JPS63279115A - レーザおよび環状共振器を有する測定装置 - Google Patents

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】 産業上の利用分野 本発明は、（ａ）光の第１の循環範囲および第２の循環
範囲を有する環状共振器、 （１））第１の循環範囲で環状共振器中で循環する光波
および第２の循環範囲で循環する光波を発生させるため
の環状共振器と光結合されているレーザー１ （ｃレーザー光を変調させるための変調装置、但し、環
状共振器中で第１の循環範囲で循環する光波および環状
共振器中で第２の循環範囲で循環する光波は、記載した
物理的大きさによって種々に調節されるものとし、およ
び（ｄ）記載した物理的大きさを再生する信号を発生さ
せるため、第１の循環範囲および第２の循環範囲を循環
する光波の差に応答する検出装置を包含する、環状共振
器が測定すべき物理的大きさによって可変であるような
レーザーおよび環状共振器を有する測定装置に関する。

この場合、環状共振器の変化は、測定装置が慣性空間に
対して回転する場合にサニヤック（ｓａｇｎａｃ　）効
果に基づいて生じうる。この場合、循環範囲で環状共振
器中で循環する光の共振周波数は、反対の循環範囲で循
環する光の共振周波数とは区別される。この区別は、回
転速度の測定値を形成させるために利用することができ
る。このことは、本発明の好ましい使用であるかもしれ
ない。しかし、測定装置は、ファラブー効果を環状共振
器中で利用することによって磁界を測定するために使用
することもできる。他の使用は、環状共振器中で温度ま
たは圧力により誘起される変化を測定するこ七であるか
、或いは環状共振器中で光弾性効果を利用することによ
って加速度を測定することである。

従来の技術 サニヤック（Ｓａｇｎａｃ　）効果を測定するだめの公
知の測定装置の場合、光はレーず−から２つの対向した
循環方向に環状共振器中に入力される。環状共振器の平
面に対して垂直の軸を中心に測定装置を回転させる場合
、循環する光波の有効な光路長は、１つの循環方向およ
び対向した他の循環方向に対して互いに反対に変化する
。この変化は、回転速度を測定するために利用すること
ができる。

受動モード環状共振器を有するこのような測定装置は、
例えば米国特許第４１３５８２２号明細書に記載されて
いる。

受動モード環状共振器を有するこのような測定装置の場
合には、レーザーから環状共振器中に２つの対向する循
環方向に入力される光がそれぞれ対向する入力路で環状
共振器を去りかつレーザー中に戻されるという問題が生
じる。殊に、レーザーの放出された光周波数が環状共振
器中で共振するようになる場合には、この再結合された
光の割合は、著しく太きいものになりうる。この光再結
合により、レーザーが外部環状共振器の共振を捕えるこ
とが生じる。このことは、レーず−の周波数を独立に変
調させなければならない場合には常に望ましくなりこと
であるが、このことは、サニヤック（Ｓａｇｎａｃ　）
効果を測定するための数多くの測定装置の場合には必要
なことである。従って、レーザーと環状共振器との間に
１光絶縁“または１１ゲ光ダイオード“を設けることは
、公知である。

上記の米国特許第４１３５８２２号明細書の場合には、
このような光ダイオードとして音響光学変調器（ブラッ
グ（Ｂｒａｇｇ）セル）が設けられている。

望ましい光ダイオーダ効果は、不完全にのみ実現可能で
あることが判明した。殊に、半導体レーザーを使用する
場合には、レーザーがその固有光線によって影響を及ぼ
されないようにするために、絶縁度は、１０−６未満で
あることが必要とされる。このような絶縁度は、ブラッ
グ（Ｂｒａｇｇ　）セルを用いた場合には達成すること
ができない。また、別の方法を用いた場合には、このよ
うな絶縁度は、多額の費用を用いてのみ実現させること
ができる。

発明が解決しようとする課題 本発明の課題は、レーザーと環状共振器との間の光結合
が必要であることに関連した問題を回避することである
。

課題を解決するための手段 本発明によれば、この課題は、 環状共振器１２が光絶縁されないでレーザー１０と結合
されかつレーザー１０の共振空隙の一部を形成すること
によって解決される。

従って、レーザーと環状共振器との間で光絶縁が必要で
あるということは不用である。むしろ、本発明の関数原
理によりまさに環状共振器とレーザーとの１間に光再結
合が形成される。

更に、環状共振器から来る光をレーザー中に意図的に再
結合させることによって、レーザーのスペクトル濃度の
集中が達成される。それによって、半導体レーザーを光
源として使用することが可能となる。半導体レーザーは
安価である。しかし、この半導体レーザーは、極めて広
幅のバンドを有する。このことは、半導体レーザーの劣
悪な共振器にある。従って、半導体レーザーは、通常サ
ニヤック（Ｓａｇｎａｃ　）効果を測定するのには余り
適当なものではない。本発明による測定装置の場合には
、何れにしてもサニヤック（Ｓａｇｎａｃ　）効果（ま
たは他の測定値）を測定するために存在する環状共振器
は、半導体レーザーのバンド幅を改善するために利用す
ることができる。

環状共振器がレーザーの共振空隙の一部を形成する場合
には、レーザーの発振は、レーず−光の周波数が環状共
振器の固有振動数と同調した際にのみ行なうことができ
る。測定装置が環状共振器の平面に対して垂直の軸を中
心に回転運動を実施する場合、環状共振器の共振周波数
は、１つの循環範囲および他の循環範囲に対して相互に
移動する。

レーザーの共振空隙中で光路長を変調させることによっ
て１つの信号が生じ、この信号は、変調された位相後に
信号が導出されたことを示す。レーザーの周波数が共振
曲線の最大で環状共振器中の１つの循環範囲に対して安
定化されている場合には、対置された循環範囲内で得ら
れる変調された信号は、例えば測定装置の回転速度に対
する直接の尺度である。レーザー増幅器が完全に飽和状
態で運転される場合には、信号は、真正の大きさの範囲
を越えて線状で例えば回転速度に依存する。

本発明の好ましい構成は、特許請求の範囲請求項２から
２６までのいずれか１項に記載されている。

実施例 次に、本発明の若干の実施例を図面につき詳説する。

第１図には、１０でレーザーが示されている。

レーず−１０は、半導体レーザーであることができる。

レーｆ−１０は、環状共振器１２と、環状共振器１２中
で第１の循環範囲内において、すなわち第１図で逆時計
廻りで循環する光波を発生させるような程度に結合され
ている。レーザー１０の環状共振器から離れた側には、
ミラー１４が配置されている。このミラー１４は、レー
ザー１０の共振空隙を片側で制限する。通常、レーザー
１０の反対側には、部分的に透過するもう１つのミラー
が配置されており、この場合これら２つのミラーは、ミ
ラー自体の間にレーザーの共振空隙を定めている。この
第２のミラーは、記載した測定装置の場合には取り去ら
れている。その代りに、環状共振器側の末端反射体１６
が同様にミラーの形でレーザー１０から見て環状共振器
１２の側に配置・されてＩＡ乞。

第１の循環範囲内において循環する光の一部ヲ六環状共
振器１２から、例えば導波路１８により分離され、かつ
末端反射体１６に導かれる。末端反射体１６は、光それ
自体を反射して戻す。

この末端反射体１６によって反射される光の一部は、レ
ーザー１０およびミラー１４に逆行する。従って、末端
反射体１６は、ミラー１４と一緒になってレーｆ−１０
の共振空隙を制限する。しかし、末端反射体によって反
射される光の一部は、環状共振器１２中に入射される。

この光は、環状共振器中で光波を生じ、この光波は、対
置された第２の循環範囲内により、第１図中の時計廻り
で環状共振器１２中で循環する。

末端ミラー１４と１６との間には、レーザー１０を有す
る１線状共振器“が形成されている。

この線状共振器は、環状共振器１２と共振するはずであ
る。

第２図の場合、環状共振器１２中で第１および第２の循
環範囲内で循環する光波の強度は、それぞれ入射される
強度、すなわち実際には環状共振器１２の透過率に対し
て、位相関数、すなわち実際には環状共振器１２の光路
長の関数として示されている。位相１０“は、環状共振
器１２０光路長が環状共振器中で循環する光波の波長の
整数倍に相当することを意味する。この位相は、光のあ
る特定の周波数（またはレーザーのモードに相当する周
波数の系列）に対応している。この値の周波数偏差は、
光波の位相が環状共振器１２の通過後に最終値だけ変化
したことを生ぜしめる。このことは、第２図に略示され
ている。強度曲線または透過曲線は、鐘形の曲線である
。第２図には、２種類のこのような曲線２０および２２
が図示されている。曲線２０は、第１の循環範囲内で環
状共振器１２中で循環する光波に相当する。曲！２２は
、狭隘であり、かつ第２の循環範囲内で環状共振器中で
循環する光波に相当する。第２の循環範囲内で循環する
光波は、塊状共振器１２のフィルター効果を２゛回受げ
ている＝１回目で光の強度は、導波路１８により変調さ
れ、この強度は、第１の循環範囲内で循環する光波の強
度と比例関係にある。この強度は、曲線２０に従う。次
に、この光波は、反対の第２の循環範囲内で再び環状共
振器上に導かれ、ここで光波は、再び環状共振器１２の
透過率、ひいては曲線２０による位相に依存する減頁を
受ける。従って、第２の循環範囲内で循環する光波の強
度曲線または透過曲線２２は、共振周波数、ひいては位
相′Ｏ“が偏倚している場合には著しく減少する。

循環する光波の位相を変調させた場合には、この光波は
、第１図の略図中に図示されていない光電検出器で変調
周波数を有する交番信号を生じ、この交番信号の振幅は
、曲線２０もしくは２２の勾配と比例関係を有し、すな
わち位相による曲線２０および２２の導関数と比例関係
を有する。この導関数は、第６図で曲線２４もしくは２
６として図示されている。

測定装置が慣性空間に比して回転を全く示さなり場合に
は、第１の循環範囲の環状共振器１２０光路長と、第２
の循環範囲の環状共振器１２の光路長とは等しい。反対
に環状共振器１２中で循環する双方の光波は、位相“０
“の際に同じ点で共振している。レーザーば、前記周波
数で作業する。また、それに応じて位相変調に基づき光
電検出器で第１の循環範囲を有する光波および第２の循
環範囲を有する光波に対して得られる交番信号は、互い
に等しい。これらの交番信号の差は、零である。

しかし、さらに測定装置が例えば環状共振器の平面と垂
直な軸線を中心に回転することを示す場合には、環状共
振器の有効な光路長は、２つの反対に循環する光波のた
めに反対の範囲内で変化する。従って、１つの循環範囲
を有する光波と、他の循環範囲を有する光波とが環状共
振器中で共振している、すなわち位相が１０“を示すよ
うな程度に周波数は長くなる。更に、レーザーの周波数
が循環範囲に相当する共振周波数に安定化することを配
慮することができる。

更に、他の循環範囲を有する光波から得られる後脚され
た信号は、測定装置の回転速度゛のための直接の尺度で
ある。第３図の場合、１つの曲線、例えば曲線２６は不
変のままであり、したがってその変曲点２８は位相１０
“の際に存在することが考えられる。この位相は、レー
ザーの変化した周波数に相当する。この場合、曲線２４
は、曲線２６に比して若干ずれているニレ−デーが安定
化した同じ周波数の場合に第１の循環範囲で循環する光
波の他の位相、ひいては他の強度曲線もしくは透過率曲
線は、第２の循環範囲を有する光波の特定の位相に相当
する。

このことは、第３図に破線で示されている。すなわち、
この場合第２の循環範囲を有する光波の位相１０“のレ
ーザーの周波数の場合に第１の循環範囲を有する光波か
ら得られる、第６図中の点３０に相当する信号振幅は、
測定装置の回転速度のだめの直接の尺度である。

レーザー１０を完全飽和の状態で運転する場合には、こ
うして得られる信号は、右側の大きさの範囲に亘って線
状で回転速度（または環状共振器に影響を及ぼす他の大
きさ）に依存する。

このことは、第４図に示されている。

第５図には、前記の原理を実際に実現させる方法が略示
されてお゛す、この場合環状共振器は、ミラーと一緒に
形成されている。第５図中で相応する素子は、第１図の
場合と同じ参照符号で示されている。

半導体レーザー１０は、環状共振器１２中に入力される
レーザーど−ム３２を発生させる。

半導体レーザーの環状共振器側の表面は、反射を減少さ
せる層によって鏡面仕上げされている。

環状共振器１２は、４つのミラー３４．３６゜３８およ
び４０からなる。ミラー３４．３６゜３８および４０は
、矩形の角に配置されており、かつ環状共振器１２中で
循環する光線の射出力向に対して４５°だけ傾斜してい
る。こうして、光線は、全てのミラーで９０°だけ転向
し、したがって矩形の辺に沿って進行する。ミラー３４
は、部分的に透過性のミラーである。それによって、半
導体レーザーから発せられる光線３２の一部は、ミラー
３４を通過し、したがって環状共振器中に入力される。

ミラー３６は、完全反射する。ミラー３８は、再び部分
的に透過性のミラーである。ミラー３８によって反射さ
れる光は、ミラー４０に入射する。ミラー４０は、同様
に部分的に透過性のミラーである。

ミラー４０によって反射される光は、ミラー３４に入射
し、かつこのミラー３４から再びいずれにせよ部分的に
ミラー３６の方向に反射される。従って、半導体レーザ
ー１０から環状共振器中に入力される光は、第１の循環
範囲を有する環状共振器を、すなわち第５図中で逆時計
廻りで進行する。

部分的に透過性のミラー３８を通過する光は、完全反射
される平面鏡の形の末端反射体１６に入射し、この末端
反射体は、ミラー３８を通過する部分的光束の射出力向
と垂直である。従って、末端反射体１６は、当該の部分
的光束４２を再び入射方向に返送する。この末端反射体
で反射される部分的光束４２は、再び部分的に部分透過
性のミラー３８を通過し、かつミラー３６に入射する。

ミラー３６は、光を９０°だけ転向させ、かつ部分透過
性ミラー３４に導かれる。部分透過性ミラー３４は、ミ
ラー３６から入射される光の一部をミラー４ｏへの方向
へ反射する。ミラー４０は、再び光の一部をミラー３８
上に反射させる。ミラー３８は、この光を再び部分的に
末端反射体から通過される部分光束の方向へ反射する。

従って、末端反射体から循環される光波は、環状共振器
１２中で給され、第１の循環範囲と反対の第２の循環範
囲で環状共振器１２中で循環する。第２の循環範囲は、
第５図中で時計廻シに相当する。

すなわち、末端反射体１６は、−面で第２の循環範囲で
環状共振器中で循環する光波を環状共振器中で発生させ
る機能を有する。

ミラー３６からミラー３４に反射される逆行する光の一
部は、部分透過性のミラー３４を通過し、かつ半導体レ
ーザー１０に達する。半導体レーザー１０の環状共振器
１２がら離れた側には、鏡面仕上部４４が設けられてい
る。この鏡面仕上部４４は、末端反射体１６と一緒に半
導体レーザー１０の共振空隙を制限する。

すなわち、他面末端反射体１６は、半導体レーザー１０
の共振空隙を制限する機能を有する。

末端反射体は、第５図による構成の場合にサーボ素子４
６上にあシ、このサーボ素子は、電気信号によって入射
方向に長さが変えられている。このサーボ素子は、第５
図による好ましい構成の場合にはピエゾ調整器である。

サーボ素子４６は、変調信号によって負荷されている。

従って、サーボ素子４６および末端反射体１６を形成す
るミラーは、レーザー光を変調するため、すなわち位相
変調するための変調装置の一部である。

従って、末端反射体１６は、第５図による構成の場合に
なお第３の機能を有する：この末端反射体は、サーボ素
子４６と一緒になって光の位相変調を生せしめる。

第１の循環範囲内で環状共振器中で循環する光のミラー
４０を通過する一部は、第１の光電検出器４８に入射す
る。第２の循環範囲内で環状共振器中で循環する光のミ
ラー４ｏを通過する一部は、第２の光電検出器５ｏに入
射する。

第２の循環範囲で光の変調される強さに相当する検出器
５０の信号は、調整器５１に接続されている。調整器の
入力の大きさとしては、位相変調の周波数を有する検出
器信号の成分が使用される。調整器の出力の大きさは、
サーボ素子４６に印加される直流電圧であシ、かつ位相
変調の変動を重ね合せて末端反射体を固定調整すること
を生せしめる。それによって、半導体レーザー１０は、
第２の循環範囲で共振空隙中で循環する光の共振周波数
に同調される。

半導体レーザー１０から発せられる光束３２の光路内に
は、コリメーター光学素子５２およびエタロン５４が配
置されている。エタロンは、半導体レーザーの作業を１
つのモーＰのみで保証するという目的を有する。半導体
レーザーは、上記に既述したように極めて幅広のバンド
を有する。そのことによって、環状共振器とレーザーと
の多数の共振周波数によシ共振が生じる。

これらの共振周波数から特定の共振周波数がエタロンに
よって選択される。また、その代シに他のフィルター装
置が設けられていてもよい。

例えば、環状共振器から離れた末端反射体４４は、環状
共振器１２の種々の共振周波数の中で１つの共振周波数
のみを入射方向に反射する格子によって代えられていて
もよい。

第６図には、組合された光学素子で構成されている測定
装置が示され、すなわちこの測定装置の場合には、光を
導くために導波路が基板中に埋設されている。

第６図には、再び半導体レーザーが１０で示されている
。環状共振器１２は、閉鎖された円形導波路５６によっ
て形成された組合せ光共振器である。この閉鎖された導
波路５６の片側には、真直ぐのレーザー導波路５８が配
置されている。レーザー導波路５８は、閉鎖導波路５６
に対して本質的に接続方向にこの導波路５６との僅かな
距離をもって延びている。それによって、レーザー導波
路５６は、閉鎖導波路５６と光結合されている。レーザ
ー導波路５８中で導かれる光の一部は、結合個所６０で
閉鎖導波路５６に移行し、かつ反対方向に移る。閉鎖導
波路５６の他の側には、末端反射体−導波路６２が配置
されている。末端反射体−導波路６２は、同様に結合個
所６４で閉鎖導波路５６と、光結合されている。レーザ
ー導波路５８は、単結合光学素子６６を介して半導体レ
ーず−１０のレーザー光によって負荷されている。末端
反射体１６は、第１の循環範囲の閉鎖導波路から末端反
射体−導波路中へ結合された光が末端反射体１６から再
び末端反射体−導波路中へ反射されかつ部分的に反対の
第２の循環範囲内で再び閉鎖導波路中に入力されるよう
に末端反射体−導波路６２に対応配置されている。

すなわち、半導体レーｒ−ｉｏの光は、第６図の右側か
ら左側ヘレデー導波路５８に導かれる。この光は、部分
的に閉鎖導波路５６中で入力される。更に、この光は、
第１の循環範囲で閉鎖導波路中で、すなわち第６図中で
逆時計例シに循環する。こうして、逆時計廻りに循環す
る光の一部は、結合個所６４で末端反射体−導波路６２
に入力される。次いで、第６図の左側から右側へ末端反
射体−導波路６２中で末端反射体１６に入射する。末端
反射体１６によって反射された光は、末端反射体−導波
路６２中で右側から左側へ反射し、結合個所６４で再び
部分的に閉鎖導波路５６中に入力され、かつ今や第２の
循環範囲内で、すなわち第６図の時計廻りで閉鎖導波路
５６を通過する。この光の中で一部は、再び結合個所６
０でレーザー導波路５８中に入力され、かつ半導体レー
ず−１０に逆行される。半導体レーザー１０の環状共振
器１２から離れた側には、鏡面仕上部４４が取付けられ
ている。

こうして、末端反射体１６は、第２の循環範囲で環状共
振器１２中で循環する光波を発生させる機能を再び有す
る。更に、この末端反射体は、鏡面仕上部４４と一緒に
なって共振空隙を制限する機能を有する。半導体レーザ
ー１０は、第２の循環範囲で循環する光の周波数に同調
される。その限シにおいて、第６図の測定装置の作用形
式は、第５図の場合と同様である。

レーザー導波路５８は、その半導体レーず−１０から離
れた端部で光トラップ回路６８と結合されている。この
ことによシ、閉鎖導波路５６中に入力されない、半導体
レーザー１０からレーザー導波路５８に導かれる光が前
記端部で反射されることが阻止される。全く同様に、末
端反射体−導波路６２は、その末端反射体１６から離れ
た端部で光トラップ回路７０と結合されている。

第１の検出器−導波路７２は、閉鎖導波路５６と、末端
反射体１６との光結合（結合個所６４）の場所の間で結
合個所７４で末端反射体−導波路６２と光結合されてい
る。この第１の検出器−導波路７２は、第１の光電検出
器７６に案内されている。結合個所７４での光結合は、
第１の検出器−導波路６２によって閉鎖導波路から末端
反射体１６の方向に導かれる光（これは、閉鎖導波路を
第１の循環範囲で通過した）の一部が第１の検出器７６
に導かれるような程度である。第２の検出器−導波路７
８は、閉鎖導波路と、半導体レーザー１０との光結合（
結合個所６０）の場所の間で結合個所８０でレーザー導
波路と光結合されている。この第２の検出器−導波路７
８は、第２の光電検出器８２に案内されている。結合個
所８０での光結合は、第２の検出器−導波路によって閉
鎖導波路５６からレーザー導波路を介して半導体レーザ
ー１０の方向へ導かれる光の一部が第２の検出器８２に
導かれるような程度である。

第１の位相変調器８４は、閉鎖導波路５６に設けられて
いる。第２の位相変調器８６は、末端反射体−導波路６
２で結合個所６４と末端反射体１６との間に設けられて
いる。第６図の位相変調器８６は、第５図による構成の
場合と全く正確に同様にサーボ素子４４による末端反射
体１６の運動を生ぜしめる。また、第６図の測定装置の
場合、半導体レーザー１０は、第２の循環範囲内で環状
共振器中で循環する光波の周波数に同調される。位相を
変調させることによって、変調周波数を有する検出器７
６と８２との交番信号が発生される。この交番信号は、
曲線２０および２２により閉鎖導波路５６中の光路長に
依存する。

第７図には、光を導波路としてのファイバーに導通させ
るような測定装置が示されている。

第７図の測定装置の構造は、第６図の場合に類似してい
る。第７図中の相応する部分は、第６図の場合と同じ参
照符号で示されている。

環状共振器１２は、閉鎖導波路５６として閉鎖された光
伝導性環状ファイバー８８を有する。

レーザー導波路５８は、光伝導性ファイバー９０によっ
て形成されている。ファイバー９０は、ファイバーカッ
プラー９２を介して環状ファイバー８８と光結合されて
いる。また、末端反射体−導波路６２は、光伝導性ファ
イバー９４によって形成されている。ファイバー９４は
、ファイバーカップラー９５を介して環状ファイバー８
８と光結合されている。また、第１の検出器−導波路７
２および第２の検出器−導波路７８は、それぞれ光伝導
性ファイバー９６ないしは９８によって形成され、この
光伝導性ファイバーは、それぞれファイバーカップラー
１００ないしは１０２によシ環状ファイバー５６と光結
合されている。ファイバー９６および９８は、それぞれ
光を検出器７６ないしは８２に導く。ファイバーカップ
ラー１００は、ファイバーカップラー９６と、末端反射
体１６との間に配置されている。ファイバーカップラー
１０２は、ファイバーカップラー９２と、半導体レーザ
ー１０との間に配置されている。ファイバーカップラー
１００および１０２は、それらがそれぞれ環状ファイバ
ー８８から末端反射体−導波路６２ないしはレーザー導
波路５８中に結像される光の一部を検出器−導波路７２
ないしは７８、ひいては検出器７６ないしは８２に導く
ように配置されている。

位相変調器１０４は、第７図による配置で半導体レーザ
ー１０と、ファイバーカップラー１０２との間でレーザ
ー導波路５８中に配置されている。

第７図による測定装置の作用形式は、本質的に第６図に
よる測定装置の作用形式と同じものである。

第８図は、末端反射体を省略することができる測定装置
の変形された構成を示す。

第８図による測定装置の場合、環状共振器１２は、閉鎖
された導波路１０６を有する。この場合には、第６図の
型式によシ組合された光学素子として得られる導波路が
重要であるかまたは第７図に類似した塊状ファイバーが
重要である。第１の導波路１０８は、半導体レーザー１
０のレーザー光が負荷されている。第１の導波路１０８
は、閉鎖された導波路１０６の片側で１つの結合個所ま
たはファイバーカップラー１１０を介して前記の閉鎖導
波路１０６と光結合されている。それによって、第１の
循環範囲で、すなわち第８図で時計廻りで閉鎖導波路１
０６を循環する光波が発生される。第２の導波路１１２
は、１つの結合個所またはファイバーカップラー１１４
を介して第１の導波路１０８と光結合されている。結合
個所またはファイバーカッシラー１１４は、半導体レー
ザー１０と、第１の導波路１０８および閉鎖導波路１０
６の光結合の場所、すなわち結合個所またはファイバー
カップラー１１０との間に配置されている。

こうして、レーザーから来る光は、２つの部分光の流れ
に分割され、その中１つの流れは、第１の導波路１０８
中で進行し、かつ他の流れは、第２の導波路１１２中で
進行する。第２の導波路１１２は、第２の循環範囲で閉
鎖導波路１０６中で循環する光波が発生されるように、
第１の導波路１０８と反対側で結合個所またはファイバ
ーカップラー１１６を介して閉鎖導波路１０６と光結合
されている。

第１の導波路１０８および第２の導波路１１２は、それ
ぞれ閉鎖導波路１０６に対して接線方向に配置されてい
る。それによって、光は、第１の循環範囲で半導体レー
ｆ−１０から第１の導波路１０８を介して閉鎖導波路１
０６中に入力され、ならびに閉鎖導波路１０６から第１
の導波路１０８中に出力される。同様に、光は、第２の
循環範囲で半導体レーず−１０から第２の導波路１１゛
２を介して閉鎖導波路１０６中に入力され、ならびに閉
鎖導波路１０６から第２の導波路１１２中に出力される
。第１の導波路１０８の半導体レーザー１０から離れた
端部には、第１の光電検出器１１８が配置されている。

第２の導波路１１２の半導体レーザー１０から離れた端
部には、第２の光電検出器１２０が配置されている。

半導体レーｆ−１０と、第２の導波路１１２を有する光
結合の場所との間の第１導波路１０８の部分には、位相
変調器１２２が設けられている。

この配置の場合、付加的な光素子、すなわち末端反射体
は省略されている。２つの循環方向の環状共振は、対称
的に励起される。

記載した測定装置は、原理的に外側の変調器を省略し、
そのために半導体レーザー１０を直接に変調させるよう
にして構成することもできる。半導体レーザーは、その
注入流を制御することによシ極めて高周波に変調させる
ことができる。このことは、外側変調器のバンド幅が望
ましい検出法にとって不十分である場合には好ましい。

環状共振器に同調させることは、半導体レーザーのバイ
アス電流を変えることによって行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

添付図面は、レーザーおよび環状共振器を有する本発明
による測定装置の若干の実施例を示すものであシ、 第１図は、測定装置の原理を示す略図、第２図は、環状
共振器中で循環する光の強度を位相関数として示す線図
、 第３図は、位相に依存する位相後の環状共振器中で循環
する光の強度の導関数を示す線図、第４図は、測定装置
で得られた信号が回転速度に依存することを示す線図、 第５図は、ミラーを有する測定装置を実現させたことを
示す略図、 第６図は、組合せた光学素子を有する測定装置を実現さ
せたことを示す略図、 第７図は、ファイバー光学素子を有する測定装置を実現
させたことを示す略図、かつ第８図は、測定装置の変形
した構成を示す略図である。 １０・・・レーザー１１２・・・環状共振器、１Ｇ。 ４４・・・末端反射体、３２・・・レーザー光線、３４
．３６．３８．４０・・・ミラー、４６・・・サーボ菓
子、４８，７６・・・第１検出器、５０．８２・・・第
２検出器、５１・・・調整器、５６，１０６・・・閉鎖
導波路、５８・・・レーザー導波路、６２・・・末端反
射体−導波路、６６・・・入射光学素子、６ａ７０・・
・光トラップ回路、７２・・・第１検出器−導波路、７
８・・・第２検出器−導波路、８４゜８６．１２２・・
・位相変調器、８８・・・環状ファイバー、９０・・・
ファイバー、９２，９５，１００゜１０２・・・ファイ
バーカップラー、９４，９６゜９８°・・光伝導性ファ
イバー、１０８・・・第１導波路、１１２・・・第２導
波路、１１８，１２０・・・検出器 末端反射体 Ｆｒ’Ｊ、４ Ｆ；：１．２

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、（ａ）光の第１の循環範囲および第２の循環範囲を
   有する環状共振器（１２）、 （ｂ）第１の循環範囲で環状共振器（１２）中で循環す
   る光波および第２の循環範囲で循環する光波を発生させ
   るための環状共振器 （１２）と光結合されているレーザー（１０）、（ｃ）
   レーザー光を変調させるための変調装置、但し、環状共
   振器（１２）中で第１の循環 範囲で循環する光波および環状共振器（１２）中で第２
   の循環範囲で循環する光波は、記載した物理的大きさに
   よつて種々に調節されるものとし、および （ｄ）記載した物理的大きさを再生する信号を発生させ
   るため、第１の循環範囲および第２の循環範囲を循環す
   る光波の差に応答する検出装置（４８、５０；７６、８
   ２） を包含する、環状共振器が測定すべき物理的大きさによ
   つて可変であるようなレーザーおよび環状共振器を有す
   る測定装置において、（ｅ）環状共振器（１２）が光絶
   縁されないでレーザー（１０）と結合されかつレーザー （１０）の共振空隙の一部を形成することを特徴とする
   、レーザーおよび環状共振器を有する測定装置。 ２、（ａ）レーザー（１０）の共振空隙が環状共振器側
   で末端反射体（１６）によつて制限されており、 （ｇ）レーザー（１０）の記載した末端反射体（１６）
   が環状共振器（１２）のレーザー （１０）から離れた側で光学的に配置され、したがつて −レーザー（１０）から放出された光波が第１の循環範
   囲を有する環状共振器（１２）を通過しかつ末端反射体
   （１６）に衝突し、かつ −末端反射体（１６）から反射される光波が反対の第２
   の循環範囲を有する環状共振器 （１２）を通過する、請求項１記載の測定装置。 ３、レーザー（１０）が環状共振器側で反射を減少させ
   る素子によつて鏡面仕上げされている半導体レーザーで
   ある、請求項１または２に記載の測定装置。 ４、共振空隙には環状共振器の種々の共振周波数の１つ
   に同調されているフィルター素子が設けられている、請
   求項３記載の測定装置。 ５、フィルター素子がエタロンによつて形成されている
   、請求項４記載の測定装置。 ６、フィルター素子として環状共振器から離れた末端反
   射体（４４）が環状共振体の種々の共振周波数の１つを
   反射させる格子として形成されている、請求項４記載の
   測定装置。 ７、（ａ）環状共振器（１２）が矩形の角に配置された
   、入射方向に対して傾斜されたミラー （３４、３６、３８、４０）を有し、これらのミラーを
   通して光が第１の循環範囲内および第２の循環範囲内で
   閉鎖通路に沿つて導かれ、 （ｂ）レーザー（１０）に隣接している第１の前記ミラ
   ー（３４）がレーザー光（３２）を環状共振器（１２）
   中に入射させるために部分透過性であるように形成され
   、 （ｃ）第２の前記ミラー（３８）が部分透過性であるよ
   うに形成され、かつ （ｄ）末端反射体（１６）が環状共振器（１２）を第１
   の循環範囲内で通過する、第２のミラー（３８）を通過
   する光によつて投射され、この光が入射方向に反射され
   、したがつてこの反射された光の一部が再び第２の部分
   透過性ミラー（３８）を通過し、かつ環状共振器（１２
   ）を第２の循環範囲内で通過する、請求項２から６まで
   のいずれか１項に記載の測定装置。 ８、（ａ）末端反射体（１６）が入射方向に対して垂直
   に配置されたミラーであり、 （ｂ）このミラーがサーボ素子（４６）上に配置され、
   このサーボ素子は電気信号によつて入射方向に長さが変
   えられ、かつ （ｃ）サーボ素子（４６）が変調信号によつて投射され
   、この場合サーボ素子（４６）および末端反射体（１６
   ）を形成するミラーがレーザー部を変調させるための前
   記変調素子の一部である、請求項７記載の測定装置。 ９、（ａ）調整器（５１）が設けられ、この調整器には
   検出器（５０）の信号が投射され、この検出器には、環
   状共振器を第２の循環範囲で通過する光が入射し、 （ｂ）直流電圧信号が検出器（５０）の信号の場合に成
   分を位相変調周波数で零に調整するように調整器（５１
   ）によつてサーボ素子 （４６）をスイッチオンすることができる、請求項８記
   載の測定装置。 １０、サーボ素子がピエゾ調整器である、請求項８また
   は９記載の測定装置。 １１、（ａ）環状共振器（１２）を形成するミラー（４
   ０）の三分の一が部分透過性であり、この場合第１の循
   環範囲で循環する光の一部が第１の部分光線の形および
   第２の循環範囲で循環する光の一部が第２の部分光線の
   形で第３の部分透過性ミラー（４０）を通過し、 （ｂ）第１の部分光線の光が第１の検出器 （４８）に入射し、かつ （ｃ）第２の部分光線の光が第２の検出器 （５０）に入射し、この場合２つの検出器 （４８、５０）は前記検出器装置の一部を形成し、これ
   が第１の循環範囲および第２の循環範囲で循環する光波
   の差に応答する、請求項７から１０までのいずれか１項
   に記載の測定装置。 １２、（ａ）環状共振体（１２）が閉鎖された導波路（
   ５６）であり、 （ｂ）この閉鎖された導波体（５６）の片側には、レー
   ザー導波体（５８）が配置され、かつ前記の閉鎖導波路
   （５６）と光結合されており、この閉鎖導波路には、レ
   ーザー（１０）のレーザー光線が投射され、 （ｃ）この閉鎖された導波路（５６）の他の側には、末
   端反射体−導波路（６２）が配置され、かつ閉鎖された
   導波路（５６）と光結合され、かつ （ｄ）末端反射体（１６）は、第１の循環範囲の閉鎖さ
   れた導波路から末端反射体−導波路（６２）中に出力さ
   れた光が末端反射体 （１６）によつて再び末端反射体−導波路 （６２）中に反射されかつ部分的に第２の循環範囲内で
   再び閉鎖導波路（５６）中に入力されるように末端反射
   体−導波路（６２）に対応配置されている、請求項２記
   載の測定装置。 １３、（ａ）閉鎖された導波体（５６）が組合された光
   共振器であり、かつ （ｂ）レーザー導波路（５８）には、レーザー（１０）
   のレーザー光線が入力光学素子 （６６）を介して投射される、請求項８記載の測定装置
   。 １４、（ａ）第１の位相変調器（８４）が閉鎖された導
   波路（５、６）に設けられておりおよび／または （ｂ）第２の位相変調器（８６）が末端反射体−導波路
   （６２）で閉鎖導波路（５８）を有する光結合の場所と
   、末端反射体（１６）との間に設けられている、請求項
   １３記載の測定装置。 １５、レーザー導波路（５８）のレーザー（１０）の反
   対側の端部ないしは末端反射体−導波路（６２）の末端
   反射体（１６）の反対側の端部には光トラップ回路（６
   ８、７０）が配置されている、請求項１２または１３に
   記載の測定装置。 １６、（ａ）末端反射体−導波路（６２）には、閉鎖導
   波路（５８）との光結合の場所と、末端反射体（１６）
   との間で第１の検出器−導波路（７２）が光結合され、
   この第１の検出器−導波路を通して、閉鎖導波路（５６
   ）を第１の循環範囲で通過してきた、閉鎖導波路 （５６）から末端反射体（１６）の方向に導かれる光の
   一部が第１の検出器（７６）に導かれ、かつ （ｂ）レーザー導波路（５８）には、閉鎖導波路（５６
   ）との光結合の場所と、レーザー （１０）との間で第２の検出器−導波路 （７８）が光結合され、この第２の検出器導波路を通し
   て、閉鎖導波路（５６）からレーザー導波路（５８）を
   介してレーザー（１０）の方向に導かれる光の一部が第
   ２の検出器 （８２）に導かれる、請求項１２から１５までのいずれ
   か１項に記載の測定装置。 Ｉ７、（ａ）閉鎖導波路（５６）が光伝導性環状ファイ
   バー（８８）によつて形成され、 （ｂ）レーザー導波路（５８）が光伝導性ファイバー（
   ９０）によつて形成され、この光伝導性ファイバーがフ
   ァイバーカップラー （９２）を介して環状ファイバー（８８）と光結合され
   、かつ （ｃ）末端反射体−導波路（６２）が光伝導性ファイバ
   ー（９４）によつて形成され、この光伝導性ファイバー
   がファイバーカップラー（９５）を介して環状ファイバ
   ー（８８）と光結合されている、請求項１２記載の測定
   装置。 １８、第１の検出器−導波路（７２）および第２の検出
   器−導波路（７８）がそれぞれ光伝導性ファイバー（９
   ６、９８）によつて形成され、これらの光伝導性ファイ
   バーがそれぞれファイバーカップラー（１００、１０２
   ）により環状ファイバー（８８）と光結合されている、
   請求項１６または１７に記載の測定装置。 １９、レーザー導波路（５８）を形成するファイバー（
   ９０）でレーザー（１０）と、レーザー導波路（５８）
   と環状ファイバー（８８）とを光結合させるためのファ
   イバーカップラー（９２）との間で、このファイバー（
   ９０）と、第２の検出器−導波路（７８）を形成するフ
   ァイバー（９８）とを光結合させるための他のファイバ
   ーカップラー（１０２）が設けられている、請求項１８
   記載の測定装置。 ２０、末端反射体−導波路（６２）を形成するファイバ
   ー（９４）で末端反射体（１６）と、末端反射体−導波
   路（６２）と環状ファイバー（８８）とを光結合させる
   ためのファイバーカップラー（９５）との間で、このフ
   ァイバー（９４）と、第１の検出器−導波路 （７２）を形成するファイバー（９６）とを光結合させ
   るために他のファイバーカップラー（１００）が設けら
   れている、請求項１８記載の測定装置。 ２１、（ａ）環状共振器（１２）が閉鎖された導波路（
   １０６）を包含し、 （ｂ）第１の導波路（１０８）がレーザー （１０）のレーザービームによつて投射されかつ閉鎖導
   波路（１０６）の片側でこの閉鎖導波路と光結合され、
   したがつて第１の循環範囲で閉鎖導波路（１０６）中で
   循環する光波が発生され、 （ｃ）第２の導波路（１１２）が第１の導波路（１０８
   ）と一緒になるようにレーザー （１０）と、第１の導波路（１０８）と閉鎖導波路（１
   ０８）との光結合の場所との間で第１の導波路（１０８
   ）と光結合され、 （ｄ）第２の導波路（１１２）が第１の導波路（１０８
   ）の反対側で閉鎖導波路（１０６）と光結合され、した
   がつて第２の循環範囲で閉鎖導波路（１０６）中で循環
   する光波が発生される、請求項１記載の測定装置。 ２２、（ａ）第１の導波路（１０８）および第２の導波
   路（１１２）がそれぞれ閉鎖導波路 （１０６）に対して接線方向に配置され、したがつて光
   が第１の循環範囲でレーザー （１０）から第１の導波路（１０８）を介して閉鎖導波
   路（１０６）中に入力され、ならびに閉鎖導波路（１０
   ６）から第１の導波路（１０８）中に出力され、光が第
   ２の循環範囲でレーザー（１０）から第２の導波路 （１１２）を介して閉鎖導波路（１０６）中に入力され
   、ならびに閉鎖導波路（１０６）から第２の導波路（１
   １２）中に出力され、かつ （ｂ）それぞれ検出器（１１８、１２０）が第１の導波
   路（１０８）および第２の導波路 （１１２）のレーザー（１０）から離れた端部に配置さ
   れている、請求項２０記載の測定装置。 ２３、位相変調器（１２２）が第１の導波路（１０８）
   の部分内でレーザー（１０）と、第２の導波路（１１２
   ）との光結合の場所との間に設けられている、請求項２
   １記載の測定装置。