JPH01305311A - 光干渉角速度計 - Google Patents
光干渉角速度計Info
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- JPH01305311A JPH01305311A JP63137780A JP13778088A JPH01305311A JP H01305311 A JPH01305311 A JP H01305311A JP 63137780 A JP63137780 A JP 63137780A JP 13778088 A JP13778088 A JP 13778088A JP H01305311 A JPH01305311 A JP H01305311A
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/44—Mechanical structures for providing tensile strength and external protection for fibres, e.g. optical transmission cables
- G02B6/4439—Auxiliary devices
- G02B6/444—Systems or boxes with surplus lengths
-
- 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
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
- G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
- G02B6/4219—Mechanical fixtures for holding or positioning the elements relative to each other in the couplings; Alignment methods for the elements, e.g. measuring or observing methods especially used therefor
- G02B6/4236—Fixing or mounting methods of the aligned elements
- G02B6/424—Mounting of the optical light guide
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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。
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Description
【発明の詳細な説明】
「産業上の利用分野」
この発明は光源と、巻回してなる光ファイバよりなるリ
ング干渉針と、そのリング干渉計からの干渉光を電気信
号に変換する光電変換手段とからなる光干渉角速度計に
関する。 。
ング干渉針と、そのリング干渉計からの干渉光を電気信
号に変換する光電変換手段とからなる光干渉角速度計に
関する。 。
「従来の技術」
第7図に光干渉角速度計の一般の構成を示す。
光IIIIllからの光18は、光分配結合器12、偏
光子13を通って光分配結合器14によって少なくとも
一周する光フアイバコイル16をそれぞれ逆方向に伝播
する光19.20に分岐される。
光子13を通って光分配結合器14によって少なくとも
一周する光フアイバコイル16をそれぞれ逆方向に伝播
する光19.20に分岐される。
これら両光は、光フアイバコイル16の片端に配置され
た位相変調器15によって位相変調を受は光分配結合器
14で結合される。この結合によって生じた干渉光は、
偏光子13、光分配結合器12を経て光電変換回路17
に到達する。光電変換回路17に到達した干渉光I0は
、 ・・・Tll ここで C:定数 Jn:n次のベッセル関数(n−0,1,2,3・=)
x : 2. As1nπflIτ A:位相変調の振幅 τ:光ファイバコイル16を伝播する光の伝播時間 f、二位相変調周波数 t’:(=t−τ/2) となる。
た位相変調器15によって位相変調を受は光分配結合器
14で結合される。この結合によって生じた干渉光は、
偏光子13、光分配結合器12を経て光電変換回路17
に到達する。光電変換回路17に到達した干渉光I0は
、 ・・・Tll ここで C:定数 Jn:n次のベッセル関数(n−0,1,2,3・=)
x : 2. As1nπflIτ A:位相変調の振幅 τ:光ファイバコイル16を伝播する光の伝播時間 f、二位相変調周波数 t’:(=t−τ/2) となる。
(1)式における位相差Δφは光フアイバコイル16に
印加される角速度によって生じる非可逆的効果(サニヤ
ック効果)によって生じる両光間の位相差は、次式で表
される。
印加される角速度によって生じる非可逆的効果(サニヤ
ック効果)によって生じる両光間の位相差は、次式で表
される。
8πA
Δφ=□・Ω ・・・(2)
Cλ
A:光ファイバが囲む面積の総和
C:光速
λ:光源の波長
(1)式から明らかなように干渉光I0には、cosΔ
φに比例する項とsinΔφに比例する項が含まれてい
る0通常、光干渉角速度計では、入力角速度の微小範囲
において高感度化をはかるためsinΔφに比例する成
分が同期検波し取り出される。
φに比例する項とsinΔφに比例する項が含まれてい
る0通常、光干渉角速度計では、入力角速度の微小範囲
において高感度化をはかるためsinΔφに比例する成
分が同期検波し取り出される。
第7図では同期検波回路22において光電変換出力の内
位相変調と同じ周波数成分が発振器25の出力で同期検
波され、ローパスフィルタ23を通じて出力端子24に
出力されている。この時の出力は、次式で表される。
位相変調と同じ周波数成分が発振器25の出力で同期検
波され、ローパスフィルタ23を通じて出力端子24に
出力されている。この時の出力は、次式で表される。
v、−KJI(xrSknΔφ ・+31に:定
数 J I (Xl ニー次の第1種ベッセル関数従来光フ
ァイバコイル16は、第8図に示すように固定の巻枠に
単一モード偏波保持ファイバを巻回していた。
数 J I (Xl ニー次の第1種ベッセル関数従来光フ
ァイバコイル16は、第8図に示すように固定の巻枠に
単一モード偏波保持ファイバを巻回していた。
「発明が解決しようとする課題」
従来よりロケットや飛行機などの棗しよう体に搭載され
ている姿勢制御装置、姿勢計測装置、慣性航法装置など
に対し小型化が要望されている。
ている姿勢制御装置、姿勢計測装置、慣性航法装置など
に対し小型化が要望されている。
当然のこととしてそこで使用するジャイロスコープに対
し小型化が要求されてくる。
し小型化が要求されてくる。
光干渉角速度計は、従来の回転体を有した機械式ジャイ
ロスコープに比べ寿命、信鯨性、コスト、サイズ等で有
利ということで将来機械式ジャイロスコープに代わるも
のとして期待されている。この光干渉角速度計を小型化
するためには、光フアイバコイルを小型化すればよいが
、そのためには光ファイバを小さな径に巻回すればよい
、しかしく2)式から明らかなように光干渉角速度計の
入力角速度に対する感度は、光ファイバで囲んだ面積の
総和に比例するためジャイロ性能を確保するためには、
光ファイバを長く巻回しなければならなくなりコスト高
となる。又小径に巻回すると曲げたことによる光の伝送
損失が大きくなりかつ直交する二つの偏波モード間のク
ロストークが増大しジャイロ性能を劣化させる。一方コ
イルが固定巻枠に巻回されたものであると、その光フア
イバコイルを配置するための場所を準備しなければなら
なくなり、スペースファクタは、従来の機械式ジャイロ
に比べそれほど良いとは言えずサイズに対する効果はな
くなる。
ロスコープに比べ寿命、信鯨性、コスト、サイズ等で有
利ということで将来機械式ジャイロスコープに代わるも
のとして期待されている。この光干渉角速度計を小型化
するためには、光フアイバコイルを小型化すればよいが
、そのためには光ファイバを小さな径に巻回すればよい
、しかしく2)式から明らかなように光干渉角速度計の
入力角速度に対する感度は、光ファイバで囲んだ面積の
総和に比例するためジャイロ性能を確保するためには、
光ファイバを長く巻回しなければならなくなりコスト高
となる。又小径に巻回すると曲げたことによる光の伝送
損失が大きくなりかつ直交する二つの偏波モード間のク
ロストークが増大しジャイロ性能を劣化させる。一方コ
イルが固定巻枠に巻回されたものであると、その光フア
イバコイルを配置するための場所を準備しなければなら
なくなり、スペースファクタは、従来の機械式ジャイロ
に比べそれほど良いとは言えずサイズに対する効果はな
くなる。
「課題を解決するための手段」
この発明によれば、巻回してなる光ファイバがリボン状
に構成されている。従って巻回してなる光ファイバは可
撓性があり、取付部の形状に沿って固定される。
に構成されている。従って巻回してなる光ファイバは可
撓性があり、取付部の形状に沿って固定される。
「実施例」
この発明による光干渉角速度計に用いられる光フアイバ
コイルモジュールを第1図、第2図に示し、第3図にそ
の拡大断面を示す。この光フアイバコイルモジュールは
第3図における厚さTが小さく、光フアイバモジュール
の中心方向に対する剛性が小さく可撓性のあるリボン状
をしている。
コイルモジュールを第1図、第2図に示し、第3図にそ
の拡大断面を示す。この光フアイバコイルモジュールは
第3図における厚さTが小さく、光フアイバモジュール
の中心方向に対する剛性が小さく可撓性のあるリボン状
をしている。
第3図では光ファイバ28を四片の整列巻きとし、その
上下をフレキシブルな保護材29.30で補強している
。光フアイバ28相互はシリコーン樹脂などの含浸剤で
固定される。
上下をフレキシブルな保護材29.30で補強している
。光フアイバ28相互はシリコーン樹脂などの含浸剤で
固定される。
現状では光ファイバは直径220μmのものが使用でき
るので、実施例における厚さTは1.3 u程度となる
。一方コイルの幅Wは光干渉角速度計の性能により設定
された光フアイバコイルの光ファイバ長によって決まる
。仮に光ファイバ長を100m、光フアイバコイルの半
径を50amとすると幅Wは約18龍となる。
るので、実施例における厚さTは1.3 u程度となる
。一方コイルの幅Wは光干渉角速度計の性能により設定
された光フアイバコイルの光ファイバ長によって決まる
。仮に光ファイバ長を100m、光フアイバコイルの半
径を50amとすると幅Wは約18龍となる。
第1図は通常の巻き方による光フアイバコイルモジュー
ルであり、第2図は光フアイバコイルの軸Aを角度θだ
け傾け、かつ光フアイバコイルモジュールの外側又は内
側が円筒の内側又は外側の面におおむね密着するように
巻回した光フアイバコイルモジュールを示す。
ルであり、第2図は光フアイバコイルの軸Aを角度θだ
け傾け、かつ光フアイバコイルモジュールの外側又は内
側が円筒の内側又は外側の面におおむね密着するように
巻回した光フアイバコイルモジュールを示す。
第4図乃至第6図は前述のリボン状光フアイバコイルモ
ジュールを設置した様子を示す、第4図は内側にアング
ル等が突き出た円筒31に第1図に示した形式の光フア
イバコイルモジエール30を、その円筒31の内周面に
沿って設置した様子を示す、第5図は円筒35の内側に
第2図で示した形式の光フアイバコイルモジュール32
,33.34を3軸方向に配置した様子を示す。この第
5図では円筒35の座標系と光フアイバコイルモジュー
ルの座標系とが異なるため、円筒35の座標系における
各軸回りの人力角速度の大きさは各光フアイバコイルモ
ジュールに対応する光干渉角速度計の出力から幾何学的
関係式にもとづき算出される。
ジュールを設置した様子を示す、第4図は内側にアング
ル等が突き出た円筒31に第1図に示した形式の光フア
イバコイルモジエール30を、その円筒31の内周面に
沿って設置した様子を示す、第5図は円筒35の内側に
第2図で示した形式の光フアイバコイルモジュール32
,33.34を3軸方向に配置した様子を示す。この第
5図では円筒35の座標系と光フアイバコイルモジュー
ルの座標系とが異なるため、円筒35の座標系における
各軸回りの人力角速度の大きさは各光フアイバコイルモ
ジュールに対応する光干渉角速度計の出力から幾何学的
関係式にもとづき算出される。
第6図は光フアイバモジュール36.37゜38を3軸
方向に配置した図で、光フアイバモジュール36.37
は高さ方向の寸法がないため楕円型をしており、光フア
イバコイルモジュール38はケース40と、内蔵の電子
回路ボックス39、光フアイバコイルモジュール36.
37の外側との間のすき間を有効利用する形で配置され
ている。
方向に配置した図で、光フアイバモジュール36.37
は高さ方向の寸法がないため楕円型をしており、光フア
イバコイルモジュール38はケース40と、内蔵の電子
回路ボックス39、光フアイバコイルモジュール36.
37の外側との間のすき間を有効利用する形で配置され
ている。
別の例としては光フアイバコイルモジュール36゜37
を電子回路ボックス39に巻回してもよい。
を電子回路ボックス39に巻回してもよい。
この方がスペースファクタが向上する。
以上リボン状の光フアイバコイルモジュールの配置の実
施例について述べたが、これらの実施例で示した光フア
イバコイルモジュールは筐体に成形し設置した後、接着
剤などで固定される。
施例について述べたが、これらの実施例で示した光フア
イバコイルモジュールは筐体に成形し設置した後、接着
剤などで固定される。
「発明の効果」
以上述べたようにこの発明によれば光フアイバコイルモ
ジュールは可撓性のあるリボン状とされているため、収
納場所のさまざまな形状に合せて光フアイバコイルを形
成し、固定することができ、従来の機械ジャイロにない
スペースの有効利用を計ることができる。
ジュールは可撓性のあるリボン状とされているため、収
納場所のさまざまな形状に合せて光フアイバコイルを形
成し、固定することができ、従来の機械ジャイロにない
スペースの有効利用を計ることができる。
第1図、第2図はそれぞれ光フアイバコイルモジュール
の実施例を示す図、第3図は光フアイバコイルモジュー
ルの拡大断面図、第4図乃至第6図はそれぞれ光フアイ
バコイルモジュールを筐体に設置した状態を示す斜視図
、第7図は光干渉角速度計の一例を示すブロック図、第
8図は従来の光フアイバコイルモジュールを示す斜視図
である。
の実施例を示す図、第3図は光フアイバコイルモジュー
ルの拡大断面図、第4図乃至第6図はそれぞれ光フアイ
バコイルモジュールを筐体に設置した状態を示す斜視図
、第7図は光干渉角速度計の一例を示すブロック図、第
8図は従来の光フアイバコイルモジュールを示す斜視図
である。
Claims (2)
- (1)光源と、巻回してなる光ファイバよりなるリング
干渉計と、そのリング干渉計からの干渉光を電気信号に
変換する光電変換手段とからなる光干渉角速度計におい
て、 上記巻回してなる光ファイバがリボン状に構成されてい
ることを特徴とする光干渉角速度計。 - (2)上記巻回してなる光ファイバが取付部の形状に沿
って固定されている請求項1記載の光干渉角速度計。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63137780A JPH01305311A (ja) | 1988-06-03 | 1988-06-03 | 光干渉角速度計 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63137780A JPH01305311A (ja) | 1988-06-03 | 1988-06-03 | 光干渉角速度計 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01305311A true JPH01305311A (ja) | 1989-12-08 |
Family
ID=15206668
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63137780A Pending JPH01305311A (ja) | 1988-06-03 | 1988-06-03 | 光干渉角速度計 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH01305311A (ja) |
-
1988
- 1988-06-03 JP JP63137780A patent/JPH01305311A/ja active Pending
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