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Info
- 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
Links
Classifications
-
- 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
- G01C19/72—Gyrometers 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。
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。
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。
、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。
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
。
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。
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。
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。
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。
、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。
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。
、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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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）
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)
- 【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
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57174128A JPS5963512A (ja) | 1982-10-04 | 1982-10-04 | 光フアイバ・ジヤイロスコ−プ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57174128A JPS5963512A (ja) | 1982-10-04 | 1982-10-04 | 光フアイバ・ジヤイロスコ−プ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5963512A true JPS5963512A (ja) | 1984-04-11 |
Family
ID=15973142
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57174128A Pending JPS5963512A (ja) | 1982-10-04 | 1982-10-04 | 光フアイバ・ジヤイロスコ−プ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5963512A (ja) |
Cited By (2)
| 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 |
-
1982
- 1982-10-04 JP JP57174128A patent/JPS5963512A/ja active Pending
Cited By (3)
| 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 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4853474B2 (ja) | 光センサおよび光電流・電圧センサ | |
| JPH0680405B2 (ja) | 光フアイバジヤイロ | |
| US4869592A (en) | Method and apparatus for obtaining a digital measure of absolute rotation | |
| US4433915A (en) | Dual-polarization interferometer with a single-mode waveguide | |
| GB2046434A (en) | Optical-fibre interferometric gyrometer | |
| US5751425A (en) | Apparatus and method for detecting rotation rate, Faraday bias and cavity length in a ring laser gyroscope | |
| JPS5963512A (ja) | 光フアイバ・ジヤイロスコ−プ | |
| JPS6356924B2 (ja) | ||
| JPH08226822A (ja) | 光ファイバジャイロ及び光集積回路 | |
| JPS595912A (ja) | 光フアイバ・ジヤイロスコ−プ | |
| JPS5963513A (ja) | 光フアイバ・ジヤイロスコ−プ | |
| JPH0447214A (ja) | 光ファイバジャイロスコープ | |
| CA1136744A (en) | Interferometer gyro using heterodyne phase detection | |
| JPH0354283B2 (ja) | ||
| JPS5963511A (ja) | 光フアイバ・ジヤイロスコ−プ | |
| JP3041637B2 (ja) | 光応用直流電流変成器 | |
| JPS6113111A (ja) | 偏波面保存光フアイバを用いた三機能センサ | |
| JPS63138208A (ja) | 位相変調方式光フアイバジヤイロ | |
| JPH05264687A (ja) | 光式磁界センサ | |
| JPH11264766A (ja) | 光応用電流変成器 | |
| JP3011244B2 (ja) | 光応用直流電流変成器 | |
| RU2036419C1 (ru) | Волоконно-оптический индикатор внешнего воздействия | |
| JPS61240116A (ja) | 位相変調式角速度検出装置 | |
| JPH0293319A (ja) | 光ファイバジャイロ | |
| JPH02189412A (ja) | 光フアイバジヤイロ |