JPH0595166A - 光源装置、受光装置および干渉型光フアイバージヤイロ装置 - Google Patents
光源装置、受光装置および干渉型光フアイバージヤイロ装置Info
- Publication number
- JPH0595166A JPH0595166A JP25370091A JP25370091A JPH0595166A JP H0595166 A JPH0595166 A JP H0595166A JP 25370091 A JP25370091 A JP 25370091A JP 25370091 A JP25370091 A JP 25370091A JP H0595166 A JPH0595166 A JP H0595166A
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- JP
- Japan
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- light source
- phase plate
- light
- optical fiber
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 干渉計測等のために有用な自己干渉性の少な
い光源装置、受光装置および干渉型光ファイバージャイ
ロ装置を提供することを目的とする。 【構成】 レーザー光は適当な平面上で展開され、位相
板５を通過した後、単一モード性光ファイバーに送り込
まれる。この位相板５はランダム位相シフターであっ
て、光線断面をランダムに分割し、それぞれにπ／２の
位相差を与える。従って、光源は、その二次元的断面上
の各点においてランダムにπ／２の位相差が与えられ
る。この位相シフトは各区画ごとにπ／２の位相差を与
えるようにその波長で決まる厚みを乱数的に番地づけら
れた区画に従って作り付けられてある。これによってこ
の各区画を通過した光はπ／２の位相差を相互に有する
光となる。この光線は適当なレンズ系によって集光さ
れ、単一モード光ファイバーに送り込まれる。
い光源装置、受光装置および干渉型光ファイバージャイ
ロ装置を提供することを目的とする。 【構成】 レーザー光は適当な平面上で展開され、位相
板５を通過した後、単一モード性光ファイバーに送り込
まれる。この位相板５はランダム位相シフターであっ
て、光線断面をランダムに分割し、それぞれにπ／２の
位相差を与える。従って、光源は、その二次元的断面上
の各点においてランダムにπ／２の位相差が与えられ
る。この位相シフトは各区画ごとにπ／２の位相差を与
えるようにその波長で決まる厚みを乱数的に番地づけら
れた区画に従って作り付けられてある。これによってこ
の各区画を通過した光はπ／２の位相差を相互に有する
光となる。この光線は適当なレンズ系によって集光さ
れ、単一モード光ファイバーに送り込まれる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は自己干渉の少ない光源装
置、受光装置および干渉型光ファイバージャイロ装置に
関するものである。
置、受光装置および干渉型光ファイバージャイロ装置に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の光源装置は図２に示され、半導体
レーザーを覆っているキャップ１には無反射コートガラ
ス窓２が形成されている。レーザー光はこの無反射コー
トガラス窓２から出射される。この半導体レーザーの出
力はコヒーレンス性が良くモードが定まっているため、
これを光ファイバーなどの伝送路を経由させたときに
は、伝送中の光またはその出力光は自己干渉によって干
渉パターンを生ずることがある。
レーザーを覆っているキャップ１には無反射コートガラ
ス窓２が形成されている。レーザー光はこの無反射コー
トガラス窓２から出射される。この半導体レーザーの出
力はコヒーレンス性が良くモードが定まっているため、
これを光ファイバーなどの伝送路を経由させたときに
は、伝送中の光またはその出力光は自己干渉によって干
渉パターンを生ずることがある。
【０００３】この効果が好ましくない場合はこれを避け
る工夫が必要である。
る工夫が必要である。
【０００４】この工夫の具体例として光ファイバージャ
イロについて説明する。
イロについて説明する。
【０００５】光ファイバージャイロの場合には、単一モ
ード性光ファイバー・ループ中に光を伝播させ、右回り
と左回りとの各光の出力光を比較干渉させることによっ
て該ループの回路を検出するものである。このとき右回
りと左回りの光の比較干渉は必要であるが、それぞれの
光の自己干渉、モアレ等は妨害となる。
ード性光ファイバー・ループ中に光を伝播させ、右回り
と左回りとの各光の出力光を比較干渉させることによっ
て該ループの回路を検出するものである。このとき右回
りと左回りの光の比較干渉は必要であるが、それぞれの
光の自己干渉、モアレ等は妨害となる。
【０００６】このため、従来は光ファイバージャイロの
光源にレーザ発振に至らない程度の発光ダイオード（Ｓ
ＬＤ）が使用されて来た。
光源にレーザ発振に至らない程度の発光ダイオード（Ｓ
ＬＤ）が使用されて来た。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなＳＬＤにあっては、発光効率、集光効率、生産性、
再現性等に問題があった。また、ＳＬＤは発光出力を強
くするとレーザ光らしくなってやはり自己干渉をおこす
場合もあった。
うなＳＬＤにあっては、発光効率、集光効率、生産性、
再現性等に問題があった。また、ＳＬＤは発光出力を強
くするとレーザ光らしくなってやはり自己干渉をおこす
場合もあった。
【０００８】また、受光素子においても、受光素子に入
射する光と素子表面やパッケージ側面で反射する光とが
干渉し、受光素子表面に干渉パターンが形成されてしま
うことが有る。若し、ＰＳＤ（半導体位置検出素子）な
どの検出素子表面に干渉パターンが形成されると、位置
検出などの誤差は大きくなる。
射する光と素子表面やパッケージ側面で反射する光とが
干渉し、受光素子表面に干渉パターンが形成されてしま
うことが有る。若し、ＰＳＤ（半導体位置検出素子）な
どの検出素子表面に干渉パターンが形成されると、位置
検出などの誤差は大きくなる。
【０００９】また、光ファイバージャイロにおいては、
右回りの光と左回りの光との位相差が小さい時には、検
出器における出力感度が小さい欠点があることも知られ
ていた。これを解決する手段として出力端における干渉
計の一方の腕に移相器を設け、片方の光にπ／２の位相
差を与える方法が知られている。しかし、この方法にお
いては干渉計が大型化し、また、温度依存性が発生する
などの欠点もあった。
右回りの光と左回りの光との位相差が小さい時には、検
出器における出力感度が小さい欠点があることも知られ
ていた。これを解決する手段として出力端における干渉
計の一方の腕に移相器を設け、片方の光にπ／２の位相
差を与える方法が知られている。しかし、この方法にお
いては干渉計が大型化し、また、温度依存性が発生する
などの欠点もあった。
【００１０】本発明はこのような問題点を解消し、干渉
計測等のために有用な自己干渉性の少ない光源装置、受
光装置および干渉型光ファイバージャイロ装置を提供す
るものである。
計測等のために有用な自己干渉性の少ない光源装置、受
光装置および干渉型光ファイバージャイロ装置を提供す
るものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、レーザー光源
の出力光を展開した平面上に位相板が設けられ、この位
相板は多数の区画に分割され、それぞれの区画は所定の
位相差が与えられるように形成され、その二次元配置は
乱数的に定められてあり、かつ、位相板の出力光を単一
モード光ファイバーに集光して選出する手段を有して光
源装置を構成したものである。
の出力光を展開した平面上に位相板が設けられ、この位
相板は多数の区画に分割され、それぞれの区画は所定の
位相差が与えられるように形成され、その二次元配置は
乱数的に定められてあり、かつ、位相板の出力光を単一
モード光ファイバーに集光して選出する手段を有して光
源装置を構成したものである。
【００１２】また、半導体レーザーまたはスーパールミ
ネッセントダイオードの封止用キャップのガラス面また
はその近傍に上記のランダム位相板を設けて光源装置を
構成したものである。
ネッセントダイオードの封止用キャップのガラス面また
はその近傍に上記のランダム位相板を設けて光源装置を
構成したものである。
【００１３】また、受光素子を封止している封止用キャ
ップの面または封止用樹脂面上に上記のランダム位相板
を設けて受光装置を構成したものである。
ップの面または封止用樹脂面上に上記のランダム位相板
を設けて受光装置を構成したものである。
【００１４】また、上記の各光源装置を用いて干渉型光
ファイバージャイロ装置を構成したものである。
ファイバージャイロ装置を構成したものである。
【００１５】
【作用】レーザー光線の二次元的断面は位相板によって
ランダムに分割され、それぞれに所定の位相差が与えら
れる。この位相シフトは各区画ごとに所定の位相差を与
えるようにその波長で決まる厚みを乱数的に番地づけら
れた区画に従って作り付けられてある。これによってこ
の各区画を通過した光は所定の位相差を相互に有する光
となる。
ランダムに分割され、それぞれに所定の位相差が与えら
れる。この位相シフトは各区画ごとに所定の位相差を与
えるようにその波長で決まる厚みを乱数的に番地づけら
れた区画に従って作り付けられてある。これによってこ
の各区画を通過した光は所定の位相差を相互に有する光
となる。
【００１６】
【実施例】次に、本発明の一実施例による光源装置につ
いて以下に説明する。
いて以下に説明する。
【００１７】本実施例による光源装置の特徴は、レーザ
ー光が適当な平面上で展開され、後述する位相板を通過
した後、単一モード性光ファイバーに送り込まれること
である。
ー光が適当な平面上で展開され、後述する位相板を通過
した後、単一モード性光ファイバーに送り込まれること
である。
【００１８】この位相板はランダム位相シフターであっ
て、その原理的作用は次のようである。即ち、光線断面
をランダムに分割し、それぞれにπ／２の位相差を与え
る。従って、光源は、その二次元的断面上の各点におい
てランダムにπ／２の位相差が与えられる。この位相シ
フトは各区画ごとにπ／２の位相差を与えるようにその
波長で決まる厚みを乱数的に番地づけられた区画に従っ
て作り付けられてある。これによってこの各区画を通過
した光はπ／２の位相差を相互に有する光となる。この
光線は適当なレンズ系によって集光され、単一モード光
ファイバーに送り込まれる。
て、その原理的作用は次のようである。即ち、光線断面
をランダムに分割し、それぞれにπ／２の位相差を与え
る。従って、光源は、その二次元的断面上の各点におい
てランダムにπ／２の位相差が与えられる。この位相シ
フトは各区画ごとにπ／２の位相差を与えるようにその
波長で決まる厚みを乱数的に番地づけられた区画に従っ
て作り付けられてある。これによってこの各区画を通過
した光はπ／２の位相差を相互に有する光となる。この
光線は適当なレンズ系によって集光され、単一モード光
ファイバーに送り込まれる。
【００１９】この手段によってファイバーを伝播し、他
端から出力する光は自己干渉性が少なく、しかもパワー
損失を最小限にすることができる。
端から出力する光は自己干渉性が少なく、しかもパワー
損失を最小限にすることができる。
【００２０】従来の発光ダイオードを用いる場合よりも
発光効率、集光効率ともに優れ、また製造上の生産性、
再現性、コスト等の面でも有利である。
発光効率、集光効率ともに優れ、また製造上の生産性、
再現性、コスト等の面でも有利である。
【００２１】光ファイバージャイロは、前述したように
右回りの光と左回りの光とのそれぞれの出力を干渉計
（干渉装置）に導き、両光の干渉によって相互の位相
差、即ち、ループの回転速度に比例する量を取り出すも
のである。本発明による干渉型光ファイバージャイロの
光源装置には上記の光源装置が使用されている。このた
め、右回りの光と左回りの光のそれぞれの光にπ／２の
位相差が既に与えられており、そのそれぞれの位相シフ
トされた光についての回転する位相差成分が出力され
る。従って、従来、出力端に設けられていた移相器は必
要なくなり、干渉計の小型化や正確性が向上することと
なる。すなわち、上記の光源装置は、光ファイバージャ
イロに応用して最も効果が大きい。
右回りの光と左回りの光とのそれぞれの出力を干渉計
（干渉装置）に導き、両光の干渉によって相互の位相
差、即ち、ループの回転速度に比例する量を取り出すも
のである。本発明による干渉型光ファイバージャイロの
光源装置には上記の光源装置が使用されている。このた
め、右回りの光と左回りの光のそれぞれの光にπ／２の
位相差が既に与えられており、そのそれぞれの位相シフ
トされた光についての回転する位相差成分が出力され
る。従って、従来、出力端に設けられていた移相器は必
要なくなり、干渉計の小型化や正確性が向上することと
なる。すなわち、上記の光源装置は、光ファイバージャ
イロに応用して最も効果が大きい。
【００２２】上述の光源装置の具体例としては、図１に
示すように、通常の半導体レーザダイオードのキャップ
３の出力窓（無反射コートガラス窓）４にランダム位相
シフター板５を一体的に取り付けることにより構成され
る。キャップ３の中に封じ込まれている素子は半導体レ
ーザでなくても、ＳＬＤなどの半導体素子でも良い。ま
た、ランダム位相シフター板５を付ける位置はキャップ
３の面上の内側、外側またはキャップ３の中のチップの
手前でも良い。また、これとは別に光ビーム整形レンズ
を介し、ランダム位相シフター板および集光レンズを透
過させて単一モードファイバーに送り込むような任意の
構造を持たせても良い。
示すように、通常の半導体レーザダイオードのキャップ
３の出力窓（無反射コートガラス窓）４にランダム位相
シフター板５を一体的に取り付けることにより構成され
る。キャップ３の中に封じ込まれている素子は半導体レ
ーザでなくても、ＳＬＤなどの半導体素子でも良い。ま
た、ランダム位相シフター板５を付ける位置はキャップ
３の面上の内側、外側またはキャップ３の中のチップの
手前でも良い。また、これとは別に光ビーム整形レンズ
を介し、ランダム位相シフター板および集光レンズを透
過させて単一モードファイバーに送り込むような任意の
構造を持たせても良い。
【００２３】特に本実施例による光源装置の有利な適用
分野は、上記のように出力端に干渉計を有する光ファイ
バージャイロ装置であるので、これと組み合わせて一体
化した構成が最も良い。
分野は、上記のように出力端に干渉計を有する光ファイ
バージャイロ装置であるので、これと組み合わせて一体
化した構成が最も良い。
【００２４】光ファイバージャイロ以外にも光ファイバ
ー出力光の位相弁別を必要とするものが多い。例えば温
度センサーとして温度検出用光ファイバーと参照光ファ
イバーとを有し、出力で干渉させるものがある。この場
合検出されるべきものは温度でなくても良く、ファイバ
ー長の変化、コアの歪み、圧力、振動、加速度等のパラ
メーターの計測にも使用できる。
ー出力光の位相弁別を必要とするものが多い。例えば温
度センサーとして温度検出用光ファイバーと参照光ファ
イバーとを有し、出力で干渉させるものがある。この場
合検出されるべきものは温度でなくても良く、ファイバ
ー長の変化、コアの歪み、圧力、振動、加速度等のパラ
メーターの計測にも使用できる。
【００２５】これらの場合のすべてにおいて、被測定光
に発生した微小な位相差をそのまま干渉計に適用すると
きは、従来においては前述したように検出器出力感度が
小さくなったが、本実施例による光源装置によればπ／
２の位相差をすでに与えてあるため、全てのパラメータ
ーの検出において出力感度を向上させることが出来る。
に発生した微小な位相差をそのまま干渉計に適用すると
きは、従来においては前述したように検出器出力感度が
小さくなったが、本実施例による光源装置によればπ／
２の位相差をすでに与えてあるため、全てのパラメータ
ーの検出において出力感度を向上させることが出来る。
【００２６】また、通常の半導体レーザ光をそのまま用
いて、その単一位相性のみを崩し、その狭波長帯域性を
そのまま保存できるため、すべての干渉計において、そ
の視度（Ｖｉｓｉｂｉｌｉｔｙ）が優れ、検出感度が高
くなる。このため、既に述べた点と相俟ってエネルギー
効率、ファイバー長についても有利な点が生ずることは
当然である。
いて、その単一位相性のみを崩し、その狭波長帯域性を
そのまま保存できるため、すべての干渉計において、そ
の視度（Ｖｉｓｉｂｉｌｉｔｙ）が優れ、検出感度が高
くなる。このため、既に述べた点と相俟ってエネルギー
効率、ファイバー長についても有利な点が生ずることは
当然である。
【００２７】これら多くの利点があるので干渉型光ファ
イバーセンサーの光源として半導体レーザーに組み合わ
せた場合、産業上の効果は大きいものとなる。
イバーセンサーの光源として半導体レーザーに組み合わ
せた場合、産業上の効果は大きいものとなる。
【００２８】次に、別な応用例について説明する。受光
素子として例えばＰＳＤで半導体レーザ光を受光する
と、素子を封じているキャップのガラス面での半導体レ
ーザ光の干渉、あるいは素子表面でのレーザ光の反射と
入射による干渉などにより、ＰＳＤ表面に半導体レーザ
の濃淡（干渉縞）が発生する場合があり、測定誤差が発
生する。
素子として例えばＰＳＤで半導体レーザ光を受光する
と、素子を封じているキャップのガラス面での半導体レ
ーザ光の干渉、あるいは素子表面でのレーザ光の反射と
入射による干渉などにより、ＰＳＤ表面に半導体レーザ
の濃淡（干渉縞）が発生する場合があり、測定誤差が発
生する。
【００２９】この場合にもＰＳＤを封じている図１と同
様なキャップのガラス面上にランダム位相シフター板を
取り付けることにより、半導体レーザ光が非干渉にな
り、ＰＳＤ表面にレーザ光を集光することができる。
様なキャップのガラス面上にランダム位相シフター板を
取り付けることにより、半導体レーザ光が非干渉にな
り、ＰＳＤ表面にレーザ光を集光することができる。
【００３０】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、レ
ーザー光線の二次元的断面は位相板によってランダムに
分割され、それぞれに所定の位相差が与えられる。この
位相シフトは各区画ごとに所定の位相差を与えるように
その波長で決まる厚みを乱数的に番地づけられた区画に
従って作り付けられてある。これによってこの各区画を
通過した光は所定の位相差を相互に有する光となる。こ
のため、干渉計測等のために有用な自己干渉性の少ない
光源装置、受光装置および干渉型光ファイバージャイロ
装置が提供される。
ーザー光線の二次元的断面は位相板によってランダムに
分割され、それぞれに所定の位相差が与えられる。この
位相シフトは各区画ごとに所定の位相差を与えるように
その波長で決まる厚みを乱数的に番地づけられた区画に
従って作り付けられてある。これによってこの各区画を
通過した光は所定の位相差を相互に有する光となる。こ
のため、干渉計測等のために有用な自己干渉性の少ない
光源装置、受光装置および干渉型光ファイバージャイロ
装置が提供される。
【図１】本発明の一実施例による光源装置の側面図であ
る。
る。
【図２】従来の光源装置の側面図である。
３…キャップ、４…無反射コートガラス窓、５…ランダ
ム位相板。
ム位相板。
Claims (4)
- 【請求項１】 レーザー光源の出力光を展開した平面上
に位相板が設けられ、この位相板は多数の区画に分割さ
れ、それぞれの区画は所定の位相差が与えられるように
形成され、その二次元配置は乱数的に定められてあり、
かつ、前記位相板の出力光を単一モード光ファイバーに
集光して選出する手段を有することを特徴とする光源装
置。 - 【請求項２】 半導体レーザーまたはスーパールミネッ
セントダイオードの封止用キャップのガラス面またはそ
の近傍に請求項１記載のランダム位相板を設けたことを
特徴とする光源装置。 - 【請求項３】 受光素子を封止している封止用キャップ
の面または封止用樹脂面上に請求項１記載のランダム位
相板を設けたことを特徴とする受光装置。 - 【請求項４】 請求項１または請求項２記載の光源装置
を用いて構成されたことを特徴とする干渉型光ファイバ
ージャイロ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25370091A JPH0595166A (ja) | 1991-10-01 | 1991-10-01 | 光源装置、受光装置および干渉型光フアイバージヤイロ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25370091A JPH0595166A (ja) | 1991-10-01 | 1991-10-01 | 光源装置、受光装置および干渉型光フアイバージヤイロ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0595166A true JPH0595166A (ja) | 1993-04-16 |
Family
ID=17254939
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25370091A Pending JPH0595166A (ja) | 1991-10-01 | 1991-10-01 | 光源装置、受光装置および干渉型光フアイバージヤイロ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0595166A (ja) |
-
1991
- 1991-10-01 JP JP25370091A patent/JPH0595166A/ja active Pending
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