JPH0547046B2 - - Google Patents
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- JPH0547046B2 JPH0547046B2 JP61131682A JP13168286A JPH0547046B2 JP H0547046 B2 JPH0547046 B2 JP H0547046B2 JP 61131682 A JP61131682 A JP 61131682A JP 13168286 A JP13168286 A JP 13168286A JP H0547046 B2 JPH0547046 B2 JP H0547046B2
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- Japan
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- laser
- waveguide
- ring waveguide
- frequency
- ring
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- -1 gallium-aluminum-arsenide compound Chemical class 0.000 description 2
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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
- G01C19/727—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 a passive ring resonator
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- Semiconductor Lasers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
［発明の技術分野］
本発明はレーザジヤイロに係り、より詳しくは
切換機構を備えた共振導波路レーザジヤイロに関
する。
切換機構を備えた共振導波路レーザジヤイロに関
する。
［発明の技術的背景とその問題点］
昭和60年８月23日に出願された「薄膜レーザジ
ヤイロ」（特願昭60−186527号＝特開昭62−47516
号＝特公平４−7930号公報）において、時間につ
いての位相の直線的変化によつてレーザビームの
周波数シフトを与える電気−光学変調器を備えた
受動リング共振器レーザジヤイロが開示されてい
る。ここで用いられている電気−光学変調器のよ
うな導波路構造における電気的に活性な材料の使
用は信号を減衰させる雑信号を導入する。さらに
活性材料、例えばチタン拡散LinNbO8等の使用
は製作を一層複雑にするとともに、製作コストを
上昇させる難点を有する。
ヤイロ」（特願昭60−186527号＝特開昭62−47516
号＝特公平４−7930号公報）において、時間につ
いての位相の直線的変化によつてレーザビームの
周波数シフトを与える電気−光学変調器を備えた
受動リング共振器レーザジヤイロが開示されてい
る。ここで用いられている電気−光学変調器のよ
うな導波路構造における電気的に活性な材料の使
用は信号を減衰させる雑信号を導入する。さらに
活性材料、例えばチタン拡散LinNbO8等の使用
は製作を一層複雑にするとともに、製作コストを
上昇させる難点を有する。
［発明の目的］
本発明の目的は、導波路構造中に分離された周
波数制御装置のような活性材料を要としない受動
リング共振器レーザジヤイロを提供することにあ
る。
波数制御装置のような活性材料を要としない受動
リング共振器レーザジヤイロを提供することにあ
る。
本発明の他の目的は、従来の装置に比較してよ
りノイズが少なく、従つて一層良質の信号が得ら
れる受動リング共振器レーザジヤイロを提供する
ことにある。
りノイズが少なく、従つて一層良質の信号が得ら
れる受動リング共振器レーザジヤイロを提供する
ことにある。
さらに、本発明の他の目的は、構造が簡単で製
造容易で、かつ経済的に有利なレーザジヤイロを
提供することにある。
造容易で、かつ経済的に有利なレーザジヤイロを
提供することにある。
［発明の概要］
以下、ここで開示される受動リング共振器レー
ザジヤイロは、２つの周波数の間で切換えられる
半導体レーザダイオードを含んでいる。レーザダ
イオードの出力は分岐する導波路内に結合され
る。この分岐する導波路内の光は、対向して進行
するビームを励起するように共振リング導波路内
に結合され、このビームはリング導波路にエバネ
ツセント結合された分岐導波路の出力をモニター
する検出器により検出される。レーザ流は導波路
リング内の２つの進行方向の共振周波数に対応す
る２つの値の間で一定の速度で切換えられ、その
値は共振トラツキング・サーボ系により決定され
る。一例として、検出器出力はレーザと同期して
切換えられ、単一のサーボループが用いられる。
他の例では、レーザ入力は２つの平行なサーボル
ープから切換えられる。ジヤイロの速度に関する
情報はサーボループ内のフイードバツク信号の差
をとることにより読み取られる。振幅不感応サー
ボコントロールのために、レーザは変調され、そ
して位相感応復調が用いられる。第２のサーボル
ープの例では、２つの異なつた変調周波数が用い
られる。さらに、フイードバツクを減少させるた
めにレーザ光アイソレータを含むことができる。
ザジヤイロは、２つの周波数の間で切換えられる
半導体レーザダイオードを含んでいる。レーザダ
イオードの出力は分岐する導波路内に結合され
る。この分岐する導波路内の光は、対向して進行
するビームを励起するように共振リング導波路内
に結合され、このビームはリング導波路にエバネ
ツセント結合された分岐導波路の出力をモニター
する検出器により検出される。レーザ流は導波路
リング内の２つの進行方向の共振周波数に対応す
る２つの値の間で一定の速度で切換えられ、その
値は共振トラツキング・サーボ系により決定され
る。一例として、検出器出力はレーザと同期して
切換えられ、単一のサーボループが用いられる。
他の例では、レーザ入力は２つの平行なサーボル
ープから切換えられる。ジヤイロの速度に関する
情報はサーボループ内のフイードバツク信号の差
をとることにより読み取られる。振幅不感応サー
ボコントロールのために、レーザは変調され、そ
して位相感応復調が用いられる。第２のサーボル
ープの例では、２つの異なつた変調周波数が用い
られる。さらに、フイードバツクを減少させるた
めにレーザ光アイソレータを含むことができる。
［発明の実施例］
最初に、本発明の一実施例を第１図を参照して
説明する。レーザジヤイロスコープ１０は単色の
レーザ光を発生する半導体レーザダイオード１２
を含む。レーザ１２からの光は適当な光アイソレ
ータ１４を通つて通過し、3dB分岐導波路１６内
へ進む。２つの導波路分岐１７，１８は、それぞ
れエバネツセント結合によりリング導波路１９内
へ時計方向および反時計方向の光ビームを投射す
る。導波路２０，２２の出力はリング導波路１９
によつて吸収された光をモニタするために用いら
れ、導波路２０の出力は検出器２４に結合される
一方、導波路２２の出力は検出器２６に結合され
る。検出器２４の出力は電圧V1であり、検出器
２６の出力は電圧V2で示される。これらの検出
器２４，２６としては好ましくはシリコンPINフ
オト・ダイオードが使用できる。このシリコン
PINフオト・ダイオードは、強度または位相検波
によつて共振器信号を検出する。スイツチ２８は
サーボ３０の入力に対して電圧V1およびV2を交
互に切換えるのに用いられる。サーボ３０の出力
は半導体レーザダイオード１２の電流入力を設定
する基準周波数FMODと比較される。
説明する。レーザジヤイロスコープ１０は単色の
レーザ光を発生する半導体レーザダイオード１２
を含む。レーザ１２からの光は適当な光アイソレ
ータ１４を通つて通過し、3dB分岐導波路１６内
へ進む。２つの導波路分岐１７，１８は、それぞ
れエバネツセント結合によりリング導波路１９内
へ時計方向および反時計方向の光ビームを投射す
る。導波路２０，２２の出力はリング導波路１９
によつて吸収された光をモニタするために用いら
れ、導波路２０の出力は検出器２４に結合される
一方、導波路２２の出力は検出器２６に結合され
る。検出器２４の出力は電圧V1であり、検出器
２６の出力は電圧V2で示される。これらの検出
器２４，２６としては好ましくはシリコンPINフ
オト・ダイオードが使用できる。このシリコン
PINフオト・ダイオードは、強度または位相検波
によつて共振器信号を検出する。スイツチ２８は
サーボ３０の入力に対して電圧V1およびV2を交
互に切換えるのに用いられる。サーボ３０の出力
は半導体レーザダイオード１２の電流入力を設定
する基準周波数FMODと比較される。
第２図に示ように、レーザダイオード１２の周
波数は一定の間隔でF1値とF2値との間で切換え
られ、その周波数の変化はレーザダイオード１２
への入力電流を変えることにより行なわれる。こ
の関係は第３図に示すように、周波数ｆと入力電
流ｉとは実質的に直線関係を有することを示して
いる。このような特性を有するレーザダイオード
として好ましくは、ガリウム−アルミニウム−ヒ
素化合物半導体レーザダイオードが使用でき、そ
の周波数レンジは好ましくは1MHz以下である。
対向して進行するビームの周波数差F1−F2は第
１図の面に垂直な軸の周りのレーザジヤイロ１０
の角回転に比例する。この周波数差F1−F2はレ
ーザ出力の２つの周波数に比例するサーボループ
の２つのフイードバツク電圧V1−V2または電流
信号を測定することによつて決定される。
波数は一定の間隔でF1値とF2値との間で切換え
られ、その周波数の変化はレーザダイオード１２
への入力電流を変えることにより行なわれる。こ
の関係は第３図に示すように、周波数ｆと入力電
流ｉとは実質的に直線関係を有することを示して
いる。このような特性を有するレーザダイオード
として好ましくは、ガリウム−アルミニウム−ヒ
素化合物半導体レーザダイオードが使用でき、そ
の周波数レンジは好ましくは1MHz以下である。
対向して進行するビームの周波数差F1−F2は第
１図の面に垂直な軸の周りのレーザジヤイロ１０
の角回転に比例する。この周波数差F1−F2はレ
ーザ出力の２つの周波数に比例するサーボループ
の２つのフイードバツク電圧V1−V2または電流
信号を測定することによつて決定される。
動作中、レーザダイオード１２の電流ｉはリン
グ内の２つの進行方向の共振周波数に対応して選
択された２つの値の間で一定速度で切換えられ
る。当分野の技術者においては、ジヤイロ１０が
第１図の面に垂直な軸の周りに角速度をもつ時、
リング導波路１９内の有効路長は時計方向および
反時計方向のビームに対して相異し、その結果対
向して進行するビームに対して異なる共振周波数
を生ずることが明らかであろう。レーザ電流値は
共振トラツキングサーボ３０により決定される。
即ち、サーボ３０はレーザダイオード１２の周波
数を調整し、リング導波路１９内を進行する時計
方向および反時計方向のビームを共に共振状態に
維持する。スイツチ２８はレーザ周波数の切換え
と同調して操作され、対向して進行するビームを
共振状態に維持する。
グ内の２つの進行方向の共振周波数に対応して選
択された２つの値の間で一定速度で切換えられ
る。当分野の技術者においては、ジヤイロ１０が
第１図の面に垂直な軸の周りに角速度をもつ時、
リング導波路１９内の有効路長は時計方向および
反時計方向のビームに対して相異し、その結果対
向して進行するビームに対して異なる共振周波数
を生ずることが明らかであろう。レーザ電流値は
共振トラツキングサーボ３０により決定される。
即ち、サーボ３０はレーザダイオード１２の周波
数を調整し、リング導波路１９内を進行する時計
方向および反時計方向のビームを共に共振状態に
維持する。スイツチ２８はレーザ周波数の切換え
と同調して操作され、対向して進行するビームを
共振状態に維持する。
ここで開示されたレーザジヤイロの具体的な構
造は第４図に示されている。レーザジヤイロスコ
ープ１０は基板４０、好ましくはガラス板上に形
成され、ガリウム−アルミニウム−ヒ素化合物半
導体レーザ４２を含む。レーザ４２の出力はリン
グ導波路４６にエバネツセント結合する分岐導波
路４４に接続される。このリング導波路４６は、
好ましくはイオン交換によつて作られる。導波路
４６内を進行する光は出力導波路４８，５０によ
つてモニタされ、検出器５２，５４により検出さ
れる。検出器５２，５４の出力は、基板４０の一
部に含まれる電子的手段（図示せず）を協働し、
この電子的手段は第１図において述べたサーボ系
を構成する。
造は第４図に示されている。レーザジヤイロスコ
ープ１０は基板４０、好ましくはガラス板上に形
成され、ガリウム−アルミニウム−ヒ素化合物半
導体レーザ４２を含む。レーザ４２の出力はリン
グ導波路４６にエバネツセント結合する分岐導波
路４４に接続される。このリング導波路４６は、
好ましくはイオン交換によつて作られる。導波路
４６内を進行する光は出力導波路４８，５０によ
つてモニタされ、検出器５２，５４により検出さ
れる。検出器５２，５４の出力は、基板４０の一
部に含まれる電子的手段（図示せず）を協働し、
この電子的手段は第１図において述べたサーボ系
を構成する。
本発明のレーザジヤイロは、周波数シフトのた
めの電気−光学変調器のような活性材料を必要と
しないので、よりノイズの少ない良質の信号を発
生することができる。また活性材料を要としない
ので、コストを減少させることができる。さら
に、２つの共振周波数を一時的に分離するので、
共振空胴内で対向して進行するビームが共存する
時生ずる、レーザジヤイロにおいて知られたビー
ト現象を除去することができる。さらに共振周波
数の一時的な分離は、カー効果のような光学的な
相互作用を減少させることができる。
めの電気−光学変調器のような活性材料を必要と
しないので、よりノイズの少ない良質の信号を発
生することができる。また活性材料を要としない
ので、コストを減少させることができる。さら
に、２つの共振周波数を一時的に分離するので、
共振空胴内で対向して進行するビームが共存する
時生ずる、レーザジヤイロにおいて知られたビー
ト現象を除去することができる。さらに共振周波
数の一時的な分離は、カー効果のような光学的な
相互作用を減少させることができる。
本発明の修正や変形は、当分野の技術者にとつ
ては当然起り得るが、そのような全ての修正およ
び変形は特許請求の範囲に含まれるものとする。
ては当然起り得るが、そのような全ての修正およ
び変形は特許請求の範囲に含まれるものとする。
第１図は本発明のレーザジヤイロの一実施例を
示す概略図、第２図は時間とレーザ周波数の関係
を示すグラフ、第３図は入力電流とレーザ周波数
の関係を示すグラフ、第４図は本発明のレーザジ
ヤイロの斜視図である。 １０……レーザジヤイロスコープ、１２，４２
……半導体レーザダイオード、１４……光アイソ
レータ、１６，４４……分岐導波路、１７，１８
……導波路分岐、１９，４６……リング導波路、
２０，２２，４８，５０……出力導波路、２４，
２６，５２，５４……検出器、２８……スイツ
チ、３０……サーボ、４０……基板。
示す概略図、第２図は時間とレーザ周波数の関係
を示すグラフ、第３図は入力電流とレーザ周波数
の関係を示すグラフ、第４図は本発明のレーザジ
ヤイロの斜視図である。 １０……レーザジヤイロスコープ、１２，４２
……半導体レーザダイオード、１４……光アイソ
レータ、１６，４４……分岐導波路、１７，１８
……導波路分岐、１９，４６……リング導波路、
２０，２２，４８，５０……出力導波路、２４，
２６，５２，５４……検出器、２８……スイツ
チ、３０……サーボ、４０……基板。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ レーザと、リング導波路と、前記リング導波
路内に対向して進行するビームを発生させるため
に、前記リング導波路内に前記レーザからの光を
結合する手段と、前記リング導波路内に進行する
光を検出するために、前記リング導波路にエバネ
ツセント結合された導波路手段と、前記リング導
波路内の光を検出するための第１および第２の検
出器と、前記レーザの周波数を調整し、前記リン
グ導波路内で対向して進行する光ビームを共振状
態に維持するためのサーボ手段とから成ることを
特徴とするレーザジヤイロ。 ２ レーザは２つの周波数F1とF2との間で切換
えられ、その差F1−F2は前記レーザジヤイロの
角速度に比例する特許請求の範囲第１項記載のレ
ーザジヤイロ。 ３ レーザと結合手段との間に光アイソレータが
配置されてなる特許請求の範囲第１項記載のレー
ザジヤイロ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US06/783,210 US4661964A (en) | 1985-10-02 | 1985-10-02 | Resonant waveguide laser gyro with a switched source |
| US783210 | 1991-10-28 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6282315A JPS6282315A (ja) | 1987-04-15 |
| JPH0547046B2 true JPH0547046B2 (ja) | 1993-07-15 |
Family
ID=25128509
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61131682A Granted JPS6282315A (ja) | 1985-10-02 | 1986-06-05 | レ−ザジヤイロ |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4661964A (ja) |
| JP (1) | JPS6282315A (ja) |
| DE (1) | DE3615916A1 (ja) |
| FR (1) | FR2588075B1 (ja) |
| GB (1) | GB2182139B (ja) |
Families Citing this family (24)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3712815A1 (de) * | 1987-04-15 | 1988-11-10 | Bodenseewerk Geraetetech | Messvorrichtung mit einem laser und einem ringresonator |
| EP0304601A3 (de) * | 1987-08-25 | 1991-04-17 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zur Freqzuenzstabilisierung eines Halbleiterlasers mit angekoppeltem, externem Ringresonator |
| DE3825606C2 (de) * | 1988-07-28 | 1993-12-23 | Heidenhain Gmbh Dr Johannes | Interferometer |
| DE3932663A1 (de) * | 1989-09-29 | 1991-04-18 | Hommelwerke Gmbh | Stehende-wellen-sensor |
| US5398111A (en) * | 1989-12-15 | 1995-03-14 | The Charles Stark Draper Laboratory, Inc. | Optically-locked fiber-optic resonant gyro |
| US5420684A (en) * | 1989-12-22 | 1995-05-30 | The Charles Stark Draper Laboratory, Inc. | Resonant interferometer fiber optic gyroscope |
| ATE108272T1 (de) * | 1990-02-09 | 1994-07-15 | Heidenhain Gmbh Dr Johannes | Interferometer. |
| DE4033253A1 (de) * | 1990-10-19 | 1992-04-23 | Hommelwerke Gmbh | Optisches interferometer |
| DE4037118C1 (ja) * | 1990-11-22 | 1992-04-30 | Messerschmitt-Boelkow-Blohm Gmbh, 8012 Ottobrunn, De | |
| DE4115166C2 (de) * | 1991-05-10 | 1994-11-03 | Bodenseewerk Geraetetech | Faserringresonator |
| DE4135132A1 (de) * | 1991-10-24 | 1993-04-29 | Bodenseewerk Geraetetech | Sensor, der einen nichtreziproken optischen effekt benutzt |
| US5296912A (en) * | 1992-01-16 | 1994-03-22 | Honeywell Inc. | RFOG rotation rate error reducer having resonator mode symmetrization |
| DE4209260C2 (de) * | 1992-03-21 | 1995-04-06 | Hommelwerke Gmbh | Einrichtung zur Längenmessung |
| US5325174A (en) * | 1992-06-23 | 1994-06-28 | Northrop Corporation | Integrated optic gyro with one Bragg transducer |
| US5390021A (en) * | 1993-03-08 | 1995-02-14 | Japan Aviation Electronics Industry Limited | Optical ring resonator gyro using coherent light modulated by a rectangular signal having its period divided into four intervals |
| FR2734632B1 (fr) * | 1995-05-24 | 1997-07-25 | Sextant Avionique | Procede de detection gyrometrique et gyrometre optique echantillonne pour la mise en oeuvre dudit procede |
| US5872877A (en) * | 1997-02-04 | 1999-02-16 | Intellisense Corporation | Passive resonant optical microfabricated inertial sensor and method using same |
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| US6639680B1 (en) * | 1999-11-11 | 2003-10-28 | Canon Kabushiki Kaisha | Ring laser gyro and driving method therefor with improved driving current |
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