JPS58221110A - 光フアイバジヤイロ - Google Patents
光フアイバジヤイロInfo
- Publication number
- JPS58221110A JPS58221110A JP57104894A JP10489482A JPS58221110A JP S58221110 A JPS58221110 A JP S58221110A JP 57104894 A JP57104894 A JP 57104894A JP 10489482 A JP10489482 A JP 10489482A JP S58221110 A JPS58221110 A JP S58221110A
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- Japan
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- optical
- optical fiber
- substrate
- light
- waveguides
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C19/00—Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
- G01C19/58—Turn-sensitive devices without moving masses
- G01C19/64—Gyrometers using the Sagnac effect, i.e. rotation-induced shifts between counter-rotating electromagnetic beams
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Lasers (AREA)
- Gyroscopes (AREA)
- Light Guides In General And Applications Therefor (AREA)
- Optical Integrated Circuits (AREA)
- Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、１つの基板の上に光学系を集積化した光フ
アイバジャイロＫＭる。
アイバジャイロＫＭる。
従来の光フアイバジャイロの構成例を第５図に示す。
レーザ４１からのコヒーレントな光を、ビームヌプリツ
タ４２で、２つの光束に分け、集光レンズ４３．４３で
絞って、光フアイバルー１４４の端に入射する。光フア
イバルー１４４は、シングルモード光ファイバを多数回
巻回したものである。
タ４２で、２つの光束に分け、集光レンズ４３．４３で
絞って、光フアイバルー１４４の端に入射する。光フア
イバルー１４４は、シングルモード光ファイバを多数回
巻回したものである。
それぞれの端から入射した光束は、光フアイバルー１４
４の中を時計まわＩｃＷ）或は反時計まわｐ（ｃｃｗ）
に回転しながら通り抜ける。光フアイバルー１４４を出
た光は、集光レンズ４３を逆ニ通って、ビームヌプリツ
タ４２によって、１本の光に合体し、光検出器４５に入
射する。
４の中を時計まわＩｃＷ）或は反時計まわｐ（ｃｃｗ）
に回転しながら通り抜ける。光フアイバルー１４４を出
た光は、集光レンズ４３を逆ニ通って、ビームヌプリツ
タ４２によって、１本の光に合体し、光検出器４５に入
射する。
光フアイバループ４４が、角速度Ωで回転していると、
時計廻シ光、反時計廻シ光の間に位相差△θが生ずる。
時計廻シ光、反時計廻シ光の間に位相差△θが生ずる。
位相差△θは
で与えられる。ｋは光の波数、Ａは光フアイバルーズの
囲む全面積で、ループの断面積と巻数の積である。Ｃは
真空中の光速である。
囲む全面積で、ループの断面積と巻数の積である。Ｃは
真空中の光速である。
光検出器４５は、時計廻シ光、反時計８９光の和の２乗
に比例する出力を生ずる。２つの光束の振幅を等しいと
すると、光検出器の出力は、（１＋ ＣＯ８△θ）に比
例する。
に比例する出力を生ずる。２つの光束の振幅を等しいと
すると、光検出器の出力は、（１＋ ＣＯ８△θ）に比
例する。
光検出器の出力から、位相差△θを検出し、角速度Ωを
計算する事ができる。
計算する事ができる。
光フアイバジャイロの基本原理は以上のようである。
在来の光フアイバジャイロには次のような欠点がある。
（１）光学系の不安定性が原因で、光検出器の出力がド
リフトする。
リフトする。
ディスクリートな光学部品を組合わせて構成するから光
学部品の軸が狂いやすい。
学部品の軸が狂いやすい。
レーザ、ビームスプリッタ、集光レンズ、光ファイバの
相対的位置が変動すると、光ファイバの結合効率が変動
して、光検出器の出力がドリフトする。
相対的位置が変動すると、光ファイバの結合効率が変動
して、光検出器の出力がドリフトする。
同じ理由で、光検出器上で、時計廻シ光と反時計廻シ光
の重なシ部の面積変動により、光検出器の出力がドリフ
トする。
の重なシ部の面積変動により、光検出器の出力がドリフ
トする。
出力がドリフトすると、ＣＯＳ△θの測定値が不正確に
なるから、これは重大な難点である。
なるから、これは重大な難点である。
（２）製作、組立が容易でない。ディスクリートな光学
部品で光学系を構成するため、組立時の光軸調整が難し
い。
部品で光学系を構成するため、組立時の光軸調整が難し
い。
本発明は、このような難点を解決する事を目的とする。
本発明の光フアイバジャイロは、１枚の基板の上に、フ
ォトリソグラフィー技術によって、光導波路、光分岐素
子等を作製し、発光素子、受光素子も基板に一体化した
ものである。
ォトリソグラフィー技術によって、光導波路、光分岐素
子等を作製し、発光素子、受光素子も基板に一体化した
ものである。
以下、実施例を示す図面によって説明する。
第１図は本発明の実施例に係る光フアイバジャイロの斜
視図である。
視図である。
光分岐素子として回折格子を用いる例である。
基板１は、例えば、ＬｉＮｂＱ、など、レーザ光に対し
て透明な材料で、先導波路２を形成できるものを選ぶ。
て透明な材料で、先導波路２を形成できるものを選ぶ。
光導波路２は、基板１の上に、十字をなすよう作製され
る。ここでは、ＬｉＮｂＯ３基板にＴｉを拡散し、基板
よシ屈折率の高い部分を作シ、光導波路２とする。
る。ここでは、ＬｉＮｂＯ３基板にＴｉを拡散し、基板
よシ屈折率の高い部分を作シ、光導波路２とする。
光導波路２が交差する部分には、各導波路２に対し、４
５°の角度をなす回折格子３が設けられる。
５°の角度をなす回折格子３が設けられる。
回折格子３は、ここで光分岐素子として、従来の光フア
イバジャイロの中のビームスプリッタに対応する機能を
有する。
イバジャイロの中のビームスプリッタに対応する機能を
有する。
回折格子３は、基板よシ屈折率の低いフォトレジストを
、基板上に塗布し、三光束干渉露光法によって、一定間
隔で並ぶ干渉縞を露光する。フォトレジストは、露光し
た部分、又は露光しない部分を、現像工程に於て、除去
することができるから、回折格子が作製される。
、基板上に塗布し、三光束干渉露光法によって、一定間
隔で並ぶ干渉縞を露光する。フォトレジストは、露光し
た部分、又は露光しない部分を、現像工程に於て、除去
することができるから、回折格子が作製される。
三光束干渉法は、レーザ光の光を２つの光に分け、コリ
メータで拡径した平行光束として、この２光束を、感光
材料に、法線に対し、±φの入射角を成すよう入射させ
て、感光材料に干渉縞を露光するものである。
メータで拡径した平行光束として、この２光束を、感光
材料に、法線に対し、±φの入射角を成すよう入射させ
て、感光材料に干渉縞を露光するものである。
交差する光導波路２．２の端には、発光素子４及び受光
素子５を接着する。
素子５を接着する。
発光素子４としては、半導体レーザ、又はスーパールミ
ネツ七ントダイオードを使用できる。
ネツ七ントダイオードを使用できる。
受光素子５としては、ＰＩＮホトダイオード又はアバラ
ンシェホトダイオードを用いる。これらはチップのまま
で、光導波路２の始端又は終端に接着する。
ンシェホトダイオードを用いる。これらはチップのまま
で、光導波路２の始端又は終端に接着する。
光フアイバループ６は、従来の光フアイバジャイロの場
合と同じで、シングルモード光ファイバをコイル状に多
数回巻回したものである。
合と同じで、シングルモード光ファイバをコイル状に多
数回巻回したものである。
光フアイバルー１６の端は、光導波路２の残シの２つの
端部に結合する。
端部に結合する。
光導波路２の光分岐素子としては、回折格子の他に、方
向性結合器型分岐素子を採用する事ができる。
向性結合器型分岐素子を採用する事ができる。
第２図は、このような実施例を示す光フアイバジャイロ
の斜視図である。
の斜視図である。
基板１の上には、４本の光導波路７．８．９．１０が設
けである。いずれも基板１の中心近くで、９０°折曲っ
た形状である。光導波路同士は交差しないが、中心近く
で、２つの光導波路は接近しており、エバネツセント波
によシ、ひとつの先導波路から、他の光導波路へ光が移
送される。
けである。いずれも基板１の中心近くで、９０°折曲っ
た形状である。光導波路同士は交差しないが、中心近く
で、２つの光導波路は接近しており、エバネツセント波
によシ、ひとつの先導波路から、他の光導波路へ光が移
送される。
この例では、発光素子４から、ファイバ端Ａまで、光導
波路７が連続して設けられる。時計廻シ光は、光導波路
７を通って、光フアイバルー１６へ入る。
波路７が連続して設けられる。時計廻シ光は、光導波路
７を通って、光フアイバルー１６へ入る。
光導波路８は、光導波路７に接近した部分と、ファイバ
端Ｂにつづく部分とよりなる。反時計廻、、１１１ り光は、光導波路７から、エバネツセント波により、光
導波路８へ進み、ファイバ端Ｂから、光フアイバループ
６へ入る。
端Ｂにつづく部分とよりなる。反時計廻、、１１１ り光は、光導波路７から、エバネツセント波により、光
導波路８へ進み、ファイバ端Ｂから、光フアイバループ
６へ入る。
時計廻シ光は光フアイバルー１６を通抜けた後、（７）
ファイバ端Ｂから、光導波路８に入る。光導波路８と、
光導波路１０とは、僅かな間隔で平行に設けられている
から、エバネツ七ント波によって、光導波路８から、光
導波路１０へ光は移送される。
光導波路１０とは、僅かな間隔で平行に設けられている
から、エバネツ七ント波によって、光導波路８から、光
導波路１０へ光は移送される。
反時計廻り光は、光フアイバループを抜けだ後、光導波
路７、光導波路９、光導波路１０へとエバネツセント波
によって移ってゆく。
路７、光導波路９、光導波路１０へとエバネツセント波
によって移ってゆく。
方向性結合器は、このように、４つの光導波路７．８．
９．１０の内、光導波路７と８．８と１０．９と１０．
９と７の間に作製されている。
９．１０の内、光導波路７と８．８と１０．９と１０．
９と７の間に作製されている。
４つの方向性結合器が、光分岐素子として機能する。従
来の光フアイバジャイロに於けるビームスプリッタと同
じ役割を果す。
来の光フアイバジャイロに於けるビームスプリッタと同
じ役割を果す。
光分岐素子としては、Ｙ型分岐路を用いる事もできる。
第３図はそのような実施例に係る光フアイバジャイロの
斜視図である。
斜視図である。
発光素子４、ファイバ端Ａ１受光素子５、ファイバ端Ｂ
から、それぞれ光導波路１１．１２．１３．１４が、端
面に対し直角に延びている。光導波路（８） １Ｌ１２．１３．１４を接続する光導波路１５．１６．
１７．１８をさらに設ける。
から、それぞれ光導波路１１．１２．１３．１４が、端
面に対し直角に延びている。光導波路（８） １Ｌ１２．１３．１４を接続する光導波路１５．１６．
１７．１８をさらに設ける。
こうして、Ｙ型分岐路１９．２０．２Ｌ２２が生ずる。
Ｙ型分岐路１９は、光導波路１１．１５．１８の会合点
に作られる。
に作られる。
発光索子４から発したレーザ光はＹ型分岐路１９で２本
に分かれ、光導波路１５．１８を通シ、光導波路１２．
１４から、ファイバ端Ａ、Ｂに入射する。光フアイバル
ープ６を通過した光は、ファイバ端Ｂ、Ａから、光導波
路１４．１２に戻る。
に分かれ、光導波路１５．１８を通シ、光導波路１２．
１４から、ファイバ端Ａ、Ｂに入射する。光フアイバル
ープ６を通過した光は、ファイバ端Ｂ、Ａから、光導波
路１４．１２に戻る。
Ｙ型分岐路２２．２０で、光導波路１７．１６に入った
部分が、受光素子５に入射する。
部分が、受光素子５に入射する。
以上説明した例は、発光素子、受光素子は基板と別体で
、基板にチップ部品を接着するものであった。
、基板にチップ部品を接着するものであった。
しかし、発光素子、受光素子、基板を全て化合物半導体
結晶で作製することもできる。こうすると、全ての素子
をモノリシックに作製できる。
結晶で作製することもできる。こうすると、全ての素子
をモノリシックに作製できる。
第４図はＧａＡｓ基板を用いた実施例を示す斜視図であ
る。
る。
基板１は、下カラ、電極２３、ｎ −ＧａＡｓ層２４、
ｎ −Ｇａｏ、２ｋｌ、８Ａｓ層２５、ｎ −ＧａＡｓ
層２６となっている。
ｎ −Ｇａｏ、２ｋｌ、８Ａｓ層２５、ｎ −ＧａＡｓ
層２６となっている。
基板１の上にある光導波路２７はｎ Ｇａ０．２Ａ１
６ 、Ｂ Ａｓ層である。
６ 、Ｂ Ａｓ層である。
発光素子４及び受光素子５は、同じ層構造となっている
。
。
発光素子４は、下から順に、活性層たるｎ −ＧａＡｓ
層２８、Ｐ Ｇａｏ、２ｉｏ、ａＡＳ ２９、ｐ −
ＧａＡｓ層３０、及び電極３１よシなるダブルへテロ接
合レーザで、活性層（ｎ−ＧａＡｓ）２ｇからレーザ光
が発振される。エバネツセント結合によシ、レーザ光は
光導波路へ出てゆく。
層２８、Ｐ Ｇａｏ、２ｉｏ、ａＡＳ ２９、ｐ −
ＧａＡｓ層３０、及び電極３１よシなるダブルへテロ接
合レーザで、活性層（ｎ−ＧａＡｓ）２ｇからレーザ光
が発振される。エバネツセント結合によシ、レーザ光は
光導波路へ出てゆく。
受光素子５もｎ −ＧａＡｓ層２８が吸収層になるが、
光導波路との結合はエバネツセント波の作用による。
光導波路との結合はエバネツセント波の作用による。
効果を述べる。
（１）光学系を光集積化しているので、小型、軽量、高
信頼性、高安定性を有する光ファイ石ジャイ（２）光学
系の光軸調整要素が低減し、又は全く不要となるので、
製作、組立が容易である。
信頼性、高安定性を有する光ファイ石ジャイ（２）光学
系の光軸調整要素が低減し、又は全く不要となるので、
製作、組立が容易である。
本発明の光フアイバジャイロは、自動車、船舶、航空機
に搭載し、回転角速度、方位等を検出するために利用で
きる。
に搭載し、回転角速度、方位等を検出するために利用で
きる。
さらに、ロボット等の移動体に搭載し、移動体の位置を
検出する位置センサとする事もできる。
検出する位置センサとする事もできる。
第１図は本発明の実施例に係り回折格子を光分岐素子と
した光フアイバジャイロの斜視図。 第２図は本発明の第２の実施例に係り方向性結合器型光
分岐素子を用いた光フアイバジャイロの斜視図。 第３図はＹ型分岐路を用いる第３の実施例の斜視図。 第４図はＧａＡｓ単結晶基板の上へ、光学系の全てをモ
ノリシックに設けた第４の実施例の斜視図。 第５図は従来例に係る光フアイバジャイロの平面図。 （１１ｐ １ ・・・・・・・・・ 基 板２ ・・
・・・・・・・光導波路 ３ ・・・・・・・・・回折格子 ４ ・・・・・・・・・発光素子 ５ ・・・・・・・・・受光素子 ６ ・・・・・・・・・ 光フアイバループ）１８・・
・・・・光導波路 １９−２２・・・・・・ Ｙ型分岐路 ２３ ・・・・・・・・・ 電 極２４
・・・・・・・・・ ｎ −ＧａＡｓ層２５ −−−
ｎ Ｇａ０９２ Ａｎｏ、ｓ ＡＳ層２６ ・・
・・・・・・・ ｎ −ＧａＡｓ層２７ ・＝ ＝・−
・ｎ −Ｇａｏ、２Ａ＄０．８Ａｓ層２８ ・・・・・
・・・・ ｎ −ＧａＡｓ層２９ −−− Ｐ ’
ａＯ，２Ａ（ｌｏ、Ｂ ＡＳ層３０ ・・・・・・・
・・ ｐ −ＧａＡｓ層３１ ・・・・・・・・・
電 極発 明 者 吉 １）
健 −横 原 恭 士 （１２） 第１頁の続き ０発 明 者 西脇白和 大阪市此花区島屋１丁目１番３ 号住友電気工業株式会社大阪製 作所内 ０発 明 者 津野浩− 大阪市此花区島屋１丁目１番３ 号住友電気工業株式会社大阪製 作所内 ５１−
した光フアイバジャイロの斜視図。 第２図は本発明の第２の実施例に係り方向性結合器型光
分岐素子を用いた光フアイバジャイロの斜視図。 第３図はＹ型分岐路を用いる第３の実施例の斜視図。 第４図はＧａＡｓ単結晶基板の上へ、光学系の全てをモ
ノリシックに設けた第４の実施例の斜視図。 第５図は従来例に係る光フアイバジャイロの平面図。 （１１ｐ １ ・・・・・・・・・ 基 板２ ・・
・・・・・・・光導波路 ３ ・・・・・・・・・回折格子 ４ ・・・・・・・・・発光素子 ５ ・・・・・・・・・受光素子 ６ ・・・・・・・・・ 光フアイバループ）１８・・
・・・・光導波路 １９−２２・・・・・・ Ｙ型分岐路 ２３ ・・・・・・・・・ 電 極２４
・・・・・・・・・ ｎ −ＧａＡｓ層２５ −−−
ｎ Ｇａ０９２ Ａｎｏ、ｓ ＡＳ層２６ ・・
・・・・・・・ ｎ −ＧａＡｓ層２７ ・＝ ＝・−
・ｎ −Ｇａｏ、２Ａ＄０．８Ａｓ層２８ ・・・・・
・・・・ ｎ −ＧａＡｓ層２９ −−− Ｐ ’
ａＯ，２Ａ（ｌｏ、Ｂ ＡＳ層３０ ・・・・・・・
・・ ｐ −ＧａＡｓ層３１ ・・・・・・・・・
電 極発 明 者 吉 １）
健 −横 原 恭 士 （１２） 第１頁の続き ０発 明 者 西脇白和 大阪市此花区島屋１丁目１番３ 号住友電気工業株式会社大阪製 作所内 ０発 明 者 津野浩− 大阪市此花区島屋１丁目１番３ 号住友電気工業株式会社大阪製 作所内 ５１−
Claims (6)
- （１） 光導波路、光分岐素子、発光素子及び受光素
子を設けた基板と、両端が先導波路の端部に接続される
光フアイバループとよシなる事を特徴とする光フアイバ
ジャイロ。 - （２）光分岐素子が回折格子である特許請求の範囲第（
１）項記載の光フアイバジャイロ。 - （３） 光分岐素子がＹ型分岐素子である特許請求の
範囲第（１）項記載の光フアイバジャイロ。 - （４）光分岐素子が方向性結合器型分岐素子である特許
請求の範囲第（１）項記載の光フアイバジャイロ。 - （５）発光素子及び受光素子は基板に接着しである特許
請求の範囲第（１）項記載の光フアイバジャイロ。 - （６）基板が化合物半導体であシ、発光素子、受光素子
、光導波路、光分岐素子を基板上にモノリシックに形成
した特許請求の範囲第（１）項記載の光フアイバジャイ
ロ。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57104894A JPS58221110A (ja) | 1982-06-17 | 1982-06-17 | 光フアイバジヤイロ |
| CA000426375A CA1230663A (en) | 1982-04-28 | 1983-04-21 | Optical fiber gyro |
| EP83104040A EP0092831A3 (en) | 1982-04-28 | 1983-04-25 | Optical fiber gyro |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57104894A JPS58221110A (ja) | 1982-06-17 | 1982-06-17 | 光フアイバジヤイロ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58221110A true JPS58221110A (ja) | 1983-12-22 |
Family
ID=14392863
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57104894A Pending JPS58221110A (ja) | 1982-04-28 | 1982-06-17 | 光フアイバジヤイロ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58221110A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01163706A (ja) * | 1987-03-26 | 1989-06-28 | Nippon Denso Co Ltd | 多方向光導波回路 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4273445A (en) * | 1978-08-23 | 1981-06-16 | Rockwell International Corporation | Interferometer gyroscope formed on a single plane optical waveguide |
| JPS5694680A (en) * | 1979-12-14 | 1981-07-31 | Thomson Csf | Method and device for modulating phase |
-
1982
- 1982-06-17 JP JP57104894A patent/JPS58221110A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4273445A (en) * | 1978-08-23 | 1981-06-16 | Rockwell International Corporation | Interferometer gyroscope formed on a single plane optical waveguide |
| JPS5694680A (en) * | 1979-12-14 | 1981-07-31 | Thomson Csf | Method and device for modulating phase |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01163706A (ja) * | 1987-03-26 | 1989-06-28 | Nippon Denso Co Ltd | 多方向光導波回路 |
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