JPS6312242B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6312242B2 JPS6312242B2 JP55122902A JP12290280A JPS6312242B2 JP S6312242 B2 JPS6312242 B2 JP S6312242B2 JP 55122902 A JP55122902 A JP 55122902A JP 12290280 A JP12290280 A JP 12290280A JP S6312242 B2 JPS6312242 B2 JP S6312242B2
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- JP
- Japan
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- light
- coherent
- transmission line
- optical transmission
- optical
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Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 46
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 25
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 25
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 25
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 24
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 claims description 23
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 2
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 2
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 2
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 description 1
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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)
- Instruments For Measurement Of Length By Optical Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、コヒーレント光源と二つの互いに
分離された結合部を持つ光伝送路とを備え、光源
から来たコヒーレント光が一方の結合部を通して
光伝送路に入り光伝送路内を他方の結合部に向つ
て伝送されそこから放出されることが可能であ
り、両方の結合部から放出された光が結合部から
別々に始まり合流個所で一つにまとめられる光路
を通り重ね合わされて受光面に送られるリング干
渉計に関するものである。
分離された結合部を持つ光伝送路とを備え、光源
から来たコヒーレント光が一方の結合部を通して
光伝送路に入り光伝送路内を他方の結合部に向つ
て伝送されそこから放出されることが可能であ
り、両方の結合部から放出された光が結合部から
別々に始まり合流個所で一つにまとめられる光路
を通り重ね合わされて受光面に送られるリング干
渉計に関するものである。
この種のリング干渉計は例えば媒質の回転の検
出およびその角速度の測定に使用される。この測
定に対しては相対論的サニヤツク効果、即ち回転
媒質中に互に逆方向に進行する光の間の角速度に
比例する不可逆的走行時間差が生ずる現象を利用
する。この効果は光の総ての偏光状態において生
ずるもので、媒質中を光が通過する走行時間の
差、従つて媒質の角運動の速度が受光面上の光の
積分強度に基いて測定される。ただしこの用途は
一例として挙げたもので、上記のリング干渉計は
その他の多くの目的に使用することが可能であり
実際に使用されている。
出およびその角速度の測定に使用される。この測
定に対しては相対論的サニヤツク効果、即ち回転
媒質中に互に逆方向に進行する光の間の角速度に
比例する不可逆的走行時間差が生ずる現象を利用
する。この効果は光の総ての偏光状態において生
ずるもので、媒質中を光が通過する走行時間の
差、従つて媒質の角運動の速度が受光面上の光の
積分強度に基いて測定される。ただしこの用途は
一例として挙げたもので、上記のリング干渉計は
その他の多くの目的に使用することが可能であり
実際に使用されている。
この種のリング干渉計においては、一つの結合
部を通して導入される光の一部が屈折率の飛躍的
な変化又は不均一性に基いて反射され、この反射
分にこの結合部を通して光伝送路から放出された
光が重ね合わされ、放出光と共にノイズ光として
受光面に向つて伝搬する。
部を通して導入される光の一部が屈折率の飛躍的
な変化又は不均一性に基いて反射され、この反射
分にこの結合部を通して光伝送路から放出された
光が重ね合わされ、放出光と共にノイズ光として
受光面に向つて伝搬する。
このようなノイズ光は両方の結合部において発
生し、重なり合い区域内で互に干渉し合い受光面
上の強度を誤つたものにする。この種のリング干
渉計を回転運動センサとして試用した際上記の経
過により回転として誤認されることが認められ
た。
生し、重なり合い区域内で互に干渉し合い受光面
上の強度を誤つたものにする。この種のリング干
渉計を回転運動センサとして試用した際上記の経
過により回転として誤認されることが認められ
た。
この発明の目的は、冒頭に挙げた種類のリング
干渉計を改善して干渉を起すノイズ光の誤認に基
く影響を取り除くことである。
干渉計を改善して干渉を起すノイズ光の誤認に基
く影響を取り除くことである。
この目的は特許請求の範囲に特徴として記載し
た構造を採用することによつて達成される。
た構造を採用することによつて達成される。
この発明によるリング干渉計においては、ノイ
ズ光が重なり合い区域内において非干渉性である
のに対して、結合部を通して光伝送路から放出さ
れた光は依然として干渉性である。非干渉性のノ
イズ光は受光面に一様な強度分布を作るから容易
に打消すことができる。この一様な強度分布に重
ねられた強度変動は干渉性の放出光だけによつて
作られたものである。
ズ光が重なり合い区域内において非干渉性である
のに対して、結合部を通して光伝送路から放出さ
れた光は依然として干渉性である。非干渉性のノ
イズ光は受光面に一様な強度分布を作るから容易
に打消すことができる。この一様な強度分布に重
ねられた強度変動は干渉性の放出光だけによつて
作られたものである。
図面に示した実施例についてこの発明を更に詳
細に説明する。
細に説明する。
この実施例は、コヒーレント光源５例えばレー
ザー光源と半透明鏡３および２、直線偏光子６１
および６２、光学レンズ７１および７２、光伝送
路１によつて構成されている。光伝送路１は例え
ばコイルに巻かれた単モード・ガラスフアイバか
ら成り、その両端面１１と１２が結合部となつて
いる。この外に二つの受光面４１と４２が設けら
れているが、これは例えば光センサ８１と８２の
感光面である。
ザー光源と半透明鏡３および２、直線偏光子６１
および６２、光学レンズ７１および７２、光伝送
路１によつて構成されている。光伝送路１は例え
ばコイルに巻かれた単モード・ガラスフアイバか
ら成り、その両端面１１と１２が結合部となつて
いる。この外に二つの受光面４１と４２が設けら
れているが、これは例えば光センサ８１と８２の
感光面である。
光源５からＲ方向に放出されたレーザー光束は
45゜傾斜して設けられた半透明鏡３に当り、一部
は部分光束５０″として直角方向に反射して光吸
収体１８に捕えられる。鏡３を透過した部分光束
５０′は別の45゜傾斜した半透明鏡２に当り、その
一部は部分光束５２として直角方向に反射し、残
りは鏡２を透過した後光束１５として元のＲ方向
に伝搬する。透過光束５１と反射光束５２の光路
中には直線偏光子６１又は６２、レンズ７１又は
７２の外に光伝送路１の結合端面１１又は１２が
置かれている。レンズ７１，７２はそれぞれの部
分光束５１又は５２をそれぞれの結合端面１１又
は１２上に集め光伝送路１内に導入するものであ
る。端面１１又は１２を通して光伝送路に導入さ
れた光は光伝送路中を伝搬して反対側の端面１２
又は１１から再放出され、レンズ７２又は７１に
よつて集束される。端面１１を通して放出された
光束１１２はこの端面に入射する部分光束５１の
光路を逆向きに進み、半透明鏡２の一方の表面に
当る。端面１２を通して放出された光束１１１は
この端面に入射する部分光束５２の光路を逆向き
に進み、半透明鏡２の反対側の表面に当る。
45゜傾斜して設けられた半透明鏡３に当り、一部
は部分光束５０″として直角方向に反射して光吸
収体１８に捕えられる。鏡３を透過した部分光束
５０′は別の45゜傾斜した半透明鏡２に当り、その
一部は部分光束５２として直角方向に反射し、残
りは鏡２を透過した後光束１５として元のＲ方向
に伝搬する。透過光束５１と反射光束５２の光路
中には直線偏光子６１又は６２、レンズ７１又は
７２の外に光伝送路１の結合端面１１又は１２が
置かれている。レンズ７１，７２はそれぞれの部
分光束５１又は５２をそれぞれの結合端面１１又
は１２上に集め光伝送路１内に導入するものであ
る。端面１１又は１２を通して光伝送路に導入さ
れた光は光伝送路中を伝搬して反対側の端面１２
又は１１から再放出され、レンズ７２又は７１に
よつて集束される。端面１１を通して放出された
光束１１２はこの端面に入射する部分光束５１の
光路を逆向きに進み、半透明鏡２の一方の表面に
当る。端面１２を通して放出された光束１１１は
この端面に入射する部分光束５２の光路を逆向き
に進み、半透明鏡２の反対側の表面に当る。
放出光束１１２の一部は半透明鏡２を透過して
前と同じ方向に進むのに対して、残りの部分は半
透明鏡２によつて方向Ｒに対して直角方向に反射
する。端面１２を通して放出された光束１１１も
同様な経過により一部は半透明鏡２を透過して前
と同じ方向即ち方向Ｒに対して直角方向に進み、
残りは鏡２で反射して光束１１２の透過部分と同
じ方向に進む。
前と同じ方向に進むのに対して、残りの部分は半
透明鏡２によつて方向Ｒに対して直角方向に反射
する。端面１２を通して放出された光束１１１も
同様な経過により一部は半透明鏡２を透過して前
と同じ方向即ち方向Ｒに対して直角方向に進み、
残りは鏡２で反射して光束１１２の透過部分と同
じ方向に進む。
従つて半透明鏡２の反対側の表面からは光束１
１３が方向Ｒに対して逆向きに伝搬するが、この
光束は光束１１２の鏡２を透過した部分と光束１
１１の鏡２で反射した部分が重ね合わされたもの
である。このことは結合部１１と１２から出た互
に異なる二つの光路１１２および１１１の一つの
合流個所が半透明鏡２の一つの表面上にあること
を意味している。半透明鏡２の他方の表面からは
光束１１４が方向Ｒに対して直角方向に進むが、
この光束は光束１１１の鏡２を透過した部分と光
束１１２の鏡２で反射した部分が重ね合わされた
ものであるから、結合部１２と１１から出た互に
異なる二つの光路１１１と１１２の別の合流個所
が半透明鏡２の別の表面上にあることになる。
１３が方向Ｒに対して逆向きに伝搬するが、この
光束は光束１１２の鏡２を透過した部分と光束１
１１の鏡２で反射した部分が重ね合わされたもの
である。このことは結合部１１と１２から出た互
に異なる二つの光路１１２および１１１の一つの
合流個所が半透明鏡２の一つの表面上にあること
を意味している。半透明鏡２の他方の表面からは
光束１１４が方向Ｒに対して直角方向に進むが、
この光束は光束１１１の鏡２を透過した部分と光
束１１２の鏡２で反射した部分が重ね合わされた
ものであるから、結合部１２と１１から出た互に
異なる二つの光路１１１と１１２の別の合流個所
が半透明鏡２の別の表面上にあることになる。
重ね合わされた光束区間１１４の光路に受光面
４１が設けられている。重ね合わされた光束区間
１１３は半透明鏡３に達し、光束の一部１１３′
は側方に反射する。この反射した重ね合せ区間１
１３′には別の受光面４２が設けられている。
４１が設けられている。重ね合わされた光束区間
１１３は半透明鏡３に達し、光束の一部１１３′
は側方に反射する。この反射した重ね合せ区間１
１３′には別の受光面４２が設けられている。
端面１１又は１２を通して光伝送路１に導入さ
れるコヒーレント光は、常にその一部が端面１１
又は１２において反射又は散乱してノイズ光とな
り、これらの端面を通して放出された光と同じ光
路を進み、光路１１３又は１１４の合流個所に達
する。
れるコヒーレント光は、常にその一部が端面１１
又は１２において反射又は散乱してノイズ光とな
り、これらの端面を通して放出された光と同じ光
路を進み、光路１１３又は１１４の合流個所に達
する。
実際上光伝送路１の長さは使用される光のコヒ
ーレント長よりも遥かに大きいから、端面１１又
は１２で反射又は散乱したノイズ光はこれらの端
面を通して放出された光と干渉しない。これに反
して端面１１と１２で反射又は散乱したノイズ光
自体は光束１１３又は１１４の重なり合い区間内
で互に干渉し合い、角速度の測定に誤りを生じさ
せる。
ーレント長よりも遥かに大きいから、端面１１又
は１２で反射又は散乱したノイズ光はこれらの端
面を通して放出された光と干渉しない。これに反
して端面１１と１２で反射又は散乱したノイズ光
自体は光束１１３又は１１４の重なり合い区間内
で互に干渉し合い、角速度の測定に誤りを生じさ
せる。
光フアイバ１１と１２の端面から反射側に従つ
て光が反射され、またそれに加えて光フアイバの
軸方向に無視することができない強さの散乱光が
あることは実験に際して確認された。その中反射
則に従う部分は、例えば反射防止層を設けるかフ
アイバの端面をフアイバ軸に対して90゜から僅か
に外れた角度で切断する等の方法により簡単に打
消すことができるが、散乱分は簡単には打消され
ない。
て光が反射され、またそれに加えて光フアイバの
軸方向に無視することができない強さの散乱光が
あることは実験に際して確認された。その中反射
則に従う部分は、例えば反射防止層を設けるかフ
アイバの端面をフアイバ軸に対して90゜から僅か
に外れた角度で切断する等の方法により簡単に打
消すことができるが、散乱分は簡単には打消され
ない。
干渉性のノイズ光による測定の誤りを避けるた
めこの発明の装置においては結合部１１と１２か
ら光束分割用の半透明鏡２の表面の合流個所まで
の光路を異なつた長さとし、その光路長差を絶対
値において使用されるコヒーレント光の半コヒー
レント長よりも大きく選ぶ。ただし使用される光
のコヒーレント長は巻かれた光伝送路１のサニヤ
ツク効果に基く光学距離の変化よりも大きくなけ
ればならない。一般的に言つて光源から両結合部
を経て光伝送路を通り合流個所に至る二つの異な
つたコヒーレント光路の長さの差は、このコヒー
レント光のコヒーレント長より長くなることはな
い。
めこの発明の装置においては結合部１１と１２か
ら光束分割用の半透明鏡２の表面の合流個所まで
の光路を異なつた長さとし、その光路長差を絶対
値において使用されるコヒーレント光の半コヒー
レント長よりも大きく選ぶ。ただし使用される光
のコヒーレント長は巻かれた光伝送路１のサニヤ
ツク効果に基く光学距離の変化よりも大きくなけ
ればならない。一般的に言つて光源から両結合部
を経て光伝送路を通り合流個所に至る二つの異な
つたコヒーレント光路の長さの差は、このコヒー
レント光のコヒーレント長より長くなることはな
い。
実際上サニヤツク効果に基く光伝送路１の光学
距離の変化は1μｍより大きくなることはほとん
どないのに対して、結合部１１および１２から分
割用の半透明鏡２までの光学距離の差はcmのオー
ダーである。従つてコヒーレント長を数mmとすれ
ば上記の条件を充分満たすことができる。特に適
した光源としては、例えばコヒーレント長がこの
範囲にある連続発振半導体レーザーを挙げること
ができる。
距離の変化は1μｍより大きくなることはほとん
どないのに対して、結合部１１および１２から分
割用の半透明鏡２までの光学距離の差はcmのオー
ダーである。従つてコヒーレント長を数mmとすれ
ば上記の条件を充分満たすことができる。特に適
した光源としては、例えばコヒーレント長がこの
範囲にある連続発振半導体レーザーを挙げること
ができる。
上記の手段により結合部１１と１２から逆進す
るノイズ光は最早干渉し合うことは不可能である
のに対して、結合部１１と１２を通して放出され
る光は高い干渉性を示すようにすることができ
る。これによつて受光面４１又は４２における光
の積分強度の変動は確実に光伝送路から放出され
た光の干渉性だけがその原因であると認められ
る。非干渉性のノイズ光は一定光部分として消去
することができる。
るノイズ光は最早干渉し合うことは不可能である
のに対して、結合部１１と１２を通して放出され
る光は高い干渉性を示すようにすることができ
る。これによつて受光面４１又は４２における光
の積分強度の変動は確実に光伝送路から放出され
た光の干渉性だけがその原因であると認められ
る。非干渉性のノイズ光は一定光部分として消去
することができる。
上記の方法によりノイズ光の大部分を構成する
結合部から反射された光の干渉能力は確実に破壊
されるが、同時に光伝送路に反射によつて戻され
た光の干渉能力もある程度破壊される。使用され
た光のコヒーレント長に対応する長さを持ち結合
部から半透明鏡表面の合流個所に当る光学距離が
等しい光伝送路区分だけにおいて干渉性のノイズ
光が発生し得るが、そのノイズ光全体に対する割
合は無視できる程度に小さく、結果としては妨害
にはならない。
結合部から反射された光の干渉能力は確実に破壊
されるが、同時に光伝送路に反射によつて戻され
た光の干渉能力もある程度破壊される。使用され
た光のコヒーレント長に対応する長さを持ち結合
部から半透明鏡表面の合流個所に当る光学距離が
等しい光伝送路区分だけにおいて干渉性のノイズ
光が発生し得るが、そのノイズ光全体に対する割
合は無視できる程度に小さく、結果としては妨害
にはならない。
この発明によるリング干渉計の構成は特許請求
の範囲に記載されている条件を満たす限り種々の
変更が可能である。例えば半透明鏡の代りにそれ
と同等の特性を持つ可逆性の光学素子を使用する
ことができる。
の範囲に記載されている条件を満たす限り種々の
変更が可能である。例えば半透明鏡の代りにそれ
と同等の特性を持つ可逆性の光学素子を使用する
ことができる。
リング干渉計の用途に関しても上に挙げたもの
に限定されることなく、例えば偏光を必要としな
い測定に使用することができる。この場合偏光子
６１と６２は不必要となる。
に限定されることなく、例えば偏光を必要としな
い測定に使用することができる。この場合偏光子
６１と６２は不必要となる。
しかも偏光子の使用はそれによつてノイズ光の
大部分が自動的に例えばデボラリゼーシヨンによ
つて除去されることが多いため有利である。
大部分が自動的に例えばデボラリゼーシヨンによ
つて除去されることが多いため有利である。
図面はこの発明の実施例の概念的な構成を示
す。５はコヒーレント光源、３と２は半透明鏡、
１は光伝送路、１１と１２は光伝送路の結合部で
ある。
す。５はコヒーレント光源、３と２は半透明鏡、
１は光伝送路、１１と１２は光伝送路の結合部で
ある。
Claims (1)
- １ コヒーレント光源と二つの互に分離された結
合部を持つ光伝送路とを備え、光源から来たコヒ
ーレント光が一方の結合部を通して光伝送路に導
入され、光伝送路中を他方の結合部に向つて伝送
され、そこから放出されることが可能であり、両
方の結合部から放出された光が結合部から別々に
始まり合流個所で合致する光路を通り重ね合わさ
れて受光面に送られるリング干渉計において、両
結合部から出て合流個所に至るまでの別々の光路
が互に異なつた長さであること、この長さの差が
絶対値において使用されるコヒーレント光の半コ
ヒーレント長よりも大きいこと、光源を出て両結
合部とその間の光伝送路を通り合流個所に至る二
つの異る光路の長さの差が絶対値においてコヒー
レント光のコヒーレント長よりも小さいことを特
徴とするリング干渉計。
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19792936267 DE2936267A1 (de) | 1979-09-07 | 1979-09-07 | Ringinterferometer |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5644855A JPS5644855A (en) | 1981-04-24 |
| JPS6312242B2 true JPS6312242B2 (ja) | 1988-03-18 |
Family
ID=6080335
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12290280A Granted JPS5644855A (en) | 1979-09-07 | 1980-09-04 | Ring interference gage |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4400088A (ja) |
| JP (1) | JPS5644855A (ja) |
| DE (1) | DE2936267A1 (ja) |
| FR (1) | FR2465201A1 (ja) |
| GB (1) | GB2058397B (ja) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3006580A1 (de) * | 1980-02-22 | 1981-08-27 | Licentia Patent-Verwaltungs-Gmbh, 6000 Frankfurt | Ringinterferometer |
| DE3049033A1 (de) * | 1980-12-24 | 1982-07-22 | Licentia Patent-Verwaltungs-Gmbh, 6000 Frankfurt | "ringinterferometer" |
| JPS62175327A (ja) * | 1986-01-28 | 1987-08-01 | Babcock Hitachi Kk | 粉粒体定量排出方法 |
| JPH0633367Y2 (ja) * | 1986-03-13 | 1994-08-31 | 工業技術院長 | 光フアイバジヤイロ |
| US5446533A (en) * | 1988-04-08 | 1995-08-29 | Mcdonnell Douglas Corporation | Fiber optic measuring apparatus and method |
| EP0373200B1 (en) * | 1988-04-19 | 1995-05-17 | Litton Systems, Inc. | Sagnac Ring Rotation Sensor and Method of Use thereof |
| US5037205A (en) * | 1989-04-19 | 1991-08-06 | Litton Systems, Inc. | Integrated optic interferometric fiber gyroscope module and method |
| US5026161A (en) * | 1989-11-17 | 1991-06-25 | Allied-Signal Inc. | Fiber-optic gyroscope with reduced bias drift error caused by optical back reflections |
| JPH04319618A (ja) * | 1991-04-18 | 1992-11-10 | Hitachi Ltd | 位相変調式光ファイバジャイロ |
| US5327213A (en) * | 1991-11-14 | 1994-07-05 | Honeywell Inc. | Configuration control of mode coupling errors |
| DE4224190B4 (de) * | 1992-07-22 | 2007-01-18 | Abb Research Ltd. | Faseroptischer Stromsensor |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4013365A (en) * | 1974-08-29 | 1977-03-22 | The University Of Utah | Laser gyroscope |
| DE2804103A1 (de) * | 1978-01-31 | 1979-08-02 | Siemens Ag | Interferometer mit einer spule aus einem einmode-wellenleiter |
| US4273444A (en) * | 1978-11-20 | 1981-06-16 | Rockwell International Corporation | Interferometer gyroscope having relaxed detector linearity requirements |
-
1979
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1980
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
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