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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