JPH0942976A - Optical fiber gyro - Google Patents

Optical fiber gyro

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JPH0942976A
JPH0942976A JP7193359A JP19335995A JPH0942976A JP H0942976 A JPH0942976 A JP H0942976A JP 7193359 A JP7193359 A JP 7193359A JP 19335995 A JP19335995 A JP 19335995A JP H0942976 A JPH0942976 A JP H0942976A
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JP
Japan
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signal
optical fiber
phase difference
interference light
intensity
Prior art date
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Pending
Application number
JP7193359A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tsurashi Yamamoto
貫志 山本
Shinichi Kawada
伸一 河田
Yoshiyuki Okada
芳幸 岡田
Takeshi Hojo
武 北條
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokimec Inc
Original Assignee
Tokimec Inc
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Filing date
Publication date
Application filed by Tokimec Inc filed Critical Tokimec Inc
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Publication of JPH0942976A publication Critical patent/JPH0942976A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To allow a small size and a low cost and improve precision by producing a reference phase difference between rectangular wave signals, which alternately varies to two constant values with mutually opposite signs and an equal absolute value for every preset time, in a signal showing the intensity of interference light. SOLUTION: A phase modulator 8 to control the phase of light propagating an optical fiber loop 3 produces a reference phase difference Δβ in an intensity signal I for interference light by using a delta surrodyne waveform signal. The phase x of the intensity signal I for the interference light is x=Δθ+Δβ, where Δθ is a sagnac phase difference. The phase difference Δβ varies to constant values ΔβA, ΔβB with the same absolute value and difference signs for every time T/2. When the phase difference Δβ is at a low level, ΔβA=-π/2, the intensity signal I for the interference light is at a high level IA and, when the phase difference Δβ is at a high level, ΔβB=π/2, the signal I is at a low level IB. A difference Δ I=IA-IB between two intensity signals IA, IB for the interference light is obtained as a sine value for the sagnac phase difference Δθ.

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、例えば航空機、船
舶、自動車等の角速度計として使用して好適な光ファイ
バジャイロに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical fiber gyro suitable for use as an angular velocity meter for aircraft, ships, automobiles, etc.

【0002】[0002]

【従来の技術】光ファイバジャイロは角速度を計測する
装置として広く使用されており、小型で且つ高い信頼性
を有する長所がある。光ファイバジャイロは光のサグナ
ック効果(サニャック効果ともいう。)を利用して角速
度を計測するように構成されている。干渉型の光ファイ
バジャイロとして、例えば位相変調方式、セロダイン変
調方式及びディジタル変調方式があり、これらについて
説明する。
2. Description of the Related Art An optical fiber gyro is widely used as an apparatus for measuring an angular velocity, and has an advantage that it is small and highly reliable. The optical fiber gyro is configured to measure the angular velocity by utilizing the Sagnac effect of light (also referred to as Sagnac effect). As the interferometric optical fiber gyro, there are, for example, a phase modulation system, a serrodyne modulation system and a digital modulation system, which will be described.

【0003】先ず図9を参照して位相変調方式の光ファ
イバジャイロを説明する。光ファイバジャイロ装置は、
半導体レーザ、発光ダイオード等の発光器1と検出光を
電流に変換する受光器2と1本の光ファイバを複数回巻
いて形成された光ファイバループ3と偏光子4と光ファ
イバを伝播する光を合成し又は分岐する第1及び第2の
カプラ5、6と光ファイバループ3の一端に設けられた
位相変調器8とを有する。
First, a phase modulation type optical fiber gyro will be described with reference to FIG. Fiber optic gyro device
A light emitter 1 such as a semiconductor laser or a light emitting diode, a light receiver 2 for converting detection light into an electric current, an optical fiber loop 3 formed by winding one optical fiber a plurality of times, a polarizer 4, and light propagating through the optical fiber. And a phase modulator 8 provided at one end of the optical fiber loop 3.

【0004】発光器1より出力された光は第1のカプラ
5及び偏光子4を経由し、第2のカプラ6によって2つ
の伝播光に分岐され、光ファイバループ3を互いに反対
方向に伝播する。即ち、一方は光ファイバループ3を右
周りに伝播し、他方は左周りに伝播する。
The light output from the light emitter 1 passes through the first coupler 5 and the polarizer 4, and is branched into two propagating lights by the second coupler 6 and propagates in the optical fiber loop 3 in opposite directions. . That is, one propagates rightward in the optical fiber loop 3 and the other propagates counterclockwise.

【0005】光ファイバループ3に外から角速度Ωが加
わると、サグナック効果によって、光ファイバループ3
内を互いに反対方向に伝播する光の間に位相差Δθが生
じる。斯かる位相差Δθはサグナック位相差と称され、
角速度Ωに比例し、次の式で表される。
When the angular velocity Ω is applied to the optical fiber loop 3 from the outside, the optical fiber loop 3 is caused by the Sagnac effect.
A phase difference Δθ occurs between lights propagating in the opposite directions. Such a phase difference Δθ is called a Sagnac phase difference,
It is proportional to the angular velocity Ω and is expressed by the following equation.

【0006】[0006]

【数1】Δθ=(2πDL/λc)ΩEquation 1 Δθ = (2πDL / λc) Ω

【0007】ここに、Dは光ファイバループ3のループ
径、Lは光ファイバループ3の長さ、λは発光器1から
出力される光の波長、cは光速、Ωは光ファイバループ
3のループの中心軸線周りの角速度を表す。
Here, D is the loop diameter of the optical fiber loop 3, L is the length of the optical fiber loop 3, λ is the wavelength of the light output from the light emitter 1, c is the speed of light, and Ω is the optical fiber loop 3. It represents the angular velocity about the central axis of the loop.

【0008】位相変調方式によると、光ファイバループ
3を右周りに伝播する光と左周りに伝播する光は位相変
調器8によってそれぞれ位相変調される。光ファイバル
ープ3を右周りに伝播する光EC と左周りに伝播する光
CCは光ファイバループ3の両端にて次のように表され
る。
According to the phase modulation method, the light propagating clockwise in the optical fiber loop 3 and the light propagating counterclockwise are respectively phase-modulated by the phase modulator 8. The light E C propagating clockwise in the optical fiber loop 3 and the light E CC propagating counterclockwise are expressed as follows at both ends of the optical fiber loop 3.

【0009】[0009]

【数2】EC =E0 sin(ωt−Δθ/2+β0 ) ECC=E0 sin(ωt+Δθ/2+βT ## EQU2 ## E C = E 0 sin (ωt−Δθ / 2 + β 0 ) E CC = E 0 sin (ωt + Δθ / 2 + β T )

【0010】ここに、E0 は振幅、ωは光の周波数に対
する角周波数、tは時間、Δθ/2はサグナック効果に
より生じた位相差、β0 及びβT は位相変調器8によっ
て生成された位相差である。右周りに伝播する光EC
位相差β0 は光ファイバループ3を右周りに伝播してか
ら光ファイバループ3の出口にて位相変調されて生成し
たものであり、左周りに伝播する光ECCの位相差βT
光ファイバループ3の入口にて位相変調されてから光フ
ァイバループ3を左周りに伝播した光に生成されたもの
である。
Where E 0 is the amplitude, ω is the angular frequency with respect to the frequency of the light, t is the time, Δθ / 2 is the phase difference caused by the Sagnac effect, and β 0 and β T are generated by the phase modulator 8. It is a phase difference. The phase difference β 0 of the light E C propagating in the clockwise direction is generated by propagating in the clockwise direction in the optical fiber loop 3 and then phase-modulated at the exit of the optical fiber loop 3. The phase difference β T of E CC is generated in the light that propagates in the counterclockwise direction through the optical fiber loop 3 after being phase-modulated at the entrance of the optical fiber loop 3.

【0011】斯かる2つの伝播光EC 、ECCは第2のカ
プラ6によって合成され、干渉光は第1のカプラ5を経
由して受光器2によって検出される。受光器2によって
検出される干渉光の強さIは次の式によって表される。
The two propagating lights E C and E CC are combined by the second coupler 6, and the interference light is detected by the photodetector 2 via the first coupler 5. The intensity I of the interference light detected by the light receiver 2 is represented by the following equation.

【0012】[0012]

【数3】 I=2E0 2〔1+cos(Δθ+βT −β0 )〕 =2E0 2〔1+cos(Δθ+Δβ)〕 =2E0 2(1+cosx)## EQU3 ## I = 2E 0 2 [1 + cos (Δθ + β T −β 0 )] = 2E 0 2 [1 + cos (Δθ + Δβ)] = 2E 0 2 (1 + cosx)

【0013】但し、Δβ=βT −β0 、x=Δθ+Δβ
である。位相変調をしない方式(Δβ=0)では、受光
器2によって検出される干渉光の強さIは位相差Δθの
余弦値cosΔθの関数だから、入力角速度Ωが小さい
と、干渉光の強さIの変動量が小さく、正確な位相差Δ
θを得られない。位相変調方式(Δβ≠0)では、正弦
曲線の勾配が大きい領域に動作点があるから、入力角速
度Ωが小さいときでも正確な位相差Δθを得ることがで
きる。
However, Δβ = β T −β 0 , x = Δθ + Δβ
It is. In the method without phase modulation (Δβ = 0), the intensity I of the interference light detected by the photodetector 2 is a function of the cosine value cosΔθ of the phase difference Δθ, so that the intensity I of the interference light is small when the input angular velocity Ω is small. Accurate phase difference Δ
θ cannot be obtained. In the phase modulation method (Δβ ≠ 0), since the operating point is in the region where the sine curve has a large gradient, an accurate phase difference Δθ can be obtained even when the input angular velocity Ω is small.

【0014】位相変調は角周波数ωm の基準周波数の正
弦波を使用して行われる。斯かる場合、位相差βT 及び
β0 は次の式によって表される。
The phase modulation is performed using a sine wave with a reference frequency of angular frequency ω m . In such a case, the phase differences β T and β 0 are represented by the following equations.

【0015】[0015]

【数4】βT =βsin(ωm t+ωm ・τ/2) β0 =βsin(ωm t−ωm ・τ/2)## EQU4 ## β T = β sin (ω m t + ω m · τ / 2) β 0 = β sin (ω m t−ω m · τ / 2)

【0016】ここに、βは定数、τは光が光ファイバル
ープ3を伝播するのに要する時間である。この式より2
つの位相差βT 、β0 の差Δβ=βT −β0 を求めると
次のようになる。
Where β is a constant and τ is the time required for light to propagate through the optical fiber loop 3. 2 from this formula
The difference Δβ = β T −β 0 between the two phase differences β T and β 0 is calculated as follows.

【0017】[0017]

【数5】 Δβ=βT −β0 =2βsin(ωm ・τ/2)・cosωm t =zcosωm [Number 5] Δβ = β T -β 0 = 2βsin (ω m · τ / 2) · cosω m t = zcosω m t

【0018】ここにzは位相変調度と称され次の式によ
って表される。
Here, z is called a phase modulation degree and is represented by the following equation.

【0019】[0019]

【数6】z=2βsinωm τ/2## EQU6 ## z = 2β sin ω m τ / 2

【0020】位相変調度zは位相変調器8に供給される
電圧信号の大きさによって変化する。位相差Δβを数3
の式に代入すると次の式が得られる。
The phase modulation degree z changes depending on the magnitude of the voltage signal supplied to the phase modulator 8. Phase difference Δβ is calculated by Equation 3
Substituting into the expression, the following expression is obtained.

【0021】[0021]

【数7】I=2E0 2〔1+cosΔθ・{J0 (z)+
2Σk=1 2k(z)cos2k・ωm t}−2sinΔ
θ・Σk=0 2k+1(z)sin(2k+1)ωm t〕
(7) I = 2E 0 2 [1 + cos Δθ · {J 0 (z) +
k = 1 J 2k (z) cos 2k · ω mt } −2 sin Δ
θ · Σ k = 0 J 2k + 1 (z) sin (2k + 1) ω m t]

【0022】EO は光の強さに関係する定数、ωm は位
相変調器8によって付与された角周波数、zは位相変調
度、J0 、J1 、J2 、・・・はベッセル関数、tは時
間である。
E O is a constant relating to the intensity of light, ω m is the angular frequency given by the phase modulator 8, z is the degree of phase modulation, and J 0 , J 1 , J 2 , ... Are Bessel functions. , T is time.

【0023】数7の式は次の数8の式のように表され
る。
Equation (7) is expressed as the following equation (8).

【0024】[0024]

【数8】I=I0 −I1 sinωm t+I2 cos2ω
m t−I3 sin3ωm t+I4cos4ωm t+・・
## EQU8 ## I = I 0 −I 1 sin ω m t + I 2 cos 2ω
m t-I 3 sin3ω m t + I 4 cos4ω m t + ··

【0025】但し、I0 、I1 、I2 、I3 、I4 は次
の数9の式によって表される。尚、I0 は直流成分、I
1 は1倍波成分、I2 は2倍波成分、I3 は3倍波成分
等と称される。
However, I 0 , I 1 , I 2 , I 3 , and I 4 are represented by the following equation (9). In addition, I 0 is a DC component, I
1 is called a 1st harmonic component, I 2 is called a 2nd harmonic component, I 3 is called a 3rd harmonic component, etc.

【0026】[0026]

【数9】I0 =2E0 2{1+J0 (z)cosΔθ} I1 =4E0 21 (z)sinΔθ I2 =4E0 22 (z)cosΔθ I3 =4E0 23 (z)sinΔθ I4 =4E0 24 (z)cosΔθI 0 = 2E 0 2 {1 + J 0 (z) cos Δθ} I 1 = 4E 0 2 J 1 (z) sin Δθ I 2 = 4E 0 2 J 2 (z) cos Δθ I 3 = 4E 0 2 J 3 (Z) sin Δθ I 4 = 4E 0 2 J 4 (z) cos Δθ

【0027】位相変調方式の光ファイバジャイロ装置で
は、受光器2が受光する干渉光の強さIは数9の式に示
されるように、cosΔθの項ばかりでなくsinΔθ
の項を含むから、入力角速度Ωが小さくサグナック位相
差Δθの値が小さいときには、sinΔθの項を取り出
してサグナック位相差Δθを求めれば正確な値が得られ
る。
In the phase modulation type optical fiber gyro device, the intensity I of the interference light received by the photodetector 2 is not limited to the term of cos Δθ but sin Δθ as shown in the equation (9).
Therefore, when the input angular velocity Ω is small and the value of the Sagnac phase difference Δθ is small, an accurate value can be obtained by extracting the term of sin Δθ and obtaining the Sagnac phase difference Δθ.

【0028】再び図9を参照する。光ファイバジャイロ
装置は更に電流電圧変換器7と信号発生器11と同期検
波器12と信号処理部13とを有する。電流電圧変換器
7は受光器2より出力された電流信号を電圧信号に変換
し、それを同期検波部12に出力する。信号発生器11
は角周波数ωm の基準信号を発生する信号発生部と斯か
る基準信号を倍周して角周波数2ωm 、3ωm 、4ωm
のパルス信号を生成する倍周器とを有する。
Referring again to FIG. The optical fiber gyro device further includes a current-voltage converter 7, a signal generator 11, a synchronous detector 12, and a signal processing unit 13. The current-voltage converter 7 converts the current signal output from the light receiver 2 into a voltage signal and outputs the voltage signal to the synchronous detection unit 12. Signal generator 11
Angular frequency 2 [omega m and Baishu the signal generating unit and such a reference signal for generating a reference signal of the angular frequency omega m are, 3ω m, m
And a frequency divider that generates a pulse signal of.

【0029】同期検波器12は信号発生器11より供給
された角周波数ωm 、2ωm 、3ω m 、4ωm の信号と
電流電圧変換器7より出力された電圧信号を入力する。
先ず、干渉光の強度信号Iより直流成分IO を除去す
る。次に、角周波数ωm 、2ω m 、3ωm 、4ωm の信
号によって干渉光の強度信号Iを同期検波し、1倍波成
分I1 、2倍波成分I2 、3倍波成分I3 及び4倍波成
分I4 等の信号成分を得る。
The synchronous detector 12 is supplied from the signal generator 11.
Angular frequency ωmm mmSignal of
The voltage signal output from the current-voltage converter 7 is input.
First, from the intensity signal I of the interference light, the DC component IORemove
You. Next, the angular frequency ωm mmmNo faith
Signal, the intensity signal I of the interference light is synchronously detected and
Minute I1Second harmonic component I2Third harmonic component IThreeAnd quadrupling
Minute IFour, Etc. to obtain signal components such as.

【0030】これらの信号を使用してサグナック位相差
Δθを求めるためには、数9の式よりE0 、J
1 (z)、J2 (z)、J3 (z)、J4 (z)を消去
すればよい。例えば、J1 (z)=J2 (z)であれば
よい。J1 (z)=J2 (z)を満たす変調度zのうち
最大値を最適な変調度z0 とすると、z0 ≒2.63で
ある。従って、変調度z≒2.63となるように位相変
調器8によって位相変調すればよい。それによって、数
9の2式を使用してサグナック位相差Δθが求められ
る。これは信号処理部13によって演算される。
In order to obtain the Sagnac phase difference Δθ using these signals, E 0 , J are calculated from the equation (9).
1 (z), J 2 (z), J 3 (z) and J 4 (z) may be erased. For example, it may be J 1 (z) = J 2 (z). If the maximum value of the modulation degrees z satisfying J 1 (z) = J 2 (z) is the optimum modulation degree z 0 , then z 0 ≈2.63. Therefore, the phase modulation may be performed by the phase modulator 8 so that the modulation degree z≈2.63. As a result, the Sagnac phase difference Δθ is obtained using the two equations of the equation (9). This is calculated by the signal processing unit 13.

【0031】次に図10を参照して従来のセロダイン変
調方式の光ファイバジャイロを説明する。セロダイン変
調方式の光ファイバジャイロは位相変調方式の光ファイ
バジャイロを改良したもので、位相変調方式の光ファイ
バジャイロより広いダイナミックレンジを得ることがで
きるように構成されている。
Next, a conventional serrodyne modulation type optical fiber gyro will be described with reference to FIG. The serrodyne modulation type optical fiber gyro is an improvement of the phase modulation type optical fiber gyro, and is configured to obtain a wider dynamic range than the phase modulation type optical fiber gyro.

【0032】セロダイン変調方式の光ファイバジャイロ
では位相変調器8に加えて更にセロダイン変調器9が設
けられている。光ファイバループ3を右周りに伝播する
光E C と左周りに伝播する光ECCは位相変調器8による
位相変調に重畳して更にセロダイン変調される。光ファ
イバループ3を伝播した光は数2の式の代わりに次の数
10の式によって表される。
Serrodyne modulation optical fiber gyro
Then, in addition to the phase modulator 8, a serrodyne modulator 9 is further installed.
Have been killed. Propagate right through the optical fiber loop 3
Light E CAnd light E that propagates to the leftCCIs due to the phase modulator 8
It is superimposed on the phase modulation and further serrodyne modulated. Light fa
The light propagating through the Iber Loop 3 is
It is represented by the formula of 10.

【0033】[0033]

【数10】 EC =E0 sin(ωt−Δθ/2+β0 +αT ) ECC=E0 sin(ωt+Δθ/2+βT +α0 E C = E 0 sin (ωt−Δθ / 2 + β 0 + α T ) E CC = E 0 sin (ωt + Δθ / 2 + β T + α 0 )

【0034】α0 、αT は光ファイバループ3を右周り
に伝播する光と左周りに伝播する光において、セロダイ
ン変調器9によって生成された位相差である。受光器2
によって検出される干渉光の強さIは次の式によって表
される。
Α 0 and α T are the phase differences generated by the serrodyne modulator 9 between the light propagating rightward and the light propagating counterclockwise in the optical fiber loop 3. Light receiver 2
The intensity I of the interference light detected by is expressed by the following equation.

【0035】[0035]

【数11】 I=2E0 2〔1+cos(Δθ+βT −β0 +α0 −αT )〕 =2E0 2〔1+cos(Δθ+Δβ+Δα)〕I = 2E 0 2 [1 + cos (Δθ + β T −β 0 + α 0 −α T )] = 2E 0 2 [1 + cos (Δθ + Δβ + Δα)]

【0036】ここにΔβは位相変調器8によって生成さ
れた位相差、Δαはセロダイン変調器9によって生成さ
れた位相差である。Δαはセロダイン位相差と称され
る。
Here, Δβ is a phase difference generated by the phase modulator 8, and Δα is a phase difference generated by the serrodyne modulator 9. Δα is called the serrodyne phase difference.

【0037】[0037]

【数12】Δβ=βT −β0 Δα=α0 −αT ## EQU12 ## Δβ = β T −β 0 Δα = α 0 −α T

【0038】数3の式と数11の式を比較すると明らか
なように、セロダイン変調方式では、干渉光の光の強さ
Iは数7の式にてΔθの代わりにΔθ+Δαを代入して
得られる。従って、受光器2によって出力される電流信
号の直流成分、1倍波成分、2倍波成分、3倍波成分等
は数9の式に対応して次の式によって表される。
As is clear from the comparison between the equations (3) and (11), in the serrodyne modulation method, the light intensity I of the interference light is obtained by substituting Δθ + Δα for Δθ in the equation (7). To be Therefore, the DC component, the 1st harmonic component, the 2nd harmonic component, the 3rd harmonic component, etc. of the current signal output by the photodetector 2 are represented by the following equations corresponding to the equation (9).

【0039】[0039]

【数13】 I0 =2E0 2{1+J0 (z)cos(Δθ+Δα)} I1 =4E0 21 (z)sin(Δθ+Δα) I2 =4E0 22 (z)cos(Δθ+Δα) I3 =4E0 23 (z)sin(Δθ+Δα) I4 =4E0 24 (z)cos(Δθ+Δα)I 0 = 2E 0 2 {1 + J 0 (z) cos (Δθ + Δα)} I 1 = 4E 0 2 J 1 (z) sin (Δθ + Δα) I 2 = 4E 0 2 J 2 (z) cos (Δθ + Δα) ) I 3 = 4E 0 2 J 3 (z) sin (Δθ + Δα) I 4 = 4E 0 2 J 4 (z) cos (Δθ + Δα)

【0040】図11に斯かるセロダイン変調によって生
成された位相差信号α0 、αT 及びセロダイン位相差Δ
αを示す。図11Aに示すように、位相差信号α0 、α
T は振幅2π、周期TS の鋸歯状波である。図11Bに
示すように、セロダイン位相差Δαは交互に値がαS
αS −2πに変化する矩形波である。αS は鋸歯状波の
勾配2π/TS に比例し、次の式によって表される。
FIG. 11 shows the phase difference signals α 0 , α T and the serrodyne phase difference Δ generated by the serrodyne modulation.
indicates α. As shown in FIG. 11A, the phase difference signals α 0 , α
T is a sawtooth wave having an amplitude of 2π and a period T S. As shown in FIG. 11B, the serrodyne phase difference Δα is a rectangular wave whose values alternate between α S and α S −2π. alpha S is proportional to the slope 2 [pi / T S of the sawtooth wave is expressed by the following equation.

【0041】[0041]

【数14】αS =2πτ/TS =2πfS τ## EQU14 ## α S = 2πτ / T S = 2πf S τ

【0042】ここで、TS はセロダイン位相差Δαの周
期、fS (=1/TS )はセロダイン位相差Δαの周波
数、τは光ファイバループ3を光が伝播するのに要する
時間である。
Here, T S is the period of the serrodyne phase difference Δα, f S (= 1 / T S ) is the frequency of the serrodyne phase difference Δα, and τ is the time required for light to propagate through the optical fiber loop 3. .

【0043】セロダイン変調方式では、sin(Δθ+
Δα)=0となるように、セロダイン変調器9によって
伝播光は位相変調される。従って、セロダイン変調器9
を含むフィードバックループによる安定点ではΔα=−
Δθである。このとき図11Aに示す鋸歯状波の勾配2
π/TS はサグナック位相差Δθ(即ち角速度Ω)に比
例している。
In the serrodyne modulation method, sin (Δθ +
The propagation light is phase-modulated by the serrodyne modulator 9 so that Δα) = 0. Therefore, the serrodyne modulator 9
At the stable point by the feedback loop including
Δθ. At this time, the gradient 2 of the sawtooth wave shown in FIG.
π / T S is proportional to the Sagnac phase difference Δθ (that is, the angular velocity Ω).

【0044】Δα=αS =2πτ/TS とすると、正負
の符号を無視して、Δθ=2πτ/TS となる。これを
数1の式に代入すると、次の式が得られる。
If Δα = α S = 2πτ / T S , Δθ = 2πτ / T S , ignoring the positive and negative signs. Substituting this into the equation of Equation 1, the following equation is obtained.

【0045】[0045]

【数15】Ω=λcτ/DLTS =λcτfS /DLΩ = λcτ / DLT S = λcτf S / DL

【0046】再び図10を参照する。光ファイバジャイ
ロは更に信号発生器11と同期検波器12と第1及び第
2の積分器15、16とカウンタ17とリセット回路1
8と2π基準器19とを有する。
Referring back to FIG. The optical fiber gyro further includes a signal generator 11, a synchronous detector 12, first and second integrators 15 and 16, a counter 17, and a reset circuit 1.
8 and 2π reference device 19.

【0047】同期検波器12は信号発生器11より出力
された角周波数ωm の基準信号を入力して数13の式の
1倍波成分I1 を同期検波する。従って、同期検波器1
2より第1の積分器15に1倍波信号I1 が供給され
る。第2の積分器16はセロダイン位相差Δαに比例し
た勾配にて増加する傾斜信号を生成する。
The synchronous detector 12 receives the reference signal of the angular frequency ω m output from the signal generator 11 and synchronously detects the first harmonic component I 1 of the equation (13). Therefore, the synchronous detector 1
The second harmonic signal I 1 is supplied to the first integrator 15 from 2. The second integrator 16 produces a ramp signal that increases with a slope proportional to the serrodyne phase difference Δα.

【0048】一方、2π基準器19によって生成された
2π信号はリセット回路18に供給される。リセット回
路18は2πリセット信号を生成し、積分器16の傾斜
信号の値が増加して2πになったらそれをリセットす
る。こうして、第2の積分器16からは図11Aに示す
如きセロダイン変調信号が生成され、斯かるセロダイン
変調信号はセロダイン変調器9に供給される。
On the other hand, the 2π signal generated by the 2π reference unit 19 is supplied to the reset circuit 18. The reset circuit 18 generates a 2π reset signal and resets it when the value of the tilt signal of the integrator 16 increases to 2π. Thus, the second integrator 16 generates a serrodyne modulation signal as shown in FIG. 11A, and the serrodyne modulation signal is supplied to the serrodyne modulator 9.

【0049】上述のように、セロダイン変調方式では、
sin(Δθ+Δα)=0となるように位相変調され
る。このとき、同期検波器12の出力信号I1 はゼロと
なる。従って、このときカウンタ17によって図11A
に示す如きセロダイン位相波形の波数が計数され、周波
数fS が求められる。この周波数fS より数15の式に
よって角速度Ωが求められる。
As described above, in the serrodyne modulation method,
Phase modulation is performed so that sin (Δθ + Δα) = 0. At this time, the output signal I 1 of the synchronous detector 12 becomes zero. Therefore, at this time, the counter 17 causes
The wave number of the serrodyne phase waveform as shown in (1) is counted to obtain the frequency f S. From this frequency f S , the angular velocity Ω can be obtained by the formula of Expression 15.

【0050】次に図12〜図14を参照して従来のディ
ジタル変調方式の光ファイバジャイロを説明する。ディ
ジタル変調方式では、位相変調器8によって光ファイバ
ループ3を伝播する光は位相変調され、それによって干
渉光の強さ信号Iに時間τ毎にΔβ1 =+π/2とΔβ
2 =−π/2に交互に変化する位相差Δβが生成され
る。従って、干渉光の強さ信号Iは、数3の式にΔβ=
±π/2を代入して、次のように表される。
Next, a conventional optical fiber gyro of the digital modulation system will be described with reference to FIGS. In the digital modulation method, the light propagating through the optical fiber loop 3 is phase-modulated by the phase modulator 8, whereby the intensity signal I of the interference light is Δβ 1 = + π / 2 and Δβ for each time τ.
A phase difference Δβ alternating with 2 = −π / 2 is generated. Therefore, the intensity signal I of the interference light is expressed by the equation (3) by Δβ =
Substituting ± π / 2, it is expressed as follows.

【0051】[0051]

【数16】 I1 =2E0 2{1+cos(Δθ+Δβ1 )} =2E0 2{1+cos(Δθ+π/2)} =2E0 2(1−sinΔθ) I2 =2E0 2{1+cos(Δθ+Δβ2 )} =2E0 2{1+cos(Δθ−π/2)} =2E0 2(1+sinΔθ)I 1 = 2E 0 2 {1 + cos (Δθ + Δβ 1 )} = 2E 0 2 {1 + cos (Δθ + π / 2)} = 2E 0 2 (1-sin Δθ) I 2 = 2E 0 2 {1 + cos (Δθ + Δβ 2 ) } = 2E 0 2 {1 + cos (Δθ-π / 2)} = 2E 0 2 (1 + sin Δθ)

【0052】これより、位相差がΔβ1 =+π/2のと
きとΔβ2 =−π/2のときの干渉光の強さIの差ΔI
=I1 −I2 を求める。
From this, the difference ΔI in the intensity I of the interference light when the phase difference is Δβ 1 = + π / 2 and Δβ 2 = −π / 2.
= I 1 −I 2 is calculated.

【0053】[0053]

【数17】 ΔI=I1 −I2 =2E0 2(1−sinΔθ)−2E0 2(1+sinΔθ) =−4E0 2sinΔθΔI = I 1 −I 2 = 2E 0 2 (1-sin Δθ) −2E 0 2 (1 + sin Δθ) = −4E 0 2 sin Δθ

【0054】この式の右辺は位相変調器8によって生成
された位相差Δβを含まないから、サグナック位相差Δ
θを求めることができる。こうして、ディジタル変調方
式によると、位相変調器8によって干渉光Iに時間τ毎
に変化する位相差Δβ=±π/2を生成し、位相差がΔ
β1 =+π/2のときの光の強さI1 とΔβ2 =−π/
2のときの光の強さI2 の差ΔIを求め、これよりΔθ
の値を求める。
Since the right side of this equation does not include the phase difference Δβ generated by the phase modulator 8, the Sagnac phase difference Δ
θ can be obtained. Thus, according to the digital modulation method, the phase modulator 8 generates the phase difference Δβ = ± π / 2 in the interference light I which changes every time τ, and the phase difference Δ
Light intensity I 1 when β 1 = + π / 2 and Δβ 2 = −π /
The difference ΔI between the light intensities I 2 at the time of 2 is obtained, and from this, Δθ
Find the value of

【0055】図13〜図14を参照してディジタル変調
方式を具体的に説明する。ディジタル変調方式による
と、右周りの光Ecwはその位相差β0 が例えば図13A
に示すように周期2τ且つ振幅π/4の周期的な矩形波
となるように位相変調され、左周りの光Eccw はその位
相差βT が例えば図13Bに示すように矩形波となるよ
うに位相変調される。左周りの光Eccw の位相差βT
右周りの光Ecwの位相差の波形と同一の矩形波を有する
が、右周りの光Ecwの位相差に対して時間τだけ遅れて
いる。
The digital modulation method will be described in detail with reference to FIGS. According to the digital modulation method, the phase difference β 0 of the right-hand light Ecw is, for example, as shown in FIG. 13A.
The phase is modulated so as to become a periodic rectangular wave having a period of 2τ and an amplitude of π / 4 as shown in FIG. 3, and the phase difference β T of the left-handed light Eccw becomes a rectangular wave as shown in FIG. 13B, for example. Phase modulated. The phase difference β T of the left-handed light Eccw has the same rectangular wave as the waveform of the phase difference of the right-handed light Ecw, but is delayed by the time τ with respect to the phase difference of the right-handed light Ecw.

【0056】こうして、右周りの光Ecwの位相差β0
左周りの光Eccw の位相差βT との差、即ち位相差Δβ
=β0 −βT は図13Cに示すように時間τ毎に交互に
+π/2と−π/2に変化する矩形波となる。
Thus, the difference between the phase difference β 0 of the right-handed light Ecw and the phase difference β T of the left-handed light Eccw, that is, the phase difference Δβ.
= Β 0 −β T is a rectangular wave that alternately changes to + π / 2 and −π / 2 for each time τ as shown in FIG. 13C.

【0057】図13Dは数3の式の位相x=Δθ+Δβ
の波形を表す。光ファイバジャイロに角速度Ωが働かな
いときは、Δθ=0だから図13Dの位相xの波形は図
13Cの位相差Δβに一致する。
FIG. 13D shows the phase x = Δθ + Δβ in the equation (3).
Represents the waveform of. When the angular velocity Ω does not work in the optical fiber gyro, Δθ = 0, so the waveform of the phase x in FIG. 13D matches the phase difference Δβ in FIG. 13C.

【0058】次に、図14を参照して、数3の式又は数
16の式を使用して、位相差ΔβがΔβ1 =+π/2の
ときの干渉光の強さI1 、Δβ2 =−π/2のときの干
渉光の強さI2 を求める方法を示す。
Next, referring to FIG. 14, using the formulas of the formula 3 or the formulas of the formula 16, the intensities I 1 and Δβ 2 of the interference light when the phase difference Δβ is Δβ 1 = + π / 2. A method of obtaining the intensity I 2 of the interference light when = −π / 2 will be described.

【0059】図14Aは数3の式のグラフであり、位相
差xと光の強さIの関係を表すのによく用いられる。斯
かるグラフにて、横軸は位相x(=Δθ+Δβ)、縦軸
は干渉光の強さI(x)である。図14Aの下側に示さ
れた図14B及び図14Cは横軸(図14Aの縦軸方
向)が時間、縦軸(図14Aの横軸方向)が位相x(=
Δθ+Δβ)である。図14Aの右側に示された図14
D及び図14Eは横軸(図14Aの横軸方向)が時間、
縦軸(図14Aの縦軸方向)が干渉光の強さIである。
FIG. 14A is a graph of the equation (3), which is often used to express the relationship between the phase difference x and the light intensity I. In such a graph, the horizontal axis represents the phase x (= Δθ + Δβ), and the vertical axis represents the intensity I (x) of the interference light. 14B and 14C shown on the lower side of FIG. 14A, the horizontal axis (vertical axis direction of FIG. 14A) is time, and the vertical axis (horizontal axis direction of FIG. 14A) is phase x (=
Δθ + Δβ). FIG. 14 shown on the right side of FIG. 14A
In D and FIG. 14E, the horizontal axis (the horizontal axis direction of FIG. 14A) is time,
The vertical axis (vertical axis direction in FIG. 14A) is the intensity I of the interference light.

【0060】図14Bはサグナック位相差Δθ=0の場
合の位相x(=Δθ+Δβ)の波形を示し、図13Cの
波形に対応している。図14Dは斯かる場合の干渉光の
強さIを表す。同様に、図14Cはサグナック位相差Δ
θ≠0の場合の位相x(=Δθ+Δβ)の波形を示し、
図13Dの波形に対応している。図14Eは斯かる場合
の干渉光の強さIを表す。
FIG. 14B shows the waveform of the phase x (= Δθ + Δβ) when the Sagnac phase difference Δθ = 0, and corresponds to the waveform of FIG. 13C. FIG. 14D shows the intensity I of the interference light in such a case. Similarly, FIG. 14C shows the Sagnac phase difference Δ.
Shows the waveform of the phase x (= Δθ + Δβ) when θ ≠ 0,
It corresponds to the waveform of FIG. 13D. FIG. 14E shows the intensity I of the interference light in such a case.

【0061】サグナック位相差Δθ=0の場合には、図
14Bに示すように位相xの値が+π/2と−π/2と
に交互に変化しても、干渉光の強さIは図14Dに示す
ように(スパイク状の突起部を除いて)一定値となる。
しかしながら、サグナック位相差Δθ≠0の場合には、
図14Cに示すように位相xの値は時間τ毎に交互にΔ
θ−π/2とΔθ+π/2に変化し、このとき干渉光の
強さIは図14Eに示すように(スパイク状の突起部を
除いて)時間τ毎に交互に変化する。
When the Sagnac phase difference Δθ = 0, even if the value of the phase x changes alternately between + π / 2 and −π / 2 as shown in FIG. 14B, the intensity I of the interference light is as shown in FIG. As shown in FIG. 14D, it becomes a constant value (excluding spike-shaped protrusions).
However, when the Sagnac phase difference Δθ ≠ 0,
As shown in FIG. 14C, the value of the phase x alternates with Δ every time τ.
It changes to θ−π / 2 and Δθ + π / 2, and the intensity I of the interference light at this time alternately changes every time τ (excluding the spike-shaped protrusion) as shown in FIG. 14E.

【0062】図14Dにて干渉光の強さIの値が時間τ
毎にスパイク状の突起部を有するのは、図14Bの波形
にて示す位相xの値が−π/2と+π/2との間を変化
するときに、図14Aの正弦波の干渉光の強さIが増加
するからである。同様に、図14Eにて干渉光の強さI
の値が時間τ毎にスパイク状の突起部を有するのは、図
14Cの波形にて示す位相xの値がΔθ−π/2とΔθ
+π/2の間を変化するときに、図14Aの正弦波の干
渉光の強さIが増加するからである。
In FIG. 14D, the value of the intensity I of the interference light is the time τ.
The spike-shaped protrusions are provided for each of the interference light of the sine wave of FIG. 14A when the value of the phase x shown in the waveform of FIG. 14B changes between −π / 2 and + π / 2. This is because the strength I increases. Similarly, in FIG.
The value of has a spike-shaped protrusion at every time τ, because the value of the phase x shown in the waveform of FIG. 14C is Δθ−π / 2 and Δθ.
This is because the intensity I of the interference light of the sinusoidal wave in FIG. 14A increases when changing between + π / 2.

【0063】図14Eの矩形波がハイレベルにあるのは
位相x=Δθ−π/2のときの干渉光の強さI2 を表
し、矩形波がロウレベルにあるのは位相x=Δθ+π/
2のときの干渉光の強さI1 を表す。従って、図14E
の矩形波のハイレベルとロウレベルの差は、干渉光の強
さの偏差ΔI=I2 −I1 に対応している。
The high level of the rectangular wave in FIG. 14E indicates the intensity I 2 of the interference light when the phase x = Δθ−π / 2, and the low level of the rectangular wave indicates the phase x = Δθ + π /.
It represents the intensity I 1 of the interference light when it is 2. Therefore, FIG.
The difference between the high level and the low level of the rectangular wave corresponds to the deviation ΔI = I 2 −I 1 of the intensity of the interference light.

【0064】即ち、図14Eの矩形波のハイレベルとロ
ウレベルの差の大きさは数17の式の右辺を表す。こう
して、ディジタル変調方式では、図14Aの光の強さI
を示す正弦波より、図14Eの干渉光の強さIの矩形波
を生成し、斯かる矩形波のハイレベルとロウレベルの差
より数17の式によってΔθが求められる。
That is, the magnitude of the difference between the high level and the low level of the rectangular wave in FIG. 14E represents the right side of the equation (17). Thus, in the digital modulation method, the light intensity I of FIG.
14E is generated from the sine wave of FIG. 14E, and Δθ is obtained from the difference between the high level and the low level of the rectangular wave by the equation of Expression 17.

【0065】再び図12を参照して説明する。本例の光
ファイバジャイロは更にタイミング信号発生器21と位
相変調信号発生部22とAD変換器23と信号処理部2
4とを有する。タイミング信号発生器21は周期τのタ
イミング信号を生成してそれを位相変調信号発生部22
及び信号処理部24に供給する。位相変調信号発生部2
2は図13A、図13B及び図13Cに示す如き位相差
β0 、βT 、Δβを生成するための位相変調器駆動信号
を生成する。
Referring again to FIG. The optical fiber gyro of this example further includes a timing signal generator 21, a phase modulation signal generator 22, an AD converter 23, and a signal processor 2.
And 4. The timing signal generator 21 generates a timing signal having a period τ and outputs it to the phase modulation signal generator 22.
And to the signal processing unit 24. Phase modulation signal generator 2
2 generates a phase modulator drive signal for generating the phase differences β 0 , β T , and Δβ as shown in FIGS. 13A, 13B, and 13C.

【0066】一方、A/D変換器23は電流電圧変換器
7からの電圧信号(図14D及び図14Eに示す。)を
入力して、干渉光の強さIを示すディジタル信号を生成
し、その値I1 及びI2 を信号処理部24に供給する。
信号処理部24はタイミング信号発生器21からのタイ
ミング信号に基づいて作動し、斯かる2つの値I1 、I
2 を交互に記憶し、数17の式の引き算をする。それに
よって得られたサグナック位相差Δθより数1の式に従
って角速度Ωが計算される。
On the other hand, the A / D converter 23 inputs the voltage signal (shown in FIGS. 14D and 14E) from the current-voltage converter 7 and generates a digital signal indicating the intensity I of the interference light, The values I 1 and I 2 are supplied to the signal processor 24.
The signal processing unit 24 operates based on the timing signal from the timing signal generator 21, and the two values I 1 , I 2
Alternately store 2 and subtract equation (17). From the Sagnac phase difference Δθ thus obtained, the angular velocity Ω is calculated in accordance with the equation of Formula 1.

【0067】[0067]

【発明が解決しようとする課題】位相変調方式及びセロ
ダイン変調方式の光ファイバジャイロ装置では、同期検
波器12の入力信号Iは数9の式及び数13の式に示す
ように、正弦波成分ばかりでなく余弦波成分を含み、斯
かる余弦波成分のため、入力角速度Ωがゼロのときでも
入力信号Iは大きな値となる。従って、同期検波器12
の交流ゲインを大きくすることが困難となり、同期検波
器12のノイズが直接ジャイロ信号の誤差源となる欠点
があった。
In the optical fiber gyro device of the phase modulation type and the serrodyne modulation type, the input signal I of the synchronous detector 12 is not limited to the sine wave component as shown in the equations (9) and (13). However, the input signal I has a large value even when the input angular velocity Ω is zero due to the inclusion of a cosine wave component. Therefore, the synchronous detector 12
It becomes difficult to increase the AC gain of the above, and the noise of the synchronous detector 12 directly becomes an error source of the gyro signal.

【0068】従来のディジタル変調方式の光ファイバジ
ャイロでは、位相変調に用いる矩形波信号β0 、βT
周期は2τ(τは光が光ファイバループ3を伝播するの
に要する時間。)である。このため、通常の長さの光フ
ァイバループ3を使用する場合、斯かる周期2τに対応
する周波数はメガHzのオーダとなり、使用する全ての回
路が高周波回路となる。従って電気的ノイズ等の対策が
必要となり、低周波回路を使用する場合に比べて費用が
高くなる欠点があった。
In the conventional digital modulation type optical fiber gyro, the period of the rectangular wave signals β 0 and β T used for phase modulation is 2τ (τ is the time required for light to propagate through the optical fiber loop 3). . Therefore, when using the optical fiber loop 3 having a normal length, the frequency corresponding to the period 2τ is on the order of mega Hz, and all the circuits used are high frequency circuits. Therefore, it is necessary to take measures against electrical noise and the like, and there is a drawback that the cost is higher than that when a low frequency circuit is used.

【0069】本発明は斯かる点に鑑み、従来の位相変調
方式、セロダイン変調方式及びディジタル変調方式の光
ファイバジャイロの欠点を除去することを目的とする。
In view of the above points, the present invention has an object to eliminate the drawbacks of the conventional optical fiber gyro of the phase modulation system, the serrodyne modulation system and the digital modulation system.

【0070】[0070]

【課題を解決するための手段】本発明によると、例えば
図1に示すように、光源と、光ファイバループと、該光
ファイバループ内を互いに反対方向に伝搬する第1の伝
播光と第2の伝播光との間の位相を変化させる位相変調
器と、上記第1の伝播光と第2の伝播光の干渉光を検出
する受光器と、を有し、上記光ファイバループがループ
の中心軸線周りに角速度Ωにて回転するとき上記干渉光
の強さ信号Iに発生するサグナック位相差Δθより上記
角速度Ωを求めるように構成された光ファイバジャイロ
において、上記位相変調器によって上記干渉光の強さの
信号Iに時間T/2毎に互いに符号が反対で絶対値が等
しい2つの一定値ΔβA 及びΔβB に交互に変化する矩
形波信号の基準位相差Δβが生成され、上記基準位相差
Δβを生成するために上記位相変調器に供給される制御
電圧信号は、時間T/2毎に傾斜が正負に反転して折れ
曲がる三角形状波のデルタセロダイン波形信号であるこ
とを特徴とする。
According to the present invention, for example, as shown in FIG. 1, a light source, an optical fiber loop, first propagating light and second light propagating in the optical fiber loop in mutually opposite directions. A phase modulator that changes the phase with respect to the propagating light and a photodetector that detects the interference light of the first propagating light and the second propagating light, and the optical fiber loop is the center of the loop. In the optical fiber gyro configured so as to obtain the angular velocity Ω from the Sagnac phase difference Δθ generated in the intensity signal I of the interference light when rotating about the axis at the angular velocity Ω, the phase modulator modulates the interference light of the interference light by the phase modulator. A reference phase difference Δβ of a rectangular wave signal, which alternately changes into two constant values Δβ A and Δβ B whose signs are opposite to each other and whose absolute values are equal to each other, is generated in the intensity signal I at each time T / 2, and the reference position To generate the phase difference Δβ, the above The control voltage signal supplied to the phase modulator is characterized in that it is a delta serrodyne waveform signal of a triangular wave in which the inclination is inverted between positive and negative and bent at every time T / 2.

【0071】本発明によると、光ファイバジャイロにお
いて 、上記基準位相差は、nを正の整数としてΔβA
=−(2n−1)π/2及びΔβB =+(2n−1)π
/2となることを特徴とする。他の例では、上記基準位
相差は、nを正の整数、δを|δ|<π/2を満たす任
意の定数としてΔβA =−〔(2n−1)π/2+δ〕
及びΔβB =+〔(2n−1)π/2+δ〕となること
を特徴とする。
According to the present invention, in the optical fiber gyro, the reference phase difference is Δβ A , where n is a positive integer.
=-(2n-1) π / 2 and Δβ B = + (2n-1) π
It is characterized by being / 2. In another example, the reference phase difference is Δβ A = − [(2n−1) π / 2 + δ] where n is a positive integer and δ is an arbitrary constant that satisfies | δ | <π / 2.
And Δβ B = + [(2n−1) π / 2 + δ].

【0072】本発明によると、光ファイバジャイロにお
いて、上記2つの基準位相差ΔβA 、ΔβB に対応した
上記干渉光の強さIの2つの値IA 、IB の差ΔI=I
A −IB に基づいて入力角速度Ωを演算することを特徴
とする。
According to the present invention, in the optical fiber gyro, the difference ΔI = I between the two values I A and I B of the intensity I of the interference light corresponding to the two reference phase differences Δβ A and Δβ B.
Characterized by calculating an input angular velocity Ω based on A -I B.

【0073】本発明によると、光ファイバジャイロにお
いて、上記受光器から出力された上記干渉光の強さ信号
Iを入力して上記干渉光の強さの差信号ΔI=IA −I
B に対応した電圧信号V0 を生成する信号処理部と上記
デルタセロダイン波形信号を生成するデルタセロダイン
部とを有することを特徴とする。
[0073] According to the present invention, in an optical fiber gyro, the difference signal to input intensity signal I of the interfering light output from the light receiver intensity of the interference light [Delta] I = I A -I
It is characterized by having a signal processing section for generating a voltage signal V 0 corresponding to B and a delta serrodyne section for generating the delta serrodyne waveform signal.

【0074】本発明によると、光ファイバジャイロにお
いて、上記信号処理部は上記干渉光の強さ信号Iより直
流成分を除去して時間T/2毎に交互にΔI/2に変化
する交番信号を生成する直流除去器と該直流除去器の出
力信号を交流増幅するための交流増幅器と該交流増幅器
の出力信号より直流電圧信号V0 を得るための同期検波
器とを含むことを特徴とする。
According to the present invention, in the optical fiber gyro, the signal processing unit removes a DC component from the intensity signal I of the interference light and generates an alternating signal which alternately changes to ΔI / 2 every time T / 2. The present invention is characterized by including a DC remover to be generated, an AC amplifier for AC amplifying the output signal of the DC remover, and a synchronous detector for obtaining a DC voltage signal V 0 from the output signal of the AC amplifier.

【0075】本発明によると、光ファイバジャイロにお
いて、上記デルタセロダイン部は基準電圧信号V* を時
間T/2毎に交互に正負の符号を変化させて積分するこ
とによって上記デルタセロダイン波形信号を生成するこ
とを特徴とする。
According to the present invention, in the optical fiber gyro, the delta serrodyne section integrates the reference voltage signal V * by alternately changing the positive and negative signs at every time T / 2 and integrating. Is generated.

【0076】本発明によると、光源と、光ファイバルー
プと、該光ファイバループ内を互いに反対方向に伝搬す
る2つの伝播光の干渉光の強さ信号にセロダイン位相差
Δαを生成するためのセロダイン変調器と、上記干渉光
の強さの信号Iに時間T/2毎に互いに符号が反対で絶
対値が等しい2つの一定値ΔβA 及びΔβB に交互に変
化する矩形波信号の基準位相差Δβを生成するための位
相変調器と、上記干渉光を検出する受光器と、を有し、
上記光ファイバループがループの中心軸線周りに角速度
Ωにて回転するとき上記干渉光の強さ信号Iに発生する
サグナック位相差Δθより上記角速度Ωを求めるように
構成された光ファイバジャイロにおいて、上記セロダイ
ン位相差Δαはsin(Δθ+Δα)=0となるように
フィードバック制御され、上記基準位相差Δβを生成す
るために上記位相変調器に供給される制御電圧信号は、
時間T/2毎に傾斜が正負に反転して折れ曲がる三角形
状波のデルタセロダイン波形信号であることを特徴とす
る。
According to the present invention, the light source, the optical fiber loop, and the serrodyne for generating the serrodyne phase difference Δα in the intensity signal of the interference light of the two propagating lights propagating in the optical fiber loop in mutually opposite directions. The modulator and the reference phase difference of the rectangular wave signal that alternately changes into two constant values Δβ A and Δβ B of the signal I of the intensity of the interference light and having the same absolute value at each time T / 2 and having the same absolute value. A phase modulator for generating Δβ, and a photodetector for detecting the interference light,
In the optical fiber gyro configured to obtain the angular velocity Ω from the Sagnac phase difference Δθ generated in the intensity signal I of the interference light when the optical fiber loop rotates around the central axis of the loop at the angular velocity Ω, The serrodyne phase difference Δα is feedback-controlled so that sin (Δθ + Δα) = 0, and the control voltage signal supplied to the phase modulator to generate the reference phase difference Δβ is
It is characterized in that it is a delta serrodyne waveform signal of a triangular wave in which the inclination is inverted to be positive and negative and bent at every time T / 2.

【0077】本発明によると、三角形状波形、即ち、デ
ルタセロダイン波形信号を使用して、干渉光の強さ信号
Iに基準位相差Δβを生成する。デルタセロダイン波形
信号は半周期T/2毎に折れ曲がる三角形状波である。
干渉光の強さ信号Iの位相xはx=Δθ+Δβとなる。
基準位相差Δβは、半周期T/2毎に絶対値が同じで符
号が異なる一定値ΔβA 及びΔβB に変化する。
According to the present invention, the triangular phase waveform, that is, the delta serrodyne waveform signal is used to generate the reference phase difference Δβ in the intensity signal I of the interference light. The delta serrodyne waveform signal is a triangular wave that bends every half cycle T / 2.
The phase x of the interference light intensity signal I is x = Δθ + Δβ.
The reference phase difference Δβ changes to constant values Δβ A and Δβ B having the same absolute value and different signs for each half cycle T / 2.

【0078】本発明の1つの好ましい例によると、基準
位相差Δβはnを整数として1周期TにてロウレベルΔ
βA =−(2n−1)π/2とハイレベルΔβB =+
(2n−1)π/2に変化する。斯かる場合、干渉光の
強さ信号Iの位相xはx=Δθ+Δβ=Δθ+〔±(2
n−1)π/2〕となる。また第1の位相差ΔβA にお
ける干渉光の強さ信号IA と第2の位相差ΔβB におけ
る干渉光の強さ信号IBの差ΔIはΔI=2I0 sin
Δθとなる。従って、斯かる差ΔIよりサグナック位相
差Δθが求められる。
According to one preferred embodiment of the present invention, the reference phase difference Δβ is a low level Δ in one cycle T where n is an integer.
β A =-(2n-1) π / 2 and high level Δβ B = +
It changes to (2n-1) π / 2. In such a case, the phase x of the intensity signal I of the interference light is x = Δθ + Δβ = Δθ + [± (2
n-1) π / 2]. The difference [Delta] I of the intensity signal I B of the interference light in the intensity signal I A and the second phase difference [Delta] [beta] B of the interference light in the first phase difference [Delta] [beta] A is [Delta] I = 2I 0 sin
Δθ. Therefore, the Sagnac phase difference Δθ can be obtained from the difference ΔI.

【0079】本発明の好ましい例によると、基準位相差
Δβは、nを整数、δを|δ|<π/2を満たす任意の
定数として、1周期T内でΔβA =−〔(2n−1)π
/2+δ〕とΔβB =+〔(2n−1)π/2+δ〕に
交互に変化する。即ち、この例では基準位相差Δβが正
確に±(2n−1)π/2になるように制御する必要が
ない。斯かる場合、干渉光の強さ信号Iの位相xはx=
Δθ+Δβ+δ=Δθ+{±〔(2n−1)π/2+
δ〕}となる。サグナック位相差Δθ=0のときは、2
つの干渉光の強さ信号IA 、IB の差ΔIはΔI=0と
なる。
According to a preferred example of the present invention, the reference phase difference Δβ is Δβ A =-[(2n-, where n is an integer and δ is an arbitrary constant satisfying | δ | <π / 2. 1) π
/ 2 + δ] and Δβ B = + [(2n-1) π / 2 + δ] alternately. That is, in this example, it is not necessary to control the reference phase difference Δβ to be exactly ± (2n−1) π / 2. In such a case, the phase x of the intensity signal I of the interference light is x =
Δθ + Δβ + δ = Δθ + {± [(2n-1) π / 2 +
δ]}. 2 when Sagnac phase difference Δθ = 0
The difference ΔI between the two interference light intensity signals I A and I B is ΔI = 0.

【0080】[0080]

【発明の実施の形態】図1に本発明による光ファイバジ
ャイロの構成例を示す。本例の光ファイバジャイロは、
光源である発光器1と受光した光を電流信号に変換する
受光器2と光ファイバループ3と偏光子4と2つのカプ
ラ5、6と電流信号を電圧信号に変換する電流電圧変換
器7と光ファイバループ3を伝播する光の位相を制御す
るための位相変調器8とを有し、更に、信号処理部3
1、デルタセロダイン部33、角度角速度演算部34及
び基準クロック35を有する。
1 shows an example of the configuration of an optical fiber gyro according to the present invention. The optical fiber gyro of this example is
A light emitter 1 as a light source, a light receiver 2 for converting received light into a current signal, an optical fiber loop 3, a polarizer 4, two couplers 5 and 6, and a current-voltage converter 7 for converting a current signal into a voltage signal. A phase modulator 8 for controlling the phase of light propagating through the optical fiber loop 3, and further, the signal processing unit 3
1, a delta serrodyne unit 33, an angular angular velocity calculation unit 34, and a reference clock 35.

【0081】先ず本発明による光ファイバジャイロの概
念を説明する。本発明による光ファイバジャイロでは、
位相変調器8によって干渉光の強さ信号Iに基準位相差
Δβを生成させる。斯かる基準位相差Δβは周期Tの矩
形波形であり、半周期T/2毎に交互にΔβ=±(2n
−1)π/2に変化する。例えば、1周期Tの前半周期
B =T/2ではハイレベルΔβB =+(2n−1)π
/2となり後半周期T A =T/2ではロウレベルΔβA
=−(2n−1)π/2となる。
First, an outline of the optical fiber gyro according to the present invention
Explain just in case. In the fiber optic gyro according to the present invention,
The phase modulator 8 converts the interference light intensity signal I into a reference phase difference.
Generate Δβ. The reference phase difference Δβ is a quadrature of the cycle T.
Waveform, and alternates every half cycle T / 2 Δβ = ± (2n
-1) Change to π / 2. For example, the first half cycle of one cycle T
TB= High level Δβ at T / 2B= + (2n-1) π
/ 2 and the latter half cycle T A= Low level Δβ at T / 2A
=-(2n-1) π / 2.

【0082】尚、基準位相差Δβの周期Tは一定であ
り、斯かる周期Tは、伝播光が光ファイバループ3を伝
播するのに要する時間τより充分大きいものとする。例
えば、時間τの数10倍〜数100倍であってよい。
The period T of the reference phase difference Δβ is constant, and the period T is sufficiently longer than the time τ required for propagating light to propagate through the optical fiber loop 3. For example, it may be several ten times to several hundred times the time τ.

【0083】nは正の整数であるが、以下では随時n=
1として説明する。数3の式に基準位相差Δβとして、
±π/2を代入する。基準位相差ΔβがロウレベルΔβ
A =−π/2のときの干渉光の強さ信号IをIA とし、
基準位相差ΔβがハイレベルΔβB =+π/2のときの
干渉光の強さ信号IをIB とする。数16の式と同様な
式が求められる。尚、定数2E0 2=I0 と置く。
N is a positive integer, but in the following, n =
1 will be described. As the reference phase difference Δβ in the expression of Equation 3,
Substitute ± π / 2. Reference phase difference Δβ is low level Δβ
Let I A be the intensity signal I of the interference light when A = −π / 2,
Let I B be the intensity signal I of the interference light when the reference phase difference Δβ is at a high level Δβ B = + π / 2. A formula similar to the formula 16 is obtained. The constant 2E 0 2 = I 0 is set.

【0084】[0084]

【数18】 IA =I0 〔1+cos(Δθ+ΔβA )〕 =I0 〔1+cos(Δθ−π/2)〕 =I0 (1+sinΔθ) IB =I0 〔1+cos(Δθ+ΔβB )〕 =I0 〔1+cos(Δθ+π/2)〕 =I0 (1−sinΔθ)Equation 18] I A = I 0 [1 + cos (Δθ + Δβ A ) ] = I 0 [1 + cos (Δθ-π / 2) ] = I 0 (1 + sinΔθ) I B = I 0 [1 + cos (Δθ + Δβ B ) ] = I 0 [1 + cos (Δθ + π / 2)] = I 0 (1-sin Δθ)

【0085】基準位相差ΔβがロウレベルΔβA のとき
は干渉光の強さ信号IはハイレベルIA となり、基準位
相差ΔβがハイレベルΔβB =+π/2のときは干渉光
の強さ信号IはロウレベルIB となる。2つの干渉光の
強さ信号IA 、IB の差ΔIを求めると、数17の式と
同様な式が求められる。
When the reference phase difference Δβ is the low level Δβ A , the intensity signal I of the interference light becomes the high level I A , and when the reference phase difference Δβ is the high level Δβ B = + π / 2, the intensity signal of the interference light is generated. I becomes low level I B. When the difference ΔI between the two intensity signals I A and I B of the interference light is calculated, a formula similar to the formula 17 is obtained.

【0086】[0086]

【数19】 ΔI=IA −IB =I0 (1+sinΔθ)−I0 (1−sinΔθ) =2I0 sinΔθ ΔI/2=I0 sinΔθEquation 19] ΔI = I A -I B = I 0 (1 + sinΔθ) -I 0 (1-sinΔθ) = 2I 0 sinΔθ ΔI / 2 = I 0 sinΔθ

【0087】図2を参照して説明する。図2は図14と
同様な図である。即ち、図2Aは数3の式のグラフであ
り、位相差xと干渉光の強さIの関係を表すのによく用
いられる。斯かるグラフにて、横軸は位相差x(=Δθ
+Δβ)、縦軸は干渉光の強さI(x)である。図2A
の下側に示された図2B及び図2Cは横軸(図2Aの縦
軸方向)が時間、縦軸(図2Aの横軸方向)が位相差x
(=Δθ+Δβ)である。図2Aの右側に示された図2
D及び図2Eは横軸(図2Aの横軸方向)が時間、縦軸
(図2Aの縦軸方向)が干渉光の強さIである。
Description will be made with reference to FIG. FIG. 2 is a view similar to FIG. That is, FIG. 2A is a graph of the equation (3) and is often used to represent the relationship between the phase difference x and the intensity I of the interference light. In such a graph, the horizontal axis represents the phase difference x (= Δθ
+ Δβ), and the vertical axis represents the intensity I (x) of the interference light. Figure 2A
2B and 2C shown on the lower side, the horizontal axis (vertical axis direction of FIG. 2A) is time, and the vertical axis (horizontal axis direction of FIG. 2A) is phase difference x.
(= Δθ + Δβ). FIG. 2 shown on the right side of FIG. 2A
In D and FIG. 2E, the horizontal axis (horizontal axis direction of FIG. 2A) is time, and the vertical axis (vertical axis direction of FIG. 2A) is interference light intensity I.

【0088】図2Aの曲線上の丸印A、Bはサグナック
位相差Δθ=0の場合の動作点を示し、丸印A’、B’
はサグナック位相差Δθ≠0の場合の動作点を示す。
Circles A and B on the curve of FIG. 2A indicate operating points when the Sagnac phase difference Δθ = 0, and circles A ′ and B ′.
Indicates the operating point when the Sagnac phase difference Δθ ≠ 0.

【0089】図2Bはサグナック位相差Δθ=0の場合
の位相x(=Δθ+Δβ)の波形を示し、図2Cはサグ
ナック位相差Δθ≠0の場合の位相x(=Δθ+Δβ)
の波形を示す。図2Dはサグナック位相差Δθ=0の場
合の干渉光の強さIを表し、同様に、図2Eはサグナッ
ク位相差Δθ≠0の場合の干渉光の強さIを表す。
FIG. 2B shows the waveform of the phase x (= Δθ + Δβ) when the Sagnac phase difference Δθ = 0, and FIG. 2C shows the phase x (= Δθ + Δβ) when the Sagnac phase difference Δθ ≠ 0.
3 shows the waveforms of FIG. 2D shows the intensity I of the interference light when the Sagnac phase difference Δθ = 0, and similarly, FIG. 2E shows the intensity I of the interference light when the Sagnac phase difference Δθ ≠ 0.

【0090】図2B及び図2Dに示すように、サグナッ
ク位相差Δθ=0の場合には、位相x(=Δθ+Δβ=
Δβ)は上述のように半周期T/2毎に−π/2と+π
/2に変化する矩形波だから、干渉光の強さIは図2D
に示すように(スパイク状の突起部を除いて)一定値と
なる。
As shown in FIGS. 2B and 2D, when the Sagnac phase difference Δθ = 0, the phase x (= Δθ + Δβ =
Δβ) is −π / 2 and + π for each half cycle T / 2 as described above.
The intensity I of the interference light is as shown in FIG.
As shown in, the value is constant (excluding spike-shaped protrusions).

【0091】しかしながら、図2C及び図2Eに示すよ
うに、サグナック位相差Δθ≠0の場合には、図2Cに
示すように位相xの値は半周期T/2毎にΔθ−π/2
とΔθ+π/2に変化し、このとき干渉光の強さIは図
2Eに示すように(スパイク状の突起部を除いて)半周
期T/2毎にハイレベルとロウレベルに変化する。
However, as shown in FIGS. 2C and 2E, when the Sagnac phase difference Δθ ≠ 0, the value of the phase x is Δθ−π / 2 for each half cycle T / 2 as shown in FIG. 2C.
And Δθ + π / 2, and the intensity I of the interference light at this time changes to a high level and a low level every half cycle T / 2 (excluding the spike-like protrusion), as shown in FIG. 2E.

【0092】図2Eの矩形波のハイレベルは位相x=Δ
θ+ΔβA =Δθ−π/2のときの干渉光の強さIA
表し、矩形波のロウレベルは位相x=Δθ+ΔβB =Δ
θ+π/2のときの干渉光の強さIB を表す。従って、
図2Eの矩形波のハイレベルとロウレベルの差は、偏差
ΔI=IA −IB に対応している。即ち、図2Eの矩形
波のハイレベルとロウレベルの差の大きさは数19の式
の右辺を表す。
The high level of the rectangular wave in FIG. 2E has a phase x = Δ.
The intensity I A of the interference light when θ + Δβ A = Δθ−π / 2 is expressed, and the low level of the rectangular wave is the phase x = Δθ + Δβ B = Δ
The intensity I B of the interference light at θ + π / 2 is shown. Therefore,
The difference between the high and low levels of the rectangular wave in FIG. 2E corresponds to the deviation ΔI = I A -I B. That is, the magnitude of the difference between the high level and the low level of the rectangular wave in FIG. 2E represents the right side of the equation (19).

【0093】図2Dにて干渉光の強さIの値が時間T/
2毎にスパイク状の突起部を有するのは、図2Bにて示
す位相波形xの値がx=−π/2とx=+π/2との間
を変化するときに、図2Aの正弦波の上を動作点が、そ
れぞれ、AからBへ又はBからAへ移動し、干渉光の強
さIが増加するからである。同様に、図2Eにて干渉光
の強さIの値が時間T/2毎にスパイク状の突起部を有
するのは、図2Cにて示す位相波形xの値がx=Δθ−
π/2とx=Δθ+π/2との間を変化するときに、図
2Aの正弦波の上を動作点が、それぞれ、A’からB’
へ又はB’からA’へ移動し、干渉光の強さIが増加す
るからである。
In FIG. 2D, the value of the intensity I of the interference light is the time T /
2A has a spike-shaped protrusion portion when the value of the phase waveform x shown in FIG. 2B changes between x = −π / 2 and x = + π / 2. This is because the operating points move above A from A to B or from B to A, respectively, and the intensity I of the interference light increases. Similarly, in FIG. 2E, the value of the intensity I of the interference light has a spike-shaped protrusion at every time T / 2 because the value of the phase waveform x shown in FIG. 2C is x = Δθ−.
When changing between π / 2 and x = Δθ + π / 2, the operating points on the sine wave of FIG. 2A change from A ′ to B ′, respectively.
This is because the intensity I of the coherent light increases by moving to or from B ′ to A ′.

【0094】再び図1を参照する。基準クロック35は
周期T/2毎に符号が反転する切り換え信号VC を生成
し、それを信号処理部31及びデルタセロダイン部33
に供給する。信号処理部31は電流電圧変換器7の出力
信号VI を入力して振幅ΔI/2に対応した電圧信号V
0 を生成する。図4Aに信号処理部31の入力信号V I
に対応した干渉光の強さIの波形を示し、図4Bに出力
信号V0 に対応したΔI/2の波形を示す。斯かる電圧
信号V0 はデルタセロダイン部33及び角度角速度演算
部34に供給される。
Referring back to FIG. The reference clock 35 is
Switching signal V whose sign is inverted every cycle T / 2CGenerate a
The signal processing unit 31 and the delta serrodyne unit 33.
To supply. The signal processing unit 31 outputs the output of the current-voltage converter 7.
Signal VIInput voltage signal V corresponding to amplitude ΔI / 2
0Generate The input signal V of the signal processing unit 31 is shown in FIG. 4A. I
Figure 4B shows the waveform of the intensity I of the interference light corresponding to
Signal V0Shows a waveform of ΔI / 2 corresponding to. Such voltage
Signal V0Is the delta serrodyne part 33 and angular velocity calculation
Is supplied to the section 34.

【0095】角度角速度演算部34は電圧信号V0 を入
力してサグナック位相差Δθを求める。上述のように電
圧信号V0 は振幅ΔI/2の値を指示しているから、数
19の式を使用してサグナック位相差Δθが求められ
る。
The angular angular velocity calculator 34 receives the voltage signal V 0 and determines the Sagnac phase difference Δθ. Since the voltage signal V 0 indicates the value of the amplitude ΔI / 2 as described above, the Sagnac phase difference Δθ can be obtained by using the equation (19).

【0096】サグナック位相差Δθより数1の式を使用
して角速度Ωが求められる。また斯かる角速度Ωを積分
して旋回角度が得られる。角度角速度演算部34の構成
の詳細は説明しないが、数19の式を使用してサグナッ
ク位相差Δθを求めるための逆三角関数演算機能を有す
るものであればよい。
From the Sagnac phase difference Δθ, the angular velocity Ω can be obtained by using the equation of Equation 1. In addition, the turning angle is obtained by integrating the angular velocity Ω. The details of the configuration of the angular angular velocity calculation unit 34 will not be described, but any unit having an inverse trigonometric function calculation function for obtaining the Sagnac phase difference Δθ by using the formula (19) may be used.

【0097】デルタセロダイン部33は時間T/2毎に
折れ曲がった三角形波信号、即ち、デルタセロダイン波
信号VS を生成する。位相変調器8はデルタセロダイン
波信号VS によって光ファイバループ3を伝播する光を
位相制御する。それによって干渉光の強さ信号Iに位相
差Δβが生成される。
The delta serrodyne portion 33 generates a triangular wave signal bent at every time T / 2, that is, a delta serrodyne wave signal V S. The phase modulator 8 controls the phase of the light propagating through the optical fiber loop 3 by the delta serrodyne wave signal V S. As a result, a phase difference Δβ is generated in the intensity signal I of the interference light.

【0098】図3及び図4を参照して本例による信号処
理部31の構成及び動作を説明する。図3に示すよう
に、信号処理部31は、直流除去器31−1と交流増幅
器31−2と同期検波器31−3とを有する。
The configuration and operation of the signal processing unit 31 according to this example will be described with reference to FIGS. 3 and 4. As shown in FIG. 3, the signal processing unit 31 includes a DC remover 31-1, an AC amplifier 31-2, and a synchronous detector 31-3.

【0099】信号処理部31は、上述のように図4Aに
示す如き電流電圧変換器7の出力信号VI を入力して図
4Bに示す如き矩形波信号ΔI/2に相当する出力信号
0を生成する。電流電圧変換器7の出力信号VI は図
2D又は図2Eに示す干渉光の強さ信号Iに相当してい
る。
The signal processing section 31 inputs the output signal V I of the current-voltage converter 7 shown in FIG. 4A as described above and outputs the output signal V 0 corresponding to the rectangular wave signal ΔI / 2 shown in FIG. 4B. To generate. The output signal V I of the current-voltage converter 7 corresponds to the intensity signal I of the interference light shown in FIG. 2D or 2E.

【0100】本例によると、干渉光の強さ信号Iは、図
4Aに示すように、周期Tの矩形波信号であり、時間T
/2毎に交互にハイレベルとロウレベルになる。即ち、
1周期Tの前半周期TA =T/2ではハイレベルIA
なり、後半周期TB =T/2ではロウレベルIB とな
る。
According to this example, the intensity signal I of the interference light is a rectangular wave signal having a period T and has a time T as shown in FIG. 4A.
High level and low level alternate every 2/2. That is,
In the first half cycle T A = T / 2 of one cycle T, the high level I A is set , and in the second half cycle T B = T / 2, the low level I B is set.

【0101】数18の式より明らかなように、干渉光の
強さ信号の2つの値IA とIB の中間の値はI0 であ
る。従って図4Bに示すように、干渉光の強さ信号Iよ
り定数I0 を減算することによって、時間T/2毎に−
ΔI/2と+ΔI/2に変化する矩形波信号ΔI/2が
得られる。
As is apparent from the equation (18), the intermediate value between the two values I A and I B of the intensity signal of the interference light is I 0 . Therefore, as shown in FIG. 4B, by subtracting the constant I 0 from the intensity signal I of the interference light, −− is obtained every time T / 2.
A rectangular wave signal ΔI / 2 that changes to ΔI / 2 and + ΔI / 2 is obtained.

【0102】直流除去器31−1は電流電圧変換器7の
出力信号VI より直流成分I0 を除去する。図4Cは直
流除去器31−1の出力信号VI ’の波形を示す。電流
電圧信号変換器7より出力された干渉光の強さ信号Iの
波形は図2D又は図2Eに示したように実際には矩形波
のハイレベルとロウレベルとの切り換え時にてスパイク
状の突起を有する。従って直流除去器31−1の出力信
号VI ’の波形も、実際にはそれに対応したスパイク状
の突起を有する。図4Aに示した直流除去器31−1の
出力信号VI ’の波形では、説明の便宜のため、斯かる
スパイク状の突起は省略されている。
The DC remover 31-1 removes the DC component I 0 from the output signal V I of the current-voltage converter 7. FIG. 4C shows the waveform of the output signal V I 'from the DC remover 31-1. As shown in FIG. 2D or FIG. 2E, the waveform of the intensity signal I of the interference light output from the current-voltage signal converter 7 actually has a spike-like protrusion at the time of switching between the high level and the low level of the rectangular wave. Have. Therefore, the waveform of the output signal V I 'from the DC remover 31-1 also actually has a spike-like protrusion corresponding to it. In the waveform of the output signal V I ′ of the DC remover 31-1 shown in FIG. 4A, such spike-like protrusions are omitted for convenience of description.

【0103】図4Cの矩形波信号VI ’を同期検波すれ
ば、振幅ΔI/2に比例した値が得られるが、本例では
より高い精度を達成するために、交流増幅器31−2を
通過させる。図4Dは交流増幅器31−2の出力信号V
I ”の波形を示す。交流増幅器31−2によって矩形波
信号VI ’は交流増幅され、図4Dに示す如き、周期T
の正弦波形VI ”が得られる。交流増幅器31−2はバ
ンドパスフィルタを有しており、それによって高周波に
富むスパイク状の突起が除去されるが、図4Dに示すよ
うに僅かな位相遅れTF が生ずる。
When the rectangular wave signal V I 'of FIG. 4C is synchronously detected, a value proportional to the amplitude ΔI / 2 can be obtained, but in this example, in order to achieve higher accuracy, it passes through the AC amplifier 31-2. Let FIG. 4D shows the output signal V of the AC amplifier 31-2.
The waveform of I ″ is shown. The rectangular wave signal V I ′ is AC-amplified by the AC amplifier 31-2, and the period T as shown in FIG.
Sinusoidal waveform V I "is obtained. AC amplifier 31-2 has a band-pass filter, but thereby spiky protuberances rich high frequency is removed, a slight phase delay as shown in FIG. 4D T F occurs.

【0104】交流増幅器31−2の出力信号VI ”は同
期検波器31−3に供給され、周期T/2の切り換え信
号VC によって同期検波される。図4Eは同期検波器3
1−3の出力信号VI ’”の波形を示す。同期検波器3
1−3は例えば時間T/2毎に極性を反転させる機能を
有する回路であってよい。斯かる信号VI ’”の直流成
分V0 は振幅ΔI/2に比例する。
The output signal V I ″ of the AC amplifier 31-2 is supplied to the synchronous detector 31-3 and is synchronously detected by the switching signal V C having the period T / 2. FIG. 4E shows the synchronous detector 3
The waveforms of the output signals V I '"of 1-3 are shown.
1-3 may be, for example, a circuit having a function of inverting the polarity every time T / 2. The DC component V 0 of such signal V I ′ ″ is proportional to the amplitude ΔI / 2.

【0105】こうして信号処理部31は振幅ΔI/2に
比例した直流電圧信号V0 を生成し、それを角度角速度
演算部34に供給する。本例の信号処理部31は上述の
ように交流増幅方式にて構成されているが、所要のゲイ
ンが得られるなら従来の如き同期検波器12によって構
成してもよい。
In this way, the signal processing unit 31 generates the DC voltage signal V 0 proportional to the amplitude ΔI / 2 and supplies it to the angular angular velocity calculation unit 34. Although the signal processing unit 31 of this example is configured by the AC amplification method as described above, it may be configured by the conventional synchronous detector 12 as long as a required gain can be obtained.

【0106】図5及び図6を参照して本例のデルタセロ
ダイン部33の構成及び動作を説明する。デルタセロダ
イン部33は、図5に示すように、切り換え器33−1
とデルタセロダイン積分器33−2とを有する。
The configuration and operation of the delta serrodyne portion 33 of this embodiment will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 5, the delta serrodyne unit 33 includes a switch 33-1.
And a delta serrodyne integrator 33-2.

【0107】切り換え器33−1は、図6Aに示す如き
デルタセロダイン部33内の基準直流電圧信号V* と基
準クロック35より供給された周期T/2の切り換え信
号V C より、図6Bに示す如き、時間T/2毎に交互に
−V* 又は+V* となる矩形波信号±V* を生成する。
The switch 33-1 has a configuration as shown in FIG. 6A.
Reference DC voltage signal V in the delta serrodyne section 33*And base
Switching signal of cycle T / 2 supplied from the quasi clock 35
Issue V CTherefore, as shown in FIG. 6B, alternately every time T / 2
-V*Or + V*Square wave signal ± V*Generate

【0108】デルタセロダイン積分器33−2は、切り
換え器33−1の出力信号±V* を時間積分し、図6C
に示す如き、三角形波信号、即ち、デルタセロダイン波
形信号を生成する。デルタセロダイン波形信号の傾斜は
矩形波信号±V* に対応している。
The delta serrodyne integrator 33-2 integrates the output signal ± V * of the switch 33-1 with time, and the result is shown in FIG. 6C.
, A triangular wave signal, that is, a delta serrodyne waveform signal is generated. The slope of the delta serrodyne waveform signal corresponds to the square wave signal ± V * .

【0109】次にデルタセロダイン波形の傾斜と基準位
相差Δβの関係について説明する。1周期Tの前半周期
A =T/2の基準位相差ΔβをΔβA =−(2n−
1)π/2、後半周期TB =T/2の基準位相差Δβを
ΔβB =+(2n−1)π/2とする。
Next, the relationship between the slope of the delta serrodyne waveform and the reference phase difference Δβ will be described. The reference phase difference Δβ of the first half cycle T A = T / 2 of one cycle T is Δβ A = − (2n−
1) The reference phase difference Δβ of π / 2 and the latter half period T B = T / 2 is Δβ B = + (2n−1) π / 2.

【0110】位相変調器8の電圧位相変換係数をk、デ
ルタセロダイン積分器33−2の積分時間をTI とし、
前半周期TA =T/2におけるデルタセロダイン位相角
の傾斜をdΔβA /dt、後半周期TB =T/2におけ
るデルタセロダイン位相角の傾斜をdΔβB /dtとす
る。これらは次のように表される。
Let k be the voltage phase conversion coefficient of the phase modulator 8 and T I be the integration time of the delta serrodyne integrator 33-2.
The slope of the delta serrodyne phase angle in the first half period T A = T / 2 is dΔβ A / dt, and the slope of the delta serrodyne phase angle in the second half period T B = T / 2 is dΔβ B / dt. These are represented as follows.

【0111】[0111]

【数20】dΔβA /dt=−kV* /TI dΔβB /dt=+kV* /TI D Δβ A / dt = −kV * / T I dΔβ B / dt = + kV * / T I

【0112】デルタセロダイン位相差ΔβA 、Δβ
B は、デルタセロダイン位相角の傾斜に時間τを乗ずる
ことによって得られ、次のようになる。τは光が光ファ
イバループ3を伝播するのに要する時間である。
Delta serrodyne phase difference Δβ A , Δβ
B is obtained by multiplying the slope of the delta serrodyne phase angle by the time τ, and becomes τ is the time required for light to propagate through the optical fiber loop 3.

【0113】[0113]

【数21】ΔβA =−kV* τ/TI ΔβB =+kV* τ/TI Δβ A = −kV * τ / T I Δβ B = + kV * τ / T I

【0114】この式の右辺と基準位相差Δβ=±(2n
−1)π/2を等しいとおくと次の関係が成り立つ。
The right side of this equation and the reference phase difference Δβ = ± (2n
-1) If π / 2 is set equal, the following relationship holds.

【0115】[0115]

【数22】 V* /TI =(1/kτ)(2n−1)π/2V * / T I = (1 / kτ) (2n−1) π / 2

【0116】図7を参照して本発明の他の例を説明す
る。以上の例では、基準位相差Δβとして±π/2を奇
数(2n−1)倍したものを使用している。しかしなが
ら、本発明によると、基準位相差Δβは必ずしもΔβ=
±(2n−1)π/2を満たす必要はない。
Another example of the present invention will be described with reference to FIG. In the above example, the reference phase difference Δβ is a value obtained by multiplying ± π / 2 by an odd number (2n−1). However, according to the present invention, the reference phase difference Δβ is not necessarily Δβ =
It is not necessary to satisfy ± (2n-1) π / 2.

【0117】所定の分解能を得るためには、位相x=Δ
θ+Δβ、即ち、動作点は正弦波曲線の勾配が十分大き
い領域にあればよい。基準位相差Δβとして±(2n−
1)π/2に近い「任意の位相」を使用した例を説明す
る。
In order to obtain a predetermined resolution, the phase x = Δ
θ + Δβ, that is, the operating point may be in a region where the gradient of the sine wave curve is sufficiently large. ± (2n− as the reference phase difference Δβ
1) An example using an "arbitrary phase" close to π / 2 will be described.

【0118】[0118]

【数23】Δβ=±〔(2n−1)π/2+δ〕[Expression 23] Δβ = ± [(2n−1) π / 2 + δ]

【0119】δは|δ|<π/2を満たす任意の定数で
ある。ここで簡単化のためn=1とする。干渉光の強さ
信号Iは数18の式と同様に次の式によって表される。
Δ is an arbitrary constant that satisfies | δ | <π / 2. Here, n = 1 for simplification. The intensity signal I of the interference light is expressed by the following equation as in the equation (18).

【0120】[0120]

【数24】 IA =I0 〔1+cos(Δθ+ΔβA )〕 =I0 〔1+cos(Δθ−π/2−δ)〕 =I0 〔1+sin(Δθ−δ)〕 IB =I0 〔1+cos(Δθ+ΔβB )〕 =I0 〔1+cos(Δθ+π/2+δ)〕 =I0 〔1−sin(Δθ+δ)〕Equation 24] I A = I 0 [1 + cos (Δθ + Δβ A ) ] = I 0 [1 + cos (Δθ-π / 2-δ) ] = I 0 [1 + sin (Δθ-δ)] I B = I 0 [1 + cos ( Δθ + Δβ B )] = I 0 [1 + cos (Δθ + π / 2 + δ)] = I 0 [1-sin (Δθ + δ)]

【0121】[0121]

【数25】 ΔI=IA −IB =I0 〔sin(Δθ−δ)+sin(Δθ+δ)〕 =2I0 sinΔθcosδ ΔI/2=I0 sinΔθcosδEquation 25] ΔI = I A -I B = I 0 [sin (Δθ-δ) + sin (Δθ + δ) ] = 2I 0 sinΔθcosδ ΔI / 2 = I 0 sinΔθcosδ

【0122】図7は基準位相差Δβとして「任意の位
相」を使用した例を示す。図7は図2と同様な図であ
り、図7Aの丸印A、Bはサグナック位相差Δθ=0の
場合を表し、図7Aの丸印A’、B’はサグナック位相
差Δθ≠0の場合を表す。図7Bはサグナック位相差Δ
θ=0の場合の位相x=Δβ=±(π/2+δ)を表
し、例えば2π/3に略等しい。図7Dは斯かる場合の
干渉光の強さ信号Iを表す。図7Cはサグナック位相差
Δθ≠0の場合の位相x=Δθ+Δβ=Δθ±(π/2
+δ)を表し、図7Eは斯かる場合の干渉光の強さ信号
Iを表す。
FIG. 7 shows an example in which "arbitrary phase" is used as the reference phase difference Δβ. FIG. 7 is a diagram similar to FIG. 2, in which the circles A and B in FIG. 7A represent the case where the Sagnac phase difference Δθ = 0, and the circles A ′ and B ′ in FIG. 7A indicate the Sagnac phase difference Δθ ≠ 0. Represents the case. FIG. 7B shows the Sagnac phase difference Δ.
When θ = 0, it represents the phase x = Δβ = ± (π / 2 + δ), which is approximately equal to 2π / 3, for example. FIG. 7D shows the intensity signal I of the interference light in such a case. FIG. 7C shows the phase x = Δθ + Δβ = Δθ ± (π / 2 when the Sagnac phase difference Δθ ≠ 0.
+ E), and FIG. 7E shows the intensity signal I of the interference light in such a case.

【0123】こうして、干渉光の強さ信号Iの位相xの
動作点A’、B’が正弦波曲線の勾配が十分大きい領域
にある限り、本発明を適用することは可能である。δを
付加した「任意の位相」を使用する場合には、信号系の
ゲインを単に1/cosδ倍すればよい。例えば、信号
処理部31の交流ゲインを1/cosδ倍だけ増加すれ
ばよい。
Thus, the present invention can be applied as long as the operating points A'and B'of the phase x of the intensity signal I of the interference light are in the region where the gradient of the sine wave curve is sufficiently large. When the "arbitrary phase" to which δ is added is used, the gain of the signal system may be simply multiplied by 1 / cos δ. For example, the AC gain of the signal processing unit 31 may be increased by 1 / cos δ times.

【0124】次に図8を参照して本発明の光ファイバジ
ャイロの他の例を説明する。この例は図10を参照して
説明した従来のセロダイン変調方式の光ファイバジャイ
ロに位相変調信号として本例のデルタセロダイン波形信
号を使用したものである。図8に示す本例を図10に示
した従来例と比較すると、信号発生器11及び同期検波
器12の代わりに基準クロック35及び信号処理部31
が置き換えられ、更にデルタセロダイン部33が設けら
れている。
Next, another example of the optical fiber gyro of the present invention will be described with reference to FIG. In this example, the delta serrodyne waveform signal of the present example is used as a phase modulation signal in the conventional serrodyne modulation type optical fiber gyro described with reference to FIG. Comparing the present example shown in FIG. 8 with the conventional example shown in FIG. 10, instead of the signal generator 11 and the synchronous detector 12, the reference clock 35 and the signal processing unit 31 are provided.
Are replaced, and a delta serrodyne part 33 is further provided.

【0125】本例の基準クロック35、信号処理部31
及びデルタセロダイン部33は図1〜図6を参照して説
明したものと同様である。位相変調器8は図6Cに示す
如きデルタセロダイン波形信号によって光ファイバルー
プ3を伝播する光を位相変調し、セロダイン変調器9は
図11Aに示す如き鋸歯状のセロダイン波形信号によっ
て光ファイバループ3を伝播する光を位相変調する。そ
れによって、干渉光の強さ信号Iにそれぞれ基準位相差
Δβ及びセロダイン位相差Δαが生成される。従って、
数18の式及び数19の式の代わりに次の式が成り立
つ。
The reference clock 35 and the signal processing section 31 of this example
The delta serrodyne portion 33 is the same as that described with reference to FIGS. The phase modulator 8 phase-modulates the light propagating through the optical fiber loop 3 by the delta serrodyne waveform signal as shown in FIG. 6C, and the serrodyne modulator 9 by the sawtooth serrodyne waveform signal as shown in FIG. 11A. Phase-modulates the light propagating through. Thereby, the reference phase difference Δβ and the serrodyne phase difference Δα are generated in the intensity signal I of the interference light, respectively. Therefore,
The following formulas are established instead of the formulas (18) and (19).

【0126】[0126]

【数26】 IA =I0 〔1+cos(Δθ+ΔβA +Δα)〕 =I0 〔1+cos(Δθ−π/2+Δα)〕 =I0 〔1+sin(θ+Δα)〕 IB =I0 〔1+cos(Δθ+ΔβB +Δα)〕 =I0 〔1+cos(Δθ+π/2+Δα)〕 =I0 〔1−sin(Δθ+Δα)〕I A = I 0 [1 + cos (Δθ + Δβ A + Δα)] = I 0 [1 + cos (Δθ−π / 2 + Δα)] = I 0 [1 + sin (θ + Δα)] I B = I 0 [1 + cos (Δθ + Δβ B + Δα] )] = I 0 [1 + cos (Δθ + π / 2 + Δα)] = I 0 [1-sin (Δθ + Δα)]

【0127】[0127]

【数27】 ΔI=IA −IB =I0 〔1+sin(Δθ+Δα)〕−I0 〔1−sin(Δ θ+Δα)〕 =2I0 sin(Δθ+Δα) ΔI/2=I0 sin(Δθ+Δα)Equation 27] ΔI = I A -I B = I 0 [1 + sin (Δθ + Δα)] - I 0 [1-sin (Δ θ + Δα ) ] = 2I 0 sin (Δθ + Δα ) ΔI / 2 = I 0 sin (Δθ + Δα)

【0128】セロダインループの安定点ではsin(Δ
θ+Δα)=0であり、数15の式によって入力角速度
Ωが求められる。
At the stable point of the serrodyne loop, sin (Δ
θ + Δα) = 0, and the input angular velocity Ω is obtained by the equation (15).

【0129】本例の光ファイバジャイロは従来の位相変
調方式及びセロダイン変調方式の光ファイバジャイロが
有する共通の欠点が回避される。数9の式又は数13の
式によって表されるように、従来の位相変調方式及びセ
ロダイン変調方式では電流電圧変換器の出力信号Iの各
倍波成分は余弦函数を含むから、入力角速度Ωがゼロの
ときでも出力信号Iが大きくなる。本例では電流電圧変
換器7の出力信号Iは数26の式によって表されるよう
に、余弦函数を含まないから、信号処理部31にて交流
増幅ゲインを容易に大きくすることができる利点があ
る。
The optical fiber gyro of this example avoids the common drawbacks of the conventional optical fiber gyros of the phase modulation type and the serrodyne modulation type. As represented by the equation (9) or the equation (13), in the conventional phase modulation method and the serrodyne modulation method, since each harmonic component of the output signal I of the current-voltage converter includes a cosine function, the input angular velocity Ω is The output signal I becomes large even when it is zero. In the present example, the output signal I of the current-voltage converter 7 does not include a cosine function as represented by the equation of Expression 26, so that the signal processing unit 31 can easily increase the AC amplification gain. is there.

【0130】以上本発明の実施例について詳細に説明し
てきたが、本発明は上述の実施例に限ることなく本発明
の要旨を逸脱することなく他の種々の構成が採り得るこ
とは当業者にとって容易に理解されよう。
Although the embodiments of the present invention have been described above in detail, those skilled in the art will understand that the present invention is not limited to the above-mentioned embodiments and various other configurations can be adopted without departing from the gist of the present invention. Easy to understand.

【0131】例えば、図1に本発明の光ファイバジャイ
ロの構成例をブロック図として示したが、これは単なる
例示であり、信号処理部31、デルタセロダイン部3
3、角度角速度演算部34等を適宜、CPU、記憶装
置、A/D変換器、D/A変換器等を組み合わせて構成
してよい。
For example, the configuration example of the optical fiber gyro of the present invention is shown in FIG. 1 as a block diagram, but this is merely an example, and the signal processing unit 31 and the delta serrodyne unit 3 are shown.
3. The angular angular velocity calculation unit 34 and the like may be appropriately combined with a CPU, a storage device, an A / D converter, a D / A converter, and the like.

【0132】また図1に示す例では、2つのカプラ5、
6、偏光子4、位相変調器8等を別個の要素として説明
したが、これらの要素の幾つかを1つの光集積回路によ
って置き換えてよい。
In the example shown in FIG. 1, the two couplers 5,
Although 6, the polarizer 4, the phase modulator 8 and the like have been described as separate elements, some of these elements may be replaced by a single integrated optical circuit.

【0133】[0133]

【発明の効果】従来の位相変調方式の光ファイバジャイ
ロでは変調度制御のために2倍波及び4倍波検出用の同
期検波器と交流ゲインが比較的大きい倍波キャンセル回
路等を使用していたが、本発明の光ファイバジャイロで
は、それらを必要としないから、小型化及び低コスト化
が可能となる利点を有する。
In the conventional phase modulation type optical fiber gyro, a synchronous detector for detecting the second and fourth harmonics and a harmonic cancel circuit having a relatively large AC gain are used for controlling the modulation degree. However, the optical fiber gyro of the present invention does not need them, and thus has an advantage that it can be downsized and reduced in cost.

【0134】特に図8を参照して説明した本発明の第2
の例では、従来のセロダイン変調方式の光ファイバジャ
イロにおいて、位相変調器8に本例のデルタセロダイン
波信号を供給するだけで上述の利点が得られる。
The second aspect of the present invention described with reference to FIG. 8 in particular.
In the above example, in the optical fiber gyro of the conventional serrodyne modulation system, the above advantages can be obtained only by supplying the delta serrodyne wave signal of this example to the phase modulator 8.

【0135】従来のディジタル変調方式の光ファイバジ
ャイロでは2τ(τは光ファイバループ3を光が伝播す
るのに要する時間。)を1周期とする位相差Δβを生成
するように構成されており、MHzのオーダーの変調周波
数を必要としたが、本発明による光ファイバジャイロで
はデルタセロダイン波信号の周期Tはτの数十倍〜数百
倍とすることができるので、数KHz〜数十KHzのオーダ
の低周波数領域の変調周波数を使用することができるた
め、製造費を安価にすることができる利点を有する。
A conventional digital modulation type optical fiber gyro is configured to generate a phase difference Δβ having 2τ (τ is the time required for light to propagate through the optical fiber loop 3) as one cycle. Although a modulation frequency on the order of MHz is required, the period T of the delta serrodyne wave signal can be set to several tens to several hundreds times τ in the optical fiber gyro according to the present invention, and therefore several KHz to several tens KHz. Since it is possible to use a modulation frequency in the low frequency region of the order of, there is an advantage that the manufacturing cost can be reduced.

【0136】従来のディジタル変調方式の光ファイバジ
ャイロでは干渉光の強さ信号Iに基準位相差Δβ=±π
/2を生成するように構成されており、斯かる基準位相
差Δβが正確に±π/2に等しくないと誤差が生ずるた
め、斯かる基準位相差Δβ=±π/2の制御と管理に費
用がかかる欠点があったが、本発明による光ファイバジ
ャイロでは基準位相差ΔβはΔβ=±(2n−1)π/
2でなくてもよく、例えば、Δβ=±(2n−1)π/
2の近傍の広い範囲の値とすることができる利点を有す
る。
In the conventional digital modulation type optical fiber gyro, the reference phase difference Δβ = ± π is added to the intensity signal I of the interference light.
Is generated, and an error occurs if the reference phase difference Δβ is not exactly equal to ± π / 2. Therefore, it is necessary to control and manage the reference phase difference Δβ = ± π / 2. The optical fiber gyro according to the present invention has a drawback that it is expensive, but the reference phase difference Δβ is Δβ = ± (2n−1) π /
The number may not be 2, for example, Δβ = ± (2n−1) π /
It has the advantage that it can be a wide range of values in the vicinity of 2.

【0137】本発明によると従来の位相変調方式、セロ
ダイン変調方式及びディジタル変調方式の光ファイバジ
ャイロの欠点又は問題点を除去してより高い精度の光フ
ァイバジャイロを提供することができる利点を有する。
According to the present invention, there is an advantage that a defect or a problem of the conventional phase modulation type, serrodyne modulation type and digital modulation type optical fiber gyros can be eliminated to provide an optical fiber gyro with higher accuracy.

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

【図1】本発明による光ファイバジャイロの構成例を示
す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of an optical fiber gyro according to the present invention.

【図2】本発明による光ファイバジャイロにおける干渉
光の強さ信号と位相差の関係を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a relationship between an intensity signal of interference light and a phase difference in the optical fiber gyro according to the present invention.

【図3】本発明による光ファイバジャイロの信号処理部
の構成例を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a configuration example of a signal processing unit of an optical fiber gyro according to the present invention.

【図4】本発明による光ファイバジャイロの信号処理部
の動作を説明するための波形図である。
FIG. 4 is a waveform diagram for explaining the operation of the signal processing unit of the optical fiber gyro according to the present invention.

【図5】本発明による光ファイバジャイロのデルタセロ
ダイン部の構成例を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a configuration example of a delta serrodyne portion of an optical fiber gyro according to the present invention.

【図6】本発明による光ファイバジャイロのデルタセロ
ダイン部の動作を説明するための波形図である。
FIG. 6 is a waveform diagram for explaining the operation of the delta serrodyne portion of the optical fiber gyro according to the present invention.

【図7】本発明による光ファイバジャイロにおける干渉
光の強さ信号と位相差の関係を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the intensity signal of interference light and the phase difference in the optical fiber gyro according to the present invention.

【図8】本発明による光ファイバジャイロ(セロダイン
変調方式)の第2の例の構成を示す説明図である。
FIG. 8 is an explanatory diagram showing a configuration of a second example of an optical fiber gyro (serodyne modulation system) according to the present invention.

【図9】従来の光ファイバジャイロ(位相変調方式)の
構成例を示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing a configuration example of a conventional optical fiber gyro (phase modulation method).

【図10】従来の光ファイバジャイロ(セロダイン変調
方式)の構成例を示す説明図である。
FIG. 10 is an explanatory diagram showing a configuration example of a conventional optical fiber gyro (serodyne modulation system).

【図11】従来の光ファイバジャイロ(セロダイン変調
方式)の動作を説明するための波形図である。
FIG. 11 is a waveform diagram for explaining the operation of a conventional optical fiber gyro (serodyne modulation method).

【図12】従来の光ファイバジャイロ(ディジタル変調
方式)の構成例を示す説明図である。
FIG. 12 is an explanatory diagram showing a configuration example of a conventional optical fiber gyro (digital modulation system).

【図13】従来の光ファイバジャイロ(ディジタル変調
方式)の動作を説明するための波形図である。
FIG. 13 is a waveform diagram for explaining the operation of a conventional optical fiber gyro (digital modulation method).

【図14】従来の光ファイバジャイロ(ディジタル変調
方式)における干渉光の強さ信号と位相差の関係を示す
図である。
FIG. 14 is a diagram showing a relationship between an intensity signal of interference light and a phase difference in a conventional optical fiber gyro (digital modulation method).

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 発光器 2 受光器 3 光ファイバループ 4 偏光子 5、6 カプラ 7 電流−電圧変換器 8 位相変調器 9 セロダイン変調器 11 信号発生器 12 同期検波器 13 信号処理部 15、16 積分器 17 カウンタ 18 リセット回路 19 2π基準器 21 タイミング信号発生器 22 位相変調信号発生部 23 A/D変換器 24 信号処理部 31 信号処理部 33 デルタセロダイン部 34 角度角速度演算部 35 基準クロック 1 Light emitter 2 Light receiver 3 Optical fiber loop 4 Polarizer 5, 6 Coupler 7 Current-voltage converter 8 Phase modulator 9 Serrodyne modulator 11 Signal generator 12 Synchronous detector 13 Signal processing part 15, 16 Integrator 17 Counter 18 reset circuit 19 2π reference device 21 timing signal generator 22 phase modulation signal generation unit 23 A / D converter 24 signal processing unit 31 signal processing unit 33 delta serrodyne unit 34 angular angular velocity calculation unit 35 reference clock

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 北條 武 東京都大田区南蒲田2丁目16番46号 株式 会社トキメック内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Takeshi Hojo 2-16-46 Minami Kamata, Ota-ku, Tokyo Within Tokimec Co., Ltd.

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光源と、光ファイバループと、該光ファ
イバループ内を互いに反対方向に伝搬する第1の伝播光
と第2の伝播光との間の位相を変化させる位相変調器
と、上記第1の伝播光と第2の伝播光の干渉光を検出す
る受光器と、を有し、上記光ファイバループがループの
中心軸線周りに角速度Ωにて回転するとき上記干渉光の
強さ信号Iに発生するサグナック位相差Δθより上記角
速度Ωを求めるように構成された光ファイバジャイロに
おいて、 上記位相変調器によって上記干渉光の強さの信号Iに時
間T/2毎に互いに符号が反対で絶対値が等しい2つの
一定値ΔβA 及びΔβB に交互に変化する矩形波信号の
基準位相差Δβが生成され、 上記基準位相差Δβを生成するために上記位相変調器に
供給される制御電圧信号は、時間T/2毎に傾斜が正負
に反転して折れ曲がる三角形状波のデルタセロダイン波
形信号であることを特徴とする光ファイバジャイロ。
1. A light source, an optical fiber loop, and a phase modulator for changing the phase between first propagating light and second propagating light propagating in the optical fiber loop in opposite directions. A light receiver for detecting the interference light of the first propagation light and the second propagation light, and the intensity signal of the interference light when the optical fiber loop rotates around the central axis of the loop at an angular velocity Ω. In the optical fiber gyro configured so as to obtain the angular velocity Ω from the Sagnac phase difference Δθ generated in I, the signal I of the intensity of the interference light has the opposite sign every time T / 2 by the phase modulator. A reference phase difference Δβ of a rectangular wave signal that alternately changes into two constant values Δβ A and Δβ B having the same absolute value is generated, and a control voltage supplied to the phase modulator to generate the reference phase difference Δβ. Signal ramps every time T / 2 An optical fiber gyro, wherein is a delta serrodyne waveform signal of a triangular wave in which the positive and negative are inverted and bent.
【請求項2】 請求項1記載の光ファイバジャイロにお
いて、 上記基準位相差は、nを正の整数としてΔβA =−(2
n−1)π/2及びΔβB =+(2n−1)π/2とな
る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 the reference phase difference is Δβ A = − (2, where n is a positive integer.
An optical fiber gyro, wherein n-1) π / 2 and Δβ B = + (2n-1) π / 2.
【請求項3】 請求項1記載の光ファイバジャイロにお
いて、 上記基準位相差は、nを正の整数、δを|δ|<π/2
を満たす任意の定数としてΔβA =−〔(2n−1)π
/2+δ〕及びΔβB =+〔(2n−1)π/2+δ〕
となることを特徴とする光ファイバジャイロ。
3. The optical fiber gyro according to claim 1, wherein the reference phase difference is such that n is a positive integer and δ is | δ | <π / 2.
Δβ A =-[(2n-1) π as an arbitrary constant satisfying
/ 2 + δ] and Δβ B = + [(2n-1) π / 2 + δ]
An optical fiber gyro characterized by the following.
【請求項4】 請求項1、2又は3記載の光ファイバジ
ャイロにおいて、 上記2つの基準位相差ΔβA 、ΔβB に対応した上記干
渉光の強さIの2つの値IA 、IB の差ΔI=IA −I
B に基づいて入力角速度Ωを演算することを特徴とする
光ファイバジャイロ。
4. The optical fiber gyro according to claim 1, 2 or 3, wherein two values I A , I B of the intensity I of the interference light corresponding to the two reference phase differences Δβ A , Δβ B Difference ΔI = I A −I
An optical fiber gyro characterized by calculating an input angular velocity Ω based on B.
【請求項5】 請求項1、2、3又は4記載の光ファイ
バジャイロにおいて、 上記受光器から出力された上記干渉光の強さ信号Iを入
力して上記干渉光の強さの差信号ΔI=IA −IB に対
応した電圧信号V0 を生成する信号処理部と上記デルタ
セロダイン波形信号を生成するデルタセロダイン部とを
有することを特徴とする光ファイバジャイロ。
5. The optical fiber gyro according to claim 1, 2, 3 or 4, wherein the intensity signal I of the interference light output from the photodetector is input and a difference signal ΔI of the intensity of the interference light is input. = I A -I B An optical fiber gyro having a signal processing section for generating a voltage signal V 0 and a delta serrodyne section for generating the delta serrodyne waveform signal.
【請求項6】 請求項5記載の光ファイバジャイロにお
いて、 上記信号処理部は上記干渉光の強さ信号Iより直流成分
を除去して時間T/2毎に交互にΔI/2に変化する交
番信号を生成する直流除去器と該直流除去器の出力信号
を交流増幅するための交流増幅器と該交流増幅器の出力
信号より直流電圧信号V0 を得るための同期検波器とを
含むことを特徴とする光ファイバジャイロ。
6. The optical fiber gyro according to claim 5, wherein the signal processing unit removes a DC component from the intensity signal I of the interference light and alternately changes to ΔI / 2 every time T / 2. A direct current remover for generating a signal, an alternating current amplifier for alternating current amplification of the output signal of the direct current remover, and a synchronous detector for obtaining a direct current voltage signal V 0 from the output signal of the alternating current amplifier. Fiber optic gyro to do.
【請求項7】 請求項5又は6記載の光ファイバジャイ
ロにおいて、 上記デルタセロダイン部は基準電圧信号V* を時間T/
2毎に交互に正負の符号を変化させて積分することによ
って上記デルタセロダイン波形信号を生成することを特
徴とする光ファイバジャイロ。
7. The optical fiber gyro according to claim 5 or 6, wherein the delta serrodyne portion outputs a reference voltage signal V * at time T /
An optical fiber gyro characterized in that the delta serrodyne waveform signal is generated by alternately changing positive and negative signs for every two and integrating.
【請求項8】 光源と、光ファイバループと、該光ファ
イバループ内を互いに反対方向に伝搬する2つの伝播光
の干渉光の強さ信号にセロダイン位相差Δαを生成する
ためのセロダイン変調器と、上記干渉光の強さの信号I
に時間T/2毎に互いに符号が反対で絶対値が等しい2
つの一定値ΔβA 及びΔβB に交互に変化する矩形波信
号の基準位相差Δβを生成するための位相変調器と、上
記干渉光を検出する受光器と、を有し、上記光ファイバ
ループがループの中心軸線周りに角速度Ωにて回転する
とき上記干渉光の強さ信号Iに発生するサグナック位相
差Δθより上記角速度Ωを求めるように構成された光フ
ァイバジャイロにおいて、 上記セロダイン位相差Δαはsin(Δθ+Δα)=0
となるようにフィードバック制御され、上記基準位相差
Δβを生成するために上記位相変調器に供給される制御
電圧信号は、時間T/2毎に傾斜が正負に反転して折れ
曲がる三角形状波のデルタセロダイン波形信号であるこ
とを特徴とする光ファイバジャイロ。
8. A light source, an optical fiber loop, and a serrodyne modulator for generating a serrodyne phase difference Δα in an intensity signal of interference light of two propagating lights propagating in opposite directions in the optical fiber loop. , The signal I of the intensity of the interference light
At every time T / 2, the sign is opposite and the absolute value is equal to 2
The optical fiber loop has a phase modulator for generating a reference phase difference Δβ of a rectangular wave signal that alternately changes to two constant values Δβ A and Δβ B , and a photodetector for detecting the interference light. In the optical fiber gyro configured to determine the angular velocity Ω from the Sagnac phase difference Δθ generated in the intensity signal I of the interference light when rotating around the central axis of the loop at the angular velocity Ω, the serrodyne phase difference Δα is sin (Δθ + Δα) = 0
The control voltage signal, which is feedback-controlled so that the reference phase difference Δβ is generated, is a delta of a triangular wave whose slope is inverted between positive and negative at every time T / 2. An optical fiber gyro characterized by a serrodyne waveform signal.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999056080A1 (en) * 1998-04-27 1999-11-04 Tokimec Inc. Fiber-optic gyroscope
JPWO2018070442A1 (en) * 2016-10-12 2019-07-25 国立研究開発法人産業技術総合研究所 Optical angle modulation measuring apparatus and measuring method

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999056080A1 (en) * 1998-04-27 1999-11-04 Tokimec Inc. Fiber-optic gyroscope
JPWO2018070442A1 (en) * 2016-10-12 2019-07-25 国立研究開発法人産業技術総合研究所 Optical angle modulation measuring apparatus and measuring method
US11098998B2 (en) 2016-10-12 2021-08-24 National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology Apparatus and method for optical angle modulation measurement by a delayed self-heterodyne method

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