JPS5963512A - 光フアイバ・ジヤイロスコ−プ - Google Patents

光フアイバ・ジヤイロスコ−プ

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Publication number
JPS5963512A
JPS5963512A JP57174128A JP17412882A JPS5963512A JP S5963512 A JPS5963512 A JP S5963512A JP 57174128 A JP57174128 A JP 57174128A JP 17412882 A JP17412882 A JP 17412882A JP S5963512 A JPS5963512 A JP S5963512A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
optical fiber
light
beam splitter
fiber loop
phase
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP57174128A
Other languages
English (en)
Inventor
Shuichi Tai
田井 修市
Kazuo Hisama
和生 久間
Toshio Aranishi
新西 俊雄
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.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP57174128A priority Critical patent/JPS5963512A/ja
Publication of JPS5963512A publication Critical patent/JPS5963512A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • G01C19/72Gyrometers using the Sagnac effect, i.e. rotation-induced shifts between counter-rotating electromagnetic beams with counter-rotating light beams in a passive ring, e.g. fibre laser gyrometers

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Gyroscopes (AREA)
  • 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】 この発明は、光ファイバを用いて動体の角速腿を検出す
る光ファイバ・ジャイロスコープに関するものである。
従来、この種の光ファイバ・ジャイロスコープとしては
、第1図に示すものがあった。この図において、1はレ
ーザ、2は前記レーザ1からの光を2つに分離するビー
ムスプリッタ、3は単一モード光ファイバループ(以下
単に元ファイバループという)、4a、4bは前記ビー
ムスプリッタ2によって分離された光を光フアイバルー
プ3内へ伝搬させるためのレンズ、5は前記光フフイハ
ループ3内を伝搬し出射された光を電気信号に変換する
光検出器、6は前記光検出器5からの電、気信号を増幅
する増幅器である。
次に動作について説明する。レーザ1からの元をビーム
スプリッタ2で2分し、レンズ4 a、4 bを介して
光フアイバループ3内へ右回り、および左回りに伝搬さ
せる。この系が静止していれば左右両回りの光間には位
相差は生じないが、この系が光フアイバループ3を含む
平面内で例えは時計回りに回転すると、光フアイバルー
プ3の出射端へ達するまでの時間は時計回りに進む光は
長く、反時計回りに進む光は短いことになる。この結果
、左右両回りの光間には位相差Δθが生ずることになる
。この現象はサグナック効果と呼ばれるものであり、位
相差Δθは次式で与えられることが知られている。
ここで、Lは光ファイバ長、aは光ファイバのループ半
径、Cは光速、λは光の波長、ωは回転の角速度である
0の位相差Δθをもつ2つの光を光検出器5の受光面上
で干渉させるとΔθを光強度、すなわち電気信号に変換
することができる。この光検出器5の出力電圧を増幅器
6で増幅し、検出すれば第(])式より角速度ωがわか
る。また、第(1)式かられかるように光ファイバ長り
を長くすることにより高めることができる。
従来の光ファイバ・ジャイロスコープは以上のように構
成されているので、静止状態においては左右両回りの光
路長が完全に等しくなるため、光検出器5の出力はco
sΔθに比例する。従って、低速回転時では感度が悪く
、かつ出力信号が直流に近いため低速回転時では電子回
路の1/f#音に5もれてしまい検出が難しいといプ欠
点があった。また、光ファイバ中をレーザ光が伝搬する
際忙温度変化や外力などわずかな外乱によって偏光面が
変動したりすると、出力に誤差を生ずるという欠点もあ
った。
この発明は、上記のよプな従来のものの欠点を除去する
ためになされたもので、簡単な構成で低速回転時でも高
感度で、出力が交流信号で得られる光ファイバ・ジャイ
ロスコープを提供することを目的としている。以下、ご
の発明の一実施例を第2図について説明する。
第2図において、第1図と同一のものは同一符号で示し
、2a、2b、2cはビームスプリンタ、5a、5b、
5cは前記ビームスプリンタ2a。
2b、2cかもの光を電気信号にそれぞれ変換する光検
出器、6aは前記光検出器5aかもの電気信号を増幅す
る増幅器、6bは前記光検出器5b。
5cの電気信号を加算する加算器、7a、7bは偏光板
、8は非相反位相変調器、9はその駆動装置、10は前
記増幅器6aからの電気信号と加算器6bからの電気信
号を割算する割算器、11は前記割算器11からの電気
信号のピーク値をモニタするピーク検出器である。
次に動作について説明する。第2図において、レーザ1
からの光をビームスプリンタ2aで2分し、各々の光を
光フアイバループ3内へ入射させ、九ファイバループ3
内を右回り、および左回りに伝搬させる。すなわち、一
方の光はビームスプリッタ2bを通し、偏光板7aで特
定の直線偏光成分を取り出したのち、レンズ4aで光フ
アイバループ3へ入射させ、他方の光はビームスプリン
タ2c、非相反位相変調器8を通したのち、前記した偏
光板1aと同一偏光成分を取り出すように配置された偏
光板1bを通したのちレンズ4bで元ファイバループ3
内へ入射させる。いま、この系が光フアイバループ3を
含む平面内で回転すると、光フアイバループ3の両出射
端から出射する元はサグナック効果により回転速度に比
例した位相差Δθが生ずる。ここで、非相反位相変調器
8をその駆動装置9によりパルス駆動する。すなわち、
−の位相バイアスとm−の位相バイアスとを4 交互に与えるように駆動するわけである。−の位相バイ
アスが与えられているときは非相反であπ るか・ら右回りの光に−1左回りの光にも−の位4 相差が与えられ、合わせて−の位相バイアスが与えられ
る。逆にm−の位相バイアスが与えられるときは、合わ
せて一王の位相ノ・イ7スが与えられる。この光を前記
ビームスプリッタ2aを介して、光検出器5aへ導ひき
電気信号に変換する。
この電気信号は、−の位相バイアスが与えられていると
きは。
cos  (Δθ+”)=−sin(Δθ)2−Δθ(
Δθ〈<]のとき)2゜ m−の位相バイアスが与えられているときは、cos(
Δθ−−)=ain(Δθ)2Δθ(Δθく〈1のとき
)に比例する。低速回転時での検出を目指しているため
、Δθ〈〈1の仮定は妥当である。従って、光検出器5
aの出力はΔθと一Δθに比例した電気信号が交互に発
生することになり、信号検出が交流で行える。
しかし、このままでは光フアイバループ3に外力が加わ
ったり、温度が変動したりしたときに生ずる光の偏波面
の変動によって、偏光板7a、7bを出射する光パワー
の変動およびレーザ1の出射パワーの変動などが起った
ときにそれに応じて光検出器5aの出力レベルが変化す
るため、測定誤差を生じてしまう。これを補償するため
に、光路中にビームスプリッタ2b、2cを挿入し、右
回り、左回りの光を別々に取り出し、光検出器5b。
5cでモニタし、その出力を加算器6bに入力する。加
算器6bの出力は光検出器5aへ入射する光パワーに比
例しているため、加算器6bと増幅器6aの出力との比
を割算器10により演算すれば、光パワー変動圧依存せ
ず、回転により生じた位相差Δθのみに比例した出力信
号を得ることができる。この割算器10の出力はΔθと
−Δθに比例した電気信号が交互に発生しているため、
この信号をピーク検出器11に入力することによりΔθ
に比例した直流信号を得ることができる。
非相反位相変調器8は、例えばファラデー素子のまわり
にコイルを巻きつけたものと偏光板を用いて容易に構成
することができる。
なお、上記実施例では光ファイバとして単一モード光フ
ァイバループを用いているが、この代わりに偏波面保存
光ファイバを用いればさらに精度の上昇が期待できる。
以上説明したように、この賢明によれば非相反位相変調
器により、−と−一の位相バイアスを2 交互に与えているため、出力信号が交流となり精度の高
い装置が得られるという効果がある。
また、光フアイバ中をレーザ光が伝搬する際に偏光状態
がどのように変動しても、光フアイバ出力光の2つの偏
光成分強度をモニタして、その出力の和と光検出器出力
信号との比をとっているため、光検出器入射光強度に依
存せず、位相差Δθのみに比例した信号が得られるとい
う効果もある。
【図面の簡単な説明】
tdf、1図は従来の光ファイバ・ジャイロスコープの
構成図、第2図はこの発明の一実施例を示す光ファイバ
・ジャイロスコープの構成図である。 図中、1はレーザ、2a、2b、2cはビームスプリン
タ、3は光フフイバルーブ、4a、4bはレンズ、5a
、5b、5eは光検出器、6aは増幅器、6bは加算器
、7a、7bは偏光板、8は非相反位相変調器、9は駆
動装置、10は割算器、11はピーク検出器である。な
お、図中の同一符号は同一または相当部分を示す。 代理人 葛 野 信 −(外1名)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (])  レーザと;このレーザからの出力光を2分す
    るためのビームスプリッタと;前記2分された光のうち
    の一方の光路上に配置されたビームスプリッタ、特定の
    直線偏光成分を取り出す偏光板。 およびレンズと;他方の光路上に配置されたビームスプ
    リッタ、非相反位相変調器、前記偏光板と同一の偏光成
    分を取り出す偏光板、およびレンズと;前記各レンズに
    より前記レーザからの2分された出力光をそれぞれ左回
    りおよび右回りに入射させる2つの入射端を備えた光フ
    アイバループと;前記非相反位相変調器を駆動する駆動
    装置と;前記各入射端から入射した光を前記光フアイバ
    ループ内を前記入射方向とは反対方向に伝搬せしめて出
    射し、これらの光を前記2つの光路上に配置されたビー
    ムスプリッタを介してそれぞれ2分し一方の光をそれぞ
    れ電気信号に変換する光検出器と;これらの光検出器か
    らの電気信号を加算する加算器と;前記光フアイバルー
    プから出射されそれぞれ2分された他方の光を前記レー
    ザからの出力光を2分するための前記ビームスプリッタ
    を介して導き電気信号に変換する光検出器と;この光検
    出器からの電気信号を増幅する増幅器と;この増幅器か
    らの出力信号と前記加算器からの出力信号との比を演算
    する割算器と:前記割算器からの出力信号のピーク値を
    モニタするピーク検出器と;からなることを特徴とする
    光ファイバ・ジャイロスコープ。 (2)非相反位相変調器を駆動する駆動装置は、光フア
    イバループから出射された光の一方に1と−一の位相バ
    イアスを交互に与えることを特徴とする特許請求の範囲
    第(1)項記載の光ファイバ・ジャイロスコープ0
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6156909A (ja) * 1984-07-31 1986-03-22 テルデイクス・ゲゼルシヤフト・ミツト・ベシユレンクテル・ハフツング 光フアイバ式回転センサにおける信号評価方法
JPS641906A (en) * 1987-06-25 1989-01-06 Hitachi Ltd Optical fiber gyro

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6156909A (ja) * 1984-07-31 1986-03-22 テルデイクス・ゲゼルシヤフト・ミツト・ベシユレンクテル・ハフツング 光フアイバ式回転センサにおける信号評価方法
JPH0578771B2 (ja) * 1984-07-31 1993-10-29 Teldix Gmbh
JPS641906A (en) * 1987-06-25 1989-01-06 Hitachi Ltd Optical fiber gyro

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