JPH09287958A - Optical fiber gyroscope - Google Patents

Optical fiber gyroscope

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JPH09287958A
JPH09287958A JP10264996A JP10264996A JPH09287958A JP H09287958 A JPH09287958 A JP H09287958A JP 10264996 A JP10264996 A JP 10264996A JP 10264996 A JP10264996 A JP 10264996A JP H09287958 A JPH09287958 A JP H09287958A
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JP
Japan
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light
light source
photodetector
optical fiber
output
Prior art date
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Application number
JP10264996A
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Japanese (ja)
Inventor
Wataru Onuki
渉 大貫
Tatsuya Kumagai
達也 熊谷
Toshiya Yuhara
敏哉 油原
Koichi Soegawa
廣一 添川
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Hitachi Cable Ltd
Original Assignee
Hitachi Cable Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide the scoop-type optical fiber gyroscope, whose characteristics are improved, by applying reverse bias on a photodetector. SOLUTION: In this optical fiber gyroscope, the phase of the branched light by an optical coupler is deviated with a phase modulator, the both right-turning and left-turning beams, which are guided into sensing loops and propagated, respectively, are coupled again with the optical coupler, and thereafter the angular velocity information is detected with a chip-output monitoring photodetector 15, which is provided at the opposite side of the emitting side of a light source 14 and connected to an output resistance value 12. In this case, the output resistance value 12, which is connected to the chip-output monitoring photodetector 15, is set at the specified value so that the anode potential of the photodetector does not become higher than the cathode potential, when the light is applied.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバジャイ
ロに係り、特に、センシングループを伝搬した左右両回
り光を光カプラで再結合した後の信号光を、光源の出射
側の反対側に設けられた受光器で検出し、角速度情報を
得る、いわゆるスクープ方式光ファイバジャイロを構成
する受光器の逆バイアス回路の定数条件に関するもので
ある。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical fiber gyro, and in particular, it provides signal light after re-combining left and right light traveling in a sensing loop with an optical coupler on the side opposite to the emission side of a light source. The present invention relates to a constant condition of a reverse bias circuit of a photoreceiver which constitutes a so-called scoop type optical fiber gyro for obtaining angular velocity information by detecting the photodetector.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来における一般的な光ファイバジャイ
ロは、光源からの光を光カプラで分岐し、その分岐光を
位相変調器で位相をずらせてそれぞれセンシングループ
に導き、このセンシングループを伝搬した左右両回り光
を光カプラで再結合後受光器で検出し、信号処理回路で
角速度情報を得ていた。
2. Description of the Related Art In a conventional general optical fiber gyro, light from a light source is branched by an optical coupler, the branched light is phase-shifted by a phase modulator, and each is guided to a sensing loop and propagated through the sensing loop. Both the left and right lights were recombined by an optical coupler, detected by a photodetector, and angular velocity information was obtained by a signal processing circuit.

【0003】このような構成の光ファイバジャイロは、
下記のような欠点があった。
An optical fiber gyro having such a structure is
It had the following drawbacks.

【0004】(1)部品点数が多く、コストが高くな
る。
(1) The number of parts is large and the cost is high.

【0005】(2)多くの各部品において損失が生じ、
光源の光量を増加させる必要があり、結果として光源電
流を増加し、光源の寿命を短くすることになる。
(2) Loss occurs in many parts,
It is necessary to increase the amount of light from the light source, resulting in an increase in the light source current and a reduction in the life of the light source.

【0006】(3)光カプラの透過、反射モードの位相
差によって、角速度のバイアスが生じていた。
(3) An angular velocity bias is generated due to the phase difference between the transmission and reflection modes of the optical coupler.

【0007】上記欠点を改良した光ファイバジャイロと
して、いわゆるスクープ方式光ファイバジャイロがあ
る。図5は、スクープ方式光ファイバジャイロの略示説
明図である。
As an optical fiber gyro that has improved the above drawbacks, there is a so-called scoop type optical fiber gyro. FIG. 5 is a schematic explanatory view of a scoop type optical fiber gyro.

【0008】スクープ方式(Scoop)とは、Sel
f−Coupled−Optical−Pickup方
式の略称であり、下記に説明する方式である。
The scoop method (Scoop) is Sel
This is an abbreviation for the f-Coupled-Optical-Pickup method and is the method described below.

【0009】図5において、光源2からの光を光カプラ
3で分岐し、その分岐光を位相変調器4で位相をずらせ
てそれぞれセンシングループ5に導き、このセンシング
ループ5を伝搬した左右両回り光を光カプラ3で再結合
し、その信号光を、光源2の出射側の反対側に設けたチ
ップ出力モニタ用受光器1で検出するようにする技術が
提案されている。これに関連するものとして、特開平6
ー186043号公報
In FIG. 5, the light from the light source 2 is branched by the optical coupler 3, the branched light is phase-shifted by the phase modulator 4 and guided to the sensing loops 5, respectively. A technique has been proposed in which the light is recombined by the optical coupler 3 and the signal light thereof is detected by the chip output monitor light receiver 1 provided on the side opposite to the emission side of the light source 2. Related to this, Japanese Patent Laid-Open No.
-186043 bulletin

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】上記方式の光ファイバ
ジャイロの構成において、図1に示すように、光源駆動
回路の光源駆動用トランジスタ13とグランド間の抵抗
11を流れる光源電流により得られる電圧Vaと、受光
器15の直流成分の接地抵抗12を流れる光電流により
得られる電圧Vbとから、受光器15にはVa−Vbの
逆バイアス電圧が印加されることになる。
In the configuration of the optical fiber gyro of the above system, as shown in FIG. 1, the voltage Va obtained by the light source current flowing through the resistor 11 between the light source driving transistor 13 of the light source driving circuit and the ground, as shown in FIG. And the voltage Vb obtained by the photocurrent flowing through the ground resistance 12 of the DC component of the photodetector 15, the reverse bias voltage of Va-Vb is applied to the photodetector 15.

【0011】このため、前記受光器15及び前記光源1
4の特性、もしくは光学系の損失変動により光出力時の
モニタ電流直流成分が増加した場合には、受光器側の電
圧Vbが増加し、当該受光器に印加される逆バイアス電
圧が小さくなったり、あるいは正バイアスの状態とな
る。その結果、前記受光器の周波数特性が低下し、光フ
ァイバージャイロの特性に悪影響を与えるという問題点
があった。
Therefore, the light receiver 15 and the light source 1
When the direct current component of the monitor current at the time of light output increases due to the characteristics of No. 4 or the loss variation of the optical system, the voltage Vb on the photodetector side increases and the reverse bias voltage applied to the photodetector decreases. , Or a positive bias state. As a result, the frequency characteristic of the photodetector is deteriorated, which adversely affects the characteristic of the optical fiber gyro.

【0012】本発明の目的は、かかる従来技術における
問題点を解決するためになされたもので、光源駆動回路
の光源とグランド間の抵抗抵抗及び受光器出力の直流成
分の接地抵抗の定数を最適化することにより、常に安定
な受光器の逆バイアス条件を確保した光ファイバジャイ
ロを提供することにある。
The object of the present invention is to solve the above problems in the prior art, and to optimize the constants of the resistance resistance between the light source and the ground of the light source drive circuit and the ground resistance of the DC component of the light receiver output. The present invention aims to provide an optical fiber gyro that ensures a stable reverse bias condition of a light receiver.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係る光ファイバジャイロの構成は、光源か
らの光を光カプラで分岐し、その分岐光を位相変調器で
位相をずらし、それぞれセンシングループに導き、当該
センシングループを伝搬した左右両回り光を光カプラで
再び結合後の信号光を、前記光源の出射側の反対側に設
けられ且つ出力抵抗値と接続されるチップ出力モニタ用
受光器で検出し、角速度情報を得る光ファイバジャイロ
において、チップ出力モニタ受光器と接続される前記出
力抵抗を所定値に設定し、光入射時の前記受光器のアノ
ード電位がカソード電位より高くならないようにしたこ
とを特徴とするものである。
In order to achieve the above object, an optical fiber gyro according to the present invention has a structure in which light from a light source is branched by an optical coupler, and the branched light is shifted in phase by a phase modulator, A chip output monitor which is provided on the opposite side of the emission side of the light source and is connected to the output resistance value of the signal light after being led to the sensing loops respectively and the left and right lights traveling through the sensing loops are recombined by the optical coupler. In the optical fiber gyro which detects the angular velocity information by the optical receiver for light, set the output resistance connected to the chip output monitor optical receiver to a predetermined value, and the anode potential of the optical receiver when light is incident is higher than the cathode potential. It is characterized by the fact that it does not happen.

【0014】前項記載の光ファイバジャイロにおいて、
光源とグランド間に所定値の抵抗を挿入し、チップ出力
モニタ用の受光器に逆バイアスが印加されるようにした
ことを特徴とするものである。
In the optical fiber gyro described in the above paragraph,
It is characterized in that a resistor having a predetermined value is inserted between the light source and the ground so that a reverse bias is applied to the photodetector for the chip output monitor.

【0015】より、詳しく説明をする。A more detailed description will be given.

【0016】(1)受光器のカソード側電圧Vaを増加
するため、光源駆動回路の駆動されている光源とグラン
ド間の抵抗値を大きくする。
(1) To increase the cathode side voltage Va of the light receiver, the resistance value between the driven light source of the light source drive circuit and the ground is increased.

【0017】(2)受光器のアノード側電圧Vbを減少
するため、受光器出力の直流接地抵抗を小さくする。
(2) To reduce the anode side voltage Vb of the photodetector, the DC ground resistance of the photodetector output is reduced.

【0018】(3)上記(1)および(2)により、逆
バイアス電圧Vb−Vaを確保できるように構成とする
ところにある。
(3) According to the above (1) and (2), the reverse bias voltage Vb-Va can be secured.

【0019】なお、上記抵抗値については、 (a)光源とグランド間の抵抗値は、前記光源の制限電
流を決定するため、使用温度範囲内で必要な光源電流の
供給を妨げない値を超えないことはいうまでもない。
Regarding the resistance value, (a) the resistance value between the light source and the ground exceeds the value that does not prevent the supply of the necessary light source current within the operating temperature range in order to determine the limiting current of the light source. It goes without saying that there is no such thing.

【0020】(b)受光器出力の直流接地抵抗値が、受
光器のトランスインピーダンスゲイン周波数特性に影響
するので、光ファイバージャイロで基本波、2倍波、4
倍波成分を検出するため、各成分毎の特性に影響を与え
ない値以上であることはいうまでもない。
(B) Since the DC ground resistance value of the photoreceiver output affects the transimpedance gain frequency characteristics of the photoreceiver, the fundamental wave, second harmonic wave, and
It goes without saying that since the harmonic component is detected, the value is not less than the value that does not affect the characteristics of each component.

【0021】[0021]

【発明の実施の形態】図1ないし図4を参照して、本発
明に係る実施の形態を説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS.

【0022】図1は、本発明の一実施の形態に係るスク
ープ方式光ファイバジャイロの駆動および受光回路図で
ある。
FIG. 1 is a drive and light receiving circuit diagram of a scoop type optical fiber gyro according to an embodiment of the present invention.

【0023】図中、11は光源とグランド間の接地抵
抗、12は受光器出力の直流成分の接地抵抗、13は光
源駆動用トランジスタ、14は光源、15はチップ出力
モニタ用受光器、16は出力部である。
In the figure, 11 is a grounding resistance between the light source and the ground, 12 is a grounding resistance of the direct current component of the light receiver output, 13 is a light source driving transistor, 14 is a light source, 15 is a chip output monitor light receiver, and 16 is It is an output part.

【0024】図1において、光源駆動用トランジスタ1
3と光源14とが直列に接続され、さらに接地抵抗11
が直列に接続されている。
In FIG. 1, a light source driving transistor 1
3 and the light source 14 are connected in series, and the grounding resistance 11
Are connected in series.

【0025】この直列接続回路の光源14と接地抵抗1
1との接続端子に受光器15、出力部16が接続されて
おり、受光器15と出力部16との接続端子と、グラン
ド間には、受光器15の出力直流成分の接地抵抗12が
挿設されている。
The light source 14 and the ground resistance 1 of this series connection circuit
The photodetector 15 and the output unit 16 are connected to the connection terminal with 1. The ground resistance 12 of the output DC component of the photodetector 15 is inserted between the connection terminal between the photodetector 15 and the output unit 16 and the ground. It is set up.

【0026】上記回路において、抵抗11を20〔Ω〕
とすると、光源14の電流変化が30〜80〔mA〕の
場合、光源駆動回路の光源14とグランド間の接地抵抗
11と、当該抵抗11に流れる光源電流とにより得られ
る電圧Vaは、オームの法則により、0.6〜1.6
〔V〕となる。
In the above circuit, the resistance 11 is set to 20 [Ω].
Then, when the current change of the light source 14 is 30 to 80 [mA], the voltage Va obtained by the grounding resistance 11 between the light source 14 of the light source drive circuit and the ground and the light source current flowing through the resistance 11 is ohm. According to the law, 0.6-1.6
[V].

【0027】前記受光器15のモニタ電流が100〜2
00〔μA〕、抵抗12を2.2〔kΩ〕とすると、こ
の場合、前記受光器15のモニタ電流と前記受光器出力
15の直流成分の接地抵抗12から得られる電圧Vb
は、0.22〜0.44となる。
The monitor current of the photodetector 15 is 100 to 2
00 [μA] and the resistance 12 is 2.2 [kΩ], in this case, the voltage Vb obtained from the monitor current of the photodetector 15 and the ground resistance 12 of the DC component of the photodetector output 15
Is 0.22 to 0.44.

【0028】以上より、受光器15には、少なくとも、
Va−Vb=0.6−0.22=0.38〔V〕の逆バ
イアス電圧が印加され、受光器は安定な周波数特性を示
すことになる。
From the above, at least the light receiver 15 is
A reverse bias voltage of Va-Vb = 0.6-0.22 = 0.38 [V] is applied, and the photodetector shows stable frequency characteristics.

【0029】図2は、図1におけるスクープ方式光ファ
イバジャイロの回路図の利得と周波数との特性線図、図
3は、図1におけるスクープ方式光ファイバジャイロの
回路図の位相と周波数との特性線図である。図中、受光
器出力の直流成分の接地抵抗をRbとする。
FIG. 2 is a characteristic diagram of gain and frequency in the circuit diagram of the scoop type optical fiber gyro in FIG. 1, and FIG. 3 is a characteristic of phase and frequency in the circuit diagram of the scoop type optical fiber gyro in FIG. It is a diagram. In the figure, the ground resistance of the DC component of the light receiver output is Rb.

【0030】前記Rbを変化させて、位相変調周波数に
合わせて安定な領域となるように選択する。前記選択に
当たっては、抵抗11の値の制限も考慮することはいう
までもない。
The Rb is changed and selected so as to be in a stable region in accordance with the phase modulation frequency. Needless to say, the limit of the value of the resistor 11 is taken into consideration in the selection.

【0031】なお、本発明は上記実施の形態に限定され
ることなく、多くの変形例が考えられる。図4は、本発
明の他の一実施の形態に係るスクープ方式光ファイバジ
ャイロの回路図である。
The present invention is not limited to the above embodiment, and many modifications can be considered. FIG. 4 is a circuit diagram of a scoop type optical fiber gyro according to another embodiment of the present invention.

【0032】本実施の形態は、光源14を駆動用トラン
ジスタ13の反接地側に配設したものであり、Vaと駆
動用トランジスタ13のVbeの電圧を印加させるもの
である。
In the present embodiment, the light source 14 is arranged on the side opposite to the ground of the driving transistor 13, and a voltage of Va and Vbe of the driving transistor 13 are applied.

【0033】なお、上記各実施の形態においては、チッ
プ出力モニタ用受光器を光源の出射側の反対側に設けた
が、前記光源内に前記チップ出力モニタ用受光器を設け
ても差し支えない。
In each of the above embodiments, the chip output monitor light receiver is provided on the side opposite to the emission side of the light source, but the chip output monitor light receiver may be provided in the light source.

【0034】[0034]

【発明の効果】以上、詳細に説明した如く、本発明の構
成によれば、 (1)温度変化により光源電流、受光器出力電流が変化
し、バイアス条件が変動しても、受光器の安定動作領域
にその変動幅を納めることができる。
As described above in detail, according to the configuration of the present invention, (1) the light source current and the light receiver output current change due to the temperature change, and the light receiver is stable even if the bias condition changes. The fluctuation range can be accommodated in the operation area.

【0035】(2)光学系損失変動により光源電流、受
光器出力電流が変化しバイアス条件が変動しても、受光
器の安定動作領域に変動幅を納めることができる。
(2) Even when the light source current and the photodetector output current change due to the optical system loss variation and the bias condition also varies, the variation range can be set within the stable operation area of the optical receiver.

【0036】(3)常に、受光器に適度な逆バイアスを
印加することにより、受光器の動作状態を良好となり、
結果としてスクープ方式光ファイバージャイロの特性を
改善することができる。
(3) By always applying an appropriate reverse bias to the photodetector, the photodetector operates in a good condition,
As a result, the characteristics of the scoop type optical fiber gyro can be improved.

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

【図1】本発明の一実施の形態に係るスクープ方式光フ
ァイバジャイロ用の駆動および受光回路図である。
FIG. 1 is a drive and light receiving circuit diagram for a scoop type optical fiber gyro according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1のスクープ方式光ファイバジャイロの回路
における利得と周波数との特性線図である。
FIG. 2 is a characteristic diagram of gain and frequency in the circuit of the scoop type optical fiber gyro of FIG.

【図3】図1のスクープ方式光ファイバジャイロの回路
における位相と周波数との特性線図である。
FIG. 3 is a characteristic diagram of phase and frequency in the circuit of the scoop type optical fiber gyro of FIG.

【図4】本発明の他の一実施の形態に係るスクープ方式
光ファイバジャイロの駆動および受光回路図である。
FIG. 4 is a driving and light receiving circuit diagram of a scoop type optical fiber gyro according to another embodiment of the present invention.

【図5】スクープ方式光ファイバジャイロの略示説明図
である。
FIG. 5 is a schematic explanatory view of a scoop type optical fiber gyro.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 光源駆動回路 2 光源 3 光カプラ 4 位相変調器 5 センシングループ 11 接地抵抗 12 接地抵抗 13 光源駆動用トランジスタ 14 光源 15 チップ出力モニタ用受光器 1 Light Source Driving Circuit 2 Light Source 3 Optical Coupler 4 Phase Modulator 5 Sensing Loop 11 Grounding Resistance 12 Grounding Resistance 13 Light Source Driving Transistor 14 Light Source 15 Chip Output Monitor Receiver

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 添川 廣一 茨城県日立市日高町5丁目1番1号 日立 電線株式会社日高工場内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Hirokazu Soekawa 5-1-1 Hidaka-cho, Hitachi-shi, Ibaraki Hitachi Cable Co., Ltd. Hidaka factory

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】光源からの光を光カプラで分岐し、その分
岐光を位相変調器で位相をずらし、それぞれセンシング
ループに導き、当該センシングループを伝搬した左右両
回り光を光カプラで再び結合した後の信号光を、前記光
源の出射側の反対側に設けられ且つ出力抵抗と接続され
ているチップ出力モニタ用受光器で検出し、角速度情報
を得る光ファイバジャイロにおいて、チップ出力モニタ
受光器と接続される前記出力抵抗を所定値に設定し、光
入射時の前記受光器のアノード電位がカソード電位より
高くならないようにしたことを特徴とする光ファイバジ
ャイロ。
1. A light from a light source is branched by an optical coupler, the phase of the branched light is shifted by a phase modulator, each is guided to a sensing loop, and both left and right lights propagating through the sensing loop are recombined by an optical coupler. In a fiber optic gyro that obtains angular velocity information by detecting the signal light after being processed by a photodetector for chip output monitor that is provided on the opposite side of the emission side of the light source and is connected to an output resistor, a chip output monitor photodetector An optical fiber gyro characterized in that the output resistance connected to the optical fiber gyro is set to a predetermined value so that the anode potential of the light receiver does not become higher than the cathode potential when light is incident.
【請求項2】請求項1記載の光ファイバジャイロにおい
て、前記光源とグランド間に所定値の抵抗を挿入し、チ
ップ出力モニタ用の受光器に逆バイアスが印加されるよ
うにしたことを特徴とする光ファイバジャイロ。
2. The optical fiber gyro according to claim 1, wherein a resistor having a predetermined value is inserted between the light source and the ground, and a reverse bias is applied to a photodetector for chip output monitoring. Fiber optic gyro to do.
JP10264996A 1996-04-24 1996-04-24 Optical fiber gyroscope Pending JPH09287958A (en)

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