JPH04233410A - 光ファイバジャイロスコープ - Google Patents
光ファイバジャイロスコープInfo
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- JPH04233410A JPH04233410A JP3215344A JP21534491A JPH04233410A JP H04233410 A JPH04233410 A JP H04233410A JP 3215344 A JP3215344 A JP 3215344A JP 21534491 A JP21534491 A JP 21534491A JP H04233410 A JPH04233410 A JP H04233410A
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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
- G01C19/725—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 using nxn optical couplers, e.g. 3x3 couplers
-
- G—PHYSICS
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- 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
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- 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
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、本質的に電気的、光学
的、および電気光学的機能装置および１以上の光ファイ
バコイルから構成されている回転速度測定用光ファイバ
ジャイロスコ−プに関する。
的、および電気光学的機能装置および１以上の光ファイ
バコイルから構成されている回転速度測定用光ファイバ
ジャイロスコ−プに関する。
【０００２】
【従来の技術】上記のような回転速度測定用光ファイバ
ジャイロスコ−プは、雑誌”Ｅｌｅｋｔｒｉｓｃｈｅｓ
Ｎａｃｈｒｉｃｈｔｅｎｗｅｓｅｎ”の１９８７年
の第６１巻第４番の３７２ 乃至３７８ 頁に記載され
ている。この光ファイバジャイロスコ−プにおいて、光
学的および電気光学的機能装置は電気的機能装置から分
離されたハウジングに含まれる。ハウジングは、本質的
にレ−ザモジュ−ル、検出器モジュ−ル、および検出器
モジュ−ルとファイバコイルとの間に結合されたＩＯＣ
モジュ−ルを含む。ＩＯＣモジュ−ルにおいて、結合器
、偏光子、位相変調器、およびビ−ムスプリッタはＬｉ
ＮｂＯ３基板上に集積される。
ジャイロスコ−プは、雑誌”Ｅｌｅｋｔｒｉｓｃｈｅｓ
Ｎａｃｈｒｉｃｈｔｅｎｗｅｓｅｎ”の１９８７年
の第６１巻第４番の３７２ 乃至３７８ 頁に記載され
ている。この光ファイバジャイロスコ−プにおいて、光
学的および電気光学的機能装置は電気的機能装置から分
離されたハウジングに含まれる。ハウジングは、本質的
にレ−ザモジュ−ル、検出器モジュ−ル、および検出器
モジュ−ルとファイバコイルとの間に結合されたＩＯＣ
モジュ−ルを含む。ＩＯＣモジュ−ルにおいて、結合器
、偏光子、位相変調器、およびビ−ムスプリッタはＬｉ
ＮｂＯ３基板上に集積される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】このようなジャイロス
コ−プ、特に光学的な部品の製造費用は、応用の範囲が
限定されるためかなりかかる。最適な動作特性を達成す
るためにミクロンより下の範囲の公差が、光学導波体が
一方ではレ−ザおよび検出器と、他方ではＩＯＣモジュ
−ルと結合する時、およびファイバコイルの端部がＩＯ
Ｃモジュ−ルと結合する時に保持されなければならない
。これは、調整作用に時間と費用を大いに要する。本発
明の目的は、製造中に必要な調整作業が減少され、低価
格で大量生産されるように光ファイバジャイロスコ−プ
を改良することである。
コ−プ、特に光学的な部品の製造費用は、応用の範囲が
限定されるためかなりかかる。最適な動作特性を達成す
るためにミクロンより下の範囲の公差が、光学導波体が
一方ではレ−ザおよび検出器と、他方ではＩＯＣモジュ
−ルと結合する時、およびファイバコイルの端部がＩＯ
Ｃモジュ−ルと結合する時に保持されなければならない
。これは、調整作用に時間と費用を大いに要する。本発
明の目的は、製造中に必要な調整作業が減少され、低価
格で大量生産されるように光ファイバジャイロスコ−プ
を改良することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】この目的は、少なくとも
光学的および電気光学的機能装置がシリコン基板上で集
積されることを特徴とする光ファイバジャイロスコ−プ
によって達成される。さらに光ファイバジャイロスコ−
プの有利な特徴は、請求項２以下に記載されている。
光学的および電気光学的機能装置がシリコン基板上で集
積されることを特徴とする光ファイバジャイロスコ−プ
によって達成される。さらに光ファイバジャイロスコ−
プの有利な特徴は、請求項２以下に記載されている。
【０００５】本発明に従った光ファイバジャイロスコ−
プの機能装置は、少なくとも簡単な実施例において光源
とファイバ，ファイバと検出器、およびファイバとＩＯ
Ｃモジュ−ルの結合を調整する必要が除去されるように
単一の基板上に集積される。それらは、低価格で製造さ
れ、制御可能な製造技術により高精度で作用されるシリ
コンの基板上で製造される。加えて、個々のあるいは全
ての電気的機能装置は基板上で集積され、さらに費用を
削減する。適当な”取付け孔”で製造される基板は、Ｃ
Ｄプレ−ヤ−に使用されるような低価格で大量生産され
るレ−ザチップの形をとった光源の使用を可能にする。
プの機能装置は、少なくとも簡単な実施例において光源
とファイバ，ファイバと検出器、およびファイバとＩＯ
Ｃモジュ−ルの結合を調整する必要が除去されるように
単一の基板上に集積される。それらは、低価格で製造さ
れ、制御可能な製造技術により高精度で作用されるシリ
コンの基板上で製造される。加えて、個々のあるいは全
ての電気的機能装置は基板上で集積され、さらに費用を
削減する。適当な”取付け孔”で製造される基板は、Ｃ
Ｄプレ−ヤ−に使用されるような低価格で大量生産され
るレ−ザチップの形をとった光源の使用を可能にする。
【０００６】
【実施例】図１乃至図４において、本発明の実施例の光
ファイバジャイロスコ−プの大規模集積機能装置は１と
して示されている。それは、結合器、偏光子およびビ−
ムスプリッタ等の光学的機能装置、光源、検出器および
位相変調器等の電気光学的機能装置より形成される。大
規模集積機能装置１のベ−スはシリコン基体２であり、
その上で光学的および電気光学的機能装置は、集積光学
導波体によって集積および相互接続される。図１におい
て個々の機能装置は、光源３、例えば短いコヒ−レント
長のレ−ザ、光源３と並ぶ検出器４、および前記結合器
５であり、この結合器５は光源および検出器を光学的に
接続する。結合器５の単一の導波体の端部は偏光子６を
通りＹ型接合のビ−ムスプリッタ７に接続される。接合
の分路８は、変調器９および溝１０の各端部を貫通する
。 ２つの溝１０は、基板２の外縁部上に並んで延在する。 溝１０においてファイバコイル１２の端部１３は、ビ−
ムスプリッタ７の分路８に光学的に結合され、その位置
に固定して保持される。
ファイバジャイロスコ−プの大規模集積機能装置は１と
して示されている。それは、結合器、偏光子およびビ−
ムスプリッタ等の光学的機能装置、光源、検出器および
位相変調器等の電気光学的機能装置より形成される。大
規模集積機能装置１のベ−スはシリコン基体２であり、
その上で光学的および電気光学的機能装置は、集積光学
導波体によって集積および相互接続される。図１におい
て個々の機能装置は、光源３、例えば短いコヒ−レント
長のレ−ザ、光源３と並ぶ検出器４、および前記結合器
５であり、この結合器５は光源および検出器を光学的に
接続する。結合器５の単一の導波体の端部は偏光子６を
通りＹ型接合のビ−ムスプリッタ７に接続される。接合
の分路８は、変調器９および溝１０の各端部を貫通する
。 ２つの溝１０は、基板２の外縁部上に並んで延在する。 溝１０においてファイバコイル１２の端部１３は、ビ−
ムスプリッタ７の分路８に光学的に結合され、その位置
に固定して保持される。
【０００７】光源３および検出器４の付近には、これら
の機能装置の間および基板２の近接した外縁部１４にお
いて、２つの領域１５が設けられ、大規模集積機能装置
１の簡単な実施例において電気光学的機能装置に接続さ
せる接続パッドとして設計され、光ファイバジャイロス
コ−プの電気的機能装置（示されていない）より来る制
御線１６を電気光学的機能装置に接続させる。大規模集
積機能装置１のさらに複雑な実施例において、領域１５
は検出器４の前置増幅器回路およびレ−ザの駆動回路、
あるいは全ての電気機能装置等のような電気的機能装置
の部分機能を含む。
の機能装置の間および基板２の近接した外縁部１４にお
いて、２つの領域１５が設けられ、大規模集積機能装置
１の簡単な実施例において電気光学的機能装置に接続さ
せる接続パッドとして設計され、光ファイバジャイロス
コ−プの電気的機能装置（示されていない）より来る制
御線１６を電気光学的機能装置に接続させる。大規模集
積機能装置１のさらに複雑な実施例において、領域１５
は検出器４の前置増幅器回路およびレ−ザの駆動回路、
あるいは全ての電気機能装置等のような電気的機能装置
の部分機能を含む。
【０００８】Ｓｉ上の受動機能装置を構成するため、モ
−ドフィ−ルドが偏光維持グラスファイバであるファイ
バコイル１２の導波体に十分に適合される燐あるいはゲ
ルマニウムをド−プされたＳｉＯ２ 導波体、およびレ
−ザ（光源３）のモ−ドフィ−ルドに十分に適合される
Ｓｉ３ Ｎ４ 導波体が使用される。Ｓｉ３ Ｎ４ お
よびＳｉＯ２ はまた偏光子６を製造するために使用さ
れる。検出器４に対してはＳｉは優れたベ−ス材料であ
る。必要ならばＧｅをド−プすることによって検出器４
の波長域は延在される。変調器９は、たとえば基板２に
拡散される、あるいはエピタキシャルに成長されたゲル
マニウムより、あるいはＳｉとＧｅの混合結晶より製造
される。
−ドフィ−ルドが偏光維持グラスファイバであるファイ
バコイル１２の導波体に十分に適合される燐あるいはゲ
ルマニウムをド−プされたＳｉＯ２ 導波体、およびレ
−ザ（光源３）のモ−ドフィ−ルドに十分に適合される
Ｓｉ３ Ｎ４ 導波体が使用される。Ｓｉ３ Ｎ４ お
よびＳｉＯ２ はまた偏光子６を製造するために使用さ
れる。検出器４に対してはＳｉは優れたベ−ス材料であ
る。必要ならばＧｅをド−プすることによって検出器４
の波長域は延在される。変調器９は、たとえば基板２に
拡散される、あるいはエピタキシャルに成長されたゲル
マニウムより、あるいはＳｉとＧｅの混合結晶より製造
される。
【０００９】Ｖ型あるいはＵ型の溝であるコイルの端部
１３を保持する溝１０は、例えば通常のエッチング技術
を使用して形成される。これらの技術（例えば、異方性
のあるいは化学的なエッチング）は、調整が必要でない
ため市販のレ−ザダイオ−ドを受けるために非常に精密
な公差の取付け孔を形成するために使用される。レ−ザ
ダイオ−ドは、ＧａＡｌＡｓの多量子ウェル層の形で基
板２上にエピタキシャル成長される。
１３を保持する溝１０は、例えば通常のエッチング技術
を使用して形成される。これらの技術（例えば、異方性
のあるいは化学的なエッチング）は、調整が必要でない
ため市販のレ−ザダイオ−ドを受けるために非常に精密
な公差の取付け孔を形成するために使用される。レ−ザ
ダイオ−ドは、ＧａＡｌＡｓの多量子ウェル層の形で基
板２上にエピタキシャル成長される。
【００１０】図２の大規模集積機能装置１において、光
源３の両側にはそれぞれ１つの検出器４が存在する。こ
れら３つの機能装置には、３×３結合器１８の入力ア−
ムが結合されている。後者の出力ア−ムの、２つはコイ
ルの端部１３を保持する溝１０で終わる。結合器の出力
の中央の出力ア−ムは接続されない。所望ならば、入力
パワ−をチェックする付加的な検出器がこのア−ムに接
続されることができる。基板２上の光源３および２つの
検出器４に関連して、図１の領域１５に相当する機能の
領域１５がある。
源３の両側にはそれぞれ１つの検出器４が存在する。こ
れら３つの機能装置には、３×３結合器１８の入力ア−
ムが結合されている。後者の出力ア−ムの、２つはコイ
ルの端部１３を保持する溝１０で終わる。結合器の出力
の中央の出力ア−ムは接続されない。所望ならば、入力
パワ−をチェックする付加的な検出器がこのア−ムに接
続されることができる。基板２上の光源３および２つの
検出器４に関連して、図１の領域１５に相当する機能の
領域１５がある。
【００１１】図３の大規模集積機能装置１は、図２の装
置の構造と類似している。３×３結合器１８の各出力ア
−ムは偏光子６を貫通し、Ｙ型の接合のビ−ムスプリッ
タ７に結合されている。各ビ−ムスプリッタ７のＹ型の
接合の分路８は変調器９を貫通し、ファイバコイル１２
の端部１３に結合される。３つのファイバコイル１２は
、上記大規模集積機能装置１に結合される。その上に備
え付けられた光ファイバジャイロスコ−プは、ファイバ
コイル１２が相互に直角である場合、３つの異なる特定
の方向の絶対回転速度を測定することができる。
置の構造と類似している。３×３結合器１８の各出力ア
−ムは偏光子６を貫通し、Ｙ型の接合のビ−ムスプリッ
タ７に結合されている。各ビ−ムスプリッタ７のＹ型の
接合の分路８は変調器９を貫通し、ファイバコイル１２
の端部１３に結合される。３つのファイバコイル１２は
、上記大規模集積機能装置１に結合される。その上に備
え付けられた光ファイバジャイロスコ−プは、ファイバ
コイル１２が相互に直角である場合、３つの異なる特定
の方向の絶対回転速度を測定することができる。
【００１２】図４の大規模集積機能装置１において、光
源３は外側の入力ア−ムが接続されていない３×３結合
器１８の中央のア−ムに接続される。結合器１８の３つ
の出力ア−ムは、並んで配置される３つの付加的な３×
３結合器１８の中央のア−ムにそれぞれ接続される。３
つの付加的な３×３結合器１８の２つの外側の各入力ア
−ムは、２つの外側のア−ムが装置１に３つのファイバ
コイル１２を結合する接続器を形成すると同時に、検出
器４の前で終わる。これらのファイバコイル１２の端部
１３はこの場合にも基板２の溝１０中に保持される。付
加的な３×３結合器１８の中央の出力ア−ムは接続され
ず、あるいは入力パワ−をチェックする検出器に結合さ
れる。
源３は外側の入力ア−ムが接続されていない３×３結合
器１８の中央のア−ムに接続される。結合器１８の３つ
の出力ア−ムは、並んで配置される３つの付加的な３×
３結合器１８の中央のア−ムにそれぞれ接続される。３
つの付加的な３×３結合器１８の２つの外側の各入力ア
−ムは、２つの外側のア−ムが装置１に３つのファイバ
コイル１２を結合する接続器を形成すると同時に、検出
器４の前で終わる。これらのファイバコイル１２の端部
１３はこの場合にも基板２の溝１０中に保持される。付
加的な３×３結合器１８の中央の出力ア−ムは接続され
ず、あるいは入力パワ−をチェックする検出器に結合さ
れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】結合されたファイバコイルを有する大規模集積
機能装置の第１の実施例の概略図。
機能装置の第１の実施例の概略図。
【図２】結合されたファイバコイルを有する大規模集積
機能装置の第２の実施例の概略図。
機能装置の第２の実施例の概略図。
【図３】結合されたファイバコイルを有する大規模集積
機能装置の第３の実施例の概略図。
機能装置の第３の実施例の概略図。
【図４】結合されたファイバコイルを有する大規模集積
機能装置の第４の実施例の概略図。
機能装置の第４の実施例の概略図。
１…大規模集積機能装置、２…基板、３…光源、４…検
出器、５，１８ …結合器、６…偏光子、７…ビ−ムス
プリッタ、９…変調器、１０…溝、１２…ファイバコイ
ル、１３…端部、１５…領域。
出器、５，１８ …結合器、６…偏光子、７…ビ−ムス
プリッタ、９…変調器、１０…溝、１２…ファイバコイ
ル、１３…端部、１５…領域。
Claims (3)
- 【請求項１】 本質的に電気的、光学的、および電気
光学的機能装置および１以上の光ファイバコイルから構
成されている回転速度測定用光ファイバジャイロスコ−
プにおいて、少なくとも光学的および電気光学的機能装
置がシリコン基板上に集積されることを特徴とする光フ
ァイバジャイロスコ−プ。 - 【請求項２】 光学導波体を介し相互接続される光源
、少なくとも１つの検出器、および少なくとも１つの３
×３の結合器がシリコン基板上で集積されることを特徴
とする請求項１記載の光ファイバジャイロスコ−プ。 - 【請求項３】 光学導波体を介し相互接続される光源
、少なくとも１つの検出器、結合器、偏光子、ビ−ムス
プリッタ、および変調器がシリコン基板上で集積される
ことを特徴とする請求項１記載の光ファイバジャイロス
コ−プ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE4027024A DE4027024A1 (de) | 1990-08-27 | 1990-08-27 | Faserkreisel |
| DE4027024:6 | 1990-08-27 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04233410A true JPH04233410A (ja) | 1992-08-21 |
Family
ID=6412987
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3215344A Pending JPH04233410A (ja) | 1990-08-27 | 1991-08-27 | 光ファイバジャイロスコープ |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5194917A (ja) |
| EP (1) | EP0475013B1 (ja) |
| JP (1) | JPH04233410A (ja) |
| AT (1) | ATE116429T1 (ja) |
| DE (2) | DE4027024A1 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007286062A (ja) * | 2006-04-18 | 2007-11-01 | Honeywell Internatl Inc | 外部共振器ビーム発生器を備える光共振器ジャイロ |
| JP2010276606A (ja) * | 2009-06-01 | 2010-12-09 | Honeywell Internatl Inc | シリコンオプティカルベンチフロントエンドによる干渉型光ファイバジャイロスコープ |
Families Citing this family (46)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2686411B1 (fr) * | 1992-01-17 | 1997-03-14 | Commissariat Energie Atomique | Gyrometre optique a effet sagnac en structure completement integree. |
| WO1996000996A1 (en) * | 1994-06-30 | 1996-01-11 | The Whitaker Corporation | Planar hybrid optical amplifier |
| DE19518021A1 (de) * | 1995-05-17 | 1996-11-21 | Sel Alcatel Ag | Optischer Verstärker |
| GB2329482B (en) * | 1997-09-23 | 1999-08-11 | Bookham Technology Ltd | An optical circuit |
| US6038025A (en) * | 1998-04-09 | 2000-03-14 | Honeywell Inc. | Method for manufacturing of fiberoptic gyroscope by providing a flexible connector connected to the coil and remaining gyroscope elements |
| DE69904338T2 (de) * | 1998-08-21 | 2003-10-16 | Olivier M Parriaux | Vorricthung zum messen von translation,rotation oder geschwindigkeit durch interferenz von lichtstrahlen |
| US6392257B1 (en) * | 2000-02-10 | 2002-05-21 | Motorola Inc. | Semiconductor structure, semiconductor device, communicating device, integrated circuit, and process for fabricating the same |
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