JPH04191612A - Optical gyroscopic apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
a、産業上の利用分野
本発明は、共振形光ジャイロ装置に関し、特にリング共
振器の温度に対し安定化された光ジャイロ装置に関する
。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION a. Field of Industrial Application The present invention relates to a resonant optical gyro device, and more particularly to an optical gyro device that is stabilized with respect to the temperature of a ring resonator.
b、従来の技術
従来、この種の光ジャイロ装置としては、例えば第5図
のブロック図に示すようなものがある。b. Prior Art Conventionally, as this type of optical gyro device, there is one as shown in the block diagram of FIG. 5, for example.
同図において、光源(例えば、レーザダイオード)lか
らの光を、導波路2に配設された方向性結合器3により
二分岐して、導波路4.5に導く。導波路4の光は、変
調器6によりある周波数で変調され、導波路7を経て、
P/11位相変調器8によりP/U位相変調を施されて
、導波路9を経て方向性結合器10に至る。そして、こ
こで二分岐され導波lll111.偏光子12、および
導波路13を通って、方向性結合器14により共振器1
5に導かれる。In the figure, light from a light source (for example, a laser diode) 1 is split into two by a directional coupler 3 disposed in a waveguide 2 and guided to a waveguide 4.5. The light in the waveguide 4 is modulated by a modulator 6 at a certain frequency, passes through the waveguide 7,
It is subjected to P/U phase modulation by a P/11 phase modulator 8 and reaches a directional coupler 10 via a waveguide 9. Here, the waveguide is branched into two, llll111. The resonator 1 is connected to the resonator 1 by the directional coupler 14 through the polarizer 12 and the waveguide 13.
5.
この共振器15からの出射光は、導波路18、偏光子1
9および導波路20を経て、方向性結合器21により二
分岐され、導波路22を通って受光素子23で受光され
る。The light emitted from this resonator 15 is transmitted through a waveguide 18 and a polarizer 1.
9 and a waveguide 20, the light is split into two by a directional coupler 21, passes through a waveguide 22, and is received by a light receiving element 23.
この光を該受光素子23で電気信号に変換して、共振点
検出回路24で共振点を共振器出射光強度として検出し
、変調器ドライバ25の出力信号により、共振点をロッ
クするように、前記変調器6にフィードバックしている
。The light receiving element 23 converts this light into an electric signal, the resonance point detection circuit 24 detects the resonance point as the resonator output light intensity, and the output signal of the modulator driver 25 locks the resonance point. It is fed back to the modulator 6.
他方、前記光源1から二分岐され、導波路5に導かれた
光は、変調器26および導波路27を経てP/U位相変
調器28(この周波数は前記P/U位相変調器8と同一
でも、異なってもよい)により位相変調を受ける。そし
て、導波路29を通り方向性結合器21により二分岐さ
れた後、導波路20.偏光子19および導波路18を通
って、方向性結合器14により共振器15に導かれる。On the other hand, the light branched into two from the light source 1 and guided to the waveguide 5 passes through a modulator 26 and a waveguide 27 to a P/U phase modulator 28 (the frequency of which is the same as that of the P/U phase modulator 8). (but may be different). After passing through the waveguide 29 and being branched into two by the directional coupler 21, the waveguide 20. The light passes through the polarizer 19 and the waveguide 18 and is guided to the resonator 15 by the directional coupler 14 .
この共振器15からの出射光は、導波路13.偏光子1
2および導波路11を経て、方向性結合器10により二
分岐され、導波路30を通って受光素子31で受光され
る。The light emitted from the resonator 15 is transmitted through the waveguide 13. Polarizer 1
2 and a waveguide 11, the light is branched into two by a directional coupler 10, passes through a waveguide 30, and is received by a light receiving element 31.
一3=
この光を該受光素子31で電気信号に変換して、共振点
検出回路32で共振点を共振器出射光強度として検出し
、変調器ドライバ33の出力信号により、共振点をロッ
クするように、前記変調器26にフィードバックする。13= This light is converted into an electric signal by the light receiving element 31, the resonance point is detected as the resonator output light intensity by the resonance point detection circuit 32, and the resonance point is locked by the output signal of the modulator driver 33. is fed back to the modulator 26.
前記構成の光ジャイロ装置が共振点にロックされている
とき、該ジャイロ装置に回転角速度入力があると、サニ
ヤック効果により、共振点の位相が比例して変化するこ
とが知られている。この変化を打ち消そうとして、前記
各変調器ドライバ25.33から出力されるフィードバ
ック信号としての出力周波数fI。It is known that when the optical gyro device having the above configuration is locked to a resonance point, if a rotational angular velocity is input to the gyro device, the phase of the resonance point changes proportionally due to the Sagnac effect. The output frequency fI as a feedback signal output from each modulator driver 25.33 in an attempt to cancel this variation.
f2を周波数カウンタ40.41により測定し、それら
の周波数fl+ ftO差により、その回転角速度を求
めている。f2 is measured by frequency counters 40 and 41, and the rotational angular velocity is determined from the difference between the frequencies fl+ftO.
C9発明が解決しようとする課題
ところで、この光ジャイロ装置においては、光共振器1
5の共振点を、温度に対し安定化させるため、温度セン
サ36により共振器15の温度を検出し、該温度センサ
36の出力を温度制御回路37を介して、温度槽38に
フィードバックし、前記共振器15の温度をm−5=
定になるようしていた。C9 Problem to be solved by the invention By the way, in this optical gyro device, the optical resonator 1
In order to stabilize the resonance point of the resonator 5 against temperature, the temperature of the resonator 15 is detected by a temperature sensor 36, and the output of the temperature sensor 36 is fed back to the temperature chamber 38 via the temperature control circuit 37. The temperature of the resonator 15 was kept constant at m-5.
しかしながら、このような従来の光ジャイロ装置にあっ
ては、温度による影響を軽減するため、共振器15の近
(に温度センサ36を配設して温度制御しても、温度検
出点が一点であり、共振器15全体の温度による影響を
、十分に取り除けないという問題点があった。However, in such a conventional optical gyro device, even if the temperature sensor 36 is placed near the resonator 15 to control the temperature in order to reduce the influence of temperature, the temperature detection point is only one point. However, there is a problem in that the influence of the temperature of the entire resonator 15 cannot be sufficiently removed.
本発明はかかる点に鑑みなされたもので、その目的は前
記問題点を解消し、光弁振器全体の温度による影響を除
去して、安定化された光ジャイロ装置を提供することに
ある。The present invention has been made in view of the above problems, and its purpose is to provide a stabilized optical gyro device by eliminating the influence of the temperature of the entire light valve oscillator.
60課題を解決するための手段
前記目的を達成するための本発明の構成は、一方向に進
む光と、その逆方向に進む光とを導波する系に、それぞ
れ共振点検出回路と変調器ドライバとを有し、かつ共通
の光共振器とその光路長可変手段とを備え、両共振光間
の共振点の位相変化を周波数で検出して、入力される回
転角速度を求める光ジャイロ装置において、次の(1)
および(2)のとおりである。60 Means for Solving the Problems The configuration of the present invention for achieving the above object includes a resonance point detection circuit and a modulator in a system for guiding light traveling in one direction and light traveling in the opposite direction. In an optical gyro device having a driver, a common optical resonator, and its optical path length variable means, the optical gyro device detects a phase change of a resonance point between both resonant lights by frequency, and determines an input rotational angular velocity. , the following (1)
and (2).
(1)前記再変調器ドライバの出力周波数を加算す6一
る加算器を設け、該加算器の出力を前記光路長可変手段
にフィードバックすることを特徴とする。(1) A six adder is provided for adding up the output frequencies of the remodulator driver, and the output of the adder is fed back to the optical path length variable means.
(2)前記両共振点検出回路の出力を加算する加算器を
設け、該加算器の出力を前記光路長可変手段にフィード
バックすることを特徴とする。(2) An adder is provided to add the outputs of both resonance point detection circuits, and the output of the adder is fed back to the optical path length variable means.
さらに本発明の構成は、一方向に進む光と、その逆方向
に進む光とを導波する系に、それぞれ共振点検出回路と
変調器ドライバとを有し、かつ共通の光共振器とその位
相可変手段とを備え、両共振光間の共振点の位相変化を
周波数で検出して、入力される回転角速度を求める光ジ
ャイロ装置において、次の(3)および(4)のとおり
である。Furthermore, the configuration of the present invention has a system for guiding light traveling in one direction and light traveling in the opposite direction, each including a resonance point detection circuit and a modulator driver, and a common optical resonator and a common optical resonator. The optical gyro device includes a phase variable means and detects a phase change at a resonance point between both resonance lights in terms of frequency to obtain an input rotational angular velocity, as described in (3) and (4) below.
(3)前記両変調器ドライバの出力周波数を加算する加
算器を設け、該加算器の出力を前記位相可変手段にフィ
ードバックすることを特徴とする。(3) An adder is provided for adding the output frequencies of both the modulator drivers, and the output of the adder is fed back to the phase variable means.
(4)前記両共振点検出回路の出力を加算する加算器を
設け、該加算器の出力を前記位相可変手段にフィードバ
ックすることを特徴とする。(4) An adder is provided to add the outputs of both resonance point detection circuits, and the output of the adder is fed back to the phase variable means.
e、 作用
本発明は以上のように構成されているので、前記先兵振
器全体の温度情報は共振点検出回路および変調器ドライ
バの出力に含まれていることを用いて、前記共振器の光
路長を一定にするものである。e. Operation Since the present invention is configured as described above, the optical path of the resonator is determined by using the fact that the temperature information of the entire vanguard resonator is included in the output of the resonance point detection circuit and the modulator driver. This is to keep the length constant.
つまり、前記両変調器ドライバの出力を周波数カウンタ
により、それぞれの出力周波数fl+ ftについて詳
しく考察すると、
f I=f+△f+f。That is, when the outputs of both modulator drivers are considered in detail with respect to each output frequency fl+ft using a frequency counter, f I=f+Δf+f.
b=f十Δf −f。b=f+Δf−f.
となる。ここで、
f :共振点ロックに必要な位相を動かす周波数、△f
:温度などによって共振器が影響を受け、それによる位
相変化を相殺するための周波数、fw:サニヤック効果
による位相変化を相殺するための周波数
である。becomes. Here, f: Frequency to shift the phase necessary for resonance point lock, △f
: Frequency for canceling the phase change caused by the resonator being affected by temperature, fw: Frequency for canceling the phase change due to the Sagnac effect.
ジャイロ信号である回転角速度はf、−fZ=2f、と
して求められ、温度情報はf++fz= 2 (f+Δ
f)として入力回転角速度に関係なく求められるので、
この周波数の和(L+fz)が常に一定になるように温
度制御、または位相制御して、共振器全体の温度変動や
経時変化に起因する該共振器の光路長変化を補正するよ
うにする。すなわち、該共振器の光路長を常に一定に保
持するのである。The rotational angular velocity, which is a gyro signal, is obtained as f, -fZ=2f, and the temperature information is obtained as f++fz=2 (f+Δ
f) can be obtained regardless of the input rotational angular velocity, so
Temperature control or phase control is performed so that the sum of frequencies (L+fz) is always constant, thereby correcting changes in the optical path length of the resonator due to temperature fluctuations or changes over time in the entire resonator. That is, the optical path length of the resonator is always kept constant.
f、実施例
以下、図面に基づいて本発明の好適な実施例を例示的に
詳しく説明する。f. Examples Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail by way of example based on the drawings.
第1図ないし第4図は本発明のそれぞれ第1ないし第4
実施例を示す光ジャイロ装置のブロック図であり、第5
図と同一部分には同一符号を付して、その説明を省略す
る。1 to 4 are the first to fourth diagrams of the present invention, respectively.
It is a block diagram of an optical gyro device showing an example, and the fifth
Components that are the same as those in the figures are given the same reference numerals, and their explanations will be omitted.
第1実施例:
第1図において、各変調器ドライバ25.33から出力
される周波数f+、fzを、周波数カウンタ40.41
により測定し、それらの周波数fl+ fzの差により
、ジャイロ信号としての回転角速度を求めている。First Embodiment: In FIG.
The rotational angular velocity as a gyro signal is determined by the difference between these frequencies fl+fz.
同時に、前記変調器ドライバ25.33の出力周波数f
l+ fzの和を加算器42により求め、この出力を温
度制御回路43を介して、光路長可変装置としての温度
槽44にフィードバックし、共振器15全体の温度を均
一に一定にし、共振器15の光路長を一定にしている。At the same time, the output frequency f of said modulator driver 25.33
The sum of l+fz is obtained by the adder 42, and this output is fed back to the temperature bath 44 as an optical path length variable device via the temperature control circuit 43, so that the temperature of the entire resonator 15 is uniformly constant. The optical path length is kept constant.
b−
すなわち、前記周波数f、ftの和が一定になるように
制御している。この実施例においては、温度制御回路4
3および温度槽44は、広義の光路長制御装置を構成す
る。b- That is, the sum of the frequencies f and ft is controlled to be constant. In this embodiment, the temperature control circuit 4
3 and temperature bath 44 constitute an optical path length control device in a broad sense.
第2実施例:
第2図において、第1図の加算器42の代わりに加算器
45を用いて、各共振点検出回路24.32の出力の和
を求め、この加算器45の出力を温度制御回路43を介
して、温度槽44にフィードバックしている。そのほか
は第1実施例と同様である。Second Embodiment: In FIG. 2, an adder 45 is used in place of the adder 42 in FIG. Feedback is provided to the temperature tank 44 via the control circuit 43. The rest is the same as the first embodiment.
第3実施例:
第3図において、共振器15には、フィードバック用と
してその位相が変えられるように、位相可変装置、例え
ば位相シフタ50を備えており、変調器ドライバ25.
33の出力周波数fl+ hの和を加算器51により求
め、この出力を位相制御回路52を介して、前記位相シ
フタ50にフィードバックしている。これにより、共振
器15の位相を一定にすると共に、共振器15の光路長
を一定にしている。そのほかは第1実施例と同様である
。Third Embodiment: In FIG. 3, the resonator 15 is equipped with a phase variable device, for example a phase shifter 50, so that the phase of the resonator 15 can be changed for feedback purposes, and a modulator driver 25.
33 is calculated by an adder 51, and this output is fed back to the phase shifter 50 via a phase control circuit 52. This makes the phase of the resonator 15 constant and the optical path length of the resonator 15 constant. The rest is the same as the first embodiment.
第4実施例:
第4図において、第3図の加算器51の代わりに加算器
53を用いて、各共振点検出回路24.32の出力の和
を求め、この加算器53の出力を位相制御回j!f)5
2を介して、位相可変装置としての位相シフタ50にフ
ィードバックしている。そのほかは第3実施例と同様で
ある。Fourth embodiment: In FIG. 4, an adder 53 is used in place of the adder 51 in FIG. Control time! f)5
2, it is fed back to a phase shifter 50 as a phase variable device. The rest is the same as the third embodiment.
なお、本発明の技術は前記実施例における技術に限定さ
れるものではなく、同様な機能を果す他の態様の手段に
よってもよく、また本発明の技術は前記構成の範囲内に
おいて種々の変更、付加が可能である。It should be noted that the technology of the present invention is not limited to the technology in the above-mentioned embodiments, and means of other modes that perform the same function may be used, and the technology of the present invention can be modified in various ways within the scope of the above-mentioned configuration. It is possible to add.
g0発明の効果
以上の説明から明らかなように本発明の光ジャイロ装置
によれば、一方向に進む光と、逆方向に進む光の両共振
光の共振点をロックする制御系のなかの両度調器ドライ
バからの出力周波数を加算する加算器、または同制御系
のなかの両共振点検出回路からの出力を加算する加算器
を設け、これら加算器の出力を光共振器の光路長可変手
段、または該共振器の位相可変手段にフィードバックす
るので、前記共振器全体の温度による影響を十分に除去
できる。g0 Effects of the Invention As is clear from the above explanation, the optical gyro device of the present invention has a control system that locks the resonance points of both the resonant lights of the light traveling in one direction and the light traveling in the opposite direction. An adder that adds the output frequency from the tuner driver or an adder that adds the outputs from both resonance point detection circuits in the same control system is provided, and the output of these adders is used to change the optical path length of the optical resonator. Since the feedback is fed back to the phase variable means of the resonator or the phase variable means of the resonator, the influence of the temperature of the entire resonator can be sufficiently removed.
このため、本発明はジャイロ機能を温度に対しより安定
化させることができる。Therefore, the present invention can make the gyro function more stable with respect to temperature.
第1図ないし第4図は本発明の実施例を示す光ジャイロ
装置のブロック図で、第1図は第1実施例、第2図は第
2実施例、第3図は第3実施例および第4図は第4実施
例を示し、第5図は従来の光ジャイロ装置のブロック図
である。
24、32・・・共振点検出回路、
25、33・・・変調器ドライバ、
42、45.51.53・・・加算器、43・・・温度
制御回路、 44・・・温度槽、50・・・位相シ
フタ、 52・・・位相制御回路。1 to 4 are block diagrams of optical gyro devices showing embodiments of the present invention, in which FIG. 1 shows the first embodiment, FIG. 2 shows the second embodiment, and FIG. 3 shows the third embodiment. FIG. 4 shows a fourth embodiment, and FIG. 5 is a block diagram of a conventional optical gyro device. 24, 32... Resonance point detection circuit, 25, 33... Modulator driver, 42, 45.51.53... Adder, 43... Temperature control circuit, 44... Temperature tank, 50 ...phase shifter, 52...phase control circuit.
Claims (1)
る系に、それぞれ共振点検出回路と変調器ドライバとを
有し、かつ共通の光共振器とその光路長可変手段とを備
え、両共振光間の共振点の位相変化を周波数で検出して
、入力される回転角速度を求める装置において、 前記両変調器ドライバの出力周波数を加算する加算器を
設け、該加算器の出力を前記光路長可変手段にフィード
バックすることを特徴とする光ジャイロ装置。 2)一方向に進む光と、その逆方向に進む光とを導波す
る系に、それぞれ共振点検出回路と変調器ドライバとを
有し、かつ共通の光共振器とその光路長可変手段とを備
え、両共振光間の共振点の位相変化を周波数で検出して
、入力される回転角速度を求める装置において、 前記両共振点検出回路の出力を加算する加算器を設け、
該加算器の出力を前記光路長可変手段にフィードバック
することを特徴とする光ジャイロ装置。 3)一方向に進む光と、その逆方向に進む光とを導波す
る系に、それぞれ共振点検出回路と変調器ドライバとを
有し、かつ共通の光共振器とその位相可変手段とを備え
、両共振光間の共振点の位相変化を周波数で検出して、
入力される回転角速度を求める装置において、 前記両変調器ドライバの出力周波数を加算する加算器を
設け、該加算器の出力を前記位相可変手段にフィードバ
ックすることを特徴とする光ジャイロ装置。 4)一方向に進む光と、その逆方向に進む光とを導波す
る系に、それぞれ共振点検出回路と変調器ドライバとを
有し、かつ共通の光共振器とその位相可変手段とを備え
、両共振光間の共振点の位相変化を周波数で検出して、
入力される回転角速度を求める装置において、 前記両共振点検出回路の出力を加算する加算器を設け、
該加算器の出力を前記位相可変手段にフィードバックす
ることを特徴とする光ジャイロ装置。[Claims] 1) A system that guides light traveling in one direction and light traveling in the opposite direction has a resonance point detection circuit and a modulator driver, respectively, and a common optical resonator. and an optical path length variable means for detecting the phase change of the resonance point between the two resonance lights in terms of frequency to determine the input rotational angular velocity, further comprising an adder for adding the output frequencies of the two modulator drivers. and feeding back the output of the adder to the optical path length variable means. 2) A system for guiding light traveling in one direction and light traveling in the opposite direction has a resonance point detection circuit and a modulator driver, respectively, and a common optical resonator and its optical path length variable means. , and detects the phase change of the resonance point between the two resonance lights in terms of frequency to determine the input rotational angular velocity, further comprising an adder for adding the outputs of the two resonance point detection circuits,
An optical gyro device characterized in that the output of the adder is fed back to the optical path length variable means. 3) A system for guiding light traveling in one direction and light traveling in the opposite direction has a resonance point detection circuit and a modulator driver, respectively, and a common optical resonator and its phase variable means. By detecting the phase change of the resonance point between both resonance lights by frequency,
An optical gyro device for determining an input rotational angular velocity, characterized in that an adder is provided to add the output frequencies of both the modulator drivers, and the output of the adder is fed back to the phase variable means. 4) A system for guiding light traveling in one direction and light traveling in the opposite direction has a resonance point detection circuit and a modulator driver, respectively, and a common optical resonator and its phase variable means. By detecting the phase change of the resonance point between both resonance lights by frequency,
In the device for determining the input rotational angular velocity, an adder is provided to add the outputs of both resonance point detection circuits,
An optical gyro device characterized in that the output of the adder is fed back to the phase variable means.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32161290A JP2700585B2 (en) | 1990-11-26 | 1990-11-26 | Optical gyro device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32161290A JP2700585B2 (en) | 1990-11-26 | 1990-11-26 | Optical gyro device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04191612A true JPH04191612A (en) | 1992-07-09 |
| JP2700585B2 JP2700585B2 (en) | 1998-01-21 |
Family
ID=18134470
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32161290A Expired - Lifetime JP2700585B2 (en) | 1990-11-26 | 1990-11-26 | Optical gyro device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2700585B2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010261942A (en) * | 2009-04-28 | 2010-11-18 | Board Of Trustees Of The Leland Stanford Jr Univ | Optical fiber sensor, method of operating an optical fiber sensor, and method of configuring an optical fiber sensor |
| US8681339B2 (en) | 2007-11-15 | 2014-03-25 | The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University | Optical sensor having a non-negligible source coherence length |
-
1990
- 1990-11-26 JP JP32161290A patent/JP2700585B2/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US8681339B2 (en) | 2007-11-15 | 2014-03-25 | The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University | Optical sensor having a non-negligible source coherence length |
| JP2010261942A (en) * | 2009-04-28 | 2010-11-18 | Board Of Trustees Of The Leland Stanford Jr Univ | Optical fiber sensor, method of operating an optical fiber sensor, and method of configuring an optical fiber sensor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2700585B2 (en) | 1998-01-21 |
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