JPH05126586A - 光フアイバ干渉計型センサ - Google Patents
光フアイバ干渉計型センサInfo
- Publication number
- JPH05126586A JPH05126586A JP29006091A JP29006091A JPH05126586A JP H05126586 A JPH05126586 A JP H05126586A JP 29006091 A JP29006091 A JP 29006091A JP 29006091 A JP29006091 A JP 29006091A JP H05126586 A JPH05126586 A JP H05126586A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light source
- temperature
- optical fiber
- wavelength
- injection current
- Prior art date
- 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
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- Gyroscopes (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】スケールファクタの大きな変動要素である光源
の波長変動を低減して安価で直線性に優れた干渉計を得
る。 【構成】半導体レーザ光源１１には注入電流を流してレ
ーザを発振させる光源駆動回路２２が接続される。駆動
回路２２には外部信号に応じて注入電流を制御する制御
部が設けられる。光源１１の近傍には光源１１の温度を
測定するサーミスタ２１が取り付けられ、サーミスタ２
１の信号が駆動回路２２の制御部に外部信号として加え
られて、駆動回路２２から光源１１に供給する注入電流
値を調節できるようになっている。この調節は、光源１
１の温度が上昇した場合は光源１１への注入電流を多く
し、逆に温度が下降した場合は注入電流を少なくする様
に行う。これにより温度変化による光源の波長の変動を
少なくすることができる。
の波長変動を低減して安価で直線性に優れた干渉計を得
る。 【構成】半導体レーザ光源１１には注入電流を流してレ
ーザを発振させる光源駆動回路２２が接続される。駆動
回路２２には外部信号に応じて注入電流を制御する制御
部が設けられる。光源１１の近傍には光源１１の温度を
測定するサーミスタ２１が取り付けられ、サーミスタ２
１の信号が駆動回路２２の制御部に外部信号として加え
られて、駆動回路２２から光源１１に供給する注入電流
値を調節できるようになっている。この調節は、光源１
１の温度が上昇した場合は光源１１への注入電流を多く
し、逆に温度が下降した場合は注入電流を少なくする様
に行う。これにより温度変化による光源の波長の変動を
少なくすることができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は光源特性を改善した光フ
ァイバ干渉計型センサに関するものである。
ァイバ干渉計型センサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】光ファイバ干渉計型センサの一例とし
て、図３に位相変調方式光ファイバジャイロの模式図を
示す。光源１１より出射された光は第１の光カプラ１２
で分配され、一方の光は偏光子１３を通過し第２の光カ
プラ１４で分配される。それぞれの光は位相変調器１
５、光ファイバループ１６を逆回りに伝搬後、第２の光
カプラ１４で結合し、偏光子１３、第１の光カプラ１２
を通り受光素子１７へ到達する。受光素子１７の出力は
信号処理回路１８に導かれ演算処理されて光ファイバル
ープ１６に加えられる回転角速度を検出する。光ファイ
バループ１６、偏光子１３等上記部品の一部及び光路は
光ファイバによって構成される。
て、図３に位相変調方式光ファイバジャイロの模式図を
示す。光源１１より出射された光は第１の光カプラ１２
で分配され、一方の光は偏光子１３を通過し第２の光カ
プラ１４で分配される。それぞれの光は位相変調器１
５、光ファイバループ１６を逆回りに伝搬後、第２の光
カプラ１４で結合し、偏光子１３、第１の光カプラ１２
を通り受光素子１７へ到達する。受光素子１７の出力は
信号処理回路１８に導かれ演算処理されて光ファイバル
ープ１６に加えられる回転角速度を検出する。光ファイ
バループ１６、偏光子１３等上記部品の一部及び光路は
光ファイバによって構成される。
【０００３】ここで、光ファイバループ１６が角速度Ω
で回転したとき、角速度Ωと光出力Ｐとの間には次式が
成立する。
で回転したとき、角速度Ωと光出力Ｐとの間には次式が
成立する。
【０００４】 Ｐ∝ｃｏｓｋΩ （ｋは定数） （１） これではΩの方向が識別できず、微小角速度での分解能
も悪いため、上述した位相変調器１５を用い、その駆動
周波数の基本波成分を同期検波することによって次式の
関係を得る。
も悪いため、上述した位相変調器１５を用い、その駆動
周波数の基本波成分を同期検波することによって次式の
関係を得る。
【０００５】 Ｐ∝ｓｉｎｋΩ （２） この光出力を測定することによって方向の識別及び微小
角速度の検出を精度よく検出できるようにしている。
角速度の検出を精度よく検出できるようにしている。
【０００６】定数ｋはｋ＝８πＡ／λＣで表わされ、こ
れを特にスケールファクタと呼ぶ。Ａは光ファイバルー
プ１６の面積、Ｃは真空中の光速度、λは光の波長であ
る。この中のＡ及びλが、外乱、特に温度変化によって
変動するためスケールファクタが一定にならない。Ａと
λの温度による変動を比較すると、λの方が支配的であ
る。このため、光源の安定化を図る必要がある。
れを特にスケールファクタと呼ぶ。Ａは光ファイバルー
プ１６の面積、Ｃは真空中の光速度、λは光の波長であ
る。この中のＡ及びλが、外乱、特に温度変化によって
変動するためスケールファクタが一定にならない。Ａと
λの温度による変動を比較すると、λの方が支配的であ
る。このため、光源の安定化を図る必要がある。
【０００７】通常、この種のセンサの光源には半導体レ
ーザを用いるが、半導体レーザの発振特性は温度変化に
対し非常に敏感であり、温度によって発振周波数、すな
わち波長が変化する。従来は、この変化を抑えるため
に、実際にいくつかの温度についてそのスケールファク
タを測定し、温度補正をかけるという方法をとってい
た。
ーザを用いるが、半導体レーザの発振特性は温度変化に
対し非常に敏感であり、温度によって発振周波数、すな
わち波長が変化する。従来は、この変化を抑えるため
に、実際にいくつかの温度についてそのスケールファク
タを測定し、温度補正をかけるという方法をとってい
た。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】上述したように従来技
術では、スケールファクタの変動があるため、１台ごと
に実際に温度を変動させてスケールファクタを測定した
上で温度補正をかけている。このため製造工数が増えコ
ストアップの要因となっていた。また、スケールファク
タの不安定さは、光干渉計の直線性誤差に直接影響する
ため、光干渉計の特性にも影響し、高い精度が得られな
かった。
術では、スケールファクタの変動があるため、１台ごと
に実際に温度を変動させてスケールファクタを測定した
上で温度補正をかけている。このため製造工数が増えコ
ストアップの要因となっていた。また、スケールファク
タの不安定さは、光干渉計の直線性誤差に直接影響する
ため、光干渉計の特性にも影響し、高い精度が得られな
かった。
【０００９】本発明の目的は、前記した従来技術の欠点
を解消し、安価でかつ直線性に優れた光ファイバ干渉計
型センサを提供することにある。
を解消し、安価でかつ直線性に優れた光ファイバ干渉計
型センサを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の光ファイバ干渉
計型センサは、電流駆動により発光しその発光波長が温
度及び駆動電流により変化する特性をもつ光源と、この
光源より出射した光を光ファイバループに左右両回り光
として伝搬させ、伝搬後の両光を干渉させ、その干渉出
力を取り出すようにした光ファイバ干渉計型センサにお
いて、光源の温度を検出する温度検出手段と、光源の波
長を安定化するように検出温度に応じて光源の供給電流
を制御する制御手段とを備えたものである。
計型センサは、電流駆動により発光しその発光波長が温
度及び駆動電流により変化する特性をもつ光源と、この
光源より出射した光を光ファイバループに左右両回り光
として伝搬させ、伝搬後の両光を干渉させ、その干渉出
力を取り出すようにした光ファイバ干渉計型センサにお
いて、光源の温度を検出する温度検出手段と、光源の波
長を安定化するように検出温度に応じて光源の供給電流
を制御する制御手段とを備えたものである。
【００１１】
【作用】光源の温度は常に温度検出手段により監視され
て、その検出温度は制御手段に入力される。制御手段
は、温度の変化に応じて波長の変動を抑制する方向に供
給電流を制御する。その結果、光源の波長が安定化し、
それによってスケールファクタの変動が軽減する。
て、その検出温度は制御手段に入力される。制御手段
は、温度の変化に応じて波長の変動を抑制する方向に供
給電流を制御する。その結果、光源の波長が安定化し、
それによってスケールファクタの変動が軽減する。
【００１２】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。図１に光
ファイバ干渉計型センサを用いた光ファイバジャイロの
一実施例を示す。なお、基本構成は図４に示した従来例
と同じであるため、同一部分に同一符号を付してその説
明を省略する。従来例では図示しなかったが、半導体レ
ーザからなる光源１１には、レーザに注入電流（供給電
流）を流してレーザを発振させる光源駆動回路２２が接
続されている。この駆動回路２２には外部信号に応じて
注入電流を制御する制御部が設けられている。この制御
部を含む光源駆動回路２２により制御手段が構成され
る。
ファイバ干渉計型センサを用いた光ファイバジャイロの
一実施例を示す。なお、基本構成は図４に示した従来例
と同じであるため、同一部分に同一符号を付してその説
明を省略する。従来例では図示しなかったが、半導体レ
ーザからなる光源１１には、レーザに注入電流（供給電
流）を流してレーザを発振させる光源駆動回路２２が接
続されている。この駆動回路２２には外部信号に応じて
注入電流を制御する制御部が設けられている。この制御
部を含む光源駆動回路２２により制御手段が構成され
る。
【００１３】また、光源１１の近傍には、光源１１の温
度を測定する温度検出手段としてのサーミスタ２１が取
り付けられ、サーミスタ２１の信号が駆動回路２２の制
御部に外部信号として加えられ、駆動回路２２から光源
１１に供給する注入電流値を調節できるようになってい
る。
度を測定する温度検出手段としてのサーミスタ２１が取
り付けられ、サーミスタ２１の信号が駆動回路２２の制
御部に外部信号として加えられ、駆動回路２２から光源
１１に供給する注入電流値を調節できるようになってい
る。
【００１４】ところで、光源１１を構成する半導体レー
ザの波長には温度依存性があることは既述した通りであ
る。図２（Ａ）は、その波長の温度依存特性を示したも
のである。また波長は、温度のみならず注入電流にも依
存する。図２（Ｂ）はその光源波長の注入電流依存性を
示したグラフである。図２（Ａ）より波長は温度の上昇
に従って長波長側へシフトすることがわかり、図２
（Ｂ）より電流の増加に従って短波長側へシフトするこ
とがわかる。すなわち、半導体レーザは温度に対する波
長特性と注入電流に対する波長特性とはその勾配が逆の
関係になっている。従って、光源１１の温度が上昇した
場合は光源１１への注入電流を多くし、逆に温度が下降
した場合は注入電流を少なくする様に光源駆動回路２２
で制御すれば、光源の波長の変動を少なくすることがで
き、そのように前述した注入電流値を調節する。これに
よりスケールファクタの安定化を実現することができ
る。その結果、従来のように、実際に温度を変動させて
スケールファクタを測定するという煩雑でコストアップ
の要因となる作業工程がなくなる。また、スケールファ
クタが安定になるので、光ファイバジャイロの直線性誤
差を少なくすることができ、光干渉計の特性が向上す
る。
ザの波長には温度依存性があることは既述した通りであ
る。図２（Ａ）は、その波長の温度依存特性を示したも
のである。また波長は、温度のみならず注入電流にも依
存する。図２（Ｂ）はその光源波長の注入電流依存性を
示したグラフである。図２（Ａ）より波長は温度の上昇
に従って長波長側へシフトすることがわかり、図２
（Ｂ）より電流の増加に従って短波長側へシフトするこ
とがわかる。すなわち、半導体レーザは温度に対する波
長特性と注入電流に対する波長特性とはその勾配が逆の
関係になっている。従って、光源１１の温度が上昇した
場合は光源１１への注入電流を多くし、逆に温度が下降
した場合は注入電流を少なくする様に光源駆動回路２２
で制御すれば、光源の波長の変動を少なくすることがで
き、そのように前述した注入電流値を調節する。これに
よりスケールファクタの安定化を実現することができ
る。その結果、従来のように、実際に温度を変動させて
スケールファクタを測定するという煩雑でコストアップ
の要因となる作業工程がなくなる。また、スケールファ
クタが安定になるので、光ファイバジャイロの直線性誤
差を少なくすることができ、光干渉計の特性が向上す
る。
【００１５】なお、本実施例では光源として半導体レー
ザを用いた場合について説明したが、本発明はこれに限
定されるものではなく、電流駆動により発光しその発光
波長が温度及び駆動電流により変化する特性をもつ光源
であれば、いずれの光源にも適用できる。また、光ファ
イバ干渉計型センサであれば、光ファイバジャイロに限
定されるものではないことは勿論であり、特に感度の最
適化方式として本実施例のような位相変調方式を採用す
れば、低価格で信頼性の高い干渉計を実現できる。
ザを用いた場合について説明したが、本発明はこれに限
定されるものではなく、電流駆動により発光しその発光
波長が温度及び駆動電流により変化する特性をもつ光源
であれば、いずれの光源にも適用できる。また、光ファ
イバ干渉計型センサであれば、光ファイバジャイロに限
定されるものではないことは勿論であり、特に感度の最
適化方式として本実施例のような位相変調方式を採用す
れば、低価格で信頼性の高い干渉計を実現できる。
【００１６】
【発明の効果】本発明によれば、光源温度に応じて注入
電流を制御することによって、温度変化による光源波長
の変動を自動的に補正し、波長の安定化を図るようにし
たので、直線性に優れた高精度の光干渉計を得ることが
でき、しかも従来に比して個別測定工程を省略できるの
で、安価に製造することができる。
電流を制御することによって、温度変化による光源波長
の変動を自動的に補正し、波長の安定化を図るようにし
たので、直線性に優れた高精度の光干渉計を得ることが
でき、しかも従来に比して個別測定工程を省略できるの
で、安価に製造することができる。
【図１】本発明の光ファイバ干渉計型センサの一実施例
を示す位相変調方式光ファイバジャイロの構成の模式
図。
を示す位相変調方式光ファイバジャイロの構成の模式
図。
【図２】光源温度及び注入電流と波長との関係の一例を
示す特性図。
示す特性図。
【図３】従来の位相変調方式光ファイバジャイロの構成
を示す模式図。
を示す模式図。
１１ 光源 １２，１４ 光カプラ １３ 偏光子 １５ 位相変調器 １６ 光ファイバループ １７ 受光素子 １８ 信号処理回路 ２１ サーミスタ（温度検出手段） ２２ 光源駆動回路（制御手段）
Claims (1)
- 【請求項１】電流駆動により発光しその発光波長が温度
及び駆動電流により変化する特性をもつ光源と、この光
源より出射した光を光ファイバループに左右両回り光と
して伝搬させ、伝搬後の両光を干渉させ、その干渉出力
を取り出すようにした光ファイバ干渉計型センサにおい
て、光源の温度を検出する温度検出手段と、光源の波長
を安定化するように検出温度に応じて光源の駆動電流を
制御する制御手段とを備えたことを特徴とする光ファイ
バ光干渉計型センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29006091A JPH05126586A (ja) | 1991-11-06 | 1991-11-06 | 光フアイバ干渉計型センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29006091A JPH05126586A (ja) | 1991-11-06 | 1991-11-06 | 光フアイバ干渉計型センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05126586A true JPH05126586A (ja) | 1993-05-21 |
Family
ID=17751271
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29006091A Pending JPH05126586A (ja) | 1991-11-06 | 1991-11-06 | 光フアイバ干渉計型センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05126586A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000001046A1 (en) * | 1998-06-30 | 2000-01-06 | Honeywell Inc. | Light source control device |
| CN109656281A (zh) * | 2017-10-11 | 2019-04-19 | 湖南中部芯谷科技有限公司 | 一种光纤陀螺热电制冷控制系统 |
-
1991
- 1991-11-06 JP JP29006091A patent/JPH05126586A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000001046A1 (en) * | 1998-06-30 | 2000-01-06 | Honeywell Inc. | Light source control device |
| US6359918B1 (en) | 1998-06-30 | 2002-03-19 | Honeywell International Inc. | Light source control device |
| CN109656281A (zh) * | 2017-10-11 | 2019-04-19 | 湖南中部芯谷科技有限公司 | 一种光纤陀螺热电制冷控制系统 |
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