JPS5960212A - 光フアイバ・ジヤイロシステム - Google Patents

光フアイバ・ジヤイロシステム

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JPS5960212A
JPS5960212A JP57169518A JP16951882A JPS5960212A JP S5960212 A JPS5960212 A JP S5960212A JP 57169518 A JP57169518 A JP 57169518A JP 16951882 A JP16951882 A JP 16951882A JP S5960212 A JPS5960212 A JP S5960212A
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JP
Japan
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light
optical fiber
half mirror
gyro system
coil
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JP57169518A
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JPS6348284B2 (ja
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Shigefumi Masuda
増田 重史
Akira Okamoto
明 岡本
Takeo Iwama
岩間 武夫
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu Ltd
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Publication date
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Priority to EP83305763A priority patent/EP0107373B1/en
Publication of JPS5960212A publication Critical patent/JPS5960212A/ja
Publication of JPS6348284B2 publication Critical patent/JPS6348284B2/ja
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01CMEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C19/00Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
    • G01C19/58Turn-sensitive devices without moving masses
    • G01C19/64Gyrometers 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)
  • Gyroscopes (AREA)
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  • Lasers (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。

Description

【発明の詳細な説明】 (1)発明の技術分野 本発明は高方向性光分岐結合器および114波保存フア
イハコイルヲ用いり光ファイバ・ジャイロシステムに関
するものである。
(2)技術の背景 光ファイバ応用レーザジャイロはその光路として長尺の
単一モード光ファイバを使用することによHl−来の機
械式ジャイロやリングジャイロと比較して極めて高感度
な角速度検出が可能なため盛んに研究されている。
第1図は光フアイバ応用レーザジャイロの基本構成を示
すものである。レーザ光源1の光をビームスブリック2
において2分しそれぞれ逆方向からルーツ状の九ファイ
・々3に入射する。これらの光ハ光ファイバ3をJ1j
″i、った後再びビームスシリツタ2で合波さノ1.受
光74<子4に入射する。このとき光学系がブC7アイ
バーループの中心tillの回りを回転するど、ザブナ
ック効果により、光ファイバを互いに逆方向に伝帰する
光の間に位相差を化し、干渉しまが静止の状j占から移
動する。この移動によシ受光話子4がらは正弦波状の出
力が得られ、その出力のピークを一定時間カウントする
。そしてそのカウント数から回転速度がわかりその積分
値から回転角を知ることができる。ところが、第1図の
構成では、ピークの間隔がレーザ光源lの発振波長の変
!+1υによシ大きく変動するため第1図の基本構成ν
1では干渉しまの移動量に対するカウント数が変動し、
よって測定誤差が先住する。又光ファイバーからのレー
レースキャッタリングによる反射光、ハーフミラ−によ
る反射光が受光パ子4に入射するためSNが悪い欠点が
あった。
(3)発明の目的 本発明はこれら従来技術の欠点にかんがみ信号対雑行比
のすぐれた高精度、高感度の光レーザジャイロシステム
を提供することを目的とするものである。
(4)発明の構成 この目的は本発明によれば光を高方向性光分岐結合器に
導き、該結合器を偏波保存ファイバコイルに結合した光
ファイバ・ジャイロシステムにおいてX前記結合器の一
部分に電気/歪変換素子を設け、前記結合器内における
光の光学長を時間重機とする光ファイバ・ジャイロシス
テムfニーi=供することにより達成される。
(5)発明の実施例 以下本発明にかかる実施例を図面を参照しつつ詳細に説
明する。
第2図は本発明にかかる光レーザジャイロシステムを示
すものであって、同図において11はし一ザーダイオー
ド、12はグラントムソンプリズム、13は発振器、1
4は電歪素子、15は定偏波ファイバ、16は位相板、
17は光検知器、18は位相検波器である。なお電歪素
子内において、7、1 a 、 2 l bは球レンズ
、22ap22bはし変調をあたえる空間、25a、2
5bはプラグ、FIs”2は光ファイバを示す。
第2図のシステムにおいて、プラグ25aには光ファイ
バ25aと定偏波ファイバ15の一端が挿入すれ、両光
ファイバの端面に対向して球レンズ21aがレンズホル
ダー22aにニジボールドして設けられている。又レン
ズホルダー2211にはハーフミラ−23が固定されて
いる。プラグ25bには光ファイバF2と定偏波ファイ
バ15の他端が挿入きれ、両光ファイバの端IR1に対
向して球レンズ21bがレンズホルダー22bによシホ
ールドして設けられている。プラグ25a。
25bは、電歪素子14に形成された貫通孔14aに挿
入され、プラグ25aが電歪素子14に接着剤26によ
シ固定される。
ここでレーザーダイオード11よりジ1z光される光は
グラントムソンプリズム12を通過して直線偏波光とな
シ、球レンズ21gによシ収束されハーフミラ−23に
より2分岐され、一方はこれを通過して球レンズ21b
を通って定偏波ファイ・々15にいたる時計方向の光C
Wとなシ半径Rなる光フアイバループを通って球レンズ
21aにもどるとともに、他方はハーフミラ−23によ
シ反射して定偏波ファイバ15にいたる反時計方向の光
”CW 、!: & 、66 +L−C1lJ@l、>
 ヨD lx’i’bN1.ヵ、、。イA ”jは位相
板16を介して移相された後光検知器17によυ検知さ
れ位相検波器18を経て出力される。
第2図の(a) P (b) 、 (e) T (d)
 、 (e) l (f)の各点における信号の偏向状
態をそれぞれ第3図における対応する記号にて示す。
第3図において(、)はレーザーダイオードのり+も光
する光、(b)はグラントムソンプリズム12において
直線偏向された光および定偏波フーγイパを時計方向に
進行する光、(C)は定偏波ファイバを反時計方向に進
行する光、(d)は光ファイバF2を伝播する光を示す
。なおここにおいて角度θはLを定偏波ファイバコイル
の全長、Rをその半径、Ωをファイバの回転角速度(ラ
ジアン/秒)、λを光の波長、Cを光速とすれば、 となる。
ついで角度2θ+λ/4なる差を有する信号(d)は位
相板16により移相され、(e)に示すようにλ/4だ
け更に増幅きれて光検知器17に入力される。
第3図(f)は光検知器17の出力信号を示し、この信
号は位相検波器18によシ位相検波されて出力きれる。
ここでレーザーダイオード11の出力光と電歪素子14
の変ii1.9出力と定偏波ファイバ内を伝播する時計
方向および反時d1方向の光信号のタイミング関係を第
4図、第5図を用いて説明する。
レーザダイオード11は変調器13の出力により、第4
図(a)に示すタイミングで駆動される。すなわ光発生
時間間隔t。poは光が光フアイバループ15を通過す
る時間τ。より大きくなっている。図の例ではt。pe
はτ。の2倍となっている。ここでτ。は次式であられ
される τ。−L−n/c ここでLは光フアイバコイルの全長、nはコアのJtd
折率、Cは光速である。一方゛に歪素子14はCa4図
(C)に示すタイミングで変調され、そのタイミングτ
m ij、’ t □ p。と等しくなっていて、変調
時間はレーザダイオード11の変調時間よシ長くなって
いる。
この電歪素子14の変調によυノ°ラグ25aが移動す
るのでハーフミラ−は、第5図に示す様に実線の位11
1から点線の位置まで移動する。移動距離はλろである
。この移動により、定偏波ファイバ15を反時計方向に
進行する信号CCWについては、ハーフミラ−23での
反射点がλ/8だけずれる〇 一方定偏波ファイバ15を時計方向に進む光CWについ
ては同等影響はない。
従って、光CCWとCWとは定偏波ファイバ15に入射
した時にλ/4の位相差が生じている。第4図(d) 
、 (e)はこの状態を示し、(a)l=1は光CCW
を(、)図は元CWケ示−丈。ぞして、第4図(b)に
示す様に定偏波ファイバ15の両端からの光がノ・−フ
ミラー23によシ合J戊されて、光検知器17に入射し
、電気14号に変換され位相検波器18に入射するタイ
ミングで、位相検波器18へのケ9−トを開き、位相検
波を行なう。ここで、ハーフミラ−23で合成される光
ccwは、sin (ωt 十a+θ)で表わきれ、光
CWはsin ((tJ を−θ)で表わきれる。従っ
て光CCWと光CWを合成しブこ光は部ωt=細θで表
わされる。
ここで弼ωtで示される成分は非常に高周波であp、s
tnθで示される成分により変調された様になっている
。従ってsinθで示される成分を用いて角速度を求め
ることになる。
第6図に本発明の他の実施例を示す。図において、27
はアダプタ、28はセラミック振動子であり、第2図と
同一部材には同一符号全付与している。本実施例におい
ては、プラグ25&に七ラミック振動子28を取付け、
このセラミック振動子28を前述のタイミングで振動さ
せる。これにより7°ラグ25aが矢印方向に移動する
ので、光CCWと光CWにλ/4の位相差を与えること
かり能となる。
第7図に本発明の更に他の実施例を示す。図中27はア
ダプタ、29はセラミック振動子、3゜は結合子であり
、第2図と同一部材には同一符号を伺与している。本実
施例においては、アダプタ27に貫通孔27 af:設
け、この貫通孔27aを介して、セラミック」ル動子2
9cに結合子3oによシ接続されたハーフミラ−23f
r:せ申入する。この構成において、セラミック振1i
1j7子29を振1kbさせる。これにより、前述の如
く光ccwと光cwにλ/4の位相差を与える。
(6)発明の効果 以上詳πfi+に説明した様に本発明においでは、特定
の時間だけ位相検波器に信号を入力するので、レーレー
スキャソタリング等による雑石の影夛J ′fd:小を
くできる。又システムの一部に電歪素子を設けこれによ
って光学長を時間的に変調しているので、sinθの波
形を用いて角速度を測定でき、理論限界に近い検出感度
が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は光フアイバレーザジャイロの基本41q成図、
第2図は本発明にかかる光フアイバレーザジャイロの1
実施例のブロック図、第3図は第2図のブロック図にお
ける各部における光の偏向状態を示す図、第4図は第2
図のブロック図の動作を説明するだめのタイムチャート
を示す1図、第5図はハーフミラ−の移動を示す図、第
6図、第7図は本発明の他の実施例を示す図である。 図において11はレーザーダイオード、12はグラント
ムソンプリズム、13は発振器、14は電歪素子、15
は定娼波ファイバ、16は位相板、17は光検知器、1
8は位相検波器、21a、21bはレンズ、22a 、
22bはレンズホールダー、23は・・−フミラー、2
4はλ/4変調をあたえる空間をそれぞれ示す。 弔 、3VI Ksんn6 第4図 り1>51m 2] 第6回 第7121 手続補正書(自発) 昭和57年lノ月ノ 口 特許庁長止 若 杉 和 大 殿 1、事件の表示 昭和57年 特許願  (誓’;169518−号2、
発明の名利、 光、ノー!イバ ジャイ[17ステム 3、補正をする者 i”=(生との関係  特許出願人 名 称 (522)富士)Iu株式会社4、代、T!l
!人 5、補正の対象 図  面(第1図乃至第7図) (j 補止の内容 正式図面全追完しまず。 (内容について変更はあり」、ぜん、、)7、 姫句1
類の目録 図  面(第1図乃至第7図)   1通手続補正書(
自発) 昭和57年12月/ 口 特許庁長官若杉和夫殿 1、十・件の表示 昭和57年 ’f:’r ::’F願  第16951
8−号2、発明の名称 光ファイバ  ジャイロ /ステム 3、補正をする者 ゛j腎′1−との関係  特許出願人 名 称 (522)畠士通株式会社 4、代理人 (外 3 名) 6、補正の内容 第4図を別紙のとおシ補iELまず。 7、絵付書類の目録 図 面(第4図)       1通

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、光源からの店端子の光方向性結合器の第1の端子に
    4き、ハーフミラ−にょシ2分岐して第2、第3の端子
    に接続した光フアイバコイルの両端に入射し、該光フア
    イバコイルを互いに逆方向に伝播し該両端から出射した
    光を該ハーフミラ−により合成して、光検知器に入射し
    、該光検知器出力から該光フアイバコイルを逆方向に伝
    播した光の位相差を測定する光ファイバ・ジャイロシス
    テムにおいて、 該・・−ノミラーの位twit歪素子にて移動させるこ
    とにより、該光フアイバコイルの両端に入射波して位相
    差の測定を行なう様にしたことを特徴とする光ファイバ
    ・ジャイロシステム。 2、光ファイバ・ジャイロシステムにおtyる光フアイ
    バコイル長しとその伝播光速Cで決まるコイル遅延時間
    をτcoi 1とし、光源光発生時間間隔りを τm 1)=(y)〉τ。oil とし、該光発生時間間隔りと光検知器の6気的ダ一ト開
    口時間間隔Ddetを同一とし、前記間隔りと前記間隔
    Ddetの相互の時間的ずれを前記遅延時間に等しくし
    たことを特徴とする4−1C♂「請求の軸囲第1項記載
    の光ファイバ・ジャイロシステム0
JP57169518A 1982-09-28 1982-09-30 光フアイバ・ジヤイロシステム Granted JPS5960212A (ja)

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JP57169518A JPS5960212A (ja) 1982-09-30 1982-09-30 光フアイバ・ジヤイロシステム
CA000437093A CA1238970A (en) 1982-09-28 1983-09-20 Fiber-optic gyro
DE8383305763T DE3382205D1 (de) 1982-09-28 1983-09-27 Kreisel mit optischem faden.
EP83305763A EP0107373B1 (en) 1982-09-28 1983-09-27 Fibre optic gyroscope

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JP57169518A JPS5960212A (ja) 1982-09-30 1982-09-30 光フアイバ・ジヤイロシステム

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61128118A (ja) * 1984-11-27 1986-06-16 Fujitsu Ltd 光フアイバ・ジヤイロスコ−プ
JP2009199065A (ja) * 2008-01-04 2009-09-03 Honeywell Internatl Inc ファイバーを基礎にした共振器結合のためのシステムおよび方法

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