JPH08145695A - Optical fiber gyro - Google Patents

Optical fiber gyro

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JPH08145695A
JPH08145695A JP28057494A JP28057494A JPH08145695A JP H08145695 A JPH08145695 A JP H08145695A JP 28057494 A JP28057494 A JP 28057494A JP 28057494 A JP28057494 A JP 28057494A JP H08145695 A JPH08145695 A JP H08145695A
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JP
Japan
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light
branch
output
light source
optical fiber
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Pending
Application number
JP28057494A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Susumu Tsubosaka
晋 坪坂
Atsushi Watanabe
淳志 渡邊
Yuko Takei
優子 竹居
Hidehiko Negishi
英彦 根岸
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE: To provide a highly accurate and reliable optical fiber gyro in which the total cost is reduced by decreasing the number of components. CONSTITUTION: In the optical fiber gyro for detecting the rotational state of an object optically, a second light receiving means 15 delivers a second output signal P2 to a light source output control means 16 in order to control the current being injected to a light source 11 to be at a constant level. Since fluctuation in the zero point output can be suppressed regardless of temperature variation, the rotational angular speed can be detected with high accuracy. Furthermore, the number of optical components can be decreased because phase modulation is not employed and the cost can be reduced significantly.

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、回転角速度センサとし
て用いられる光ファイバジャイロに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical fiber gyro used as a rotational angular velocity sensor.

【0002】[0002]

【従来の技術】ジャイロスコープとは慣性空間に対する
回転角速度センサーであり、その中でも光ファイバジャ
イロ(以下FOGと記す)は、回転角速度検出に光の干
渉を利用しているために高感度であり、可動部分が存在
しない、起動時間が短い、等の優れた特長を有してお
り、特に、センシングループに位相変調器を設置した位
相変調方式光ジャイロの開発が盛んである。しかし回転
センサとしては、さらに構成が簡単で、しかも作製が容
易なFOGが望まれており、入力、及び出力ポートの数
が共に3つである光ファイバカプラ(以下3×3カプラ
と記す)を用いたFOG(以下3×3FOGと記す)の
研究開発も多くなされている。
2. Description of the Related Art A gyroscope is a rotational angular velocity sensor with respect to an inertial space. Among them, an optical fiber gyro (hereinafter referred to as FOG) has high sensitivity because it utilizes optical interference to detect rotational angular velocity. It has excellent features such as no moving parts and short start-up time. Especially, development of a phase modulation type optical gyro with a phase modulator installed in the sensing loop is active. However, as a rotation sensor, an FOG that has a simpler configuration and is easier to manufacture is desired, and an optical fiber coupler (hereinafter referred to as 3 × 3 coupler) having three input and output ports is required. The research and development of the used FOG (hereinafter referred to as 3 × 3 FOG) has also been made.

【0003】光ファイバジャイロの原理は、サニャック
効果と呼ばれる現象に基づいている。円形の光路にビー
ムスプリッタを用いて左右両回りに光を伝搬させた場
合、系が慣性空間に対して回転角速度Ωで回転していた
場合
The principle of the optical fiber gyro is based on a phenomenon called the Sagnac effect. When light is propagated to the left and right using a beam splitter in a circular optical path, and the system is rotating at an angular velocity of rotation Ω with respect to inertial space.

【0004】[0004]

【数1】 [Equation 1]

【0005】で与えられる位相差が両回りの光の間に生
じる。これがサニャック効果である。ここで、φはサニ
ャック位相、Rは円形光路の半径、Lはセンシングルー
プのファイバ長、λは光源波長である。従って、二つの
光を干渉させると回転角速度に応じて出力Iが
The phase difference given by is generated between the lights in both directions. This is the Sagnac effect. Here, φ is the Sagnac phase, R is the radius of the circular optical path, L is the fiber length of the sensing loop, and λ is the light source wavelength. Therefore, when the two lights are made to interfere with each other, the output I is changed according to the rotational angular velocity.

【0006】[0006]

【数2】 [Equation 2]

【0007】となる。ここで、出力Iをサニャック位相
φで微分すると
[0007] Here, when the output I is differentiated by the Sagnac phase φ,

【0008】[0008]

【数3】 (Equation 3)

【0009】となることからも分かるが、φ=0付近に
おける感度が悪い。そこで、感度を上げるために、セン
シングループ中に位相変調器を設置するという構成をと
る。
As can be seen from the above, the sensitivity is poor near φ = 0. Therefore, in order to increase the sensitivity, a configuration is adopted in which a phase modulator is installed in the sensing loop.

【0010】この位相変調器にはピエゾ素子が用いら
れ、数十〜数百kHz(この周波数を基本周波数と呼
ぶ)の交流信号を印加することにより、左右両回りの光
に実質的にπ/2の位相差を与え、出力がsin関数に比
例するようにする。これにより、φ=0付近における感
度が良くなるため、回転角速度の検出が可能となる。し
かし位相変調を施した結果、ジャイロ出力は基本周波
数、及びその高調波周波数の交流成分となり、その検出
にロックインアンプを用いらなければならないため、非
常に構造が複雑であった。
A piezo element is used for this phase modulator, and by applying an AC signal of several tens to several hundreds of kHz (this frequency is referred to as a fundamental frequency), substantially π / is applied to the left and right light. A phase difference of 2 is given so that the output is proportional to the sin function. This improves the sensitivity in the vicinity of φ = 0, so that the rotational angular velocity can be detected. However, as a result of applying the phase modulation, the gyro output becomes an AC component of the fundamental frequency and its harmonic frequency, and a lock-in amplifier must be used for its detection, so the structure was very complicated.

【0011】それに対し、3×3FOGの大きな特長
は、3×3カプラにおいて生じる位相バイアスのために
位相変調を必要としないことにある。図6を用いて3×
3FOGの動作原理を簡単に説明する。
On the other hand, a major advantage of the 3 × 3 FOG is that it does not require phase modulation due to the phase bias that occurs in the 3 × 3 coupler. 3 × using FIG.
The operating principle of 3FOG will be briefly described.

【0012】図6において、61は光源、62は光分岐
結合手段、63はセンシングループ、64は第1の受光
手段、65は第2の受光手段、66は第3の受光手段、
67は光源出力制御手段、68は演算処理手段、69は
偏光解消手段、P1、P2、P3はそれぞれ、第1の受
光手段64から出力される第1の出力信号、第2の受光
手段65から出力される第2の出力信号、第3の受光手
段66から出力される第3の出力信号、601〜606
はそれぞれ第1〜第6の分枝を示す。
In FIG. 6, 61 is a light source, 62 is an optical branching / coupling means, 63 is a sensing loop, 64 is a first light receiving means, 65 is a second light receiving means, 66 is a third light receiving means,
67 is a light source output control means, 68 is an arithmetic processing means, 69 is a depolarization means, P1, P2 and P3 are respectively a first output signal output from the first light receiving means 64 and a second light receiving means 65. Second output signal output, third output signal output from third light receiving means 66, 601 to 606
Indicate the first to sixth branches, respectively.

【0013】以下、その動作を簡単に説明する。光源6
1から出射した光は第1の分枝601を通り、光ファイ
バカプラからなる光分岐結合手段62へ入射し、第2の
分枝602、第3の分枝603及び第6の分枝606に
分岐される。第6の分枝606に分岐された光は第3の
受光手段66に入射する。第2の分枝602に入射した
光は、光ファイバ型デポラライザ等から構成される偏光
解消手段69で偏光解消された後にセンシングループ6
3の一端に入射し、右回り光となり、再び光分岐結合手
段62に入射する。第3の分枝603へ入射した光は、
センシングループ63の他端に入射し、左回り光とな
り、センシングループ63から出射した後に、偏光解消
手段69で偏光解消されて再び光分岐結合手段62に入
射する。それぞれ右回り、左回りにループを伝搬した両
回り光は光分岐結合手段62において合成され、第6の
分枝604、第5の分枝605及び第1の分枝601に
分岐される。第6の分枝604及び第5の分枝605に
分岐された光はそれぞれ第1の受光手段64及び第2の
受光手段65に入射し、第1の受光手段64の出力信号
P1、及び第2の受光手段65の出力信号P2が演算処
理手段68に入力され、第3の受光手段66の出力信号
P3は光源出力制御手段67に入力される構成となって
いる。この光ファイバジャイロが回転した場合、サニャ
ック効果により、両回り光の間に回転角速度に比例した
位相差φが生じる。このような構成の光ファイバジャイ
ロでは、光分岐結合手段の分岐比が常に1/3で、しか
も損失が無視できるならば、光分岐結合手段において分
岐する光が受ける位相バイアスが120゜となり、第1
の出力信号P1、第2の出力信号P2、第3の出力信号
P3は、光源からの光強度をKとすると、それぞれ
The operation will be briefly described below. Light source 6
The light emitted from No. 1 passes through the first branch 601, enters the optical branching / coupling means 62 composed of an optical fiber coupler, and enters the second branch 602, the third branch 603, and the sixth branch 606. Branched. The light branched to the sixth branch 606 enters the third light receiving means 66. The light incident on the second branch 602 is depolarized by the depolarizing means 69 composed of an optical fiber type depolarizer, and then the sensing loop 6 is emitted.
The light is incident on one end of 3 and becomes clockwise light, and again enters the optical branching / coupling means 62. The light incident on the third branch 603 is
The light enters the other end of the sensing loop 63, becomes counterclockwise light, is emitted from the sensing loop 63, is depolarized by the depolarizing means 69, and is incident on the optical branching / coupling means 62 again. The two-way light propagating in the clockwise and counterclockwise loops respectively is combined in the optical branching / coupling means 62, and branched into the sixth branch 604, the fifth branch 605, and the first branch 601. The lights branched into the sixth branch 604 and the fifth branch 605 are incident on the first light receiving means 64 and the second light receiving means 65, respectively, and output signals P1 of the first light receiving means 64 and The output signal P2 of the second light receiving means 65 is input to the arithmetic processing means 68, and the output signal P3 of the third light receiving means 66 is input to the light source output control means 67. When this optical fiber gyro rotates, a phase difference φ proportional to the rotational angular velocity occurs between the two-direction light due to the Sagnac effect. In the optical fiber gyro having such a configuration, if the branching ratio of the optical branching / coupling means is always 1/3 and the loss is negligible, the phase bias received by the branched light in the optical branching / coupling means becomes 120 °, 1
When the light intensity from the light source is K, the output signal P1, the second output signal P2, and the third output signal P3 of

【0014】[0014]

【数4】 [Equation 4]

【0015】[0015]

【数5】 (Equation 5)

【0016】[0016]

【数6】 (Equation 6)

【0017】となる。ここで、第2の出力信号P2と、
第1の出力信号P1の差分をとると、
## EQU1 ## Here, the second output signal P2,
Taking the difference of the first output signal P1,

【0018】[0018]

【数7】 (Equation 7)

【0019】となり、sinφに比例する。このような関
係からサニャック効果による位相を求めることができ、
その値から回転角速度を算出することができる。
And is proportional to sin φ. From such a relationship, the phase due to the Sagnac effect can be obtained,
The rotational angular velocity can be calculated from the value.

【0020】なお、この従来例において、第3の受光手
段66の出力信号P3を光源出力制御手段67に入力し
たが、光源61のモニタPD出力を光源出力制御手段6
7に入力しても良い。この構成の場合、(数6)で表さ
れる第3の出力信号P3は、光源出力に比例するため、
(数7)を規格化するために用いられることもある。
In this prior art example, the output signal P3 of the third light receiving means 66 is input to the light source output control means 67, but the monitor PD output of the light source 61 is used as the light source output control means 6.
You may enter in 7. In the case of this configuration, since the third output signal P3 represented by (Equation 6) is proportional to the light source output,
It may be used to standardize (Equation 7).

【0021】以上のように、この構成では、光分岐結合
手段における位相バイアスのために位相変調を施す必要
が無くなる。従って、位相変調器、ロックインアンプ等
が不必要となるため、価格を大幅に抑えることも可能で
ある。
As described above, in this configuration, there is no need to perform phase modulation for the phase bias in the optical branching / coupling means. Therefore, the phase modulator, the lock-in amplifier, etc. are unnecessary, and the price can be greatly reduced.

【0022】[0022]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の構成では、温度変動が生じた場合に、ジャイロの零
点出力が大きく変動する。まず、第3の出力信号P3で
光源出力を制御した場合には、3×3光ファイバカプラ
の波長特性が影響を及ぼす。3×3光ファイバカプラで
光が分岐するのは、モード結合がおきているためであ
り、波長が変化すると結合係数は変化する。例えば、温
度が上昇し光源波長が大きくなった場合、第2の分枝6
02、第3の分枝603に分岐する成分が増大し、入射
した光がそのまま第6の分枝606に伝搬する成分は減
少する。その結果、第3の出力信号P3の値が減少する
ので、光源出力制御手段における光源61への注入電流
値は増大し、第2の分枝602、第3の分枝603に分
岐する成分が一層増大する。次に、光源のモニタPD出
力で光源出力を制御した場合、温度変動の際に光軸のズ
レ等により、光源と第1の分枝601との結合効率が変
動するために、ジャイロの零点出力が変動する。つまり
温度変動時に、いずれの光源出力制御方法を用いてもジ
ャイロの零点出力が一定にならないという課題がある。
However, in the above-mentioned conventional configuration, the zero-point output of the gyro greatly fluctuates when the temperature fluctuates. First, when the light source output is controlled by the third output signal P3, the wavelength characteristic of the 3 × 3 optical fiber coupler has an effect. The reason why light is branched by the 3 × 3 optical fiber coupler is that mode coupling occurs, and the coupling coefficient changes as the wavelength changes. For example, when the temperature rises and the light source wavelength increases, the second branch 6
02, the component branched to the third branch 603 increases, and the component propagating the incident light as it is to the sixth branch 606 decreases. As a result, the value of the third output signal P3 decreases, so that the value of the injection current to the light source 61 in the light source output control means increases, and the component branched to the second branch 602 and the third branch 603 becomes It will increase even more. Next, when the light source output is controlled by the monitor PD output of the light source, the coupling efficiency between the light source and the first branch 601 fluctuates due to the deviation of the optical axis when the temperature fluctuates. Fluctuates. That is, there is a problem that the zero-point output of the gyro is not constant regardless of which light source output control method is used when the temperature changes.

【0023】また、3×3光ファイバカプラは、その断
面形状が正三角形状であることが望ましいとされてい
る。このことにより、いずれのポートより光が入射して
も3等分され、分岐の際の位相バイアスが常に120゜
になる。しかし実際には、断面形状を正三角形状に作製
することは非常に困難であるという課題がある。
Further, it is said that it is desirable that the 3 × 3 optical fiber coupler has a regular triangular cross section. As a result, even if light is incident from any port, it is divided into three equal parts, and the phase bias at the time of branching is always 120 °. However, in reality, there is a problem that it is very difficult to form the cross-sectional shape into an equilateral triangle.

【0024】また、光ファイバジャイロは様々な光学部
品で構成されているが、その温度は部品によって異な
る。例えば光源は熱を発生するため他の部分よりも若干
温度が高い。さらに、温度によって光源波長、3×3光
ファイバカプラ分岐比等が変動するために光ファイバジ
ャイロの出力直線性が変化するが、各光学部品の温度特
性はそれぞれ異なるため、適切な補正方法を見い出すこ
とは困難である。このように、各光学部品の温度、及び
温度特性が異なるために、十分な温度補正を施すことが
できないという課題がある。
Further, the optical fiber gyro is composed of various optical parts, but the temperature varies depending on the parts. For example, since the light source generates heat, the temperature is slightly higher than other parts. Further, the output linearity of the optical fiber gyro changes because the light source wavelength, the 3 × 3 optical fiber coupler branching ratio, and the like change depending on the temperature, but since the temperature characteristics of each optical component are different, find an appropriate correction method. Is difficult. As described above, there is a problem that sufficient temperature correction cannot be performed because the temperature and the temperature characteristic of each optical component are different.

【0025】本発明は上記従来の課題を解決するもの
で、容易に製造でき、出力直線性が優れ、ドリフトが小
さく、幅広い温度範囲で動作保証される光ファイバジャ
イロを提供することを目的とする。
The present invention solves the above-mentioned conventional problems, and an object of the present invention is to provide an optical fiber gyro which can be easily manufactured, has excellent output linearity, small drift, and is guaranteed to operate in a wide temperature range. .

【0026】[0026]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、第1に、光を射出する光源と、光ファイバを巻回し
て形成され、その両端から光を入射してサニャック効果
を生じるセンシングループと、前記光源から射出された
光を第1の分枝から入射して第2及び第3の分枝に分岐
して前記センシングループの両端に入射させ、前記セン
シングループを伝搬した後にその両端から射出される2
つの光を前記第2及び第3の分枝から入射し、結合分岐
して第4及び第5の分枝から射出する光分岐結合手段
と、前記第4及び第5の分枝から射出された光をそれぞ
れ受光する第1及び第2の受光手段と、前記第1の受光
手段から出力される第1の出力信号を用いて回転角速度
を導出する演算処理手段と、前記第2の受光手段から出
力される第2の出力信号を用いて前記光源の光出力強度
を制御する光源出力制御手段を具備するものである。
In order to solve the above-mentioned problems, firstly, a light source for emitting light and an optical fiber are formed by winding, and the light is incident from both ends thereof to produce a Sagnac effect. A loop, and light emitted from the light source enters from a first branch, branches into second and third branches, enters both ends of the sensing loop, and propagates through the sensing loop, and then both ends thereof. Ejected from 2
Two beams of light are incident from the second and third branches, are coupled and branched to be emitted from the fourth and fifth branches, and are emitted from the fourth and fifth branches. First and second light receiving means for respectively receiving light, arithmetic processing means for deriving a rotational angular velocity using a first output signal output from the first light receiving means, and second light receiving means. Light source output control means for controlling the light output intensity of the light source using the second output signal that is output is provided.

【0027】また第2に、光を射出する光源と、光ファ
イバを巻回して形成され、その両端から光を入射してサ
ニャック効果を生じるセンシングループと、前記光源か
ら射出された光を第1の分枝から入射して第2、第3及
び第6の分枝に分岐し、前記第2及び第3の分岐からの
光を前記センシングループの両端に入射させ、前記セン
シングループを伝搬した後にその両端から射出される2
つの光を前記第2及び第3の分枝から入射し、結合分岐
して第4及び第5の分枝から射出する光分岐結合手段
と、前記第4、第5及び第6の分枝から射出された光を
それぞれ受光する第1、第2及び第3の受光手段と、前
記第1の受光手段から出力される第1の出力信号及び前
記第3の受光手段から出力される第3の出力信号の少な
くとも一方を用いて回転角速度を導出する演算処理手段
と、前記第2の受光手段から出力される第2の出力信号
を用いて前記光源の光出力強度を制御する光源出力制御
手段を具備するものである。
Secondly, a light source which emits light, a sensing loop which is formed by winding an optical fiber and which has a Sagnac effect when light is incident from both ends thereof, and the light emitted from the light source Of light from the second branch, the third branch and the sixth branch, and the lights from the second and third branches are incident on both ends of the sensing loop, and after propagating through the sensing loop. 2 which is ejected from both ends
From the fourth, fifth and sixth branches, there are optical branching and coupling means for inputting two lights from the second and third branches, coupling and branching and emitting the light from the fourth and fifth branches. First, second and third light receiving means for respectively receiving the emitted light, a first output signal output from the first light receiving means and a third output signal output from the third light receiving means. Arithmetic processing means for deriving the rotational angular velocity using at least one of the output signals, and light source output control means for controlling the light output intensity of the light source using the second output signal output from the second light receiving means. It is equipped with.

【0028】また第3に、光を射出する光源と、光ファ
イバを巻回して形成され、その両端から光を入射してサ
ニャック効果を生じるセンシングループと、前記光源か
ら射出された光を第1の分枝から入射して第2及び第3
の分枝に分岐して前記センシングループの両端に入射さ
せ、前記センシングループを伝搬した後にその両端から
射出される2つの光を前記第2及び第3の分枝から入射
し、結合分岐して第4及び第5の分枝から射出する光分
岐結合手段と、前記第4の分枝と第5の分枝から射出さ
れた光をそれぞれ受光する第1及び第2の受光手段と、
前記第1の受光手段から出力される第1の出力信号及び
前記第2の受光手段から出力される第2の出力信号の少
なくとも一方を用いて前記光源の光出力強度を制御する
光源出力制御手段と、前記光源出力制御手段によって前
記光源へ注入する電流値を用いて回転角速度を導出する
演算処理手段を具備するものである。
Thirdly, a light source for emitting light, a sensing loop formed by winding an optical fiber and receiving light from both ends thereof to generate a Sagnac effect, and a light emitted from the light source for the first. Incident from the branch of the second and third
The light is branched into two branches and is made incident on both ends of the sensing loop, and two lights emitted from both ends after propagating through the sensing loop are made incident from the second and third branches and are combined and branched. Optical branching / coupling means for emitting light from the fourth and fifth branches, and first and second light receiving means for receiving light emitted from the fourth and fifth branches, respectively.
Light source output control means for controlling the light output intensity of the light source using at least one of a first output signal output from the first light receiving means and a second output signal output from the second light receiving means. And a calculation processing means for deriving a rotation angular velocity using the current value injected into the light source by the light source output control means.

【0029】また、第4に、前記光源から射出されて前
記第1の分枝に入射した光が前記光分岐結合手段で分岐
されてから、前記センシングループを通過して前記光分
岐結合手段で結合されるまでの経路のうち少なくとも一
箇所、または前記光源と前記光分岐結合手段との間に偏
光解消手段を配置する。
Fourthly, the light emitted from the light source and incident on the first branch is branched by the optical branching / coupling means, and then passes through the sensing loop to be transmitted by the optical branching / coupling means. Depolarization means is disposed at at least one of the paths until the light is coupled, or between the light source and the light splitting / coupling means.

【0030】また、第5に、複数の温度検出手段を有
し、前記複数の温度検出手段より出力される複数の温度
値の各々に基づく複数の補正係数を用いて前記出力信号
の補正を行う。
Fifth, a plurality of temperature detecting means are provided, and the output signal is corrected by using a plurality of correction coefficients based on each of a plurality of temperature values output from the plurality of temperature detecting means. .

【0031】[0031]

【作用】この構成により、第1に、3×3光ファイバカ
プラの第2及び第3の分枝からの光の左右対称性のみが
重要となり、断面形状が必ずしも正三角形状ではなく、
二等辺三角形状でも良くなるため、所望の3×3光ファ
イバカプラを得ることが容易になる。さらに、3×3光
ファイバカプラの左右対称性が優れていれば、第1及び
第2の出力信号の温度特性が同一であるので、温度変動
があった場合でも、3×3光ファイバカプラの分岐比変
動の影響を受けずにジャイロの零点出力を安定させるこ
とができ、ドリフトを大幅に低減することが可能で、さ
らに一つの出力信号から回転角速度を導出するので信号
処理が簡単になり、部品点数を低減することができる。
With this configuration, firstly, only the left-right symmetry of the light from the second and third branches of the 3 × 3 optical fiber coupler becomes important, and the cross-sectional shape is not necessarily an equilateral triangle,
Since an isosceles triangular shape will do, it is easy to obtain a desired 3 × 3 optical fiber coupler. Further, if the 3 × 3 optical fiber coupler has excellent left-right symmetry, the temperature characteristics of the first and second output signals are the same, so that even if there is a temperature fluctuation, the 3 × 3 optical fiber coupler The zero point output of the gyro can be stabilized without being affected by the change in the branch ratio, the drift can be significantly reduced, and the rotational angular velocity is derived from one output signal, which simplifies the signal processing. The number of parts can be reduced.

【0032】また、第2に、第3の出力信号を回転角速
度導出項、もしくは出力補正項として用いることによ
り、高精度に回転角速度を導出することができる。
Secondly, by using the third output signal as the rotational angular velocity derivation term or the output correction term, the rotational angular velocity can be derived with high accuracy.

【0033】また、第3に、光源への注入電流値を測定
することにより、高精度に回転角速度を測定することが
できる。
Thirdly, by measuring the injection current value to the light source, the rotational angular velocity can be measured with high accuracy.

【0034】また、第4に、偏光解消手段が伝搬光を強
制的に無偏光化して、光ファイバ内での偏波面の変動に
よる不要な干渉雑音成分、もしくは偏波面の変動による
光分岐結合手段での分岐比の変動を取り除くことができ
る。
Fourthly, the depolarizing means forcibly depolarizes the propagating light, and an unnecessary interference noise component due to the change of the polarization plane in the optical fiber, or an optical branching / coupling means due to the change of the polarization plane. It is possible to eliminate the fluctuation of the branching ratio at.

【0035】また、第5に、光ファイバジャイロを構成
する各光学部品の温度値や温度特性が異なっていても、
高精度な温度補正を行うことができる。
Fifthly, even if the temperature values and temperature characteristics of the optical components constituting the optical fiber gyro are different,
Highly accurate temperature correction can be performed.

【0036】[0036]

【実施例】以下、図面を用いて本発明の実施例の詳細を
説明する。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

【0037】(実施例1)図1は本発明の第1の実施例
における光回転検出装置の構成図である。
(Embodiment 1) FIG. 1 is a block diagram of an optical rotation detector in a first embodiment of the present invention.

【0038】図1において、11は光を第1の分枝に射
出する光源、12は第1の分枝からの光を受けて第2、
第3の分枝に分岐する光分岐結合手段、13は第2、第
3の分枝からの光を受けてサニャック効果を生じるセン
シングループ、14は第4の分枝からの光を受ける第1
の受光手段、15は第5の分枝からの光を受ける第2の
受光手段、16は光源の出力を制御する光源出力制御手
段、17は回転角速度を演算する演算処理手段、P1、
P2はそれぞれ、第1の受光手段14からの出力信号、
第2の受光手段15からの出力信号、101〜106は
それぞれ第1〜第6の分枝を示す。
In FIG. 1, 11 is a light source for emitting light to the first branch, 12 is a second light source for receiving light from the first branch,
Optical branching / coupling means for branching into the third branch, 13 is a sensing loop for receiving the light from the second and third branches to produce the Sagnac effect, and 14 is a first for receiving the light from the fourth branch.
Light receiving means, 15 second light receiving means for receiving light from the fifth branch, 16 light source output control means for controlling the output of the light source, 17 arithmetic processing means for calculating the rotational angular velocity, P1,
P2 is an output signal from the first light receiving means 14, respectively.
Output signals 101 to 106 from the second light receiving means 15 indicate first to sixth branches, respectively.

【0039】以下、その動作を説明する。光源11から
出射した光は第1の分枝101を通り、光ファイバカプ
ラからなる光分岐結合手段12へ入射し、第2の分枝1
02、第3の分枝103及び第6の分枝106に分岐さ
れる。第2の分枝102及び第3の分枝103へ入射し
た光は、それぞれセンシングループ13の両端に入射
し、それぞれ右回り光及び左回り光となり、ループを伝
搬する。センシングループ13から出射した両回り光は
再び光分岐結合手段12に入射し、合成され、第4の分
枝104、第5の分枝105及び第1の分枝101に分
岐される。第4の分枝104及び第5の分枝105に分
岐された光は、それぞれ第1の受光手段14及び第2の
受光手段15に入射し、第1の受光手段14の出力信号
P1は演算処理手段17で回転角速度に変換され、第2
の受光手段15の出力信号P2は光源出力制御手段16
に入力されて光源出力はP2が一定となるように制御さ
れる構成となっている。この光ファイバジャイロが回転
した場合、サニャック効果により、両回り光の間に回転
角速度に比例した位相差φが生じる。このような構成の
光ファイバジャイロでは、第1の出力信号P1は、[1
+sin(φ−π/6)]/[1−sin(φ+π/6)]に
比例する。従って、このような関係からサニャック効果
による位相を求めることができ、その値から回転角速度
を算出することができる。この構成の光ファイバジャイ
ロを0〜75℃において性能評価した結果、従来よりも
大幅に改善することができた。
The operation will be described below. The light emitted from the light source 11 passes through the first branch 101, enters the optical branching / coupling means 12 composed of an optical fiber coupler, and the second branch 1
02, a third branch 103, and a sixth branch 106. The light that has entered the second branch 102 and the third branch 103 respectively enters both ends of the sensing loop 13, becomes clockwise light and counterclockwise light, respectively, and propagates through the loop. The bidirectional light emitted from the sensing loop 13 is again incident on the optical branching / coupling means 12, is combined, and is branched into the fourth branch 104, the fifth branch 105, and the first branch 101. The light branched into the fourth branch 104 and the fifth branch 105 enters the first light receiving means 14 and the second light receiving means 15, respectively, and the output signal P1 of the first light receiving means 14 is calculated. The processing means 17 converts the rotational angular velocity, and the second
The output signal P2 of the light receiving means 15 of the
The light source output is controlled so that P2 becomes constant. When this optical fiber gyro rotates, a phase difference φ proportional to the rotational angular velocity occurs between the two-direction light due to the Sagnac effect. In the optical fiber gyro having such a configuration, the first output signal P1 is [1
It is proportional to + sin (φ−π / 6)] / [1-sin (φ + π / 6)]. Therefore, the phase due to the Sagnac effect can be obtained from such a relationship, and the rotational angular velocity can be calculated from the value. As a result of performance evaluation of the optical fiber gyro having this configuration at 0 to 75 ° C., it was possible to make a great improvement over the conventional one.

【0040】以上に示したように、この構成によって、
温度変動時においても光ファイバジャイロの零点出力が
安定し、部品点数も少ないため、低コストで高精度な光
ファイバジャイロを提供することが可能となる。
As shown above, with this configuration,
The zero-point output of the optical fiber gyro is stable even when the temperature fluctuates, and the number of parts is small, so that it is possible to provide a highly accurate optical fiber gyro at low cost.

【0041】なお、本実施例において光分岐結合手段は
光ファイバカプラよりなるとしたが、集積型光導波路で
も良い。
In the present embodiment, the optical branching / coupling means is composed of an optical fiber coupler, but it may be an integrated optical waveguide.

【0042】(実施例2)図2は本発明の第2の実施例
における光回転検出装置の構成図である。
(Embodiment 2) FIG. 2 is a block diagram of an optical rotation detector in a second embodiment of the present invention.

【0043】図2において、21は光を第1の分枝に射
出する光源、22は第1の分枝からの光を受けて第2、
第3の分枝に分岐する光分岐結合手段、23は第2、第
3の分枝からの光を受けてサニャック効果を生じるセン
シングループ、24は第4の分枝からの光を受ける第1
の受光手段、25は第5の分枝からの光を受ける第2の
受光手段、26は第6の分枝からの光を受ける第3の受
光手段、27は光源の出力を制御する光源出力制御手
段、28は回転角速度を演算する演算処理手段、P1、
P2、P3はそれぞれ、第1の受光手段24からの出力
信号、第2の受光手段25からの出力信号、第3の受光
手段26からの出力信号、201〜206はそれぞれ第
1〜第6の分枝を示す。
In FIG. 2, 21 is a light source for emitting light to the first branch, 22 is a second light source for receiving light from the first branch,
Optical branching / coupling means for branching into the third branch, 23 is a sensing loop for receiving the light from the second and third branches to produce the Sagnac effect, and 24 is a first for receiving light from the fourth branch.
Light receiving means, 25 is second light receiving means for receiving light from the fifth branch, 26 is third light receiving means for receiving light from the sixth branch, and 27 is a light source output for controlling the output of the light source. The control means 28 is an arithmetic processing means for calculating the rotational angular velocity, P1,
P2 and P3 are the output signal from the first light receiving means 24, the output signal from the second light receiving means 25, the output signal from the third light receiving means 26, and 201 to 206 are the first to sixth signals, respectively. Indicates a branch.

【0044】以下、その動作を説明する。光源21から
出射した光は第1の分枝201を通り、光ファイバカプ
ラからなる光分岐結合手段22へ入射し、第2の分枝2
02、第3の分枝203及び第6の分枝206に分岐さ
れる。第6の分枝206に分岐された光は第3の受光手
段26に入射する。第2の分枝202及び第3の分枝2
03へ入射した光は、それぞれセンシングループ23の
両端に入射し、それぞれ右回り光及び左回り光となり、
ループを伝搬する。センシングループ23から出射した
両回り光は再び光分岐結合手段22に入射し、合成さ
れ、第4の分枝204、第5の分枝205及び第1の分
枝201に分岐される。第4の分枝204及び第5の分
枝205に分岐された光はそれぞれ第1の受光手段24
及び第2の受光手段25に入射し、第3の受光手段26
の出力信号P3は演算処理手段28で回転角速度に変換
され、第2の受光手段25の出力信号P2は光源出力制
御手段27に入力されて光源出力はP2が一定となるよ
うに制御される構成となっている。この光ファイバジャ
イロが回転した場合、サニャック効果により、両回り光
の間に回転角速度に比例した位相差φが生じる。このよ
うな構成の光ファイバジャイロでは、第3の出力信号P
3は、1/[1−sin(φ+π/6)]に比例する。従
って、このような関係からサニャック効果による位相を
求めることができ、その値から回転角速度を算出するこ
とができる。この構成の光ファイバジャイロを0〜75
℃において性能評価した結果、従来よりも大幅に改善す
ることができた。
The operation will be described below. The light emitted from the light source 21 passes through the first branch 201, enters the optical branching / coupling means 22 formed of an optical fiber coupler, and then the second branch 2
02, a third branch 203, and a sixth branch 206. The light branched into the sixth branch 206 enters the third light receiving means 26. Second branch 202 and third branch 2
The light incident on 03 enters the both ends of the sensing loop 23, respectively, and becomes clockwise light and counterclockwise light,
Propagate the loop. The bidirectional light emitted from the sensing loop 23 again enters the optical branching / coupling means 22, is combined, and is branched into the fourth branch 204, the fifth branch 205, and the first branch 201. The light branched into the fourth branch 204 and the fifth branch 205 is respectively received by the first light receiving means 24.
And the second light receiving means 25, and the third light receiving means 26
The output signal P3 of the above is converted into the rotational angular velocity by the arithmetic processing means 28, the output signal P2 of the second light receiving means 25 is input to the light source output control means 27, and the light source output is controlled so that P2 becomes constant. Has become. When this optical fiber gyro rotates, a phase difference φ proportional to the rotational angular velocity occurs between the two-direction light due to the Sagnac effect. In the optical fiber gyro having such a configuration, the third output signal P
3 is proportional to 1 / [1-sin (φ + π / 6)]. Therefore, the phase due to the Sagnac effect can be obtained from such a relationship, and the rotational angular velocity can be calculated from the value. The optical fiber gyro of this configuration is 0-75
As a result of performance evaluation at ℃, it was able to be improved significantly compared to the past.

【0045】以上に示したように、この構成によって、
温度変動時においても光ファイバジャイロの零点出力が
安定し、部品点数も少ないため、低コストで高精度な光
ファイバジャイロを提供することが可能となる。
As shown above, with this configuration,
The zero-point output of the optical fiber gyro is stable even when the temperature fluctuates, and the number of parts is small, so that it is possible to provide a highly accurate optical fiber gyro at low cost.

【0046】なお、本実施例においては、第3の受光手
段26の出力信号P3は演算処理手段28で回転角速度
に変換されるとしたが、第1の受光手段24の出力信号
P1、及び第3の受光手段26の出力信号P3を用いて
演算処理手段28で回転角速度に変換しても良い。
In this embodiment, the output signal P3 of the third light receiving means 26 is converted into the rotational angular velocity by the arithmetic processing means 28. However, the output signal P1 of the first light receiving means 24 and the The output signal P3 of the light receiving means 26 of No. 3 may be used to convert the rotational angular velocity by the arithmetic processing means 28.

【0047】なお、本実施例においては、第2の受光手
段25の出力信号P2は光源出力制御手段27に入力さ
れるとしたが、第1の受光手段24の出力信号P1、及
び第2の受光手段25の出力信号P2を光源出力制御手
段27に入力し、両者の平均値が一定になるように光源
21を駆動しても良い。
In the present embodiment, the output signal P2 of the second light receiving means 25 is input to the light source output control means 27, but the output signal P1 of the first light receiving means 24 and the second It is also possible to input the output signal P2 of the light receiving means 25 to the light source output control means 27 and drive the light source 21 so that the average value of both is constant.

【0048】なお、本実施例において光分岐結合手段は
光ファイバカプラよりなるとしたが、集積型光導波路で
も良い。
In the present embodiment, the optical branching / coupling means is composed of an optical fiber coupler, but it may be an integrated optical waveguide.

【0049】(実施例3)図3は本発明の第3の実施例
における光回転検出装置の構成図である。
(Embodiment 3) FIG. 3 is a block diagram of an optical rotation detector in a third embodiment of the present invention.

【0050】図3において、31は光を第1の分枝に射
出する光源、32は第1の分枝からの光を受けて第2、
第3の分枝に分岐する光分岐結合手段、33は第2、第
3の分枝からの光を受けてサニャック効果を生じるセン
シングループ、34は第4の分枝からの光を受ける第1
の受光手段、35は第5の分枝からの光を受ける第2の
受光手段、36は第6の分枝からの光を受ける第3の受
光手段、37は光源の出力を制御する光源出力制御手
段、38は回転角速度を演算する演算処理手段、C1は
光源31への注入電流値、P1、P2、P3はそれぞ
れ、第1の受光手段34から出力される第1の出力信
号、第2の受光手段35から出力される第2の出力信
号、第3の受光手段36からの出力信号、301〜30
6はそれぞれ第1〜第6の分枝を示す。
In FIG. 3, 31 is a light source for emitting light to the first branch, 32 is a second light source for receiving light from the first branch,
Optical branching / coupling means for branching into the third branch, 33 is a sensing loop for receiving the light from the second and third branches to produce the Sagnac effect, and 34 is a first for receiving the light from the fourth branch.
, 35 is a second light receiving means for receiving the light from the fifth branch, 36 is a third light receiving means for receiving the light from the sixth branch, and 37 is a light source output for controlling the output of the light source. A control means, 38 is an arithmetic processing means for calculating the rotational angular velocity, C1 is an injection current value to the light source 31, P1, P2, and P3 are respectively a first output signal output from the first light receiving means 34, and a second output signal. Second output signal output from the light receiving means 35, output signal from the third light receiving means 36, 301 to 30
Reference numerals 6 denote first to sixth branches, respectively.

【0051】以下、その動作を説明する。光源31から
出射した光は第1の分枝301を通り、光ファイバカプ
ラからなる光分岐結合手段32へ入射し、第2の分枝3
02、第3の分枝303及び第6の分枝306に分岐さ
れる。第6の分枝306に分岐された光は第3の受光手
段36に入射する。第2の分枝302及び第3の分枝3
03へ入射した光は、それぞれセンシングループ33の
両端に入射し、それぞれ右回り光及び左回り光となり、
ループを伝搬する。センシングループ33から出射した
両回り光は再び光分岐結合手段32に入射し、合成さ
れ、第4の分枝304、第5の分枝305及び第1の分
枝301に分岐される。第4の分枝304及び第5の分
枝305に分岐された光はそれぞれ第1の受光手段34
及び第2の受光手段35に入射し、第2の受光手段35
の出力信号P2は光源出力制御手段37に入力されて光
源出力はP2が一定となるように制御される。光源出力
制御手段37における光源31への注入電流値C1が演
算処理手段38に入力され、演算処理手段38で回転角
速度に変換される構成となっている。この光ファイバジ
ャイロが回転した場合、サニャック効果により、両回り
光の間に回転角速度に比例した位相差φが生じる。この
ような構成の光ファイバジャイロでは、光源31への注
入電流値C1は、1/[1−sin(φ+π/6)]に依
存する。従って、このような関係からサニャック効果に
よる位相を求めることができ、その値から回転角速度を
算出することができる。この構成の光ファイバジャイロ
を0〜75℃において性能評価した結果、従来よりも大
幅に改善することができた。
The operation will be described below. The light emitted from the light source 31 passes through the first branch 301, enters the optical branching / coupling means 32 formed of an optical fiber coupler, and the second branch 3
02, a third branch 303, and a sixth branch 306. The light branched to the sixth branch 306 enters the third light receiving means 36. Second branch 302 and third branch 3
The light that has entered 03 is incident on both ends of the sensing loop 33, and becomes clockwise light and counterclockwise light, respectively.
Propagate the loop. The bidirectional light emitted from the sensing loop 33 is again incident on the optical branching / coupling means 32, is combined, and is branched into the fourth branch 304, the fifth branch 305, and the first branch 301. The light branched into the fourth branch 304 and the fifth branch 305 are respectively received by the first light receiving means 34.
And incident on the second light receiving means 35, and the second light receiving means 35
The output signal P2 is input to the light source output control means 37, and the light source output is controlled so that P2 becomes constant. The injection current value C1 to the light source 31 in the light source output control means 37 is input to the arithmetic processing means 38, and is converted into the rotational angular velocity by the arithmetic processing means 38. When this optical fiber gyro rotates, a phase difference φ proportional to the rotational angular velocity occurs between the two-direction light due to the Sagnac effect. In the optical fiber gyro having such a configuration, the injection current value C1 to the light source 31 depends on 1 / [1-sin (φ + π / 6)]. Therefore, the phase due to the Sagnac effect can be obtained from such a relationship, and the rotational angular velocity can be calculated from the value. As a result of performance evaluation of the optical fiber gyro having this configuration at 0 to 75 ° C., it was possible to make a great improvement over the conventional one.

【0052】以上に示したように、この構成によって、
温度変動時においても光ファイバジャイロの零点出力が
安定し、部品点数も少ないため、低コストで高精度な光
ファイバジャイロを提供することが可能となる。
As described above, with this configuration,
The zero-point output of the optical fiber gyro is stable even when the temperature fluctuates, and the number of parts is small, so that it is possible to provide a highly accurate optical fiber gyro at low cost.

【0053】なお、本実施例においては、第2の受光手
段35の出力信号P2は光源出力制御手段37に入力さ
れるとしたが、第1の受光手段34の出力信号P1、及
び第2の受光手段35の出力信号P3を光源出力制御手
段37に入力し、両者の平均値が一定になるように光源
31を駆動しても良い。
In the present embodiment, the output signal P2 of the second light receiving means 35 is input to the light source output control means 37, but the output signal P1 of the first light receiving means 34 and the second The output signal P3 of the light receiving means 35 may be input to the light source output control means 37, and the light source 31 may be driven so that the average value of both is constant.

【0054】なお、本実施例において光分岐結合手段は
光ファイバカプラよりなるとしたが、集積型光導波路で
も良い。
In this embodiment, the optical branching / coupling means is composed of an optical fiber coupler, but it may be an integrated optical waveguide.

【0055】(実施例4)図4は本発明の第4の実施例
における光回転検出装置の構成図である。
(Embodiment 4) FIG. 4 is a block diagram of an optical rotation detector in a fourth embodiment of the present invention.

【0056】図4において、41は光を第1の分枝に射
出する光源、42は第1の分枝からの光を受けて第2、
第3の分枝に分岐する光分岐結合手段、43は第2、第
3の分枝からの光を受けてサニャック効果を生じるセン
シングループ、44は第4の分枝からの光を受ける第1
の受光手段、45は第5の分枝からの光を受ける第2の
受光手段、46は光源の出力を制御する光源出力制御手
段、47は回転角速度を演算する演算処理手段、48は
光を無偏光化する偏光解消手段、P1、P2はそれぞ
れ、第1の受光手段44から出力される第1の出力信
号、第2の受光手段45から出力される第2の出力信
号、401〜406はそれぞれ第1〜第6の分枝を示
す。
In FIG. 4, reference numeral 41 denotes a light source for emitting light to the first branch, 42 denotes second light receiving the light from the first branch,
Optical branching / coupling means for branching into the third branch, 43 is a sensing loop for receiving the light from the second and third branches to produce the Sagnac effect, and 44 is a first for receiving the light from the fourth branch.
Light receiving means, 45 is second light receiving means for receiving light from the fifth branch, 46 is light source output control means for controlling output of the light source, 47 is arithmetic processing means for calculating rotational angular velocity, and 48 is light. Depolarization depolarizing means for depolarizing, P1 and P2, respectively, are a first output signal output from the first light receiving means 44, a second output signal output from the second light receiving means 45, and 401 to 406. The first to sixth branches are shown respectively.

【0057】以下、その動作を説明する。光源41から
出射した光は第1の分枝401を通り、光ファイバカプ
ラからなる光分岐結合手段42へ入射し、第2の分枝4
02、第3の分枝403及び第6の分枝406に分岐さ
れる。第2の分枝402に入射した光は、光ファイバ型
デポラライザ等から構成される偏光解消手段48で偏光
解消された後にセンシングループ43の一端に入射し、
右回り光となり、再び光分岐結合手段42に入射する。
第3の分枝403へ入射した光は、センシングループ4
3の他端に入射し、左回り光となり、センシングループ
43から出射した後に、偏光解消手段48で偏光解消さ
れて再び光分岐結合手段42に入射する。それぞれ右回
り、左回りにループを伝搬した両回り光は光分岐結合手
段42において合成され、第4の分枝404、第5の分
枝405及び第1の分枝401に分岐される。第4の分
枝404及び第5の分枝405に分岐された光はそれぞ
れ第1の受光手段44及び第2の受光手段45に入射
し、第1の受光手段44の出力信号P1は演算処理手段
47で回転角速度に変換され、第2の受光手段45の出
力信号P2は光源出力制御手段46に入力されて光源出
力はP2が一定となるように制御される構成となってい
る。この光ファイバジャイロが回転した場合、サニャッ
ク効果により、両回り光の間に回転角速度に比例した位
相差φが生じる。このような構成の光ファイバジャイロ
では、第1の出力信号P1は、[1+sin(φ−π/
6)]/[1−sin(φ+π/6)]に比例する。従っ
て、このような関係からサニャック効果による位相を求
めることができ、その値から回転角速度を算出すること
ができる。この構成の光ファイバジャイロを0〜75℃
において性能評価した結果、従来よりも大幅に改善する
ことができた。
The operation will be described below. The light emitted from the light source 41 passes through the first branch 401, enters the optical branching / coupling means 42 composed of an optical fiber coupler, and then the second branch 4
02, a third branch 403, and a sixth branch 406. The light incident on the second branch 402 is depolarized by the depolarizer 48 composed of an optical fiber type depolarizer, and then enters one end of the sensing loop 43.
The light becomes clockwise light and enters the optical branching / coupling means 42 again.
The light incident on the third branch 403 is detected by the sensing loop 4
The light enters the other end of 3 and becomes counterclockwise light, which is emitted from the sensing loop 43, is depolarized by the depolarizing means 48, and is incident on the optical branching / coupling means 42 again. The two-way light propagating in the clockwise and counterclockwise loops respectively is combined in the optical branching / coupling means 42 and branched into the fourth branch 404, the fifth branch 405, and the first branch 401. The light branched into the fourth branch 404 and the fifth branch 405 enters the first light receiving means 44 and the second light receiving means 45, respectively, and the output signal P1 of the first light receiving means 44 is processed. The output signal P2 of the second light receiving means 45 is converted into the rotational angular velocity by the means 47, and is input to the light source output control means 46 so that the light source output is controlled so that P2 becomes constant. When this optical fiber gyro rotates, a phase difference φ proportional to the rotational angular velocity occurs between the two-direction light due to the Sagnac effect. In the optical fiber gyro having such a configuration, the first output signal P1 is [1 + sin (φ−π /
6)] / [1-sin (φ + π / 6)]. Therefore, the phase due to the Sagnac effect can be obtained from such a relationship, and the rotational angular velocity can be calculated from the value. The optical fiber gyro of this configuration is
As a result of performance evaluation in, it was possible to improve significantly compared with the conventional one.

【0058】上記の構成において、光ファイバとしてシ
ングルモード光ファイバを用いた場合には、光ファイバ
断面内で、直交する二方向に偏波した二つのモードが伝
搬可能となる。ファイバ構造が真に軸対称であれば、こ
れら二つのモードには分散を生じないが、現実の光ファ
イバには必ずいくつかの非軸対称があるため、わずかで
はあるが偏波分散を生じてしまう。この場合、二つのモ
ード間でエネルギーのやりとりが行われモード結合を生
じ、結果として偏波分散を生じてしまう。このような偏
波変動を生じると、光分岐結合手段の分岐比が不安定に
なる、干渉雑音成分が発生する等、出力される信号が非
常に不安定になり雑音となることが実験的に確認されて
いる。したがって、このような雑音を低減するには、伝
搬光の偏光特性を低くすることが必要である。
In the above structure, when a single mode optical fiber is used as the optical fiber, two modes polarized in two orthogonal directions can propagate within the cross section of the optical fiber. If the fiber structure is truly axially symmetric, there will be no dispersion in these two modes, but in a real optical fiber there will always be some non-axial symmetry, so there will be some polarization dispersion. I will end up. In this case, energy is exchanged between the two modes to cause mode coupling, resulting in polarization dispersion. Experimentally, if such polarization fluctuations occur, the output signal becomes very unstable and becomes noise, such as the branching ratio of the optical branching / coupling means becoming unstable and the interference noise component being generated. It has been confirmed. Therefore, in order to reduce such noise, it is necessary to lower the polarization characteristic of the propagating light.

【0059】以上のことから、本実施例では、先述のよ
うにセンシングループの一端に偏光解消手段48を挿入
した光ファイバジャイロを構成して実験を行った結果、
センシングループ内の両回り光は、偏光解消手段48に
より偏光解消されているので、光ファイバ中における光
の偏波変動による出力ノイズが大幅に低減され、光ファ
イバジャイロの零点出力の安定化を図ることができた。
From the above, in the present embodiment, as a result of conducting an experiment by configuring the optical fiber gyro in which the depolarizing means 48 is inserted at one end of the sensing loop as described above,
Since the both-direction light in the sensing loop is depolarized by the depolarizer 48, output noise due to polarization fluctuation of light in the optical fiber is significantly reduced, and the zero-point output of the optical fiber gyro is stabilized. I was able to.

【0060】また、偏光解消手段48を第2の分枝40
2とセンシングループ43との間1箇所に挿入したが、
第3の分枝403とセンシングループ43との間、セン
シングループ43の中、あるいは光源41と光分岐結合
手段42との間のいずれか1箇所あるいは複数箇所に挿
入しても、先述と同様に、偏波変動による出力ノイズの
低減効果を有していることが確認されている。
Further, the depolarizer 48 is connected to the second branch 40.
It was inserted in one place between 2 and the sensing loop 43,
Even if it is inserted between the third branch 403 and the sensing loop 43, in the sensing loop 43, or between the light source 41 and the optical branching / coupling means 42 at one or more places, the same as described above. It has been confirmed that it has the effect of reducing output noise due to polarization fluctuation.

【0061】なお、本実施例において光分岐結合手段は
光ファイバカプラよりなるとしたが、集積型光導波路で
も良い。
In this embodiment, the optical branching / coupling means is composed of an optical fiber coupler, but it may be an integrated optical waveguide.

【0062】(実施例5)以下、図1及び図5を用いて
本発明の第5の実施例を説明する。
(Embodiment 5) A fifth embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.

【0063】図1の説明は実施例1と同様なので省略す
る。図5は、本発明の第5の実施例の光ファイバジャイ
ロにおける、演算処理手段の一部を表す概念図である。
The description of FIG. 1 is the same as that of the first embodiment, and will be omitted. FIG. 5 is a conceptual diagram showing a part of arithmetic processing means in the optical fiber gyro of the fifth embodiment of the present invention.

【0064】図5において51は第1の演算処理部、5
2は第2の演算処理部、53は第1の温度検出手段、5
4は第2の温度検出手段、P1、P1’はそれぞれ、第
1の演算処理部51に入力される第1の入力信号、第1
の演算処理部51より第2の演算処理部52に入力され
る第2の入力信号、T1、T2はそれぞれ、第1の温度
検出手段より出力される温度測定値、第2の温度検出手
段より出力される温度値を示す。
In FIG. 5, reference numeral 51 is a first arithmetic processing unit, 5
2 is a second arithmetic processing unit, 53 is a first temperature detecting means, 5
Reference numeral 4 is the second temperature detecting means, P1 and P1 ′ are the first input signal input to the first arithmetic processing unit 51, and the first input signal is the first input signal.
The second input signals T1 and T2 input from the arithmetic processing unit 51 to the second arithmetic processing unit 52 are the measured temperature value output from the first temperature detecting unit and the second input signal from the second temperature detecting unit, respectively. Indicates the output temperature value.

【0065】以下、その動作を説明する。図1におい
て、演算処理手段17に入力された第1の出力信号P1
は、図5における第1の入力信号P1と一致するものと
する。第1の演算処理部51には、第1の入力信号P
1、及び光源に設置された第1の温度検出手段より出力
される第1の温度測定値T1が入力され、第1の温度測
定値T1に依存した補正係数がP1に乗算されることに
より第1の温度補正がなされ、第1の演算処理部51よ
り第2の演算処理部52に入力される第2の入力信号P
1’が得られる。第2の演算処理部52には、第2の入
力信号P1’、及び演算処理回路に設置された第2の温
度検出手段54より出力された温度測定値T2が入力さ
れ、第2の温度測定値T2に依存した補正係数がP1’
に乗算されることにより第2の温度補正がなされ、乗算
後の値が出力される。
The operation will be described below. In FIG. 1, the first output signal P1 input to the arithmetic processing means 17
Is the same as the first input signal P1 in FIG. The first arithmetic processing unit 51 includes a first input signal P
1, and the first temperature measurement value T1 output from the first temperature detection means installed in the light source is input, and the correction coefficient depending on the first temperature measurement value T1 is multiplied by P1 to obtain the first temperature measurement value T1. The second input signal P is input from the first arithmetic processing unit 51 to the second arithmetic processing unit 52 after the temperature correction of 1 is performed.
1'is obtained. The second input signal P1 ′ and the temperature measurement value T2 output from the second temperature detection means 54 installed in the arithmetic processing circuit are input to the second arithmetic processing unit 52, and the second temperature measurement is performed. The correction coefficient depending on the value T2 is P1 '
Is multiplied to perform the second temperature correction, and the value after the multiplication is output.

【0066】以上に示したように、この構成によって、
各光学部品の温度値、及び温度特性に依存した温度補正
を行うことが可能となり、高精度に回転角速度を導出す
ることができる。
As described above, with this configuration,
It becomes possible to perform temperature correction depending on the temperature value and temperature characteristic of each optical component, and the rotational angular velocity can be derived with high accuracy.

【0067】なお、本実施例においては、第1の温度検
出手段を光源に設置し、第2の温度検出手段を演算処理
手段に設置したが、光分岐結合手段、センシングループ
等に設置しても良い。
In this embodiment, the first temperature detecting means is installed in the light source and the second temperature detecting means is installed in the arithmetic processing means, but it is installed in the optical branch coupling means, the sensing loop, etc. Is also good.

【0068】なお、本実施例においては、第1の温度検
出手段53、及び第2の温度検出手段54が設置されて
いるが、第2の温度検出手段54を設置せずに、第1の
温度検出手段53のみを設置し、第1の温度検出手段5
3において、いずれか一箇所の温度を測定して、その温
度測定値T1を用いて、第1の演算処理部において第1
の温度補正し、さらに第2の演算処理部において第2の
温度補正を行っても良い。
Although the first temperature detecting means 53 and the second temperature detecting means 54 are installed in this embodiment, the first temperature detecting means 54 and the second temperature detecting means 54 are not installed, but the first temperature detecting means 54 is not installed. Only the temperature detecting means 53 is installed, and the first temperature detecting means 5 is installed.
3, the temperature at any one position is measured, and the temperature measurement value T1 is used to perform the first calculation in the first arithmetic processing unit.
The temperature may be corrected, and the second temperature correction may be performed in the second arithmetic processing unit.

【0069】なお、本実施例においては、第1の演算処
理部51、及び第2の演算処理部52が設置されている
が、第2の演算処理部を設置せずに、第1の演算処理部
51のみを設置し、第1の演算処理部51において、第
1の温度測定値T1、及び第2の温度測定値T2の平均
値を用いて第1の温度補正を行っても良い。
In this embodiment, the first arithmetic processing unit 51 and the second arithmetic processing unit 52 are installed, but the first arithmetic processing unit is not installed and the first arithmetic processing unit 51 is installed. Only the processing unit 51 may be installed, and the first arithmetic processing unit 51 may perform the first temperature correction using the average value of the first temperature measurement value T1 and the second temperature measurement value T2.

【0070】なお、本実施例においては、図1を用いて
実施例1において説明された構成の光ファイバジャイロ
に関して説明したが、他の構成の光ファイバジャイロに
関して同様の温度補正を行っても同様の効果を期待する
ことができる。
In the present embodiment, the optical fiber gyro having the structure described in the first embodiment has been described with reference to FIG. 1, but the same applies even if the same temperature correction is performed for the optical fiber gyro having another structure. The effect of can be expected.

【0071】[0071]

【発明の効果】以上のように本発明の光ファイバジャイ
ロは第1に、第1または第2の出力信号のうち、一方の
出力信号で光源の出力強度を制御し、他方の出力信号を
用いて回転角速度を算出することにより、部品点数が少
なくコストを大幅に低減し、高精度に回転角速度を導出
することができる。
As described above, the optical fiber gyroscope of the present invention firstly controls the output intensity of the light source by one of the first and second output signals and uses the other output signal. By calculating the rotational angular velocity with the use of a small number of parts, the cost can be significantly reduced, and the rotational angular velocity can be derived with high accuracy.

【0072】また第2に、第3の受光手段から出力され
る第3の出力信号を用いて回転角速度を導出することに
より、部品点数が少なくコストを大幅に低減し、高精度
に回転角速度を導出することができる。
Secondly, by deriving the rotational angular velocity using the third output signal output from the third light receiving means, the number of parts is small and the cost is significantly reduced, and the rotational angular velocity is highly accurately determined. Can be derived.

【0073】また第3に、光源出力制御手段において、
光源への注入電流値を用いて回転角速度を導出すること
により、部品点数が少なくコストを大幅に低減し、高精
度に回転角速度を導出することができる。
Thirdly, in the light source output control means,
By deriving the rotational angular velocity using the value of the current injected into the light source, the number of parts is small, the cost is significantly reduced, and the rotational angular velocity can be derived with high accuracy.

【0074】また第4に、全光学経路のうち少なくとも
一箇所に偏光解消手段を配置することにより、偏波変動
による出力のゆらぎを抑えることができ、高精度に回転
角速度を導出することができる。
Fourth, by arranging the depolarizing means in at least one position of the entire optical path, fluctuation of the output due to polarization fluctuation can be suppressed and the rotational angular velocity can be derived with high accuracy. .

【0075】また第5に、複数の温度検出手段より出力
される複数の温度値の各々に基づく複数の補正係数を用
いて出力信号の補正を行うことにより、各光学部品の温
度値、及び温度特性に対応した温度補正を施すことが可
能となり、高精度に回転角速度を導出することができ
る。
Fifth, by correcting the output signal using a plurality of correction coefficients based on a plurality of temperature values output from a plurality of temperature detecting means, the temperature value of each optical component and the temperature It becomes possible to perform temperature correction corresponding to the characteristics, and the rotational angular velocity can be derived with high accuracy.

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

【図1】本発明の第1の実施例における光ファイバジャ
イロの構成図
FIG. 1 is a configuration diagram of an optical fiber gyro according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第2の実施例における光ファイバジャ
イロの構成図
FIG. 2 is a configuration diagram of an optical fiber gyro according to a second embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第3の実施例における光ファイバジャ
イロの構成図
FIG. 3 is a configuration diagram of an optical fiber gyro according to a third embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第4の実施例における光ファイバジャ
イロの構成図
FIG. 4 is a configuration diagram of an optical fiber gyro according to a fourth embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第5の実施例の光ファイバジャイロに
おける演算処理手段の一部を表す概念図
FIG. 5 is a conceptual diagram showing a part of arithmetic processing means in an optical fiber gyro according to a fifth embodiment of the present invention.

【図6】従来例における光ファイバジャイロの構成図FIG. 6 is a configuration diagram of an optical fiber gyro in a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 光源 12 光分岐結合手段 13 センシングループ 14 第1の受光手段 15 第2の受光手段 16 光源出力制御手段 17 演算処理手段 48 偏光解消手段 51 第1の演算処理部 53 第1の温度検出手段 P1 第1の出力信号 P2 第2の出力信号 P3 第3の出力信号 C1 注入電流値 11 light source 12 optical branching / coupling means 13 sensing loop 14 first light receiving means 15 second light receiving means 16 light source output control means 17 arithmetic processing means 48 depolarizing means 51 first arithmetic processing section 53 first temperature detecting means P1 First output signal P2 Second output signal P3 Third output signal C1 Injection current value

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 根岸 英彦 神奈川県川崎市多摩区東三田3丁目10番1 号 松下技研株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Hidehiko Negishi 3-10-1 Higashisanda, Tama-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Matsushita Giken Co., Ltd.

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光を射出する光源と、光ファイバを巻回
して形成され、その両端から光を入射してサニャック効
果を生じるセンシングループと、前記光源から射出され
た光を第1の分枝から入射して第2及び第3の分枝に分
岐して前記センシングループの両端に入射させ、前記セ
ンシングループを伝搬した後にその両端から射出される
2つの光を前記第2及び第3の分枝から入射し、結合分
岐して第4及び第5の分枝から射出する光分岐結合手段
と、前記第4及び第5の分枝から射出された光をそれぞ
れ受光する第1及び第2の受光手段と、前記第1の受光
手段から出力される第1の出力信号を用いて回転角速度
を導出する演算処理手段と、前記第2の受光手段から出
力される第2の出力信号を用いて前記光源の光出力強度
を制御する光源出力制御手段を具備する光ファイバジャ
イロ。
1. A light source that emits light, a sensing loop that is formed by winding an optical fiber and that causes light to enter from both ends thereof to produce a Sagnac effect, and a first branch that splits the light emitted from the light source. From the second branch to the second branch and the third branch to be incident on both ends of the sensing loop, and two lights emitted from both ends after propagating through the sensing loop are divided into the second and third branches. Optical branching / coupling means that is incident from a branch, is coupled and branched, and is emitted from the fourth and fifth branches, and first and second light receiving means that receive the light emitted from the fourth and fifth branches, respectively. Using the light receiving means, the arithmetic processing means for deriving the rotational angular velocity using the first output signal output from the first light receiving means, and the second output signal output from the second light receiving means. Light source output for controlling light output intensity of the light source An optical fiber gyro equipped with a control means.
【請求項2】 光を射出する光源と、光ファイバを巻回
して形成され、その両端から光を入射してサニャック効
果を生じるセンシングループと、前記光源から射出され
た光を第1の分枝から入射して第2、第3及び第6の分
枝に分岐し、前記第2及び第3の分岐からの光を前記セ
ンシングループの両端に入射させ、前記センシングルー
プを伝搬した後にその両端から射出される2つの光を前
記第2及び第3の分枝から入射し、結合分岐して第4及
び第5の分枝から射出する光分岐結合手段と、前記第
4、第5及び第6の分枝から射出された光をそれぞれ受
光する第1、第2及び第3の受光手段と、前記第1の受
光手段から出力される第1の出力信号及び前記第3の受
光手段から出力される第3の出力信号の少なくとも一方
を用いて回転角速度を導出する演算処理手段と、前記第
2の受光手段から出力される第2の出力信号を用いて前
記光源の光出力強度を制御する光源出力制御手段を具備
する光ファイバジャイロ。
2. A light source which emits light, a sensing loop which is formed by winding an optical fiber, and which produces a Sagnac effect by injecting light from both ends thereof, and a first branch of the light emitted from the light source. From the both ends of the sensing loop after propagating through the sensing loop and branching into the second, third, and sixth branches from the second and third branches. Optical branching / coupling means for injecting the two emitted lights from the second and third branches, coupling and branching them, and emitting from the fourth and fifth branches, and the fourth, fifth, and sixth branches. First, second and third light receiving means for respectively receiving the light emitted from the branch, and a first output signal output from the first light receiving means and an output signal from the third light receiving means. The rotational angular velocity using at least one of the third output signals An optical fiber gyro including a calculation processing unit for deriving and a light source output control unit for controlling a light output intensity of the light source by using a second output signal output from the second light receiving unit.
【請求項3】 光を射出する光源と、光ファイバを巻回
して形成され、その両端から光を入射してサニャック効
果を生じるセンシングループと、前記光源から射出され
た光を第1の分枝から入射して第2及び第3の分枝に分
岐して前記センシングループの両端に入射させ、前記セ
ンシングループを伝搬した後にその両端から射出される
2つの光を前記第2及び第3の分枝から入射し、結合分
岐して第4及び第5の分枝から射出する光分岐結合手段
と、前記第4の分枝と第5の分枝から射出された光をそ
れぞれ受光する第1及び第2の受光手段と、前記第1の
受光手段から出力される第1の出力信号及び前記第2の
受光手段から出力される第2の出力信号の少なくとも一
方を用いて前記光源の光出力強度を制御する光源出力制
御手段と、前記光源出力制御手段によって前記光源へ注
入する電流値を用いて回転角速度を導出する演算処理手
段を具備する光ファイバジャイロ。
3. A light source that emits light, a sensing loop that is formed by winding an optical fiber and that causes light to enter from both ends thereof to produce a Sagnac effect, and a first branch that splits the light emitted from the light source. From the second branch to the second branch and the third branch to be incident on both ends of the sensing loop, and two lights emitted from both ends after propagating through the sensing loop are divided into the second and third branches. Optical branching / coupling means that is incident from a branch, is coupled and branched, and is emitted from the fourth and fifth branches, and first and second light-receiving means that receive the light emitted from the fourth branch and the fifth branch, respectively. A light output intensity of the light source using a second light receiving unit and at least one of a first output signal output from the first light receiving unit and a second output signal output from the second light receiving unit. Light source output control means for controlling An optical fiber gyro including an arithmetic processing unit that derives a rotational angular velocity by using a current value injected into the light source by the output control unit.
【請求項4】 光源から射出されて第1の分枝に入射し
た光が光分岐結合手段で分岐されてから、前記センシン
グループを通過して前記光分岐結合手段で結合されるま
での経路のうち、少なくとも一箇所に偏光解消手段を配
置したことを特徴とする請求項1、2、3のいずれかに
記載の光ファイバジャイロ。
4. The path from the light emitted from the light source and incident on the first branch is branched by the optical branching / coupling means to the light passing through the sensing loop to be coupled by the optical branching / coupling means. The optical fiber gyro according to any one of claims 1, 2, and 3, wherein depolarizing means is disposed at at least one of them.
【請求項5】 光源と光分岐結合手段との間に偏光解消
手段を配置したことを特徴とする請求項1、2、3、4
のいずれかに記載の光ファイバジャイロ。
5. The depolarizing means is arranged between the light source and the light splitting / coupling means, and
An optical fiber gyro according to any one of 1.
【請求項6】 光分岐結合手段が光ファイバカプラであ
ることを特徴とした請求項1、2、3、4、5のいずれ
かに記載の光ファイバジャイロ。
6. The optical fiber gyro according to claim 1, wherein the optical branching / coupling means is an optical fiber coupler.
【請求項7】 光分岐結合手段が集積型光導波路である
ことを特徴とした請求項1、2、3、4、5のいずれか
に記載の光ファイバジャイロ。
7. The optical fiber gyro according to claim 1, wherein the optical branching / coupling means is an integrated optical waveguide.
【請求項8】 温度検出手段を有し、前記温度検出手段
より出力される温度値に基づく複数の補正係数を用いて
出力信号の補正を行うことを特徴とした光ファイバジャ
イロ。
8. An optical fiber gyro having a temperature detecting means and correcting an output signal using a plurality of correction coefficients based on a temperature value output from the temperature detecting means.
【請求項9】 複数の温度検出手段を有し、前記複数の
温度検出手段より出力される複数の温度値の平均値を用
いて出力信号の補正を行うことを特徴とした光ファイバ
ジャイロ。
9. An optical fiber gyro, comprising a plurality of temperature detecting means, wherein an output signal is corrected using an average value of a plurality of temperature values output from the plurality of temperature detecting means.
【請求項10】 複数の温度検出手段を有し、前記複数
の温度検出手段より出力される複数の温度値の各々に基
づく複数の補正係数を用いて出力信号の補正を行うこと
を特徴とした光ファイバジャイロ。
10. A plurality of temperature detecting means are provided, and the output signal is corrected using a plurality of correction coefficients based on each of a plurality of temperature values output from the plurality of temperature detecting means. Fiber optic gyro.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101056275B1 (en) * 2010-02-01 2011-08-11 주식회사 정관 Polymer waveguide optical current sensors with output power tapping

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