JPH01143914A - 光ジャイロスコープ - Google Patents
光ジャイロスコープInfo
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- JPH01143914A JPH01143914A JP30289087A JP30289087A JPH01143914A JP H01143914 A JPH01143914 A JP H01143914A JP 30289087 A JP30289087 A JP 30289087A JP 30289087 A JP30289087 A JP 30289087A JP H01143914 A JPH01143914 A JP H01143914A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical
- phase difference
- optical waveguide
- angular velocity
- light beams
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- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C19/00—Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
- G01C19/58—Turn-sensitive devices without moving masses
- G01C19/64—Gyrometers using the Sagnac effect, i.e. rotation-induced shifts between counter-rotating electromagnetic beams
- G01C19/72—Gyrometers using the Sagnac effect, i.e. rotation-induced shifts between counter-rotating electromagnetic beams with counter-rotating light beams in a passive ring, e.g. fibre laser gyrometers
- G01C19/721—Details
- G01C19/722—Details of the mechanical construction
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
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- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Gyroscopes (AREA)
- Optical Integrated Circuits (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は航空機や船舶などの動体の移動速度や位置など
を検出するのに用いられる光ジヤイロスコープに関する
ものである。
を検出するのに用いられる光ジヤイロスコープに関する
ものである。
［従来技術］
従来、光ジヤイロスコープにはリングレーザ方式、光フ
アイバ方式、受動型リング共振方式などがおる。例えば
、光フアイバジャイロスコープは第３図に示すように、
光源１から出たビームがビームスプリッタ２により二つ
に分割されてそれぞれ光フアイバループ３の両端より互
いに逆向きの導波光として入射される。そしてこの光フ
アイバループ３から出力された二つのビーム光は前記ビ
ームスプリッタ２、あるいはビームスプリッタ４を介し
て受光器５，６に検出されるが、そのとき光フアイバル
ープ３が回転しておれば、前記二つのビーム光間の位相
差が生じるためその回転角速度Ωが検出される。この場
合光フアイバループ３内を進行するビームの偏波面の安
定性を向上させるために偏波面保存ファイバが通常用い
られている。
アイバ方式、受動型リング共振方式などがおる。例えば
、光フアイバジャイロスコープは第３図に示すように、
光源１から出たビームがビームスプリッタ２により二つ
に分割されてそれぞれ光フアイバループ３の両端より互
いに逆向きの導波光として入射される。そしてこの光フ
アイバループ３から出力された二つのビーム光は前記ビ
ームスプリッタ２、あるいはビームスプリッタ４を介し
て受光器５，６に検出されるが、そのとき光フアイバル
ープ３が回転しておれば、前記二つのビーム光間の位相
差が生じるためその回転角速度Ωが検出される。この場
合光フアイバループ３内を進行するビームの偏波面の安
定性を向上させるために偏波面保存ファイバが通常用い
られている。
［本発明が解決しようとする問題点］
しかしながら、このような偏波面保存ファイバを用いた
ものではファイバ価格が高くなり、また組み立て工数も
多くを要し、装置コストの高騰をｔｒｙ、＜と共に装置
の小型化を妨げていた。
ものではファイバ価格が高くなり、また組み立て工数も
多くを要し、装置コストの高騰をｔｒｙ、＜と共に装置
の小型化を妨げていた。
「発明の目的］
本発明は、上述した問題点を解決するためになされたも
のであり、装置コストの低廉化並びに小型化を達成した
光ジヤイロスコープを提供することを目的としている。
のであり、装置コストの低廉化並びに小型化を達成した
光ジヤイロスコープを提供することを目的としている。
［問題点を解決するための手段］
この目的を達成するために本発明の光ジヤイロスコープ
は、光学媒質面にジャイロ状の光導波路が形成された光
路基板と、該光路基板の前記光導波路にその両端からコ
ヒーレントな光を入射させる手段と、該光導波路の両端
から出力される光どうしの位相差を検知する位相差検出
手段とが備えられ、この検知された位相差により前記光
路基板の回転角速度が求められるように構成されている
。
は、光学媒質面にジャイロ状の光導波路が形成された光
路基板と、該光路基板の前記光導波路にその両端からコ
ヒーレントな光を入射させる手段と、該光導波路の両端
から出力される光どうしの位相差を検知する位相差検出
手段とが備えられ、この検知された位相差により前記光
路基板の回転角速度が求められるように構成されている
。
［作用］
上記の構成を有する本発明の光ジヤイロスコープによれ
ば、コヒーレントな光が、光路基板上の光導波路を互い
に逆方向に伝搬されると、この光導波路の両端から出た
２つの光は光のループの回転角速度に比例した位相差が
生ずる。そのためこの位相差が位相差検出手段で検出さ
れることによって回転角速度が求められる。
ば、コヒーレントな光が、光路基板上の光導波路を互い
に逆方向に伝搬されると、この光導波路の両端から出た
２つの光は光のループの回転角速度に比例した位相差が
生ずる。そのためこの位相差が位相差検出手段で検出さ
れることによって回転角速度が求められる。
［実施例］
以下、本発明を具体化した一実施例を図面を参照して説
明する。
明する。
第１図及び第２図は本発明の光ジヤイロスコープの実施
例を示す。第１図の構成図において、本発明の光ジヤイ
ロスコープは、透明板状の光学媒質の表面にスパイラル
状の光導波路が作製された光路基板１００を用い、この
光導波路の両端に光ファイバ１１０ａ、１１０ｂが紫外
線硬化樹脂により接着されている。各光ファイバ１１０
ａ、１１０ｂと光導波路とは光軸が一致している。光学
系はコヒーレント光源としてレーザ１５０が使用され、
ビームスプリッタ１３０ルンズ１２０ａ。
例を示す。第１図の構成図において、本発明の光ジヤイ
ロスコープは、透明板状の光学媒質の表面にスパイラル
状の光導波路が作製された光路基板１００を用い、この
光導波路の両端に光ファイバ１１０ａ、１１０ｂが紫外
線硬化樹脂により接着されている。各光ファイバ１１０
ａ、１１０ｂと光導波路とは光軸が一致している。光学
系はコヒーレント光源としてレーザ１５０が使用され、
ビームスプリッタ１３０ルンズ１２０ａ。
ｂ、 ｃ、光検出器１４０から構成される。レンズ１２
０ａ、ｂ、ｃの焦点位置にはそれぞれファイバ１１０ａ
、ｂの端面、光検出器１４０が配置される。前記光路基
板１１０について更に詳述すれば、第２図に示すように
光導波路１０４が透明板状の光学媒質１０２上に螺旋状
に作製される。この光導波路１０４は、まずマスクを例
えばソーダガラスに０．５μｍのＡ１を真空蒸着し、さ
らにこの上にレジストのパターンニングを行って、Ｈ３
ＰＯ４＋ＣＨ３Ｃ０ＯＨ＋ＨＮＯ３の混合液でＡ１膜の
窓あけを行った後、レジストを除去して作製される。シ
ングルモードの伝搬を行うためにはマスクの光導波路１
０２は４μｍの幅が好適である。このＡ１膜パターンを
３７０℃のＫＮＯ３に１時間浸した後、Ａ１膜を除去す
ることで、まわりより屈折率の高いシングルモードの光
導波路が作製できる。更にこの光導波路１０４を作製し
た媒質１００上に紫外線硬化樹脂１０６を塗布し、紫外
線を照射して硬化させることにより、媒質１０２の表面
に面方向の圧縮応力が生じる。これにより光導波路１０
４の表面に生じる垂直方向と水平方向の伝搬定数が異な
る。そのため、特定の偏光成分を持つ光がこの光導波路
を伝搬する場合モード変換を起こしにくくなる。これは
ちょうど偏波面保存ファイバを用いた場合と同様な効果
である。この螺旋状の光導波路１０４は一例として５イ
ンチのガラス板を用い、光導波路の間隔を８μ■とじた
場合、その長さは約７００ｍとなる。
０ａ、ｂ、ｃの焦点位置にはそれぞれファイバ１１０ａ
、ｂの端面、光検出器１４０が配置される。前記光路基
板１１０について更に詳述すれば、第２図に示すように
光導波路１０４が透明板状の光学媒質１０２上に螺旋状
に作製される。この光導波路１０４は、まずマスクを例
えばソーダガラスに０．５μｍのＡ１を真空蒸着し、さ
らにこの上にレジストのパターンニングを行って、Ｈ３
ＰＯ４＋ＣＨ３Ｃ０ＯＨ＋ＨＮＯ３の混合液でＡ１膜の
窓あけを行った後、レジストを除去して作製される。シ
ングルモードの伝搬を行うためにはマスクの光導波路１
０２は４μｍの幅が好適である。このＡ１膜パターンを
３７０℃のＫＮＯ３に１時間浸した後、Ａ１膜を除去す
ることで、まわりより屈折率の高いシングルモードの光
導波路が作製できる。更にこの光導波路１０４を作製し
た媒質１００上に紫外線硬化樹脂１０６を塗布し、紫外
線を照射して硬化させることにより、媒質１０２の表面
に面方向の圧縮応力が生じる。これにより光導波路１０
４の表面に生じる垂直方向と水平方向の伝搬定数が異な
る。そのため、特定の偏光成分を持つ光がこの光導波路
を伝搬する場合モード変換を起こしにくくなる。これは
ちょうど偏波面保存ファイバを用いた場合と同様な効果
である。この螺旋状の光導波路１０４は一例として５イ
ンチのガラス板を用い、光導波路の間隔を８μ■とじた
場合、その長さは約７００ｍとなる。
以上の構成の光ジヤイロスコープでは、レーザ１５０か
らの光はビームスプリッタ１３０で分割され、レンズ１
２０ａ、ｂによって光ファイバ１１０ａ、ｂの両端にそ
れぞれ入射される。そしてこれらの光は透明板状媒質１
００上の光導波路１０４に導かれ、それぞれ反対側の光
ファイバ１１Ｑｂ、ａから出射される。これらの光はレ
ンズ１２Ｑｂ、ａで平行光にされ、ビームスプリッタ１
３０で合わせられて光検出器１４０に入射されて光強度
の変化として検出される。
らの光はビームスプリッタ１３０で分割され、レンズ１
２０ａ、ｂによって光ファイバ１１０ａ、ｂの両端にそ
れぞれ入射される。そしてこれらの光は透明板状媒質１
００上の光導波路１０４に導かれ、それぞれ反対側の光
ファイバ１１Ｑｂ、ａから出射される。これらの光はレ
ンズ１２Ｑｂ、ａで平行光にされ、ビームスプリッタ１
３０で合わせられて光検出器１４０に入射されて光強度
の変化として検出される。
ここでこの光ジヤイロが角速度Ωで回転すると、サグナ
ック効果により Δφ＝４πＬａΩ／Ｃλ ここにし：光ファイバの長さ ａ：ループの半径 Ｃ：光速、λ：波長 の位相差を生ずる。光検出器で検出する光強度はこの位
相差が２πになるたびに周期的に変化するので、光検出
器の出力によって角速度が求められることとなる。
ック効果により Δφ＝４πＬａΩ／Ｃλ ここにし：光ファイバの長さ ａ：ループの半径 Ｃ：光速、λ：波長 の位相差を生ずる。光検出器で検出する光強度はこの位
相差が２πになるたびに周期的に変化するので、光検出
器の出力によって角速度が求められることとなる。
また通常、光フアイバジャイロでは零点安定化機構や感
度を最適化する機構が設けられているが、このような構
成に対しても本発明が有効であることは明らかである。
度を最適化する機構が設けられているが、このような構
成に対しても本発明が有効であることは明らかである。
［発明の効果コ
以上詳述したことから明らかなように、本発明の光ジヤ
イロスコープによれば、小型で安定した光ジヤイロが構
成できる。
イロスコープによれば、小型で安定した光ジヤイロが構
成できる。
第１図及び第２図は本発明を具体化した実施例を示すも
ので、第１図は本発明の一実施例に係る装置の斜視図、
第２図はその要部の拡大断面図であり、第３図は従来例
の説明図である。 図中１００は光路基板、１０２は光学媒質、１０４は光
導波路、１０６は紫外線硬化樹脂被膜、１１０ａ、１１
０ｂは光ファイバ、１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃはレ
ンズ、１３０はビームスプリッタ、１４０は光検出器、
１５０はレーザ光源である。
ので、第１図は本発明の一実施例に係る装置の斜視図、
第２図はその要部の拡大断面図であり、第３図は従来例
の説明図である。 図中１００は光路基板、１０２は光学媒質、１０４は光
導波路、１０６は紫外線硬化樹脂被膜、１１０ａ、１１
０ｂは光ファイバ、１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃはレ
ンズ、１３０はビームスプリッタ、１４０は光検出器、
１５０はレーザ光源である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 光学媒質面にスパイラル状の光導波路が形成された光路
基板と、 該光路基板の前記光導波路にその両端からコヒーレント
な光を入射させる手段と、 該光導波路の両端から出力される光どうしの位相差を検
知する位相差検出手段とが備えられ、この検知された位
相差により前記光路基板の回転角速度が求められるよう
に構成されてなることを特徴とする光ジャイロスコープ
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30289087A JPH01143914A (ja) | 1987-11-30 | 1987-11-30 | 光ジャイロスコープ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30289087A JPH01143914A (ja) | 1987-11-30 | 1987-11-30 | 光ジャイロスコープ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01143914A true JPH01143914A (ja) | 1989-06-06 |
Family
ID=17914334
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30289087A Pending JPH01143914A (ja) | 1987-11-30 | 1987-11-30 | 光ジャイロスコープ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01143914A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7385177B2 (en) | 2005-01-05 | 2008-06-10 | Ramot At Tel-Aviv University Ltd. | Light guide rotation rate detector with coupled optical resonators |
-
1987
- 1987-11-30 JP JP30289087A patent/JPH01143914A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7385177B2 (en) | 2005-01-05 | 2008-06-10 | Ramot At Tel-Aviv University Ltd. | Light guide rotation rate detector with coupled optical resonators |
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