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JPH06103187B2 - Optical interference gyro - Google Patents
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JPH06103187B2 - Optical interference gyro - Google Patents

Optical interference gyro

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JPH06103187B2
JPH06103187B2 JP1119297A JP11929789A JPH06103187B2 JP H06103187 B2 JPH06103187 B2 JP H06103187B2 JP 1119297 A JP1119297 A JP 1119297A JP 11929789 A JP11929789 A JP 11929789A JP H06103187 B2 JPH06103187 B2 JP H06103187B2
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optical
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optical fiber
ramp
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【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明は、零位法セロダイン変調方式の光干渉角速度
計に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to an optical interferometric angular velocity meter of a null method serrodyne modulation system.

「従来の技術」 広ダイナミックレンジおよび低ドリフトの光干渉角速度
計として、光ファイバコイルの一端側および他端側に、
それぞれ光導波路に対して一対の電極が形成されて構成
されたバイアシング位相変調部およびランプ位相変調部
を設け、そのバイアシング位相変調部およびランプ位相
変調部にバイアシング電圧およびランプ電圧を印加し
て、それぞれ光ファイバコイルを伝搬する二つの光の間
に位相差を与えるとともに、光検出器の出力から光ファ
イバコイルを伝搬して干渉する二つの光の間の位相差を
検出し、その検出出力によって、その位相差が所定値に
なるようにランプ電圧の極性と周波数を制御するものが
考えられている。
"Prior Art" As a wide dynamic range and low drift optical interference gyro, on one end side and the other end side of the optical fiber coil,
A biasing phase modulator and a ramp phase modulator each having a pair of electrodes formed on the optical waveguide are provided, and a biasing voltage and a ramp voltage are applied to the biasing phase modulator and the ramp phase modulator, respectively. While providing a phase difference between the two lights propagating through the optical fiber coil, the phase difference between the two lights propagating through the optical fiber coil and interfering is detected from the output of the photodetector, and by the detected output, It is considered that the polarity and frequency of the lamp voltage are controlled so that the phase difference becomes a predetermined value.

第8図は、従来の、このような零位法セロダイン変調方
式の光干渉角速度計の一例で、リニア位相ランプ方式の
場合である。
FIG. 8 is an example of a conventional optical interference gyro of the zero-position serrodyne modulation system, which is a case of the linear phase ramp system.

光源11からの光1が光結合器13および偏光子14を通じて
光分岐結合器15に供給されて二つの5a,5bに分岐され、
その一つの光5a,5bが、一方の光5aは光ファイバコイル1
7の一端17aから、他方の光5bは光ファイバコイル17の他
端17bから、それぞれ光ファイバコイル17に供給され
て、一方の光5aは左回り光として、他方の光5bは右回り
光として、それぞれ光ファイバコイル17を伝搬し、この
光ファイバコイル17を伝搬した二つの光7a,7bが、一方
の光7aは光ファイバコイル17の他端17bから、他方の光7
bは光ファイバコイル17の一端17aから、それぞれ光分岐
結合器15に供給されて互いに干渉し、その得られた干渉
光9が偏光子14および光結合器13を通じて光検出器19に
供給されて電気信号に変換される点は、一般の光干渉角
速度計と同じである。
The light 1 from the light source 11 is supplied to the optical splitter / coupler 15 through the optical coupler 13 and the polarizer 14 and split into two 5a and 5b,
The one light 5a, 5b is the one light 5a, and the one light 5a is the optical fiber coil 1
From one end 17a of 7, the other light 5b is supplied to the optical fiber coil 17 from the other end 17b of the optical fiber coil 17, respectively, one light 5a as counterclockwise light, the other light 5b as clockwise light. , Each of the two lights 7a and 7b propagating through the optical fiber coil 17 and propagating through the optical fiber coil 17, one light 7a from the other end 17b of the optical fiber coil 17, the other light 7a.
b is supplied from one end 17a of the optical fiber coil 17 to the optical branching coupler 15 and interferes with each other, and the interference light 9 thus obtained is supplied to the photodetector 19 through the polarizer 14 and the optical coupler 13. The point of conversion into an electric signal is the same as that of a general optical interference gyro.

そして、並行して形成された光導波路92および96に対し
て、それぞれ一対の電極93,94および97,98が形成されて
2個の位相変調部91および95が構成された位相変調器90
が設けられて、その光導波路92が光分岐結合器15と光フ
ァイバコイル17の一端17aとの間に接続されるととも
に、光導波路96が光分岐結合器15と光ファイバコイル17
の他端17bとの間に接続され、位相変調部91の電極93,94
間にバイアシング電圧発生回路51からバイアシング電圧
Biが印加されて位相変調部91において光ファイバコイル
17の一端17aから光ファイバコイル17に供給される光5a
および光ファイバコイル17の他端17bから光ファイバコ
イル17を伝搬して光ファイバコイル17の一端17aから光
分岐結合器15に供給される光7bの位相が偏移されるとと
もに、位相変調部95の電極97,98間にランプ電圧発生回
路61からランプ電圧Raが印加されてランプ位相変調部95
において光ファイバコイル17の他端17bから光ファイバ
コイル17に供給される光5bおよび光ファイバコイル17の
一端17aから光ファイバコイル17を伝搬して光ファイバ
コイル17の他端17bから光分岐結合器15に供給される光7
aの位相が偏移され、光検出器19の出力電圧Vaが同期検
波回路71に供給されてバイアシング電圧発生回路51から
のバイアシング電圧Biにより同期検波されて光分岐結合
器15において干渉する二つの光7a,7bの間の位相差Δφ
が検出され、同期検波回路71の出力電圧VcがPIDフィル
ム(比例積分微分フィルタ)72に供給され、PIDフィル
タ72の出力電圧Veがランプ電圧発生回路61に供給され
て、上記の位相差Δφが所定値になるように、すなわ
ち、位相差Δφから位相変調部91にバイアシング電圧Bi
が印加されることによって生じる位相差を除いた、光フ
ァイバコイル17に入力角速度Ωが加えられることによっ
て生じるサニャック位相差Δφsと位相変調部95にラン
プ電圧Raが印加されることによって生じる位相差Δφr
の和の位相差Δφsrがゼロまたは2πラジアンの整数倍
になるように、一般にはゼロになるように、ランプ電圧
Raの極性と周波数が制御される。
A phase modulator 90 in which a pair of electrodes 93, 94 and 97, 98 are formed for the optical waveguides 92 and 96 formed in parallel to form two phase modulators 91 and 95, respectively.
Is provided and the optical waveguide 92 is connected between the optical branching coupler 15 and one end 17a of the optical fiber coil 17, and the optical waveguide 96 is connected to the optical branching coupler 15 and the optical fiber coil 17.
Is connected to the other end 17b of the electrodes 93, 94 of the phase modulation unit 91.
Between the biasing voltage generating circuit 51 and the biasing voltage
Bi is applied to the optical fiber coil in the phase modulator 91.
Light 5a supplied from one end 17a of 17 to the optical fiber coil 17
Also, the phase of the light 7b propagating through the optical fiber coil 17 from the other end 17b of the optical fiber coil 17 and supplied from the one end 17a of the optical fiber coil 17 to the optical branching / coupling device 15 is deviated, and the phase modulator 95 The ramp voltage Ra is applied from the ramp voltage generation circuit 61 between the electrodes 97 and 98 of the
5b supplied from the other end 17b of the optical fiber coil 17 to the optical fiber coil 17 and propagated through the optical fiber coil 17 from one end 17a of the optical fiber coil 17 and from the other end 17b of the optical fiber coil 17 to the optical branch coupler Light supplied to 15 7
The phase of a is deviated, the output voltage Va of the photodetector 19 is supplied to the synchronous detection circuit 71, is synchronously detected by the biasing voltage Bi from the biasing voltage generation circuit 51, and interferes in the optical branch coupler 15. Phase difference Δφ between lights 7a and 7b
Is detected, the output voltage Vc of the synchronous detection circuit 71 is supplied to the PID film (proportional integral derivative filter) 72, the output voltage Ve of the PID filter 72 is supplied to the ramp voltage generation circuit 61, and the above phase difference Δφ is In order to obtain a predetermined value, that is, from the phase difference Δφ to the phase modulator 91, the biasing voltage Bi
Of the Sagnac phase difference Δφs generated when the input angular velocity Ω is applied to the optical fiber coil 17 and the phase difference Δφr generated when the lamp voltage Ra is applied to the phase modulator 95, excluding the phase difference caused by the application of
The lamp voltage such that the phase difference Δφsr of the sum of zero is zero or an integral multiple of 2π radians, generally zero.
The polarity and frequency of Ra are controlled.

バイアシング電圧Biは、光が光ファイバコイル17を伝搬
するのに要する時間τを半周期とする第2図に示すよう
な正弦波電圧で、これによる位相変調部91における位相
変調は、光ファイバコイル17を伝搬して干渉する二つの
光7a,7bの間にπ/2ラジアンの位相差を与えて光干渉角
速度計の動作点を設定するものである。
The biasing voltage Bi is a sine wave voltage as shown in FIG. 2 in which the time τ required for light to propagate through the optical fiber coil 17 is a half cycle, and the phase modulation in the phase modulator 91 by this is the optical fiber coil. A phase difference of π / 2 radian is given between the two lights 7a and 7b propagating in 17 and interfering with each other to set the operating point of the optical interference gyro.

ランプ電圧Raは、第2図の実線または破線で示すような
正または負の鋸歯状波電圧で、これによる位相変調部95
における位相変調は、光ファイバコイル17を伝搬して干
渉する二つの光7a,7bの間に最大で2πラジアンの整数
倍になる、一般には2πラジアンになる位相差Δφrを
与えて上記のようにサニャック位相差Δφsを打ち消す
ものである。
The ramp voltage Ra is a positive or negative sawtooth wave voltage as shown by the solid line or broken line in FIG.
The phase modulation at is given by a phase difference Δφr that is a maximum integral multiple of 2π radians, which is generally 2π radians, between the two lights 7a and 7b propagating through the optical fiber coil 17 and interfering with each other as described above. This is to cancel the Sagnac phase difference Δφs.

すなわち、光分岐結合器15において干渉する二つの光7
a,7bの間の位相差Δφから位相変調部91にバイアシング
電圧Biが印加されることによって生じるものを除いたも
のは、上述したように Δφsr=Δφs+Δφr ……(1) で表されるが、そのサニャック位相差Δφsは、周知の
ように で表される。ただし、Rは光ファイバコイル17の半径、
Lは光ファイバコイル17における光ファイバ長、λは光
ファイバコイル17を伝搬する光の波長、Cは真空中にお
ける光速である。
That is, the two lights 7
The phase difference Δφ between a and 7b excluding the phase difference Δφ generated by applying the biasing voltage Bi to the phase modulator 91 is represented by Δφsr = Δφs + Δφr (1) as described above. As is well known, the Sagnac phase difference Δφs It is represented by. However, R is the radius of the optical fiber coil 17,
L is the optical fiber length in the optical fiber coil 17, λ is the wavelength of light propagating through the optical fiber coil 17, and C is the speed of light in vacuum.

そして、位相変調部95においては、光ファイバコイル17
の他端17bから光ファイバコイル17に供給される光5b
が、その時のランプ電圧Raの値に応じた位相偏移を受
け、さらにτの時間を経て、光ファイバコイル17の一端
17aから光ファイバコイル17を伝搬して光ファイバコイ
ル17の他端17bから光分岐結合器15に供給される光7a
が、その時のランプ電圧Raの値に応じた位相偏移を受け
るが、入角速度Ωが右回り方向に加えられてサニャック
位相差Δφsが負になるときは、PIDフィルタ72の出力
電圧Veによってランプ電圧Raが正の鋸歯状波電圧にされ
て、位相変調部95にランプ電圧Raが印加されることによ
って生じる上述した位相差Δφrが第9図の左側に示す
ように正になり、入力角速度Ωが左回り方向に加えられ
てサニャック位相差Δφsが正になるときには、PIDフ
ィルタ72の出力電圧Veによってランプ電圧Raが負の鋸歯
状波電圧にされて、上述した位相差Δφrが第9図の右
側に示すように負になる。
Then, in the phase modulator 95, the optical fiber coil 17
5b supplied to the optical fiber coil 17 from the other end 17b of the
Is subjected to a phase shift according to the value of the lamp voltage Ra at that time, and after a further time of τ, one end of the optical fiber coil 17
Light 7a propagated from the optical fiber coil 17a to the optical branching coupler 15 from the other end 17b of the optical fiber coil 17a
Is subject to a phase shift according to the value of the ramp voltage Ra at that time, but when the input angular velocity Ω is added in the clockwise direction and the Sagnac phase difference Δφs becomes negative, the output voltage Ve of the PID filter 72 The above-mentioned phase difference Δφr generated by applying the ramp voltage Ra to the phase modulation unit 95 by making the voltage Ra into a positive sawtooth wave voltage becomes positive as shown on the left side of FIG. 9, and the input angular velocity Ω When the Sagnac phase difference Δφs becomes positive due to the addition of the counterclockwise direction, the ramp voltage Ra is made into a negative sawtooth wave voltage by the output voltage Ve of the PID filter 72, and the above-mentioned phase difference Δφr of FIG. It becomes negative as shown on the right.

したがって、ランプ電圧Raの周期をT、周波数をfとす
ると、第9図から明らかなように となり、光ファイバコイル17における光の屈折率をnと
すると、 の関係があるので、 となる。したがって、(1)式で表される位相差Δφsr
がゼロになるように、すなわち Δφr=−Δφs ……(6) となるようにランプ電圧Raの極性と周波数fが制御され
ることによって、 となり、 で表される。ただし、入力角速度Ωが負方向である右回
り方向に加えられてランプ電圧Raが正の鋸歯状波電圧に
なるときにはkが+1になり、入力角速度Ωが正方向で
ある左回り方向に加えられてランプ電圧Raが負の鋸歯状
波電圧になるときにはkが−1になる。
Therefore, assuming that the cycle of the lamp voltage Ra is T and the frequency is f, as is clear from FIG. And the refractive index of the light in the optical fiber coil 17 is n, Because of the relationship Becomes Therefore, the phase difference Δφsr expressed by equation (1)
By controlling the polarity of the lamp voltage Ra and the frequency f such that Δ becomes zero, that is, Δφr = −Δφs (6), Next to It is represented by. However, when the input angular velocity Ω is applied in the clockwise direction which is the negative direction and the lamp voltage Ra becomes a positive sawtooth wave voltage, k becomes +1 and the input angular velocity Ω is applied in the counterclockwise direction which is the positive direction. When the lamp voltage Ra becomes a negative sawtooth wave voltage, k becomes -1.

したがって、ランプ電圧Raの極性と周波数fから入力角
速度Ωの方向と大きさを計測することができる。
Therefore, the direction and magnitude of the input angular velocity Ω can be measured from the polarity of the lamp voltage Ra and the frequency f.

ディジタル位相ランプ方式の場合には、系統図を省略す
るが、基準クロックによってバイアシング電圧Biとして
上述した時間τを半周期とする第4図に示すような矩形
波電圧が得られ、このバイアシング電圧Biが上述した位
相変調部91の電極93,94間に印加されるとともに、基準
クロックによって制御される制御発生回路からディジタ
ル信号が得られ、そのディジタル信号がアナログ電圧に
変換されてランプ電圧Raとして上述した時間τごとに電
圧値が階段状に変化する第4図の実線または破線で示す
ような正または負の階段波電圧が得られ、このランプ電
圧Raが上述した位相変調部95の電極97,98間に印加さ
れ、また、上述した光検出器19の出力電圧Vaが基準クロ
ックによって同期検波ないしサンプリングホールドさ
れ、その得られた電圧がディジタル信号に変換され、そ
のディジタル信号が上記の制御発生回路に供給されて、
上述した光ファイバコイル17を伝搬して干渉する二つの
光7a,7bの間の位相差Δφが所定値になるように制御発
生回路からのディジタル信号の発生が制御される。
In the case of the digital phase ramp method, although the system diagram is omitted, a rectangular wave voltage as shown in FIG. 4 having a half cycle of the time τ described above is obtained as the biasing voltage Bi by the reference clock. Is applied between the electrodes 93 and 94 of the phase modulation unit 91 described above, and a digital signal is obtained from the control generation circuit controlled by the reference clock, and the digital signal is converted into an analog voltage as the ramp voltage Ra described above. A positive or negative step wave voltage as shown by the solid line or broken line in FIG. 4 in which the voltage value changes stepwise every time τ is obtained, and this ramp voltage Ra is the electrode 97 of the phase modulator 95 described above. Is applied between 98, and the output voltage Va of the photodetector 19 described above is synchronously detected or sampled and held by the reference clock, and the obtained voltage is digital. Is converted to JP, the digital signal is supplied to a control generator of the above,
The generation of the digital signal from the control generation circuit is controlled so that the phase difference Δφ between the two lights 7a and 7b propagating through the optical fiber coil 17 and interfering with each other becomes a predetermined value.

「発明が解決しようとする課題」 ところで、上述した零位法セロダイン変調方式の光干渉
角速度計においては、例えば第8図に示したリニア位相
ランプ方式の場合において、ランプ電圧Raが正の鋸歯状
波電圧であるときのランプ電圧Raの立ち下がり時間およ
びランプ電圧Raが負の鋸歯状波電圧であるときのランプ
電圧Raの立ち上がり時間がゼロでないときには、第9図
から明らかなように厳密には上述した(3)式が成立せ
ず、入力角速度Ωとランプ電圧Raの周波数fとの関係が
(7)式ないし(8)式の関係からずれて、光干渉角速
度計の出力にスケールファクタエラーを生じるように、
鋸歯状波電圧または階段波電圧であるランプ電圧Raの立
ち上がり時間および立ち下がり時間が光干渉角速度計の
性能に大きく影響し、ランプ電圧Raの立ち上がり時間お
よび立ち下がり時間が長いほど光干渉角速度計の性能が
劣化する。
[Problems to be Solved by the Invention] By the way, in the above-described zero-position serrodyne modulation optical interference angular velocity meter, for example, in the case of the linear phase ramp system shown in FIG. 8, the ramp voltage Ra has a positive sawtooth shape. When the fall time of the lamp voltage Ra when the wave voltage is a wave and the rise time of the ramp voltage Ra when the lamp voltage Ra is a negative sawtooth wave voltage are not zero, strictly speaking, as is clear from FIG. The above equation (3) is not satisfied, and the relationship between the input angular velocity Ω and the frequency f of the lamp voltage Ra deviates from the relations of the equations (7) to (8), and the scale factor error is generated in the output of the optical interference angular velocity meter. To produce
The rise time and fall time of the ramp voltage Ra, which is a sawtooth wave voltage or staircase voltage, has a great influence on the performance of the optical interference gyro. Performance deteriorates.

しかしながら、リニア位相ランプ方式の場合を第8図に
示した上述した従来の零位法セロダイン変調方式の光干
渉角速度計においては、光ファイバコイル17の片側の位
相変調部95にランプ電圧Raを印加するので、ランプ電圧
Raとして波高値(ピーク・トゥ・ピーク値)の大きなも
のを必要とし、それに伴って鋸歯状波電圧または階段波
電圧であるランプ電圧Raの立ち上がり時間および立ち下
がり時が長くなって、光干渉角速度計の性能が劣化する
不都合がある。
However, in the above-mentioned conventional zero-position serrodyne modulation type optical interference angular velocity meter shown in FIG. 8 in the case of the linear phase ramp system, the lamp voltage Ra is applied to the phase modulation unit 95 on one side of the optical fiber coil 17. So the lamp voltage
Ra having a large peak value (peak-to-peak value) is required, and the rise time and the fall time of the ramp voltage Ra, which is a sawtooth wave voltage or a staircase wave voltage, are increased accordingly, and the optical interference angular velocity is increased. There is an inconvenience that the performance of the meter deteriorates.

すなわち、上述した位相変調器90のような位相変調器
は、一般に、ニオブ酸リチウムなどからなる電気光学結
晶にチタンの拡散などによって光導波路を形成し、その
光導波路に対して一対の電極を形成して構成するが、こ
のような位相変調器における光の位相偏移量φは、一対
の電極の長さlと、これに印加される電圧の値Vpに比例
し、単位長さ・単位電圧当たりの位相偏移量をKとすれ
ば、 φ=K・l・Vp ……(9) で表される。そして、上述した従来の光干渉角速度計に
おいては、光ファイバコイル17の片側の位相変調部95の
電極97,98間にランプ電圧Raが印加されることによって
光ファイバコイル17を伝搬して干渉する二つの光7a,7b
の間に最大で2πラジアンになる位相差Δφrが与えら
れるので、位相変調部95の電極97,98の長さをloとする
と、ランプ電圧Raの波高値Vrとしては、(9)式に φ=2π〔rad〕,l=lo,Vp=Vr ……(10) を代入した 2π〔rad〕=K・lo・Vr ……(11) から、 Vr=2π〔rad〕/K・lo ……(12) で表される値を必要とし、例えば、 K=50rad/V・m ……(13) lo=10mm=10×10-3m ……(14) とすると、波高値Vrは、 Vr=4π〔V〕≒12.6〔V〕 ……(15) という大きな値になり、鋸歯状波電圧または階段波電圧
であるランプ電圧Raの立ち上がり時間および立ち下がり
時間が長くなって、光干渉角速度計の性能が劣化する。
That is, a phase modulator such as the phase modulator 90 described above generally forms an optical waveguide by diffusion of titanium in an electro-optic crystal made of lithium niobate or the like, and forms a pair of electrodes with respect to the optical waveguide. The phase shift amount φ of light in such a phase modulator is proportional to the length l of the pair of electrodes and the value Vp of the voltage applied to the pair of electrodes, and the unit length / unit voltage If the amount of phase shift per hit is K, then φ = K · l · Vp (9) Then, in the above-described conventional optical interference gyro, the lamp voltage Ra is applied between the electrodes 97 and 98 of the phase modulation unit 95 on one side of the optical fiber coil 17 to propagate and interfere in the optical fiber coil 17. Two lights 7a, 7b
Since a maximum phase difference Δφr of 2π radians is given between the two, if the lengths of the electrodes 97 and 98 of the phase modulator 95 are lo, then the peak value Vr of the lamp voltage Ra is given by = 2π [rad], l = lo, Vp = Vr …… (10) is substituted into 2π [rad] = K ・ lo ・ Vr …… (11), Vr = 2π [rad] / K ・ lo …… If the value represented by (12) is required, and for example, K = 50rad / Vm (13) lo = 10mm = 10 × 10 -3 m (14), the peak value Vr is Vr. = 4π [V] ≈ 12.6 [V] (15), which is a large value, and the rise time and fall time of the ramp voltage Ra, which is a sawtooth wave voltage or a staircase wave voltage, becomes long, and the optical interference angular velocity meter Performance deteriorates.

ちなみに、バイアシング電圧Biの波高値Vbについては、
位相変調部91の電極93,94間にバイアシング電圧Biが印
加されることによって光ファイバコイル17を伝搬して干
渉する二つの光7a,7bの間にπ/2ラジアンの位相差が与
えられるので、位相変調部91の電極93,94の長さを位相
変調部95の電極97,98の長さloと等しくすれば、上記の
ランプ電圧Raの波高値Vrの1/4になる。
By the way, regarding the peak value Vb of the biasing voltage Bi,
Since the biasing voltage Bi is applied between the electrodes 93 and 94 of the phase modulator 91, a phase difference of π / 2 radians is given between the two lights 7a and 7b that propagate and interfere in the optical fiber coil 17. If the lengths of the electrodes 93 and 94 of the phase modulation section 91 are made equal to the lengths lo of the electrodes 97 and 98 of the phase modulation section 95, the peak value Vr of the ramp voltage Ra becomes 1/4.

もっとも、(11)式ないし(12)式から明らかなよう
に、電極97,98の長さloを大きくすれば、ランプ電圧Ra
の波高値Vrを小さくすることができ、鋸歯状波電圧また
は階段波電圧であるランプ電圧Raの立ち上がり時間およ
び立ち下がり時間を短くすることができる。しかしなが
ら、このように電極97,98の長さloを大きくすると、位
相変調器90の寸法が大きくなり、位相変調器90を光ファ
イバコイル17の内側に配する場合には光ファイバコイル
17のループ径を大きくしなければならないというよう
に、光干渉角速度計が大型になる不都合がある。
However, as is apparent from equations (11) to (12), if the length lo of the electrodes 97 and 98 is increased, the lamp voltage Ra
It is possible to reduce the peak value Vr of the lamp voltage, and to shorten the rising time and the falling time of the ramp voltage Ra that is the sawtooth wave voltage or the step wave voltage. However, when the length lo of the electrodes 97 and 98 is increased in this way, the size of the phase modulator 90 increases, and when the phase modulator 90 is arranged inside the optical fiber coil 17, the optical fiber coil
There is a disadvantage that the optical interference angular velocity meter becomes large in size such that the loop diameter of 17 must be increased.

そこで、この発明は、零位法セロダイン変調方式の光干
渉角速度計において、位相変調器の寸法を大きくしなく
ても、したがって光干渉角速度計の大型化をきたすこと
なく、ランプ電圧の波高値を小さくすることができ、鋸
歯状波電圧または階段波電圧であるランプ電圧の立ち上
がり時間および立ち下がり時間を短くすることができ、
光干渉角速度計の性能を高めることができるようにした
ものである。
Therefore, the present invention, in the optical interference gyro of the null method serrodyne modulation method, without increasing the size of the phase modulator, therefore, without increasing the size of the optical interference gyro, the peak value of the lamp voltage It is possible to reduce the rise time and fall time of the ramp voltage, which is a sawtooth wave voltage or a staircase wave voltage,
This is to improve the performance of the optical interference gyro.

「課題を解決するための手段」 この発明においては、位相変調器として、一端側光導波
路および他端側光導波路と定義する二つの光導波路が並
行して形成され、その一端側光導波路に対して、それぞ
れ一対の電極が形成されて一端側バイアシング位相変調
部および一端側ランプ位相変調部が構成され、その他端
側光導波路に対して一対の電極が形成されて他端側ラン
プ位相変調部が構成されたものを設けて、その一端側光
導波路を光ファイバコイルの一端と光分岐結合器との間
に接続するとともに、その他端側光導波路を光ファイバ
コイルの他端と光分岐結合器との間に接続し、バイアシ
ング電圧を一端側バイアシング位相変調部に印加すると
ともに、ランプ電圧を一端側ランプ位相変調部および他
端側ランプ位相変調部に、同一時点において一端側ラン
プ位相変調部を通過する光と他端側ランプ位相変調部を
通過する光が互いに逆方向の位相偏移を受けるように印
加する。
“Means for Solving the Problems” In the present invention, as a phase modulator, two optical waveguides, which are defined as one end side optical waveguide and the other end side optical waveguide, are formed in parallel, and one end side optical waveguide is formed. A pair of electrodes are formed to form one end side biasing phase modulator and one end side lamp phase modulator, and the other end side optical waveguide is formed with a pair of electrodes to form the other end side lamp phase modulator. Provided is configured, the one end side optical waveguide is connected between one end of the optical fiber coil and the optical branching coupler, and the other end side optical waveguide is connected to the other end of the optical fiber coil and the optical branching coupler. The bias voltage is applied to the biasing phase modulator on one side and the ramp voltage is applied to the ramp phase modulator on one side and the ramp phase modulator on the other side at the same time. The light passing through the one-end side lamp phase modulating unit and the light passing through the other end-side lamp phase modulating unit are applied so as to undergo phase shifts in opposite directions.

「作用」 上記のように構成された、この発明の光干渉角速度計に
おいては、光分岐結合器において分岐されて光ファイバ
コイルの一端および他端から光ファイバコイルに供給さ
れる光が、それぞれ一端側ランプ位相変調部および他端
側ランプ位相変調部において互いに逆方向の位相偏移を
受け、さらに光ファイバコイルの一端および他端から光
ファイバコイルを伝搬して光ファイバコイルの他端およ
一端から光分岐結合器に供給される光が、それぞれ他端
側ランプ位相変調部および一端側ランプ位相変調部にお
いて互いに逆方向の位相偏移を受けて、一端側ランプ位
相変調部と他端側ランプ位相変調部が、ランプ電圧によ
る位相変調によって光ファイバコイルを伝搬して干渉す
る二つの光の間に与えられる最大で2πラジアンになる
位相差Δφrを分担する。
[Operation] In the optical interference angular velocity meter of the present invention configured as described above, the light branched at the optical branching coupler and supplied to the optical fiber coil from one end and the other end of the optical fiber coil respectively has one end. Side ramp phase modulation unit and the other end side ramp phase modulation unit undergoes phase shifts in mutually opposite directions, and further propagates through the optical fiber coil from one end and the other end of the optical fiber coil to the other end and one end of the optical fiber coil. The lights supplied from the optical branching / coupling device to the optical branch coupler undergo phase shifts in opposite directions at the other end side lamp phase modulation unit and the one end side lamp phase modulation unit, respectively, and the one end side lamp phase modulation unit and the other end side lamp The phase modulation unit provides a phase difference Δφ of up to 2π radians, which is given between two lights that propagate and interfere in the optical fiber coil by the phase modulation by the lamp voltage. share r.

したがって、それぞれの位相変調部における単位長さ・
単位電圧当たりの位相偏移量をKとし、一端側ランプ位
相変調部の長さla−α、一端側バイアシング位相変調部
の長さをlo−(la−α)、他端側ランプ位相変調部の長
さをla+α、したがって一端側ランプ位相変調部の長さ
と一端側バイアシング位相変調部の長さの和をl0、一端
側ランプ位相変調部の長さと他端側ランプ位相変調部の
長さの和を2laとすると、ランプ電圧の波高値Vrは、上
述した(9)式に φ=2π〔rad〕,l=2la,Vp=Vr ……(16) を代入した 2π〔rad〕=K・2la・Vr ……(17) すなわち π〔rad〕=K・la・Vr ……(18) から、 Vr=π〔rad〕/K・la ……(19) で表され、この(19)式を上述した(12)式で割ると、 となるので、 la>lo/2 ……(21) とすることによって、(20)式で表される割合Gは1よ
り小さくなり、位相変調器の寸法を大きくしなくても、
したがって光干渉角速度計の大型化をきたすことなく、
ランプ電圧の波高値Vrを小さくすることができ、鋸歯状
波電圧または階段波電圧であるランプ電圧の立ち上がり
時間および立ち下がり時間を短くすることができ、光干
渉角速度計の性能を高めることができる。
Therefore, the unit length of each phase modulator
Let K be the phase shift amount per unit voltage, the length of the ramp phase modulator on one end side is la-α, the length of the biasing phase modulator on one end side is lo- (la-α), and the ramp phase modulator on the other end side is Is the sum of the lengths of the ramp phase modulator on one side and the biasing phase modulator on one side, and the length of the ramp phase modulator on one side and the ramp phase modulator on the other side is l + If the sum of the two is 2la, the peak value Vr of the lamp voltage is 2π [rad] = K obtained by substituting φ = 2π [rad], l = 2la, Vp = Vr (16) into the above equation (9).・ 2la ・ Vr …… (17) That is, from π [rad] = K ・ la ・ Vr …… (18), it is expressed as Vr = π [rad] / K ・ la …… (19) and this (19) Dividing the equation by the above equation (12) gives Therefore, by setting la> lo / 2 (21), the ratio G expressed by equation (20) becomes smaller than 1, and even if the size of the phase modulator is not increased,
Therefore, without increasing the size of the optical interference gyro,
The peak value Vr of the lamp voltage can be reduced, the rise time and fall time of the lamp voltage that is a sawtooth wave voltage or a staircase wave voltage can be shortened, and the performance of the optical interference angular velocity meter can be improved. .

「実施例」 第1図は、この発明の光干渉角速度計の一例で、ランプ
電圧が鋸歯状波電圧であるリニア位相ランプ方式の場合
である。
[Embodiment] FIG. 1 is an example of the optical interference angular velocity meter of the present invention, which is a case of a linear phase ramp system in which the lamp voltage is a sawtooth wave voltage.

光源11、光結合器13、偏光子14、光分岐結合器15、光フ
ァイバコイル17、光検出器19、バイアシング電圧発生印
加部50を構成するバイアシング電圧発生回路51、ランプ
電圧発生印加部60を構成するランプ電圧発生回路61、お
よび同期検波回路71とPIDフィルタ72を有する位相差検
出制御部70からなる系が設けられることは、第8図に示
した従来の光干渉角速度計と同じである。
The light source 11, the optical coupler 13, the polarizer 14, the optical branching coupler 15, the optical fiber coil 17, the photodetector 19, the biasing voltage generation circuit 51 constituting the biasing voltage generation application section 50, the lamp voltage generation application section 60. It is the same as the conventional optical interference angular velocity meter shown in FIG. 8 that a system including a constituent lamp voltage generating circuit 61 and a phase difference detection control unit 70 having a synchronous detection circuit 71 and a PID filter 72 is provided. .

そして、この発明の、この例においては、位相変調器20
として、一端側光導波路21および他端側光導波路25が並
行して形成され、その一端側光導波路21に対して、それ
ぞれ一対の電極32,33および42,43が形成されて一端側バ
イアシング位相変調部31および一端側ランプ位相変調部
41が構成され、その他端側光導波路25に対して、それぞ
れ一対の電極36,37および46,47が形成されて他端側バイ
アシング位相変調部35および他端側ランプ位相変調部45
が構成されたものが設けられて、その一端側光導波路21
が光ファイバコイル17の一端17aと光分岐結合器15との
間に接続されるとともに、その他端側光導波路25が光フ
ァイバコイル17の他端17bと光分岐結合器15との間に接
続され、バイアシング電圧発生回路51から得られる、光
が光ファイバコイル17を伝搬するのに要する時間τを半
周期とする第2図に示すような正弦波電圧であるバイア
シング電圧Biが一端側バイアシング位相変調部31および
他端側バイアシング位相変調部35に、同一時点において
一端側バイアシング位相変調部31を通過する光と他端側
バイアシング位相変調部35を通過する光が互いに逆方向
の位相偏移を受けるように印加されるとともに、ランプ
電圧発生回路61から得られる、第2図の実線または破線
で示すような正または負の鋸歯状波電圧であるランプ電
圧Raが一端側ランプ位相変調部41および他端部ランプ位
相変調部45に、同一時点において一端側ランプ位相変調
部41を通過する光と他端側ランプ位相変調部45を通過す
る光が互いに逆方向の位相偏移を受けるように印加され
る。
Then, in this example of the present invention, the phase modulator 20
As one end side optical waveguide 21 and the other end side optical waveguide 25 are formed in parallel, a pair of electrodes 32, 33 and 42, 43 are formed for the one end side optical waveguide 21, respectively, and one end side biasing phase Modulator 31 and ramp phase modulator on one end side
41, and a pair of electrodes 36, 37 and 46, 47 are formed for the other end side optical waveguide 25, respectively, and the other end side biasing phase modulator 35 and the other end side lamp phase modulator 45 are formed.
Is provided, and one end side optical waveguide 21
Is connected between one end 17a of the optical fiber coil 17 and the optical branching coupler 15, and the other end side optical waveguide 25 is connected between the other end 17b of the optical fiber coil 17 and the optical branching coupler 15. , The biasing voltage Bi obtained from the biasing voltage generating circuit 51, which is a sinusoidal voltage as shown in FIG. 2 in which the time τ required for light to propagate through the optical fiber coil 17 is a half cycle, is one side biasing phase modulation. In the portion 31 and the other end side biasing phase modulator 35, the light passing through the one end side biasing phase modulator 31 and the light passing through the other end side biasing phase modulator 35 undergo phase shifts in mutually opposite directions at the same time point. The ramp voltage Ra which is a positive or negative sawtooth wave voltage as shown by the solid line or the broken line in FIG. And the other end ramp phase modulator 45 so that the light passing through the one end ramp phase modulator 41 and the light passing through the other end ramp phase modulator 45 undergo phase shifts in opposite directions at the same time. Is applied.

ただし、この例は、上述したαがゼロにされる場合で、
すなわち、この例においては、第5図にも示すように、
一端側ランプ位相変調部41および他端側ランプ位相変調
部45の長さが、すなわち電極42,43および46,47の長さ
が、それぞれlaにされ、一端側バイアシング位相変調部
31および他端側バイアシング位相変調部35の長さが、す
なわち電極32,33および36,37の長さが、それぞれlo−la
にされる。もちろん、一端側ランプ位相変調部41の長さ
と他端側ランプ位相変調部45の長さの和は2laであり、
また、一端側バイアシング位相変調部31の長さと他端側
バイアシング位相変調部35の長さの和は2(lo−la)で
ある。
However, in this example, when α is set to zero,
That is, in this example, as shown in FIG.
The lengths of the one-end-side ramp phase modulation unit 41 and the other-end-side ramp phase modulation unit 45, that is, the lengths of the electrodes 42, 43 and 46, 47, are set to la, respectively, and the one-end side biasing phase modulation unit is set.
31 and the length of the other end side biasing phase modulator 35, that is, the lengths of the electrodes 32, 33 and 36, 37 are respectively lo-la.
To be Of course, the sum of the lengths of the one-end side ramp phase modulation section 41 and the other end side ramp phase modulation section 45 is 2la,
The sum of the lengths of the one-side biasing phase modulator 31 and the other-side biasing phase modulator 35 is 2 (lo-la).

したがって、この例においては、ランプ電圧Raによる一
端側ランプ位相変調部41および他端側ランプ位相変調部
45における位相変調については、光分岐結合器15におい
て分岐されて光ファイバコイル17の一端17aから光ファ
イバコイル17に供給される光5aおよび光ファイバコイル
17の他端17bから光ファイバコイル17に供給される光5b
が、それぞれ一端側ランプ位相変調部41および他端側ラ
ンプ位相変調部45において、その時のランプ電圧Raの値
に応じた互いに等量の、かつ互いに逆方向の位相偏移を
受け、さらにτの時間を経て、光ファイバコイル17の一
端17aから光ファイバコイル17を伝搬して光ファイバコ
イル17の他端17bから光分岐結合器15に供給される光7a
および光ファイバコイル17の他端17bから光ファイバコ
イル17を伝搬して光ファイバコイル17の一端17aから光
分岐結合器15に供給される光7bが、それぞれ他端側ラン
プ位相変調部45および一端側ランプ位相変調部41におい
て、その時のランプ電圧Raの値に応じた互いに等量の、
かつ互いに逆方向の位相偏移を受けて、一端側ランプ位
相変調部41と他端側ランプ位相変調部45が、ランプ電圧
Raによる位相変調によって光ファイバコイル17を伝搬し
て干渉する二つの光7a,7bの間に与えられる最大で2π
ラジアンになる位相差Δφrを均等に分担する。
Therefore, in this example, the one-end side ramp phase modulation section 41 and the other-end side ramp phase modulation section by the lamp voltage Ra
Regarding the phase modulation in 45, the light 5a and the optical fiber coil which are branched in the optical branching coupler 15 and are supplied to the optical fiber coil 17 from one end 17a of the optical fiber coil 17
Light 5b supplied from the other end 17b of 17 to the optical fiber coil 17
However, in each of the one-end side lamp phase modulation section 41 and the other-end side ramp phase modulation section 45, they receive equal phase shifts in mutually opposite directions according to the value of the ramp voltage Ra at that time, and further τ of Light 7a that propagates through the optical fiber coil 17 from one end 17a of the optical fiber coil 17 and is supplied from the other end 17b of the optical fiber coil 17 to the optical branching / coupling unit 15 over time.
And the light 7b propagating through the optical fiber coil 17 from the other end 17b of the optical fiber coil 17 and supplied from the one end 17a of the optical fiber coil 17 to the optical branching / coupling device 15, the other end side lamp phase modulator 45 and one end, respectively. In the side ramp phase modulator 41, equal amounts of each other depending on the value of the ramp voltage Ra at that time,
And, receiving the phase shift in the opposite direction to each other, the lamp phase modulation unit 41 on the one end side and the lamp phase modulation unit 45 on the other end side
A maximum of 2π given between two lights 7a and 7b that propagate and interfere in the optical fiber coil 17 by phase modulation by Ra
The phase difference Δφr that becomes radians is equally shared.

また、バイアシング電圧Biによる一端側バイアシング位
相変調部31および他端側バイアシング位相変調部35にお
ける位相変調については、光分岐結合器15において分岐
されて光ファイバコイル17の一端17aから光ファイバコ
イル17に供給される光5aおよび光ファイバコイル7の他
端17bから光ファイバコイル17に供給される光5bが、そ
れぞれ一端側バイアシング位相変調部31および他端側バ
イアシング位相変調部35において、その時のバイアシン
グ電圧Biの値に応じた互いに等量の、かつ互いに逆方向
の位相偏移を受け、さらにτの時間を経て、光ファイバ
コイル17の一端17aから光ファイバコイル17を伝搬して
光ファイバコイル17の他端17bから光分岐結合器15に供
給される光7aおよび光ファイバコイル17の他端17bから
光ファイバコイル17を伝搬して光ファイバコイル17の一
端17aから光分岐結合器15に供給される光7bが、それぞ
れ他端側バイアシング位相変調部35および一端側バイア
シング位相変調部31において、その時のバイアシング電
圧Biの値に応じた互いに等量の、かつ互いに逆方向の位
相偏移を受けて、一端側バイアシング位相変調部31と他
端側バイアシング位相変調部35が、バイアシング電圧Bi
による位相変調によって光ファイバコイル17を伝搬して
干渉する二つの光7a,7bの間に与えられるπ/2ラジアン
の位相差を均等に分担する。
Further, regarding the phase modulation in the one-side side biasing phase modulation section 31 and the other-side side biasing phase modulation section 35 by the biasing voltage Bi, the one side 17a of the optical fiber coil 17 is branched by the optical branching / coupling device 15 to the optical fiber coil 17. The supplied light 5a and the light 5b supplied from the other end 17b of the optical fiber coil 7 to the optical fiber coil 17 are respectively supplied to the one end side biasing phase modulator 31 and the other end side biasing phase modulator 35 by the biasing voltage at that time. Equal amounts of each other according to the value of Bi, and undergo phase shifts in opposite directions to each other, and after a time of τ, propagates through the optical fiber coil 17 from one end 17a of the optical fiber coil 17 to the optical fiber coil 17 The light 7a supplied to the optical branching / coupling device 15 from the other end 17b and the optical fiber coil 17 from the other end 17b of the optical fiber coil 17 are propagated through the optical fiber coil 17. The light 7b supplied to the optical branching / coupling device 15 from the one end 17a of the coil 17 is, in the other end side biasing phase modulator 35 and the one end side biasing phase modulator 31, respectively, according to the value of the biasing voltage Bi at that time, etc. Amount of phase shift in the opposite direction to each other, the one-side biasing phase modulation section 31 and the other-side biasing phase modulation section 35 change the biasing voltage Bi
The phase difference of π / 2 radian given between the two lights 7a and 7b propagating through the optical fiber coil 17 and interfering with each other is equally shared.

したがって、位相変調器20のそれぞれの位相変調部31,3
5,41,45における単位長さ・単位電圧当たりの位相偏移
量をKとすると、上述したようにランプ電圧Raの波高値
Vrは(19)式で表され、(21)式の条件が満たされるこ
とによって(20)式で表される割合Gが1より小さくな
り、位相変調器20の寸法を大きくしなくても、したがっ
て光干渉角速度計の大型化をきたすことなく、ランプ電
圧Raの波高値Vrを小さくすることができ、ランプ電圧Ra
が正の鋸歯状波電圧であるときのランプ電圧Raの立ち下
がり時間およびランプ電圧Raが負の鋸歯状波電圧である
ときのランプ電圧Raの立ち上がり時間を短くすることが
でき、光干渉角速度計の性能を高めることができる。な
お、バイアシング電圧Biの波高値Vbは、(9)式に φ=π/2〔rad〕,l=2(lo−la),Vp=Vb ……(22) を代入した π/2〔rad〕=K・2(lo−la)・Vb ……(23) から、 で表される。
Therefore, each phase modulator 31, 3 of the phase modulator 20
Assuming that the phase shift amount per unit length and unit voltage at 5,41,45 is K, as described above, the peak value of the lamp voltage Ra
Vr is expressed by the equation (19), and by satisfying the condition of the equation (21), the ratio G expressed by the equation (20) becomes smaller than 1, and even if the size of the phase modulator 20 is not increased, Therefore, the peak value Vr of the lamp voltage Ra can be reduced without increasing the size of the optical interference gyro and the lamp voltage Ra
It is possible to shorten the fall time of the lamp voltage Ra when the voltage is a positive sawtooth wave voltage and the rise time of the lamp voltage Ra when the lamp voltage Ra is a negative sawtooth wave voltage. The performance of can be improved. The peak value Vb of the biasing voltage Bi is π / 2 [rad, which is obtained by substituting φ = π / 2 [rad], l = 2 (lo-la), Vp = Vb (22) into the equation (9). ] = K ・ 2 (lo-la) ・ Vb …… (23) It is represented by.

具体例として、Kおよびloが上述した(13)式および
(14)式で示される値として、 la=8mm=8×10-3m ……(25) lo−la=2mm=2×10-3m ……(26) にされる。したがって、このとき、ランプ電圧Raの波高
値Vrは、(19)式から、 Vr=2.5π〔V〕≒7.9〔V〕 ……(27) となり、(20)式で表される割合Gが0.625になること
からも明らかなように、第8図に示した電極93,94およ
び97,98の長さが(14)式で示され、かつKが(13)式
で示される従来の光干渉角速度計のそれの約63%になる
とともに、バイアシング電圧Biの波高値Vbは、(24)式
から、 Vb=2.5π〔V〕≒7.9〔V〕 ……(28) となって、ランプ電圧Raの波高値Vrと等しくなる。
As a specific example, K and lo are values represented by the above equations (13) and (14), la = 8 mm = 8 × 10 −3 m (25) lo−la = 2 mm = 2 × 10 − 3 m …… (26) Therefore, at this time, the peak value Vr of the lamp voltage Ra becomes Vr = 2.5π [V] ≈7.9 [V] (27) from the equation (19), and the ratio G represented by the equation (20) becomes As is clear from the fact that it becomes 0.625, the length of the electrodes 93, 94 and 97, 98 shown in FIG. 8 is represented by the formula (14), and K is represented by the formula (13). The peak value Vb of the biasing voltage Bi becomes about 63% of that of the interference gyro, and from the equation (24), Vb = 2.5π [V] ≈7.9 [V] ...... (28) It becomes equal to the peak value Vr of the voltage Ra.

なお、バイアシング電圧Biとしては正弦波電圧の代わり
に矩形波電圧が用いられてもよい。また、PIDフィルタ7
2の代わりに同様の機能を有する電気フィルタが用いら
れてもよい。
As the biasing voltage Bi, a rectangular wave voltage may be used instead of the sine wave voltage. Also, PID filter 7
Instead of 2, an electric filter having a similar function may be used.

第3図は、この発明の光干渉角速度計の他の例で、ラン
プ電圧が階段波電圧であるディジタル位相ランプ方式の
場合である。
FIG. 3 is another example of the optical interference angular velocity meter of the present invention, which is a case of a digital phase ramp system in which the lamp voltage is a step wave voltage.

ディジタル位相ランプ方式の場合には、クロック発生回
路81から得られる上述した時間τを一周期とする第4図
に示すような基準クロックCoによってバイアシング電圧
発生回路51からバイアシング電圧Biとして時間τを半周
期とする第4図に示すような矩形波電圧が得られ、この
バイアシング電圧Biが一端側バイアシング位相変調部31
および他端側バイアシング位相変調部35に第1図に示し
た例と同様の態様で印加されるとともに、基準クロック
Coによって制御される制御発生回路82からディジタル信
号Drが得られ、そのディジタル信号DrがD/Aコンバータ6
5によってアナログ電圧に変換されてD/Aコンバータ65か
らランプ電圧Raとして時間τごとに電圧値が階段状に変
化する第4図の実線または破線で示すような正または負
の階段波電圧が得られ、このランプ電圧Raが一端側ラン
プ位相変調部41および他端側ランプ位相変調部45に第1
図に示した例と同様の態様で印加され、また、光検出器
19の出力電圧Vaが同期検波回路を兼ねたサンプリングホ
ールド回路74に供給されて基準クロックCoによってサン
プリングホールドされ、その得られた電圧VsがA/Dコン
バータ75によってディジタル信号Dcに変換され、そのデ
ィジタル信号Dcが制御発生回路82に供給されて、光ファ
イバコイル17を伝搬して干渉する二つの光7a,7bの間の
位相差Δφが所定値になるように制御発生回路82からの
ディジタル信号Drの発生が制御される。
In the case of the digital phase ramp method, the time τ is half as the biasing voltage Bi from the biasing voltage generating circuit 51 by the reference clock Co as shown in FIG. A rectangular wave voltage as shown in FIG. 4 having a cycle is obtained, and this biasing voltage Bi is applied to one end side biasing phase modulator 31.
And a biasing phase modulator 35 on the other end side in the same manner as in the example shown in FIG.
A digital signal Dr is obtained from the control generation circuit 82 controlled by Co, and the digital signal Dr is supplied to the D / A converter 6
The voltage value is converted into an analog voltage by 5 and the voltage value changes stepwise with time τ as the ramp voltage Ra from the D / A converter 65, and a positive or negative step wave voltage as shown by the solid line or broken line in FIG. 4 is obtained. This lamp voltage Ra is supplied to the ramp phase modulation unit 41 on the one end side and the ramp phase modulation unit 45 on the other end side as the first voltage.
The photodetector is applied in the same manner as in the example shown in the figure.
The output voltage Va of 19 is supplied to the sampling and holding circuit 74 which also functions as a synchronous detection circuit, sampled and held by the reference clock Co, and the obtained voltage Vs is converted into a digital signal Dc by the A / D converter 75 and the digital signal Dc is converted. The signal Dc is supplied to the control generation circuit 82, and the digital signal Dr from the control generation circuit 82 is set so that the phase difference Δφ between the two lights 7a and 7b propagating through the optical fiber coil 17 and interfering with each other becomes a predetermined value. Is controlled.

したがって、この例においても、第1図に示した例と同
様の作用によって、位相変調器20の寸法を大きくしなく
ても、したがって光干渉角速度計の大型化をきたすこと
なく、ランプ電圧Raの波高値Vrを小さくすることがで
き、階段波電圧であるランプ電圧Raの立ち上がり時間お
よび立ち下がり時間を短くすることができ、光干渉角速
度計の性能を高めることができる。
Therefore, also in this example, by the same operation as that of the example shown in FIG. 1, the lamp voltage Ra can be increased without increasing the size of the phase modulator 20 and without increasing the size of the optical interference angular velocity meter. The peak value Vr can be reduced, the rise time and fall time of the ramp voltage Ra that is the staircase voltage can be shortened, and the performance of the optical interference angular velocity meter can be improved.

なお、バイアシング電圧Biとして矩形波電圧が用いられ
る場合には、そのバイアシング電圧Biの立ち上がり時間
および立ち下がり時間が光干渉角速度計の性能に影響
し、バイアシング電圧Biの立ち上がり時間および立ち下
がり時間が長いと光干渉角速度計の性能が劣化するが、
一端側バイアシング位相変調部31の長さと他端側バイア
シング位相変調部35の長さの和を上述した具体例の程度
に大きくすれば、バイアシング電圧Biの波高値Vbも(2
8)式で示される程度に小さくすることができ、矩形波
電圧であるバイアシング電圧Biの立ち上がり時間および
立ち下がり時間を光干渉角速度計の性能を損ねない程度
に短くすることができる。
When a rectangular wave voltage is used as the biasing voltage Bi, the rise time and fall time of the biasing voltage Bi affect the performance of the optical interference gyro, and the rise time and fall time of the biasing voltage Bi are long. And the performance of the optical interference gyro deteriorates,
If the sum of the lengths of the one-side biasing phase modulator 31 and the other-side biasing phase modulator 35 is increased to the extent of the above-described specific example, the peak value Vb of the biasing voltage Bi is also (2
It can be made as small as shown by the equation (8), and the rise time and fall time of the biasing voltage Bi, which is a rectangular wave voltage, can be shortened to the extent that the performance of the optical interference gyro is not impaired.

第6図に示す例のように、上述したαがゼロにされず
に、一端側バイアシング位相変調部31および他端側バイ
アシング位相変調部35の長さが互いに変えられ、かつ一
端側ランプ位相変調部41および他端側ランプ位相変調部
45の長さが互いに変えられてもよく、この場合も、一端
側ランプ位相変調部41の長さと他端側ランプ位相変調部
45の長さの和が2laになり、一端側バイアシング位相変
調部31の長さと他端側バイアシング位相変調部35の長さ
の和が2(lo−la)になるので、ランプ電圧Raの波高値
Vrは(19)式で表され、バイアシング電圧Biの波高値Vb
は(24)式で表される。
As in the example shown in FIG. 6, the above-mentioned α is not set to zero, the lengths of the one-side biasing phase modulator 31 and the other-side biasing phase modulator 35 are changed from each other, and the one-side ramp phase modulation is performed. 41 and ramp phase modulator of the other end
The lengths of 45 may be changed from each other, and in this case also, the length of the ramp phase modulator 41 on the one end side and the ramp phase modulator on the other end side 41
The sum of the lengths of 45 becomes 2la, and the sum of the lengths of the biasing phase modulator 31 on the one end side and the biasing phase modulator 35 on the other end becomes 2 (lo-la). High price
Vr is expressed by equation (19), and the peak value Vb of biasing voltage Bi
Is expressed by equation (24).

さらに、第7図に示すように、上述した他端側バイアシ
ング位相変調部35の長さがゼロにされても、すなわち他
端側光導波路25に対してはバイアシング位相変調部が設
けられなくてもよい。
Furthermore, as shown in FIG. 7, even if the length of the other end side biasing phase modulator 35 is set to zero, that is, the other end side optical waveguide 25 is not provided with the biasing phase modulator. Good.

なお、光分岐結合器15が第1図および第3図に示す例の
ように光導波路によって構成される場合には光分岐結合
器15を位相変調器20と一体に形成することができるが、
光分岐結合器15としては光ファイバカプラが用いられて
もよい。
When the optical branching / coupling device 15 is formed of an optical waveguide as in the example shown in FIGS. 1 and 3, the optical branching / coupling device 15 can be formed integrally with the phase modulator 20.
An optical fiber coupler may be used as the optical branching / coupling device 15.

「発明の効果」 上述したように、この発明によれば、位相変調器の寸法
を大きくしなくても、したがって光干渉角速度計の大型
化をきたすことなく、ランプ電圧の波高値を小さくする
ことができ、鋸歯状波電圧または階段波電圧であるラン
プ電圧の立ち上がり時間および立ち下がり時間を短くす
ることができ、光干渉角速度計の性能を高めることがで
きる。
[Advantages of the Invention] As described above, according to the present invention, it is possible to reduce the peak value of the lamp voltage without increasing the size of the phase modulator, and thus without increasing the size of the optical interference angular velocity meter. The rise time and fall time of the ramp voltage, which is a sawtooth wave voltage or a staircase wave voltage, can be shortened, and the performance of the optical interference angular velocity meter can be improved.

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

第1図は、この発明の光干渉角速度計の一例を示す系統
図、第2図は、そのバイアシング電圧およびランプ電圧
の例を示す波形図、第3図は、この発明の光干渉角速度
計の他の例を示す系統図、第4図は、その基準クロッ
ク、バイアシング電圧およびランプ電圧の例を示す波形
図、第5図、第6図および第7図は、それぞれ、この発
明の光干渉角速度計における位相変調器の例を示す図、
第8図は、従来の光干渉角速度計の一例を示す系統図、
第9図は、そのランプ電圧による位相変調の態様を示す
図である。
FIG. 1 is a system diagram showing an example of the optical interference angular velocity meter of the present invention, FIG. 2 is a waveform diagram showing an example of the biasing voltage and lamp voltage, and FIG. 3 is a diagram of the optical interference angular velocity meter of the present invention. FIG. 4 is a system diagram showing another example, FIG. 4 is a waveform diagram showing an example of the reference clock, biasing voltage, and ramp voltage, and FIGS. 5, 6, and 7 are optical interference angular velocity of the present invention, respectively. The figure which shows the example of the phase modulator in the meter,
FIG. 8 is a system diagram showing an example of a conventional optical interference angular velocity meter,
FIG. 9 is a diagram showing a mode of phase modulation by the ramp voltage.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】光源と、 光ファイバコイルと、 上記光源からの光を二つに分岐して上記光ファイバコイ
ルの一端および他端から上記光ファイバコイルに供給す
るとともに、上記光ファイバコイルを伝搬した二つの光
を干渉させる光分岐結合器と、 この光分岐結合器から得られる干渉光を検出する光検出
器と、 上記光ファイバコイルの一端と上記光分岐結合器との間
に接続された一端側光導波路に対して一対の電極が形成
されて構成された一端側バイアシング位相変調部、上記
一端側光導波路に対して一対の電極が形成されて構成さ
れた一端側ランプ位相変調部および上記光ファイバコイ
ルの他端と上記光分岐結合器との間に接続された他端側
光導波路に対して一対の電極が形成されて構成された他
端側ランプ位相変調部を有する位相変調器と、 バイアシング電圧を発生し、そのバイアシング電圧を上
記一端側バイアシング位相変調部に印加するバイアシン
グ電圧発生印加部と、 ランプ電圧を発生し、そのランプ電圧を上記一端側ラン
プ位相変調部および上記他端側ランプ位相変調部に、同
一時点において上記一端側ランプ位相変調部を通過する
光と上記他端側ランプ位相変調部を通過する光が互いに
逆方向の位相偏移を受けるように印加するランプ電圧発
生印加部と、 上記光検出器の出力から上記光分岐結合器において干渉
する二つの光の間の位相差を検出し、その検出出力によ
って、その位相差が所定値になるように上記ランプ電圧
発生印加部を制御する位相差検出制御部と、 を備える光干渉角速度計。
1. A light source, an optical fiber coil, and light from the light source is branched into two and supplied to the optical fiber coil from one end and the other end of the optical fiber coil, and propagates through the optical fiber coil. An optical branching / coupling device for interfering the two light beams, a photodetector for detecting the interference light obtained from this optical branching / coupling device, and an optical branching coupler connected between one end of the optical fiber coil and the optical branching / coupling device. One end side biasing phase modulator formed by forming a pair of electrodes for the one end side optical waveguide, one end side ramp phase modulator for forming a pair of electrodes for the one end side optical waveguide, and the above A phase modulator having a ramp phase modulator on the other end, which is formed by forming a pair of electrodes with respect to an optical waveguide on the other end connected between the other end of the optical fiber coil and the optical branch coupler. , A biasing voltage generating / applying unit that generates a biasing voltage and applies the biasing voltage to the one-side side biasing phase modulating unit, and a ramp voltage, and generates the ramp voltage by using the one-side lamp phase modulating unit and the other-end side. A ramp voltage is applied to the ramp phase modulator so that the light passing through the ramp phase modulator on the one end side and the light passing through the ramp phase modulator on the other end side undergo phase shifts in opposite directions at the same time point. Detecting the phase difference between the two lights that interfere in the optical branching coupler from the output of the applying unit and the photodetector, and generating the lamp voltage so that the phase difference becomes a predetermined value by the detected output. An optical interference gyro including a phase difference detection control unit that controls an application unit.
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