JPH05223581A - Optical fiber gyro - Google Patents

Optical fiber gyro

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JPH05223581A
JPH05223581A JP2675692A JP2675692A JPH05223581A JP H05223581 A JPH05223581 A JP H05223581A JP 2675692 A JP2675692 A JP 2675692A JP 2675692 A JP2675692 A JP 2675692A JP H05223581 A JPH05223581 A JP H05223581A
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貞臣 佐久間
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功 益沢
Toshiyuki Muroi
利幸 室井
Takeshi Hojo
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Abstract

PURPOSE:To obtain a highly accurate angular velocity in a serrodyne-type optical fiber gyro. CONSTITUTION:An optical fiber gyro is provided with a phase modulator which propagates light from a light source to an optical fiber loop in opposite directions each other and phase-modulates two propagation lights by a fundamental frequency, a light detector which detects the two propagation lights after guiding them to a same waveguide path, a synchronous detector 26 which performs synchronization detection of the output of the light detector according to the fundamental frequency of the phase modulator. thus obtaining an angular velocity from the phase difference between propagation lights. Then, a DC filter which cuts off DC constituent from the output of the light detector, a higher harmonic filter which cuts off higher harmonic component from the output of the light detector, and a signal generator 28 which generates a same frequency signal as the higher harmonic component to be filtered off provided and the higher harmonic filter is constituted so that the higher harmonic component can be filtered off based on a reference signal from the signal generator 28.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、例えば航空機、船舶、
自動車等の角速度計として使用して好適な光ファイバジ
ャイロに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to an aircraft, a ship,
The present invention relates to an optical fiber gyro suitable for use as an angular velocity meter for automobiles and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】光ファイバジャイロは光のサグナック効
果を利用して角速度を計測するように構成されており、
高い信頼性を有し装置を小型化することができる利点が
あるため実用化が進んでいる。光ファイバジャイロのう
ち、干渉型光ファイバジャイロと称する形式のものがあ
り、これは複数回巻回された光ファイバループよりなる
1本の長い光路を互いに反対方向に光を伝播させ斯かる
2つの伝播光の位相差より角速度を求めるように構成さ
れている。
2. Description of the Related Art Optical fiber gyros are configured to measure angular velocity by utilizing the Sagnac effect of light.
Practical application is progressing because it has the advantages of high reliability and miniaturization of the device. Among optical fiber gyros, there is a type called an interferometric optical fiber gyro, which allows two long optical paths consisting of an optical fiber loop wound a plurality of times to propagate light in opposite directions to each other. It is configured to obtain the angular velocity from the phase difference of the propagating light.

【0003】干渉型光ファイバジャイロは位相変調方式
とそれを改良したセロダイン方式とが開発されている。
As the interferometric optical fiber gyro, a phase modulation system and a serrodyne system improved from the phase modulation system have been developed.

【0004】図2は位相差変調方式の光ファイバジャイ
ロの例を示す。光ファイバジャイロは、半導体レーザ、
発光ダイオード等の光源1と入射光を電流に変換する受
光器2と1本の光ファイバを複数回巻回して形成された
光ファイバループ3と偏光子4と光ファイバを伝播する
光を合成し又は分岐するカプラ5、6とを有する。光源
1より出力された光線は第1のカプラ5及び偏光子4を
経由して第2のカプラ6に導かれる。第2のカプラ6で
光線は分岐され、斯くして分岐された2つの光線は光フ
ァイバループ3を互いに反対方向に伝播する。即ち、一
方は光ファイバループ3を右周りに伝播し、他方は左周
りに伝播する。
FIG. 2 shows an example of a phase difference modulation type optical fiber gyro. The optical fiber gyro is a semiconductor laser,
A light source 1 such as a light emitting diode, a light receiver 2 for converting incident light into an electric current, an optical fiber loop 3 formed by winding one optical fiber a plurality of times, a polarizer 4, and light propagating through the optical fiber are combined. Alternatively, it has couplers 5 and 6 that branch. The light beam output from the light source 1 is guided to the second coupler 6 via the first coupler 5 and the polarizer 4. The light beam is branched by the second coupler 6, and the two light beams thus branched propagate in the optical fiber loop 3 in opposite directions. That is, one propagates rightward in the optical fiber loop 3 and the other propagates counterclockwise.

【0005】光ファイバループ3に角速度Ωが加わる
と、サグナック効果(サニャック効果)によって、光フ
ァイバループ3内を互いに反対方向に伝播する光はその
出力端にて位相差Δθを生じさせる。斯かる位相差Δθ
は角速度Ωに比例し、次の式で表される。
When the angular velocity Ω is applied to the optical fiber loop 3, the lights propagating in the optical fiber loop 3 in opposite directions generate a phase difference Δθ due to the Sagnac effect (Sagnac effect). Such phase difference Δθ
Is proportional to the angular velocity Ω and is expressed by the following equation.

【0006】[0006]

【数1】 [Equation 1]

【0007】ここに、Rは光ファイバループ3のループ
径、Lは光ファイバループ3の長さ、λは光源1から出
力される光線の波長、Cは光速を表す。
Where R is the loop diameter of the optical fiber loop 3, L is the length of the optical fiber loop 3, λ is the wavelength of the light beam output from the light source 1, and C is the speed of light.

【0008】更に、斯かる位相差変調方式の光ファイバ
ジャイロは、電流・電圧変換器7と位相変調器8と信号
発生器9と同期検波器10とを有する。受光器2より出
力された電流は電流・電圧変換器7によって電圧に変換
され電圧として出力される。位相変調器8は光ファイバ
ループ3の一端に配置されており、信号発生器9から供
給された基準信号によって作動される。位相変調器8に
よって光ファイバループ3内を互いに反対方向に伝播す
る光が位相変調される。信号発生器9から供給される信
号の角周波数をωP とすれば、電流・電圧変換器7の出
力電圧Vは、
Further, the phase difference modulation type optical fiber gyro includes a current / voltage converter 7, a phase modulator 8, a signal generator 9 and a synchronous detector 10. The current output from the light receiver 2 is converted into a voltage by the current / voltage converter 7 and output as a voltage. The phase modulator 8 is arranged at one end of the optical fiber loop 3 and is operated by the reference signal supplied from the signal generator 9. Lights propagating in the optical fiber loop 3 in opposite directions are phase-modulated by the phase modulator 8. If the angular frequency of the signal supplied from the signal generator 9 is ω P , the output voltage V of the current / voltage converter 7 is

【0009】[0009]

【数2】 I=K{1+cosΔθ(J0 (x)−2J2 (x)cos2ωP t+‥‥) −sinΔθ(2J1 (x)sinωP t−‥‥)}[Number 2] I = K {1 + cosΔθ ( J 0 (x) -2J 2 (x) cos2ω P t + ‥‥) -sinΔθ (2J 1 (x) sinω P t- ‥‥)}

【0010】となる。ここで、xは位相変調度、J0
1 ,J2 ,‥‥はベッセル関数、Kは比例定数、tは
時間である。
[0010] Where x is the degree of phase modulation, J 0 ,
J 1 , J 2 , ... Are Bessel functions, K is a proportional constant, and t is time.

【0011】同期検波器10には信号発生器9から角周
波数ωP の信号が供給され、斯かる基準信号によって出
力電圧Vの角周波数nωP 成分のうち角周波数成分ωP
が同期検波され、sinΔθに比例する出力2KJ
1 (x)sinΔθが出力される。こうして、Δθを求
めて、数1の式より角速度Ωが求められる。
A signal having an angular frequency ω P is supplied from the signal generator 9 to the synchronous detector 10, and the angular frequency component ω P of the angular frequency nω P component of the output voltage V is supplied by the reference signal.
Is detected synchronously and output 2KJ proportional to sin Δθ
1 (x) sin Δθ is output. In this way, Δθ is obtained, and the angular velocity Ω is obtained from the equation (1).

【0012】図3はセロダイン方式の光ファイバジャイ
ロの例を示す。セロダイン方式は位相変調方式に比べて
より広いダイナミックレンジを得ることができるように
開発されたものであり、光ファイバループ3の一端に位
相変調器8の他にセロダイン変調器16が配置されてい
る。セロダイン変調器16は光ファイバループ3を互い
に反対方向に伝播する光に鋸歯状波形(セロダイン波)
を重畳させて位相変調するように構成されている。
FIG. 3 shows an example of a serrodyne type optical fiber gyro. The serrodyne system is developed so as to obtain a wider dynamic range than the phase modulation system, and the serrodyne modulator 16 is arranged at one end of the optical fiber loop 3 in addition to the phase modulator 8. .. The serrodyne modulator 16 has a sawtooth waveform (serodyne wave) for the light propagating in the optical fiber loop 3 in opposite directions.
Are superimposed and phase-modulated.

【0013】光ファイバジャイロは更に、同期検波器1
0によって出力された位相差Δθを積分する第1の積分
器11と、積分器11の出力を更に積分する第2の積分
器12と、2π基準信号を発生する2π基準器15と、
2π基準器15からの2π基準信号と第2の積分器12
との出力を比較してリセット信号を発生し斯かるリセッ
ト信号によって第2の積分器12の出力よりセロダイン
波(鋸歯状波)の出力を生成するリセット回路14と、
斯かるセロダイン波の波数を計数して角速度信号を出力
するカウンタ13と、を有する。
The optical fiber gyro further includes a synchronous detector 1
A first integrator 11 that integrates the phase difference Δθ output by 0, a second integrator 12 that further integrates the output of the integrator 11, and a 2π reference device 15 that generates a 2π reference signal,
The 2π reference signal from the 2π reference device 15 and the second integrator 12
And a reset circuit 14 for generating a reset signal by generating a reset signal and generating the output of the serrodyne wave (sawtooth wave) from the output of the second integrator 12 by the reset signal.
The counter 13 that counts the wave number of the serrodyne wave and outputs an angular velocity signal.

【0014】このセロダイン方式の動作を説明する。図
4Aはセロダイン変調器16によって位相変調された光
の位相変調波を示しており、左回りの光の位相変調波を
θ(t)として実線で表し、右回りの光の位相変調波を
θ(t−τ)として破線で表している。セロダイン変調
器16は光ファイバループ3の一端に配置されているた
め、光ファイバループ3を左回りに伝播する光と右回り
に伝播する光は異なるタイミングで位相変調される。図
4Bは、左回りと右回りの2つの方向に伝播する光の間
の位相差θ(t)−θ(t−τ)を示しており、正の位
相差θS は、
The operation of this serrodyne system will be described. FIG. 4A shows a phase-modulated wave of light that is phase-modulated by the serrodyne modulator 16. The phase-modulated wave of counterclockwise light is represented by a solid line as θ (t), and the phase-modulated wave of clockwise light is represented as θ. It is represented by a broken line as (t−τ). Since the serrodyne modulator 16 is arranged at one end of the optical fiber loop 3, the light propagating counterclockwise in the optical fiber loop 3 and the light propagating clockwise in the optical fiber loop 3 are phase-modulated at different timings. FIG. 4B shows a phase difference θ (t) −θ (t−τ) between lights propagating in two directions, counterclockwise and clockwise, where the positive phase difference θ S is

【0015】[0015]

【数3】 [Equation 3]

【0016】で表される。ここで、TS はセロダイン波
の周期、τは左回りと右回りの2つの方向に伝播する光
の時間差であり光ファイバループ3の長さで定まる。
It is represented by Here, T S is the period of the serrodyne wave, and τ is the time difference between the light propagating in the two directions of the counterclockwise and clockwise directions, which is determined by the length of the optical fiber loop 3.

【0017】電流・電圧変換器7の出力電圧Vは数2の
式で、Δθの代わりにΔθ+θS に置き換えられた値と
なり、従って、同期検波器10からはsin(Δθ+θ
S )に比例する2KJ1 (x)sin(Δθ+θS )が
出力される。
The output voltage V of the current / voltage converter 7 has a value obtained by replacing Δθ with Δθ + θ S in the equation (2). Therefore, sin (Δθ + θ) is output from the synchronous detector 10.
2 kJ 1 proportional to S) (x) sin (Δθ + θ S) is outputted.

【0018】斯かる出力は2つの積分器11、12で積
分され、セロダイン変調器16にフィードバックされ
る。セロダイン変調器16では、積分器12からの信号
に基づいて、sin(Δθ+θS )=0となるように、
即ち、位相差がθS =−Δθとなるように位相変調され
る。数2の式と数3の式をこの式θS =−Δθに代入し
て、
The output is integrated by the two integrators 11 and 12 and fed back to the serrodyne modulator 16. In the serrodyne modulator 16, based on the signal from the integrator 12, sin (Δθ + θ S ) = 0,
That is, the phase modulation is performed so that the phase difference becomes θ S = −Δθ. Substituting the equations of equation 2 and equation 3 into this equation θ S = −Δθ,

【0019】[0019]

【数4】 [Equation 4]

【0020】ここで、fS はセロダイン波の周波数fS
=1/TS である。こうして、積分器12からフィード
バックされた信号に基づいてセロダイン変調器16にて
セロダイン変調し、カウンタ13によってセロダイン波
の周波数を計数する。斯くして計数された周波数より数
4の式によって角速度Ωが求められる。
Here, f S is the frequency f S of the serrodyne wave
= 1 / T S. Thus, the serrodyne modulator 16 performs serrodyne modulation based on the signal fed back from the integrator 12, and the counter 13 counts the frequency of the serrodyne wave. From the frequency thus counted, the angular velocity Ω can be obtained by the equation (4).

【0021】この方式では、数2の式によって表される
電流・電圧変換器7の出力電圧Vのうち、直流成分K
(1+J0 )及び2倍波成分2KJ2 等の高調波成分の
占める割合が大きく、角速度Ωの計算に必要な基本成分
2KJ1 (x)が小さいため、入力角速度の値が小さい
ときは高い精度を得ることができない欠点を有する。
In this method, the DC component K of the output voltage V of the current / voltage converter 7 expressed by the equation (2) is used.
(1 + J 0 ) and harmonic components such as the second harmonic component 2KJ 2 account for a large proportion, and the basic component 2KJ 1 (x) required to calculate the angular velocity Ω is small, so high accuracy is obtained when the input angular velocity value is small. Has the drawback that it cannot be obtained.

【0022】図5に、本願出願人と同一の出願人によっ
て提案された特許出願第3─132991号に係わる光
ファイバジャイロの例を示す。この例は図3に示された
セロダイン方式の光ファイバジャイロの欠点を除去して
それを改善することを目的としており、電流・電圧変換
器7の出力電圧Vより、直流成分(1+J0 )及び2倍
波成分の高調波成分を除去し、必要な基本成分を高い精
度で得ることができるように構成されている。
FIG. 5 shows an example of an optical fiber gyro according to the patent application No. 3-132991 proposed by the same applicant as the present applicant. The purpose of this example is to eliminate the drawbacks of the serrodyne type optical fiber gyro shown in FIG. 3 and improve it. From the output voltage V of the current / voltage converter 7, the direct current component (1 + J 0 ) and The harmonic component of the second harmonic component is removed, and the necessary basic component can be obtained with high accuracy.

【0023】この光ファイバジャイロは、図3の光ファ
イバジャイロと比較して明らかなように、電流・電圧変
換器7の出力側に直流除去器17と2倍波除去器18を
備えている。電流・電圧変換器7の出力電圧Vより、直
流成分(1+J0 )は直流除去器17によって除去さ
れ、2倍波成分2J2 は2倍波除去器18によって除去
されるため、入力角速度が小さい場合であってもゲイン
を大きくとることができる。直流除去器17は例えばハ
イパスフィルタ等で構成されてよい。
This optical fiber gyro includes a direct current remover 17 and a second harmonic remover 18 on the output side of the current / voltage converter 7, as is apparent from comparison with the optical fiber gyro shown in FIG. Since the direct current component (1 + J 0 ) is removed from the output voltage V of the current / voltage converter 7 by the direct current remover 17 and the second harmonic wave component 2J 2 is removed by the second harmonic wave remover 18, the input angular velocity is small. Even in this case, the gain can be increased. The DC remover 17 may be composed of, for example, a high pass filter.

【0024】2倍波除去器18の構成例を図6に示す。
2倍波除去器18は、減算器21、位相検出器22、補
償アンプ23、27、電圧制御移相器24、乗算器2
5、同期検波器26及び信号発生器28を含む。信号発
生器28は信号発生器9によって発生される信号の周波
数ωP の2倍の周波数2ωP の信号を発生するように構
成されている。電流・電圧変換器7の出力電圧Vは直流
除去器17を経由して入力端子17aより2倍波除去器
18に供給され、2倍波除去器18の出力は出力端子1
7bより同期検波器10に供給される。
FIG. 6 shows an example of the structure of the second harmonic wave remover 18.
The second harmonic remover 18 includes a subtracter 21, a phase detector 22, compensation amplifiers 23 and 27, a voltage control phase shifter 24, and a multiplier 2.
5, including a synchronous detector 26 and a signal generator 28. The signal generator 28 is configured to generate a signal having a frequency 2ω P which is twice the frequency ω P of the signal generated by the signal generator 9. The output voltage V of the current / voltage converter 7 is supplied from the input terminal 17a to the second harmonic wave remover 18 via the direct current remover 17, and the output of the second harmonic wave remover 18 is output terminal 1
It is supplied to the synchronous detector 10 from 7b.

【0025】位相検出器22、補償アンプ23、電圧制
御移相器24及び乗算器25は第1の閉ループを構成し
ており、斯かる第1のループでは乗算器25からの出力
が除去すべき2倍波成分と同位相になるよう制御され
る。即ち、位相差検出器22では、入力端子17aを経
由して供給された電圧の2倍波成分と乗算器25からの
出力とが比較され、その位相差を表す電圧が出力され
る。補償アンプ23では、位相差検出器22からの出力
電圧が適当な増幅率で増幅されて電圧制御移相器24に
制御電圧VC として出力される。電圧制御移相器24で
は、信号発生器28より発生される信号の周波数2ωP
と同一の周波数を有し且つ制御電圧VC に比例した分だ
け移相された信号が生成され、斯かる信号は乗算器25
に出力される。乗算器25では、電圧制御移相器24か
らの信号と補償アンプ27からの信号とが乗算され、そ
れによって得られた信号は減算器21へ出力される。
The phase detector 22, the compensation amplifier 23, the voltage control phase shifter 24 and the multiplier 25 constitute a first closed loop, and the output from the multiplier 25 should be removed in the first loop. It is controlled so as to have the same phase as the second harmonic component. That is, the phase difference detector 22 compares the double wave component of the voltage supplied via the input terminal 17a with the output from the multiplier 25, and outputs the voltage representing the phase difference. In the compensation amplifier 23, the output voltage from the phase difference detector 22 is amplified with an appropriate amplification factor and output to the voltage control phase shifter 24 as the control voltage V C. In the voltage controlled phase shifter 24, the frequency 2ω P of the signal generated by the signal generator 28 is
A signal is generated which has the same frequency as and which is phase-shifted by an amount proportional to the control voltage V C.
Is output to. The multiplier 25 multiplies the signal from the voltage controlled phase shifter 24 and the signal from the compensation amplifier 27, and the resulting signal is output to the subtractor 21.

【0026】一方、同期検波器26、補償アンプ27、
乗算器25及び減算器21は第2の閉ループを構成して
いる。斯かる第2のループでは乗算器25からの出力が
除去すべき2倍波成分と同位相になるよう制御され、こ
うして乗算器25からは2倍波成分と同位相の出力が生
成され、斯かる出力は減算器21に供給されて2倍波成
分が除去される。即ち、同期検波器26では、減算器2
1からの出力が信号発生器28からの周波数2ωP の信
号によって同期検波され、2倍波成分と同一位相の信号
が生成される。補償アンプ27では、同期検波器26か
らの出力電圧が適当な増幅率で増幅されて乗算器25に
出力される。乗算器25では、電圧制御移相器24から
出力された2倍波成分の位相と同位相の信号と補償アン
プ27から出力された2倍波成分の位相と同位相の信号
とが乗算される。減算器21では、入力端子17aを経
由して供給された直流成分は除去されているが2倍波成
分を含む入力信号に乗算器25からの信号が減算され、
その結果得られた信号が出力端子17bより出力され
る。
On the other hand, the synchronous detector 26, the compensation amplifier 27,
The multiplier 25 and the subtractor 21 form a second closed loop. In the second loop, the output from the multiplier 25 is controlled to have the same phase as the second harmonic component to be removed, and thus the multiplier 25 generates an output having the same phase as the second harmonic component. The resulting output is supplied to the subtractor 21 and the second harmonic component is removed. That is, in the synchronous detector 26, the subtractor 2
The output from 1 is synchronously detected by the signal of the frequency 2ω P from the signal generator 28, and a signal having the same phase as the second harmonic component is generated. In the compensation amplifier 27, the output voltage from the synchronous detector 26 is amplified with an appropriate amplification factor and output to the multiplier 25. The multiplier 25 multiplies the signal having the same phase as the second harmonic component output from the voltage controlled phase shifter 24 by the signal having the same phase as the second harmonic component output from the compensation amplifier 27. .. In the subtractor 21, the DC component supplied via the input terminal 17a is removed, but the signal from the multiplier 25 is subtracted from the input signal containing the second harmonic component,
The resulting signal is output from the output terminal 17b.

【0027】こうして、受光器2、電流・電圧変換器7
からの出力電圧より直流波成分と2倍波成分を除去する
ことによって所望の基本波成分を高い精度で取り出すこ
とができる。斯かる基本波成分より角速度を求めるた
め、入力角速度の値が小さい場合であっても充分精度が
高い測定値を得ることができる。
Thus, the light receiver 2 and the current / voltage converter 7
By removing the direct current wave component and the second harmonic wave component from the output voltage from, the desired fundamental wave component can be extracted with high accuracy. Since the angular velocity is obtained from such a fundamental wave component, it is possible to obtain a sufficiently accurate measurement value even when the value of the input angular velocity is small.

【0028】[0028]

【発明が解決しようとする課題】図5に示す例では、第
1のループを構成する位相差検出器22は、直流除去器
17と入力端子17aを経由して供給された電流・電圧
変換器7からの出力を基準電圧として乗算器25からの
出力電圧と比較して、その位相差を表す信号を生成する
ように構成されている。
In the example shown in FIG. 5, the phase difference detector 22 forming the first loop is a current / voltage converter supplied via the DC remover 17 and the input terminal 17a. The output from 7 is used as a reference voltage and compared with the output voltage from the multiplier 25 to generate a signal representing the phase difference.

【0029】しかしながら、電流・電圧変換器7からの
出力電圧Vは様々なノイズを含んでいる。斯かるノイズ
は、例えば、図4Aに示す如き位相変調波がセロダイン
波(鋸歯状波)であることに起因する。セロダイン波の
振幅が2πから0に立ち下がるのに要するリセット時間
(これをフライバック時間という。)が存在するし、ま
たセロダイン波の振幅が2πでなかったり(これを2π
誤差という。)することがある。それによって、上述の
ノイズが生じる。
However, the output voltage V from the current / voltage converter 7 contains various noises. Such noise is due to, for example, the phase-modulated wave shown in FIG. 4A being a serrodyne wave (sawtooth wave). There is a reset time (this is called flyback time) required for the amplitude of the serrodyne wave to fall from 2π to 0, and the amplitude of the serrodyne wave is not 2π (this is 2π.
Error. There are things to do. This causes the above-mentioned noise.

【0030】従って、電流・電圧変換器7からの出力電
圧Vを基準信号として使用すると、位相差検出器22か
ら精度の高い出力を得ることができない欠点がある。
Therefore, when the output voltage V from the current / voltage converter 7 is used as a reference signal, there is a drawback that a highly accurate output cannot be obtained from the phase difference detector 22.

【0031】本発明は、斯かる点に鑑み、セロダイン方
式の光ファイバジャイロにおいて、電流・電圧変換器7
の出力側に設けられた2倍波除去器18に含まれる位相
差検出器22からの出力信号をより精度が高いものとす
ることを目的とする。
In view of the above point, the present invention provides a current / voltage converter 7 in a serrodyne optical fiber gyro.
It is an object of the present invention to improve the accuracy of the output signal from the phase difference detector 22 included in the second harmonic wave remover 18 provided on the output side of.

【0032】[0032]

【課題を解決するための手段】本発明の光ファイバジャ
イロは、光源1と、光ファイバループ3と、光源1から
の光を第1の伝播光と第2の伝播光とに分配し両者を光
ファイバループ3にそれぞれ互いに反対方向に伝播させ
る光分配器5、6と、第1の伝播光及び第2の伝播光を
基本周波数で位相変調する位相変調器8と、光ファイバ
ループ3を伝播した第1の伝播光及び第2の伝播光を同
一の導波路に導いた後これを検出する光検出器2と、光
検出器2の出力を位相変調器8の基本周波数によって同
期検波する同期検波器10と、を有し、第1の伝播光と
第2の伝播光との位相差から角速度を求める光ファイバ
ジャイロにおいて、光検出器2の出力から直流成分を除
去する直流除去器17と、光検出器2の出力から高調波
成分を除去する高調波除去器18と、除去すべき高調波
成分と同一の周波数の信号を発生する信号発生器28
と、を設け、高調波除去器18は信号発生器28からの
基準信号に基づいて高調波成分を除去するように構成さ
れている。
The optical fiber gyroscope of the present invention divides the light from the light source 1, the optical fiber loop 3, and the light from the light source 1 into the first propagating light and the second propagating light. Optical distributors 5 and 6 for propagating in the optical fiber loop 3 in mutually opposite directions, a phase modulator 8 for phase-modulating the first propagating light and the second propagating light at a fundamental frequency, and propagating in the optical fiber loop 3. The photodetector 2 that guides the first propagating light and the second propagating light to the same waveguide and then detects them, and the synchronization that synchronously detects the output of the photodetector 2 by the fundamental frequency of the phase modulator 8. In the optical fiber gyro having the detector 10 and obtaining the angular velocity from the phase difference between the first propagating light and the second propagating light, a direct current remover 17 for removing a direct current component from the output of the photodetector 2; , High to remove harmonic components from the output of photodetector 2 A wave remover 18, a signal generator 28 for generating the same frequency of the signal and the harmonic component to be removed
And the harmonic remover 18 is configured to remove the harmonic component based on the reference signal from the signal generator 28.

【0033】[0033]

【作用】本発明によると、2倍波除去器18に含まれる
位相差検出器22に供給される基準信号として、電流・
電圧変換器7からの出力電圧Vではなく、信号発生器2
8からの信号が使用されている。従って、位相差検出器
22からの位相差信号は、電流・電圧変換器7からの出
力電圧Vに含まれるノイズに起因する誤差を含むことが
なく、従ってより正確な位相差信号を得ることができ
る。
According to the present invention, as the reference signal supplied to the phase difference detector 22 included in the second harmonic remover 18, the current
Not the output voltage V from the voltage converter 7, but the signal generator 2
The signal from 8 is being used. Therefore, the phase difference signal from the phase difference detector 22 does not include an error due to the noise included in the output voltage V from the current / voltage converter 7, and thus a more accurate phase difference signal can be obtained. it can.

【0034】[0034]

【実施例】以下、図1を参照して本発明の実施例につい
て説明する。尚、図1において、図2〜図5の対応する
部分には同一の参照符号を付してその詳細な説明は省略
する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to FIG. In FIG. 1, corresponding parts in FIGS. 2 to 5 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

【0035】図1は、本例のセロダイン方式の光ファイ
バジャイロに使用される2倍波除去器18の構成を示
す。2倍波除去器18は、減算器21、位相検出器2
2、補償アンプ23、27、電圧制御移相器24、乗算
器25、同期検波器26及び周波数2ωP の信号を発生
する信号発生器28を含む。
FIG. 1 shows the structure of the second harmonic wave remover 18 used in the serrodyne type optical fiber gyro of this example. The second harmonic remover 18 includes a subtractor 21 and a phase detector 2
2. Compensation amplifiers 23 and 27, a voltage control phase shifter 24, a multiplier 25, a synchronous detector 26, and a signal generator 28 that generates a signal of frequency 2ω P.

【0036】図1と図6とを比較すると明らかなよう
に、本例では位相差検出器22に供給される基準信号
は、信号発生器28によって発生された信号を使用して
おり、入力端子17aを経由して供給される電流・電圧
変換器7からの出力電圧Vを使用していない。従って、
図6に示す例の如く、電流・電圧変換器7からの出力電
圧Vに含まれるノイズに起因した誤差が生じることが排
除される。
As is clear from comparison between FIG. 1 and FIG. 6, in this example, the reference signal supplied to the phase difference detector 22 uses the signal generated by the signal generator 28, and the input terminal The output voltage V from the current / voltage converter 7 supplied via 17a is not used. Therefore,
As in the example shown in FIG. 6, the occurrence of an error due to noise included in the output voltage V from the current / voltage converter 7 is eliminated.

【0037】信号発生器28によって周波数が2ωP
信号が発生され、斯かる信号は基準信号として位相差検
出器22に供給される。位相差検出器22では、乗算器
25からの出力電圧が斯かる基準信号と比較されて位相
差が求められる。斯かる位相差は、上述のように、電流
・電圧変換器7からの出力電圧Vを基準信号として使用
した場合に比較して、より正確な値として求められる。
A signal having a frequency of 2ω P is generated by the signal generator 28, and the signal is supplied to the phase difference detector 22 as a reference signal. In the phase difference detector 22, the output voltage from the multiplier 25 is compared with the reference signal to obtain the phase difference. Such a phase difference is obtained as a more accurate value as compared with the case where the output voltage V from the current / voltage converter 7 is used as the reference signal as described above.

【0038】即ち、電流・電圧変換器7からの出力電圧
Vがフライバック時間に起因する誤差や2π誤差を有す
る場合であっても、位相差検出器22からの位相差信号
は斯かる誤差を含まない正確なものとなる。従って、セ
ロダイン方式の光ファイバジャイロにおいて、フライバ
ック時間に起因する誤差や2π誤差の影響を最小化する
ことができるため、より精度が高い角速度を求めること
ができる
That is, even if the output voltage V from the current / voltage converter 7 has an error due to the flyback time or a 2π error, the phase difference signal from the phase difference detector 22 produces such an error. It does not include the exact one. Therefore, in the serrodyne optical fiber gyro, the influence of the error due to the flyback time and the 2π error can be minimized, and thus a more accurate angular velocity can be obtained.

【0039】尚、本例は従来例と比較して、位相差検出
器22に入力される基準信号が信号発生器28より供給
される点のみが異なり、他の構成は図5及び図6に示す
例と同一であってよい。
The present example is different from the conventional example only in that the reference signal input to the phase difference detector 22 is supplied from the signal generator 28, and other configurations are shown in FIGS. It may be the same as the example shown.

【0040】以上本発明の実施例について詳細に説明し
てきたが、本発明は上述の実施例に限ることなく本発明
の要旨を逸脱することなく他の種々の構成が採り得るこ
とは当業者にとって容易に理解されよう。
Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, those skilled in the art will understand that the present invention is not limited to the above-mentioned embodiments and various other configurations can be adopted without departing from the gist of the present invention. Easy to understand.

【0041】[0041]

【発明の効果】本発明によると、電流・電圧変換器7の
出力側に2倍波成分を除去するための2倍波除去器18
を設けたセロダイン方式の光ファイバジャイロにおい
て、2倍波除去器18を構成する位相差検出器22から
の位相差信号をより精度の高い値として求めることがで
きる利点がある。
According to the present invention, the second-harmonic remover 18 for eliminating the second-harmonic component on the output side of the current / voltage converter 7 is provided.
In the optical fiber gyro of the serrodyne system provided with, there is an advantage that the phase difference signal from the phase difference detector 22 forming the second harmonic wave remover 18 can be obtained as a more accurate value.

【0042】本発明によると、セロダイン方式の光ファ
イバジャイロにおいて、2倍波除去器18によって出力
される2倍波成分が除去された信号は、より精度が高い
信号として同期検波器10に供給されるため、より精度
が高い角速度を求めることができる利点がある。
According to the present invention, in the serrodyne type optical fiber gyro, the signal from which the second harmonic component is removed, which is output by the second harmonic remover 18, is supplied to the synchronous detector 10 as a more accurate signal. Therefore, there is an advantage that a more accurate angular velocity can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の光ファイバジャイロの2倍波除去器の
構成例を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a second harmonic wave remover of an optical fiber gyro according to the present invention.

【図2】従来の光ファイバジャイロの例を示す図であ
る。
FIG. 2 is a diagram showing an example of a conventional optical fiber gyro.

【図3】従来の光ファイバジャイロの例を示す図であ
る。
FIG. 3 is a diagram showing an example of a conventional optical fiber gyro.

【図4】セロダイン変調器の機能を説明する説明図であ
る。
FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating a function of a serrodyne modulator.

【図5】従来の光ファイバジャイロの例を示す図であ
る。
FIG. 5 is a diagram showing an example of a conventional optical fiber gyro.

【図6】従来の2倍波除去器の構成例を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a configuration example of a conventional second harmonic wave remover.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 光源 2 受光器 3 ファイバループ 4 偏光子 5、6 カプラ 7 電流−電圧変換器 8 位相変調器 9 信号発生器 10 同期検波器 11、12 積分器 13 カウンタ 14 リセット回路 15 2π基準 16 セロダイン変調器 17 直流除去器 17a 入力端子 17b 出力端子 18 2倍波除去器 22 位相差検出器 23 補償アンプ 24 電圧制御移相器 25 乗算器 26 同期検波器 27 補償アンプ 28 信号発生器 1 light source 2 light receiver 3 fiber loop 4 polarizer 5, 6 coupler 7 current-voltage converter 8 phase modulator 9 signal generator 10 synchronous detector 11, 12 integrator 13 counter 14 reset circuit 15 2π reference 16 serrodyne modulator 17 DC remover 17a Input terminal 17b Output terminal 18 Double wave remover 22 Phase difference detector 23 Compensation amplifier 24 Voltage control phase shifter 25 Multiplier 26 Synchronous detector 27 Compensation amplifier 28 Signal generator

─────────────────────────────────────────────────────
─────────────────────────────────────────────────── ───

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成4年4月6日[Submission date] April 6, 1992

【手続補正1】[Procedure Amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0009[Correction target item name] 0009

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0009】[0009]

【数2】 I=K{1+cosΔθ(J0(x)−2J2(x)cos2ωP t+‥‥) −sinΔθ(2J1 (x)cosωP t−‥‥)}[Number 2] I = K {1 + cosΔθ ( J 0 (x) -2J 2 (x) cos2ω P t + ‥‥) -sinΔθ (2J 1 (x) cosω P t- ‥‥)}

【手続補正2】[Procedure Amendment 2]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0015[Correction target item name] 0015

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0015】[0015]

【数3】 [Equation 3]

【手続補正3】[Procedure 3]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0019[Name of item to be corrected] 0019

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0019】[0019]

【数4】 [Equation 4]

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 北條 武 東京都大田区南蒲田2丁目16番46号 株式 会社トキメック内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Takeshi Hojo 2-16-46 Minami Kamata, Ota-ku, Tokyo Within Tokimec Co., Ltd.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光源と、光ファイバループと、上記光源
からの光を第1の伝播光と第2の伝播光とに分配し両者
を上記光ファイバループにそれぞれ互いに反対方向に伝
播させる光分配器と、上記第1の伝播光及び第2の伝播
光を基本周波数で位相変調する位相変調器と、上記光フ
ァイバループを伝播した上記第1の伝播光及び第2の伝
播光を同一の導波路に導いた後これを検出する光検出器
と、上記光検出器の出力を上記位相変調器の基本周波数
によって同期検波する同期検波器と、を有し、上記第1
の伝播光と第2の伝播光との位相差から角速度を求める
光ファイバジャイロにおいて、 上記光検出器の出力から直流成分を除去する直流除去器
と、上記光検出器の出力から高調波成分を除去する高調
波除去器と、上記除去すべき高調波成分と同一の周波数
信号を発生する信号発生器と、を設け、上記高調波除去
器は上記信号発生器からの基準信号に基づいて高調波成
分を除去するように構成されていることを特徴とする光
ファイバジャイロ。
1. A light source, an optical fiber loop, and light distribution for distributing the light from the light source into a first propagating light and a second propagating light and propagating both of them in opposite directions to the optical fiber loop. And a phase modulator that phase-modulates the first propagating light and the second propagating light at a fundamental frequency, and the first propagating light and the second propagating light propagating in the optical fiber loop are guided by the same conductor. A first photodetector that guides the light to the waveguide and then detects it; and a synchronous detector that synchronously detects the output of the photodetector at the fundamental frequency of the phase modulator.
In a fiber optic gyro that obtains an angular velocity from the phase difference between the propagating light and the second propagating light, a DC remover that removes a DC component from the output of the photodetector and a harmonic component from the output of the photodetector A harmonic remover for removing and a signal generator for generating the same frequency signal as the harmonic component to be removed are provided, and the harmonic remover is a harmonic wave generator based on the reference signal from the signal generator. An optical fiber gyro characterized in that it is configured to remove components.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113009630A (en) * 2021-02-24 2021-06-22 天津大学 Optical frequency comb generation device and method based on nonlinear optical loop mirror

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