a fragmentary sectional view which shows the excitation state of the laser beam which forms the circumference optical path LC1 and the circumference optical path LC3 in a 3rd circumference optical path apparatus. 第3の周回光路装置の他の構成図である。It is another block diagram of the 3rd circumference optical path device. この発明の3軸ジャイロセンサの構成図である。It is a block diagram of the 3-axis gyro sensor of this invention. 干渉縞生成手段と干渉縞検出手段の構成図である。It is a block diagram of an interference fringe production | generation means and an interference fringe detection means. 3軸ジャイロセンサで生成した干渉縞を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the interference fringe produced | generated with the 3-axis gyro sensor.

符号の説明Explanation of symbols

10;周回光路装置、11;基準平面、20;第1反射面基板、
21〜28;反射面、29;孔、30;スペーサ基板、40;光源基板、
41;反射面、50;第2反射面基板、51;固体レーザ媒質、52;底面基板、
53;反射膜、54;反射防止膜、60;ガラス基板、61;マイクロレンズ、
70;励起光源基板、71;励起光源、80;第2の光源、
81;マイクロレンズ、82;第3の光源、83;励起光源、
84;マイクロレンズ、100;3軸ジャイロセンサ、110干渉縞生成手段、
111;第1プリズム基板、112;第2プリズム基板、120;干渉縞検出手段、
121;検出基板、122a;LC1検出部,122b;LC2検出部、
122c;LC3検出部、130;演算手段、LC1〜LC3;周回光路。
10: Circulating optical path device 11: Reference plane 20: First reflecting surface substrate
21-28; reflective surface, 29; hole, 30; spacer substrate, 40; light source substrate,
41; reflective surface, 50; second reflective surface substrate, 51; solid-state laser medium, 52; bottom substrate,
53; reflection film, 54; antireflection film, 60; glass substrate, 61; microlens,
70; excitation light source substrate, 71; excitation light source, 80; second light source,
81; microlens, 82; third light source, 83; excitation light source,
84; micro lens, 100; three-axis gyro sensor, 110 interference fringe generating means,
111; first prism substrate; 112; second prism substrate; 120; interference fringe detection means;
121; detection substrate, 122a; LC1 detection unit, 122b; LC2 detection unit,
122c; LC3 detection unit, 130; calculation means, LC1 to LC3;

Claims (8)

基準平面を有する基体と、前記基体の基準平面に直交する方向で、前記基準平面に対して平行に積層される1以上の基板と、複数の光源とを有し、
前記基体には、前記基準平面に垂直な第1の平面内にそれぞれ法線を有し、前記基準平面に対して所定角度傾斜して形成された少なくとも2つの反射面と、前記基準平面に垂直で、かつ、前記第1の平面と交叉する第2の平面内にそれぞれ法線を有し、前記基準平面に対して所定角度傾斜して形成された少なくとも2つの反射面と、前記基準平面に平行な第3の平面内に法線を有する複数の反射面を有し、
前記1以上の基板には前記基準平面に対して平行な反射面を有し、
前記複数の光源のいずれか一部の光源は、前記第1の平面及び第2の平面内に光を放射するように配置され、該光源から放射された光が、前記第1の平面と第2の平面内に法線を有する反射面と前記基準平面に対して平行な反射面により前記2平面内を順逆方向に周回してレーザ発振する第1の周回光路と第2の周回光路を形成し、
前記複数の光源の他の光源は、前記第3の平面内に光を放射するように配置され、該光源から放射された光が、前記複数の反射面により第3の平面内を順逆方向に周回してレーザ発振する第3の周回光路を形成していることを特徴とする周回光路装置。
A substrate having a reference plane, one or more substrates stacked in parallel to the reference plane in a direction perpendicular to the reference plane of the substrate, and a plurality of light sources,
The substrate has a normal line in a first plane perpendicular to the reference plane, and has at least two reflecting surfaces formed at a predetermined angle with respect to the reference plane, and is perpendicular to the reference plane. And at least two reflecting surfaces each having a normal line in a second plane intersecting the first plane and inclined at a predetermined angle with respect to the reference plane, and the reference plane A plurality of reflective surfaces having normals in a third parallel plane;
The one or more substrates have a reflective surface parallel to the reference plane;
One of the plurality of light sources is arranged to emit light in the first plane and the second plane, and the light emitted from the light source is coupled to the first plane and the first plane. First and second circular optical paths that oscillate in the forward and reverse directions in the two planes by a reflective surface having a normal line in two planes and a reflective surface parallel to the reference plane are formed. And
The other light sources of the plurality of light sources are arranged to emit light in the third plane, and the light emitted from the light sources is forward and backward in the third plane by the plurality of reflection surfaces. A circular optical path device characterized by forming a third circular optical path that circulates and laser-oscillates.
前記各周回光路のうち少なくとも1つの周回光路において、周回光路を形成する光源の発光点が、周回光路を形成する1つの反射面上に配置されていることを特徴とする請求項1に記載の周回光路装置。 Wherein at least one round optical path among the round optical path, the light emitting point of the light source to form a round optical path, according to claim 1, characterized in that it is arranged on one of the reflective surfaces forming a round optical path Circulating optical path device. 前記基準平面に対して平行に積層される基板は、前記第1及び第2の周回光路を形成する光源を有する光源基板であることを特徴とする請求項1又は2に記載の周回光路装置。 3. The circulating optical path device according to claim 1, wherein the substrate stacked in parallel to the reference plane is a light source substrate having a light source that forms the first and second circulating optical paths. 前記光源は、光を照射することにより光を放射する光励起の固体光源媒質からなり、
前記基体は、前記固体光源媒質を有する基板と、前記固体光源媒質を励起する励起光源を有する励起光源基板が積層され、該励起光源基板に配置された複数の励起光源により前記固体光源媒質上における異なる複数の点を励起して複数の異なる発光点から光を放射させて前記第1から第3の周回光路を形成していることを特徴とする請求項1乃至のいずれかに記載の周回光路装置。
The light source comprises a light-excited solid light source medium that emits light when irradiated with light,
The substrate includes a substrate having the solid light source medium and an excitation light source substrate having an excitation light source that excites the solid light source medium, and a plurality of excitation light sources arranged on the excitation light source substrate are used on the solid light source medium. circulation according to any one of claims 1 to 3, characterized in that from the first by emitting light from different light emitting points to excite the different points to form a third round optical path Optical path device.
前記第3の周回光路は、基準平面に平行な第3の平面内に法線を有する2つの反射面と前記基板上に実装された光源の反射面とで形成されている三角形状の周回光路であることを特徴とする請求項1乃至のいずれかに記載の周回光路装置。 The third orbiting optical path is a triangular orbiting optical path formed by two reflecting surfaces having a normal line in a third plane parallel to a reference plane and a reflecting surface of a light source mounted on the substrate. The circulating optical path device according to any one of claims 1 to 4 , wherein 前記第3の周回光路の光源は、光を照射することにより光を放射する光励起の固体光源媒質からなり、前記基体に突出して積層され、前記基体に積層された励起光源基板から出射されたレーザ光により励起されて前記第3の平面内にレーザ光を放射することを特徴とする請求項記載の周回光路装置。 The light source of the third round optical path is composed of a light-excited solid light source medium that emits light by irradiating light, is projected and stacked on the base, and is emitted from an excitation light source substrate stacked on the base 6. The circulating optical path device according to claim 5 , wherein the circulating optical path device emits laser light in the third plane when excited by light. 前記励起光源基板は、前記基体を挟んで前記固体光源媒質を有する基板とは反対側に配置されていることを特徴とする請求項乃至のいずれかに記載の周回光路装置。 The excitation light source substrate, round optical path device according to any one of claims 4 to 6, characterized in that it is arranged on the side opposite to the substrate having the solid-state light source medium across said substrate. 請求項1乃至のいずれかに記載の周回光路装置と、
前記周回光路装置で形成する第1の周回光路と第2の周回光路及び第3の周回光路をそれぞれ順逆方向に周回するレーザ光の一部を取り出して干渉させて干渉縞を生成させる干渉縞生成手段と、
前記干渉縞生成手段で生成している各周回光路における干渉縞の変化を検出する干渉縞検出手段と、
前記干渉縞検出手段で検出した各周回光路における干渉縞の変化に基づき3軸回りの角速度を演算する演算手段と、を有することを特徴とする3軸リングレーザジャイロ。
A circulating optical path device according to any one of claims 1 to 7 ,
Interference fringe generation for generating interference fringes by extracting and interfering a part of the laser light that circulates in the forward and reverse directions in the first and second rounding optical paths and the third rounding optical path formed by the rounding optical path device. Means,
Interference fringe detecting means for detecting a change in interference fringes in each of the circulating optical paths generated by the interference fringe generating means;
A three-axis ring laser gyro comprising: an arithmetic unit that calculates an angular velocity about three axes based on a change in interference fringes in each of the circulating optical paths detected by the interference fringe detection unit.
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