JPS63312686A - Ring laser gyro - Google Patents
Ring laser gyroInfo
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
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- H01S3/081—Construction or shape of optical resonators or components thereof comprising three or more reflectors
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〈産業上の利用分野〉
本発明は、回転角を検出するジャイロのうち光を用いた
リングレーザジャイロに関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION <Industrial Application Field> The present invention relates to a ring laser gyro that uses light among gyros that detect rotation angles.
〈従来の技術〉
回転運動する系において、その運動方向に沿って−回り
する光（例えば、時計方向回りの光、Ｃ１ｏｃｋ ｗ
ｉｓｅ）と、その反対の方向に−回りする光（例えば、
反時計方向回りの光、ｃｏｕｎｔｅｒ−ｃｌｏｃｋ
ｗｉｓｅ）とを比較すると、時計方向回りの光路長が少
し長（、反時計方向回りの光路長が短くなる傾向にある
。<Prior art> In a rotating system, light that rotates along the direction of movement (for example, clockwise light, C1ockw
is) and light rotating in the opposite direction (e.g.
counterclockwise light, counter-clock
(wise), the optical path length in the clockwise direction tends to be slightly longer (and the optical path length in the counterclockwise direction tends to be shorter).
従って、光伝送路をリング形に組み込み、ある一箇所か
ら、時計方向回りと反時計方向回りとに夫々光を導入し
、その所定距離を回り終わった各出力光を取り出せば、
この両者には何らかの差が生じるため、この差に適当な
数値処理を施せば、回転運動系の回転速度やその方向等
が決定される。Therefore, if the optical transmission line is built into a ring shape, light is introduced clockwise and counterclockwise from one point, and each output light is extracted after having traveled a predetermined distance.
Since some difference occurs between the two, if this difference is subjected to appropriate numerical processing, the rotational speed of the rotary motion system, its direction, etc. can be determined.
例えば、再出力光を重ね合わせて干渉縞を作り、この干
渉縞の移動量とその方向から、回転運動系の回転速度の
大きさや向きを決定している。For example, interference fringes are created by superimposing the re-output lights, and the magnitude and direction of the rotation speed of the rotary motion system are determined from the amount of movement and direction of the interference fringes.
この方式の干渉計が、所謂サニヤックのリング干渉計と
言われるもので、このような光を用いた干渉計を一般に
リングレーザジャイロと呼んでいる。This type of interferometer is called a Sagnac ring interferometer, and an interferometer using such light is generally called a ring laser gyro.
従来、この種のリングレーザジャイロでは、光源として
、精密加工で成形された石英製セル中にヘリウム（Ｈｅ
）ガスとネオン（Ｎｅ）ガスを封入したものを用い、こ
のセル中でＨｅ−Ｎｅレ−ザを発振させ、この発振光を
リング形の光伝送路に導入していた。Conventionally, this type of ring laser gyro uses helium (He) as a light source in a quartz cell formed by precision processing.
) gas and neon (Ne) gas were used, a He--Ne laser was oscillated in this cell, and this oscillated light was introduced into a ring-shaped optical transmission line.
〈発明が解決しようとする問題点〉
しかしながら、この従来のリングレーザジャイロにあっ
ては、石英製セルの加工に高精度が要求されるため、発
光体が極めて高価となり、また装置全体の大型化も避け
られなかった。このため、航空機用等の高価な対象のジ
ャイロとしては使用可能とされるが、低コストが要求さ
れる、例えば、通常の自動車用等のジャイロとしては不
向きであった。<Problems to be solved by the invention> However, in this conventional ring laser gyro, high precision is required in the processing of the quartz cell, which makes the light emitter extremely expensive and increases the size of the entire device. was also unavoidable. Therefore, although it can be used as a gyro for expensive objects such as aircraft, it is not suitable for use as a gyro for ordinary automobiles, etc., which requires low cost.
本発明は、このような従来の実情に鑑みてなされたもの
である。The present invention has been made in view of such conventional circumstances.
く問題点を解決するための手段〉
か−る本発明の特徴とする点は、リング形でその一部ま
たは全部が単結晶導波路として基板上に形成されたリン
グ状干渉部と、該リング状干渉部に伝送光を導入する発
光部と、前記リング状干渉部での時計方向回りおよび反
時計方向回りの伝送光を検出する光検出部とからなるリ
ングレーザジャイロにある。Means for Solving the Problems> The present invention is characterized by a ring-shaped interference part formed on a substrate, a part or all of which is a single crystal waveguide; The ring laser gyro includes a light emitting section that introduces transmitted light into the ring-shaped interference section, and a light detection section that detects the clockwise and counterclockwise transmitted light in the ring-shaped interference section.
〈作用〉
本発明では、発光部からリング状干渉部に導入された光
はリング状干渉部内を時計方向回りおよび反時計方向回
りで伝送され、光検出部において、検出される。この検
出された両出力光の偏差に対して、適当な数値処理を施
すことにより、このリングレーザジャイロを取付けた回
転運動系の回転速度やその方向等を決定することができ
る。<Operation> In the present invention, light introduced from the light emitting section to the ring-shaped interference section is transmitted clockwise and counterclockwise within the ring-shaped interference section, and is detected by the light detection section. By performing appropriate numerical processing on the detected deviation between the two output lights, it is possible to determine the rotational speed and direction of the rotational movement system to which the ring laser gyro is attached.
〈実施例〉
第１図は本発明に係るリングレーザジャイロの一実施例
を示したものである。<Embodiment> FIG. 1 shows an embodiment of a ring laser gyro according to the present invention.
同図において、１は基板であり、この基板１上にリング
状干渉部２が設けである。このリング状干渉部２は三角
形状（四角、その他の多角形も可）で、その各辺は単結
晶導波路３，３．３として形成されている。そして、そ
の底辺の一方には伝送光の導入部としてのビームスプリ
ッタ部４が付設されてあり、また底辺の他方には伝送光
の取出部としてのビームスプリッタ部５が付設されてあ
り、さらに頂部には伝送光の反射部としての反射鏡部６
が付設されである。In the figure, 1 is a substrate, and a ring-shaped interference part 2 is provided on this substrate 1. This ring-shaped interference portion 2 has a triangular shape (square or other polygonal shapes are also possible), and each side thereof is formed as a single crystal waveguide 3, 3.3. A beam splitter section 4 is attached to one of the bottom sides as an introduction section for the transmitted light, and a beam splitter section 5 is attached to the other bottom side as an output section for the transmitted light. includes a reflecting mirror section 6 as a reflecting section for transmitted light.
It is attached.
上記干渉部２の伝送光導入部のビームスプリッタ部４に
は、発光部７が対峙させてあり、また上記干渉部２の伝
送光取出部としてのビームスプリッタ部５には、この干
渉部２での時計方向回りおよび反時計方向回りの伝送光
を検出する２個の光検出部８．９が対峙させである。The beam splitter section 4 of the transmitted light introduction section of the interference section 2 is opposed to the light emitting section 7, and the beam splitter section 5 as the transmission light extraction section of the interference section 2 is opposed to the beam splitter section 4 of the interference section 2. Two photodetectors 8.9 are arranged facing each other to detect transmitted light in the clockwise and counterclockwise directions.
上記基板１としては、例えば５ｃｍ角で厚さ２ｍｍ程度
の石英製基板が使用され、その平面度をλ／１０程度の
精度で研摩し、リング状干渉部２の単結晶導波路３は、
２００μｍ径のＮｄ−ＹＡＧ、Ｅｒ−ＹＡＧ、Ｃｒ−Ａ
ｆ、Ｏ，等の単結晶ファイバで形成し、例えば−辺の長
さを１５ｍｍ程度としである。各単結晶導波路３，３．
３の結合部のビームスプリッタ部４，５および反射鏡部
６は、ミラー系を構成し、例えば石英製プリズム等で形
成するとよく、各部の機能に応じて、種々の反射率を有
するハーフミラ−や反射ミラーを内蔵させてあり、その
反射ミラーの薄膜は、例えばＳｔ、、／Ｔｉｅ、等で形
成するとよい。As the substrate 1, for example, a quartz substrate of about 5 cm square and about 2 mm thick is used, and its flatness is polished to an accuracy of about λ/10, and the single crystal waveguide 3 of the ring-shaped interference part 2 is
200 μm diameter Nd-YAG, Er-YAG, Cr-A
It is formed from a single crystal fiber such as f, 0, etc., and has, for example, a negative side length of about 15 mm. Each single crystal waveguide 3,3.
The beam splitter parts 4 and 5 of the coupling part 3 and the reflecting mirror part 6 constitute a mirror system, and are preferably formed of, for example, a quartz prism. A reflection mirror is built in, and the thin film of the reflection mirror may be formed of, for example, St, /Tie, or the like.
上記発光部７としては、発光ダイオード（ＬＥＤ）、半
導体レーザ（ＬＤ）、その他のレーザ、白色燈等が使用
可能であり、また上記光検出部８゜９の素子としては、
フォトダイオード（ＰＤ）、アバランシェ・フォトダイ
オード（ＡＰＤ）、硫化カドニウム（ＣａＳ）等が使用
できる。As the light emitting section 7, a light emitting diode (LED), a semiconductor laser (LD), another laser, a white light, etc. can be used, and as the element of the light detecting section 8.9,
A photodiode (PD), avalanche photodiode (APD), cadmium sulfide (CaS), etc. can be used.
このように構成された本発明のリングレーザジャイロに
おいては、半導体レーザの発光部７から、０．８１５μ
ｍの波長で８００ｍＷの光をビームスプリッタ部４に導
入したところ、内部のハーフミラ−により光は二つに分
離され、時計方向回り光と反時計方向回り光として、リ
ング状干渉部２に入射される。この際の入力パワーは約
２６０ｍＷであった。In the ring laser gyro of the present invention configured as described above, a light of 0.815μ is emitted from the light emitting section 7 of the semiconductor laser.
When light of 800 mW with a wavelength of Ru. The input power at this time was approximately 260 mW.
このリング状干渉部２の単結晶ファイバからなる導波路
３，３．３は１０ｍＷの闇値で発振し、取出部のビーム
スプリッタ部５を介して、光検出部８，９から取り出さ
れる。この光検出部８．９での各出力光の波長は１．０
６４μｍであり、その出力は１５ｍＷであった。The waveguides 3, 3.3 made of single crystal fibers of the ring-shaped interference section 2 oscillate at a dark value of 10 mW, and are extracted from the photodetectors 8, 9 via the beam splitter section 5 of the extraction section. The wavelength of each output light from this photodetector 8.9 is 1.0
64 μm, and its output was 15 mW.
従って、か＼る本発明のリングレーザジャイロを回転運
動系に取付ければ、十分検出可能とされる上記両出力光
の偏差から回転速度の大きさやその方向を等を決定する
ことができる。Therefore, if the ring laser gyro of the present invention is attached to a rotating system, the magnitude and direction of the rotational speed can be determined from the deviation between the two output lights, which can be detected sufficiently.
第２図は本発明に係るリングレーザジャイロの他の実施
例を示したものである。FIG. 2 shows another embodiment of the ring laser gyro according to the present invention.
この実施例の場合も基本的には、上記第１図の実施例と
同様であるが、リング状干渉部２の単結晶導波路３は三
角形状の底辺部分にのみ形成してあり、発光部７からの
伝送光はレンズ１０を介して、この単結晶導波路３に導
入させる構造としである。This embodiment is basically the same as the embodiment shown in FIG. The transmitted light from 7 is introduced into this single crystal waveguide 3 via a lens 10.
この単結晶導波路３も、Ｎｄ−ＹＡＧ、Ｅｒ ・ＹＡＧ
、Ｃｒ−ＡＮ□Ｏ１等の単結晶ファイバで形成され、そ
の端部には、３ａ、３ｂには反射ミラーが形成されてい
る。この反射ミラーは用いる波長の光を最大に透過させ
得る無反射コートとしである。この単結晶導波路３で、
発振したレーザ光は、ビームスプリッタ部４，５および
反射鏡部６のミラー系により、時計方向回り光と反時計
方向回り光とに分離され、所定の伝送後、光検出部８．
９で検出される。This single crystal waveguide 3 is also made of Nd-YAG, Er/YAG.
, Cr-AN□O1 or the like, and reflective mirrors 3a and 3b are formed at the ends thereof. This reflective mirror has a non-reflective coating that allows maximum transmission of light of the wavelength used. With this single crystal waveguide 3,
The oscillated laser beam is separated into clockwise light and counterclockwise light by a mirror system of beam splitter units 4 and 5 and a reflecting mirror unit 6, and after a predetermined transmission, is transmitted to a photodetector unit 8.
Detected at 9.
この検出された信号情報は、上述のようにして処理され
、回転運動系の回転速度の大きさやその方向を等を決定
することができる。This detected signal information is processed as described above to determine the magnitude and direction of the rotational speed of the rotary motion system.
〈発明の効果〉
以上の説明から明らかなように本発明のリングレーザジ
ャイロによれば、次のようにな効果を得ることができる
。<Effects of the Invention> As is clear from the above description, according to the ring laser gyro of the present invention, the following effects can be obtained.
■発光部として、従来のように精密な加工が要求される
石英製セルに代えて、通常の発光部品である発光ダイオ
ード、半導体レーザ、その他のレーザ、白色燈等が広く
使用できるため、低コストの製造が可能となる。従って
、航空機用のジャイロとしては勿論のこと、自動車用等
のジャイロとしても十分使用可能なものを提供すること
ができる。■As the light-emitting part, instead of the conventional quartz cells that require precision processing, ordinary light-emitting components such as light-emitting diodes, semiconductor lasers, other lasers, and white lights can be widely used, resulting in low cost. It becomes possible to manufacture Therefore, it is possible to provide a gyro that can be used not only as a gyro for aircraft but also as a gyro for automobiles and the like.
■単結晶導波路の基板上への形成等を含め、通常の光集
積基板技術により、製造できるため、小型化が可能であ
る。この小型化と上記０項の低コスト化により、例えば
１車両の複数の部位に多数のジャイロを設置して、測定
精度の向上を図ることが容易になる。■It can be manufactured using normal optical integrated substrate technology, including the formation of a single crystal waveguide on a substrate, so miniaturization is possible. This miniaturization and the cost reduction of the above-mentioned zero term make it easy to install a large number of gyros at a plurality of locations in one vehicle, for example, to improve measurement accuracy.
■また、使用する発光部品や光検出部品の選定により、
出力パワーや精度の自由度が大きく、目的や用途に適し
た種々のジャイロを提供することができる。■Also, depending on the selection of light emitting parts and light detection parts used,
It has a large degree of freedom in terms of output power and accuracy, and can provide a variety of gyros suitable for different purposes and uses.
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明に係るリングレーザジャイロの一実施例
を示した概略説明図、第２図は本発明に係るリングレー
ザジャイロの他の実施例を示した概略説明図である。
図中、
１・・・基板、
２・・・リング状干渉部、
３・・・単結晶導波路、
４・・・ビームスプリッタ部、
５・・・ビームスプリッタ部、
６・・・反射鏡部、
７・・・発光部、
８・・・光検出部、
９・・・光検出部、[Brief Description of the Drawings] Fig. 1 is a schematic explanatory diagram showing one embodiment of the ring laser gyro according to the present invention, and Fig. 2 is a schematic explanatory diagram showing another embodiment of the ring laser gyro according to the present invention. It is a diagram. In the figure, 1...Substrate, 2...Ring-shaped interference part, 3...Single crystal waveguide, 4...Beam splitter part, 5...Beam splitter part, 6...Reflector part , 7... Light-emitting section, 8... Photo-detecting section, 9... Photo-detecting section,
Claims (1)
板上に形成されたリング状干渉部と、該リング状干渉部
に伝送光を導入する発光部と、前記リング状干渉部での
時計方向回りおよび反時計方向回りの伝送光を検出する
光検出部とからなるリングレーザジャイロ。a ring-shaped interference part formed on a substrate, in part or in whole as a single-crystal waveguide; a light emitting part that introduces transmitted light into the ring-shaped interference part; and a clockwise direction in the ring-shaped interference part. A ring laser gyro consisting of a photodetector that detects transmitted light in the circular and counterclockwise directions.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14946687A JPS63312686A (en) | 1987-06-16 | 1987-06-16 | Ring laser gyro |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14946687A JPS63312686A (en) | 1987-06-16 | 1987-06-16 | Ring laser gyro |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63312686A true JPS63312686A (en) | 1988-12-21 |
Family
ID=15475754
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14946687A Pending JPS63312686A (en) | 1987-06-16 | 1987-06-16 | Ring laser gyro |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63312686A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5283801A (en) * | 1992-05-26 | 1994-02-01 | Trw Inc. | External resonant ring cavity for generating high-peak-power laser pulses |
| JP2007139780A (en) * | 2005-11-17 | 2007-06-07 | Honeywell Internatl Inc | Optical gyroscope with free space resonator, and method of detecting inertial rotation speed |
| JP2009031163A (en) * | 2007-07-27 | 2009-02-12 | Minebea Co Ltd | Semiconductor ring laser gyro |
-
1987
- 1987-06-16 JP JP14946687A patent/JPS63312686A/en active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5283801A (en) * | 1992-05-26 | 1994-02-01 | Trw Inc. | External resonant ring cavity for generating high-peak-power laser pulses |
| JP2007139780A (en) * | 2005-11-17 | 2007-06-07 | Honeywell Internatl Inc | Optical gyroscope with free space resonator, and method of detecting inertial rotation speed |
| JP2009031163A (en) * | 2007-07-27 | 2009-02-12 | Minebea Co Ltd | Semiconductor ring laser gyro |
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