JPS60122312A - 光ヘテロダイン方式光フアイバジヤイロスコ−プ - Google Patents

光ヘテロダイン方式光フアイバジヤイロスコ−プ

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Publication number
JPS60122312A
JPS60122312A JP58229424A JP22942483A JPS60122312A JP S60122312 A JPS60122312 A JP S60122312A JP 58229424 A JP58229424 A JP 58229424A JP 22942483 A JP22942483 A JP 22942483A JP S60122312 A JPS60122312 A JP S60122312A
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JP
Japan
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light
optical fiber
optical
waves
polarized light
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Pending
Application number
JP58229424A
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English (en)
Inventor
Shigefumi Masuda
増田 重史
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.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
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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
    • 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

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  • Physics & Mathematics (AREA)
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  • Electromagnetism (AREA)
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  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Gyroscopes (AREA)
  • Light Guides In General And Applications Therefor (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】 (a) 発明の技術分野 本発明は単一偏波伝搬単一モード光ファイバ又は単一偏
波保存光ファイバを用いた光フアイバドラムを用いる光
フアイバジャイスコープに係p1高感度のものが得られ
る光へテロダイン方式光フアイバジャイロスコープに関
する。
(b) 従来技術と問題点 第1図は従来例の光フアイバジャイロスコープの概要図
である。
図中1はスーパ・ルミネセント・ダイオード(以下SL
Dと称す)、2はハーフミラ−13は単一偏波伝搬単一
モード光ファイバ又は単−偏波保存光ファイバを用いた
光フアイバドラム、4は受光器を示す。
従来は、光フアイバジャイロスコープに用いるレーザダ
イオードとしては、5LD1の如きコヒーレント長の短
い干渉性の弱いインコヒーレント光を用い光の相反雑音
の除去をしている。第1図を用いて光ジヤイロスコープ
の動作を説明すると、光フアイバドラム3の光ファイバ
を時計方向及び反時計方向に伝搬する光の実質的な伝搬
距離がザグナクク効果で変化することを利用し、物体の
角速度をめるために5LDIの直線偏光波をハーフミラ
−2で二つのビームに分け、元ファイバドラム3の光フ
ァイバの両端から同時に入射する。
これらの光は元ファイバドラム3の光ファイバを伝搬後
再びハーフミラ−2で合成され受光器4に干渉縞を作る
。元ファイバドラム3が角速度Ωで回転すると干渉縞が
移動する為、其の移動量を測定し次式を用い角速度Ωを
める。
ΔZ−1ルL λC Δ2=干渉縞の移動量 L=光ファイバドラムの光ファイバの長さR=光ファイ
バドラムの半径 Ω−角速度 λ=波長 C=光速 しかし5LD1’e用いる方法では、光フアイバドラム
3の光ファイバへ光を入力するのに小さくしぼれこめな
く、光ファイバに入射する光量が少なくなるのと、イン
コヒーレントな光である為元ファイバの波長分散が大き
く、光ファイバの長さしを長くして測定感度を上げよう
とすると、S’、LDlに流す電流は200++sA−
30(1mAとなり5LDIの信頼性(特に寿命)に問
題が生じ、測定感度の増大が望めない。この為、ダイナ
ミックレンジの拡大、光S/Nの増大の為には光ヘテロ
ダイン方式が望まれるが、インコヒーレントな光ではヘ
テロダイン方式は出来なく、ヘテロダイン方式を実装す
るには超音波光変調器(以下AOMと称−f)を用い、
コヒーレント光波を二つに分離し一方を局部発振器用光
波とする方法が考えられるが、AOMは結晶(Mo P
 b 04 )の音波によるBragg効果等を用いる
為変調周波数がかわると光路が分散し、又ビームが変形
する為挿入損失が犬きくなり、又温度特性も悪い問題が
ある。
3− (c)発明の目的 本発明の目的は上記の問題に鑑み、温度特性も良く小形
化可能で高感度の光ヘテロダイン方式光フアイバジャイ
ロスコープの提供にある。
(d) 発明の構成 本発明は上記の目的を達成するために、半導体レーザよ
シの単一偏波光をz板ビームスプリッタ、傾斜ローショ
ンプリズム及びレンズを通して分離した常光、異常光の
互に直交した偏光を夫々光ファイバドラムの両端の光フ
ァイバに入射するよう結合し、入射した常光、異常光が
両端より出射する時は夫々異常光、常光となるよう該光
フアイバドラムの光ファイバi90度ひねっておき、こ
の出射する異常光、常光を上記と逆方向に上記レンズ、
 傾斜ローシゴングリズム、ビームスプリッタを通して
偏光分離光位相変調器に入射し、該異常光及び常光に光
路長変化による光位相変調を与え、このあと両光波の偏
波面を合致させ光検知器に入射し合成させることを特徴
とする。この場合、該光フアイバドラムの元ファイバの
出入射端4一 部の軸方向と、軸方向が合致した該傾斜ローションプリ
ズムを配置し、該光フアイバドラムの光ファイバに不用
光入射を減衰させ、又該光フアイバドラムの元ファイバ
を伝搬し出射した常光、異常光を偏光分離し、これ等を
光位相変調し偏光方向を合致させ、最も効率よく光ヘテ
ロダイン検波をするものである。
(e) 発明の実施例 以下、本発明の一実施例につき図に従って説明する。第
2図は本発明の実施例の光ヘテロダイン方式光ファイバ
ジャイロスコープの構成金示すブロック図、第3図は第
2図の光フアイバジャイロスコープの一例の実装概要図
、第4図は使用した傾斜ローションプリズムの断面図で
ある。
図中3は第1図と同じ元ファイバドラム、5i’j:レ
ーザダイオード、6,11.15はレンズ、7はポララ
イザ、81’j ’/+板、9はビームスフリツタ、1
0は傾斜ローションプリズム、12.13は光フアイバ
端面、14は偏光分離光位相変調器、16は気板、17
は光検波器、18は発振器、19に位相比較器、20は
偏光分離膜基板、21は水晶又はセラミックの振動子、
22は全反射ミラー、23は偏光分離膜素子面、24は
元ファイバホルダを示す。
レーザダイオード5よりのコヒーレントな単一偏波光は
レンズ6を通りポラライザ7にて直線偏波光となり、欠
板8にて円偏光となりビームスプリッタ9を通り傾斜ロ
ーシ目ンプリズム(以下TRPと称す)10にて常光(
以下S波と称j)。
異常光(以下P波と称す)の互に直交した偏光に分離さ
れ、レンズ11を介して元ファイバの両端12.13に
夫々入射する。このS波、P波の入射時、第3図に示す
如く元ファイバ端面12,13の軸方向と、軸方向が合
致するよう配置したTRPIQにて不用光は減衰される
。このようにして入射したS波、P波は元ファイバドラ
ム3の光フアイバ中を単一偏波の左廻り、右廻り光波と
なp伝搬し出射時は光フアイバドラム3の光ファイバが
90度ひねっであるので夫々P波、S波に変換される。
この出射したP波、S波はレンズ11を通CTRPI 
Oにて再び円偏光となり、ビームスプリッタ9にて反射
し、偏光分離光位相変調器14に入射する。偏光分離光
位相変調器14では偏光分離膜23にて二つの互に直交
した偏光方向の偏光に分離され、一方は偏光分離膜23
にて反射し他方は全反射ミラー22にて反射して出力す
る。
この時振動子21にて面偏光は発振器18の周波数で1
80度位相のずれた光路長変化による光位相変調が与え
られ、一方は乞 板16にて90度位相され、他方の偏
光と同じ偏光方向となりレンズ6にて合成され光検波器
17に入射し、発振器18にて光位相変調した周波数の
信号が取出され、位相比較器19に入力する。位相比較
器19はミキサー及び帯域通過p波器等より構成されて
おり、入力した信号と発振器18よりの信号とがミキサ
ーにて混合され、光フアイバドラム3の元ファイバより
、出力されるS波、P波との位相差、即ち光フアイバド
ラム3を回転する角速度に対応した電圧が帯域通過沖波
器を通り出力される。即ちTRPIOを使用することに
よ!l1元ファイバドラ7− ム3の光ファイバに必要な光波を殆んど減衰なく入射す
ることが出来、又出射する光も殆んど減衰なく取出せる
ことが出来、又偏光分離光変調器14で偏光分離した光
波にてヘテロダイン検波が出来、ダイナミックレンジの
拡大、光S/Nの増大が出来る。尚、又偏光分離膜素子
を選ぶことで温度特性を同上さすことが出来る。
次に使用した傾斜ローションプリズム10の大きさ、精
度等について第4図を用いて説明すると、A面、B面の
垂直軸1)(7)傾斜dH1,25°fO,01゜であ
り、又A面、B面間の平行度は1/1000で、A面、
B面の平面度はZであり、波長λ。=078μmlでA
、B面無反射コートになっている。A。
B面間の寸法aは2.0 6.4−t Ct E面間の
寸法すは3±0.2cllで、プリズムG、Fの結晶軸
の光軸方向はり、 D′に示す通りであシ、直角度は1
71000゜又プリズムG、Fの接着面の垂直軸よりの
角度Cは26°±0.005°、c、 8面及び結晶軸
面の平行度は1/100である。
次に第1図の使用部品を実装した実装方法に付8− き第3図を用いて要点を説明すると、光フアイバドラム
3の巻始め2巻終りの光ファイバを光フアイバホルダ2
4にてくっ付けて保持し、TRPIOにてS波、P波に
分離された偏光を−っのレンズ11にて光ファイバの端
面12,13に入射出来るようにし、又光ファイバの端
面12,13より出射した光を一つの直径250μ票の
レンズ11にてTRPIOに入射出来るようにしである
。又TRP10の軸方向は光フアイバドラム10の光フ
ァイバの端面12,13の軸方向と合致するようにしで
ある。このようにすることにより光フアイバドラム3を
除く部分を15−角程度の大きさに収容出来るようにし
て小形化を実現した。
(f) 発明の効果 以上詳細に説明せる如く本発明によれば、TRPを用い
ることで損失は小さく出来、又偏光分離光位相変調器を
用いることで最も効率よく温度特性の良いヘテロダイン
検波が出来るので温度特性も良く小形化可能で高感度の
元ヘテロダイン方式元ファイバジャイロスコープが得ら
れる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来例の光フアイバジャイロスコープの概要図
、第2図は本発明の実施例の光ヘテロダイン方式光フア
イバジャイロスコープの構成を示すブロック図、第3図
は第2図の光ジヤイロスコープの一例の実装概要図、第
4図は使用した傾斜ローシ冒ンプリズムの断面図でちる
。 図中1はスーパ・ルミネセント・ダイオード、2はハー
フミラ−13は単一偏波伝搬単一モード元ファイバ又は
単−偏波保存光ファイバを用いた光フアイバドラム、4
は受光器、5はレーザダイオード、6,11.15はレ
ンズ、7はポラライザ、8はシ。板、9はビームスプリ
ッタ、10は傾斜ローシロンプリズム、12.13は元
ファイバ端面、14は偏光分離光位相変調器、16はA
板、17は光検波器、18は発振器、19は位相比較器
、20は偏光分離膜基板、21に振動子、22は全反射
ミラー、23は偏光分離膜素子面、11− 拳!唄 ト2唄 6 秦4藺

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 単一偏波伝搬、単一モード光ファイバ又は単一偏波保存
    光ファイバにより形成した元ファイバコイルを用いる光
    フアイバジャイロスコープにおいて、半導体レーザよp
    のコヒーレントな単一偏波光をり板、ビームスプリッタ
    、傾斜ローシ冒ンプリズム及びレンズを通して分離した
    常光と異常光を夫々該元ファイバコイルの両端から入射
    するよう結合し、入射した常光、異常光が両端よp出射
    する時は、夫々異常党、常光となるよう該光ファイバを
    ひねっておき、この出射する異常光、常光を、上記と逆
    方向に上記のレンズ、傾斜ローシ冒ンプリズム、ビーム
    スプリッタを通して偏光分離光位相変調器に入射し、該
    異常光及び常光に光路長変化による光位相変調を与え、
    このちと両光波の偏波面を合致させ光検知器に入射し、
    合成させること全特徴とする光ヘテロダイン方式光フア
    イバジャイロスコープ。
JP58229424A 1983-12-05 1983-12-05 光ヘテロダイン方式光フアイバジヤイロスコ−プ Pending JPS60122312A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015034827A (ja) * 2007-11-15 2015-02-19 ザ ボード オブ トラスティーズ オブ ザ レランド スタンフォード ジュニア ユニバーシティー レーザ源を利用した低ノイズの光ファイバセンサ

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JP2015034827A (ja) * 2007-11-15 2015-02-19 ザ ボード オブ トラスティーズ オブ ザ レランド スタンフォード ジュニア ユニバーシティー レーザ源を利用した低ノイズの光ファイバセンサ

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