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    公开号:WO1992004597A1
    申请号:PCT/JP1991/001149
    申请日:1991-08-29
    公开日:1992-03-19
    发明作者:Eiichi Asami
    申请人:Japan Aviation Electronics Industry Limited；
    IPC主号:G01C19-00
    专利说明:
    [0001] 明 細 書 光干 Φ角速度計
    [0002] 技術分野
    [0003] この発明は光源よりの光を 2分してループ状光伝送路の両端に右 回り光、 左回り光としてそれぞれ、 供給し、 そのループ状光伝送路 の一端で位相変調器により光伝送路に入射する光及び、 光伝送路か ら出射する光に位相偏移を変調信号で与え、 ループ状光伝送路から 出射した両光を合成して干渉させ、 その干渉光を電気信号に変換し 、 その電気信号を位相変調器の変調信号で同期検波するこ とにより 、 ループ状 ' 云送路にその軸心まわりに印加された角速度を検出す る光干渉角速度計に関する。
    [0004] 背景技術
    [0005] 第 1図に従来の光干涉角速度計を示す。 光源 1 1 から出た光は、 光分岐器 1 2において 2分され、 その一方は偏光子 1 3を通過した 後、 光分岐器 1 4へと導かれ、 光分岐器 1 2で 2分された他方は、 終端素子 2 0で終端される。 光分岐器 1 4に導かれた光は右回り光 と左回り光とに分岐され、 右面り光は、 光分岐器 1 4から出た後す ぐに位相^調器 1 5 によって位相変調を受けた後、 ループ状光伝送 路としての光ファ イバコ イ ル 1 6の一端に入射され、 光ファ イバコ ィ ル 1 6を右回りに伝搬した後、 ふたたび光分岐器 1 4 に到達する 。 一方左回り光は光分岐器 1 4を出て光ファ イバコ イ ル 1 6 の他端 に入射され、 光フア イバコィ ル 1 6を左回りに伝搬後位相変調器 1 5によつて位相変調を受けた後、 すぐに再び光分岐器 1 4 に到達す る。 光分岐器 1 4では、 これら光ファ イバコ イ ル 1 6を伝搬した右 回り光と左回り光とが出会い干渉する。 こ のときに右回り光と左回 り光とは位相変調器 1 5 によって周期的な位相偏移を受けているた め右回り光と左回り光とのあいだには周期的な位相差が生じる。 例 えば位相変調器 1 5を躯動する変調信号の周波数 f m が 1ノ （ 2 τ ) ( r は光ファ イ バコイル 1 6を光が伝搬する時間） の時、 位相変 調器 15で右回り光が位相偏移 c wを受けて光ファイバコイル 1 6を 通って光分岐器 1 4に戻った時の右回り光の位相偏移が第 2図 Aに 示すように正弦波状である場合、 左回り光が位相変調器 1 5で受け る位相偏移 c c w は、 第 2図 Aの変調信号に対し、 時間が rだけ経 過しているから第 2図 Bに示すように位相偏移 Φ c wに対し逆位相に なる。 従って光分岐器 1 4で合成される右回り光と左回り光との位 相差 C W— c c w は第 2図中の曲線 1 7に示すように 2 て周期で変 化する。 このためこれら両光が合成された干渉光は互いに強め合つ たり弱め合ったりすることが周期 τで繰返され、 つまり周期てで強 度が変化する光となる。 両光の位相差 <5 c w _ c c w に応じて干渉光 の強度が曲線 1 8で示すように変化し、 従って強度変化が曲線 1 9 のように周期てで繰返される。
    [0006] 第 1図において光分岐器 1 4 よりの干涉光は偏光子 1 3を通じ、 光分岐器 1 2に達し、 2つの光に分岐され、 その一方は光検出器 2 1 で電気信号に変換される。 この電気信号は第 2図中の曲線 1 9で 示すように、 位相変調周波数 f m の 2倍の周波数、 第 2図の例では 1 Z τで変化する信号となる。
    [0007] 光ファイバコイル 1 6に、 その軸心を中心とする角速度が印加さ れると、 サニヤ ック効果により、 右回り光と左回り光との間に、 そ の入力角速度に応じた位相差が生じる。 このため第 2図において曲 線 1 7 に対し、 入力角速度にもとずく位相差が重畳される。 このよ うに位相差が直流的に重畳されると、 光検出器 2 1 の出力電気信号 にその直流的位相差に応じて、 位相変調周波数 f m の成分が現れる 。 光検出器 2 1 の出力は同期検波回路 2 2において位相変調周波数 f m と同一周波数の参照信号で同期検波される。 入力角速度がゼ口 の場合は前述したように、 光検出器 2 1 の出力は位相変調周波数の 偶数倍成分のみ、 主として 2倍の成分のみであるから同期検波回路 2 2 の出力はゼロであるが、 角速度が入力されると、 光検出器 2 1 の出力に位相変調周波数 f n と同一周波数の成分が生じ、 その入力 角速度の方向及び大きさに応じた極性及びレベルの出力が同期検波 回路 2 2から得られ、 これが出力端子 2 3へ供給され、 入力角速度 を検出するこ とができる。 位相変調器 1 5 に供給する位相変調信号 及び同期検波回路 2 2へ供給する参照信号は変調信号発生器 2 4で 作られる。
    [0008] 位相変調器 1 5を光が通過すると、 光が変調信号で位相偏移を受 けるのみならず、 強度変調も受けてしまう。 'これは位相変調は光が 伝搬する媒質の屈折率を変化させることにより行われる力 媒質の 屈折率が変化するとその媒質における光の閉じ込め状態が変化する ため、 位相変調信号と同期して媒質の光閉じ込め状態が変化し、 こ れと同期して通過する光の強度が変調される。
    [0009] このため位相変調器 1 5を通過した右回り光、 左回り光は何れも 、 周波数 f m の強度変調を受け、 これら強度変調を受けた右回り光 と、 左回り光とが光分岐器 1 4で再び合成された干涉光にも、 変調 周波数 f m の成分の強度変調が存在する。 このため入力角速度がゼ 口の状態でも同期検波回路 2 2から周波数 f m の成分が検出され、 これは光干涉角速度計のバイ ァス値のオフセ ッ トエラーとなる。 こ のオフセ ッ トヱラーが大きいと、 外乱などにより何らかの因子が変 動すると零点も一定の比率で変動するため零点安定性が悪く なる。 上述したように入力角速度ゼロでは干渉光は変調信号周波数 f n の 2倍の周波数の強度変調を受けており、 この干渉光は光分岐器 1 2で分岐されて一方は光検出器 2 1 へ供給されると共に他方は光源 1 1 に戻る。 この戻り光により光源 1 1 からの出射光に、 変調信号 周波数 f m の 2倍の周波数の強度変調が加わる。 あるいは前記戻つ た干渉光が、 光源 1 1 の出射光の光量を制御するためのフォ トダイ オー ドで検知され、 この検知出力を舍めて自動光量安定化回路が光 源 1 1 の光量を一定にしょう と動作するため、 光源 1 1 の出射光に 変調信号周波数 ί m の 2倍の周波数で強度変調が加わる。 このよう に光源 1 1 からの光が 2 f m で強度変調を受けていると 、 この光が位相変調器 1 5を通過して、 その位相変調信号により強 度変調も受けると、 位相変調器 1 5を通過した光は、 位相変調器 1 5における変調波の周波数混合効果により、 2 f m + f m = 3 f m 、 及び 2 ί m — ί m = ί m の各周波数の強度変調が生じる。 このた めこの位相変調器 1 5を通過し、 光分岐器 1 4で合成された干渉光 にも f m 成分の強度変調が存在し、 前述と同様に入力角速度がゼロ でも同期検波回路 2 2から出力が生じ、 バイ アス値のオフセ ッ トェ ラ一となる。
    [0010] この発明の目的は位相変調器による強度変調が存在しても、 また 光源からの光が強度変調を受けても、 バイァス値の誤りが生ぜず、 バイ アスの零点安定性を向上させるこ とができる光干渉角速度計を 提供する ことにある。
    [0011] また従来においては、 光源 1 1から出射された光を分岐する光分 岐器 1 2の分岐比が 1対 1 に設定されているため、 光素子の損失が ゼロとし、 光源 1 1 からの入射光量を 1 0 0 とすると、 偏光子 1 3 と終端素子 2 0 とに分岐された光の光量は 5 0ずっとなり、 この 5 0の光量が光フア イバコイル 1 6より戻り、 光源 1 1 へのもどり光 の光量と、 光検出器 2 1への信号光の光量とは 2 5ずっとなり、 光 学系の信号対雑音比は大き く とれるが、 同時に光源 1 1へのもどり 光量も最大となってしまい、 光干渉角速度計の性能が劣化する欠点 があった。
    [0012] つまり、 光干渉角速度計に使用されている光源 1 1 は半導体レ一 ザ等のように光共振器を利用したものが多い。 通常、 半導体レーザ は、 レーザのチップの両端のへき開面を反射鏡として光の共振器を 構成し、 この共振器で共振した光をレーザ光として取り出している 。 このように半導体レーザ等のように光の共振を利用した光源にお いては、 半導体レーザチップのへき開面以外のところからの反射光
    [0013] 、 あるいはもどり光があると、 この反射光、 あるいはもどり光がレ 一 チップに入射することによって、 半導^レーザを構成している 共振器のほかに、 別の共振器が構成されてしまう。 この別の共振器 は、 半導体レーザの外部に構成されるため外部共振器と呼ばれてい る。 この外部共振器が形成されると、 光源のスぺク ト ラム形状、 中 心波長、 可干渉性等が変動する。 このよ う な現象は光干涉角速度計 に良く用いられるスーパールミネ ッセ ン トダイオー ド （ S L D ) に おいても引き起こされることが報告されている。
    [0014] 光干涉角速度計において光源 1 1 のスぺク ト ラム形状、 中心波長 、 可干涉性が変動することは致命的であり、 特に中心波長の変動は 、 直接光干涉角速度計のスケールファ クタの変動に結びつく ため問 題となる。 なぜなら、 光干涉角速度計のスケールファ クタは、 光源 1 1 の波長の関数となるから、 波長変動がスケールファ クタの変動 に結びつく。 また、 光源 1 1 の可干渉性の変動は、 光干渉角速度計 内での反射、 散乱光によって生じるバイ アスエラ一量を変動させる ため、 これも大きな問題となる。
    [0015] この発明の他の目的はスケールファ クタ変動、 バイ アスエラ一を 引き こす光源の波長変動、 可干渉性の変動の原因となる光源への もどり光を抑え、 スケールファ クタ変動およびバイ アスエラー量を 低減した光干渉角速 ,..を提供するこ とにある。
    [0016] 発明の開示
    [0017] この発明によれば、 従来と同様に光分岐手段とループ状光伝送路 の一端との間に第 1位相変調器を直列に挿入すると共に、 この第 1 位相変調器と直列に第 2位相変調器を挿入する。 第 2位相変調器の 特性は第 1位相変調器と同一とすることが好ま し く 、 第 1位相変調 器に対する変調信号と同一の周期閩数で同一周波数の変調信号を第 2位相変調器へ供給するが、 ループ状光伝送路を通った光が、 同一 方向回りの光が第 1 位相変調器で受ける位相偏移と、 同一方向の位 相偏移を第 2位相変調器で受けるように第 2位相変調器へ供給する 変調信号の位相を選定する。 つまり第 1位相変調器へ供給する変調 信号を （ 2 f m t ) とする時、 第 2位相変調器の供給する変調 信号は ( 2 π f m t - 2 π τ ϊ α ) とする。
    [0018] て はループ状光伝送路の光伝搬時間である。 周期閔数 ^ ( 2 π ί m t ) としては正弦波、 矩形波などが使用される。
    [0019] 第 1 , 第 2位相変調器で右回り光、 左回り光はそれぞれ相加され る位相偏移を受け、 従来における位相変調と同様の作用効果が得ら れ、 しかも第 1 , 第 2位相変調器における各強度変調が、 一方の強 度変調に対し、 他方の強度変調が掛算となり'、 つまり周波数混合と して作用し、 このためループ状光伝送路を通過した光の強度変調中 には位相変調周波数 f m の成分が舍まれないようになる。
    [0020] 更にこの発明によればループ状光伝送路からの戻った干涉光を光 検出器側と光源側とに分岐する光分岐器は、 光源側に分岐される光 量より光検出器側へ分岐される光量が大となるように分岐比が選定 されている。 つまり この光分岐器の分岐比は 1 ： 1 からずらされて おり、 光源側の光量 ： 光検出器側の光量が例えば 5 ： 9 5〜 4 0 ： 6 0、 好ましく は 2 0 ： 8 0乃至 3 0 ： 7 0程度に選定される。 このような分岐比に選定されているため、 光源よりの光はループ 状光伝送路側より も終端素子側へ多く分岐され、 ループ状光伝送路 側の光量が減少し、 光学系の信号対雑音比が小さ く なるので、 必要 に応じてこの信号対雑音比が所要値以上になるように光源の光量を 従来より大とする。 一方ループ状光伝送路を伝搬してきた信号光 （ 干涉光） 、 あるいは、 光ファ イバ内の各点からのレイ リー散乱光、 フア イバ融着点からの反射光等の光源への戻り光量を低減させるこ とができるため、 それによつて引き起こされる光源のスぺク トラム 形状変動、 中心波長変動、 可干渉性の変動を低減することが可能と なる。 その結果、 これら光源特性の変動によってもたらされる光干 涉角速度計のスケールファクタエラ一およびバイアスェラーを低減 させることができる。
    [0021] 図面の簡単な説明 第 1 図は従来の光干涉角速度計を示すブロ ッ ク図、 第 2図は右回 り光、 左回り光が受けた位相偏移、 これら両光の位相差、 両光の干 渉光の光強度変化を示す図、 第 3図はこの発明をオープンループ方 式の光干渉角速度計に適用した実施例を示すブロ ック図、 第 4図乃 至第 6図はそれぞれこの発明をクローズドループ方式の光干渉角速 度計に適用した実施例を示すブロ ック図、 第 7図は第 6図中の位相 変調器 1 5 , 2 6 , 2 8 , 3 1 を集積化した例を示す斜視図、 第 8 図はこの発明をオープンループ方式の光干涉角速度計に適用した他 の実施例を示すプロ ック図である。
    [0022] 発明を実施するための最良の形態
    [0023] 第 3図にこの発明の実施例を示し、 第 1 図と対応する部分に同一 符号を付けてある。 この発明では光源 1 1 からの光は分岐比が、 こ の例では 1 ： 4 の光分岐器 2 5に入射され、 光分岐器 2 5 により 2 分された光中の光量が少ない方が偏光子 1 3側へ入射され、 多い方 が終端素子 2 0へ入射される。 光ファ イバコイル 1 7から戻った干 涉光は光分岐器 2 5 に入射し、 光源 1 1側と光検出器 2 1側とに分 岐される。
    [0024] この発明においては更に光分岐器 1 4 と光ファ イバコ イ ル 1 6 の 一端との間に直列に、 位相変調器 1 5が挿入されると共に、 光分岐 器 1 4 と光ファ ィバコィル 1 6 の他端との間,にも直列に、 位相変調 器 2 6が挿入される。 このようにして位相変調器 1 5に対し位相変 調器 2 6が光ファ イバコ イ ル 1 6を介して直列に接続された場合で ある。 位相変調器 2 6 は位相変調器 1 5 と同一特性のものが用いら れ、 右回り光は位相変調器 1 5で受けた位相偏移と同一方向の位相 偏移を位相変調器 2 6で受けるよう に、 位相変調器 1 5 に対する変 調信号と同一周期関数、 同一周波数で、 位相が 2 π τ だけ遅ら された変調信号で位相変調器 2 6が駆動される。 この変調信号も変 調信号発生器 2 4で作られる。 つまり位相変調器 1 5 に対する変調 信号を ( 2 Γ f n t ) とし、 第 2図について示したように = 1 / ( 2 て ） とすると、 位相変調器 2 6に対する変調信号は φ ( 2
    [0025] Έ f rr, t - π ) となる。
    [0026] この構成によれば右回り光は位相変調器 1 5 , 2 6で相加する位 相偏移を受け、 左回り光も位相変調器 1 5 , 2 6 で相加する位相偏 移を受け、 光分岐器 1 4で合成される右回り光と左画り光とは周期 関数 ( 2 π ί m t ) で変化する位相差がある。 従ってこの両光を 合成した干渉光を光検出器 2 1 で電気信号に変換し、 その電気信号 を同期検波するこ とにより従来と同様に、 光ファ イ バコイル i 6に 入力した角速度を検出することができる。
    [0027] 右回り光が位相変調器 1 5を通過する際に上述したように周波数 f π, で強度変調も受けるが、 この強度変調を受けた右回り光が位相 変調器 2 6を通過する際に、 更に周波数 f m で強度変調も受け、 つ まり、 位相変調器 2 6で両強度変調が掛算され、 その強度変調の周 波数成分は f m + f n = 2 f π, と、 f m - f n = 0 とになる。 従つ て光分岐器 1 4 に戻った右回り光の強度変調の周波数成分には f m 成分が舍まれない。 同様に光分岐器 1 4に戻った左回り光の強度変 調の周波数成分にも f m 成分が舍まれない。 従って入力角速度がゼ 口の状態では右回り光と左面り光との干渉光の光強度の変化成分に f m 成分が舍まれず、 この時の同期検波回路 2 2の出力はゼロであ り、 バイ アス値にオフセ ッ ト誤りが生じない。 よつて光干涉角速度 計のオフセ ッ ト誤りがなくバイァスの零点の安定性が向上する。
    [0028] 光源 1 1 からの光が上述したように 2 f m の強度変調がなされた 状態になると、 その右回り光は位相変調器 1 5を通過する時に f n で強度変調を受け、 その通過右回り光の強度変調の周波数成分は、 2 f m 十 f m = 3 ί m と、 2 f n - f n = f n, とになる。 この右回 り光が位相変調器 2 6を通過する時に、 再び ί m で強度変調を受け 、 位相変調器 2 6を通過した右回り光の強度変調の周波数成分は 3 f m ÷ Ϊ m = 4 f m と、 3 f m - f m = 2 f n, と、 十 = 2 f n と、 f n> — ί m = 0 とになり、 f n の成分がな く なる。 同様に して位相変調器 1 5を通過した左回り光の強度変調の周波数成分に は f m 成分が存在しなく なる。 従って、 これら戻った両光を光分岐 器 1 4で合成した干渉光の強度変調の周波数成分にも、 入力角速度 がゼ口の場合は f m 成分が存在せず、 同期検波画路 2 2 の出力はゼ 口になり、 光干渉角速度計のバイ アスの零点の安定性が向上する。 また第 3図において光素子の損失がゼロとし、 光源 1 1 からの光 の光量を 1 0 0 とすると、 偏光子 1 3側への光の光量は 2 0、 終端 子 1 5側への光の光量は 8 0 となり、 戻つで来た干渉光の光量は 2 0であるから、 光源 1 1 へのもどり光の光量は 4 となり、 光検出器 2 1 への信号光の光量は 1 6 となる。 このように光源 1 1 へのもど り光が従来より も可成り少な く なり、 それだけ光源 1 1 のスぺク ト ラム形状、 中心波長、 可干涉性が変動し難いものとなり、 光フア イ バジャ のス ールファ クタやバイ アスエラ一も変動が少な く な る。
    [0029] 上述においてはこの発明をオープンループ光干渉角速度計に適用 したが、 ク ローズドループ光干渉角速度計にも適用することができ る。 その例を第 4図に第 3図と対応する部分に同一符号を付けて示 す、 つまり同期検波回路 2 2 の出力が鋸歯状波発生回路 2 7 へ供給 され、 鋸歯状波発生回路 2 7 はその入力の極性に応じた傾斜方向で 、 入力の大きさに応じた傾斜角度で鋸歯状波 （階段状鋸歯状波の場 合もある） 信号を発生し、 その鋸歯状波信号で、 光ファ イ バコ イ ル 1 6 の一端と光分岐器 1 4 との間に直列に挿入された位相変調器 2 8を位相変調し、 同期検波回路 2 2 の出力がゼロになるよう に負帰 還制御する。 この結果、 入力角速度の極性に応じた極性で、 かつ入 力角速度の大きさに応じた周波数の鋸歯状波信号が鋸歯状波発生回 路 2 7 より得られ、 これが出力端子 2 9に出力される。
    [0030] 位相変調 2 8を省略して、 第 5図に示すよう に鋸歯状波発生回 路 2 7からの帰還鋸歯状波信号を位相変調器 2 6 に加えてもよい。 あるいはこの帰還鋸歯状波信号を位相変調器 1 5 に加えてもよい。 第 6図に第 4図と対応する部分に同一符号を付けて示すように、 光 分岐器 1 4 と光ファ イバコ イ ル 1 6 の一端との間に、 更に位相変調 器 3 1 を挿入し、 位相変調器 2 8を駆動する鋸歯状波信号一 Φ と 逆極性の鋸歯状波信号 R で位相変調器 3 1 を駆動してもよい。 第 4図及び第 5図の構成では帰還鋸歯状波信号の波高値は、 光に 2 κ ラジァンの位相偏移を起させるに必要な電圧値であるが、 第 6図に 示す構成では帰還鋸歯状信号の波高値は、 光に π ラ ジア ンの位相偏 移を起させるに必要な電圧でよ く、 低い電圧'で済み、 鋸歯状波発生 回路 2 7 の設計が容易になる。
    [0031] 第 6図において 4つの位相変調器 1 5 , 2 6 , 2 8 , 3 1 を 1 つ の基板上に集積化することができる。 すなわち、 第 7図に示すよう にニオブ酸リ チウムのような電気光学結晶基板 3 2上に光導波路 3 3を Υ字状に形成して光分岐器 1 4 を構成し、 その一方の分岐光導 波路を挟んで電極 3 4 , 3 5を形成して位相変調器 1 5を構成し、 またその分岐光導波路を挟んで電極 3 6 , 3 7を形成して位相変調 器 3 1 を構成し、 同様に他方の分岐光導波路を挟んで 2対の電極を 形成して位相変調器 2 6 , 2 8を構成する。 第 6図の構成において 位相変調器 2 8 , 3 1を省略して帰還鋸歯状波信号 , 一 " を それぞれ位相変調器 1 5 , 2 6へ供給してもよい。
    [0032] 上述では位相変調器 2 6を光ファ ィバコィ ル 1 6を介して位相変 調器 1 5 と直列に接続したが、 位相変調器 2 6を位相変調器 1 5 に 直接直列に接続してもよい。 その例をオープンループ形に適用した 場合について第 8図に第 3図と対応する部分に同一符号を付けて示 し、 説明は省略する。
    [0033] 光分岐器 2 5 としては、 プリ ズムを用いたいわゆるバルク形のも の、 2本の光ファ イバのク ラ ッ ドを研磨して互いに接合して互いに 結合させた光ファ イバ力ブラ、 2本の光ファ イバを融着、 延伸した 光ファ イバ力ブラ、 光導波路よりなる光方向性結合器、 光導波路よ りなるダブル Υ形の分岐器などを用いることができる。 第 3図乃至第 6図、 及び第 8図において光分岐器 2 5 の代りに第 1図に示した 1 ： 1 の光分岐器 1 2を用いてもよい。 また第 3図乃 至第 6図、 及び第 8図において、 位相変調器 2 6を省略してもよい 以上述べたようにこの発明によれば、 光分岐器とループ状光伝送 路の片端との間に挿入された位相変調器と直列に更に位相変調器を 挿入して、 同一周波数の変調信号で駆動するこ とにより、 位相変調 器で発生する光強度変調にもとずく、 バイ アス値のオフセ ッ ト誤差 をゼロにすることができ、 同様に光源からの光が強度変調を受けて いる場合も、 これにもとずく バイ ァス値のォフセ ッ ト誤差が生じな いようにすることができ、 このため光源の発光量を増加させること ができ、 S / Nを高く することができる。 これらによりバイ アスの 値のオフセ ッ トが小さ く高安定の光干涉角速度計が得られる。
    [0034] また、 光源からの光をループ状光伝送路側へ分岐すると共に、 ル 一ブ状光伝送路から戻った左、 右回り光の干渉光を光検出器側と光 源側とに分岐する光分岐器として、 干渉光が光源側より光検出器側 へ分岐される量が多く なるように分岐比が選定されているため、 光 源へのもどり光の光量が少な く、 光源のスぺク ト ラム形状、 中心波 長、 可干渉性などの光源特性の変動量が従来より少な く なり、 その 結果、 光干渉角速度計のスケールファ クタ変動、 バイ アスエラーが 低減される。
    权利要求:
    Claims請 求 の 範 囲
    1 . 光源からの光を光分岐手段により 2つの光に分岐し、 その一 方の光をループ状光伝送路の一端に右回り光として入射し、 他方の 光を上記ループ状光伝送路の他端に左画り光として入射し、 そのル 一ブ状光伝送路の一端と上記光分岐手段との間に第 1位相変調手段 を直列に挿入し、 その第 1位相変調手段を周期関数の変調信号で駆 動してその第 1位相変調手段を通過する光を位相変調し、 上記ルー プ状光伝送路を通過した上記右回り光と上記左回り光とを上記光分 岐手段で合成して干渉させ、 その干渉光を光検出器で電気信号に変 換し、 その電気信号を同期検波回路で上記変調信号により同期検波 して、 上記ループ状光伝送路にその軸心まわりに印加された角速度 を検出する光干涉角速度計において、
    上記第 1位相変調手段と直列に挿入され、 上記変調信号と同一周 波数の同一の周期関数で、 かつ上記光伝送路を通った光を、 それが 上記第 1位相変調手段で受けた位相偏移と同一方向に位相偏移する 位相で変調する変調信号で駆動される第 2位相変調手段を設けたこ とを特徴とする光干渉角速度計。
    2 . 請求の範囲第 1項記載の光干渉角速度計において、 上記ルー ブ状光伝送路の一端と上記光分岐手段との間に第 3位相変調手段が 直列に挿入され、 上記同期検波回路の出力に応じて鋸歯状波発生回 路から鋸歯状波信号が発生され、 その鋸歯状波信号により上記第 3 位相変調手段が駆動されて、 上記同期検波回路の出力がゼ口になる ように帰還制御される。
    3 . 請求の範囲第 2項記載の光干渉角速度計において、 上記第 3 位相変調手段は上記第 1位相変調手段及び上記第 2位相変調手段の 一方と兼用されている。
    4 . 請求の範囲第 2項記載の光干渉角速度計において、 上記ルー ブ状光伝送路の他端と上記光分岐手段の他端との間に第 4位相変調 手段が直 '！に挿入され、 上記鋸歯状波発生回路からの上記鋸歯状波 信号と逆極性の鋸歯状波信号で上記第 4位相変調手段が駆動される
    5 . 請求の範囲第 4項記載の光干渉角速度計において、 上記第 1 δ 〜第 4位相変調手段は 1個の光集積回路として構成されている。
    6 . 請求の範囲第 1 項、 第 2項、 第 4項の何れかに記載の光干涉 角速度計において、 上記第 1位相変調手段及び上記第 2位相変調手 段はそれぞれ上記ループ状光伝送路の一端側及び他端側に設けられ 、 上記第 1位相変調手段に対する駆動信号を Φ ( 2 7Γ f m t ) とす0 ると第 2位相変調手段に対する駆動信号は Φ ( 2 f m t - 2 π τ f m ) とされる （ f m : 周波数、 t ： 時間、 τ ： 上記ループ状伝送 路の伝搬時間） 。
    7 . 請求の範囲第 1項、 第 2項、 第 4項、 の何れかに記載の光干 涉角速度計において、 上記第 1位相変調手段及び上記第 2位相変調 手段は共に上記ループ状光伝送路の同一の一端側に設けられ、 同一 の躯動信号で駆動される。
    8 . 請求の範囲第 1項、 第 2項、 第 4項の何れかに記載の光干渉 角速度計において、 上記光源からの光はもう 1 つの光分岐手段によ り分岐され、 その一方の分岐光が上記光分岐手段へ供給され、 上記 干涉光は上記もう 1 つの光分岐手段により上記光源と上記光検出器 に分岐供給され、 上記もう 1 つの光分岐手段は上記光源側への分岐 光量より も上記光検出器側への分岐光量が大となるように分岐比が 選定されている。
    9 . 請求の範囲第 8項記載の光干涉角速度計において、 上記もう 1 つの光分岐手段の分岐比は 2 ： 8乃至 3 ： 7である。
    1 0 . 光源からの光を第 1光分岐器により分岐し、 その一方の分 岐出力光を第 2光分岐器により 2つの光に分岐し、 その一方の光を ループ状光伝送路の一端に右回り光として入射し、 他方の光を上記 ループ状光伝送路の他端に左回り光と して入射し、 そのループ状光 伝送路を通過した上記右回り光と上記左回り光とを上記第 2光分岐 器で合成して干渉させ、 その干涉光を上記第 1光分岐器で上記光源 と光検出器とに分岐供袷し、 その光検出器の出力から、 上記ループ 状光伝送路にその軸心まわりに印加された角速度を検出する光干渉 角速度計において、
    上記第 1光分岐器における上記光源側への分岐光量より上記光検 出器側への分岐光量が大となるように第 1光分岐器の分岐比が選定 されていることを特徴とする光干渉角速度計。
    1 1 . 請求の範囲第 1 0項記載の光干涉角速度計において、 上記 第 2光分岐器と上記ループ状光伝送路の一端との間に直列に第 1位 相変調手段が挿入され、 その第 1位相変調手段が周期関数の変調信 号で駆動されてその第 1位相変調手段を通過する光が位相変調され 、 上記光検出器の出力が上記変調信号により同期検波回路で同期検 波され、 その同期検波出力に応じて鋸歯波信号発生回路から鋸歯状 波信号が発生され、 その鋸歯状波信号により、 上記ループ状光伝送 路の一端と上記第 2光分岐手段との間に直列に挿入された第 2位相 変調手段が、 上記同期検波出力がゼ口になるように駆動される。
    1 2 . 請求の範囲第 1 0項又は第 1 1項記載の光干渉角速度計に おいて、 上記第 2光分岐器の分岐比は 2 ： 8乃至 3 ： 7である。
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    EP0502196A1|1992-09-09|
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    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    1992-03-19| AK| Designated states|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): CA US |
    1992-03-19| AL| Designated countries for regional patents|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): AT BE CH DE DK ES FR GB GR IT LU NL SE |
    1992-04-27| WWE| Wipo information: entry into national phase|Ref document number: 2071882 Country of ref document: CA |
    1992-04-29| WWE| Wipo information: entry into national phase|Ref document number: 1991915269 Country of ref document: EP |
    1992-09-09| WWP| Wipo information: published in national office|Ref document number: 1991915269 Country of ref document: EP |
    1995-12-27| WWG| Wipo information: grant in national office|Ref document number: 1991915269 Country of ref document: EP |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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