WO1990015967A1 - Fibre laser gyrometer - Google Patents

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WO1990015967A1
WO1990015967A1 PCT/EP1990/000985 EP9000985W WO9015967A1 WO 1990015967 A1 WO1990015967 A1 WO 1990015967A1 EP 9000985 W EP9000985 W EP 9000985W WO 9015967 A1 WO9015967 A1 WO 9015967A1
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coupler
laser diode
fiber
light transmission
fiber gyro
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PCT/EP1990/000985
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Inventor
Eberhard Kiesel
Michael Neukirch
Original Assignee
Teldix Gmbh
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    • 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
    • G01C19/728—Assemblies for measuring along different axes, e.g. triads

Definitions

  • the invention relates to a fiber gyro system with the three spatial axes assigned fiber gyros according to the preamble of the main claim.
  • Fiber gyros are e.g. B. from EP 123 499. Such a fiber gyro superimposes two light beams within a closed light path consisting of an optical fiber wound into a coil. Their interference is determined with a decoupling optics and a photodiode in a downstream evaluation device and represents a measure of the rotational speed acting on the fiber gyroscope.
  • a fiber gyro system is one with several, e.g. B. three fiber gyros realized navigation system, in each of which a fiber gyroscope is arranged on one of the three spatial axes and measures the rotational speed about this spatial axis.
  • a fiber gyroscope is arranged on one of the three spatial axes and measures the rotational speed about this spatial axis.
  • arrangements of two or more than three fiber gyros are conceivable. So in a fiber gyro system z. B. four fibers can be used. Three of these fiber gyros are arranged on the three spatial axes and a fourth for redundancy in such a way that it measures components of the rotational speeds around the three spatial axes. Should one of the gyros arranged on the three spatial axes fail, the function of the system can be maintained via the fourth gyro.
  • the invention has for its object to reduce the manufacturing costs for a fiber gyro system by reducing the component and integration effort.
  • At least three fiber coils with associated modulators and beam splitters (couplers) are required, which at the same time are also a superimposition point for the formation of the rotational-rate-dependent interference.
  • all optical components arranged in front of the coupler can, depending on the concept, be partially omitted, replaced by another component or arranged at a different position in the light transmission channel.
  • All fiber gyro system concepts according to the invention is, however, the same in that only one common laser diode is used for all fiber gyros used in the fiber gyro system.
  • Figures 2 to 11 different concepts of the fiber gyro system according to the invention when using a laser diode and three fiber gyros.
  • Fig. 1 shows a fiber gyroscope according to the prior art.
  • This fiber gyro contains a laser diode LD, a first coupler 1, a polarizer P, a second coupler 2, an optical fiber coil FS with modulator MOD and a detector D.
  • a fiber gyroscope system constructed with fiber gyroscopes according to the prior art contains several, e.g. . B. three, completely identical fiber gyroscope according to FIG. 1, which are arranged for measuring the rotational speed on the three axes X, Y, Z of the navigation system. With this fiber gyro system, no optical component is used multiple times.
  • FIG. 2a shows a laser diode LD used for all fiber gyros and two additional 2 x 2 couplers 3.
  • 2 x 2 couplers is to be understood as a coupler with two inputs and two outputs.
  • the two additional couplers 3 split the output light wave of the laser diode LD over the three light transmission channels of the individual fiber gyroscopes.
  • the three coupler outputs of the two additional couplers 3a, 3b are each connected to the first 2 2 coupler 1 of a fiber gyroscope constructed according to the prior art except for the laser diode LD, so that the output light wave of the laser is in each case after the second additional 2 2 coupler 3b diode LD the first 2 2 coupler 1 is supplied.
  • the further signal Work or the acquisition of the rotation rate-dependent signal is carried out like a fiber gyroscope according to the prior art. It is advantageous here to determine the division ratios of the couplers so that all measuring units receive the same light output. Should, e.g. B. for reasons of redundancy, more than three measuring units may be necessary, this principle can also be adapted to any number of measuring units.
  • the output light wave of the laser diode LD is fed to a 3 ⁇ 3 coupler 4 (coupler with three inputs and three outputs).
  • This 3 3 coupler 4 divides the output light wave of the laser diode LD into the three light transmission channels of the three fiber gyros.
  • the three outputs of the 3 3 coupler 4 are connected to the first 2 x 2 couplers 1 of the fiber gyros, which are otherwise constructed in accordance with the prior art.
  • the further signal processing or the extraction of the rotation rate-dependent sipial is carried out as in a fiber gyro according to the prior art.
  • FIG. 2c the 3 x 3 coupler 4 according to Fig. 2b has been replaced by a 1 x 3 coupler 5.
  • a 1 x 3 coupler has one input and three outputs.
  • the three outputs of the 1 x 3 coupler 5 are, as already described in FIGS. 2a and 2b, connected to the first 2 x 2 couplers 1.
  • the output light wave of the laser diode LD is divided by the 1 x 3 coupler 5 into the three light transmission channels of the individual fiber gyros.
  • FIG. 2d shows a laser diode LD with three output lines, so that in this version no additional coupling elements are required to divide the output light wave of the laser diode LD.
  • These three output lines of the laser diode LD are also connected to the first 2 ⁇ 2 coupler 1 and the further signal processing or the extraction of the signal dependent on the rotation rate takes place as in a fiber gyro according to the prior art.
  • the first 2 ⁇ 2 couplers 1 and the detectors D used in the fiber gyroscopes according to the prior art are omitted.
  • two additional ones are used 2 x 2 couplers 7 (FIG. 3a) or an additional 3 x 3 coupler 8 (FIG. 3b) are used, which divide the output light wave of the laser diode LD over the three light transmission channels.
  • the three outputs of the two 2 x 2 couplers 7 and 3 x 3 couplers 8 are connected to the polarizers P of the individual fiber gyros.
  • a common detector D is used for all three rotation rates, which is connected to the first additional 2 x 2 coupler 7a or to the 3 x 3 coupler 8.
  • the first 2 ⁇ 2 couplers 1 used in the fiber gyros according to the prior art, the polarizers P and the detectors D are omitted.
  • the output light wave of the common laser diode LD is replaced by two 2 x 2 couplers 9 (Fig. 4a) and divided once by a 3 x 3 coupler 10 (Fig. 4b).
  • the three outputs of the couplers 9, 10 are connected to the second couplers 2 of the individual fiber gyros.
  • a common detector D is used for all three rotation rates, which is preceded by a polarizer P. Firstly, the two optical components detector D and polarizer P are connected to the first 2 x 2 coupler 9a (FIG. 4a) and once the two optical components are connected to the 3 3 coupler 10.
  • the output light wave of the laser diode LD is either by two additional 2 x 2 couplers 11 (FIG. 5a), by an additional 3 x 3 coupler 12 (FIG. 5b), by an additional one 1 x 3 coupler 13 (FIG. 5c) or by an optical switch 14 operating in multiplex mode or an integrated optical module (FIG. 5d) divided between the three light transmission channels.
  • These optical components are the second 2 x 2 couplers 2 of the individual fiber gyroscope measured upstream of the prior art.
  • a common detector D as in the concepts corresponding to FIGS.
  • a common module 16 is used for the laser diode LD and for the detector D, in which the laser diode LD and detector D are combined.
  • FIG. 7 shows a structure similar to that of FIG. 3a.
  • laser diode LD and detector D are only integrated in a common housing 16 in addition to the version corresponding to FIG. 3a.
  • FIG. 8 shows the version of FIG. 3b with a common housing 16 for laser diode LD and detector D.
  • FIG. 11 shows a structure similar to that of FIG. 5c.
  • the laser diode LD and the detector D have been integrated in the common housing 16 only in addition to the measures according to FIG. 5c.
  • the laser diode LD and the detector D are combined in a common housing 16
  • the laser diode LD and the detector D have to operate in the pulse mode since only one optical fiber is supplied to both components.
  • the detection of the signal takes place, for. B. during the rest period of the laser.

Abstract

The invention proposes a range of designs for a fibre laser gyrometer system with at least two fibre laser gyrometers. In all designs, only a single common laser diode is used for all gyrometers. The light wave emitted by the laser diode is distributed, for example by couplers, to the three light-transmission channels of the individual fibre laser gyrometers. By judicious arrangement and the use of versatile optical components, the number of components can be reduced and assembly simplified.

Description

FaserkreiselsystemFiber gyro system
Die Erfindung betrifft ein Faserkreiselsystem mit den drei Raumachsen zu¬ geordneten Faserkreiseln nach der Gattung des Hauptanspruchs.The invention relates to a fiber gyro system with the three spatial axes assigned fiber gyros according to the preamble of the main claim.
Stand der TechnikState of the art
Faserkreisel sind z. B. aus der EP 123 499 bekannt. Ein solcher Faserkrei¬ sel überlagert innerhalb eines geschlossenen, aus einer zu einer Spule ge¬ wickelten Lichtleitfaser bestehenden Lichtweges, zwei Lichtstrahlen. Deren Interferenz wird mit einer Auskoppeloptik und einer Photodiode in einer nachgeschalteten Auswerteeinrichtung ermittelt und stellt ein Maß für die auf den Faserkreisel einwirkende Drehgeschwindigkeit dar.Fiber gyros are e.g. B. from EP 123 499. Such a fiber gyro superimposes two light beams within a closed light path consisting of an optical fiber wound into a coil. Their interference is determined with a decoupling optics and a photodiode in a downstream evaluation device and represents a measure of the rotational speed acting on the fiber gyroscope.
Ein Faserkreiselsystem ist ein mit mehreren, z. B. drei Faserkreiseln rea¬ lisiertes Navigationssystem, bei dem je ein Faserkreisel auf eine der drei Raumachsen angeordnet ist und die Drehgeschwindigkeit um diese Raumachse mißt. In speziellen Ausbildungen von Referenz- oder Navigationssystemen sind Anordnungen von zwei oder mehr als drei Faserkreiseln denkbar. So können in einem Faserkreiselsystem z. B. vier Faserkreiεel verwendet werden. Drei dieser Faserkreisel sind auf den drei Raumachsen angeordnet und ein vierter zur Redundanz so, daß er Komponenten der Drehgeschwindigkeiten um die drei Raumachsen mißt. Sollte einer der auf den drei Raumachsen angeord¬ neten Kreisel ausfallen, kann über den vierten Kreisel die Funktion des Sy¬ stems aufrecht erhalten werden.A fiber gyro system is one with several, e.g. B. three fiber gyros realized navigation system, in each of which a fiber gyroscope is arranged on one of the three spatial axes and measures the rotational speed about this spatial axis. In special designs of reference or navigation systems, arrangements of two or more than three fiber gyros are conceivable. So in a fiber gyro system z. B. four fibers can be used. Three of these fiber gyros are arranged on the three spatial axes and a fourth for redundancy in such a way that it measures components of the rotational speeds around the three spatial axes. Should one of the gyros arranged on the three spatial axes fail, the function of the system can be maintained via the fourth gyro.
Weiter sind Systeme möglich, bei denen auf einzelnen oder allen Raumachsen zwei Faserkreisel mit verschiedenen Empfindlichkeitsbereichen angeordnet sind oder bei Referenzsystem, z. B. Robotersteuerungen, wo nur zwei Frei¬ heitsgrade überwacht werden müssen.Systems are also possible in which two fiber gyros with different sensitivity ranges are arranged on individual or all spatial axes, or in the case of a reference system, e.g. B. robot controls, where only two degrees of freedom need to be monitored.
Aufgabe der ErfindungObject of the invention
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch Verminderung des Bauteile- und Integrationsaufwandes die Herstellkosten für ein Faserkreiselsystem zu senken.The invention has for its object to reduce the manufacturing costs for a fiber gyro system by reducing the component and integration effort.
Die Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 genann¬ ten Merkmale gelöst. Weitere Vorteile und Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus der Beschreibung.The object is achieved by the features mentioned in the characterizing part of claim 1. Further advantages and configurations result from the subclaims and from the description.
Auf der Basis der All-Fiber-Technologie, d.h. alle Komponenten des Faser¬ kreisels sind durch faseroptische Komponenten realisiert, gibt es für ein mit Faserkreiseln zu realisierendes Faserkreiselsystem verschiedene Reali- sierungsmδglichkeiten, die sich hinsichtlich ihrer Wirtschaftlichkeit (Bau¬ teileaufwand, Integrationsaufwand) und technischen Spezifikationen (Meßver¬ halten, Gewicht, Volumen) unterscheiden.On the basis of all-fiber technology, i.e. all components of the fiber gyro are realized by fiber-optic components, there are various implementation options for a fiber gyroscope system that can be realized with fiber gyros, which differ in terms of their economy (component expense, integration effort) and technical specifications (measuring behavior, weight, volume) differentiate.
Zur Drehgeschwindigkeitsbestimmung in drei voneinander unabhängigen und verschiedenen Drehrichtungen werden mindestens drei Faserspulen mit zugehö¬ rigen Modulatoren und Strahlteilern (Koppler), die gleichzeitig auch Über¬ lagerungsstelle zur Bildung der drehratenabhängigen Interferenz sind, benö¬ tigt. Bis auf die Laserdiode können alle vor dem Koppler angeordneten opti¬ schen Komponenten, je nach Konzept, teilweise entfallen, durch ein anderes Bauteil ersetzt oder an einer anderen Position im Lichtübertragungskanal angeordnet werden. Alle erfindungsgemäßen Faserkreiselsystem-Konzepten ist jedoch gleich, daß für alle im Faserkreiselsystem verwendeten Faserkreisel nur eine gemeinsame Laserdiode verwendet wird.To determine the rotational speed in three mutually independent and different directions of rotation, at least three fiber coils with associated modulators and beam splitters (couplers) are required, which at the same time are also a superimposition point for the formation of the rotational-rate-dependent interference. Except for the laser diode, all optical components arranged in front of the coupler can, depending on the concept, be partially omitted, replaced by another component or arranged at a different position in the light transmission channel. All fiber gyro system concepts according to the invention is, however, the same in that only one common laser diode is used for all fiber gyros used in the fiber gyro system.
FigurenbeschreibungFigure description
Anhand der Zeichnung werden Äusführungsbeispiele der Erfindung näher er¬ läutert.Based on the drawing, exemplary embodiments of the invention are explained in more detail.
Es zeigen:Show it:
Fig. 1 einen Faserkreisel nach dem Stand der Technik,1 shows a fiber gyroscope according to the prior art,
Figuren 2 bis 11 verschiedene Konzepte des erfindungsgemäßen Faserkreisel¬ systems bei Verwendung einer Laserdiode und drei Faser¬ kreiseln.Figures 2 to 11 different concepts of the fiber gyro system according to the invention when using a laser diode and three fiber gyros.
Fig. 1 zeigt einen Faserkreisel nach dem Stand der Technik. Dieser Faser¬ kreisel enthält eine Laserdiode LD, einen ersten Koppler 1, eine Polari¬ sator P, eine zweiten Koppler 2, eine Lichtleitfaserspule FS mit Modulator MOD und einen Detektor D. Ein mit Faserkreiseln nach dem Stand der Technik aufgebautes Faserkreiselsystem beinhaltet mehrere, z. B. drei, vollkommen identisch aufgebaute Faserkreisel entsprechend Fig. 1, die zur Messung der Drehgeschwindigkeit auf den drei Achsen X, Y, Z des Navigationssystems an¬ geordnet sind. Bei diesem Faserkreiselsystem wird keine optische Komponente mehrfach genutzt.Fig. 1 shows a fiber gyroscope according to the prior art. This fiber gyro contains a laser diode LD, a first coupler 1, a polarizer P, a second coupler 2, an optical fiber coil FS with modulator MOD and a detector D. A fiber gyroscope system constructed with fiber gyroscopes according to the prior art contains several, e.g. . B. three, completely identical fiber gyroscope according to FIG. 1, which are arranged for measuring the rotational speed on the three axes X, Y, Z of the navigation system. With this fiber gyro system, no optical component is used multiple times.
Fig. 2a zeigt eine für alle Faserkreisel gemeinsam genutzte Laserdiode LD und zwei zusätzliche 2 x 2 Koppler 3. Unter 2 x 2 Koppler ist ein Koppler mit zwei Ein- und zwei Ausgängen zu verstehen. Durch die beiden zusätzli¬ chen 2 2 Koppler 3 wird die Ausgangslichtwelle der Laserdiode LD auf die drei Lichtübertragungskanäle der einzelnen Faserkreisel aufgeteilt. Die drei Kopplerausgänge der beiden zusätzlichen Koppler 3a, 3b sind jeweils mit dem ersten 2 2 Koppler 1 eines bis auf die Laserdiode LD gemäß dem Stand der Technik aufgebauten Faserkreisels verbunden, so daß jeweils nach dem zweiten zusätzlichen 2 2 Koppler 3b die Ausgangslichtwelle der Laser¬ diode LD dem ersten 2 2 Koppler 1 zugeführt wird. Die weitere Signalver- arbeitung bzw. die Gewinnung des drehratenabhängigen Signals erfolgt wie bei einem Faserkreisel nach dem Stand der Technik. Hierbei ist es vorteil¬ haft, die Teilungsverhältnisse der Koppler so festzulegen, daß alle Meßein¬ heiten gleiche Lichtleistung erhalten. Sollten, z. B. aus Redundanzgründen mehr als drei Meßeinheiten notwendig sein, so läßt sich dieses Prinzip auch an eine (beliebige) Zahl von Meßeinheiten anpassen.FIG. 2a shows a laser diode LD used for all fiber gyros and two additional 2 x 2 couplers 3. 2 x 2 couplers is to be understood as a coupler with two inputs and two outputs. The two additional couplers 3 split the output light wave of the laser diode LD over the three light transmission channels of the individual fiber gyroscopes. The three coupler outputs of the two additional couplers 3a, 3b are each connected to the first 2 2 coupler 1 of a fiber gyroscope constructed according to the prior art except for the laser diode LD, so that the output light wave of the laser is in each case after the second additional 2 2 coupler 3b diode LD the first 2 2 coupler 1 is supplied. The further signal Work or the acquisition of the rotation rate-dependent signal is carried out like a fiber gyroscope according to the prior art. It is advantageous here to determine the division ratios of the couplers so that all measuring units receive the same light output. Should, e.g. B. for reasons of redundancy, more than three measuring units may be necessary, this principle can also be adapted to any number of measuring units.
In Fig. 2b wird die Ausgangslichtwelle der Laserdiode LD einem 3 x 3 Kopp¬ ler 4 (Koppler mit drei Ein- und drei Ausgängen) zugeführt. Dieser 3 3 Koppler 4 teilt die Ausgangslichtwelle der Laserdiode LD auf die drei Lichtübertragungskanäle der drei Faserkreisel auf. Die drei Ausgänge des 3 3 Kopplers 4 sind mit den ersten 2 x 2 Kopplern 1 der, ansonsten ent¬ sprechend dem Stand der Technik aufgebauten, Faserkreisel verbunden.2b, the output light wave of the laser diode LD is fed to a 3 × 3 coupler 4 (coupler with three inputs and three outputs). This 3 3 coupler 4 divides the output light wave of the laser diode LD into the three light transmission channels of the three fiber gyros. The three outputs of the 3 3 coupler 4 are connected to the first 2 x 2 couplers 1 of the fiber gyros, which are otherwise constructed in accordance with the prior art.
Die weitere Signalverarbeitung bzw. die Gewinnung des drehratenabhängigen Sicpials erfolgt wie bei einem Faserkreisel gemäß dem Stand der Technik.The further signal processing or the extraction of the rotation rate-dependent sipial is carried out as in a fiber gyro according to the prior art.
In Fig. 2c ist der 3 x 3 Koppler 4 lt. Fig. 2b durch einen 1 x 3 Koppler 5 ersetzt worden. Ein 1 x 3 Koppler besitzt einen Ein- und drei Ausgänge. Die drei Ausgänge des 1 x 3 Kopplers 5 sind, wie bei den Fig. 2a und 2b bereits beschrieben, mit den ersten 2 x 2 Kopplern 1 verbunden. Die Ausgangslicht¬ welle der Laserdiode LD wird durch den 1 x 3 Koppler 5 auf die drei Licht¬ übertragungskanäle der einzelnen Faserkreisel aufgeteilt.In Fig. 2c the 3 x 3 coupler 4 according to Fig. 2b has been replaced by a 1 x 3 coupler 5. A 1 x 3 coupler has one input and three outputs. The three outputs of the 1 x 3 coupler 5 are, as already described in FIGS. 2a and 2b, connected to the first 2 x 2 couplers 1. The output light wave of the laser diode LD is divided by the 1 x 3 coupler 5 into the three light transmission channels of the individual fiber gyros.
Fig. 2d zeigt eine Laserdiode LD mit drei Ausgangsleitungen, so daß bei dieser Version keine zusätzlichen Koppelelemente zur Aufteilung der Äus- gangslichtwelle der Laserdiode LD benötigt werden. Auch diese drei Aus¬ gangsleitungen der Laserdiode LD sind mit dem ersten 2 x 2 Koppler 1 ver¬ bunden und die weitere Signalverarbeitung bzw. die Gewinnung des drehraten¬ abhängigen Signals erfolgt wie bei einem Faserkreisel nach dem Stand der Technik.2d shows a laser diode LD with three output lines, so that in this version no additional coupling elements are required to divide the output light wave of the laser diode LD. These three output lines of the laser diode LD are also connected to the first 2 × 2 coupler 1 and the further signal processing or the extraction of the signal dependent on the rotation rate takes place as in a fiber gyro according to the prior art.
Bei den Faserkreiselsystem-Konzepten nach den Fig. 3a, 3b entfallen die bei den Faserkreiseln nach dem Stand der Technik verwendeten ersten 2 x 2 Kopp¬ ler 1 und die Detektoren D. Bei diesen Konzepten werden zwei zusätzliche 2 x 2 Koppler 7 (Fig. 3a) bzw. ein zusätzlicher 3 x 3 Koppler 8 (Fig. 3b) verwendet, die die Ausgangslichtwelle der Laserdiode LD auf die drei Licht¬ übertragungskanäle aufteilen. Die drei Ausgänge der beiden 2 x 2 Koppler 7 bzw. des 3 x 3 Kopplers 8 sind mit den Polarisatoren P der einzelnen Faεer- kreisel verbunden. Bei beiden Konzepten wird für alle drei Drehraten ein gemeinsamer Detektor D benutzt, der mit dem ersten zusätzlichen 2 x 2 Kopp¬ ler 7a bzw. mit dem 3 x 3 Koppler 8 verbunden ist. Um die drei unterschied¬ lichen Drehraten der drei Faserkreisel trennen zu können, genügt es, z. B., die Phasenmodulatoren MOD der drei Faserspulen FS mit unterschiedlichen Frequenzen arbeiten zu lassen. Die Signaltrennung erfolgt dann frequenz¬ selektiv in der elektronischen Verarbeitung.In the fiber gyro system concepts according to FIGS. 3a, 3b, the first 2 × 2 couplers 1 and the detectors D used in the fiber gyroscopes according to the prior art are omitted. In these concepts, two additional ones are used 2 x 2 couplers 7 (FIG. 3a) or an additional 3 x 3 coupler 8 (FIG. 3b) are used, which divide the output light wave of the laser diode LD over the three light transmission channels. The three outputs of the two 2 x 2 couplers 7 and 3 x 3 couplers 8 are connected to the polarizers P of the individual fiber gyros. In both concepts, a common detector D is used for all three rotation rates, which is connected to the first additional 2 x 2 coupler 7a or to the 3 x 3 coupler 8. In order to be able to separate the three different rotation rates of the three fiber gyros, it is sufficient, e.g. B. to let the phase modulators MOD of the three fiber coils FS work with different frequencies. The signal separation is then frequency-selective in the electronic processing.
Bei den Konzepten entsprechend den Fig. 4a und 4b entfallen die bei den Fa¬ serkreiseln nach dem Stand der Technik verwendeten ersten 2 x 2 Koppler 1, die Polarisatoren P und die Detektoren D. Die Äusgangslichtwelle der ge¬ meinsamen Laserdiode LD wird einmal durch zwei 2 x 2 Koppler 9, (Fig. 4a) und einmal durch eine 3 x 3 Koppler 10 (Fig. 4b) aufgeteilt. Die drei Aus¬ gänge der Koppler 9, 10 sind mit den zweiten Kopplern 2 der einzelnen Fa¬ serkreisel verbunden. Bei diesen beiden Konzepten wird jeweils ein gemein¬ samer Detektor D für alle drei Drehraten benutzt, dem ein Polarisator P vorgeschaltet ist. Einmal sind die beiden optischen Komponenten Detektor D und Polariεator P mit dem ersten 2 x 2 Koppler 9a (Fig. 4a) und einmal sind die beiden optischen Komponenten mit dem 3 3 Koppler 10 verbunden.4a and 4b, the first 2 × 2 couplers 1 used in the fiber gyros according to the prior art, the polarizers P and the detectors D are omitted. The output light wave of the common laser diode LD is replaced by two 2 x 2 couplers 9 (Fig. 4a) and divided once by a 3 x 3 coupler 10 (Fig. 4b). The three outputs of the couplers 9, 10 are connected to the second couplers 2 of the individual fiber gyros. In these two concepts, a common detector D is used for all three rotation rates, which is preceded by a polarizer P. Firstly, the two optical components detector D and polarizer P are connected to the first 2 x 2 coupler 9a (FIG. 4a) and once the two optical components are connected to the 3 3 coupler 10.
Wie bei den beiden vorhergehenden Versionen, entsprechend Fig. 3a, 3b, ist es auch hier notwendig, die Modulatoren MOD der drei Faserspulen FS mit unterschiedlichen Frequenzen zu versorgen.As in the two previous versions, corresponding to FIGS. 3a, 3b, it is also necessary here to supply the modulators MOD of the three fiber coils FS with different frequencies.
Bei den Konzepten entsprechend den Fig. 5a bis 5d wird die Ausgangslicht¬ welle der Laserdiode LD entweder durch zwei zusätzliche 2 x 2 Koppler 11 (Fig. 5a), durch einen zusätzlichen 3 x 3 Koppler 12 (Fig. 5b), durch einen zusätzlichen 1 x 3 Koppler 13 (Fig. 5c) oder durch einen im Multiplexbetrieb arbeitenden optischen Schalter 14 bzw. einen integriert optischen Baustein (Fig. 5d) auf die drei Lichtübertragungskanäle aufgeteilt. Diese optischen Komponenten sind den zweiten 2 x 2 Kopplern 2 der einzelnen Faserkreisel ge- maß dem Stand der Technik vorgeschaltet. Bei diesen Konzepten wird, außer der gemeinsamen Laserdiode LD, ein gemeinsamer Detektor D wie in den Kon¬ zepten entsprechend der Fig. 3a, 3b, 4a, 4b und ein gemeinsamer Polarisator P wie in den Konzepten entsprechend der Fig. 4a and 4b benutzt. Auch bei diesen Konzepten ist notwendig, die Modulatoren MOD der drei Faserspulen FS mit unterschiedlichen Frequenzen zu versorgen, da jeweils nur ein gemeinsa¬ mer Detektor D benutzt wird.5a to 5d, the output light wave of the laser diode LD is either by two additional 2 x 2 couplers 11 (FIG. 5a), by an additional 3 x 3 coupler 12 (FIG. 5b), by an additional one 1 x 3 coupler 13 (FIG. 5c) or by an optical switch 14 operating in multiplex mode or an integrated optical module (FIG. 5d) divided between the three light transmission channels. These optical components are the second 2 x 2 couplers 2 of the individual fiber gyroscope measured upstream of the prior art. In these concepts, in addition to the common laser diode LD, a common detector D as in the concepts corresponding to FIGS. 3a, 3b, 4a, 4b and a common polarizer P as in the concepts corresponding to FIGS. 4a and 4b are used. With these concepts too, it is necessary to supply the modulators MOD of the three fiber coils FS with different frequencies, since only one common detector D is used in each case.
Das Besondere an folgenden Versionen von Faserkreiselsystemen gemäß den Fig. 6 bis 11 ist, daß für die Laserdiode LD und für den Detektor D ein ge¬ meinsamer Baustein 16 verwendet wird in dem Laserdiode LD und Detektor D vereint sind.The special feature of the following versions of fiber gyro systems according to FIGS. 6 to 11 is that a common module 16 is used for the laser diode LD and for the detector D, in which the laser diode LD and detector D are combined.
In Fig. 6 ist die Laserdiode LD und der Detektor D, entsprechend Fig. 5d, in einem gemeinsamen Gehäuse 16 zusammengefaßt. Dadurch entfällt der erste 2 x 2 Koppler 1 aus Fig. 5d.6, the laser diode LD and the detector D, corresponding to FIG. 5d, are combined in a common housing 16. This eliminates the first 2 x 2 coupler 1 from FIG. 5d.
Die Fig. 7 zeigt einen ähnlichen Aufbau wie die Fig. 3a. In Fig. 7 ist nur zusätzlich zu der Version entsprechend Fig. 3a Laserdiode LD und Detektor D in einem gemeinsamen Gehäuse 16 integriert.FIG. 7 shows a structure similar to that of FIG. 3a. In FIG. 7, laser diode LD and detector D are only integrated in a common housing 16 in addition to the version corresponding to FIG. 3a.
Die Fig. 8 zeigt die Version der Fig. 3b mit gemeinsamem Gehäuse 16 für La¬ serdiode LD und Detektor D.FIG. 8 shows the version of FIG. 3b with a common housing 16 for laser diode LD and detector D.
Die beiden letztgenannten Versionen entsprechend den Fig. 7 und 8 bringen durch die Zusammenfügung von Laserdioden LD und Detektor D räumliche Vor¬ teile.The latter two versions corresponding to FIGS. 7 and 8 bring spatial advantages by combining laser diodes LD and detector D.
Bei den Konzepten entsprechend den Fig. 9 und 10 wird zusätzlich zu der In¬ tegration von Laserdioden LD und Detektor D in ein gemeinsames Gehäuse 16, wie in den Fig. 7 und 8 gezeigt, ein für alle drei Faserkreisel gemeinsamer Polarisator P vorgeschlagen, der vor dem gemeinsamen Baustein Laserdiode/ Detektor angeordnet ist. Das Konzept entsprechend Fig. 11 zeigt einen ähnlichen Aufbau wie das der Fig. 5c. In Fig. 11 ist nur zusätzlich zu den Maßnahmen entsprechend Fig. 5c die Laserdiode LD und der Detektor D im gemeinsamen Gehäuse 16 integriert worden.9 and 10, in addition to the integration of laser diodes LD and detector D in a common housing 16, as shown in FIGS. 7 and 8, a polarizer P common to all three fiber gyros is proposed, which is arranged in front of the common module laser diode / detector. The concept corresponding to FIG. 11 shows a structure similar to that of FIG. 5c. In FIG. 11, the laser diode LD and the detector D have been integrated in the common housing 16 only in addition to the measures according to FIG. 5c.
Bei den Konzepten, wo die Laserdiode LD und der Detektor D in einem gemein¬ samen Gehäuse 16 zusammengefaßt sind, ist zu beachten, daß die Laserdiode LD und der Detektor D im Pulsbetrieb arbeiten müssen, da beiden Komponenten nur eine Lichtleitfaser zugeführt wird. Die Detektion des Signals erfolgt z. B. während der Ruhepause des Lasers. In the case of the concepts where the laser diode LD and the detector D are combined in a common housing 16, it should be noted that the laser diode LD and the detector D have to operate in the pulse mode since only one optical fiber is supplied to both components. The detection of the signal takes place, for. B. during the rest period of the laser.

Claims

Patentansprüche Claims
1. Faserkreiselsystem mit wenigstens zwei Faεerkreiseln, wobei diese aus einer Laserdiode, einer Lichtleitfaserspule, einem Detektor und dazwischenliegenden Lichtübertragungskanälen bestehen, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß eine gemeinsame Laserdiode (LD) vorgesehen ist und daß deren Ausgangslichtwelle auf die Lichtübertragungskanäle aufgeteilt wird.1. Fiber gyro system with at least two fiber gyros, which consist of a laser diode, an optical fiber coil, a detector and intermediate light transmission channels, characterized gekenn¬ characterized in that a common laser diode (LD) is provided and that its output light wave is divided between the light transmission channels.
2. Faserkreiselsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangslichtwelle der Laserdiode (LD) durch zwei zusätzliche, dem er¬ sten 2 x 2 Koppler (1) des Lichtübertragungskanals der Faserkreisel vorgeschaltete, 2 x 2 Koppler (3) auf die Lichtübertragungskanäle aufgeteilt wird.2. Fiber gyro system according to claim 1, characterized in that the output light wave of the laser diode (LD) by two additional, the first 2 x 2 couplers (1) upstream of the light transmission channel of the fiber gyroscope, 2 x 2 couplers (3) divided into the light transmission channels becomes.
3. Faserkreiselsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangslichtwelle der Laserdiode (LD) durch einen zusätzlichen, dem ersten 2 x 2 Koppler (1) des Lichtübertragungskanals der Faserkreisel vorgeschalteten, 3 x 3 Koppler (4) auf die Lichtübertragungskanäle aufgeteilt wird.3. Fiber gyro system according to claim 1, characterized in that the output light wave of the laser diode (LD) by an additional, the first 2 x 2 coupler (1) upstream of the light transmission channel of the fiber gyroscope, 3 x 3 coupler (4) is divided into the light transmission channels.
4. Faserkreiselsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangslichtwelle der Laserdiode (LD) durch einen zusätzlichen, dem ersten 2 2 Koppler (1) des Lichtübertragungskanals der Faserkreisel vorgeschalteten, 1 x 3 Koppler (5) auf die Lichtübertragungskanäle aufgeteilt wird.4. Fiber gyro system according to claim 1, characterized in that the output light wave of the laser diode (LD) by an additional, the first 2 2 coupler (1) upstream of the light transmission channel of the fiber gyroscope, 1 x 3 coupler (5) is divided into the light transmission channels.
5. Faserkreiselsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Laserdiode (LD) eine Mehrfach-Ausgang (6) besitzt.5. Fiber gyro system according to claim 1, characterized in that the laser diode (LD) has a multiple output (6).
6. Faserkreiselsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangslichtwelle der Laserdiode (LD) durch zwei, dem Polarisator (P) des Lichtübertragungskanals der Faserkreisel vorgeschaltete, 2 x 2 Koppler (7) auf die Lichtübertragungskanäle aufgeteilt wird und das drehratenabhängige Signal durch einen am ersten 2 x 2 Koppler (7a) angeordneten Detektor (D) sensiert wird. 6. Fiber gyro system according to claim 1, characterized in that the output light wave of the laser diode (LD) by two, the polarizer (P) of the light transmission channel of the fiber gyro upstream, 2 x 2 coupler (7) is divided into the light transmission channels and the rotation rate-dependent signal by one on the first 2 x 2 coupler (7a) arranged detector (D) is sensed.
7. Faserkreiselsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangslichtwelle der Laεerdiode (LD) durch einen, dem Polarisator (P) des Lichtübertragungskanals der Faserkreisel vorgeschalteten, 3 x 3 Koppler (8) auf die , Lichtübertragungskanäle aufgeteilt wird und daß das drehratenabhängige Signal durch einen am 3 x 3 Koppler (8) angeordneten Detektor (D) sensiert wird.7. fiber gyro system according to claim 1, characterized in that the output light wave of the Laεerdiode (LD) by one, the polarizer (P) of the light transmission channel of the fiber gyroscope upstream, 3 x 3 coupler (8) is divided into the light transmission channels and that the rotation rate-dependent signal is sensed by a detector (D) arranged on the 3 x 3 coupler (8).
8. Faserkreiselsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangslichtwelle der Laserdiode (LD) durch zwei, dem zweiten 2 2 Koppler (2) des Lichtübertragungskanals der Faserkreisel vorgeschal¬ tete, 2 x 2 Koppler (9) auf die Lichtübertragungskanäle aufgeteilt wird, daß das drehratenabhängige Signal durch einen am ersten vorge¬ schalteten 2 x 2 Koppler (9a) angeordneten Detektor (D) sensiert wird und daß der Polarisator (P) an dem ersten vorgeschalteten 2 x 2 Koppler (9a) vor dem Detektor (D) angeordnet ist.8. fiber gyro system according to claim 1, characterized in that the output light wave of the laser diode (LD) by two, the second 2 2 coupler (2) of the light transmission channel of the fiber gyro upstream, 2 x 2 coupler (9) is divided into the light transmission channels, that the rate-dependent signal is sensed by a detector (D) arranged on the first upstream 2 x 2 coupler (9a) and that the polarizer (P) is arranged on the first upstream 2 x 2 coupler (9a) in front of the detector (D) is.
9. Faserkreiselsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangslichtwelle der Laserdiode (LD) durch einen vor dem zweiten 2 x 2 Koppler (2) angeordneten 3 x 3 Koppler (10) auf die Lichtübertra¬ gungskanäle aufgeteilt wird, daß das drehratenabhängige Signal durch einen am 3 x 3 Koppler (10) angeordneten Detektor (D) sensiert wird und daß der Polarisator (P) am 3 x 3 Koppler (10) vor dem Detektor (D) an¬ geordnet ist.9. Fiber gyro system according to claim 1, characterized in that the output light wave of the laser diode (LD) by a before the second 2 x 2 coupler (2) arranged 3 x 3 coupler (10) is divided into the light transmission channels that the rotation rate-dependent signal is sensed by a detector (D) arranged on the 3 x 3 coupler (10) and that the polarizer (P) is arranged on the 3 x 3 coupler (10) in front of the detector (D).
10. Faserkreiselsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangslichtwelle der Laserdiode (LD) durch zwei zusätzliche dem zwei¬ ten 2 x 2 Koppler (2) vorgeschaltete 2 2 Koppler (11) auf die Lichtübertragungskanäle aufgeteilt wird.10. Fiber gyro system according to claim 1, characterized in that the output light wave of the laser diode (LD) by two additional the two 2 th 2 x 2 coupler (2) upstream 2 2 coupler (11) is divided into the light transmission channels.
11. Faserkreiselsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangslichtwelle der Laserdiode (LD) durch einen zusätzlichen den zweiten 2 2 Kopplern (2) vorgeschalteten 3 x 3 Koppler (12) aufge¬ teilt wird. 11. Fiber gyro system according to claim 1, characterized in that the output light wave of the laser diode (LD) by an additional the second 2 2 couplers (2) upstream 3 x 3 couplers (12) is divided.
12. Faserkreiselsyεtem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangslichtwelle der Laserdiode (LD) durch einen zusätzlichen den zweiten 2 x 2 Kopplern (2) vorgeschalteten 1 x 3 Koppler (13) aufge¬ teilt wird.12. Fiber gyro system according to claim 1, characterized in that the output light wave of the laser diode (LD) by an additional 2 x 2 couplers (2) upstream 1 x 3 coupler (13) is divided.
13. Faserkreiselsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangslichtwelle der Laserdiode (LD) durch einen den zweiten 2 x 2 Kopplern (2) vorgeschalteten im Multiplexbetrieb arbeitenden optischen Schalter (14) oder einen integriert optischen Baustein aufgeteilt wird und daß die Ausgangsleitungen des optischen Schalters (14) oder des in¬ tegriert optischen Bausteins auf den jeweiligen Eingang des zweiten 2 x 2 Kopplers (2) geführt sind.13. Fiber gyro system according to claim 1, characterized in that the output light wave of the laser diode (LD) by one of the second 2 x 2 couplers (2) upstream in multiplex mode optical switch (14) or an integrated optical module is divided and that the output lines of the optical switch (14) or the integrated optical module are routed to the respective input of the second 2 x 2 coupler (2).
14. Faserkreiselsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangslichtwelle der Laserdiode (LD) durch einen den zweiten 2 x 2 Kopplern (2) vorgeschalteten im Multiplexerbetrieb arbeitenden opti¬ schen Schalter (15) oder einen integriert optischen Baustein aufgeteilt wird, daß die Ausgangsleitungen des optischen Schalters (15) oder des integriert optischen Bausteins auf den jeweiligen Eingang des zweiten 2 x 2 Kopplers (2) geführt sind, daß die Laserdiode (LD) und der Detek¬ tor (D) in einem Gehäuse integriert sind, daß der Polarisator (P) zwi¬ schen Laserdiode und Detektor (LD/D) einerseits und optischen Schalter14. Fiber gyro system according to claim 1, characterized in that the output light wave of the laser diode (LD) by one of the second 2 x 2 couplers (2) upstream in multiplexer mode optical switch (15) or an integrated optical module is divided that the Output lines of the optical switch (15) or of the integrated optical module are routed to the respective input of the second 2 x 2 coupler (2) in such a way that the laser diode (LD) and the detector (D) are integrated in a housing that the Polarizer (P) between laser diode and detector (LD / D) on the one hand and optical switch
(15) oder integriert optischen Baustein andererseits angeordnet ist und daß die Laserdiode (LD) im Pulsbetrieb arbeitet.(15) or integrated optical module is arranged on the other hand and that the laser diode (LD) operates in pulse mode.
15. Faserkreiselsysten nach den Ansprüchen 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Laserdiode (LD) und der Detektor (D) in einem Gehäuse inte¬ griert sind.15. Fiber gyro system according to claims 6 or 7, characterized in that the laser diode (LD) and the detector (D) are integrated in one housing.
16. Faserkreiselεyεtem nach den Ansprüchen 8, 9 oder 12, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die Laserdiode (LD) und der Detektor (D) in einem Gehäuse16. Faserkreiselεyεtem according to claims 8, 9 or 12, characterized gekenn¬ characterized in that the laser diode (LD) and the detector (D) in a housing
(16) integriert sind und daß der Polarisator (P) zwischen Koppler (17; 18; 19) und integriertem Baustein (LD/D) (16) angeordnet ist. (16) are integrated and that the polarizer (P) is arranged between the coupler (17; 18; 19) and the integrated module (LD / D) (16).
17. Faserkreiselsystem nach den Ansprüchen 6 bis 16, dadurch gekennzeich¬ net, daß die Modulatoren (MOD) der Faserspulen (FS) mit unterschied¬ lichen Frequenzen arbeiten. 17. Fiber gyro system according to claims 6 to 16, characterized gekennzeich¬ net that the modulators (MOD) of the fiber spools (FS) work with differ¬ frequencies.
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