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JPS6221015A - Optical fiber gyroscope apparatus - Google Patents

Optical fiber gyroscope apparatus

Info

Publication number
JPS6221015A
JPS6221015A JP60159935A JP15993585A JPS6221015A JP S6221015 A JPS6221015 A JP S6221015A JP 60159935 A JP60159935 A JP 60159935A JP 15993585 A JP15993585 A JP 15993585A JP S6221015 A JPS6221015 A JP S6221015A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
fiber
optical switch
laser
coil
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP60159935A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoshihiro Sanbe
義広 三瓶
Hiroshi Hata
秦 比呂志
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yokogawa Electric Corp
Original Assignee
Yokogawa Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Yokogawa Electric Corp filed Critical Yokogawa Electric Corp
Priority to JP60159935A priority Critical patent/JPS6221015A/en
Publication of JPS6221015A publication Critical patent/JPS6221015A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Gyroscopes (AREA)
  • Lasers (AREA)

Abstract

PURPOSE:To obtain an apparatus free from the effect of noise due to a self- coupling effect with limited loss, by changing over an optical switch to apply all of laser outputs or outputs of a fiber coupler to a fiber coil or a light receiving element separately. CONSTITUTION:With an optical switch 8 in b-a connection, the outputs of a laser 1 are applied to a fiber coil 5 through a polarizer 3 and a photocoupler 4 as double, turn light. The optical pulse propagated through the coil 5 after the time ' and is incident on a photodiode 7 through the coupler 4, the polarizer 3 and the optical switch 8 set to c-a connection to be detected. The intensity of the interference light being detected corresponds to the phase difference of the double-turn light thus returned and in that the phase difference corresponds to the angular velocity of turn, the detection output corresponds to the angular velocity of turn. Moreover, most of the return light incident on the terminal (a) is emitted at the terminal (c), minimizing the loss. Even when a part of the return light is given to the element 1 owing to the leakage through the switch 8, there is no noise otherwise generated by self-coupling effect as the laser is in the state of producing no output.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、光ファイバジャイロにおける損失特性の改善
に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to improvement of loss characteristics in an optical fiber gyro.

(従来の技術) 光フフrイバジャイロ装置は、光フアイバーリングの中
を互いに反対回りに伝搬させた光の位相が、リングの回
転によりずれること(3agnac効果)を利用して角
速度を測定するものである。すなわち右回り光と左回り
光を干渉させ、位相差に対応する干渉光強度の変化を検
出することにより、回転角速度を測定する。
(Prior Art) An optical fiber gyro device measures angular velocity by utilizing the fact that the phases of light propagated in opposite directions in an optical fiber ring shift due to rotation of the ring (3agnac effect). be. That is, the rotational angular velocity is measured by interfering the clockwise light and the counterclockwise light and detecting a change in the intensity of the interference light corresponding to the phase difference.

第4図は従来の光ファイバジャイロ装置の一例を示す構
成説明図である。レーザ光源1からの出力光はファイバ
カプラ2.偏光子3およびファイバカプラ4を介して両
回り光となってファイバコイル5に加えられる。ファイ
バコイル5を伝搬した光は再びファイバカプラ4で結合
し偏光子3およびファイバカプラ2を介してフオトダイ
オードからなる受光素子7に入射し、位相差に対応する
干渉光強度を検出する。位相変調器6は位相検出の感度
を向上させる。偏光子3により光源1からの光およびフ
ァイバコイル5から戻る光を偏光とすることにより、位
相差信号に含まれるノイズを減少させる。
FIG. 4 is a configuration explanatory diagram showing an example of a conventional optical fiber gyro device. The output light from the laser light source 1 is transmitted to the fiber coupler 2. The light is applied to the fiber coil 5 via the polarizer 3 and the fiber coupler 4 as bidirectional light. The light propagated through the fiber coil 5 is coupled again by the fiber coupler 4, and is incident on the light receiving element 7, which is a photodiode, via the polarizer 3 and the fiber coupler 2, and detects the interference light intensity corresponding to the phase difference. Phase modulator 6 improves the sensitivity of phase detection. By polarizing the light from the light source 1 and the light returning from the fiber coil 5 using the polarizer 3, noise contained in the phase difference signal is reduced.

第5図は第4図のファイバカプラ2および4の動作を説
明するための構成図である。ファイバカプラの一端の一
方の入力に加えられた入力光C0は他端の両方の出力か
ら50%づつの出力光CI+02に分岐される。この場
合ファイバカプラを平行に進む場合(co−4C1)に
生じる位相のずれをθ7、交差して進む場合(Co−0
2)に生じる位相のずれをθ2とすると、ファイバコイ
ルが回転していないときに第4図装置において偏光子3
から入射しファイバコイル5を伝搬して偏光子3に戻っ
てくる間に両回り光にそれぞれ生じる位相のずれは共に
θ1+θ2と等しいので相殺され位相差を生じない。
FIG. 5 is a block diagram for explaining the operation of the fiber couplers 2 and 4 shown in FIG. Input light C0 applied to one input at one end of the fiber coupler is branched into 50% output light CI+02 from both outputs at the other end. In this case, the phase shift that occurs when the fiber coupler goes in parallel (co-4C1) is θ7, and when the fiber coupler goes crosswise (Co-0
Assuming that the phase shift occurring in 2) is θ2, when the fiber coil is not rotating, the polarizer 3
The phase shifts that occur in the two directions of light while the light enters the fiber coil 5, propagates through the fiber coil 5, and returns to the polarizer 3 are both equal to θ1+θ2, so they are canceled out and no phase difference occurs.

(発明が解決しようとする問題点) しかしながら、第4図装置において、ファイバ端A、B
からの出射光は利用されないので大きな損失となる(第
4図装置の場合、レーザ光源1から出射された光の1/
8しかフォトダイオード7に入射しない)。したがって
出射光パワーが小さいので光検出のS/N比が低下し、
その結果回転角速度の検出感度が低下する。
(Problem to be solved by the invention) However, in the apparatus shown in FIG.
Since the emitted light from the laser light source 1 is not used, there is a large loss (in the case of the device shown in Fig. 4, 1/1/2 of the light emitted from the laser light source 1
8 enters the photodiode 7). Therefore, since the output light power is small, the S/N ratio of photodetection decreases,
As a result, the detection sensitivity of rotational angular velocity decreases.

また、レーザ素子に光が戻ることによりレーザの共振が
乱され、レーザ光のノイズが増加するという問題点もあ
る(自己結合効果)。
There is also the problem that the resonance of the laser is disturbed when the light returns to the laser element, increasing the noise of the laser light (self-coupling effect).

本発明は上記の問題点を解決するためになされたもので
、損失が少なく、自己結合効果によるノイズの影響のな
い光ファイバジャイロMatを実現することを目的どす
る。
The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and an object thereof is to realize an optical fiber gyro Mat that has low loss and is free from the influence of noise due to the self-coupling effect.

(問題点を解決するための手段) 本発明の光ファイバジャイロ装置は光源からの光を2つ
に分離してファイバコイルを互いに反対回りに伝搬させ
た後再び干渉させて左右両回り光間に生ずる位相差から
角速度を測定する光ファイバジャイロ装置に係るもので
、その特徴とするところはファイバコイルの両端がそれ
ぞれその一方の両端に接続するファイバカプラと、この
ファイバカプラの他の一端がその一端に関連して接続す
る光スイッチと、この光スイッチの他方の両端にそれぞ
れ接続する光源および受光素子とを備え、光スイッチの
切換により光源からの光がファイバコイルを伝搬した後
受光素子に加わるように構成した点にある。
(Means for Solving the Problems) The optical fiber gyro device of the present invention separates the light from the light source into two, causes the fiber coils to propagate in opposite directions, and then makes them interfere again, so that the light beams in both left and right directions are separated. This device relates to an optical fiber gyro device that measures angular velocity from the phase difference that occurs.Its features include a fiber coupler in which both ends of a fiber coil are connected to one end of the fiber coil, and the other end of the fiber coupler is connected to one end of the fiber coupler. A light source and a light receiving element are respectively connected to the other ends of the optical switch, and when the optical switch is switched, light from the light source propagates through the fiber coil and then enters the light receiving element. The point is that it is structured as follows.

(作用) 上記のような構成の装置によれば、光スイッチを切換え
ることにより、レーザ出力の全てをファイバコイルに加
えるとともにファイバカプラの一端からの出力の全てを
受光素子に加えることができる。
(Function) According to the device configured as described above, by switching the optical switch, all of the laser output can be applied to the fiber coil, and all of the output from one end of the fiber coupler can be applied to the light receiving element.

(実施例) 以下本発明を図面を用いて詳しく説明する。(Example) The present invention will be explained in detail below using the drawings.

第1図は本発明に係わる光ファイバジャイロ装置の一実
施例を示す構成説明図である。第4図と同一の部分には
同じ記号を付して説明を省略する。
FIG. 1 is a configuration explanatory diagram showing an embodiment of an optical fiber gyro device according to the present invention. The same parts as in FIG. 4 are given the same symbols and their explanations will be omitted.

8はその一方の端子aに偏光子3を介してファイバカプ
ラ4の一端が接続しその他方の2端す、cにそれぞれレ
ーザ光源1、および受光素子7が接続する1×2型の光
スイッチである。
8 is a 1×2 type optical switch in which one end of a fiber coupler 4 is connected to one terminal a via a polarizer 3, and a laser light source 1 and a light receiving element 7 are connected to the other two terminals a and c, respectively. It is.

第1図装置の動作を第2図のタイムチャートを用いて以
下に説明する。光スイッチ8は第2図<A)に示すよう
なタイミングで接続を切換えられ、第2図(B)のタイ
ミングでレーザ出力が間歇的に出射される。すなわち光
スイッチ8がb−a接続の状態でレーザ1の出力が偏光
子3およびフォトカブラ4を介してファイバコイル5に
両回り光どして加えられる。ファイバコイル5を伝搬し
た光パルスは時間τの後に戻って来て(通常ファイバコ
イル5は500 m〜2kmあるのでて=2.5〜10
μs)、再びファイバコイル4.園光子3およびC−a
接続となった光スイッチ8を介してフォトダイオード7
に入射し第2図(C)に示すように検出される。フォト
ダイオード7で検出される干渉光強度は戻ってきた両凹
り光の位相差に対応しこの位相差は回転角速度に対応す
るhs +3、フォトダイオード7からの検出出力は回
転角速度に対応する。
The operation of the apparatus shown in FIG. 1 will be explained below using the time chart shown in FIG. The connection of the optical switch 8 is switched at the timing shown in FIG. 2<A), and the laser output is intermittently emitted at the timing shown in FIG. 2(B). That is, with the optical switch 8 in the b-a connection state, the output of the laser 1 is applied to the fiber coil 5 via the polarizer 3 and the photocoupler 4 in both directions. The optical pulse propagated through the fiber coil 5 returns after a time τ (normally the length of the fiber coil 5 is 500 m to 2 km, so = 2.5 to 10
μs), again fiber coil 4. Mitsuko Sono 3 and C-a
The photodiode 7 is connected to the photodiode 7 via the optical switch 8.
and is detected as shown in FIG. 2(C). The interference light intensity detected by the photodiode 7 corresponds to the phase difference of the returned biconcave light, and this phase difference corresponds to the rotational angular velocity, hs +3, and the detection output from the photodiode 7 corresponds to the rotational angular velocity.

この様な構成の光ファイバジャイロ装置によれば、光ス
イッチを用いているので、光スイッチ8のb端子に入射
した光のほとんどがa端子から出射され、ファイバコイ
ル5を伝搬して戻って来る光に対しても光スイッチ8の
C端子に入射した光のほとんどがC端子から出射される
ので、損失は従来例と比較して非常に小さくなる。
According to the optical fiber gyro device having such a configuration, since an optical switch is used, most of the light incident on the b terminal of the optical switch 8 is emitted from the a terminal, propagates through the fiber coil 5, and returns. Regarding light, since most of the light incident on the C terminal of the optical switch 8 is emitted from the C terminal, the loss is extremely small compared to the conventional example.

またファイバコイル5を伝搬して戻って来る光のほとん
どがフォトダイオード7側に進むので、レーザ素子1に
戻り光を与えない。光スイッチ8の漏れによって戻り光
の一部がレーザ素子1に与えられたとしても、その時点
ではレーデが出力状態にないので、自己結合効果による
ノイズを発生ずることがない。
Furthermore, since most of the light that propagates through the fiber coil 5 and returns to the photodiode 7 side, no return light is given to the laser element 1. Even if some of the returned light is given to the laser element 1 due to leakage from the optical switch 8, since the radar is not in an output state at that time, noise due to the self-coupling effect will not be generated.

第3図は上記の実施例の変形例を示すためのタイムチャ
ートである。第1図装置において、レーザ出力を連続動
作どしく第3図(B))光スイッチ8のオンオフ(第3
図(Δ))によって作られる光パルスをファイバコイル
5に入射するようにしたもので、ファイバコイル5から
戻ってきた光は第2図の場合と同様、全てフォトダイオ
ード7に進むようにしている〈第3図(C))。
FIG. 3 is a time chart showing a modification of the above embodiment. In the device shown in Fig. 1, the laser output is continuously operated (Fig. 3 (B)) and the optical switch 8 is turned on and off (3rd
(Δ)) is made to enter the fiber coil 5, and the light returning from the fiber coil 5 is all directed to the photodiode 7, as in the case of Fig. 2. Figure 3 (C)).

この様な構成の光ファイバジャイロ装置によれば、レー
ザ出力をオンオフさせなくてよいので、レーザ駆動回路
の構成が簡単になる。
According to the optical fiber gyro device having such a configuration, there is no need to turn on and off the laser output, so the configuration of the laser drive circuit becomes simple.

また光スイッチ8の漏れにより戻り光の一部がレーザ素
子1に加わっても、戻り光がレーザ索子1に加わるタイ
ミングと光スイッチ8がb−a接続となるタイミングと
が異なっているので、戻り光による自己結合効果が発生
してもそのときのレーIf出力はファイバコイル5に送
られず、したがって検出出力に悪影響を及ぼさない。
Furthermore, even if some of the returned light is applied to the laser element 1 due to leakage of the optical switch 8, the timing at which the returned light is applied to the laser element 1 and the timing at which the optical switch 8 becomes connected to b-a are different. Even if a self-coupling effect occurs due to the returned light, the Ray If output at that time is not sent to the fiber coil 5, and therefore does not adversely affect the detection output.

(発明の効果) 以上述べたように本発明によれば、損失が少なく、自己
結合効果によるノイズの影響のない光ファイバジャイロ
装置を簡単な構成で実現することができる。
(Effects of the Invention) As described above, according to the present invention, it is possible to realize an optical fiber gyro device with a simple configuration that has little loss and is not affected by noise due to the self-coupling effect.

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

第1図は本発明に係る光ファイバジャイロ装置の一実施
例を示す構成説明図、第2図は第1図装置の動作を説明
するためのタイムチャート、第3図は第1図装置の変形
例を説明するためのタイムチャート、第4図は従来の光
ファイバジャイロ装置を示ず構成説明図、第5図は第4
図のファイバカプラ2および4の動作を説明するための
構成図である。 1・・・光源、4・・・ファイバカプラ、5・・・ファ
イバコイル、7・・・受光素子、8・・・光スイッチ。 第4図 第5図
FIG. 1 is a configuration explanatory diagram showing an embodiment of the optical fiber gyro device according to the present invention, FIG. 2 is a time chart for explaining the operation of the device in FIG. 1, and FIG. 3 is a modification of the device in FIG. 1. A time chart for explaining an example, FIG. 4 is a configuration explanatory diagram without showing a conventional optical fiber gyro device, and FIG.
FIG. 3 is a configuration diagram for explaining the operation of fiber couplers 2 and 4 shown in the figure. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Light source, 4... Fiber coupler, 5... Fiber coil, 7... Light receiving element, 8... Optical switch. Figure 4 Figure 5

Claims (1)

【特許請求の範囲】 光源からの光を2つに分離してファイバコイルを互いに
反対回りに伝搬させた後再び干渉させて左右両回り光間
に生ずる位相差から角速度を測定する光ファイバジャイ
ロ装置において、 ファイバコイルの両端がそれぞれその一方の両端に接続
するファイバカプラと、このファイバカプラの他の一端
がその一方の一端に関連して接続する光スイッチと、こ
の光スイッチの他方の両端にそれぞれ接続する光源およ
び受光素子とを備え、光スイッチの切換により光源から
の光がファイバコイルを伝搬した後受光素子に加わるよ
うに構成したことを特徴とする光ファイバジャイロ装置
[Claims] An optical fiber gyro device that separates light from a light source into two, propagates the light in opposite directions through a fiber coil, and then makes them interfere again to measure angular velocity from the phase difference generated between the left and right lights. a fiber coupler to which both ends of the fiber coil are respectively connected to one end of the fiber coil; an optical switch to which the other end of the fiber coupler is connected in relation to one end of the fiber coil; 1. An optical fiber gyro device comprising a light source and a light receiving element to be connected, and configured such that light from the light source is applied to the light receiving element after propagating through a fiber coil by switching an optical switch.
JP60159935A 1985-07-19 1985-07-19 Optical fiber gyroscope apparatus Pending JPS6221015A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0363517A (en) * 1989-08-02 1991-03-19 Hitachi Cable Ltd Optical rotation angular velocity sensor
US7460926B2 (en) 2005-04-12 2008-12-02 Shima Seiki Mfg., Ltd Knitting method of tubular knitted fabric

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