JPS6052071A - リングレ−ザ角速度センサ - Google Patents

リングレ−ザ角速度センサ

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Publication number
JPS6052071A
JPS6052071A JP59128471A JP12847184A JPS6052071A JP S6052071 A JPS6052071 A JP S6052071A JP 59128471 A JP59128471 A JP 59128471A JP 12847184 A JP12847184 A JP 12847184A JP S6052071 A JPS6052071 A JP S6052071A
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JP
Japan
Prior art keywords
angular velocity
laser beam
closed loop
laser
ring laser
Prior art date
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Pending
Application number
JP59128471A
Other languages
English (en)
Inventor
ロバート・ダブリユ・アプトン,ジユニア
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.)
Honeywell Inc
Original Assignee
Honeywell Inc
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Filing date
Publication date
Application filed by Honeywell Inc filed Critical Honeywell Inc
Publication of JPS6052071A publication Critical patent/JPS6052071A/ja
Pending legal-status Critical Current

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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
    • G01C19/66Ring laser gyrometers
    • G01C19/68Lock-in prevention
    • G01C19/70Lock-in prevention by mechanical means
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/05Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
    • H01S3/08Construction or shape of optical resonators or components thereof
    • H01S3/081Construction or shape of optical resonators or components thereof comprising three or more reflectors
    • H01S3/083Ring lasers

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Optics & Photonics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
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  • Remote Sensing (AREA)
  • Lasers (AREA)
  • Gyroscopes (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】 〔発明の技術分野〕 本発明は、リングレーザ角速度センサに関するものであ
り、更に詳しくいえば、ロッキング防止バイアスを与え
るだめの装置に関するものである。
〔従来技術〕
リングレーザ角速度センサは慣性航法装置の分野におい
て良く知られている。リングレーザ角速度センサのいく
つかの例が、米国特許第3323,411執第3,37
3,650号、第3,390,606号、第3,467
.472号J4,152,071号に示されている。そ
れらの米国特許は、全て本願出願人が特許権を所有して
いる。
リングレーザ角速度センサは、閉ループ路すなわち空胴
に沿って逆向きに進む一対のレーザビームを有する。セ
ンサが回転するとし・−ザビームの振動数が変化させら
れ、センサの回転速度に比例する振動数差を示す。しか
し、低い回転速度においては、レーザビームは共通振動
数に「ロックイン」させられる傾向にある。この「ロッ
クイン」現象は、閉ループ路に沿うレーザビームの後方
散乱によりひき起されるものと主として考えられており
、とくにその閉ループ路を形成する反射面においてそう
である。
リングレーザ角速度センサについての研究開発は、ロッ
クインの影響を、避けるため、小さくするため、または
、修正するための装置と方法に主と[7て向けられてい
た。米国特許第3,323,411号明細書には、後方
散乱をひき起す望ましくない反射の和の振幅と等しい振
幅を有し、その和の位相とIli逆の位相のエネルギー
ビームを空胴す力わち閉ループ路へ戻すことにより、彼
方散乱エネルギーを中和できることが述べられている。
逆位相のビームは互いに中和しあうから、制御される回
向ビームは後方散乱エネルギーを打消すことができ、し
たがってロックインを最少限に抑えたり、阻止すること
ができる。米国特許i3,6り7.181月明細書には
エネルギーを空胴へ戻す技術が開示されているが、その
戻されるエネルギーの位相と振幅は、逆の向きに進むレ
ーザビームの振幅変調(とJしは後方散乱の関数である
)に応じて制御さ才する。
米国特許第3,373,650号明細書には、ロックイ
ンの影響を最少限に抑えるだめの全く別の技術が開示で
れている。この米国特許明細書には、セン丈を前後に回
転振動させる機械的な回転す々わち振動を使用すること
が示されている。その振動によシ、互いに逆向きに進む
レーザビームの間の振動数が、機械的振動によりひき起
される回転速度に直接関係して変化させられる。機械的
な振動がロックインを大幅に減少させることが知られて
いる。
〔発明の概賛〕
互いに逆向きに進むビームの一方からとり出したエネル
ギーを互いに逆向きに進むビームの中に反射させるため
に、リングレーザにはリングレーザ閉ループ路の外部に
少くとも1つの逆反射器が設けられる。再び向けられた
エネルギーは、ロックインの影響を大幅に減少するよう
に連続して振動させらる、すなわち変調される。
〔実施例〕
第1図には、本発明の装置を含むレーザ角速度センサの
概略線図が示されている。図に示されているリングレー
ザ角速度センサ10は、光学的閉ループ路を形成する反
射鏡20,21.22を含む空胴15を有する。レーザ
ビーム30.40が発生されて、反射鏡20,21.2
2 により形成されている閉ループ路を中心として互い
に逆向きに進ませられる。
反射鏡22は半透明鏡であるから、レーザビーム40の
一部(矢印40Xで示されている)、および、レーザビ
ーム30の一部(矢印30X によりポケれている)が
とり出される。とり出されたビーム40XFi、逆反射
器(レトロリフレクタ)50へ向って進む。この逆反射
器50は、矢印40rにより示されているエネルギービ
ームを反射する。
とり出されたビーム30Xは、逆反射器60へ向って進
む。その逆反射器60は、矢印30r によシ示されて
いるエネルギービームな反射する。逆反射器50.60
には、変換器55.65がそれぞれ結合される。変換器
55は信号発生器56により制御され、変換器65は信
号発生器66によ多制御される。信号発生器56.66
は、同じ信号発生器とすることができる、しかし位相な
異々らせるととができる。
変換器55.65は、たとえば圧電素子で構成できる。
これらの圧電素子は、ビーム40X 、30Xの反射点
を、ビーム40X、30Xがそれぞれ進む経路に平行表
方向に動かす。次に第1図に示す実施例の動作を説明す
る。
ビーム30の向きへのビーム40からの正常な散乱エネ
ルギーが破線矢印408によシ示され、ビーム40の向
きへのビーム30からの正常な散乱エネルギーが破線矢
印308により示されている。
逆反射器50が設けられている結果として、ビーム40
rが、レーザビーム30および40Sとほぼ同軸に進む
ように、閉ループ路内に注入される。
ビーム40rが減衰させられないとすると、ビーム40
rがビーム408よりも強くなる。したがって、リング
レーザ角速度センサ10のロックイン速度は、閉ループ
路に注入されるエネルギーすなわちビーL、4Orに直
接関連する。
正弦波電圧を変換器55に加えると、逆反射器50の位
置が変えられて、ビーム40r の位相が変えられる、
すなわち、変調される。変換器55が逆反射器50の位
置を、レーザビームの波長の±1/2分だけ変えること
ができるとすると、レーザビーム40rの位相が士πラ
ジアンだけ変化する。
更に、信号発生器56が正弦波信号を発生するものとす
ると、ビーム40rは士πラジアンの位相だけ正弦的に
変化する。逆反射されるビーム40rの位相変調のため
に、低回転速度中の大部分の時間、2本のレーザビーム
はロックされたい。ビーム40rの位相変調によるビー
ムの挙動は、機械的振動によりひき起される変調された
振動数差に多少類似する。位相変化の全体の値は重要で
はなく、πラジアンより大きいことが望”ましいだけで
ある。
゛ 逆反射系の質によっては、制御入力部(図示せず)
を有する減衰器70にビーム40Xおよび40rを通す
必要は々いことがある。減衰器700目的は、後方散乱
させられるエネルギービーム408より多少大きく々る
ように、閉ループ路へ戻されるビーム40rの蓋を減少
させることである。10倍という係数は妥当ではない。
同様にして、逆反射器60がビーム30rをレーザビー
ム40とほぼ同軸に進ませるために、そのビーム30r
を閉ループ路に向けるようにビーム30rを生ずる。減
衰器71が、減衰器70と同様々減衰作用を行う。変換
器65に正弦波電圧を加えると逆反射器60の位置が変
化させられるために、レーザビームがロックさせられな
いようにできる。
ある状況においては、逆反射されたビーム30rおよび
40rが逆向きに進む主散乱波となるように、逆反射さ
れたビーム30rと4Orを同時に与えることが望まし
い。したがって、正弦波状に変化するそれらのビームは
ロックインを正弦波状に変化させ、したがって全体のロ
ックインを減少させることにより、変調された1つの逆
反射ビームを用いることによってセンサの性能を向上さ
せる。
以上説明した装置は、変調された逆反射エネルギーを用
いてモードロラギングを阻止するための機緘的手段を与
えるものである。逆反射されたビーム30rと4Orの
いずれもモード引き込みを阻止し、したがってロックイ
ンを避けるために使用できる。
#1図に示す実施例は、第2図に示すような、多少異な
るやり方で実施できる。縞2図には、スイッチングされ
る光フィルタに入射するビーム40Xが示されている。
フィルタ200は、制御発振器210により電気的に制
御される。フィルタ200に電圧が加えられ々い時はフ
ィルタは光を透過させるから、ビーム40Xはビーム4
0X′で示されているように200を通過する。ビーム
40X′は長さ「d」の経路を進んで逆反射器50に入
射[2、その逆反射器50により反射されてビーム40
r′に碌る。その逆反射されたビーム40r′はフィル
タ200を再び透過して、第1図に示されているビーム
40rと同様に空胴へ戻る。一方、制御発振器210に
より十分な電圧がフィルタ200に加えられると、フィ
ルタ200は光を反射するようになり、そのだめにビー
ム40Xを逆反射1.て逆反射ビーム40r〃を生ずる
。このビーム40rFi、第1図に示されているビーム
40rと同様に、閉ループ路へ再び戻される。
次に、第2図に示す実施例の動作を説明する。
第2図に示す装置は、再び向けられたエネルギービーム
を閉ループ路へ与え、制御発振器210と、フィルタ2
00および逆反射器500間の距離とにより制御される
量だけ位相を変化させる。フィルタ200および逆反射
器50の間の長さが変化すると、閉ループ路へ再び向け
られるビームの位相が変化させられる。その位相はその
経路の全長2dに関係し、レーザビームの波長のある整
数倍(anintegraA number )より小
さくなければならガい。
2dは、「n+1/2」波長であるのが好ましい。ここ
に、nは整数である。この装置の挙動は、前記したよう
に、逆反射されたエネルギーの振動数ロックイン解除作
用のために、変化する位相が2本のレーザビームのロッ
クインを解除させるものである。
周知のように、逆反射器50は、位相共役反射鏡(ph
ase conjugate m1llor )とコー
ナーキューブ・プリズムなどを含む種々の装置を用いて
構成できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す概略線図、第2図は光
フィルタを用いる本発明の別の実施例を示す概略線図で
ある。 15・・・・空胴、20,21,22・φ・・反射鏡、
50.60・・・・逆反射器、55.65・・・・変換
器、70.71・・・・減衰器、200・・I・フィル
タ。 特許出願人 ハネウェル・インコーボレーテッド復代理
人 山 川 政 樹(はが2名)11−

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 閉ループに沿って逆向きの第1のレーザビームおよび第
    2のレーザビームを発生するだめの手段と、 前記閉ループ路から前記第1のレーザビームの一部をと
    υ出すための手段と、 前記第1のレーザビームのとり出された前記部分を前記
    閉ループ路に沿って前記第2のレーザビームの向きに進
    ませるために前記部分を再び向けるための第1の手段と を備え、この第1の手段は前記再び向けられた第1のレ
    ーザビーム部分の位相を変調するための手段を更に含む
    ことを特徴とするリングレーザ角速度センサ。
JP59128471A 1983-06-24 1984-06-23 リングレ−ザ角速度センサ Pending JPS6052071A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US06/507,618 US4846574A (en) 1983-06-24 1983-06-24 Retroreflected antilocking feedback
US507618 1995-07-26

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS6052071A true JPS6052071A (ja) 1985-03-23

Family

ID=24019400

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP59128471A Pending JPS6052071A (ja) 1983-06-24 1984-06-23 リングレ−ザ角速度センサ

Country Status (5)

Country Link
US (1) US4846574A (ja)
EP (1) EP0129838B1 (ja)
JP (1) JPS6052071A (ja)
CA (1) CA1243763A (ja)
DE (1) DE3484943D1 (ja)

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Also Published As

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DE3484943D1 (de) 1991-09-26
EP0129838B1 (en) 1991-08-21
US4846574A (en) 1989-07-11
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