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JP3415461B2 - Resonant optical fiber gyro - Google Patents

Resonant optical fiber gyro

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JP3415461B2
JP3415461B2 JP35365198A JP35365198A JP3415461B2 JP 3415461 B2 JP3415461 B2 JP 3415461B2 JP 35365198 A JP35365198 A JP 35365198A JP 35365198 A JP35365198 A JP 35365198A JP 3415461 B2 JP3415461 B2 JP 3415461B2
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laser light
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signal
light
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光司 上野
三司 藤岡
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Yokogawa Denshikiki Co Ltd
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Yokogawa Denshikiki Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、回転角速度の検出
を行う光ファイバループ共振器を用いた共振型光ファイ
バジャイロに関する。 【0002】 【従来の技術】運動する物体(飛行機および艦船など)
の回転角速度を求めることにより、この物体の進行方向
や速度を捉えることが可能となる。そのため、飛行機、
艦船および潜水艦などには、広大な空や広大な海を自分
の力で目的値へ向かって、迷わずに正確に運行するため
に回転角速度を測定するジャイロスコープが搭載されて
いる。ジャイロスコープには、機械式および光学式のも
のがあり、本発明は光学式ジャイロスコープに対する。 【0003】共振型光ファイバジャイロスコープ(ジャ
イロ)は、光ファイバ共振器に対して進行波形のレーザ
発信を行い、光ファイバのループに時計回り(CW:C
lock Wise)の方向のレーザ光および反時計回
り(CCW:CounterClock Wise)の
方向のレーザ光を入力させる。 【0004】そして、この共振型光ファイバジャイロの
系が回転すると、光ファイバ共振器においてCWに伝搬
されるレーザ光とCCWに伝搬されるレーザ光との位相
がサニヤック効果により異なったものとなる。このとき
レーザ光の周波数が高い領域にあるので回転角速度がわ
ずかなものであっても測定される位相差としては大きな
値となり検出精度が高くなる。そのため、共振型光ファ
イバジャイロは、近年ジャイロスコープとして多用され
る様になってきている。 【0005】従来の共振型光ファイバジャイロの説明を
図5を用いて行う。図5は、従来の共振型光ファイバジ
ャイロの構成を示すブロック図である。この図におい
て、101は光源部であり、たとえば半導体レーザ等に
よるレーザ光発生源である。また、光源部101は、発
生したレーザ光Lを光ファイバ102へ射出する。10
3はファイバカプラであり、レーザ光Lを時計回りレー
ザ光LCWと反時計回りレーザ光LCCWとに分配する。 【0006】104aは光ファイバであり、ファイバカ
プラ105を介してファイバリング内において時計回り
となるように時計回りレーザ光LCWをファイバリング共
振器106へ伝搬する。同様に、104bは光ファイバ
であり、ファイバカプラ105を介してファイバリング
内において反時計回りとなりように反時計回りレーザ光
LCCWをファイバリング共振器106へ伝搬する。 【0007】また、ファイバカプラ105は、PZT
(ジルコン・チタン酸鉛系セラミック)変調器107に
より周波数変調されたレーザ光LCW’を光ファイバ10
4bへ射出し、同様にPZT変調器107により周波数
変調されたレーザ光LCCW’を光ファイバ104aへ射
出する。PZT変調器107はファイバリング共振器1
06に配設されており、発振器108の発生する低周波
電気信号による機械的振動より、ファイバリング共振器
106の光路長LDに時間軸に対して正弦波状の伸縮動
作を行わせる。 【0008】また、光ファイバ104bはレーザ光LC
W’をファイバカプラ109を介して受光器110へ伝
搬する。さらに、光ファイバ104aはレーザ光LCC
W’をファイバカプラ111を介して受光器112へ伝
搬する。受光器110は入射されるレーザ光LCW’の入
射強度を図6(a)に示す電気信号SCWへ変換して、同
期検波器113へ出力する。受光器112は入射される
レーザ光LCCW’の入射強度を図7(a)に示す電気信
号SCCWへ変換して、同期検波器114へ出力する。 【0009】同期検波器113は、発振器108の出力
する低周波電気信号により、入力される電気信号SCWの
同期検波を行い、検波結果として図6(b)に示す電気
信号QCWを信号処理部115へ出力する。同様に、同期
検波器114は、発振器108の出力する低周波電気信
号により、入力される電気信号SCCWの同期検波を行
い、検波結果として図7(b)に示す電気信号QCCWを
信号処理部115へ出力する。 【0010】信号処理部115は、電気信号QCWの
「0」クロスする周波数(共振周波数)fCWと電気信号
QCCWの共振周波数fCCWとから共振周波数差Δfを求め
る。また、信号処理部115は、求めた共振周波数差Δ
fに基づき回転角速度ΩRを下記に示す(1)に基づく演
算処理より求める。 ΩR=(λp/4Ar)Δf ……(1) 【0011】ここで、λは光源部101により発生され
たレーザ光Lの真空中における波長であり、pはファイ
バリング共振器106の周長であり、Aはファイバリン
グ共振器106の閉路面積であり、rはファイバリング
共振器106におけるファイバリングの半径である。 【0012】また、信号処理部115は、求めた回転角
速度ΩRをデータ信号JDとして図に示さない外部回路
へ出力する。116はサーボ機構部であり、電気信号Q
CWの電圧をモニタすることにより、光源部101の発生
するレーザ光Lの強度を一定とする制御を行っている。 【0013】次に、図5、図6および図7を用いて上述
した従来例の動作を説明する。たとえば、共振型光ファ
イバジャイロの系が矢印Zの方向へ回転したとすると、
ファイバリング共振器106を伝搬するレーザ光LCWの
光路が見かけ上において長くなり、図6に示す共振周波
数fCWは低くなる。一方、ファイバリング共振器106
を伝搬するレーザ光LCCWの光路が見かけ上において短
くなり、図7に示す共振周波数fCCWは高くなる。 【0014】そして、信号処理部115は、共振周波数
fCWと共振周波数fCCWとからレーザ光LCW’とレーザ
光LCCW’との共振周波数差Δfを求める。これにより、
信号処理部115は、矢印Z方向へ回転する共振型光フ
ァイバジャイロの系の回転角速度ΩRを(1)式に基づ
く演算処理により求める。 【0015】また、たとえば、共振型光ファイバジャイ
ロの系が矢印Zに対して逆方向へ回転したとすると、フ
ァイバリング共振器106を伝搬するレーザ光LCWの光
路が見かけ上において短くなり、図6に示す共振周波数
fCWは高くなる。一方、ファイバリング共振器106を
伝搬するレーザ光LCCWの光路が見かけ上において長く
なり、図7に示す共振周波数fCCWは低くなる。 【0016】そして、信号処理部115は、共振周波数
fCWと共振周波数fCCWとからレーザ光LCW’とレーザ
光LCCW’との共振周波数差Δfを求める。これにより、
信号処理部115は、矢印Zと逆方向へ回転する共振型
光ファイバジャイロの系の回転角速度ΩRを(1)式に
基づく演算処理により求める。 【0017】 【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の共振
型光ファイバジャイロにおいては、レーザ光LCW’とレ
ーザ光LCCW’とに対応して、おのおの受光器110お
よび受光器112が配設されている。そのため、従来の
共振型光ファイバジャイロには、受光器110および受
光器112の間にある受光感度や温度変化による特性変
化の相違等の個体差に対して、受光器110および受光
器112に対する細かな出力ゲイン調整をしなければな
らない欠点があった。また、完全に受光器110と受光
器112との差を無くすことができないため、レーザを
用いたことによる高い精度を出すことができない問題が
ある。 【0018】本発明はこのような背景の下になされたも
ので、調整が簡易であり、かつ、高精度な共振型光ファ
イバジャイロを提供することを目的とする。 【0019】 【課題を解決するための手段】本願発明は、注入電流の
注入量に応じた所定の周波数のレーザ光を発生するレー
ザ光源と、所定の共振周波数の波長と同長の光路長を有
する光ファイバがリング状に形成されたファイバリング
共振器と、一定周期のパルス信号を出力する発振器と、
前記パルス信号に基づいて前記レーザ光源から出力され
たレーザ光を時分割的に分岐させる光スイッチと、該光
スイッチによって分岐されたレーザ光のうち、一方を前
記ファイバリング共振器に対して時計回り方向に入射さ
せ、かつ他方を前記ファイバリング共振器に対して反時
計回り方向にそれぞれ入射させると共に、当該ファイバ
リング共振器内を伝搬した一方及び他方の各レーザ光を
前記ファイバリング共振器から各々取り出して個別に出
射する第1のファイバカプラと、該第1のファイバカプ
ラから出射された時計回り方向及び反時計回り方向の各
レーザ光を集合させる第2のファイバカプラと、前記フ
ァイバリング共振器の前記共振周波数のレーザ光を所定
の正弦波において変調する変調手段と、前記第2のファ
イバカプラから出射された時計回り方向及び反時計回り
方向の各レーザ光を電気信号へ変換する変換手段と、前
記電気信号を検波し、検波結果として検波信号を出力す
る検波手段と、時計回り方向のレーザ光の検波信号と反
時計回り方向のレーザ光の検波信号とに基づき回転角速
度を求める信号処理部とを具備することを特徴とする。 【0020】 【0021】 【0022】 【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態について説明する。図1は本発明の一実施形態に
よる共振型光ファイバジャイロの構成を示すブロック図
である。この図において、1は光源部でありたとえばフ
ァブリ・ペロー型の半導体レーザ等によるレーザ光発生
源である。また、光源部1は、発生したレーザ光Lを光
スイッチ2に射出する(図2(a)参照)。 【0023】光スイッチ2は、入射したレーザ光Lを光
ファイバ4内を伝搬するレーザ光LCWと光ファイバ5内
を伝搬するレーザ光LCCWとに発振器3の発生するパル
ス信号(図2(b)参照)により分岐させる。ここで、
レーザ光LCWは、たとえばパルス信号が「H」レベルの
場合に光ファイバ4へ射出され、ファイバリング共振器
6のファイバリングを時計回り方向に伝搬するレーザ光
となる。また、レーザ光LCCWは、たとえばパルス信号
が「L」レベルの場合に光ファイバ5へ射出され、ファ
イバリング共振器6のファイバリングを反時計回り方向
に伝搬するレーザ光となる。 【0024】光ファイバ4は、ファイバカプラ7を介し
てファイバリング内において時計回りとなるように時計
回りのレーザ光LCWをファイバリング共振器6へ伝搬さ
せる。同様に、光ファイバ5は、ファイバカプラ7を介
してファイバリング内において反時計回りとなりように
反時計回りのレーザ光LCCWをファイバリング共振器6
へ伝搬させる。 【0025】また、ファイバカプラ7は、PZT(ジル
コン・チタン酸鉛系セラミック)変調器8により周波数
変調されたレーザ光LCW’を光ファイバ5へ射出し、同
様にPZT変調器8により周波数変調されたレーザ光L
CCW’を光ファイバ4へ射出する。PZT変調器8は、
ファイバリング共振器6に配設されており、発振器9の
発生する低周波電気信号による機械的振動より、ファイ
バリング共振器6の光路長LSに時間軸に対して正弦波
状の伸縮動作を行わせる。 【0026】また、光ファイバ5は、レーザ光LCW’を
ファイバカプラ10およびファイバカプラ11を介して
受光部12へ伝搬させる。さらに、光ファイバ4は、レ
ーザ光LCCW’をファイバカプラ13およびファイバカ
プラ11を介して受光部12へ伝搬させる。受光部12
は、入射されるレーザ光LCW’の入射強度を図2(c)
に示す電気信号SCWへ変換して、同期検波器16へ出力
する。同様に、受光部12は入射されるレーザ光LCC
W’の入射強度を図2(d)に示す電気信号SCCWへ変換
して、同期検波器16へ出力する。 【0027】同期検波器16は、発振器9の出力する低
周波電気信号により、入力される電気信号SCWの同期検
波を行い、検波結果として図3(a)に示す電気信号Q
CWを信号処理部14へ出力する。同様に、同期検波器1
6は、発振器9の出力する低周波電気信号により、入力
される電気信号SCCWの同期検波を行い、検波結果とし
て図4(b)に示す電気信号QCCWを信号処理部14へ
出力する。 【0028】信号処理部14は、電気信号QCWの「0」
クロスする周波数(共振周波数)fCWと電気信号QCCW
の共振周波数fCCWとから共振周波数差Δfを求める。ま
た、信号処理部14は、求めた共振周波数差Δfに基づ
き回転角速度ΩRを従来例に示した(1)式に基づく演
算処理より求める。 【0029】また、信号処理部14は、求めた回転角速
度ΩRをデータ信号JDとして図に示さない外部回路へ
出力する。15はサーボ機構部であり、電気信号QCWお
よび電気信号QCCWの電圧をモニタすることにより、光
源部1の発生するレーザ光Lの強度を一定とする制御を
行っている。 【0030】次に、図1、図2、図3および図4を参照
して一実施形態の共振型光ファイバジャイロの動作の説
明を行う。光源部1は、図2(a)に示す所定の発信周
波数のレーザ光Lを光スイッチ2へ射出する。そして、
光スイッチ2は、たとえば、発振器3から入力される図
2(b)に示すパルス信号が時刻t0から時刻t1までの
間、すなわち電圧「VH」の間、レーザ光Lを光ファイ
バ4へレーザ光LCWとして分岐伝搬させる。 【0031】この結果、このレーザ光LCWは、光ファイ
バ4およびファイバカプラ7を介してファイバリング共
振器6へ注入される。ここで、ファイバリング共振器6
の光路長LSは、PZT変調器8が発振器9の出力する
低周波電気信号に基づき振動することにより、時間軸に
対して正弦波状に変化する。これにより、レーザ光LCW
は、周波数変調され、異なった波長を有するレーザ光L
CW’に変調される。 【0032】そして、ファイバリング共振器6の共振周
波数と同一の周波数を有するレーザ光LCW’は、ファイ
バカプラ7から出力されない。一方、ファイバリング共
振器6の共振周波数と異なる周波数を有するレーザ光L
CW’は、ファイバカプラ7から光ファイバ5へ出力され
る。そして、受光部12は、ファイバカプラ10および
ファイバカプラ11を介して入力されるレーザ光LCW’
の強度を図2(c)の正弦波状の波形の電気信号SCWに
変換する。 【0033】この電気信号SCWは、PZT変調器8で使
用される低周波電気信号の周波数成分を含んでいる。こ
れにより、同期検波器16は、電気信号LCWを発振器9
の出力する正弦波の低周波電気信号により同期検波し、
これを干渉光の強度の周波数特性を有する図3(a)の
電気信号QSWとして信号処理部14へ出力する。この電
気信号QCWの波形において、「0」クロスした部分、す
なわち周波数の微分係数において最大値を有する周波数
fCWがファイバリング共振器6の共振周波数である。そ
して、信号処理部14は、この周波数fCWのデータと電
気信号QCWの波形データとを記憶する。 【0034】次に、光源部1は、図2(a)に示す所定
の発信周波数のレーザ光Lを光スイッチ2へ射出する。
そして、光スイッチ2は、発振器3から入力される図2
(b)に示すパルス信号が時刻t1から時刻t2までの
間、すなわち電圧「VL」の間、レーザ光Lを光ファイ
バ5へレーザ光LCCWとして分岐伝搬させる。 【0035】この結果、このレーザ光LCCWは、光ファ
イバ5およびファイバカプラ7を介してファイバリング
共振器6へ注入される。ここで、ファイバリング共振器
6の光路長LSは、PZT変調器8が発振器9の出力す
る低周波電気信号に基づき振動することにより、時間軸
に対して正弦波状に変化する。これにより、レーザ光L
CCWは、周波数変調され、異なった波長を有するレーザ
光LCCW’に変調される。 【0036】そして、ファイバリング共振器6の共振周
波数と同一の周波数を有するレーザ光LCCW’は、ファ
イバカプラ7から出力されない。一方、ファイバリング
共振器6の共振周波数と異なる周波数を有するレーザ光
LCCW’は、ファイバカプラ7から光ファイバ4へ出力
される。そして、受光部12は、ファイバカプラ10お
よびファイバカプラ11を介して入力されるレーザ光L
CCW’の強度を図2(d)の正弦波状の波形の電気信号
SCCWに変換する。 【0037】この電気信号SCCWは、PZT変調器8で
使用される低周波電気信号の周波数成分を含んでいる。
これにより、同期検波器16は、電気信号SCCWを発振
器9の出力する正弦波の低周波電気信号により同期検波
し、これを干渉光の強度の周波数特性を有する図3
(b)の電気信号QSWとして信号処理部14へ出力す
る。この電気信号QSSWの波形において、「0」クロス
した部分、すなわち周波数の微分係数において最大値を
有する周波数fCCWがファイバリング共振器6の共振周
波数である。そして、信号処理部14は、この周波数f
CCWのデータと電気信号QCCWの波形データとを記憶す
る。 【0038】この結果、信号処理部14は、レーザ光L
CW’とレーザ光LCCW’との共振周波数に基づき、共振
周波数差Δfを求め、この共振周波数差Δfから式(1)
により回転角速度ΩRを演算して求める。時刻t0から時
刻t2までの間に、共振型レーザジャイロを搭載した系
が方向を変えていないため、回転角速度ΩRは図3
(c)に示す「0(rad/sec)」となる。そし
て、この回転角速度Ωの値は、ジャイロ出力信号JDと
して図に示さない外部回路へ出力される。 【0039】次に、時刻t2から時刻t4までの間に、図
1に示す矢印Z方向へ共振型レーザジャイロを搭載した
系が方向転換したとする。光源部1は、図2(a)に示
す所定の発信周波数のレーザ光Lを光スイッチ2へ射出
する。そして、光スイッチ2は、発振器3から入力され
る図2(b)に示すパルス信号が時刻t2から時刻t3ま
での間、すなわち電圧「VH」の間、レーザ光Lを光フ
ァイバ4へレーザ光LCWとして分岐伝搬させる。 【0040】この結果、このレーザ光LCWは、光ファイ
バ4およびファイバカプラ7を介してファイバリング共
振器6へ注入される。ここで、ファイバリング共振器6
の光路長LSは、PZT変調器8が発振器9の出力する
低周波電気信号に基づき振動することにより、時間軸に
対して正弦波状に変化する。これにより、レーザ光LCW
は、周波数変調され、異なった波長を有するレーザ光L
CW’に変調される。 【0041】そして、ファイバリング共振器6の共振周
波数と同一の周波数を有するレーザ光LCW’は、ファイ
バカプラ7から出力されない。一方、ファイバリング共
振器6の共振周波数と異なる周波数を有するレーザ光L
CW’は、ファイバカプラ7から光ファイバ5へ出力され
る。そして、受光部12は、ファイバカプラ10および
ファイバカプラ11を介して入力されるレーザ光LCW’
の強度を図2(c)の正弦波状の波形の電気信号SCWに
変換する。 【0042】この電気信号SCWは、PZT変調器8で使
用される低周波電気信号の周波数成分を含んでいる。こ
れにより、同期検波器16は、電気信号LCWを発振器9
の出力する正弦波の低周波電気信号により同期検波し、
これを干渉光の強度の周波数特性を有する図4(a)の
電気信号QCWとして信号処理部14へ出力する。この電
気信号QCWの波形において、「0」クロスした部分、す
なわち周波数の微分係数において最大値を有する周波数
fCWがファイバリング共振器6の共振周波数である。そ
して、信号処理部14は、この周波数fCWのデータと電
気信号QCWの波形データとを記憶する。 【0043】次に、光源部1は、図2(a)に示す所定
の発信周波数のレーザ光Lを光スイッチ2へ射出する。
そして、光スイッチ2は、発振器3から入力される図2
(b)に示すパルス信号が時刻t3から時刻t4までの
間、すなわち電圧「VL」の間、レーザ光Lを光ファイ
バ5へレーザ光LCCWとして分岐伝搬させる。 【0044】この結果、このレーザ光LCCWは、光ファ
イバ5およびファイバカプラ7を介してファイバリング
共振器6へ注入される。ここで、ファイバリング共振器
6の光路長LSは、PZT変調器8が発振器9の出力す
る低周波電気信号に基づき振動することにより、時間軸
に対して正弦波状に変化する。これにより、レーザ光L
CCWは、周波数変調され、異なった波長を有するレーザ
光LCCW’に変調される。 【0045】そして、ファイバリング共振器6の共振周
波数と同一の周波数を有するレーザ光LCCW’は、ファ
イバカプラ7から出力されない。一方、ファイバリング
共振器6の共振周波数と異なる周波数を有するレーザ光
LCCW’は、ファイバカプラ7から光ファイバ4へ出力
される。そして、受光部12は、ファイバカプラ10お
よびファイバカプラ11を介して入力されるレーザ光L
CCW’の強度を図2(d)の正弦波状の波形の電気信号
SCCWに変換する。 【0046】この電気信号SCCWは、PZT変調器8で
使用される低周波電気信号の周波数成分を含んでいる。
これにより、同期検波器16は、電気信号SCCWを発振
器9の出力する正弦波の低周波電気信号により同期検波
し、これを干渉光の強度の周波数特性を有する図4
(b)の電気信号QCWとして信号処理部14へ出力す
る。この電気信号QCCWの波形において、「0」クロス
した部分、すなわち周波数の微分係数において最大値を
有する周波数fCCWがファイバリング共振器6の共振周
波数である。そして、信号処理部14は、この周波数f
CCWのデータと電気信号QCCWの波形データとを記憶す
る。 【0047】この結果、信号処理部14は、レーザ光L
CW’とレーザ光LCCW’との共振周波数に基づき、共振
周波数差Δfを求め、この共振周波数差Δfから式(1)
により回転角速度ΩRを演算して求める。このとき、共
振型光ファイバジャイロが搭載されている系が時刻t3
から時刻t4までの間に、図1の矢印Z方向に方向転換
しているため、時計回りに伝搬するレーザ光LCW’に対
してファイバリング共振器6の光路長LSが移動した分
だけ長くなるため、ファイバリング共振器6の共振周波
数は固有の共振周波数fCW(fCCW)より低い周波数fC
W1となる。 【0048】一方、共振型光ファイバジャイロが搭載さ
れている系が時刻t3から時刻t4までの間に、図1の矢
印Z方向に方向転換しているため、反時計回りに伝搬す
るレーザ光LCCW’に対してファイバリング共振器6の
光路長LSが移動した分だけ短くなるため、レーザ光L
CCW’に対するファイバリング共振器6の共振周波数は
固有の共振周波数fCCW(fCW)より高い周波数fCCW1
となる。 【0049】これにより、信号処理部14は、回転角速
度ΩRを図4(c)に示す「m(rad/sec)」と
して求め、図に示さない外部回路へジャイロ出力信号J
Dとして出力する。図に示さない外部回路は、このデー
タJDに基づき、共振型光ファイバジャイロの搭載され
ている系の制御を行う。 【0050】また、共振型光ファイバジャイロの搭載さ
れている系が図1の矢印Zと逆方向に方向転換した場
合、図4(c)の回転角速度ΩRは、矢印Z方向に方向
転換した場合と極性が逆の値となって出力される。 【0051】上述した様に、一実施形態の共振型光ファ
イバジャイロには、ファイバリング共振器6から射出す
る時計回りのレーザ光LCW’の検波信号と反時計回りの
レーザ光LCCW’の検波信号とが同一の受光部12およ
び同期検波器16から検出することができ各部の特性に
おける個有値の違いを除去できるため、共振型光ファイ
バジャイロの調整が簡易となり、かつ、測定精度を向上
させる効果がある。 【0052】また、一実施形態の共振型光ファイバジャ
イロには、従来例におけるレーザ光Lの分配と異なり、
時計回り方向に伝搬されるレーザ光LCW’と反時計回り
方向へ伝搬されるレーザ光LCCW’とに常に同一強度の
レーザ光を使用できるので測定精度を向上させる効果が
ある。さらに、一実施形態の共振型光ファイバジャイロ
には、時計回り方向に伝搬されるレーザ光LCW’と反時
計回り方向へ伝搬されるレーザ光LCCW’とのファイバ
リング共振器6における干渉がなくなり、誤差成分が発
生する原因を除去でき、測定精度を向上させる効果があ
る。 【0053】 【発明の効果】本願発明によれば、注入電流の注入量に
応じた所定の周波数のレーザ光を発生するレーザ光源
と、所定の共振周波数の波長と同長の光路長を有する光
ファイバがリング状に形成されたファイバリング共振器
と、一定周期のパルス信号を出力する発振器と、前記パ
ルス信号に基づいて前記レーザ光源から出力されたレー
ザ光を時分割的に分岐させる光スイッチと、該光スイッ
チによって分岐されたレーザ光のうち、一方を前記ファ
イバリング共振器に対して時計回り方向に入射させ、か
つ他方を前記ファイバリング共振器に対して反時計回り
方向にそれぞれ入射させると共に、当該ファイバリング
共振器内を伝搬した時計回り方向及び反時計回り方向の
各レーザ光を前記ファイバリング共振器から各々取り出
して個別に出射する第1のファイバカプラと、該第1の
ファイバカプラから出射された時計回り方向及び反時計
回り方向の各レーザ光を集合させる第2のファイバカプ
ラと、前記ファイバリング共振器の前記共振周波数のレ
ーザ光を所定の正弦波において変調する変調手段と、前
記第2のファイバカプラから出射された時計回り方向及
び反時計回り方向の各レーザ光を電気信号へ変換する変
換手段と、前記電気信号を検波し、検波結果として検波
信号を出力する検波手段と、時計回り方向のレーザ光の
検波信号と反時計回り方向のレーザ光の検波信号とに基
づき回転角速度を求める信号処理部とを具備するため、
時計回り方向のレーザ光の検波信号と反時計回り方向
レーザ光の検波信号とが同一の前記変換手段および同期
検波器から検出することができ各部の特性における個有
値の違いを除去でき、共振型光ファイバジャイロの調整
が簡易となり、かつ、測定精度を向上させる効果があ
る。 【0054】また、本願発明によれば、レーザ光源から
出力されたレーザ光は光スイッチによって時分割的に分
岐されるため、一定間隔でレーザ光の分岐ができ、レー
ザ光を分配して用いるのと異なり、時計回り方向に伝搬
されるレーザ光と反時計回り方向へ伝搬されるレーザ光
とに常に同一強度のレーザ光を使用できるので測定精度
を向上させる効果がある。 【0055】さらに、本願発明によれば、レーザ光源か
ら出力されたレーザ光は光スイッチによって時分割的に
分岐されるので、ファイバリング共振器において伝搬さ
れるレーザ光が時計回り方向に伝搬されるレーザ光また
は反時計回り方向へ伝搬されるレーザ光のいずれか一方
であるため、時計回り方向に伝搬されるレーザ光と反時
計回り方向へ伝搬されるレーザ光との干渉がなくなり、
誤差成分が発生する原因を除去でき、測定精度を向上さ
せる効果がある。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [0001] BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to detection of a rotational angular velocity.
Optical fiber using optical fiber loop resonator
About Badajiro. [0002] 2. Description of the Related Art Moving objects (such as airplanes and ships)
By calculating the rotational angular velocity of
And speed can be captured. Therefore, airplanes,
For ships and submarines, the vast sky and the vast ocean
To operate accurately and without hesitation toward the target value with the power of
Is equipped with a gyroscope to measure the rotational angular velocity
I have. Gyroscopes include mechanical and optical
The present invention is directed to an optical gyroscope. [0003] Resonant optical fiber gyroscopes (jars)
Iro) is a laser with a traveling waveform to an optical fiber resonator.
Make an outgoing call and rotate it clockwise (CW: C
Lock Wise direction laser light and counterclockwise
(CCW: CounterClock Wise)
Input the laser beam in the direction. Then, the resonance type optical fiber gyro
As the system rotates, it propagates to the CW in the optical fiber resonator
Between the laser beam transmitted and the laser beam propagated to the CCW
Are different due to the Saniyak effect. At this time
Since the frequency of the laser beam is in the high region,
Large phase difference is measured even if it is small
And the detection accuracy is high. Therefore, the resonance type optical fiber
Iva gyroscopes have been widely used in recent years as gyroscopes.
It is becoming like. A description will be given of a conventional resonance type optical fiber gyro.
This is performed using FIG. FIG. 5 shows a conventional resonance type optical fiber device.
FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of a gyro. Smell this figure
Reference numeral 101 denotes a light source unit, for example, a semiconductor laser or the like.
Laser light source. Further, the light source unit 101 emits light.
The generated laser light L is emitted to the optical fiber 102. 10
Reference numeral 3 denotes a fiber coupler, which rotates the laser beam L clockwise.
The light is distributed to the light LCW and the counterclockwise laser light LCCW. An optical fiber 104a is a fiber optic cable.
Clockwise in the fiber ring via plastic 105
The clockwise laser beam LCW is shared with the fiber ring so that
Propagation to the shaker 106. Similarly, 104b is an optical fiber
And a fiber ring via the fiber coupler 105.
Counterclockwise laser light so that it is counterclockwise inside
The LCCW propagates to the fiber ring resonator 106. The fiber coupler 105 is a PZT
(Zircon / lead titanate ceramic) Modulator 107
The frequency-modulated laser beam LCW 'is
4b, and the frequency is similarly changed by the PZT modulator 107.
The modulated laser light L CCW ′ is emitted to the optical fiber 104a.
Put out. The PZT modulator 107 is a fiber ring resonator 1
06 and the low frequency generated by the oscillator 108.
Fiber ring resonator due to mechanical vibration caused by electric signal
A sinusoidal expansion / contraction movement with respect to the time axis in the optical path length LD of 106
Make the work. The optical fiber 104b is a laser beam LC.
W ′ is transmitted to the optical receiver 110 through the fiber coupler 109.
Carry. Further, the optical fiber 104a is a laser light LCC.
W ′ is transmitted to the optical receiver 112 through the fiber coupler 111.
Carry. The light receiver 110 receives the incoming laser light LCW '.
The radiation intensity is converted into an electric signal SCW shown in FIG.
Output to the period detector 113. The light receiver 112 is incident
The incident intensity of the laser light L CCW ′ is shown in FIG.
The signal is converted to a signal SCCW and output to the synchronous detector 114. The synchronous detector 113 outputs the output of the oscillator 108.
Of the input electric signal SCW by the low-frequency electric signal
Synchronous detection is performed, and the detection result shown in FIG.
The signal QCW is output to the signal processing unit 115. Similarly, sync
The detector 114 is a low-frequency electric signal output from the oscillator 108.
Signal performs synchronous detection of the input electric signal SCCW.
The electric signal QCCW shown in FIG.
The signal is output to the signal processing unit 115. The signal processing unit 115 converts the electric signal QCW
"0" crossing frequency (resonance frequency) fCW and electric signal
Find resonance frequency difference Δf from QCCW resonance frequency fCCW
You. In addition, the signal processing unit 115 calculates the resonance frequency difference Δ
The rotation angular velocity ΩR based on f
Obtained from arithmetic processing. ΩR = (λp / 4Ar) Δf (1) Here, λ is generated by the light source unit 101.
Is the wavelength of the laser beam L in vacuum, and p is
A is the circumference of the burring resonator 106, and A is the fiber ring
Is the closed area of the ring resonator 106, and r is the fiber ring
The radius of the fiber ring in the resonator 106. The signal processing unit 115 calculates the obtained rotation angle.
External circuit not shown with speed ΩR as data signal JD
Output to Reference numeral 116 denotes a servo mechanism, and an electric signal Q
By monitoring the voltage of CW, the light source 101
The control is performed to keep the intensity of the laser light L constant. Next, referring to FIG. 5, FIG. 6 and FIG.
The operation of the conventional example will be described. For example, a resonant optical fiber
If the ivagyro system rotates in the direction of arrow Z,
Of the laser light LCW propagating through the fiber ring resonator 106
The optical path becomes apparently longer, and the resonance frequency shown in FIG.
The number fCW becomes lower. On the other hand, the fiber ring resonator 106
The optical path of the laser light L CCW propagating through
And the resonance frequency f CCW shown in FIG. 7 increases. The signal processing unit 115 has a resonance frequency
The laser beam LCW 'and the laser beam are calculated based on fCW and the resonance frequency fCCW.
The resonance frequency difference [Delta] f from the light LCCW 'is determined. This allows
The signal processing unit 115 includes a resonance type optical fiber that rotates in the arrow Z direction.
The rotational angular velocity ΩR of the fiber gyro system is calculated based on equation (1).
It is obtained by arithmetic processing. Further, for example, a resonance type optical fiber gy
Assuming that the system b rotates in the opposite direction to arrow Z,
Light of laser light LCW propagating through the fiber resonator 106
The path becomes apparently shorter and the resonance frequency shown in FIG.
fCW increases. On the other hand, the fiber ring resonator 106 is
The optical path of the propagating laser light LCCW is apparently long
Therefore, the resonance frequency f CCW shown in FIG. The signal processing section 115 has a resonance frequency
The laser beam LCW 'and the laser beam are calculated based on fCW and the resonance frequency fCCW.
The resonance frequency difference [Delta] f from the light LCCW 'is determined. This allows
The signal processing unit 115 is of a resonance type that rotates in the direction opposite to the arrow Z.
The rotational angular velocity ΩR of the optical fiber gyro system is given by equation (1).
It is determined by an arithmetic process based on the above. [0017] By the way, the conventional resonance
Type optical fiber gyro, laser beam LCW '
Corresponding to the receiver light L CCW ′, respectively.
And a light receiver 112 are provided. Therefore, conventional
The resonance type optical fiber gyro includes a light receiver 110 and a receiver.
Characteristics change due to light receiving sensitivity between the optical device 112 and temperature change
The light receiving device 110 and the light receiving
Fine adjustment of the output gain for the
There was no disadvantage. In addition, it is completely
Since the difference from the device 112 cannot be eliminated, the laser
The problem is that high precision cannot be achieved due to the use
is there. The present invention has been made under such a background.
Therefore, the adjustment is simple and the high accuracy
The purpose is to provide ivagyro. [0019] [Means for Solving the Problems]The invention of the present application
A laser that generates laser light of a predetermined frequency according to the injection amount
Light source and an optical path length equal to the wavelength of the predetermined resonance frequency.
Ring in which the optical fiber is formed in a ring shape
A resonator, an oscillator that outputs a pulse signal having a constant period,
Output from the laser light source based on the pulse signal
An optical switch for splitting the laser light in a time-division manner,
One of the laser beams split by the switch
Incident clockwise to the fiber ring resonator.
And counteract the other with respect to the fiber ring resonator.
Inject in the counterclockwise direction, and
One and the other laser light propagating in the ring resonator
Take out each from the fiber ring resonator and individually
A first fiber coupler for emitting light, and the first fiber coupler.
Clockwise and counterclockwise
A second fiber coupler for collecting laser light;
A laser beam having the resonance frequency of the fiber resonator
Modulating means for modulating a sine wave of
Clockwise direction and counterclockwise direction emitted from iva coupler
Converting means for converting each laser beam in each direction into an electric signal;
Detects electrical signals and outputs detection signals as detection results
Detecting means for detecting the detection signal of the laser light in the clockwise direction.
Rotational angular velocity based on detection signal of clockwise laser light
Signal processing unit for determining the degreeIt is characterized by the following. [0020] [0021] [0022] BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG.
An embodiment will be described. FIG. 1 shows an embodiment of the present invention.
Block diagram showing the configuration of a resonant optical fiber gyro
It is. In this figure, reference numeral 1 denotes a light source unit, for example,
Laser light generation by Fabry-Perot type semiconductor laser
Source. Further, the light source unit 1 emits the generated laser light L
Inject to switch 2 (see FIG. 2 (a)). The optical switch 2 converts the incident laser light L into light
Laser light LCW propagating in fiber 4 and optical fiber 5
The pulse generated by the oscillator 3 with the laser light L CCW propagating through
2 (see FIG. 2B). here,
The laser light LCW has, for example, a pulse signal of “H” level.
Is emitted into the optical fiber 4 and a fiber ring resonator
Laser light propagating clockwise through fiber ring 6
Becomes The laser light L CCW is, for example, a pulse signal.
Is output to the optical fiber 5 when the signal is at the “L” level.
Turn the fiber ring of the equaling resonator 6 counterclockwise.
Laser light that propagates through The optical fiber 4 is connected via a fiber coupler 7
Clock so that it is clockwise in the fiber ring.
The surrounding laser light LCW is propagated to the fiber ring resonator 6.
Let Similarly, the optical fiber 5 is connected via a fiber coupler 7.
To be counterclockwise in the fiber ring
The counterclockwise laser beam L CCW is supplied to the fiber ring resonator 6.
To propagate. The fiber coupler 7 is made of PZT (Jill).
Frequency by the modulator 8
The modulated laser light LCW 'is emitted to the optical fiber 5, and
Light L frequency-modulated by the PZT modulator 8
CCW ′ is emitted to the optical fiber 4. The PZT modulator 8 is
The oscillator 9 is disposed in the fiber ring resonator 6.
The mechanical vibration caused by the low-frequency electrical signal
Sinusoidal wave with respect to the time axis for the optical path length LS of the balring resonator 6
The telescopic movement is performed. The optical fiber 5 transmits the laser beam LCW '.
Via fiber coupler 10 and fiber coupler 11
The light is transmitted to the light receiving unit 12. Further, the optical fiber 4 is
Laser light L CCW ′ to the fiber coupler 13 and the fiber coupler
The light is transmitted to the light receiving unit 12 via the plastic 11. Light receiving section 12
Fig. 2C shows the incident intensity of the incident laser beam LCW '.
And outputs it to the synchronous detector 16
I do. Similarly, the light receiving section 12 receives the incident laser light L CC
The incident intensity of W 'is converted into the electric signal SCCW shown in FIG.
Then, the signal is output to the synchronous detector 16. The synchronous detector 16 outputs a signal from the oscillator 9.
Synchronous detection of input electric signal SCW by high frequency electric signal
Wave, and the electric signal Q shown in FIG.
The CW is output to the signal processing unit 14. Similarly, synchronous detector 1
6 is an input by the low-frequency electric signal output from the oscillator 9.
Synchronous detection of the electrical signal SCCW
The electric signal QCCW shown in FIG.
Output. The signal processing unit 14 outputs "0" of the electric signal QCW.
Crossing frequency (resonance frequency) fCW and electric signal QCCW
The resonance frequency difference Δf is determined from the resonance frequency f CCW of FIG. Ma
In addition, the signal processing unit 14 performs the processing based on the obtained resonance frequency difference Δf.
Rotation angular velocity ΩR based on equation (1) shown in the conventional example.
Obtained from arithmetic processing. The signal processing section 14 calculates the rotation angular velocity
ΩR as a data signal JD to an external circuit not shown
Output. Reference numeral 15 denotes a servo mechanism, which controls the electric signals QCW and
By monitoring the voltage of the electrical signal QCCW
Control to keep the intensity of the laser beam L generated by the light source 1 constant.
Is going. Next, refer to FIG. 1, FIG. 2, FIG. 3, and FIG.
Of the operation of the resonant optical fiber gyro according to the embodiment.
Make a light. The light source unit 1 has a predetermined transmission frequency shown in FIG.
A laser beam L having a wave number is emitted to the optical switch 2. And
The optical switch 2 is, for example, a diagram input from an oscillator 3.
The pulse signal shown in FIG. 2 (b) changes from time t0 to time t1.
During the voltage “VH”.
The laser beam is branched and propagated to the bar 4 as a laser beam LCW. As a result, the laser beam LCW is
Fiber ring via fiber 4 and fiber coupler 7
It is injected into the shaker 6. Here, the fiber ring resonator 6
The optical path length LS is output from the oscillator 9 by the PZT modulator 8.
By vibrating based on low-frequency electrical signals,
On the other hand, it changes like a sine wave. Thereby, the laser light LCW
Is the frequency-modulated laser light L having different wavelengths
Modulated to CW '. The resonance frequency of the fiber ring resonator 6
The laser light LCW 'having the same frequency as the wave number is
No signal is output from the baccoupler 7. On the other hand, fiber ring
Laser light L having a frequency different from the resonance frequency of the vibrator 6
CW 'is output from the fiber coupler 7 to the optical fiber 5.
You. The light receiving unit 12 includes the fiber coupler 10 and
Laser light LCW 'input via fiber coupler 11
Is converted to a sinusoidal electric signal SCW of FIG.
Convert. This electric signal SCW is used by the PZT modulator 8.
It contains the frequency components of the low frequency electrical signal used. This
Thereby, the synchronous detector 16 converts the electric signal LCW into the oscillator 9
Synchronously detected by the sine-wave low-frequency electrical signal output by
This is shown in FIG. 3A having frequency characteristics of the intensity of the interference light.
The signal is output to the signal processing unit 14 as an electric signal QSW. This
In the waveform of the air signal QCW,
That is, the frequency having the maximum value in the derivative of the frequency
fCW is the resonance frequency of the fiber ring resonator 6. So
Then, the signal processing unit 14 transmits the data of the frequency fCW and the electric power.
The waveform data of the air signal QCW is stored. Next, the light source unit 1 is provided with a predetermined light source shown in FIG.
Is emitted to the optical switch 2.
The optical switch 2 is connected to the oscillator 3 as shown in FIG.
The pulse signal shown in (b) changes from time t1 to time t2.
During the voltage “VL”, the laser light L
The light is branched and propagated as laser light L CCW to the bar 5. As a result, the laser light L CCW is
Fiber ring via fiber 5 and fiber coupler 7
It is injected into the resonator 6. Where the fiber ring resonator
The optical path length LS of the PZT modulator 8 is output from the oscillator 9.
Vibration based on low-frequency electrical signals
Changes sinusoidally with respect to. Thereby, the laser light L
CCW is a frequency modulated laser with different wavelengths
The light is modulated to LCCW '. The resonance frequency of the fiber ring resonator 6
The laser light L CCW ′ having the same frequency as the wave number
It is not output from the iva coupler 7. Meanwhile, fiber ring
Laser light having a frequency different from the resonance frequency of the resonator 6
LCCW 'is output from the fiber coupler 7 to the optical fiber 4.
Is done. The light receiving section 12 is connected to the fiber coupler 10 and the
And laser light L input through the fiber coupler 11
The electric signal having the sine wave shape shown in FIG.
Convert to SCCW. The electric signal SCCW is converted by the PZT modulator 8
Contains the frequency components of the low frequency electrical signals used.
As a result, the synchronous detector 16 oscillates the electric signal SCCW.
Synchronous detection by sine wave low frequency electric signal output from detector 9
FIG. 3 showing the frequency characteristic of the intensity of the interference light
(B) Output to the signal processing unit 14 as the electric signal QSW
You. In the waveform of the electric signal QSSW, “0” cross
Part, that is, the maximum value of the frequency derivative
Frequency fCCW is the resonance frequency of the fiber ring resonator 6.
The wave number. Then, the signal processing unit 14 calculates the frequency f
Stores CCW data and waveform data of electric signal QCCW
You. As a result, the signal processing section 14 outputs the laser light L
Based on the resonance frequency of CW 'and the laser light LCCW',
The frequency difference Δf is obtained, and the equation (1) is obtained from the resonance frequency difference Δf.
To calculate the rotational angular velocity ΩR. Hour from time t0
Until t2, a system equipped with a resonant laser gyro
Has not changed direction, the rotational angular velocity ΩR is
It becomes “0 (rad / sec)” shown in (c). Soshi
The value of the rotational angular velocity Ω is determined by the gyro output signal JD.
And output to an external circuit (not shown). Next, from time t2 to time t4,
A resonance type laser gyro was mounted in the direction of arrow Z shown in FIG.
Suppose the system changes direction. The light source unit 1 is shown in FIG.
A laser beam L having a predetermined transmission frequency is emitted to the optical switch 2.
I do. The optical switch 2 is input from the oscillator 3
The pulse signal shown in FIG. 2B is applied from time t2 to time t3.
, Ie, during the voltage “VH”, the laser light L
The light is branched and propagated as laser light LCW to the fiber 4. As a result, the laser beam LCW is
Fiber ring via fiber 4 and fiber coupler 7
It is injected into the shaker 6. Here, the fiber ring resonator 6
The optical path length LS is output from the oscillator 9 by the PZT modulator 8.
By vibrating based on low-frequency electrical signals,
On the other hand, it changes like a sine wave. Thereby, the laser light LCW
Is the frequency-modulated laser light L having different wavelengths
Modulated to CW '. The resonance frequency of the fiber ring resonator 6
The laser light LCW 'having the same frequency as the wave number is
No signal is output from the baccoupler 7. On the other hand, fiber ring
Laser light L having a frequency different from the resonance frequency of the vibrator 6
CW 'is output from the fiber coupler 7 to the optical fiber 5.
You. The light receiving unit 12 includes the fiber coupler 10 and
Laser light LCW 'input via fiber coupler 11
Is converted to a sinusoidal electric signal SCW of FIG.
Convert. This electric signal SCW is used in the PZT modulator 8.
It contains the frequency components of the low frequency electrical signal used. This
Thereby, the synchronous detector 16 converts the electric signal LCW into the oscillator 9
Synchronously detected by the sine-wave low-frequency electrical signal output by
This is shown in FIG. 4A having frequency characteristics of the intensity of the interference light.
The signal is output to the signal processing unit 14 as an electric signal QCW. This
In the waveform of the air signal QCW,
That is, the frequency having the maximum value in the derivative of the frequency
fCW is the resonance frequency of the fiber ring resonator 6. So
Then, the signal processing unit 14 transmits the data of the frequency fCW and the electric power.
The waveform data of the air signal QCW is stored. Next, the light source unit 1 is provided with a predetermined light source shown in FIG.
Is emitted to the optical switch 2.
The optical switch 2 is connected to the oscillator 3 as shown in FIG.
The pulse signal shown in (b) changes from time t3 to time t4.
During the voltage “VL”, the laser light L
The light is branched and propagated as laser light L CCW to the bar 5. As a result, the laser light L CCW is
Fiber ring via fiber 5 and fiber coupler 7
It is injected into the resonator 6. Where the fiber ring resonator
The optical path length LS of the PZT modulator 8 is output from the oscillator 9.
Vibration based on low-frequency electrical signals
Changes sinusoidally with respect to. Thereby, the laser light L
CCW is a frequency modulated laser with different wavelengths
The light is modulated to LCCW '. The resonance frequency of the fiber ring resonator 6
The laser light L CCW ′ having the same frequency as the wave number
It is not output from the iva coupler 7. Meanwhile, fiber ring
Laser light having a frequency different from the resonance frequency of the resonator 6
LCCW 'is output from the fiber coupler 7 to the optical fiber 4.
Is done. The light receiving section 12 is connected to the fiber coupler 10 and the
And laser light L input through the fiber coupler 11
The electric signal having the sine wave shape shown in FIG.
Convert to SCCW. The electric signal SCCW is converted by the PZT modulator 8
Contains the frequency components of the low frequency electrical signals used.
As a result, the synchronous detector 16 oscillates the electric signal SCCW.
Synchronous detection by sine wave low frequency electric signal output from detector 9
4 having the frequency characteristic of the intensity of the interference light.
(B) Output to the signal processing unit 14 as the electric signal QCW
You. In the waveform of the electric signal QCCW, "0" cross
Part, that is, the maximum value of the frequency derivative
Frequency fCCW is the resonance frequency of the fiber ring resonator 6.
The wave number. Then, the signal processing unit 14 calculates the frequency f
Stores CCW data and waveform data of electric signal QCCW
You. As a result, the signal processing section 14 outputs the laser light L
Based on the resonance frequency of CW 'and the laser light LCCW',
The frequency difference Δf is obtained, and the equation (1) is obtained from the resonance frequency difference Δf.
To calculate the rotational angular velocity ΩR. At this time,
The system equipped with the vibrating optical fiber gyro is at time t3
From time t4 to direction Z in FIG.
The laser light LCW 'propagating clockwise.
The optical path length LS of the fiber ring resonator 6
, The resonance frequency of the fiber ring resonator 6
The number is a frequency fc lower than the inherent resonance frequency fcw (fcccw).
W1. On the other hand, a resonance type optical fiber gyro is mounted.
During the period from time t3 to time t4, the system shown in FIG.
Propagation in the counterclockwise direction due to turning in the Z direction
Of the fiber ring resonator 6 with respect to the
Since the optical path length LS becomes shorter by the amount of movement, the laser light L
The resonance frequency of the fiber ring resonator 6 with respect to CCW 'is
Frequency fCCW1 higher than the inherent resonance frequency fCCW (fCW)
Becomes As a result, the signal processing section 14 outputs the rotational angular velocity.
The degree ΩR is represented by “m (rad / sec)” shown in FIG.
To the external circuit not shown in the figure.
Output as D. External circuits not shown
Based on the JD, a resonance type optical fiber gyro is installed.
Control of the system. Also, the mounting of the resonance type optical fiber gyro
If the system is turned in the opposite direction to arrow Z in FIG.
In this case, the rotational angular velocity ΩR in FIG.
The polarity is reversed and the value is output. As described above, the resonance type optical fiber of one embodiment is described.
Inject the light from the fiber ring resonator 6 to the ivagyro.
Clockwise laser beam LCW 'and the counterclockwise
The light receiving unit 12 and the detection unit 12 having the same detection signal as the laser beam L CCW
And can be detected from the synchronous detector 16
The difference in the characteristic values of
Easy adjustment of badgyro and improved measurement accuracy
Has the effect of causing In one embodiment, the resonance type optical fiber
Unlike the distribution of the laser light L in the conventional example,
Laser light LCW 'propagating clockwise and counterclockwise
Of the same intensity as the laser light L CCW ′ propagating in the
Use of laser light has the effect of improving measurement accuracy.
is there. Furthermore, a resonance type optical fiber gyro according to one embodiment
And the laser light LCW 'propagating in the clockwise direction
Fiber with laser light L CCW 'propagated in the counterclockwise direction
The interference in the ring resonator 6 is eliminated, and an error component is generated.
Can be eliminated, which has the effect of improving measurement accuracy.
You. [0053] 【The invention's effect】According to the present invention, the injection current
Laser light source that generates laser light of a predetermined frequency according to
And light having the same optical path length as the wavelength of the predetermined resonance frequency.
Fiber ring resonator in which fiber is formed in ring shape
An oscillator for outputting a pulse signal having a constant period;
Laser output from the laser light source based on the pulse signal.
An optical switch for splitting the light in a time-division manner, and the optical switch.
One of the laser beams split by the switch
Make the clockwise incident on the equalizing resonator.
The other counterclockwise with respect to the fiber ring resonator
Direction, and the fiber ring
In the clockwise and counterclockwise directions propagating in the resonator
Extract each laser beam from the fiber ring resonator
A first fiber coupler that emits light individually and
Clockwise and counterclockwise emission from fiber coupler
Second fiber cap for collecting each laser beam in the circumferential direction
And the resonance frequency of the fiber ring resonator.
Modulating means for modulating the laser light with a predetermined sine wave;
The clockwise direction emitted from the second fiber coupler
And convert each laser beam in the counterclockwise direction to an electrical signal.
Conversion means for detecting the electric signal and detecting the electric signal as a detection result.
Detection means for outputting a signal; and
Based on the detection signal and the detection signal of the laser beam in the counterclockwise direction
A signal processing unit for determining the rotational angular velocity
ClockwiseLaser beam detection signal andCounterclockwise directionof
The conversion means and the synchronization means having the same detection signal as the laser light;
Unique in the characteristics of each part that can be detected from the detector
Adjust the resonance type optical fiber gyro by eliminating the difference in the values
Is simpler and has the effect of improving the measurement accuracy.
You. [0054]According to the present invention, the laser light source
The output laser light is time-divided by an optical switch.
Be forkedTherefore, laser light can be branched at regular intervals,
Propagation clockwise, unlike distributing the light
Laser light and laser light propagating counterclockwise
Measurement accuracy because laser light of the same intensity can always be used
Has the effect of improving. [0055]Further, according to the present invention, the laser light source
The laser light output from the
Because it is branchedPropagation in fiber ring resonator
Laser light propagating clockwise
Is one of the laser beams propagating counterclockwise
Therefore, the laser light propagating in the clockwise direction
Eliminates interference with laser light propagating in the counterclockwise direction,
Eliminates causes of error components and improves measurement accuracy
Has the effect of causing

【図面の簡単な説明】 【図1】 本発明の一実施形態による共振型光ファイバ
ジャイロの構成を示すブロック図である。 【図2】 図1に示す共振型光ファイバジャイロの動作
を説明するタイミングチャートである。 【図3】 図1に示す共振型光ファイバジャイロの動作
を説明するタイミングチャートである。 【図4】 図1に示す共振型光ファイバジャイロの動作
を説明するタイミングチャートである。 【図5】 従来の共振型光ファイバジャイロの構成を示
すブロック図である。 【図6】 図5に示す共振型光ファイバジャイロの動作
を説明するタイミングチャートである。 【図7】 図5に示す共振型光ファイバジャイロの動作
を説明するタイミングチャートである。 【符号の説明】 1 光源部 2 光スイッチ 3、9 発振器 4、5 光ファイバ 6 ファイバリング共振器(ファイバ) 7、10、11、13 ファイバカプラ 8 PZT変調器 12 受光部 14 信号処理部 15 サーボ機構部 16 同期検波器
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a resonance type optical fiber gyro according to one embodiment of the present invention. FIG. 2 is a timing chart illustrating the operation of the resonance type optical fiber gyro shown in FIG. FIG. 3 is a timing chart for explaining the operation of the resonance type optical fiber gyro shown in FIG. FIG. 4 is a timing chart for explaining the operation of the resonance type optical fiber gyro shown in FIG. FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of a conventional resonance type optical fiber gyro. FIG. 6 is a timing chart for explaining the operation of the resonance type optical fiber gyro shown in FIG. FIG. 7 is a timing chart for explaining the operation of the resonance type optical fiber gyro shown in FIG. [Description of Signs] 1 Light source unit 2 Optical switch 3, 9 Oscillator 4, 5 Optical fiber 6 Fiber ring resonator (fiber) 7, 10, 11, 13 Fiber coupler 8 PZT modulator 12 Light receiving unit 14 Signal processing unit 15 Servo Mechanism 16 Synchronous detector

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01C 19/64 - 19/72 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) G01C 19/64-19/72

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 注入電流の注入量に応じた所定の周波数
のレーザ光を発生するレーザ光源と、 所定の共振周波数の波長と同長の光路長を有する光ファ
イバがリング状に形成されたファイバリング共振器と、 一定周期のパルス信号を出力する発振器と、前記パルス信号に基づいて前記レーザ光源から出力され
たレーザ光を時分割的に分岐させる光スイッチと、 該光スイッチによって分岐されたレーザ光のうち、一方
を前記ファイバリング共振器に対して時計回り方向に入
射させ、かつ他方を前記ファイバリング共振器に対して
反時計回り方向にそれぞれ入射させると共に、当該ファ
イバリング共振器内を伝搬した時計回り方向及び反時計
回り方向の各レーザ光を前記ファイバリング共振器から
各々個別に取り出す第1の ファイバカプラと、該第1のファイバカプラから出射された時計回り方向及
び反時計回り方向の各レーザ光を集合させる第2のファ
イバカプラと、 前記ファイバリング共振器の前記共振周波数のレーザ光
を所定の正弦波において変調する変調手段と、 前記第2のファイバカプラから出射された時計回り方向
及び反時計回り方向の各レーザ光を電気信号へ変換する
変換手段と、 前記電気信号を検波し、検波結果として検波信号を出力
する検波手段と、時計回り方向のレーザ光の検波信号と
反時計回り方向のレーザ光の検波信号とに基づき回転角
速度を求める信号処理部とを具備することを特徴とする
共振型光ファイバジャイロ。
(1) A laser light source for generating a laser beam having a predetermined frequency corresponding to an injection amount of an injection current, and a light having an optical path length equal to the wavelength of a predetermined resonance frequency. A fiber ring resonator in which a fiber is formed in a ring shape, an oscillator that outputs a pulse signal having a constant period, and an output from the laser light source based on the pulse signal.
An optical switch for branching time-divisionally the laser light, in the laser light split by the optical switch, whereas
Into the fiber ring resonator clockwise.
And the other to the fiber ring resonator
Inject each in the counterclockwise direction, and
Clockwise and counterclockwise propagation in an equalizing resonator
Each laser light in the surrounding direction is output from the fiber ring resonator.
First fiber couplers to be individually taken out, and clockwise and outgoing light emitted from the first fiber couplers.
And a second filer that collects each laser beam in the counterclockwise direction.
An optical coupler , a modulating means for modulating a laser beam of the resonance frequency of the fiber ring resonator with a predetermined sine wave, and a clockwise direction emitted from the second fiber coupler.
Converting means for converting each laser light in the counterclockwise direction into an electric signal, detecting means for detecting the electric signal, and outputting a detection signal as a detection result, and a detection signal of the clockwise laser light.
A signal processing unit for calculating a rotational angular velocity based on a detection signal of a laser beam in a counterclockwise direction .
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