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JPH0135284B2 - - Google Patents
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JPH0135284B2 - - Google Patents

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Publication number
JPH0135284B2
JPH0135284B2 JP57172169A JP17216982A JPH0135284B2 JP H0135284 B2 JPH0135284 B2 JP H0135284B2 JP 57172169 A JP57172169 A JP 57172169A JP 17216982 A JP17216982 A JP 17216982A JP H0135284 B2 JPH0135284 B2 JP H0135284B2
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JP
Japan
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optical fiber
light
polarized light
phase
half mirror
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Application number
JP57172169A
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Japanese (ja)
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JPS5960313A (en
Inventor
Shigefumi Masuda
Akira Okamoto
Takeo Iwama
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Priority to EP83305763A priority patent/EP0107373B1/en
Publication of JPS5960313A publication Critical patent/JPS5960313A/en
Publication of JPH0135284B2 publication Critical patent/JPH0135284B2/ja
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01CMEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C19/00Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
    • G01C19/58Turn-sensitive devices without moving masses
    • G01C19/64Gyrometers using the Sagnac effect, i.e. rotation-induced shifts between counter-rotating electromagnetic beams

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Description

【発明の詳細な説明】 (1) 発明の技術分野 本発明は方向性光分岐結合器および偏波保存フ
アイバコイルを用いた光フアイバ・ジヤイロシス
テムに関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (1) Technical Field of the Invention The present invention relates to an optical fiber/gyro system using a directional optical splitter/coupler and a polarization maintaining fiber coil.

(2) 技術の背景 光フアイバ応用レーザジヤイロはその光路とし
て長尺の単一モード光フアイバを使用することに
より従来の機械式ジヤイロやリングジヤイロと比
較して極めて高感度な角速度検出が可能なめ盛ん
に研究されている。
(2) Background of the technology Fiber optic laser gyroscopes have been actively researched because they use a long single-mode optical fiber as the optical path and can detect angular velocity with extremely high sensitivity compared to conventional mechanical gyroscopes or ring gyroscopes. has been done.

第1図は光フアイバ応用レーザジヤイロの基本
構成を示すものである。レーザ光源1の光をビー
ムスプリツタ2において2分しそれぞれ逆方向か
ら光フアイバループ3に入射する。これらの光は
光フアイバループ3を逆方向に通つた後再びビー
ムスプリツタ2において合成され受光素子4の面
上に干渉じまを作る。このとき光学系が光フアイ
バループ3の中心軸Oの回りを回転すると、サグ
ナツク効果により光フアイバループ3を逆方向に
伝播する光の間に位相差を生じ、干渉じまが静止
の状態から移動する。この移動量から回転速度が
わかりその積分値から回転角を知ることができ
る。
FIG. 1 shows the basic configuration of an optical fiber applied laser gyroscope. The light from a laser light source 1 is split into two parts by a beam splitter 2, and each part enters an optical fiber loop 3 from opposite directions. After passing through the optical fiber loop 3 in the opposite direction, these lights are combined again at the beam splitter 2 to form interference fringes on the surface of the light receiving element 4. At this time, when the optical system rotates around the central axis O of the optical fiber loop 3, a phase difference occurs between the lights propagating in the opposite direction through the optical fiber loop 3 due to the sagnac effect, and the interference fringe moves from a stationary state. do. The rotation speed can be determined from this amount of movement, and the rotation angle can be determined from the integral value.

ところが、この構成においては、地磁気の影響
により光フアイバの屈折率nが変化するので、L
=n・l(lは光フアイバループの長さ)によつ
て表わされる光学長が変化する。従つて、受光素
子4に入射する光の位相が地磁気によつてランダ
ムに変化する様になるため測定精度が悪くなる欠
点があつた。
However, in this configuration, the refractive index n of the optical fiber changes due to the influence of geomagnetism, so L
The optical length, expressed by =n·l (l is the length of the optical fiber loop), changes. Therefore, the phase of the light incident on the light-receiving element 4 changes randomly due to the earth's magnetism, resulting in a disadvantage that measurement accuracy deteriorates.

(3) 発明の目的 本発明はこれら従来技術の欠点にかんがみ低価
格にして高精度の光レーザジヤイロシステムを提
供することを目的とするものである。
(3) Purpose of the Invention In view of these drawbacks of the prior art, it is an object of the present invention to provide a high-precision optical laser gyroscope system at a low cost.

(4) 発明の構成 この目的は本発明によればレーザ発振器と該レ
ーザ発振器からのレーザ光を直線偏波光に変換す
るプリズムと、該プリズムからの出力を円偏波光
に変換する手段とから成る円偏波光源と、偏波面
保存フアイバにより構成した光フアイバループと
4個の端子とハーフミラーを有する光分岐合成器
と光検知器を有し、第1の端子から入射する円偏
波光を該ハーフミラーにより偏波面が直交する2
つの直線偏波光に分離し、該光フアイバループの
両端と結合した第2、第3の端子から出射し、該
光フアイバループを互いに逆方向に伝播した光を
該ハーフミラーにより合成し第4の端子から出射
し、該第4の端子からの出力光を光検知器により
検知し、該光検知器出力により該光フアイバルー
プを互いに逆方向に伝播する光の位相差を検知す
る様にしたことを特徴とする光フアイバ・ジヤイ
ロを提供することにより達成される。
(4) Structure of the Invention According to the present invention, this object consists of a laser oscillator, a prism for converting the laser light from the laser oscillator into linearly polarized light, and means for converting the output from the prism into circularly polarized light. It has a circularly polarized light source, an optical fiber loop constituted by a polarization-maintaining fiber, an optical splitter/combiner having four terminals, and a half mirror, and a photodetector. 2 The plane of polarization is orthogonal due to the half mirror.
The light is split into two linearly polarized waves, emitted from the second and third terminals connected to both ends of the optical fiber loop, and propagated through the optical fiber loop in opposite directions, and then combined by the half mirror. The output light from the fourth terminal is detected by a photodetector, and the phase difference between the lights propagating in opposite directions through the optical fiber loop is detected by the output of the photodetector. This is achieved by providing an optical fiber gyroscope characterized by:

(5) 発明の実施例 以下本発明にかかる実施例を図面を参照しつつ
詳細に説明する。
(5) Embodiments of the invention Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

第2図は本発明の1実施例を示し、同図におい
て、11はレーザダイオード、12はレンズ、1
3はグラントムソンプリズム、14はレンズ、1
5は位相板、16a,16bはレンズ、17はハ
ーフミラー、18はモニタ、19はλ/4位相
板、20はレンズ、21はローシヨンプリズム、
22はレンズ、23はループ状の偏波面保存フア
イバ、24は光検知器をそれぞれ示す。
FIG. 2 shows one embodiment of the present invention, in which 11 is a laser diode, 12 is a lens, 1
3 is the Glan-Thompson prism, 14 is the lens, 1
5 is a phase plate, 16a, 16b are lenses, 17 is a half mirror, 18 is a monitor, 19 is a λ/4 phase plate, 20 is a lens, 21 is a rotation prism,
22 is a lens, 23 is a loop-shaped polarization maintaining fiber, and 24 is a photodetector.

第2図の実施例において、レーザダイオード1
1より発光される光はレンズ12、グラントムソ
ンプリズム13、レンズ14および位相板15を
とおしてレンズ16aに入射される。入射された
光は一部はハーフミラー17により反射されてモ
ニター18に入力するとともに一部はハーフミラ
ー17を通過してレンズ20を通りローシヨンプ
リズム21を通過してお互に90゜の偏向面角を有
する光信号となつて偏波面保存フアイバ23に入
力される。このフアイバ23は半径Rの円形をな
し、両端23a,23bより入力される光信号は
同フアイバを時計方向および反時計方向に伝播し
てローシヨンプリズム21を経由してハーフミラ
ー17にて反射して位相板19を通つて出力され
る。
In the embodiment of FIG. 2, the laser diode 1
The light emitted from the lens 1 passes through the lens 12, the Glan-Thompson prism 13, the lens 14, and the phase plate 15, and enters the lens 16a. Part of the incident light is reflected by the half mirror 17 and enters the monitor 18, and part of the light passes through the half mirror 17, passes through the lens 20, and passes through the rotation prism 21, where they are polarized by 90 degrees to each other. The optical signal becomes an optical signal having a plane angle and is input to the polarization-maintaining fiber 23. This fiber 23 has a circular shape with a radius R, and optical signals input from both ends 23a and 23b propagate clockwise and counterclockwise through the fiber, pass through the rotation prism 21, and are reflected by the half mirror 17. and is output through the phase plate 19.

第3図に第2図における点線内の光学系の具体
例を示す。
FIG. 3 shows a specific example of the optical system within the dotted line in FIG. 2.

ローシヨンプリズム21は結晶軸が90゜ずれて
いる2つのプリズム21a,21bを重ね合せて
構成され、入射端面T1と出射端面T2はα1なる角
度を持つている。そして、2つの球レンズ20′,
22′が入射端面T1と出射端面T2に対向して設け
られている。一方光フアイバの端面23a,23
bは夫々逆方向にθpの角度をもつ様整形されてい
る。又球レンズ20′に対向して光フアイバ25
が設けられ、その端面も角度θpを持つ様整形され
ている。又光フアイバ25の光軸は、球レンズ2
0′の光軸に対しhだけずれており、光フアイバ
23の端部の光軸は夫々x2だけずれている。
The rotation prism 21 is constructed by superimposing two prisms 21a and 21b whose crystal axes are shifted by 90 degrees, and the entrance end surface T 1 and the exit end surface T 2 have an angle α 1 . and two ball lenses 20',
22' is provided facing the entrance end surface T 1 and the exit end surface T 2 . On the other hand, the end faces 23a, 23 of the optical fiber
b are each shaped to have an angle of θ p in opposite directions. Also, an optical fiber 25 is connected opposite to the spherical lens 20'.
is provided, and its end face is also shaped to have an angle θ p . Also, the optical axis of the optical fiber 25 is connected to the ball lens 2.
The optical axes of the optical fibers 23 are offset by h with respect to the optical axis of 0', and the optical axes of the ends of the optical fibers 23 are each offset by x 2 .

ここにおいて、光フアイバ25からは、光軸に
対しθ0の角度で光が出射し、βなる角度がローシ
ヨンプリズム21の端面T1に入射する。そして、
ローシヨンプリズム21内の等価光分岐点Mから
機械軸26(光軸)に対してそれぞれ等しい分離
角δをもつて異常光と常光とに分離して出射す
る。この際の分離角δは、ローシヨンプリズム1
1を構成する複屈折物質の異常光に対する屈折率
をneとし、常光に対する屈折率をn0とすると、次
式の関係によつて定まることが知られている。
Here, light is emitted from the optical fiber 25 at an angle θ 0 with respect to the optical axis, and enters the end face T 1 of the rotation prism 21 at an angle β. and,
From the equivalent light branching point M in the Rochon prism 21, the extraordinary light and the ordinary light are separated and emitted at equal separation angles δ with respect to the mechanical axis 26 (optical axis). The separation angle δ at this time is the rotation prism 1
It is known that when the refractive index of the birefringent material constituting the birefringent material 1 for extraordinary light is ne and the refractive index for ordinary light is n 0 , it is determined by the following relationship.

α1=(+ne/ne+n0−2)・δ …(1) いま光フアイバ25を機械軸26に平行に配置
したとき、光フアイバ25から出射角θ0をもつて
出射した光が、機械軸26上に中心を有する球レ
ンズ20′を経て入射角βをもつてローシヨンプ
リズム21の端面T1に入射するものとし、この
ときの球レンズ20′の中心Oと入射点との距離
を11とすると、次の関係が成立する。
α 1 = (+n e /n e +n 0 −2)・δ (1) Now, when the optical fiber 25 is placed parallel to the mechanical axis 26, the light emitted from the optical fiber 25 with an emission angle θ 0 is , is incident on the end face T1 of the rotion prism 21 at an incident angle β through a ball lens 20' whose center is on the mechanical axis 26, and the relationship between the center O of the ball lens 20' and the point of incidence at this time is If the distance is 1 1 , the following relationship holds true.

β=F(tanθ0+h)/11 …(2) 但しここでhは光フアイバ25の光軸と機械軸
26の距離である。
β=F(tanθ 0 +h)/1 1 (2) where h is the distance between the optical axis of the optical fiber 25 and the mechanical axis 26.

次に球レンズ22′をその中心O′が等価光分岐
点Mから11の距離になるように配置し、ローシヨ
ンプリズム21の端面T2からそれぞれ出射角β
をもつて出射した異常光と常光とが、それぞれ球
レンズ22′を経て、機械軸26に平行にかつ球
レンズの中心O′からそれぞれ等しい距離x2に配
置された光フアイバ23の端面23a,23bに
それぞれ入射角θrをもつて入射するようにするも
のとすると、次の関係が成立する。
Next, the spherical lens 22' is arranged so that its center O' is at a distance of 1 1 from the equivalent light branching point M, and the exit angle β from the end surface T 2 of the rotion prism 21 is
The extraordinary rays and the ordinary rays emitted with the spherical lens 22' respectively pass through the end face 23a of the optical fiber 23, which is arranged parallel to the mechanical axis 26 and at the same distance x 2 from the center O' of the spherical lens. 23b at an incident angle θ r , the following relationship holds true.

なおここで等価光分岐点Mは機械軸26からあ
る距離だけ離れた点に生じるため、球レンズ2
2′の中心O′も機械軸26から同じ距離だけ離し
て配置する必要がある。
Note that since the equivalent light branching point M occurs at a point a certain distance away from the mechanical axis 26, the ball lens 2
The center O' of 2' must also be placed the same distance away from the machine axis 26.

いま次の各条件が成立するものとすると x2=±h …(4) θ0=θr …(5) (3)式から入射角θrは次のようになる。 Assuming that the following conditions hold, x 2 =±h (4) θ 0r (5) From equation (3), the incident angle θ r is as follows.

θr=(11−F)h/F2 …(6) 従つて逆に(6)式の関係を満たすようにθr、11
F、hを定めることによつて、(4)式および(5)式の
関係が成立する。これは入出力光フアイバおよび
両球レンズが、ローシヨンプリズムに対して対称
に配置されることを示すものである。
θ r = (1 1 −F)h/F 2 …(6) Therefore, conversely, θ r , 1 1 ,
By determining F and h, the relationships in equations (4) and (5) are established. This indicates that the input and output optical fibers and both sphere lenses are arranged symmetrically with respect to the Rotion prism.

またこの場合角θ0、θrは傾角θpとの関係におい
て、次式によつて定められる。
Further, in this case, the angles θ 0 and θ r are determined by the following equation in relation to the inclination angle θ p .

θ0=θr=sin-1M(nc/na・sinθp)−θp…(7) ここでncは光フアイバのコア部の屈折率、na
空気の屈折率である。
θ 0 = θ r = sin -1 M (n c /n a・sin θ p )−θ p …(7) Here, n c is the refractive index of the core of the optical fiber, and n a is the refractive index of air. .

従つて、光フアイバ25から出射角θ0をもつて
出射した光は、異常光と常光とに分離してそれぞ
れ出射角と等しい入射角θrをもつて光フアイバ2
3の両端面に入射する。
Therefore, the light emitted from the optical fiber 25 with an emission angle θ 0 is separated into extraordinary light and ordinary light, and the light is emitted from the optical fiber 25 with an incident angle θ r equal to the emission angle.
It is incident on both end faces of 3.

一方光フアイバ23の端面23a,23bから
θrで出射した光は、ローシヨンプリズム21で合
成されθ0の角度で光フアイバ25に入射する。
On the other hand, the lights emitted from the end faces 23a and 23b of the optical fiber 23 at an angle of θ r are combined by the rotation prism 21 and enter the optical fiber 25 at an angle of θ 0 .

ここで第2図の各点a,b,c,d,eおよび
fの各点における信号の偏光状態第4図の対応す
る記号にて示す。
Here, the polarization state of the signal at each point a, b, c, d, e, and f in FIG. 2 is shown by the corresponding symbol in FIG. 4.

第4図においてaはレーザダイオードの発光す
る光、bはグラントムソンプリズム13において
偏向された光であつて直線偏波光となる。位相板
15は第4図aに直線偏波光から円偏波光を作り
ローシヨンプリズム21に入射する。ローシヨン
プリズム21は偏波方向により屈折率が異なつて
おり従つてその出力は第4図bおよびcに示され
る様に分離され偏波面保存フアイバ23の両端2
3a,23bから入射する。そして偏波面保存フ
アイバ23から出射した光は、ローシヨンプリズ
ム21により合成されて第4図dのごとくなりハ
ーフミラー17にいたりここにおいて反射して位
相板19に入射される。なおここで角度θは、L
を定偏波フアイバコイルの全長、Rをその半径、
Ωをフアイバの回転角速度ラジアン/秒、λを光
の波長、Cを光速とすれば、 θ=2πLR・Ω/λC となる。
In FIG. 4, a is the light emitted by the laser diode, and b is the light that is deflected by the Glan-Thompson prism 13, which becomes linearly polarized light. The phase plate 15 generates circularly polarized light from the linearly polarized light as shown in FIG. The refractive index of the rotation prism 21 differs depending on the polarization direction, so its output is separated as shown in FIGS.
The light enters from 3a and 23b. The light emitted from the polarization preserving fiber 23 is combined by the rotation prism 21 and reaches the half mirror 17 as shown in FIG. 4d, where it is reflected and incident on the phase plate 19. Note that here, the angle θ is L
is the total length of the constant polarization fiber coil, R is its radius,
If Ω is the rotational angular velocity of the fiber in radians/second, λ is the wavelength of light, and C is the speed of light, then θ=2πLR・Ω/λC.

ついで角度2θなる差を有する信号dは位相板1
9により一方の偏波方向の光が更にπ/2移相さ
れるので、その角度2θは第4図eに示すように2θ
+π/2と大きくなり、光検知器24に入射す
る。第4図fは光検知器の出力信号を示す。
Then, the signal d having a difference of angle 2θ is transmitted to the phase plate 1.
9 further shifts the phase of the light in one polarization direction by π/2, so the angle 2θ is 2θ as shown in Figure 4e.
+π/2 and enters the photodetector 24. FIG. 4f shows the output signal of the photodetector.

第5図は本発明の光レーザジヤイロの第2の実
施例を示すものであつて、同図において31はレ
ーザダイオード、32はグラントムソンプリズ
ム、33はλ/4位相板、34は電歪素子、35
は定偏波フアイバ、36は位相板、37は光検知
器、38は位相検波器、39は発振器、40は位
相変調器である。なおアダプタ34内において、
41a,41bは球レンズ、42はハーフミラ
ー、F1,F2は光フアイバを示す。
FIG. 5 shows a second embodiment of the optical laser gyroscope of the present invention, in which 31 is a laser diode, 32 is a Glan-Thompson prism, 33 is a λ/4 phase plate, 34 is an electrostrictive element, 35
36 is a polarization fiber, 36 is a phase plate, 37 is a photodetector, 38 is a phase detector, 39 is an oscillator, and 40 is a phase modulator. Note that in the adapter 34,
41a and 41b are spherical lenses, 42 is a half mirror, and F 1 and F 2 are optical fibers.

第5図のシステムにおいて、レーザダイオード
31より発光される光はグラントムソンプリズム
32によつて直線偏波光となり、λ/4位相板3
2によつて円偏波光となる。グラントムソンプリ
ズムを用いたのはλ/4位相板により円偏波光に
変換した時完全な円偏波光を得るためである。
λ/4位相板33からの円偏波光は、光フアイバ
F1により球レンズ41aに入射しここで収束さ
れ、ハーフミラー42により互いに直交する偏波
面をもつ光に分離され一方はこれを通過して球レ
ンズ41bを通つて定偏波フアイバ45にいたる
時計方向信号となり半径Rなる光フアイバループ
を通つて球レンズ41aにもどるとともに、他方
はハーフミラー43により反射して定偏波フアイ
バ15にいたる反時計方向信号となる。そして時
計および反時計方向の信号は光フアイバF2を介
してλ/4位相板36に導かれ、ここで移相され
た後光検知器37により検知され位相検波器38
を経て出力される。
In the system shown in FIG. 5, the light emitted from the laser diode 31 is converted into linearly polarized light by the Glan-Thompson prism 32, and is converted into linearly polarized light by the λ/4 phase plate 3.
2, it becomes circularly polarized light. The purpose of using the Glan-Thompson prism is to obtain complete circularly polarized light when converted into circularly polarized light by the λ/4 phase plate.
The circularly polarized light from the λ/4 phase plate 33 is transmitted through an optical fiber.
F 1 causes the light to enter the ball lens 41a, where it is converged, and the half mirror 42 separates the light into lights with mutually orthogonal polarization planes. The signal becomes a direction signal and returns to the spherical lens 41a through the optical fiber loop with radius R, while the other signal is reflected by the half mirror 43 and reaches the polarization fixed fiber 15 as a counterclockwise signal. The clockwise and counterclockwise signals are then guided to the λ/4 phase plate 36 via the optical fiber F 2 , where they are phase-shifted and detected by the photodetector 37 and then detected by the phase detector 38 .
It is output after passing through.

第5図のa,b,c,d,e,fの各点におけ
る信号の偏向状態も第4図により説明することが
できる。
The deflection state of the signal at each point a, b, c, d, e, f in FIG. 5 can also be explained with reference to FIG.

すなわち第4図においてaはレーザダイオード
の発光する光、bはプリズム32において偏向さ
れた光および定偏波フアイバを時計方向に進行す
る光、cは定偏波フアイバを反時計方向に進行す
る光、dはアダプタ34の出力光に対応する。な
おここにおいて角度θはLを定偏波フアイバコイ
ルの全長、Rをその半径、Ωをフアイバの回転角
速度ラジアン/秒、λを光の波長、Cを光速とす
れば、 θ=2πLR・Ω/λC となる。
That is, in FIG. 4, a is the light emitted by the laser diode, b is the light polarized by the prism 32 and the light traveling clockwise through the constant polarization fiber, and c is light traveling counterclockwise through the constant polarization fiber. , d correspond to the output light of the adapter 34. Here, the angle θ is as follows: L is the total length of the constant polarization fiber coil, R is its radius, Ω is the rotational angular velocity of the fiber in radians/sec, λ is the wavelength of light, and C is the speed of light, then θ=2πLR・Ω/ λC.

ついで角度2θなる差を有する信号dは位相板3
6により、一方の進行方向の光が更にλ/2位相
され、その角度2θは第4図eに示すように2θ+
λ/2と大きくなり、光検知器37に入力され
る。第4図fは光検知器37の出力信号を対応
し、この信号は位相検波器38により位相検波さ
れて出力される。
Then, the signal d having a difference of angle 2θ is passed through the phase plate 3
6, the light in one traveling direction is further phased by λ/2, and the angle 2θ is 2θ+ as shown in Figure 4e.
It becomes large to λ/2 and is input to the photodetector 37. FIG. 4f corresponds to the output signal of the photodetector 37, and this signal is phase-detected by the phase detector 38 and output.

第6図は本発明にかかる第3の実施例を示す。
第5図において第4図と異なるところはレーザダ
イオード31の出力をλ/8またはλ/4位相変
調器44によつて円偏波光に変換し、球レンズ4
1aに入射させたことであつて、その他の回路お
よび動作は第4図のものと全く同様である。
FIG. 6 shows a third embodiment of the invention.
The difference in FIG. 5 from FIG. 4 is that the output of the laser diode 31 is converted into circularly polarized light by a λ/8 or λ/4 phase modulator 44, and a ball lens 4
1a, and the other circuits and operations are exactly the same as those in FIG. 4.

第4図、第5図において、球レンズ41a,4
1b、光フアイバF1,F2、定偏波フアイバ35
の光入出力端の部分は第7図に示す如く構成され
ている。図において、43a,43bは中子、4
4a,44bはレンズホルダー、45は支持材で
ある。
In FIGS. 4 and 5, ball lenses 41a, 4
1b, optical fibers F 1 , F 2 , constant polarization fiber 35
The optical input/output end portion of the device is constructed as shown in FIG. In the figure, 43a and 43b are cores, 4
4a and 44b are lens holders, and 45 is a support member.

図の如く光フアイバF1と定偏波フアイバ35
の端部35bが円筒状中子43aの中心に設けた
穴43H′に、光フアイバF2と定偏波フアイバ3
5の端部35bが、円筒状中子43bの中心に設
けた穴43H′に装置される。各中子43a,4
3bは相互にその中心位置が整合するようにスリ
ーブ状アダプタ34内に挿入され図示しない固定
手段(フクロナツト等)により固定される。各中
心43a,43bの端面中心に露出する光フアイ
バの前方に球レンズ41a,41bを支持材44
a,44bに支持させて設ける。球レンズ41
a,41bの間にはハーフミラー43(誘電体多
層膜により構成される)を支持材45に支持させ
て設ける。そして、光フアイバF1を伝達して来
た光P1はハーフミラー43により光P2,P3に分
解される。
As shown in the figure, optical fiber F 1 and polarization constant fiber 35
The end portion 35b of the optical fiber F 2 and the constant polarization fiber 3 are inserted into the hole 43H' provided in the center of the cylindrical core 43a.
The end portion 35b of the cylindrical core 43b is installed in the hole 43H' provided in the center of the cylindrical core 43b. Each core 43a, 4
3b are inserted into the sleeve-like adapter 34 so that their center positions are aligned with each other, and are fixed by a fixing means (not shown) (such as a hook nut). Ball lenses 41a and 41b are mounted on a support member 44 in front of the optical fibers exposed at the center of the end face of each center 43a and 43b.
a, 44b. Ball lens 41
A half mirror 43 (made of a dielectric multilayer film) is supported by a support member 45 and is provided between a and 41b. Then, the light P 1 transmitted through the optical fiber F 1 is separated into lights P 2 and P 3 by the half mirror 43.

光P2,P3は定偏波光フアイバ35を夫々逆方
向に伝達し、再びハーフミラー43により合成さ
れ光P4となつて光フアイバF2に入射する。
The lights P 2 and P 3 are transmitted in opposite directions through the constant polarization optical fiber 35, and are combined again by the half mirror 43 to become light P 4 , which enters the optical fiber F 2 .

(6) 発明の効果 以上詳細に説明したように、本発明によればレ
ーザ光はほとんど光フアイバ中を進行することが
できるので、空気のゆらぎ等環境の影響を受けに
くく、又偏波面保存コイルの中の時計および反時
計方向の光が偏波面保存コイルに入射する前と、
出射した後は全く同一の径路を逆方向に進行する
ため、例えば、位相の変動が逆方向に生じるた
め、結果として、位相の変動を打消すことがで
き、理論限界に近い検出感度を得ることができ
る。
(6) Effects of the Invention As explained in detail above, according to the present invention, the laser beam can mostly travel through the optical fiber, so it is less susceptible to environmental influences such as air fluctuations, and the polarization preserving coil Before the clockwise and counterclockwise light in the polarization preserving coil enters the polarization preserving coil,
After being emitted, it travels in the opposite direction along the same path, so for example, phase fluctuations occur in the opposite direction.As a result, phase fluctuations can be canceled out, and detection sensitivity close to the theoretical limit can be obtained. I can do it.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は従来の光フアイバ・ジヤイロの構成
図、第2図は本発明にかかる光フアイバ・ジヤイ
ロの1実施例のブロツク図、第3図は第2図にお
ける点線内の具体的構成を示す図、第4図は本発
明の実施例における各部の光の偏向状態を示す
図、第5図及び第6図は本発明の他の実施例のブ
ロツク図、第7図は第4図、第5図の一部詳細図
である。 図面において、11はレーザダイオード、12
はレンズ、13はグラントムソンプリズム、14
はレンズ、15は位相板、16a,16bはレン
ズ、17はハーフミラー、18はモニタ、19は
λ/4位相板、20はレンズ、21はローシヨン
プリズム、22はレンズ、23は偏波面保存フア
イバ、31はレーザダイオード、32はグラント
ムソンプリズム、33はλ/4位相板、34はア
ダプタ、35は定偏波フアイバ、36は位相板、
37は光検知器、38は位相検波器、39は発振
器、40は位相変調器、41a,41bはレン
ズ、42はハーフミラーをそれぞれ示す。
Fig. 1 is a block diagram of a conventional optical fiber coil, Fig. 2 is a block diagram of an embodiment of the optical fiber coil according to the present invention, and Fig. 3 shows the specific structure within the dotted line in Fig. 2. 4 are diagrams showing the polarization state of light in each part in an embodiment of the present invention, FIGS. 5 and 6 are block diagrams of other embodiments of the present invention, and FIG. 5 is a partially detailed diagram of FIG. 5. In the drawing, 11 is a laser diode, 12
is a lens, 13 is a Glan-Thompson prism, 14
is a lens, 15 is a phase plate, 16a, 16b are lenses, 17 is a half mirror, 18 is a monitor, 19 is a λ/4 phase plate, 20 is a lens, 21 is a rotation prism, 22 is a lens, 23 is a polarization preservation device 31 is a laser diode, 32 is a Glan-Thompson prism, 33 is a λ/4 phase plate, 34 is an adapter, 35 is a constant polarization fiber, 36 is a phase plate,
37 is a photodetector, 38 is a phase detector, 39 is an oscillator, 40 is a phase modulator, 41a and 41b are lenses, and 42 is a half mirror.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 レーザ発振器と該レーザ発振器からのレーザ
光を直線偏波光に変換するプリズムと、該プリズ
ムからの出力を円偏波光に変換する手段とから成
る円偏波光源と、偏波面保存フアイバにより構成
した光フアイバループと4個の端子とハーフミラ
ーを有する光分岐合成器と光検知器を有し、第1
の端子から入射する円偏波光を該ハーフミラーに
より偏波面が直交する2つの直線偏波光に分離
し、該光フアイバループの両端と結合した第2、
第3の端子から出射し、該光フアイバループを互
いに逆方向に伝播した光を該ハーフミラーにより
合成し第4の端子から出射し、該第4の端子から
の出力光を光検知器により検知し、該光検知器出
力により該光フアイバループを互いに逆方向に伝
播する光の位相差を検知する様にしたことを特徴
とする光フアイバ・ジヤイロ。 2 前記円偏波光に変換する手段が位相板である
ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の光
フアイバ・ジヤイロ。 3 前記円偏波光に変換する手段が位相変調器で
あることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載
の光フアイバ・ジヤイロ。 4 レーザ発振器と該レーザ発振器からのレーザ
光を直線偏波光に変換するプリズムと、該プリズ
ムからの出力を円偏波光に変換する手段とから成
る円偏波光源と、偏波面保存フアイバにより構成
した光フアイバループと4個の端子とハーフミラ
ーを有する光分岐合成器と光検知器を有し、第1
の端子から入射する円偏波光を該ハーフミラーに
より偏波面が直交する2つの直線偏波光に分離
し、該光フアイバループの両端と結合した第2、
第3の端子から出射し、該光フアイバループを互
いに逆方向に伝播した光を該ハーフミラーにより
合成し第4の端子から出射し、該第4の端子から
の出力光をλ/4移相板を介して検出する様にし
たことを特徴とする光フアイバ・ジヤイロ。 5 前記円偏波光に変換する手段が位相板である
ことを特徴とする特許請求の範囲第4項記載の光
フアイバ・ジヤイロ。 6 前記円偏波光に変換する手段が位相変調器で
あることを特徴とする特許請求の範囲第4項記載
の光フアイバ・ジヤイロ。 7 レーザ発振器と、該レーザ発振器出力を直線
偏波光に変換するした後円偏波光に変換する偏波
面変換光学系と、偏波面保存フアイバにより構成
された光フアイバループと4つの端子とハーフミ
ラーを有する光分岐合成器と、位相変調器と位相
検波器とを有し、該位相変調器により該レーザ発
振器を位相変調し、該偏波面変換光学系出力を該
第1の端子に入力し、該ハーフミラーにより偏波
面が直交する2つの直線偏波光に分離し、該光フ
アイバループの両端を結合した第2、第3の端子
から出射し、該光フアイバループを互いに逆方向
に伝播した光を該ハーフミラーにより合成し第4
の端子から出射し、該第4の端子からの出力光を
光検知器により検知し、該光検知器出力を該位相
検波器に入力して位相検波し、該光フアイバルー
プを互いに逆方向に伝播する光の位相差を検出す
る様にした光フアイバ・ジヤイロ。
[Claims] 1. A circularly polarized light source comprising a laser oscillator, a prism for converting laser light from the laser oscillator into linearly polarized light, and means for converting the output from the prism into circularly polarized light; It has an optical fiber loop composed of a wavefront preserving fiber, an optical branching/combining device having four terminals, a half mirror, and a photodetector.
A second circularly polarized light incident from the terminal of the optical fiber loop is separated into two linearly polarized lights whose planes of polarization are perpendicular to each other by the half mirror, and the two are coupled to both ends of the optical fiber loop.
The light emitted from the third terminal and propagated in opposite directions through the optical fiber loop is combined by the half mirror and emitted from the fourth terminal, and the output light from the fourth terminal is detected by a photodetector. An optical fiber gyroscope characterized in that a phase difference between lights propagating in opposite directions through the optical fiber loop is detected by the output of the photodetector. 2. The optical fiber/gyro according to claim 1, wherein the means for converting into circularly polarized light is a phase plate. 3. The optical fiber gyroscope according to claim 1, wherein the means for converting into circularly polarized light is a phase modulator. 4. A circularly polarized light source consisting of a laser oscillator, a prism that converts the laser light from the laser oscillator into linearly polarized light, and means for converting the output from the prism into circularly polarized light, and a polarization preserving fiber. It has an optical fiber loop, an optical branching combiner having four terminals, a half mirror, and a photodetector, and the first
A second circularly polarized light incident from the terminal of the optical fiber loop is separated into two linearly polarized lights whose planes of polarization are perpendicular to each other by the half mirror, and the two are coupled to both ends of the optical fiber loop.
The light emitted from the third terminal and propagated through the optical fiber loop in mutually opposite directions is combined by the half mirror and emitted from the fourth terminal, and the output light from the fourth terminal is phase-shifted by λ/4. An optical fiber gyroscope characterized by detecting through a plate. 5. The optical fiber/gyro according to claim 4, wherein the means for converting into circularly polarized light is a phase plate. 6. The optical fiber gyroscope according to claim 4, wherein the means for converting into circularly polarized light is a phase modulator. 7 A laser oscillator, a polarization conversion optical system that converts the output of the laser oscillator into linearly polarized light and then into circularly polarized light, an optical fiber loop composed of a polarization preserving fiber, four terminals, and a half mirror. the laser oscillator is phase-modulated by the phase modulator, the output of the polarization plane conversion optical system is input to the first terminal, and the laser oscillator is phase-modulated by the phase modulator; A half mirror separates the light into two linearly polarized lights whose polarization planes are orthogonal, and the light is emitted from the second and third terminals that connect both ends of the optical fiber loop, and the light propagates through the optical fiber loop in opposite directions. The fourth image is synthesized by the half mirror.
The output light from the fourth terminal is detected by a photodetector, the output of the photodetector is input to the phase detector for phase detection, and the optical fiber loops are connected in opposite directions. An optical fiber gyroscope that detects the phase difference of propagating light.
JP57172169A 1982-09-28 1982-09-30 Optical fiber gyro Granted JPS5960313A (en)

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JP57172169A JPS5960313A (en) 1982-09-30 1982-09-30 Optical fiber gyro
CA000437093A CA1238970A (en) 1982-09-28 1983-09-20 Fiber-optic gyro
DE8383305763T DE3382205D1 (en) 1982-09-28 1983-09-27 CIRCULAR WITH OPTICAL THREAD.
EP83305763A EP0107373B1 (en) 1982-09-28 1983-09-27 Fibre optic gyroscope

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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