JP3323844B2

JP3323844B2 - ジャイロ

Info

Publication number: JP3323844B2
Application number: JP2000003895A
Authority: JP
Inventors: 貴陽沼居
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1999-01-18
Filing date: 2000-01-12
Publication date: 2002-09-09
Anticipated expiration: 2020-01-12
Also published as: KR20000053515A; KR100378102B1; US6741354B2; TW461959B; AU773253B2; CA2296210A1; EP1020706B1; DE60009360D1; AU1246500A; CN1267818A; JP2000356522A; EP1020706A1; CN1198117C; US20020176087A1; ATE263358T1; DE60009360T2

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザー装置に関
する。また、本発明は、ジャイロに関し、特に半導体レ
ーザーを用いたジャイロに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、移動する物体の角速度を検出する
ためのジャイロとしては、回転子や振動子をもつ機械的
なジャイロや、光ジャイロが知られている。特に光ジャ
イロは、瞬間起動が可能でダイナミックレンジが広いた
め、ジャイロ技術分野に革新をもたらしつつある。光ジ
ャイロには、リングレーザー型ジャイロ、光ファイバー
ジャイロ、受動型リング共振器ジャイロなどがある。

【０００３】このうち、最も早く開発に着手されたの
が、気体レーザーを用いたリングレーザー型ジャイロで
あり、すでに航空機などで実用化されている。

【０００４】最近では、小型で高精度なリングレーザー
型ジャイロとして、半導体基板上に集積化された半導体
レーザージャイロも提案されており、例えば特開平５−
２８８５５６号公報に記載されている。

【０００５】図５０に示すように、上記の公報によれ
ば、ｐｎ接合を有する半導体基板５７１０上に、リング
状の利得導波路５７１１を形成し、この利得導波路５７
１１内に、電極５７２２からキャリアを注入してレーザ
ー発振を生じさせる。そして、利得導波路５７１１内を
時計方向及び反時計方向に伝搬するレーザー光のそれぞ
れの一部を取り出して、光吸収領域５７１７にて干渉さ
せ、その干渉光強度を電極５７２３から光電流として取
り出している。なお、５７１２は反射面、５７１３及び
５７１４は光出力面、５７１８及び５７１９は出力光で
ある。

【０００６】また、特開昭５７−４３４８６号公報（Ｕ
ＳＰ４，４３１，３０８）には、半導体レーザー素子の
外部に光を取り出さずに、回転に伴って当該素子の端子
電圧が変化することを利用したジャイロが記載されてい
る。図５１中、半導体レーザー素子５７９２は、上下に
電極５７９０、５７９１を有している。５７９３は直流
阻止用コンデンサ、５７９４は出力端子、５７９５は抵
抗である。図５１に示すように、リングレーザー装置の
レーザー素子として半導体レーザー素子を駆動用電源５
７９６に接続し、当該装置にある角速度が加わった場合
に生ずる時計回りと反時計回りの光の周波数差（ビート
周波数）をレーザー素子の端子電圧の差として検出する
旨記載されている。

【０００７】また、特開平４−１７４３１７号公報に
も、回転に伴い生じるレーザー素子の端子電圧の変化を
検出する旨記載されている。

【０００８】しかしながら、上記いずれの公報において
も物体の回転方向検知が出来なかった。これは、回転方
向が異なっていても角速度が同じであれば、ビート周波
数は同じになってしまうためである。

【０００９】このため、回転方向検知のために、ディザ
（微小振動）をかけ、ディザの方向と信号との相関から
回転方向を決定していた。

【００１０】また、リングレーザー型ジャイロでは、回
転に伴い発振周波数が２つに分離する。しかし、回転数
が小さいときは発振周波数の差が小さくなる。この場
合、媒質の非線形性のため、発振周波数が一方のモード
に引き込まれるロックイン現象が生じていた。このロッ
クイン現象を解除するために、リングレーザー型ジャイ
ロに前述のディザをかけることが行われている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は、方
向検知が可能なジャイロを提供することを目的とする。

【００１２】とくに、本発明は、ディザ（微小振動）な
どの機械的な機構がない状態でも回転方向の検出なジャ
イロを提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明に係るジャイロ
は、同一の導波路を互いに反対の方向に伝搬するレーザ
ー光を発生させるリング共振器型レーザー装置を備え、
該レーザー装置から電気信号を取り出すジャイロであっ
て、該レーザー装置の静止時に、該レーザー光の発振周
波数が互いに異なるように、該導波路は非対称テーパー
領域を有していることを特徴とする。

【００１４】また、本発明に係るジャイロは、同一の導
波路を互いに反対の周回方向に伝搬するレーザー光を発
生させるリング共振器型レーザー装置、及び該レーザー
装置から放出される第１及び第２のレーザー光の干渉光
を検出する光検出器を有するジャイロであって、該レー
ザー装置の静止時に、該第１及び第２のレーザー光の発
振周波数が互いに異なるように、該導波路は非対称テー
パー領域を有していることを特徴とする。

【００１５】

【００１６】

【００１７】

【００１８】

【００１９】

【００２０】

【００２１】

【００２２】

【００２３】

【００２４】

【００２５】

【００２６】また、本発明は、上述のジャイロを搭載し
たカメラ、あるいはレンズ、あるいは自動車、航空機、
船舶等を含むものである。

【００２７】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態の説明に先立
って、まず、図４９及び数式を参照して、本発明のジャ
イロの動作原理について説明する。

【００２８】今、図４９に示す光導波路６０を持つレー
ザー装置を考える。当該装置に閾値以上の電流を加えれ
ばレーザー発振が起きるが、この場合レーザー光は、時
計回り（図中６１）と反時計回り（図中６２）の周回状
に伝搬する。すなわち、互いに反対方向に伝搬するレー
ザー光が当該レーザー装置内に存在する。

【００２９】ここで、レーザー装置が静止していれば、
時計回りに伝搬するレーザー光と反時計回りに伝搬する
レーザー光の発振周波数は等しい。

【００３０】しかしながら、例えばレーザー装置が図４
９中の６３に示す方向（時計回り方向）に回転した場合
は、それぞれの発振周波数に差が生じる。

【００３１】以下、具体的に述べる。

【００３２】時計回りに周回する第１のレーザー光の波
長をλ₁とする。また、反時計回りに周回する第２のレ
ーザーの波長をλ₂（＜λ₁）とする。レーザーを時計
回りに回転させるとき、時計回りの第１のレーザー光の
発振周波数ｆ₁は、非回転時の発振周波数ｆ₁₀に比べ
て、式（１）に示すように、

【００３３】

【数１】

【００３４】だけ減少する。ここで、Ａ₁は第１のレー
ザー光の光路が囲む閉面積、Ｌ₁は第１のレーザー光の
光路長、Ωは回転の角速度である。一方、反時計回りの
第２のレーザー光の発振周波数ｆ₂は、非回転時の発振
周波数ｆ₂₀に比べて、式（２）に示すように、

【００３５】

【数２】

【００３６】だけ増加する。ここで、Ａ₂は第２のレー
ザー光の光路が囲む閉面積、Ｌ₂は第２のレーザー光の
光路長である。このとき、レーザーの中に第１のレーザ
ー光と第２のレーザー光が共存する。したがって、レー
ザーの中で第１のレーザー光と第２のレーザー光の発振
周波数の差、すなわち、式（３）に示すように、

【００３７】

【数３】

【００３８】をもつビート光が発生する。一方、レーザ
ーが反時計回りに回転したときは、次の式（４）に示す
周波数をもつビート光が発生する。

【００３９】

【数４】

【００４０】ところで、レーザーの中に２つ以上の発振
モードが存在すると、反転分布はモードの発振周波数の
差に応じた時間変動を示す。この現象は、反転分布の脈
動として知られている。気体レーザーや半導体レーザー
のように、電流を流すレーザーの場合、反転分布とレー
ザーのインピーダンスには１対１の対応関係がある。そ
して、レーザーの中で光が干渉すると、それに応じて反
転分布が変化し、その結果、レーザーの電極間のインピ
ーダンスが変化する。この変化の様子は、駆動電源とし
て定電圧源を用いれば、端子電流の変化として現れる。
また、定電流源を用いれば、端子電圧の変化として、光
の干渉の様子を信号として取り出すことができる。もち
ろん、直接インピーダンスメーターで、インピーダンス
の変化を測定することもできる。

【００４１】本発明のように、レーザーの電流、電圧ま
たはインピーダンス変化を検出する端子を設けること
で、この端子から回転に応じたビート信号を取り出すこ
とができる。さらに、本発明によれば、式（３），
（４）に示すように、回転方向に応じてビート周波数が
増減する。

【００４２】したがって、ビート周波数の非回転時から
の増減を観測することによって、回転方向を検知するこ
とができる。

【００４３】一方、第１のレーザー光と第２のレーザー
光の発振波長が等しければ、式（５）に示すように、

【００４４】

【数５】

【００４５】となり、ビート周波数ｆ₂−ｆ₁は正負の
値をとる。ビート周波数の絶対値が等しければ、端子か
ら同じ信号が出るので、この場合は回転方向の検知がで
きない。

【００４６】これに対して、本発明では、（ｆ₂−ｆ₁）
の絶対値の変化から回転方向が検知できる。

【００４７】そして、（ｆ₂−ｆ₁）が式（６）を満たす
ようにしておけば回転方向とともに角速度の正確な検知
が可能となる。

【００４８】

【数６】

【００４９】すなわち、ビート周波数の符号が常に同一
（だだし説明では、符号を正にとったがもちろん逆でも
よい）で、その絶対値だけが回転方向によって変化する
構成にすれば、回転方向及び角速度の検知が可能とな
る。

【００５０】また、半導体レーザーにかかる電圧、半導
体レーザーを流れる電流、あるいは、半導体レーザーの
インピーダンス変化からビート信号を検出するのではな
く、外部に配された光検出器を用いてビート信号を検出
してもよい。

【００５１】具体的には、第１のレーザー光と第２のレ
ーザー光を半導体レーザーの外部に取り出す。そして、
これらのレーザー光を同時に光検出器で受光すると、光
検出器の中で、第１のレーザー光と第２のレーザー光は
干渉し合い、互いの発振周波数の差に応じたビート光が
発生する。

【００５２】この結果、光検出器の電気端子からビート
信号を検出することができる。

【００５３】既述のように角速度の検知のみではなく方
向検知まで行うには、式（３）や（４）におけるｆ₂₀、
ｆ₁₀について、以下の式（７）を満足する必要がある。

【００５４】

【数７】

【００５５】この式（７）を満たすには、時計回りの光
（ＣＷ光）、反時計回りの光（ＣＣＷ光）の光強度を替
えてやればよい。

【００５６】レーザーの中で、お互いに反対の方向の周
回状に伝搬するレーザー光の光強度を変えるためには、
一つの回転方向に伝搬する光のみに損失を与えればよ
い。たとえば、光導波路の一部に非対称な形状のテーパ
ー部を設けると、前記テーパー部に入射する光に対し
て、全反射条件がずれる。

【００５７】このため、前記テーパー部に入射した光に
対してミラー損が生ずる。光の周回方向によって、テー
パー部への入射角が異なるので、ある方向に周回するレ
ーザー光に対して損失が大きく、その反対方向に周回す
る光に対して損失を小さくすることができる。

【００５８】この結果、お互いに反対方向に伝搬するレ
ーザー光に対して、発振しきい値を変えることができ
る。この結果、レーザー発振時の光強度は、お互いに反
対方向に伝搬するレーザー光に対して異なる。

【００５９】ところで、２つのモードｉ（ｉ＝１，２）
が共存する場合、発振周波数ｆ_iと光子数密度Ｓ_iとの
間には、式（８）、式（９）に示す関係があることが知
られている。

【００６０】

【数８】

【００６１】

【数９】

【００６２】ここで、Φ_i は位相、Ω_i は共振角周波
数、σ_i はモードの引き込みを表す係数、ρ_i はモー
ドの自己押し出しを示す係数、τ_ijはモードの相互押し
出しを示す係数である。ただし、ｉ，ｊ＝１，２；ｉ≠
ｊである。

【００６３】ここで、光導波路の形状が定まれば、式
（８）（９）のΩ_i、σ_i、ρ_i、τ_ijは定数となる。

【００６４】また、レーザー発振時にモードとびが無け
れば、ｄΦ_i／ｄｔ＝０と考えられる。このため、Ｓ₁
≠Ｓ₂の時、ｆ₁≠ｆ₂となることが式（８）（９）から
導かれる。

【００６５】次に、レーザー装置が静止している時に、
得られている電気信号が、当該装置の時計方向の回転或
いは反時計方向の回転を受けた場合に、どのような信号
に変化するのかの概略を示す（図１（Ａ）〜（Ｃ））。

【００６６】なお、当該レーザー装置においては、時計
回りに周回するレーザー光（ＣＷ光）の波長をλ₁、反
時計回りに周回するレーザー光（ＣＣＷ光）の波長をλ
₂（＜λ₁）とする。

【００６７】静止時に得られる電気信号を図１（Ａ）に
示す。

【００６８】静止時の電気信号の周期をｔＡとする。

【００６９】レーザー装置が時計回りに回転すると、ビ
ート周波数すなわち（ｆ₂−ｆ₁）は、前述の式（３）に
より、大きくなる。従って、電気信号の周期ｔＢは、図
１（Ｂ）に示すように小さくなる。

【００７０】一方、レーザー装置が反時計回りに回転す
ると、ビート周波数は、式（４）により、小さくなる。
従って、電気信号の周期ｔＣは、図１（Ｃ）に示すよう
に大きくなる。

【００７１】このように、レーザー装置の静止時の電気
信号の周期（あるいはビート周波数）と、回転時の電気
信号の周期（あるいはビート周波数）とを比較し、それ
らの差の絶対値から物体の角速度が分かり、周期（ある
いはビート周波数）の大小関係から方向検知が可能とな
る。

【００７２】以上、本発明に係るジャイロの動作原理に
ついて説明した。

【００７３】［第１の実施形態］本発明の第１の実施形
態にかかるジャイロは、互いに反対方向に周回し、か
つ、静止時に互いに発振周波数の異なる第１及び第２の
レーザー光を発生させるレーザー装置を有し、該レーザ
ー装置から電気信号を取り出すものである。

【００７４】上記第１及び第２のレーザー光（すなわ
ち、ＣＷ光、ＣＣＷ光）をレーザー装置から発生させる
には、当該レーザー装置の導波路の少なくとも一部に非
対称テーパー部を設けることにより実現される。

【００７５】具体的には、図２に示すように、光導波路
１２０１に非対称のテーパー部１２００を設ける。１２
０２は、ＣＷ光、１２０３はＣＣＷ光である。また、１
２０４はミラー（反射面）である。

【００７６】非対称なテーパー部を設けることで、ＣＷ
光とＣＣＷ光との光強度に差が生じる。すなわち、式
（８）（９）にいう光子数密度に差が生じる。その結
果、既述のように式（８）（９）から、ＣＷ光、ＣＣＷ
光それぞれの発振周波数にも差が生じる。なお、テーパ
ー形状は、静止時の発振周波数に差が生じるような非対
称形状であれば、特に限定されるものではない。

【００７７】ロックイン現象を避けるためにも、発振周
波数差が１００Ｈｚ以上、好ましくは１ｋＨｚ以上、更
に好ましくは１０ｋＨｚ以上であるようにテーパー部を
設けるのがよい。もちろん、他の手段によりロックイン
現象を回避できれば発振周波数の差は上記範囲にかぎら
れない。

【００７８】また、ＣＷ光とＣＣＷ光の光強度差が多き
すぎると、両光の干渉度が低くビートが発生しない場合
もある。

【００７９】従って、強いほうの光強度を１としたと
き、弱いほうの光強度がその３０％以上、好ましくは、
５０％以上、更に好ましくは８０％以上になるようにテ
ーパー部を形成することが好ましい。もちろん、レーザ
ー駆動のための注入電流をも制御して両光の強度差を上
記範囲内とすることが望ましい。

【００８０】なお、非対称テーパー部は、レーザー光の
伝搬方向に沿って徐々に光導波路の幅が広くなる第１の
部分と、当該一のレーザー光の伝搬方向に沿って徐々に
光導波路の幅が狭くなる第２の部分とからなり、該第１
及び第２の部分の形状が、レーザー光の伝搬方向に垂直
な面に対して非対称であることが望ましい。

【００８１】又、２つ以上のテーパー部を有していても
よい。

【００８２】なお、図２では、光導波路の形状が四角形
の場合を示したが、三角形、五角形、等の多角形、ある
いは、円形であってもよい。

【００８３】三角形の場合は図３、円形の場合は図４の
ようなテーパー部を設けるとよい。

【００８４】図３、４において、１３００、１４００は
テーパー部を、１３０１，１４０１は光導波路を、１３
０２，１４０２はＣＷ光、１３０３，１４０３はＣＣＷ
光、１３０４，１４０４は反射面を表す。

【００８５】レーザー装置としては、気体レーザーや半
導体レーザーを用いることができる。低駆動電力化の
ためには、図５に示すようなリング形状のレーザー装置
とすることが望ましい。

【００８６】なお、図５はレーザー装置を上方から見た
場合の模式図である。１５０１は光導波路、１５００は
テーパー部、１５０２はＣＷ光、１５０３はＣＣＷ光で
ある。

【００８７】もちろん、レーザーの構成は、図５のよう
に四角形状でも、図６のように三角形状、あるいは図７
のように円でもよい。なお、テーパー部（１５００、１
６００、１７００）は、リング形状の光導波路の内側あ
るいは外側に設けることができる。

【００８８】なお、テーパー部から漏れ出す光とリング
レーザー内を伝搬するレーザー光との光結合により、ロ
ックインが生じるような場合は、テーパー部（１５０
０，１６００，１７００）は、リングレーザーの外側に
形成することが好ましい。

【００８９】又、テーパー部α、β（図５）は、９は、
α、β≠９０°であることが好ましい。そうでないと、
一方向の光強度が著しく弱くなるからである。

【００９０】具体的には、α、β＝９０°の場合、テー
パー部の起点（角度が９０°の位置）でモードが階段状
に変化するため、一定幅の光導波路に対する導波モード
との結合効率が小さくなりすぎるのである。これに対し
て、α、β≠９０°ならば、モードは徐々に変化し、結
合効率の低下を抑えることができる。

【００９１】図８に示すように、第１のテーパー部１８
９３の起点１８９１と第２のテーパー部１８９４の起点
１８９２とを結び、当該結ばれた部分に対して、第１及
び第２のテーパー部１８００のなす角度をそれぞれα、
βとした場合、上述のように、発振周波数に差分が生じ
るためには、光導波路のテーパー部１８００の形状は、
非対称な形状であることが要求される。すなわち、αと
βは相異なることが要求される。又、α及びβは、０度
より大きく１８０度より小さいことが好ましい。又、第
１のテーパー部と、第２のテーパー部とが、それぞれ、
一定幅を有する光導波路とのなす角が鋭角（９０°未
満）である。

【００９２】図８は、本発明において、互いに発振周波
数を異ならせるのテーパー部の形状の一例を模式的に示
したものである。第１及び第２のテーパー部の起点１８
９１、１８９２の位置も、図８に示す位置に限定される
ものではない。又、リングレーザー１８０１の形状は、
四角形だけでなく、６角形、３角形、又は円等であって
もよい。なお、レーザー装置のリング形状の詳細につい
ては後述する。

【００９３】レーザー装置からとりだす電気信号は、当
該装置が定電流駆動の場合は電圧信号、定電圧駆動の場
合は電流信号である。

【００９４】また、レーザー装置のインピーダンス信号
をとりだしてもよい。

【００９５】このようにとりだされた電圧信号等の周波
数は、前述のビート信号に対応している。従って、当該
周波数信号を検出することで当該レーザー装置がうけた
回転の角速度及びその方向の検知が可能となる。

【００９６】電気信号としてレーザー装置の電圧変化を
検出する手段について述べる。

【００９７】図９に示すように定電流源１９０２を用意
し、レーザー装置として半導体レーザー１９００を当該
電源と抵抗１９０１を介して接続する。そして電圧検出
回路１９０６により半導体レーザー１９００の電気信号
（この場合は電圧信号）を読みとる。

【００９８】図９のように必要に応じて保護回路として
ボルテージフォロワ回路１９０５を設けることが好まし
い。

【００９９】なお、半導体レーザーを例にとり説明して
いるが、もちろん気体レーザーの場合も同様である。

【０１００】図１０に、レーザーを定電流駆動し、半導
体レーザー２０００のアノード電位の変化を読みだし、
回転検知を行う回路図の一例を示す。

【０１０１】半導体レーザー２０００のアノードは、保
護抵抗２００３を介して、演算増幅器２０１０の出力端
子に接続され、半導体レーザー２０００のカソードは演
算増幅器２０１０の反転入力端子に接続される。

【０１０２】マイコンからの入力電位Ｖｉｎに対応し
て、該演算増幅器２０１１は、信号Ｖｏｕｔを出力す
る。この信号Ｖｏｕｔは、角速度に比例したビート周波
数を持つので、当該信号を公知の周波数−電圧変換回路
（Ｆ−Ｖ変換回路）等により電圧に変換し、回転を検知
する。

【０１０３】なお、図１１に周波数−電圧変換回路（Ｆ
−Ｖ変換回路）の例を示す。この回路は、トランジスタ
ー、ダイオード、コンデンサー、抵抗で構成され、出力
電圧Ｖ_c2は式（１０）で表される。

【０１０４】

【数１０】

【０１０５】ここで、Ｅｉは入力電圧のｐｅａｋ−ｔｏ
−ｐｅａｋの値、ｆはビート周波数である。Ｃ₂＞＞
Ｃ₁、Ｒ_OＣ₂ｆ＜１となるように回路パラメータを設計
することで、式（１１）に示すようなＶｃ２が得られ、
ビート周波数に比例した電圧出力を得ることが可能にな
る。

【０１０６】

【数１１】

【０１０７】次に、レーザー装置の電流変化により回転
を検知する場合について説明する。

【０１０８】電源として定電圧源を用いると、回転の角
速度を半導体レーザーに流れる電流の変化として測定す
ることができる。図１２や図１３に示すように、定電圧
源として電池を用いると、駆動系の小型化、軽量化につ
ながる。図１２では、半導体レーザー２２００と直列に
電気抵抗２２０１を接続し、電気抵抗の両端の電圧の変
化として、半導体レーザーに流れる電流を測定してい
る。２２０２は電池、（バッテリー）、２２０６は電圧
計である。一方、図１３では、半導体レーザー２３００
と直列に電流計２３０６を接続し、じかに半導体レーザ
ーに流れる電流を測定している。２３０１は電気抵抗で
ある。

【０１０９】次に、ビート信号を検出するための別の回
路構成について説明する。

【０１１０】図１４に、半導体レーザーを定電圧駆動
し、半導体レーザー２４００のアノード電位の変化を読
みだし、回転検知を行う回路図の一例を示す。

【０１１１】半導体レーザー２４００のアノードは、抵
抗２４０３を介して、演算増幅器２４１０の出力端子に
接続され、レーザー２４００のカソードは基準電位に接
地されている。

【０１１２】マイコン等から、演算増幅器２４１０の反
転入力端子に定電圧（Ｖｉｎ）を与えると、その電位が
常に抵抗２４０３とレーザー２４００にかかる定電圧ド
ライブ構成になる。

【０１１３】電気抵抗２４０３は、バッファ用の演算増
幅器２４１１に接続される。

【０１１４】該演算増幅器２４１１は、信号Ｖｏｕｔを
出力する。この信号Ｖｏｕｔは、角速度に比例したビー
ト周波数であるので、公知の周波数−電圧変換回路（Ｆ
−Ｖ変換回路）等により電圧に変換し、回転を検知す
る。もちろん、演算増幅器２４１１を通さず、電気抵抗
２４０３と等電位部分の信号を直接Ｆ−Ｖ変換回路に入
れて、回転検知してもよい。またビート信号検出手段と
して周波数カウンタを用いることもできる。

【０１１５】次に、図１４と同じ定電圧ドライブ回路構
成に加え、減算回路２５１５を用いて、信号電位の基準
をアースにとる場合を図１５に示す。

【０１１６】マイコン等から演算増幅器２５１０の反転
入力端子に定電位Ｖ₁を与える。２５００はレーザー、
２５１１、２５１２はボルテージフォロワ、２５０３、
２５１６、２５１９は電気抵抗であり、２５１６と２５
１７、２５１８と２５１９の抵抗値をそれぞれ等しくし
ている。

【０１１７】電気抵抗２５０３の両端の電位Ｖ₁、Ｖ
₂が、ボルテージフォロワ２５１１，２５１２及び抵抗
２５１６、２５１８を通して、該増幅器２５２０の反転
入力端子、非反転入力端子につなげられている。こうす
ることにより、基準電位をアースにとって、電気抵抗２
５０３にかかる電圧（Ｖ₂−Ｖ₁）＝Ｖ₀の変化を検出す
ることができる。すなわち、レーザー２５００に流れる
電流変化を検出できる。

【０１１８】得られる信号をＦ−Ｖ変換回路等を通し
て、回転を検出する。

【０１１９】また、電源の種類に関わらず、直接インピ
ーダンスメーター２６０９で、半導体レーザー２６００
のインピーダンスの変化を測定することもできる。２６
０２は、電源である。この場合、端子電圧や素子に流れ
る電流を測定する場合と違って、駆動電源の雑音の影響
が小さくなる。この例を図１６に示す。

【０１２０】以上、半導体レーザーを例に取り説明した
がガスレーザーの場合も同様である。

【０１２１】［第２の実施形態］本発明の第２の実施形
態にかかるジャイロは、レーザー、及び該レーザーから
放出されるＣＷ光とＣＣＷ光の干渉光を検出する光検出
器を有し、両光の発振周波数が互いに異なるものである
ことを特徴とする。

【０１２２】既述の第１の実施形態との相違は、レーザ
ーの外部に光検出器を設け、当該検出器における電気信
号の変化により回転を検知するところである。

【０１２３】具体的に図１７を用いて説明する。

【０１２４】図１７において、２７０２はＣＷ光、２７
０３はＣＣＷ光、２７０１は光導波路、２７００は非対
称のテーパー部、２７０４、２７１４はミラー、２７３
０は光検出器である。

【０１２５】２７１２は外部に放出されたＣＷ光、２７
１３は外部に放出されたＣＣＷ光であり、それぞれミラ
ー２７１４を介して光検出器２７３０に入射する。

【０１２６】そして、この検出器の電気信号の変化を読
みとり物体の回転を検知する。

【０１２７】ここでいう光検出器とは、具体的にいえば
光の強度を電気信号に変換する装置で、光電子放出（外
部光電効果）を用いた光電管、光電子増倍管がある。ま
た、半導体における内部光電効果を利用した各種の素
子、すなわち光導電効果による光導電セル、フォトダイ
オード、フォトトランジスター、アバランシュフォトダ
イオード、光起電力効果による光電池がある。また、光
吸収による熱検出器すなわち熱電対検出器、ボロメータ
ー、ゴーレイセル、焦電効果による焦電光検出器などが
ある。

【０１２８】なお、レーザー装置としては、半導体レー
ザーとともに気体レーザーも用いることができる。

【０１２９】以上、本発明の２つの実施形態について述
べた。

【０１３０】次に、レーザー装置をリング形状とする場
合のレーザーについて詳述する。

【０１３１】図１８は、図５に示す半導体レーザーのＸ
Ｘ′間での断面図の一例を模式的に示したものである。
２８００は半導体レーザー、２８０１は活性層、２８０
２は基板、２８０３はアノード、２８０４はカソード、
２８０６は上部クラッド層、２８０７は下部クラッド層
である。

【０１３２】このように少なくとも上部クラッド層２８
０６の中央部領域がくりぬかれた構造（リング形状）２
８０９にすることにより、半導体レーザーの中央部領域
に電流が流れにくくなる。従って、主として周回する光
のみに利得を生じさせることができるので、無効な電流
を低減することができる。特に、単一横モードが実現さ
れている場合には、ビート周波数は非常に安定したもの
となる。

【０１３３】図１８においては、光ガイド層やキャップ
層を特に示していないが、それらの層がある場合には、
少なくとも上部クラッド層２８０６の中央部がくりぬか
れた構造になっていれば良い。

【０１３４】図１９にその一例を示す。２９２１はキャ
ップ層、２９２２及び２９２３は光ガイド層、２９０１
は活性層、２９０４はカソードである。

【０１３５】また、上部クラッド層２９０６やキャップ
層２９２１等の形状はそのままに、電極２９０３をリン
グ状に形成することも可能である。なお、図において
は、アノード電極２９０３は、レーザー装置全面に設け
ているが、必ずしも全面に設けなくてもよい。

【０１３６】また、図２０に示すように、活性層２８０
１の一部あるいは活性層自体をリング形状にしたり、図
２１に示すように下部クラッド層２８０７の一部をもリ
ング形状にすることも好ましいものである。活性層の一
部をもリング形状にした場合、活性層の体積が減少する
ので、より効果的に閾値電流の低減を図ることができ
る。

【０１３７】とりわけ、レーザー光が分布している領域
（例えば、図２１中のｌ）の範囲内において、リング形
状を有していることが好適である。すなわち、活性層が
リング状（ドーナツ状）であることが好ましい。

【０１３８】例えば、活性層厚が０．１μｍの場合、図
２１中のｌは、１μｍ程度である。

【０１３９】活性層面に対して垂直方向のしみだし距離
内において、リング状の構造を有していれば活性層に対
する光閉じ込め係数が大きくなり、好適に低電流駆動が
可能になり、また発振周波数も安定する。もちろん、図
２２に示すように、半導体レーザー２８００全体がリン
グ形状を有していても良い。

【０１４０】なお、図２１においては、光のしみだし距
離ｌがクラッド層２８０６，２８０７内に位置するよう
に記載しているが、もちろんクラッド層の屈折率や厚さ
等の条件によっては、クラッド層を超えて光がしみだし
ている場合もある。この様な場合には、光のしみだし距
離ｌに相当する部分は、円筒形状を有していることが好
ましい。また、活性層とクラッド層間の光ガイド層や基
板２８０２にまでしみだしている場合には、しみだし距
離に対応する光ガイド層、基板の一部がリング形状であ
ることが好ましい。

【０１４１】なお、光の損失を防ぎ、低電流あるいは低
電圧駆動が求められる場合には、低屈折率層２８０６，
２８０７における光の損失を低減することが望ましい。

【０１４２】図２３に、図２２の領域２８５０を拡大し
た図を示す。低電力駆動する場合には、低屈折率層側面
と、該活性層面のなす角θ₁，θ₂（図２３）が、７５
゜≦θ₁， θ₂≦１０５゜好ましくは、８０゜≦
θ₁，θ₂≦１００゜更に好ましくは、８５゜≦θ₁，
θ₂≦９５゜を満たすように、レーザー装置を作製する
ことが望ましい。

【０１４３】かかる条件を満たすことにより、該低屈折
率層２８０６，２８０７にしみ出している光（エバネッ
セント光）の損失を防げるので、より低電流（あるいは
低電圧）で半導体レーザーを駆動することが可能とな
る。

【０１４４】もちろん、半導体レーザー側面が全反射面
であることも好ましいものである。全反射面において光
のしみだしている領域の９０％以上が活性層面となす角
が、上記範囲内であることが好ましい。

【０１４５】また、低屈折率層の全周にわたる側面が、
上述のθ₁，θ₂の条件を満たしていることも好ましい
ものである。レーザーの内部側面も上述のθ₁，θ₂の
条件を満たしていれば更によい。

【０１４６】また、活性層２８０１を挟む低屈折率層側
面の面精度（表面粗さ）は、活性層における媒質内波長
（真空中での波長／媒質の等価屈折率）の２分の１以
下、より好ましくは３分の１以下であることが好まし
い。具体的には、ＩｎＰ系（波長１．５５μｍ、媒質の
等価屈折率３．６）の場合、約０．２２μｍ以下、好ま
しくは、０．１４μｍ以下ということになる。

【０１４７】また、ＧａＡｓ系（波長０．８５μｍ、媒
質の等価屈折率３．６）の場合、約０．１２μｍ以下、
好ましくは、０．０８μｍ以下である。

【０１４８】もちろん、低屈折率層側面のみではなく、
活性層側面も上述の範囲にあることが望ましい。

【０１４９】なお、リング形状部の少なくとも一部に、
絶縁性材料（誘電体薄膜）を充填することも好ましいも
のである。もちろん、所望の特性が得られる場合には、
絶縁性材料に限られないし、また、中空部分を完全に充
填する必要もない。

【０１５０】誘電体薄膜としては、クラッド層に比べ比
抵抗値が高ければ特に限定されるものではないが、アモ
ルファスＳｉ、ＳｉＯ₂、ＭｇＯ、ＳｉＮが好適に用い
られる。充填材により、円筒形状の内側に全反射面を形
成しても良い。図２４のように、１種類の材料２９３０
を充填しても良いし、または混合物であっても良い。ま
た、図２５のように、活性層等の内側及び外側側面の少
なくとも一方を薄膜２９３１で被覆することも好まし
い。この場合、外部雰囲気にさらされることによる素子
特性の劣化を防止できるとともに、完全に充填する場合
に比べ、材料の節約が可能である。図２５においては、
１層の被覆膜を示しているが、複数層であっても良いこ
とは言うまでもない。

【０１５１】複数層の誘電体薄膜を用いる場合には、Ｓ
ｉＯ₂とＳｉのペアを何層か設けることも好ましいもの
である。もちろん、所望の特性が得られれば、完全に充
填する必要はない。

【０１５２】以下に、充填する際の別の例について示
す。

【０１５３】図２６において、２９３０は絶縁膜であ
る。このようにアノード２９０３下部中央部に絶縁膜領
域２９３０を有することも好ましいものである。半導体
レーザー装置中央部に電流が流れにくくなり、無効な電
流が減るとともに単一横モード化が生じ易くなる。電極
構造を平坦に形成したい場合には有用である。

【０１５４】また、上部クラッド層２９０６がＰ型の場
合には、絶縁膜２９３０の代わりにＰＮＰ型の導電性を
持つ物質を充填することで、レーザー中央部領域は、Ｐ
ＮＰＮサイリスタ構造となって、電流を流れにくくする
ことができる。

【０１５５】また、図２７における２８４０はたとえば
Ｆｅドープ高抵抗層である。このような高抵抗層を利用
する形態によっても半導体レーザー素子中央部に電流が
流れにくい構造を実現できる。

【０１５６】半導体レーザーの活性層の中空部分２８０
９（例えば、図２２）は、およそ中央部に位置していれ
ば良い。導波モードが存在しない状態をカットオフとい
うが、横モードを安定化するため、高次のモードに対す
るカットオフ条件を満たすように形成することが好まし
い。また、中空部分の直径ｄ（図１８）も、高次のモー
ドに対するカットオフ条件を満たすように規定すること
が望ましい。

【０１５７】高次のモードに対するカットオフ条件を満
たすことにより、横モードは基本モードのみになり、安
定になる。

【０１５８】また、中空部分の形状もできるだけ高次モ
ードのカットオフ条件を満たし、かつ単一の導波モード
のみが存在（単一横モード化）するような形状とするこ
とが好ましい。

【０１５９】中空形状を有するレーザー装置の形成は、
基板上に活性層、光ガイド層、クラッド層等となる半導
体膜を堆積させる際に、マスク等を利用してリング状に
堆積させても良い。また、活性層、光ガイド層、クラッ
ド層等を堆積後、リング形状になる様エッチング等によ
りくりぬいても良い。

【０１６０】中空部を形成する際のエッチング方法とし
ては、ウエットエッチングや、ガスエッチング、プラズ
マエッチング、スパッタエッチング、反応性イオンエッ
チング（ＲＩＥ）、反応性イオンビームエッチング（Ｒ
ＩＢＥ）などを適宜用いることができる。

【０１６１】本発明に適用可能な活性層の材料として
は、ＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＺｎＳｅ、ＡｌＧａＡｓ、Ｉｎ
ＧａＡｓＰ、ＩｎＧａＡｌＰ、ＩｎＧａＡｓＰ、ＧａＡ
ｓＰ、ＩｎＧａＡｓＳｂ、ＡｌＧａＡｓＳｂ、ＩｎＡｓ
ＳｂＰ、ＰｂＳｎＴｅ、ＧａＮ、ＧａＡｌＮ、ＩｎＧａ
Ｎ、ＩｎＡｌＧａＮ、ＧａＩｎＰ、ＧａＩｎＡｓ、Ｓｉ
Ｇｅ系、等が挙げられる。

【０１６２】クラッド層としては、上記活性層に適用で
きるものを用いることができる。

【０１６３】活性層とクラッド層の組み合わせとして
は、例えば、ＰｂＳｎＴｅ（活性層）／ＰｂＳｅＴｅ
（クラッド層）、ＰｂＳｎＳｅＴｅ（活性層）／ＰｂＳ
ｅＴｅ（クラッド層）、ＰｂＥｕＳｅＴｅ（活性層）／
ＰｂＥｕＳｅＴｅ、ＰｂＥｕＳｅＴｅ（活性層）／Ｐｂ
Ｔｅ（クラッド層）、ＩｎＧａＡｓＳｂ（活性層）／Ｇ
ａＳｂ（クラッド層）、ＡｌＩｎＡｓＳｂ（活性層）／
ＧａＳｂ（クラッド層）、ＩｎＧａＡｓＰ（活性層）／
ＩｎＰ（クラッド層）、ＡｌＧａＡｓ（活性層）／Ａｌ
ＧａＡｓ（クラッド層）、ＡｌＧａＩｎＰ（活性層）／
ＡｌＧａＩｎＰ（活性層）等を用いることができる。

【０１６４】また、半導体レーザーの構造としては、活
性層はバルク構造に限らず、単一量子井戸構造（ＳＱ
Ｗ）、多重量子井戸構造（ＭＱＷ）などの構造を用いる
こともできる。

【０１６５】量子井戸型レーザーを用いる場合には、歪
量子井戸型構造をとることも好ましいものである。例え
ば、約１％の圧縮歪みを持つＩｎＧａＡｓＰ量子井戸８
層と、ＩｎＧａＡｓＰの障壁層により活性層を形成す
る。もちろんＭＩＳ構造を用いることもできる。

【０１６６】基板としては、所望の材料を成長させるこ
とができる基板であれば良く、ＧａＡｓ基板、ＩｎＰ基
板、ＧａＳｂ基板、ＩｎＡｓ基板、ＰｂＴｅ基板、Ｇａ
Ｎ基板、ＺｎＳｅ基板、ＺｎＳ基板などの化合物半導体
や、ＳｉＣ基板、４Ｈ−ＳｉＣ基板、６Ｈ−ＳｉＣ基
板、サファイア基板、シリコン基板、ＳＯＩ基板等を用
いることができる。

【０１６７】半導体レーザーの活性層等の形成には、液
相エピタキシ（ＬＰＥ法）、分子線エピタキシ（ＭＢＥ
法）、有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ法、ＭＯＶＰＥ
法）、原子層成長法（ＡＬＥ法）、有機金属分子線エピ
タキシ（ＭＯＭＢＥ）、化学ビームエピタキシ（ＣＢ
Ｅ）など用いることができる。

【０１６８】アノード電極としては、Ｃｒ／Ａｕ、Ｔｉ
／Ｐｔ／Ａｕ、ＡｕＺｎ／Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ等を用いる
ことができる。カソード電極としては、ＡｕＧｅ／Ｎｉ
／ＡｕやＡｕＳｎ／Ｍｏ／Ａｕ等を用いることができ
る。

【０１６９】もちろん、これらに限定されるものではな
い。

【０１７０】また、基板や活性層等の導電性に応じて適
宜、電極の配置を図面に記載の形態と逆にすることも可
能である。他の実施形態においても同様である。

【０１７１】なお、クラッド層上に、電極との接触抵抗
を低くするためのキャップ層（コンタクト層）を形成し
た後、該キャップ層上に上記電極材料を形成することも
好ましいものである。

【０１７２】例えば、ＩｎＧａＡｓＰ（活性層）／Ｐ型
ＩｎＰ（クラッド層）／Ｐ型ＩｎＧａＡｓＰ（キャップ
層）／電極の構成である。

【０１７３】なお、図面上では、基板下にカソード電極
があるように図示しているが、もちろん、基板の種類に
よっては、アノード、カソードの配置が逆になることも
ある。

【０１７４】なお、半導体レーザーの熱に対する影響を
防止するため、放熱材料（ヒートシンク）上に半導体レ
ーザーチップをマウントすることも好ましいものであ
る。ヒートシンク材料としては、Ｃｕ、Ｓｉ、ＳｉＣ、
ＡｌＮ、ダイヤモンドなどを用いることができる。もち
ろん、これらに限定されるものではない。また、必要に
応じて温度制御用としてペルチェ素子を用いることもで
きる。

【０１７５】また、半導体レーザーが、確実に全反射面
となるように、あるいは劣化防止等のため、半導体レー
ザーの側面（光が存在している領域の側面）に、絶縁膜
（コーティング膜）を形成することも好ましいものであ
る。このコーティング材料としては、ＳｉＯ_２、Ｓｉ
Ｎ、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｓｉ_３Ｎ_４などの絶縁膜やアモルファ
スシリコン（α−Ｓｉ）等を用いることができる。

【０１７６】また、前述のリング形状の中空部に相当す
る部分を図２８に示すように高抵抗化しておき、実質的
な光導波路の形状をリング状とすることも好ましいもの
である。その場合の断面図の一例の模式図を図２８に示
す。

【０１７７】２８０１は活性層、２８０２は基板、２８
０３はアノード、２８０４はカソード、２８０６は上部
クラッド層、２８０７は下部クラッド層、２８５９はイ
オン注入により高抵抗化されている領域を示す。このよ
うな構成にすることにより、電流は中央部領域には流れ
にくくなり、主として周回する光のみに利得を与えるこ
とができる。

【０１７８】なお、図２８においては、高抵抗化領域２
８５９の界面がはっきりしているように記載している
が、実際には界面において多少の広がりがある。もちろ
ん、図２９に示すように、イオン注入の際の投影飛程が
主として、活性層にくるように、イオン注入を行うこと
も好ましいものである。

【０１７９】図２８においては、上部クラッド層の少な
くとも一部が高抵抗化されているように記載している
が、中央部領域に電流が流れにくい構造となっていれ
ば、活性層領域２８０１の一部まで高抵抗化されていて
も、下部クラッド層２８０７の少なくとも一部まで高抵
抗化されていてもよい。もちろん、半導体レーザーの中
央部領域全体が高抵抗化されていても良い。

【０１８０】とりわけ、活性層２８０１の中央部領域が
高抵抗化されていれば、実質的な活性層体積が減少する
ことになり、駆動電流を更に低減することができる。

【０１８１】もちろん、活性層付近の深さに投影飛程を
持つようにイオン注入を行ない、当該深さ付近を中心に
高抵抗化することも可能である。

【０１８２】また、図２８においては、アノード２８０
３は、半導体レーザーの周囲に配置した構造としている
が、レーザー上面の全面に配しても、あるいは逆に、一
部の領域に配してもよい。

【０１８３】適宜、光ガイド層、キャップ層等を形成す
ることも可能である。

【０１８４】本発明にいう高抵抗化に関しては、活性層
種類によっても異なるが、およそイオン注入領域におけ
る比抵抗が、１００Ω・ｃｍから１０⁵Ω・ｃｍ、好ま
しくは、５×１０³Ω・ｃｍから１×１０⁵Ω・ｃｍであ
るとよい。

【０１８５】イオン注入種としては、プロトンやホウ素
が挙げられる。

【０１８６】また、イオン注入の投影飛程Ｒｐを、活性
層中央になるようにイオン注入を行なうことも好まし
い。その場合の加速電圧としては、活性層上のクラッド
層、光ガイド層等の材質、厚さ等を考慮して、１０Ｋｅ
Ｖから１ＭｅＶの範囲で適宜行うことが好ましい。

【０１８７】イオン注入量は、１×１０¹³ｃｍ^-2から１
×１０¹⁵ｃｍ^-2の範囲内で行うことができる。

【０１８８】イオン注入の際の基板温度としては、室温
でよい。

【０１８９】イオン注入領域は、厳密に半導体レーザー
の中央部である必要はなく、高次のモードに対するカッ
トオフ条件を満たすように、略中央にイオン注入を行な
うことが好ましい。

【０１９０】注入領域の直径ｄも、高次のモードに対す
るカットオフ条件を満たすように規定することが望まし
い。

【０１９１】また、注入領域の形状は必ずしも円形に限
定されるものではなく、できるだけ高次のモードのカッ
トオフ条件を満たし、かつ単一の導波モード（単一横モ
ード化）のみが存在するような形状にすることが好まし
い。

【０１９２】なお、注入後に、イオン注入時に生じたダ
メージを低減するためにアニール処理をすることも好ま
しいものである。アニール処理の温度としては、２００
℃から５００℃、好ましくは３００℃から４００℃であ
る。アニールの際の雰囲気としては、水素を含む雰囲気
等を用いることができる。

【０１９３】なお、高抵抗化のために、イオン注入を利
用する例を示したが、高抵抗化したい部分を選択的に酸
化することで、高抵抗化を実現してもよい。

【０１９４】以上、本発明の実施の形態について説明し
た。なお、本発明にいうジャイロとは、角速度検知及び
回転方向検知が可能な物品はもちろん、角速度のみ検知
する物品や回転方向のみ検知する物品をも含むものであ
る。

【０１９５】（第１の実施例）図３０及び図３１は第１
の実施例の特徴を最もよく表す図であり、４００１はリ
ング共振器型半導体レーザー、４０００は光導波路の非
対称テーパー部、４１０３はアノード、４１２４は電気
端子、４１２１はキャップ層、４１０６はクラッド層、
４１２２は光ガイド層、４１０１は活性層、４１２３は
光ガイド層、４１０２は半導体基板、４１０４はカソー
ド、４００３は反時計回りのレーザー光、４００２は時
計回りのレーザー光である。４００１は導波路、４００
４は反射面である。また、図３１は図３０のＸ−Ｘ′で
カットした模式的断面図である。

【０１９６】まず、上記構成における製造方法の一例を
説明する。有機金属気相成長法を用いて、ｎ−ＩｎＰ基
板４１０２（厚み３５０μｍ）の上にリング共振器型半
導体レーザー４１５０を構成する１．３μｍ組成のアン
ドープＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層４１２３（厚み０．１
５μｍ），１．５５μｍ組成のアンドープＩｎＧａＡｓ
Ｐ活性層４１０１（厚み０．１μｍ），１．３μｍ組成
のアンドープＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層４１２２（厚み
０．１５μｍ），ｐ−ＩｎＰクラッド層４１０６（厚み
２μｍ），１．４μｍ組成のｐ−ＩｎＧａＡｓＰキャッ
プ層４１２１（厚み０．３μｍ）をそれぞれ成長させ
る。

【０１９７】結晶成長後、スピンコーターを用いて、ｐ
−ＩｎＧａＡｓＰキャップ層の上にフォトレジストＡＺ
−１３５０（ヘキスト製）を膜厚が１μｍとなるように
塗布する。８０℃で３０分間のプリベークをおこなった
後、ウェハーにマスクをかけて露光した。現像、リンス
後の光導波路の幅は５μｍであり、テーパー部４０００
では、光導波路の幅の最大値は８μｍ、最小値は５μｍ
である。また、光導波路１周の長さは、６００μｍであ
る。このあと、ウェハーをリアクティブ・イオンエッチ
ング装置に導入し、塩素ガスを用いて、深さが３μｍと
なるようにエッチングした。最後に、ｐ−ＩｎＧａＡｓ
Ｐキャップ層４１２１の上にアノード４１０３としてＣ
ｒ／Ａｕを蒸着によって形成した。又、ｎ−ＩｎＰ基板
にカソード４１０４として、ＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕを蒸
着した。その後、水素雰囲気中でアニールし、オーミッ
ク接触をとった。４１２４は、ビート信号をとりだすた
めの電気端子である。

【０１９８】上記構成において、半導体と空気では屈折
率が異なるため、界面で反射が生じる。半導体の屈折率
を３．５とすると、界面に対する法線とレーザー光との
なす角が１６．６度以上で全反射が生じる。全反射を受
けるモードは、他のモードに比べてミラー損失が少ない
分だけ発振しきい値が小さくなるので、低注入電流レベ
ルで発振が開始する。

【０１９９】しかもこの発振モードに利得が集中するた
め、他のモードの発振は抑制される。図３０において、
半導体レーザーのコーナーにおいて半導体と空気の界面
に対する法線とレーザー光とのなす角は４５度であり、
全反射条件を満たす。室温における発振しきい値はレー
ザー光４００３に対して３ｍＡ、レーザー光４００２に
対して３．５ｍＡであった。

【０２００】テーパー部の形状に関していえば、伝搬す
る光の一方向のミラー損があまり大きくなり過ぎないよ
うに、図８に示した角度α及びβを共に９０度未満とす
るとよい。但し、所望の条件が満たされれば、角度α及
びβは、これに限定されるものではない。

【０２０１】図３２は、リング共振器型レーザーの室温
における電流−光出力特性を示すグラフである。リング
共振器型レーザー４１５０がテーパー部を有していない
場合、そのの駆動電流は４．５ｍＡであり、このレーザ
ーが静止しているときは、レーザー光４００３とレーザ
ー光４００２の発振波長は等しく、発振波長λは１．５
５μｍである。ただし、テーパー部を有すると、レーザ
ー光４００３に対する発振しきい値が、レーザー光４０
０２に対する発振しきい値よりも小さくなることから、
図３２に示すようにレーザー光４００３の光強度の方
が、レーザー光４００２の光強度よりも大きくなる。

【０２０２】すなわち、前述の式（８）（９）における
光子数密度がレーザー光４００３、４００２で異なる。

【０２０３】従って、それぞれのレーザー光の発振周波
数がわずかに異なる。レーザー光４００３の発振周波数
ｆ₃は、レーザー光４００２の発振周波数ｆ₄よりも１
ｋＨｚ大きい。そして、リング共振器型レーザー４１５
０の中でレーザー光４００３と４００２が干渉する。こ
のとき、電源電流が一定となるよう調整しておき、電極
端子４１２４とカソード４１０４の間の電圧をモニター
すると、振幅１００ｍＶで周波数１ｋＨｚの信号が得ら
れる。すなわち、リング共振器型レーザー４１５０が静
止しているときでも、ビート電圧が検出できる。

【０２０４】さて、リング共振器型レーザーが、カメラ
の手ぶれや自動車の振動程度の毎秒３０度の速度で時計
回りに回転を受けると、反時計回りのレーザー４００３
の発振周波数ｆ₃は８８．７Ｈｚだけ増加する。一方、
時計回りのレーザー光４００２の発振周波数ｆ₄は８
８．７Ｈｚだけ減少する。したがって、ビート周波数
は、式（１２）に示すように、

【０２０５】

【数１２】

【０２０６】となる。一方、リング共振器型レーザー
が、毎秒３０度の速度で反時計回りに回転を受けると、
ビート周波数は、式（１３）に示すように、

【０２０７】

【数１３】

【０２０８】となる。ビート周波数の増減量の絶対値
は、回転速度に比例しているので、回転速度の検出がで
きるだけでなく、回転方向とビート周波数の増減が１対
１に対応しているので、回転方向の検知が可能となる。

【０２０９】図３３は上述のレーザーを用いて、ビート
信号を検出するための一例を示す図であり、４３００は
ジャイロ、４３５０は回転台、４３０２は電流源、４３
０１は抵抗、４３６０は周波数−電圧変換回路（ＦＶ変
換回路）である。

【０２１０】上記構成において、直列に接続した抵抗４
３０１を介して、電流源４３０２からジャイロ４３００
に電流を注入する。ジャイロ４３００が静止した状態で
も、２つのレーザー光の発振周波数（発振波長）の差に
相当するビート信号が端子電圧の変化として得られる。
さらに、回転台４３５０に載せたジャイロ４３００を回
転させると、回転の角速度に応じたビート信号が現れ
る。

【０２１１】このビート信号を周波数−電圧変換回路
（ＦＶ変換回路）４３６０を通すことによって、ビート
周波数を電圧値に直すことができる。

【０２１２】たとえば、オフセットを調整して、ジャイ
ロ４３００が静止している時の周波数−電圧変換回路
（ＦＶ変換回路）４３６０の電圧出力をゼロとすると、
周波数−電圧変換回路（ＦＶ変換回路）４３６０の出力
の正負によって、回転方向を検出することができる。

【０２１３】図１１に周波数−電圧変換回路（ＦＶ変換
回路）の例を示す。この回路は、トランジスター、ダイ
オード、コンデンサー、抵抗で構成され、出力電圧Ｖ_C2
は式（１０）で表される。

【０２１４】

【数１４】

【０２１５】ここで、Ｅ_iは入力電圧のｐｅａｋ−ｔｏ
−ｐｅａｋの値、ｆはビート周波数である。Ｃ₂＞＞Ｃ
₁，Ｒ₀Ｃ₂ｆ＜１となるように回路パラメータを設計
することで、式（１１）に示すように、

【０２１６】

【数１５】

【０２１７】となり、ビート周波数に比例した電圧出力
を得ることが可能となる。

【０２１８】この実施例では、定電流駆動とし、端子電
圧の変化を測定したが、もし定電圧駆動であれば、端子
に流れる電流の変化を検出することができる。又、イン
ピーダンスメーターを用いて、放電のインピーダンスの
変化を直接検出してもよい。

【０２１９】ビート光を検出するための光検出器を省略
できるので、当該検出器からの戻り光が起因となる戻り
光雑音もなくなる。

【０２２０】なお、半導体材料として、ＩｎＧａＡｓＰ
系のものを用いたが、ＧａＡｓ系、ＺｎＳｅ系、ＩｎＧ
ａＮ系、ＡｌＧａＮ系など度のような材料系であっても
かまわない。また、光導波路も、光路が囲む形状が、図
３０のように四角形だけでなく、六角形や三角形、ある
いは円などどのような形状でもよい。

【０２２１】レーザーの別の作成方法を図３４から図４
０を用いて説明する。まず、ｎ−ＧａＡｓ基板４４０２
上に、Ａｌ_0.3Ｇａ_0.7Ａｓ／ＧａＡｓの３層からなる多
重量子井戸構造の活性層４４０１があり、この活性層を
挟むようにＡｌ_0.3Ｇａ_0.7Ａｓの光ガイド層４４２２
を設けている。更にそれらを挟むようにクラッド層（４
４０６はｐ− Ａｌ_0.5Ｇａ_0.5Ａｓ、４４０７はｎ−
Ａｌ_0.5Ｇａ_0.5Ａｓ）が形成してある。４４１５は、ｎ
−ＧａＡｓからなるバッファ層である。４４４０は、ｐ
−ＧａＡｓからなるキャップ層である。

【０２２２】該キャップ層４４４０上にアノード４４０
３となるＣｒ／Ａｕ（又はＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ）を形成す
る（図３５）。

【０２２３】そして、フォトレジスト４４６０を塗布
後、図３６のようにパターンニングする。

【０２２４】パターニングされたフォトレジスト４４６
０をマスクにアノード４４０３に対してドライエッチン
グを行う（図３７）。

【０２２５】次に、半導体層をドライエッチングにより
除去し（図３８）、そしてフォトレジストを剥離する
（図３９）。

【０２２６】ここで、アノードを水素雰囲気中でアニー
ルし、アロイ化する。

【０２２７】次に、必要に応じて基板研磨後、ＡｕＧｅ
Ｎｉ／Ａｕからなるカソード４４０４を蒸着する（図４
０）。

【０２２８】こうして、リングレーザー４４００が形成
できる。図４１は、こうしてできたレーザー４４０４を
上面から見た図である。

【０２２９】なお、図４１中の角度ｍは、４５°±０．
０１°の範囲、好ましくは４５°±０．００１°の範囲
であることが望ましい。他の角部に対応する個所も同様
である。これは、レーザー光が光共振器内を一周したと
きに、できるだけ始点の近くに戻るために必要な条件で
ある。

【０２３０】もちろん、他のプロセスにより半導体リン
グレーザーを作成する場合にも、ｍは上述の範囲である
ことが望ましい。

【０２３１】また、図４２は、図４１中の角部４４９０
を拡大したものであるが、角部における表面荒れｒが５
０ｎｍ未満、好ましくは２０ｎｍ未満であるとよい。こ
れにより、後方散乱を低減し、ロックインを生じにくく
することができる。

【０２３２】（第２の実施例）図４３において、５３０
１は石英管、５３００は光導波路の非対称テーパー部、
５３０４はミラー、５３１３はアノード、５３１４は電
気端子、５３１５はカソード、５３０３は反時計回りの
レーザー光、５３０２は時計回りのレーザー光である。

【０２３３】上記構成において、石英のブロックをドリ
ルを用いてくり抜き、石英管５３０１を形成した。その
後、石英管５３０１にミラー５３０４を取り付けた。さ
らに、石英管５３０２１にアノード５３１３、電気端子
５３１４、カソード５３１５を取り付けた。次に石英管
５３０１の中にヘリウムガスとネオンガスを入れ、アノ
ードとカソード間に電圧をかけると放電が始まり、電流
が流れるようになる。そして、石英管５３０１の中で反
時計回りのレーザー光５３０３と時計回りのレーザー光
５３０２が発振する。

【０２３４】テーパー部の形状に関していえば、伝搬す
る光の一方向のミラー損があまり大きくなり過ぎないよ
うにするためには、図８に示した角度α及びβを共に９
０度未満とするとよい。

【０２３５】テーパー部が無く、そして石英管５３０１
が静止しているときは、レーザー光５３０３とレーザー
光５３０２の発振周波数は等しく、４．７３×１０¹⁴Ｈ
ｚ、発振波長λは６３２．８ｎｍである。

【０２３６】ただし、光導波路のテーパー部５３００が
非対称な形で形成されていると、レーザー光５３０３に
対する発振しきい値は、レーザー光５３０２に対する発
振しきい値よりも小さくなる。このため、レーザー光５
３０３の光強度の方が、レーザー光５３０２の光強度よ
りも大きい。この結果、レーザー光５３０３の発振周波
数ｆ₁は、レーザー光５３０２の発振周波数ｆ₂よりも
２０ＭＨｚ大きくなる。そして、石英管５３０１の中で
レーザー光５３０３と５３０２が干渉する。

【０２３７】このとき、電源電流が一定となるよう調整
しておき、電極端子５３１４とカソード５３１５の間の
電圧をモニターすると、振幅１００ｍＶで周波数２０Ｍ
Ｈｚの信号が得られる。すなわち、石英管５３０１が静
止しているときでも、ビート電圧が検出できる。

【０２３８】さて、石英管５３０１が毎秒１８０度の速
度で時計回りに回転を受け、共振器の１辺の長さが１０
ｃｍのとき、反時計回りのレーザ光５３０３の発振周波
数ｆ ₁は２４８．３ｋＨｚだけ増加する。一方、時計回
りのレーザー光５３０２の発振周波数ｆ₂は２４８．３
ｋＨｚだけ減少する。したがって、ビート周波数は、式
（１４）に示すように、

【０２３９】

【数１６】

【０２４０】となる。一方、石英管５３０１が毎秒１８
０度の速度で反時計回りに回転を受けると、ビート周波
数は、式（１５）に示すように、

【０２４１】

【数１７】

【０２４２】となる。ビート周波数の増減量の絶対値
は、回転速度に比例しているので、回転速度の検出がで
きるだけでなく、回転方向とビート周波数の増減が１対
１に対応しているので、回転方向の検知が可能となる。

【０２４３】この実施例では、定電流駆動とし、端子電
圧の変化を測定したが、もし定電圧駆動であれば、端子
に流れる電流の変化を検出することができる。また、イ
ンピーダンスメーターを用いて、放電のインピーダンス
の変化を直接検出してもよい。

【０２４４】なお、ここでは、ヘリウムガスとネオンガ
スを用いたが、レーザー発振する気体であれば何であっ
てもよい。また、光導波路も、光路が囲む形状が、図４
３のように四角形だけでなく、六角形や三角形、あるい
は円などの形状でもよい。

【０２４５】なお、上記構成のジャイロでは、ヘリウム
ガスとネオンガスを用いた例を示したが、レーザー発振
する気体であり、所望の角速度が検知可能であれば何で
あってもよい。例えば、アルゴンイオンレーザー、炭酸
ガスレーザー、エキシマレーザーである。

【０２４６】なお、ガスレーザー作製にあたって、石英
管を用いる場合について説明したが、ポリマーを用いる
こともできる。この場合、低温プロセスで形成できる。
なお、ポリマー材料としては、フッ素化ポリイミド、ポ
リシロキサン、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレー
ト）、エポキシやポリカーボネイトを用いることができ
る。

【０２４７】また、放電電極としては、アルミニウムや
ジルコニウム、タングステン等が利用できる。

【０２４８】（第３の実施例）第１の実施例に記載した
方法と同様にして、非対称なテーパー部を有する半導体
レーザーを作成した。図４４、図４５を参照して説明す
る。

【０２４９】リング共振器型レーザー４１５０がテーパ
ー部を有していない場合は、その駆動電流は４．５ｍＡ
であり、このレーザーが静止しているときは、レーザー
光４００３とレーザー光４００２の発振波長は等しく、
発振波長λは１．５５μｍである。ただし、テーパー部
を有していると、レーザー光４００３に対する発振しき
い値が、レーザー光４００２に対する発振しきい値より
も小さくなり、図３２に示すようにレーザー光４００３
の光強度の方が、レーザー光４００２の光強度よりも大
きくなる。このため、発振周波数に差が生じ、レーザー
光４００３の発振周波数ｆ₃は、レーザー光４００２の
発振周波数ｆ₄よりも１ｋＨｚ大きくなる。リング共振
器型レーザー４１５０から出射されたレーザー光４０１
３と４０１２を光検出器４０３０で同時に受光すること
で、光検出器４０３０の中でレーザー光２４０１３と４
０１２が干渉する。

【０２５０】この結果、光検出器４０３０の電気端子か
ら振幅５０ｍＶ、周波数１ｋＨｚの信号が得られる。す
なわち、リング共振器型レーザー４１５０が静止してい
るときでも、ビート電圧が検出できる。なお、レーザー
光４０１３と４０１２の伝搬方向をそろえるために、ミ
ラー４０２４でレーザー光４０１３を反射させた。な
お、ミラーとしては石英版にアルミを蒸着したものを用
い、光検出器としてはＮＥＣ製のフォトディテクターを
用いた。

【０２５１】さて、リング共振器型レーザー４１５０
が、カメラの手ぶれや自動車の振動程度の毎秒３０度の
速度で時計回りに回転を受けると、反時計回りのレーザ
ー光４００３の発振周波数ｆ₃は８８．７Ｈｚだけ増加
する。一方、時計回りのレーザー光４００２の発振周波
数ｆ₄は８８．７Ｈｚだけ減少する。したがって、ビー
ト周波数は、式（１２）に示すように、

【０２５２】

【数１８】

【０２５３】となる。一方、リング共振器型レーザー２
０が、毎秒３０度の速度で反時計回りに回転を受ける
と、ビート周波数は、式（１３）に示すように、

【０２５４】

【数１９】

【０２５５】となる。ビート周波数の増減量の絶対値
は、回転速度に比例しているので、回転速度の検出がで
きるだけでなく、回転方向とビート周波数の増減が１対
１に対応しているので、回転方向の検知が可能となる。

【０２５６】（第４の実施例）図４６において、４０３
０は光検出器、４１５０は石英管、４０００は光導波路
の非対称テーパー部、４００４はミラー、４６１３はア
ノード、４０２４はミラー、４６１５はカソード、４０
０３は反時計回りのレーザー光、４０１３はミラーから
出射したレーザー光、４００２は時計回りのレーザー
光、４０１２はミラーから出射したレーザー光である。

【０２５７】装置は、第２の実施例と同様の方法を用い
て作成した。

【０２５８】テーパー部を有しておらず、かつ石英管４
１５０が静止しているときは、レーザー光４００３とレ
ーザー光４００２の発振周波数は等しく、４．７３×１
０¹⁴Ｈｚ、発振波長λは６３２．８ｎｍである。ただ
し、光導波路のテーパー部４０００が非対称な形をして
いると、レーザー光４００３に対する発振しきい値は、
レーザー光４００２に対する発振しきい値よりも小さ
い。このため、レーザー光４００３の光強度の方が、レ
ーザー光４００２の光強度よりも大きい。この結果、レ
ーザー光４００３の発振周波数ｆ₁は、レーザー光４０
０２の発振周波数ｆ ₂よりも２０ＭＨｚ大きい。

【０２５９】光共振器を構成するミラーの一部からレー
ザー光４０１３と４０１２を取り出し、光検出器器４０
３０に同時に入射する。なお、２つのレーザー光の入射
方向が同一となるように、ミラー１４でレーザー光４０
１３を反射させた。このとき、光検出器４０３０の中で
レーザー光４０１３と４０１２が干渉する。この結果、
光検出器４０３０の電気端子から、振幅１００ｍＶで周
波数２０ＭＨｚの信号が得られる。すなわち、石英管４
１５０が静止しているときでも、ビート電圧が検出でき
る。

【０２６０】さて、石英管４１５０が毎秒１８０度の速
度で時計回りに回転を受け、共振器の１辺の長さが１０
ｃｍのとき、反時計回りのレーザ光４００３の発振周波
数ｆ ₁は２４８．３ｋＨｚだけ増加する。一方、時計回
りのレーザー光４００２の発振周波数ｆ₂は２４８．３
ｋＨｚだけ減少する。したがって、ビート周波数は、式
（１４）に示すように、

【０２６１】

【数２０】

【０２６２】となる。一方、石英管４１５０が毎秒１８
０度の速度で反時計回りに回転を受けると、ビート周波
数は、式（１５）に示すように、

【０２６３】

【数２１】

【０２６４】となる。ビート周波数の増減量の絶対値
は、回転速度に比例しているので、回転速度の検出がで
きるだけでなく、回転方向とビート周波数の増減が１対
１に対応しているので、回転方向の検知が可能となる。

【０２６５】（第５の実施例）図４７に示す形状のリン
グ共振器型半導体レーザーを第１の実施例に記載した方
法等を用いて、作成した。リング共振器の外周に沿って
設けられたテーパー領域５８００等について詳細に説明
する。

【０２６６】テーパー領域５８００においては、α＝６
０°、β＝３°である。リング形状の内角（符号５８５
１、６８５２、５８５３）はそれぞれ６０°としてい
る。また、リング形状の一辺５８５０は、３２０μｍ、
一定幅を有する光導波路のその幅５８５４は、５μｍで
ある。なお、図中、点線は、テーパー領域を説明するた
めに記載している。レーザー発振の閾値は、約５ｍＡで
あった。

【０２６７】上記レーザーを３０ｍＡで駆動すると当該
レーザーの静止時に得られる電圧信号の周波数は１８２
ｋＨｚであった。

【０２６８】当該レーザーに時計回りと、反時計回りに
それぞれ１８０ｄｅｇ／ｓｅｃの回転を加えた。する
と、時計回りの回転を加えると、上述の電圧信号の周波
数は２０９ｋＨｚに増加した。一方、時計回りの回転を
加えると、上述の電圧信号の周波数は１６１ｋＨｚに減
少した。

【０２６９】このように、テーパー領域を設けること
で、回転検知が可能であった。

【０２７０】なお、レーザーやテーパー領域の形状は、
図４７に限るものではなく、図４８に示すように、リン
グレーザーの内周に沿ってテーパー領域を設けてもよ
い。

【０２７１】もちろん、リング形状も正三角形に限るこ
となく、二等辺三角形や四角形や円でもよい。

【０２７２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
物体の角速度のみではなく、回転方向の検知も可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】回転によるビート信号の変化を説明するための
波形図

【図２】本発明の第１の実施形態を説明するための図

【図３】本発明の第１の実施形態を説明するための図

【図４】本発明の第１の実施形態を説明するための図

【図５】本発明の第１の実施形態を説明するための図

【図６】本発明の第１の実施形態を説明するための図

【図７】本発明の第１の実施形態を説明するための図

【図８】本発明の第１の実施形態を説明するための図

【図９】ビート信号を取り出す回路の一例の回路図

【図１０】ビート信号を取り出す回路の一例の回路図

【図１１】Ｆ−Ｖ変換回路の回路図

【図１２】ビート信号を取り出す回路の一例の回路図

【図１３】ビート信号を取り出す回路の一例の回路図

【図１４】ビート信号を取り出す回路の一例の回路図

【図１５】ビート信号を取り出す回路の一例の回路図

【図１６】ビート信号を取り出す回路の一例の回路図

【図１７】本発明の第２の実施形態を説明するための図

【図１８】本発明に係るレーザー装置の模式的断面図

【図１９】本発明に係るレーザー装置の模式的断面図

【図２０】本発明に係るレーザー装置の模式的断面図

【図２１】本発明に係るレーザー装置の模式的断面図

【図２２】本発明に係るレーザー装置の模式的断面図

【図２３】本発明に係るレーザー装置の模式的断面図

【図２４】本発明に係るレーザー装置の模式的断面図

【図２５】本発明に係るレーザー装置の模式的断面図

【図２６】本発明に係るレーザー装置の模式的断面図

【図２７】本発明に係るレーザー装置の模式的断面図

【図２８】本発明に係るレーザー装置の模式的断面図

【図２９】本発明に係るレーザー装置の模式的断面図

【図３０】本発明の実施例を説明するための図

【図３１】本発明の実施例を説明するための図

【図３２】本発明の実施例を説明するための図

【図３３】本発明の実施例を説明するための図

【図３４】本発明の実施例を説明するための図

【図３５】本発明の実施例を説明するための図

【図３６】本発明の実施例を説明するための図

【図３７】本発明の実施例を説明するための図

【図３８】本発明の実施例を説明するための図

【図３９】本発明の実施例を説明するための図

【図４０】本発明の実施例を説明するための図

【図４１】本発明の実施例を説明するための図

【図４２】本発明の実施例を説明するための図

【図４３】本発明の実施例を説明するための図

【図４４】本発明の実施例を説明するための図

【図４５】本発明の実施例を説明するための図

【図４６】本発明の実施例を説明するための図

【図４７】本発明の実施例を説明するための図

【図４８】本発明の実施例を説明するための図

【図４９】本発明の動作原理について説明するための図

【図５０】従来技術を説明するための図

【図５１】従来技術を説明するための図

【符号の説明】

１２００、１３００、１４００、１５００、１６００、
１７００非対称テーパー部１２０２、１３０２、１４０２、１５０２、１６０２、
１７０２ＣＷ光１２０３、１３０３、１４０３、１５０３、１６０３、
１７０３ＣＣＷ光１２０４、１３０４、１５０４、１６０４ミラー１８９１第１のテーパー部１８８３第２のテーパー部１９０６電圧検出回路２６０２電源２６０９インピーダンスメーター２７１２外部に放出されたＣＷ光２７１３外部に放出されたＣＣＷ光２７３０光検出器２８０１、２９０１活性層２８０２、２９０２基板２８０３、２９０３アノード２８０４、２９０４カソード２８０６、２９０６上部クラッド層２８０７、２９０７下部クラッド層４０００光導波路の非対称テーパー部４００１リング共振器型レーザー４１０１活性層４１０３アノード４１０４カソード４１２１キャップ層４１２２、４１２３光ガイド層４１２４ビート信号を取り出すための電気端子４３００ジャイロ４３５０回転台４４００リングレーザー４４０１活性層４４０２ｐ−ＧａＡｓ基板４４２２光ガイド層４４０６、４４０７クラッド層４４０３アノード４４６０フォトレジスト４４９０角部５３０１石英管５３１３アノード５３１４電気端子５３１５カソード５８００、５９００テーパー領域５７１１リング上の利得導波路５７１７光吸収領域５７２２電極５７９０、５７９１電極５７９２半導体レーザー素子５７９４出力端子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号特願平11−108338 (32)優先日平成11年４月15日(1999．4．15) (33)優先権主張国日本（ＪＰ） (56)参考文献特開平７−146150（ＪＰ，Ａ) 特開平２−122680（ＪＰ，Ａ) 特開平３−145179（ＪＰ，Ａ) 特開平７−139954（ＪＰ，Ａ) 特開平８−125251（ＪＰ，Ａ) 特開昭57−43486（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−250514（ＪＰ，Ａ) 特開昭59−41883（ＪＰ，Ａ) 特表昭62−502227（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01C 19/66 H01S 3/083 H01S 5/10

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】同一の導波路を互いに反対の周回方向に
伝搬するレーザー光を発生させるリング共振器型レーザ
ー装置を備え、該レーザー装置から電気信号を取り出す
ジャイロであって、該レーザー装置の静止時に、該レー
ザー光の発振周波数が互いに異なるように、該導波路は
非対称テーパー領域を有していることを特徴とするジャ
イロ。
【請求項２】前記レーザー光は、発振周波数の差が、
１００Ｈｚ以上である請求項１記載のジャイロ。
【請求項３】前記レーザー光は、発振周波数の差が、
１ｋＨｚ以上である請求項１記載のジャイロ。
【請求項４】前記レーザー光は、発振周波数の差が、
１０ｋＨｚ以上である請求項１記載のジャイロ。
【請求項５】前記導波路は、リング形状を有し、且つ
前記非対称テーパー領域を該リング形状の外側に備えて
いる請求項１から４に記載のジャイロ。
【請求項６】前記導波路は、リング形状を有し、且つ
前記非対称テーパー領域を該リング形状の内側に備えて
いる請求項１から４に記載のジャイロ。
【請求項７】前記テーパー領域は、レーザー光の伝搬
方向に沿って徐々に光導波路の幅が広くなる第１のテー
パー部分と、該レーザー光の伝搬方向に沿って徐々に光
導波路の幅が狭くなる第２のテーパー部分からなる請求
項１から６記載のジャイロ。
【請求項８】前記第１のテーパー部分と、該第２のテ
ーパー部分が、それぞれ一定幅を有する光導波路となす
角が鋭角である請求項７記載のジャイロ。
【請求項９】前記レーザー装置は、半導体レーザーで
ある請求項１から８記載のジャイロ。
【請求項１０】前記レーザー装置は、量子井戸構造を
有している請求項１から９記載のジャイロ。
【請求項１１】前記レーザー装置は、気体レーザーで
ある請求項１から８記載のジャイロ。
【請求項１２】前記レーザー装置は、導波路側面に全
反射面を有する請求項１から１１記載のジャイロ。
【請求項１３】前記レーザー装置は、定電流で駆動さ
れる請求項１から１２記載のジャイロ。
【請求項１４】前記レーザー装置は、定電圧で駆動さ
れる請求項１から１２記載のジャイロ。
【請求項１５】前記電気信号は、前記レーザー装置の
回転に伴い変化する信号である請求項１から１４記載の
ジャイロ。
【請求項１６】前記電気信号は、電圧信号である請求
項１から１５記載のジャイロ。
【請求項１７】前記電気信号は、前記レーザー装置に
かかる電圧信号、あるいは前記レーザー装置を流れる電
流信号、あるいは前記レーザー装置のインピーダンス信
号である請求項１から１５記載のジャイロ。
【請求項１８】前記電気信号の変化によりビート信号
を検出する請求項１から１７記載のジャイロ。
【請求項１９】前記電気信号の周波数変化により角速
度及び回転方向を検知する請求項１から１８記載のジャ
イロ。
【請求項２０】前記レーザー装置は、前記電気信号を
取り出すための電気端子を備える請求項１から１９記載
のジャイロ。
【請求項２１】前記電気信号は、前記レーザー装置の
外部に配された光検出器により得られる請求項１から２
０記載のジャイロ。
【請求項２２】前記電気信号を取り出して、角速度検
知及び回転方向検知を行なう請求項１から２１記載のジ
ャイロ。
【請求項２３】前記ジャイロは、周波数−電圧変換回
路を備えている請求項１から２２記載のジャイロ。
【請求項２４】前記ジャイロは、保護回路が設けられ
ている請求項１から２３記載のジャイロ。
【請求項２５】前記テーパー領域は、レーザー光の伝
搬方向に垂直な面に関して非対称である請求項１から２
４記載のジャイロ。
【請求項２６】前記レーザー装置は、減算回路を有す
る請求項１から２５記載のジャイロ。
【請求項２７】同一の導波路を互いに反対の周回方向
に伝搬するレーザー光を発生させるリング共振器型レー
ザー装置、及び該レーザー装置から放出される第１及び
第２のレーザー光の干渉光を検出する光検出器を有する
ジャイロであって、該レーザー装置の静止時に、該第１
及び第２のレーザー光の発振周波数が互いに異なるよう
に、該導波路は非対称テーパー領域を有していることを
特徴とするジャイロ。
【請求項２８】前記レーザー装置は、上部クラッド
層、活性層、下部クラッド層を含み構成され、且つ該活
性層がリング形状をしていることを特徴とする請求項１
から１０あるいは１２から２７記載のジャイロ。
【請求項２９】請求項１から２８のいずれかに記載の
ジャイロを備えていることを特徴とするカメラ。
【請求項３０】請求項１から２８のいずれかに記載の
ジャイロを備えていることを特徴とするレンズ。
【請求項３１】請求項１から２８のいずれかに記載の
ジャイロを備えていることを特徴とする自動車。
【請求項３２】請求項１から２８のいずれかに記載のジ
ャイロを備えていることを特徴とする航空機。