JPH0692892B2 - 光干渉角速度計 - Google Patents

光干渉角速度計

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JPH0692892B2
JPH0692892B2 JP1037275A JP3727589A JPH0692892B2 JP H0692892 B2 JPH0692892 B2 JP H0692892B2 JP 1037275 A JP1037275 A JP 1037275A JP 3727589 A JP3727589 A JP 3727589A JP H0692892 B2 JPH0692892 B2 JP H0692892B2
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    • 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
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Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明は、光の分岐および結合のために光集積回路と
して構成された光導波路が用いられた光干渉角速度計に
関する。
「従来の技術」 光源からの光を二つに分岐してリング干渉計を構成する
光ファイバコイルに伝搬させ、また光ファイバコイルを
伝搬した二つの光を結合させて干渉光として光検出器に
導くのに、光ファイバカプラの代わりに光集積回路とし
て構成された光導波路が用いられた光干渉角速度計は、
従来、第９図に示すように、円板状の支持構造体60の一
面側の周縁部にリング干渉計を構成する多層に巻装され
た光ファイバコイル61が取り付けられ、光ファイバコイ
ル61の内側において支持構造体60上に光源62、光検出器
63および光集積回路70が配され、光集積回路70が、例え
ばニオブ酸リチウムからなる電気光学結晶に例えばチタ
ンが帯状に拡散されて形成された、中央の幹部（みき
ぶ）71と、幹部71の一端側において幹部71と連続する一
対の枝部72aおよび72bと、幹部71の他端側において幹部
71と連続する一対の枝部73aおよび73bとからなる光導波
路74を有するものにされ、光集積回路70の一端および他
端に光結合器76および77が設けられ、光導波路74の枝部
72aおよび72bが光ファイバコイル61の一端61aおよび他
端61bに接続され、枝部73aおよび73bが光ファイバ78お
よび79によって光源62および光検出器63に接続され、支
持構造体60の他面側に電気回路部80が取り付けられた構
成になっている。
なお、図示していないが、光導波路74の枝部72aおよび7
2bのいずれか一方または双方に対しては位相変調用の電
極対が設けられるとともに、電気回路部80には上記の電
極対に対して位相変調信号を供給する位相変調信号発生
回路と光検出器63の出力信号を上記の位相変調信号で同
期検波して光干渉角速度計の出力を得る同期検波回路が
設けられる。
そして、光源62からの光が光ファイバ78を通じて光導波
路74の枝部73aから幹部71を通って枝部72aおよび72bに
供給されることによって二つに分岐され、その際、その
いずれか一方または双方の光が上記の電極対への上記の
位相変調信号の供給によって位相変調され、その二つの
光が、一方は左回り光として光ファイバコイル61の一端
61aから、他方は右回り光として光ファイバコイル61の
他端61bから、それぞれ光ファイバコイル61に供給さ
れ、この光ファイバコイル61を伝搬した二つの光が、上
記の左回り光は光ファイバコイル61の他端61bから光導
波路74の枝部72bを通じて、上記の右回り光は光ファイ
バコイル61の一端61aから光導波路74の枝部72aを通じ
て、それぞれ光導波路74の幹部71に供給されることによ
って一つに結合され、その得られた干渉光が光導波路74
の枝部73bから光ファイバ79を通じて光検出器63に供給
されて電気信号に変換され、その電気信号が上記の位相
変調信号で同期検波されて光干渉角速度計の出力が得ら
れる。
また、上述した従来の光干渉角速度計においては、第10
図および第11図に示すように、上述した支持構造体60の
一面上に基板91が取り付けられ、この基板91上に光集積
回路70が接着剤92によって直接、固定される。
「発明が解決しようとする課題」 しかしながら、上述した従来の光干渉角速度計において
は、リング干渉計を構成する光ファイバコイル61の内側
に配される光集積回路70に形成される光導波路74が十分
な長さの幹部71の一端側および他端側にそれぞれ十分な
長さの一対の枝部72a,72bおよび73a,73bが連続する形状
にされるため、光集積回路70の一端から他端までの長さ
が大きくなり、これに伴なって光集積回路70が内側に配
される光ファイバコイル61のループ径を大きくせざるを
得ないので、光干渉角速度計全体が大型にならざるを得
ない欠点がある。
また、上述した従来の光干渉角速度計においては、基板
91上に光集積回路70が接着剤92によって直接、固定され
るので、外部から熱が加えられたとき光集積回路70を構
成する電気光学結晶と基板91との熱膨張係数の違いから
光集積回路70に大きな熱応力が発生して光集積回路70を
構成する電気光学結晶に熱的な歪みを生じ、電気光学結
晶の屈折率が変化して光干渉角速度計の出力に誤差を生
じる不都合がある。
そこで、この発明においては、光の分岐および結合のた
めに光集積回路として構成された光導波路が用いられた
光干渉角速度計において、光干渉角速度計全体を著しく
小型化することができるようにしたものである。
「課題を解決するための手段」 この発明においては、光源、リング干渉計を構成する光
ファイバコイル、光検出器および光集積回路を設け、光
集積回路を光ファイバコイルの内側に配するが、特に、
その光集積回路を、それぞれ幹部およびこれと連続する
一対の枝部からなる分岐用光導波路および結合用光導波
路が互いに分離されて並行して形成されたものにし、分
岐用光導波路の一方の枝部および他方の枝部を光ファイ
バコイルの一端および他端に接続し、分岐用光導波路の
幹部と結合用光導波路の幹部を光ファイバによって接続
し、結合用光導波路の一方の枝部を光ファイバによって
光源に接続し、結合用光導波路の他方の枝部を光ファイ
バによって光検出器に接続する。
「作 用」 上記のように構成されたこの発明の光干渉角速度計にお
いては、リング干渉計を構成する光ファイバコイルの内
側に配される光集積回路が分岐用光導波路および結合用
光導波路が互いに分離されて並行して形成されたものに
されるので、光集積回路の一端から他端までの長さを上
述した従来の光干渉角速度計のそれの半分程度に小さく
することができ、これに伴って光集積回路が内側に配さ
れる光ファイバコイルのループ径を上述した従来の光干
渉角速度計のそれに比べて著しく小さくすることができ
るので、光干渉角速度計全体を上述した従来の光干渉角
速度計に比べて著しく小型化することができる。
「実施例」 第１図は、この発明の光干渉角速度計の一例を示し、ア
ルミニウムやステンレスなどからなる円板状の支持構造
体10の一面側の周縁部にリング干渉計を構成する多層に
巻装された光ファイバコイル21が取り付けられ、光ファ
イバコイル21の内側において支持構造体10上に光源22、
光検出器23および光集積回路30が配され、光集積回路30
が、例えばニオブ酸リチウムからなる電気光学結晶に例
えばチタンが帯状に拡散されて互いに分離されて並行し
て形成された分岐用光導波路31および結合用光導波路32
を有するものにされ、分岐用光導波路31が、光集積回路
30の一端側における一対の枝部31aおよび31bと、これと
連続する光集積回路30の他端側における幹部31cとから
なるものにされ、結合用光導波路32が、光集積回路30の
一端側における幹部32cと、これと連続する光集積回路3
0の他端側における一対の枝部32aおよび32bとからなる
ものにされ、光集積回路30の一端および他端に光結合器
33および34が設けられ、分岐用光導波路31の枝部31aお
よび31bが光ファイバコイル21の一端21aおよび他端21b
に接続され、分岐用光導波路31の幹部31cと結合用光導
波路32の幹部32cが光ファイバ35によって接続され、結
合用光導波路32の枝部32aおよび32bが光ファイバ36およ
び37によって光源22および光検出器23に接続され、支持
構造体10の他面側に電気回路部40が取り付けられる。
図示していないが、分岐用光導波路31の枝部31aおよび3
1bのいずれか一方または双方に対しては位相変調用の電
極対が設けられるとともに、電気回路部40には上記の電
極対に対して位相変調信号を供給する位相変調信号発生
回路と光検出器23の出力信号を上記の位相変調信号で同
期検波して光干渉角速度計の出力を得る同期検波回路が
設けられる。
そして、光源22からの光が光ファイバ36を通じて結合用
光導波路32の枝部32aから幹部32cを通り、光ファイバ35
を通じて分岐用光導波路31の幹部31cから枝部31aおよび
31bに供給されることによって二つに分岐され、その
際、そのいずれか一方または双方の光が上記の電極対へ
の上記の位相変調信号の供給によって位相変調され、そ
の二つの光が、一方は左回り光として光ファイバコイル
21の一端21aから、他方は右回り光として光ファイバコ
イル21の他端21bから、それぞれ光ファイバコイル21に
供給され、この光ファイバコイル21を伝搬した二つの光
が、上記の左回り光は光ファイバコイル21の他端21bか
ら分岐用光導波路31の枝部31bおよび幹部31cと光ファイ
バ35を通じて、上記の右回り光は光ファイバコイル21の
一端21aから分岐用光導波路31の枝部31aおよび幹部31c
と光ファイバ35を通じて、それぞれ結合用光導波路32の
幹部32cに供給されることによって一つに結合され、そ
の得られた干渉光が結合用光導波路32の枝部32bから光
ファイバ37を通じて光検出器23に供給されて電気信号に
変換され、その電気信号が上記の位相変調信号で同期検
波されて光干渉角速度計の出力が得られる。
このように、リング干渉計を構成する光ファイバコイル
21の内側に配される光集積回路30が分岐用光導波路31お
よび結合用光導波路32が互いに分離されて並行して形成
されたものにされるので、光集積回路30の一端から他端
までの長さを第９図に示した従来の光干渉角速度計のそ
れの半分程度に小さくすることができ、これに伴って光
集積回路30が内側に配される光ファイバコイル21のルー
プ径を第９図に示した従来の光干渉角速度計のそれに比
べて著しく小さくすることができるので、第１図に示す
ように光干渉角速度計全体を第９図に示した従来の光干
渉角速度計に比べて著しく小型化することができる。
第２図は、この発明の光干渉角速度計の他の例を示し、
分岐用光導波路31の枝部31aおよび31bと結合用光導波路
32の枝部32aおよび32bが光集積回路30の一端側に形成さ
れ、分岐用光導波路31の幹部31cおよび結合用光導波路3
2の幹部32cが光集積回路30の他端側に形成される場合
で、この例においても第１図に示した例と同様の作用を
生じ、同様の効果が得られる。
第３図および第４図は、光集積回路の支持構造の一例を
示し、光集積回路30が、光集積回路30を構成する電気光
学結晶であるニオブ酸リチウム、または光集積回路30を
構成する電気光学結晶であるニオブ酸リチウムと同程度
の熱膨張係数を有するＫモネルからなる補強板50に接着
剤などによって固定され、補強板50が適当な弾性を有す
る接着剤51によって例えば３点において上述した支持構
造体10に固定される。
この例においては、外部から熱が加えられたとき補強板
50と支持構造体10との熱膨張係数の違いから補強板50に
熱応力が発生しても、補強板50が弾性を有する接着剤51
によって支持構造体10に固定されているため補強板50が
光集積回路30と一体に支持構造体10に対して支持構造体
10の板面方向に変位して、その熱応力が吸収されるとと
もに、光集積回路30と補強板50は同一の電気光学結晶ま
たは同程度の熱膨張係数を有する材料によって形成され
ているため両者の熱膨張係数の違いによって光集積回路
30に直接大きな熱応力が発生することもないので、光集
積回路30を構成する電気光学結晶に熱的な歪みをほとん
ど生じず、電気光学結晶の熱的な歪みによる屈折率の変
化によって光干渉角速度計の出力に誤差を生じることが
ほとんどない。
第５図および第６図は、光集積回路の支持構造の他の例
を示し、光集積回路30が上述した補強板50に接着剤など
によって固定されるとともに、支持構造体10に台部11と
前後左右の薄板状支持片12が形成され、光集積回路30が
固定された補強板50が支持構造体10の台部11上に載置さ
れて接着剤52によって支持構造体10の薄板状支持片12に
固定される。
この例においては、外部から熱が加えられたとき補強板
50と支持構造体10との熱膨張係数の違いから補強板50に
熱応力が発生しても、補強板50が支持構造体10の薄板状
支持片12に固定されているため第７図に一部を拡大して
示すように支持構造体10の薄板状支持片12が弾性変形す
ることによって補強板50が光集積回路30と一体に支持構
造体10に対して支持構造体10の板面方向に変位して、そ
の熱応力が吸収されるとともに、光集積回路30と補強板
50は同一の電気光学結晶または同程度の熱膨張係数を有
する材料によって形成されているため両者の熱膨張係数
の違いによって光集積回路30に直接大きな熱応力が発生
することもないので、光集積回路30を構成する電気光学
結晶に熱的な歪みをほとんど生じず、電気光学結晶の熱
的な歪みによる屈折率の変化によって光干渉角速度計の
出力に誤差を生じることがほとんどない。
第８図は、光集積回路の支持構造のさらに他の例を示
し、光集積回路30が上述した補強板50に接着剤などによ
って固定されるとともに、支持構造体10に台部13および
左右における支持溝14と薄板状支持片15の組が形成さ
れ、光集積回路30が固定された補強板50が支持構造体10
の台部13上に載置された接着剤53によって支持構造体10
の支持溝14および薄板状支持片15に固定される。
この例においても、第５図、第６図および第７図に示し
た例と同様の作用を生じ、同様の効果が得られる。
「発明の効果」 上述したように、この発明によれば、光集積回路を、そ
れぞれ幹部およびこれと連続する一対の枝部からなる分
岐用光導波路および結合用光導波路が互いに分離されて
並行して形成されたものにするので、光干渉角速度計全
体を従来の光干渉角速度計に比べて著しく小型化するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は、この発明の光干渉角速度計の一例を示す斜視
図、第２図は、この発明の光干渉角速度計の他の例を示
す平面図、第３図および第４図は、光集積回路の支持構
造の一例を示す平面図および側面図、第５図、第６図お
よび第７図は、光集積回路の支持構造の他の例を示す平
面図、断面図および熱応力発生時の一部の断面図、第８
図は光集積回路の支持構造のさらに他の例を示す断面
図、第９図は、従来の光干渉角速度計の一例を示す斜視
図、第10図および第11図は、従来の光干渉角速度計にお
ける光集積回路の支持構造を示す斜視図および側面図で
ある。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 加来 良二 東京都渋谷区道玄坂１丁目21番６号 日本 航空電子工業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−83615（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−150615（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−67414（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】光源と、リング干渉計を構成する光ファイ
    バコイルと、光検出器と、上記光ファイバコイルの内側
    に配された光集積回路とを備え、 この光集積回路が、それぞれ幹部およびこれと連続する
    一対の枝部からなる、互いに分離されて並行して形成さ
    れた分岐用光導波路および結合用光導波路を有し、 上記分岐用光導波路の一方の枝部および他方の枝部が上
    記光ファイバコイルの一端および他端に接続され、上記
    分岐用光導波路の幹部と上記結合用光導波路の幹部が光
    ファイバによって接続され、上記結合用光導波路の一方
    の枝部が光ファイバによって上記光源に接続され、上記
    結合用光導波路の他方の枝部が光ファイバによって上記
    光検出器に接続された、 光干渉角速度計。
JP1037275A 1989-02-15 1989-02-15 光干渉角速度計 Expired - Fee Related JPH0692892B2 (ja)

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