JPH04132284A - 導波路型リングレーザ及び導波路型リングレーザジャイロ - Google Patents
導波路型リングレーザ及び導波路型リングレーザジャイロInfo
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- JPH04132284A JPH04132284A JP25390890A JP25390890A JPH04132284A JP H04132284 A JPH04132284 A JP H04132284A JP 25390890 A JP25390890 A JP 25390890A JP 25390890 A JP25390890 A JP 25390890A JP H04132284 A JPH04132284 A JP H04132284A
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Links
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Landscapes
- Lasers (AREA)
- Gyroscopes (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〕
本発明は光ジヤイロの一種である導波路型リングレーザ
及びそのリングレーザを用いたジャイロに関するもので
ある。
及びそのリングレーザを用いたジャイロに関するもので
ある。
（従来技術〕
従来光ジヤイロは機械的なジャイロに比べ高精度で長寿
命なジャイロを構成することができるため、種々の方式
が提案されている。従来の光ジヤイロの中でリングレー
ザジャイロは、ガスレーザ例えばＨｅ−Ｎｅレーザを用
いて空間でリング（ループ状の光路）を形成し、サグナ
ック効果によって回転の角速度を検出するようにしたも
のである。ガスレーザを用いたリングレーザジャイロは
高精度で高いダイナミックレンジを有し高いリニアリテ
ィが確保されているため、慣性航法等に実用化されてい
る。
命なジャイロを構成することができるため、種々の方式
が提案されている。従来の光ジヤイロの中でリングレー
ザジャイロは、ガスレーザ例えばＨｅ−Ｎｅレーザを用
いて空間でリング（ループ状の光路）を形成し、サグナ
ック効果によって回転の角速度を検出するようにしたも
のである。ガスレーザを用いたリングレーザジャイロは
高精度で高いダイナミックレンジを有し高いリニアリテ
ィが確保されているため、慣性航法等に実用化されてい
る。
又光ファイバを用いたジャイロとして、位相変調方式、
セロダイン方式、直交偏波方式、パッシブレゾナント方
式等の種々の方式が提案されている。（日経メカニカル
、 １９８５年６月３日号、第７５〜８７頁） （発明が解決しようとする課題〕 しかしながらガスレーザを用いたリングレーザジャイロ
では、ガスレーザを使用ししかも空間でループ状の光路
を形成する必要があるため、光学素子に高精度の加工を
必要とする。そのためシステム自体が大型化し高価なも
のになるという欠点があった。又ガスレーザを用いてい
るため寿命が短く、又定期的な点検が必要であった。
セロダイン方式、直交偏波方式、パッシブレゾナント方
式等の種々の方式が提案されている。（日経メカニカル
、 １９８５年６月３日号、第７５〜８７頁） （発明が解決しようとする課題〕 しかしながらガスレーザを用いたリングレーザジャイロ
では、ガスレーザを使用ししかも空間でループ状の光路
を形成する必要があるため、光学素子に高精度の加工を
必要とする。そのためシステム自体が大型化し高価なも
のになるという欠点があった。又ガスレーザを用いてい
るため寿命が短く、又定期的な点検が必要であった。
−力先レーザジャイロは、パッシブレゾナント方式以外
の方式では数百ｍ以上の光ファイバを使用し、コイル状
に巻いたり光フアイバ同士を融着する必要があり、工数
が複雑で量産性が悪いという欠点があった。又高精度の
信号を得るためには信号処理回路が複雑になり低価格化
が困難であった。又パッシブレゾナント方式の光ファイ
ハシ中イロは光源のループ長を短くすることができるが
、精度を上げるためには光学系及び信号処理系が複雑に
なるという欠点があった。又光源にスペクトル幅の狭い
特殊な光源を必要とするという欠点があった。
の方式では数百ｍ以上の光ファイバを使用し、コイル状
に巻いたり光フアイバ同士を融着する必要があり、工数
が複雑で量産性が悪いという欠点があった。又高精度の
信号を得るためには信号処理回路が複雑になり低価格化
が困難であった。又パッシブレゾナント方式の光ファイ
ハシ中イロは光源のループ長を短くすることができるが
、精度を上げるためには光学系及び信号処理系が複雑に
なるという欠点があった。又光源にスペクトル幅の狭い
特殊な光源を必要とするという欠点があった。
本発明はこのような従来のレーザジャイロの問題点に鑑
みてなされたものであって、小型で量産性に冨むレーザ
ジャイロとそのレーザジャイロに用いる導波路型リング
レーザを提供することを技術的課題とする。
みてなされたものであって、小型で量産性に冨むレーザ
ジャイロとそのレーザジャイロに用いる導波路型リング
レーザを提供することを技術的課題とする。
本願の請求項１の発明は、特定波長に対してゲインを有
する微量元素をドーピングした固体基板に、屈折率が高
いリング状の導波路ループ、該導波路ループに励起光を
導入する導入用導波路、及び該導波路ループから光を出
射させる出射用導波路を有することを特徴とするもので
ある。
する微量元素をドーピングした固体基板に、屈折率が高
いリング状の導波路ループ、該導波路ループに励起光を
導入する導入用導波路、及び該導波路ループから光を出
射させる出射用導波路を有することを特徴とするもので
ある。
又本願の請求項２の発明は、固体基板に、特定波長に対
してゲインを有する微量元素をドーピングして形成され
るリング状の導波路ループ、該導波路ループに励起光を
導入する導入用導波路、及び該導波路ループから光を出
射させる出射用導波路を有することを特徴とするもので
ある。
してゲインを有する微量元素をドーピングして形成され
るリング状の導波路ループ、該導波路ループに励起光を
導入する導入用導波路、及び該導波路ループから光を出
射させる出射用導波路を有することを特徴とするもので
ある。
又本願の請求項４の発明では、リングレーザは第１．第
２の出射用導波路を有し、その一方の導波路に設けられ
るλ／４シフト板と、該λ／４シフト板の出力側に設け
られ該一対の出射路を交叉させる合波部と、を有するこ
とを特徴とするものである。
２の出射用導波路を有し、その一方の導波路に設けられ
るλ／４シフト板と、該λ／４シフト板の出力側に設け
られ該一対の出射路を交叉させる合波部と、を有するこ
とを特徴とするものである。
又本願の請求項５の発明は、請求項１又は２記載のリン
グレーザの励起光の導入用導波路に光を入射する光源と
、出射用導波路内の光信号の合波によって得られる周波
数差を検出する検出手段と、を有することを特徴とする
ものである。
グレーザの励起光の導入用導波路に光を入射する光源と
、出射用導波路内の光信号の合波によって得られる周波
数差を検出する検出手段と、を有することを特徴とする
ものである。
更に本願の請求項６の発明は、請求項４記載のリングレ
ーザの励起光の導入用導波路に光を入射する光源と、リ
ングレーザの出射光をその偏光面によって分離する偏光
ビームスプリッタと、偏光ビームスプリッタより得られ
る相異なる偏光面のレーザ光を夫々電気信号に変換する
一対の受光素子と、一対の受光素子の出力の位相差によ
って方向を判別する方向判別回路と、方向判別回路の出
力によっていずれか一方の出力をアップカウント又はダ
ウンカウントするアップダウンカウンタと、を有するこ
とを特徴とするものである。
ーザの励起光の導入用導波路に光を入射する光源と、リ
ングレーザの出射光をその偏光面によって分離する偏光
ビームスプリッタと、偏光ビームスプリッタより得られ
る相異なる偏光面のレーザ光を夫々電気信号に変換する
一対の受光素子と、一対の受光素子の出力の位相差によ
って方向を判別する方向判別回路と、方向判別回路の出
力によっていずれか一方の出力をアップカウント又はダ
ウンカウントするアップダウンカウンタと、を有するこ
とを特徴とするものである。
〔作用］
このような特徴を有する本願の請求項１〜４の発明によ
れば、外部から導入用導波路に励起光を与えることによ
ってリングレーザ自体で一定の周波数でレーザ発振を行
う。そしてリングレーザジャイロ自体がリング状のルー
プの面に垂直な軸に沿って回転しているときには、出射
用導波路から得られるレーザ光の波長はその回転方向と
角速度に応じて変化することとなる。従ってこれらの周
波数差によって回転角速度を検出することができる。又
本願の請求項４の発明では、このリングレーザの一方の
導波路にλ／４のシフト板を設けて直線偏光を円偏光に
変換している。そして本願の請求項５．６の発明では、
その信号を偏光ビームスプリッタによって分離して出力
させることによって方向の判別を可能としている。
れば、外部から導入用導波路に励起光を与えることによ
ってリングレーザ自体で一定の周波数でレーザ発振を行
う。そしてリングレーザジャイロ自体がリング状のルー
プの面に垂直な軸に沿って回転しているときには、出射
用導波路から得られるレーザ光の波長はその回転方向と
角速度に応じて変化することとなる。従ってこれらの周
波数差によって回転角速度を検出することができる。又
本願の請求項４の発明では、このリングレーザの一方の
導波路にλ／４のシフト板を設けて直線偏光を円偏光に
変換している。そして本願の請求項５．６の発明では、
その信号を偏光ビームスプリッタによって分離して出力
させることによって方向の判別を可能としている。
第１図は本発明の一実施例によるリングレーザジャイロ
の主要構成要素である導波路型のリングレーザの構造を
示す図である。本図においてリングレーザｌは平板状の
レーザガラス基板２、例えば石英ガラス、ソーダガラス
又はＹＩＧ結晶やガラスレーザ用ガラス上に、図示のよ
うな導波路が形成される。導波路は円形のループ３と、
その−端に接して光を入射させる導波路４、これと対象
な位置に円の接線方向に光を出射させるための導波路５
，６が形成される。これらの導波路は例えば希土類金属
、エルビウム（Ｅｒ）やイツトリウム（Ｙ）、ネオジウ
ム（Ｎｄ）等をレーザガラス基板２に微量ドーピングす
ることによって形成される。
の主要構成要素である導波路型のリングレーザの構造を
示す図である。本図においてリングレーザｌは平板状の
レーザガラス基板２、例えば石英ガラス、ソーダガラス
又はＹＩＧ結晶やガラスレーザ用ガラス上に、図示のよ
うな導波路が形成される。導波路は円形のループ３と、
その−端に接して光を入射させる導波路４、これと対象
な位置に円の接線方向に光を出射させるための導波路５
，６が形成される。これらの導波路は例えば希土類金属
、エルビウム（Ｅｒ）やイツトリウム（Ｙ）、ネオジウ
ム（Ｎｄ）等をレーザガラス基板２に微量ドーピングす
ることによって形成される。
そしてこの導波路型リングレーザの一端、側ち導波路４
の端面にリングレーザにエネルギーを与えるための励起
光を照射することによって、導波路ループを構成するド
ーピング媒質に応じた周波数でレーザ発振を起こさせる
ことができる。レーザ発振は励起光の波長とドーピング
物質の吸収波長、及び発光する波長とが一定の関係を満
足するときに生しる。例えば励起光の波長を８０２ｎｍ
、 ドーピング物質をネオジウム（Ｎｄ）とすると、
レーザ発光する波長は１１０５４ｎとなる。この波長は
導波路型リングレーザ１の導波路やループ３の大きさに
無関係に定まる。そしてこのリングレーザ１が静止して
いる場合には、導波路５及び６より出射するレーザ光の
周波数は同一となるが、リングレーザ１自体が矢印Ａ又
はＢ方向に回転しているときには出射するレーザ光の周
波数差はその回転角速度に比例して大きくなる。従って
その周波数差を何らかの形で取り出すことによってリン
グレーザジャイロとして用いることができる。例えば図
示の導波路５及び６の端面から出射される左回り及び右
回りの光を混合して干渉させることによりそのビート周
波数から回転角速度や回転角を検出することができる。
の端面にリングレーザにエネルギーを与えるための励起
光を照射することによって、導波路ループを構成するド
ーピング媒質に応じた周波数でレーザ発振を起こさせる
ことができる。レーザ発振は励起光の波長とドーピング
物質の吸収波長、及び発光する波長とが一定の関係を満
足するときに生しる。例えば励起光の波長を８０２ｎｍ
、 ドーピング物質をネオジウム（Ｎｄ）とすると、
レーザ発光する波長は１１０５４ｎとなる。この波長は
導波路型リングレーザ１の導波路やループ３の大きさに
無関係に定まる。そしてこのリングレーザ１が静止して
いる場合には、導波路５及び６より出射するレーザ光の
周波数は同一となるが、リングレーザ１自体が矢印Ａ又
はＢ方向に回転しているときには出射するレーザ光の周
波数差はその回転角速度に比例して大きくなる。従って
その周波数差を何らかの形で取り出すことによってリン
グレーザジャイロとして用いることができる。例えば図
示の導波路５及び６の端面から出射される左回り及び右
回りの光を混合して干渉させることによりそのビート周
波数から回転角速度や回転角を検出することができる。
又導波路型リングレーザは、レーザガラス基板自体に希
土類金属等の微量元素をドーピングして特定波長に対し
てゲインを有する基板とし、この基板上又は基板内に第
１図と同様に円形のループ３と導光用導波路４、出射用
導波路５，６を形成してもよい。この場合にはループ３
や入射用及び出射用の導波路４〜６は基板よりも高い屈
折率を有するように構成する。例えばガラス基板上にチ
タンＴｉを蒸着し、フォトリソグラフィ法等によって導
波路のマスクパターンを設け、更に拡散源であるＡｇ金
属を蒸着する。そして電気炉内で一定電圧を印加してＴ
ｉ膜の隙間を通してＡｇイオンをガラス基板上に拡散さ
せることによって、導波路パターンを形成する。又高屈
折率を有する導波路の形成はこの方法に限らず、導波路
部分のみの屈折率を上昇させる種々の方法によって実現
することができる。
土類金属等の微量元素をドーピングして特定波長に対し
てゲインを有する基板とし、この基板上又は基板内に第
１図と同様に円形のループ３と導光用導波路４、出射用
導波路５，６を形成してもよい。この場合にはループ３
や入射用及び出射用の導波路４〜６は基板よりも高い屈
折率を有するように構成する。例えばガラス基板上にチ
タンＴｉを蒸着し、フォトリソグラフィ法等によって導
波路のマスクパターンを設け、更に拡散源であるＡｇ金
属を蒸着する。そして電気炉内で一定電圧を印加してＴ
ｉ膜の隙間を通してＡｇイオンをガラス基板上に拡散さ
せることによって、導波路パターンを形成する。又高屈
折率を有する導波路の形成はこの方法に限らず、導波路
部分のみの屈折率を上昇させる種々の方法によって実現
することができる。
第２図は導波路型リングレーザに方向を判別するための
検出手段を付加して構成したリングレーザジャイロの構
成を示すブロック図である。本実施例におけるリングレ
ーザＩＡは第１図のリングレーザＩと異なりリング３か
ら出力される出力用の導波路５．６を第２図に示すよう
に分離しており、その一方の導波路、例えば導波路６に
λ／４のシフト板１１を取付けている。λ／４シフト板
１１は、例えば複屈折材料をガラスレーザ基板ｌに密着
して取付けることにより構成される。そして導波路４の
端面より励起用光を入射するための光源、例えばレーザ
ダイオード１２を取付ける。更に導波路６と導波路５と
を交差させて干渉させた状態で光をリングレーザＩＡよ
り出力するようにしている。導波路５及び６の交差部分
から出射されるレーザ光はレンズ１３を介して偏光ビー
ムスプリッタ１４に与えられる。偏光ビームスプリッタ
１４はＰ偏光及びＳ偏光のレーザ光を分離するものであ
って、出射光の光軸に対して４５°傾けて取付けられて
いる。そしてＰ偏光側及びＳ偏光側の出射部分に一対の
受光素子であるフォトダイオード１５．１６が配置され
る。フォトダイオード１５゜１６はレーザ光をその強度
に対応した電気信号に変換するものであって、その出力
はコンパレータ１７．１８に与えられる。コンパレータ
Ｉ７，１８は入力信号を二値信号として方向判別回路１
９に与える。この例での方向判別回路１９は２つの人力
の位相差に基づいて方向を判別するものであり、判別結
果に基づいてコンパレータ１７の出力をアップダウンカ
ウンタ２０のアップカウント／ダウンカウントの切換入
力端子（ｔＪ／Ｄ）に与える。アップダウンカウンタ２
０はコンパレータ１７の出力をアップカウント又はダウ
ンカウントするものである。尚アップダウンカウンタ２
ｏは、判別結果に基づいてコンパレータ１７の出力をア
ップカウント端子又はダウンカウント端子のいずれか一
方に選択的に入力することによって、アップカウント又
はダウンカウントするものを用いてもよい。
検出手段を付加して構成したリングレーザジャイロの構
成を示すブロック図である。本実施例におけるリングレ
ーザＩＡは第１図のリングレーザＩと異なりリング３か
ら出力される出力用の導波路５．６を第２図に示すよう
に分離しており、その一方の導波路、例えば導波路６に
λ／４のシフト板１１を取付けている。λ／４シフト板
１１は、例えば複屈折材料をガラスレーザ基板ｌに密着
して取付けることにより構成される。そして導波路４の
端面より励起用光を入射するための光源、例えばレーザ
ダイオード１２を取付ける。更に導波路６と導波路５と
を交差させて干渉させた状態で光をリングレーザＩＡよ
り出力するようにしている。導波路５及び６の交差部分
から出射されるレーザ光はレンズ１３を介して偏光ビー
ムスプリッタ１４に与えられる。偏光ビームスプリッタ
１４はＰ偏光及びＳ偏光のレーザ光を分離するものであ
って、出射光の光軸に対して４５°傾けて取付けられて
いる。そしてＰ偏光側及びＳ偏光側の出射部分に一対の
受光素子であるフォトダイオード１５．１６が配置され
る。フォトダイオード１５゜１６はレーザ光をその強度
に対応した電気信号に変換するものであって、その出力
はコンパレータ１７．１８に与えられる。コンパレータ
Ｉ７，１８は入力信号を二値信号として方向判別回路１
９に与える。この例での方向判別回路１９は２つの人力
の位相差に基づいて方向を判別するものであり、判別結
果に基づいてコンパレータ１７の出力をアップダウンカ
ウンタ２０のアップカウント／ダウンカウントの切換入
力端子（ｔＪ／Ｄ）に与える。アップダウンカウンタ２
０はコンパレータ１７の出力をアップカウント又はダウ
ンカウントするものである。尚アップダウンカウンタ２
ｏは、判別結果に基づいてコンパレータ１７の出力をア
ップカウント端子又はダウンカウント端子のいずれか一
方に選択的に入力することによって、アップカウント又
はダウンカウントするものを用いてもよい。
次に本実施例の動作について説明する。まず励起用のレ
ーザダイオード１２を駆動して導波路型リングレーザＩ
Ａにエネルギーを与える。こうすれば前述したように左
回り及び右回りの光が両側の導波路５．６より得られる
。そして一方の導波路５では図示のように直線偏光のレ
ーザ光が合波部に与えられ、この直線偏光の光は４５°
傾いた偏光ビームスプリッタＩ４に与えられるため直線
偏光Ｅ１の光はＸ、Ｙの直行成分を用いて以下のように
記述される。
ーザダイオード１２を駆動して導波路型リングレーザＩ
Ａにエネルギーを与える。こうすれば前述したように左
回り及び右回りの光が両側の導波路５．６より得られる
。そして一方の導波路５では図示のように直線偏光のレ
ーザ光が合波部に与えられ、この直線偏光の光は４５°
傾いた偏光ビームスプリッタＩ４に与えられるため直線
偏光Ｅ１の光はＸ、Ｙの直行成分を用いて以下のように
記述される。
Ｅｌに＝Ａ、ｃｏｓ（ω１ Ｌ＋δ、）Ｅ １ｙ＝ Ａ
１ ｃｏｓ（ω１ ｔ＋δ＋） −−−−
（１）他方の導波路６からも直線偏光のレーザ光が得ら
れ、この信号がλ／４シフト板１１によって円偏光Ｅ２
に変換される。この円偏光Ｅ２はＸＸ方向の成分に分離
して以下のように表現される。
１ ｃｏｓ（ω１ ｔ＋δ＋） −−−−
（１）他方の導波路６からも直線偏光のレーザ光が得ら
れ、この信号がλ／４シフト板１１によって円偏光Ｅ２
に変換される。この円偏光Ｅ２はＸＸ方向の成分に分離
して以下のように表現される。
Ｅｚｘ＝Ａ２ ｃｏｓ（ωｚ む＋６２）Ｅ ２ ｙ
：Ａ ２ ＣＯ３（ωｚｔ＋６２＋π／２） −−（
２）これらの２つの光を合波部によって合波し偏光ビー
ムスプリッタ１４によりＸ方向（Ｓ偏光成分）とＸ方向
（Ｐ偏光成分）の成分１ｘ、Ｉｙに分離すると、以下の
ようになる。
：Ａ ２ ＣＯ３（ωｚｔ＋６２＋π／２） −−（
２）これらの２つの光を合波部によって合波し偏光ビー
ムスプリッタ１４によりＸ方向（Ｓ偏光成分）とＸ方向
（Ｐ偏光成分）の成分１ｘ、Ｉｙに分離すると、以下の
ようになる。
ｌｘ ＝ ＥＩＸ＋ＥＺＫ ”
＝Ａ、”＋Ａ２”＋
２ ＡＩＡ２ｃｏｓ［（ω＋ −ωｚ） ｔ ＋（δ、
−δ２）１Ｉｙ ＝ ｌ Ｅ、、 ＋ Ｅ２ｙ ｉ
２＝ Ａ １ ” ＋ Ａ ２ ” ＋ ２ Ａ ＋ Ａ ｚｃＯ３［（（ｄ ＋ （ｔ） ｚ
） Ｌ＋（δ８−δ２＋π／２］ ・・・・
・−（４）ここでδ、−６２を０としても一般性を失わ
ないためこれを０とし、信号の強度Ａ ＋ ” ＋ Ａ
２ ”を無視してビート信号成分のみを示すと以下の
ようになる。
−δ２）１Ｉｙ ＝ ｌ Ｅ、、 ＋ Ｅ２ｙ ｉ
２＝ Ａ １ ” ＋ Ａ ２ ” ＋ ２ Ａ ＋ Ａ ｚｃＯ３［（（ｄ ＋ （ｔ） ｚ
） Ｌ＋（δ８−δ２＋π／２］ ・・・・
・−（４）ここでδ、−６２を０としても一般性を失わ
ないためこれを０とし、信号の強度Ａ ＋ ” ＋ Ａ
２ ”を無視してビート信号成分のみを示すと以下の
ようになる。
ｌｘ 、、ｔ＝ ２ Ａｔ Ａｚ Ｃｏｓ［（（ｄｔ
（ｔ）ｚ） ｔ ］・−（５） ＩＶｓ＊、＝ ２ Ａｔ ＡＨＣｏｓ［（（ＩＩ）ｌ
−（Ｌ）Ｚ） ｔ ＋ π／２］＝ ２ Ａｔ Ａｔ
ｓｉｎ ［（ａｚ ａｄｚ） ｔ ］・＝ （６） 従って偏光ビームスプリッタ１４によりＳ偏光及びＰ偏
光成分が分離されＰ偏光の信号は偏光ビームスプリッタ
Ｉ４を透過してフォトダイオード１５により、Ｓ偏光成
分は偏光ビームスプリッタ１４で反射されフォトダイオ
ード１６によって夫々検波されビート周波数の信号が得
られる。従ってビート信号の位相関係は第３図ら）に示
すように右回りのときにはＰ偏光の波形成形出力を基準
としてＳ偏光の出力の位相が進んでおり、左回りのとき
にはこの位相が遅れた信号が得られることとなる。従っ
て方向判別回路１９によってその方向を判別し、コンパ
レータ１７の出力をアップカウント又はダウンカウント
する。そしてこのアップダウンカウンタ２０を所定周期
毎にリセットすればリセットする直前のアップダウンカ
ウンタの計数値が角速度信号を示している。又リングレ
ーザが回転を開始して以後アップダウンカウンタ２０を
リセットしなければ、回転角度信号が得られる。
（ｔ）ｚ） ｔ ］・−（５） ＩＶｓ＊、＝ ２ Ａｔ ＡＨＣｏｓ［（（ＩＩ）ｌ
−（Ｌ）Ｚ） ｔ ＋ π／２］＝ ２ Ａｔ Ａｔ
ｓｉｎ ［（ａｚ ａｄｚ） ｔ ］・＝ （６） 従って偏光ビームスプリッタ１４によりＳ偏光及びＰ偏
光成分が分離されＰ偏光の信号は偏光ビームスプリッタ
Ｉ４を透過してフォトダイオード１５により、Ｓ偏光成
分は偏光ビームスプリッタ１４で反射されフォトダイオ
ード１６によって夫々検波されビート周波数の信号が得
られる。従ってビート信号の位相関係は第３図ら）に示
すように右回りのときにはＰ偏光の波形成形出力を基準
としてＳ偏光の出力の位相が進んでおり、左回りのとき
にはこの位相が遅れた信号が得られることとなる。従っ
て方向判別回路１９によってその方向を判別し、コンパ
レータ１７の出力をアップカウント又はダウンカウント
する。そしてこのアップダウンカウンタ２０を所定周期
毎にリセットすればリセットする直前のアップダウンカ
ウンタの計数値が角速度信号を示している。又リングレ
ーザが回転を開始して以後アップダウンカウンタ２０を
リセットしなければ、回転角度信号が得られる。
第４図は本発明のリングレーザジャイロの他の実施例を
示す図である。本実施例のリングレーザＩＢは合波部か
ら再び２つの方向に分離した点を除いて第２実施例と同
様である。そして導波路７の出力側にはＰ偏光成分を透
過させる偏光板２１を有するフォトダイオード２２を配
置する。又導波路８の出力側にはＳ偏光成分を透過させ
る偏光板２３を介してフォトダイオード２４を配置する
。
示す図である。本実施例のリングレーザＩＢは合波部か
ら再び２つの方向に分離した点を除いて第２実施例と同
様である。そして導波路７の出力側にはＰ偏光成分を透
過させる偏光板２１を有するフォトダイオード２２を配
置する。又導波路８の出力側にはＳ偏光成分を透過させ
る偏光板２３を介してフォトダイオード２４を配置する
。
こうすればフォトダイオード２２はＰ偏光成分、フォト
ダイオード２４はＳ偏光成分のみが受光される。その他
の構成は前述した第２実施例と同様であり、リングレー
ザジャイロの系がＡ又はＢ方向のいずれかに回転すると
きに、その回転角速度や回転角を検出することができる
。
ダイオード２４はＳ偏光成分のみが受光される。その他
の構成は前述した第２実施例と同様であり、リングレー
ザジャイロの系がＡ又はＢ方向のいずれかに回転すると
きに、その回転角速度や回転角を検出することができる
。
以上詳細に説明したように本発明では、ガラス基板上に
導波路によってリング状のレーザを構成している。従っ
て従来の光ジヤイロと異なり、光ファイバを用いること
なくモノリシック化を行うことができる。そのため従来
の光ジヤイロの欠点であった量産性の悪さを大幅に改善
することができる。又信号処理系もパッシブレゾナント
方式のレーザジャイロに比べて簡単で、Ａ／Ｄ変換器等
の信号処理系を用いることなくリニアリティが優れた出
力を得ることができる。更に励起用の光源に半導体レー
ザを用いることにより、システム全体を大幅に小型化す
ることができ、低価格化を実現することも可能となる。
導波路によってリング状のレーザを構成している。従っ
て従来の光ジヤイロと異なり、光ファイバを用いること
なくモノリシック化を行うことができる。そのため従来
の光ジヤイロの欠点であった量産性の悪さを大幅に改善
することができる。又信号処理系もパッシブレゾナント
方式のレーザジャイロに比べて簡単で、Ａ／Ｄ変換器等
の信号処理系を用いることなくリニアリティが優れた出
力を得ることができる。更に励起用の光源に半導体レー
ザを用いることにより、システム全体を大幅に小型化す
ることができ、低価格化を実現することも可能となる。
第１図は本発明の一実施例によるリングレーザの構成を
示す図、第２図は本発明の第２の実施例によるリングレ
ーザとこのリングレーザを用いたレーザジャイロの全体
構成を示すブロック図、第３図（ａ）は第２実施例のリ
ングレーザの偏光方向を示す図、第３図（ｂ）はこの実
施例のリングレーザジャイロの出力信号の位相を示すタ
イムチャート、第４図は本発明の第３実施例によるリン
グレーザジャイロを示すブロック図である。 第１図 ノ １ 、 Ｉ Ａ、 １ Ｂ−−−−−リングレーザ
２−−一−−レーザガラス基板 ３−・−・−ル
ープ ４−−一〜入射用導波路 ５，６，７．８−
・−・・−出射用導波路１１−−−−−λ／４シフト板
１２−−〜−−レーザダイオード １３−一一−
−レンズ １４−・・−偏光ビームスプリッタ １
５． １６． ２２． ２４−一一−−−−フォトダイ
オード １７，１Ｂ−・−・−コンパレータ１９−−
−−一方向判別回路 ２０−−−−−−−アップダウ
ンカウンタ２１． ２３−−−一偏光板 １−−−−・−リンク゛し一寸゛ ２−−−−−−− Ｌ−”ｊ”ｔｆラス幕１艮３−−
−−−−−ルーア ４−−−一・−・Ｘ墳１弔４表終 ５．６−・−ｍ−と４ｊｌ！１４農椿 第 図 第 図 （ａ） 第 図 （ｂ）
示す図、第２図は本発明の第２の実施例によるリングレ
ーザとこのリングレーザを用いたレーザジャイロの全体
構成を示すブロック図、第３図（ａ）は第２実施例のリ
ングレーザの偏光方向を示す図、第３図（ｂ）はこの実
施例のリングレーザジャイロの出力信号の位相を示すタ
イムチャート、第４図は本発明の第３実施例によるリン
グレーザジャイロを示すブロック図である。 第１図 ノ １ 、 Ｉ Ａ、 １ Ｂ−−−−−リングレーザ
２−−一−−レーザガラス基板 ３−・−・−ル
ープ ４−−一〜入射用導波路 ５，６，７．８−
・−・・−出射用導波路１１−−−−−λ／４シフト板
１２−−〜−−レーザダイオード １３−一一−
−レンズ １４−・・−偏光ビームスプリッタ １
５． １６． ２２． ２４−一一−−−−フォトダイ
オード １７，１Ｂ−・−・−コンパレータ１９−−
−−一方向判別回路 ２０−−−−−−−アップダウ
ンカウンタ２１． ２３−−−一偏光板 １−−−−・−リンク゛し一寸゛ ２−−−−−−− Ｌ−”ｊ”ｔｆラス幕１艮３−−
−−−−−ルーア ４−−−一・−・Ｘ墳１弔４表終 ５．６−・−ｍ−と４ｊｌ！１４農椿 第 図 第 図 （ａ） 第 図 （ｂ）
Claims (6)
- （１）特定波長に対してゲインを有する微量元素をドー
ピングした固体基板に、屈折率が高いリング状の導波路
ループ、該導波路ループに励起光を導入する導入用導波
路、及び該導波路ループから光を出射させる出射用導波
路を有することを特徴とする導波路型リングレーザ。 - （２）固体基板に、特定波長に対してゲインを有する微
量元素をドーピングして形成されるリング状の導波路ル
ープ、該導波路ループに励起光を導入する導入用導波路
、及び該導波路ループから光を出射させる出射用導波路
を有することを特徴とする導波路型リングレーザ。 - （３）前記微量元素は希土類元素であることを特徴とす
る請求項１又は２記載の導波路型リングレーザ。 - （４）前記リングレーザは第１、第２の出射用導波路を
有し、その一方の導波路に設けられるλ／４シフト板と
、該λ／４シフト板の出力側に設けられ該一対の出射路
を交叉させる合波部と、を有することを特徴とする請求
項１〜３項のいずれか１項に記載の導波路型リングレー
ザ。 - （５）前記請求項１又は２記載のリングレーザの励起光
の導入用導波路に光を入射する光源と、前記出射用導波
路内の光信号の合波によって得られる周波数差を検出す
る検出手段と、を有することを特徴とする導波路型リン
グレーザジャイロ。 - （６）前記請求項４記載のリングレーザの励起光の導入
用導波路に光を入射する光源と、前記リングレーザの出
射光をその偏光面によって分離する偏光ビームスプリッ
タと、 前記偏光ビームスプリッタより得られる相異なる偏光面
のレーザ光を夫々電気信号に変換する一対の受光素子と
、 前記一対の受光素子の出力の位相差によって方向を判別
する方向判別回路と、 前記方向判別回路の出力によっていずれか一方の出力を
アップカウント又はダウンカウントするアップダウンカ
ウンタと、を有することを特徴とする導波路型リングレ
ーザジャイロ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25390890A JPH04132284A (ja) | 1990-09-21 | 1990-09-21 | 導波路型リングレーザ及び導波路型リングレーザジャイロ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25390890A JPH04132284A (ja) | 1990-09-21 | 1990-09-21 | 導波路型リングレーザ及び導波路型リングレーザジャイロ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04132284A true JPH04132284A (ja) | 1992-05-06 |
Family
ID=17257731
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25390890A Pending JPH04132284A (ja) | 1990-09-21 | 1990-09-21 | 導波路型リングレーザ及び導波路型リングレーザジャイロ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04132284A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5349601A (en) * | 1993-09-20 | 1994-09-20 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Unidirectional ring lasers |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS53146587A (en) * | 1977-05-26 | 1978-12-20 | Nec Corp | Laser gyro |
| JPS5882113A (ja) * | 1981-10-15 | 1983-05-17 | ハネウエル・インコ−ポレ−テツド | 角速度センサ |
| JPS59126912A (ja) * | 1983-01-11 | 1984-07-21 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 光フアイバジヤイロ |
| JPH02158183A (ja) * | 1988-12-12 | 1990-06-18 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光ジャイロ |
-
1990
- 1990-09-21 JP JP25390890A patent/JPH04132284A/ja active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS53146587A (en) * | 1977-05-26 | 1978-12-20 | Nec Corp | Laser gyro |
| JPS5882113A (ja) * | 1981-10-15 | 1983-05-17 | ハネウエル・インコ−ポレ−テツド | 角速度センサ |
| JPS59126912A (ja) * | 1983-01-11 | 1984-07-21 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 光フアイバジヤイロ |
| JPH02158183A (ja) * | 1988-12-12 | 1990-06-18 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光ジャイロ |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5349601A (en) * | 1993-09-20 | 1994-09-20 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Unidirectional ring lasers |
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