不感域のない安定化半導体レーザジャイロ
【課題】不感域のない安定化半導体レーザジャイロを提供する。
【解決手段】本発明は、回転速度又は相対角度位置の測定に用いる半導体レーザジャイロに関する。このタイプの装置は特に航空用途に使用される。本発明の目的は、不感域を除去する特殊な光学装置を用いて、レーザの不安定性を制御するのに必要な光学装置を完成させることにある。これによって、可動部品がなく、安定でかつ不感域のない「完全に光学的な」半導体レーザが得られる。これらのデバイスは、特に、相反光学回転子（５）と非相反光学回転子（６、９）とを含み、２つの対向伝播光学モードがモードロッキングを回避するに十分な異なる周波数において共振器（１）内を伝播するように配置される。
【解決手段】本発明は、回転速度又は相対角度位置の測定に用いる半導体レーザジャイロに関する。このタイプの装置は特に航空用途に使用される。本発明の目的は、不感域を除去する特殊な光学装置を用いて、レーザの不安定性を制御するのに必要な光学装置を完成させることにある。これによって、可動部品がなく、安定でかつ不感域のない「完全に光学的な」半導体レーザが得られる。これらのデバイスは、特に、相反光学回転子（５）と非相反光学回転子（６、９）とを含み、２つの対向伝播光学モードがモードロッキングを回避するに十分な異なる周波数において共振器（１）内を伝播するように配置される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転速度又は相対角度位置の測定に用いる半導体レーザジャイロに関する。このタイプの装置は特に航空用途に使用される。
【背景技術】
【０００２】
レーザジャイロはおよそ３０年前に開発されたもので、今日では広く販売され、使用されている。その作動はサニャック効果に基づいているが、サニャック効果は、回転する双方向のリング形状のレーザ共振器において生じる周波数の差で、対向伝播と言われる反対方向に伝播する２つの光学放射モード間の周波数の差Ωを意味している。通常、周波数の差Ωは、次式、すなわち、
Ω＝４Ａω／λＬ
で表される。式中、Ｌ及びＡはそれぞれ共振器の長さ及び面積、λはサニャック効果を含まないレーザ放射の波長であり、ωはレーザジャイロの回転角速度である。
【０００３】
２つの放射ビームのビートのスペクトル分析によって得られるΩの値から、ωの値をきわめて正確に得ることができる。
【０００４】
角度位置が変化する間に進行するビートの縞を電子的にカウントすると、角度位置の相対値もきわめて正確に得られる。
【０００５】
レーザジャイロを製作するには、いくつかの技術的難点を解決する必要がある。第１の問題は２つのビーム間のビートの質に関連しており、このビートの質がレーザの正確な作動を決定する。ビートが正確であるためには、双方向に放射される強度における適度の安定性と相対的な同等性とが必要である。しかし、半導体レーザの場合には、安定性と同等性とは、モード−モード競合のために確実には実現されない。この競合によって、２つの対向伝播モードの一方が利用可能なゲインを独占して、もう一方のモードが損なわれるからである。半導体のリング形状レーザにおける双方向放射の不安定性の問題は、２つの対向伝播モードの強度間の差異をある設定値の近傍に従属化制御するように考えられた反作用ループを設けることによって解決することができる。このループは、例えば相反回転素子、非相反回転素子及び偏光素子を用いてその損失を伝播方向に連結する（特許文献１）か、あるいは、例えば相反回転素子、非相反回転素子及び偏光放射結晶を用いてそのゲインを伝播方向に連結する（特許文献２）ことによって、レーザに作用する。一旦従属化制御されてしまうと、レーザは２つの対向伝播ビームを安定した強度で放射するので、レーザジャイロとして用いることができる。
【０００６】
第２の技術的な難点は低回転速度に関連している。レーザジャイロはある回転速度を超えて初めて正確に作動するからである。低回転速度においては、サニャックのビート信号が２つの対向伝播モードの結合によって消失する。これは、共振器中の存在する種々の光学素子の光の後方散乱によるものである。この現象が観察される回転速度範囲は、一般的に不感域と呼称され、代表的な数１０ｋＨｚのビート周波数に相当する。この問題は半導体に固有のものではなく、ガスのレーザジャイロでも現れる。レーザジャイロのこの第２のタイプの問題に対する最も普通の解決策は、装置を人工的に不感域外に置くような強制的かつ周知の動きを装置に与えることによって、それをできるだけ頻繁に機械的に動かすことである。
【特許文献１】仏国特許出願公開第２８５３０６１号明細書
【特許文献２】仏国特許出願公開第２８６３７０２号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、不感域を除去する特殊な光学装置によって、半導体レーザの不安定性を制御するのに必要な光学装置を完成させることにある。これによって、可動部品がなく、安定でかつ不感域のない「完全に光学的な」半導体レーザが得られる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
さらに詳細には、本発明は、設定された回転軸に関する角速度又は角度位置を測定するレーザジャイロに関するもので、少なくとも、
・リング形状の光学共振器と、
・半導体増幅器手段と、
・少なくとも、第１の直線偏光子、第１の非相反光学回転子及び光学素子からなる第１の光学組立品であって、前記光学素子は相反光学回転子又は複屈折素子のいずれかであり、さらにその効果の少なくとも１つ又はその複屈折性が調節可能である第１の光学組立品を含む従属化制御装置と、
・測定計器と、
を備えたレーザジャイロにおいて、
前記共振器が、又、
・連続的に、第１の四分の一波長板と、第２の非相反光学回転子と、第１の四分の一波長板の主軸に垂直な主軸を有する第２の四分の一波長板とからなる第２の光学組立品、
を備えて、
第１の直線偏光伝播モードが共振器の中で第１の方向に伝播することができ、第１の伝播モードに平行に直線偏光された第２の伝播モードが共振器の中で反対方向に伝播することができ、その場合、第１の四分の一波長板及び第２の四分の一波長板の主軸は、伝播モードの直線偏光方向に対して４５°傾いていると共に互いに垂直であり、かつ、２つのモードの光学周波数は異なっているようにすることを特徴とするレーザジャイロを対象としている。
【０００９】
又、共振器が、第１の直線偏光子の軸に平行な軸を有する第２の直線偏光子を備え、第１の非相反光学回転子と光学素子とからなる光学組立品が第１及び第２の偏光子の間に位置するように配置されることも有利である。
【００１０】
さらに又、本発明は、設定された回転軸に関する角速度又は角度位置を測定するレーザジャイロに関し、少なくとも、
・リング形状の光学共振器と、
・半導体増幅器手段と、
・測定計器と、
を備えたレーザジャイロにおいて、
前記共振器が、又、
・少なくとも、第１の直線偏光子及び調節可能な非相反光学回転子からなる第１の光学組立品を含む従属化制御装置と、
・連続的に、第１の四分の一波長板、第２の非相反光学回転子及び第２の四分の一波長板からなる第２の光学組立品であって、この第１の波長板の軸は直線偏光子の偏光方向に対して４５°以外の角度だけ傾いており、この第２の波長板の軸は直線偏光子の偏光方向に対して約４５°傾いている第２の光学組立品と、
を備えて、
第１の伝播モードが共振器の中で第１の方向に伝播することができ、かつ、第２の伝播モードが共振器の中で反対方向に伝播することができ、両モードの光学周波数は異なっているようにすることを特徴とするレーザジャイロを対象としている。
【００１１】
３つの異なる軸に従って角速度又は相対角度位置を測定するシステムは、異なる方向に向けられ、１つの共通の機械構造に搭載された、本発明による３つのレーザジャイロを好適に含むことができることが有利である。
【００１２】
以下の非制限的な説明と添付の図面とから、本発明がさらによく理解され、さらに別の利点が明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明による特殊な装置は、次の２つの特殊機能、すなわち、
・対向伝播モードの強度を従属化制御すること、
・不感域を除去すること、
を実現しなければならない。
【００１４】
これらの機能を実現するため、装置は、異なる周波数における２つの光学モードを共振器の内部に発生させる。第１の伝播モードは共振器の中で第１の伝播方向に回転し、第２のモードは反対の伝播方向に回転する。
【００１５】
これら２つのモードの周波数の差と強度の従属化制御を図１に示すような本発明によるレーザジャイロによって行うことができる。このレーザジャイロは、主に、
・リング形状の光学共振器１と、
・半導体増幅器手段２と、
・測定計器４と
・少なくとも、第１の直線偏光子７、第１の非相反光学回転子６及び光学素子からなる第１の光学組立品であって、この場合、この光学素子は相反光学回転子５であり、さらに、その効果の少なくとも１つが調節可能であり、回転子効果の設定制御が図１の点線の矢印で示される第１の光学組立品を含む従属化制御装置と、
・連続的に、第１の四分の一波長板８、第２の非相反光学回転子９、及び、第１の四分の一波長板の主軸に垂直な主軸を有する第２の四分の一波長板１０からなる第２の光学組立品と、
を備えて、
第１の直線偏光伝播モードが共振器の中で第１の方向に伝播することができ、第１の伝播モードに平行に直線偏光された第２の伝播モードが共振器の中で反対方向に伝播することができ、その場合、第１の四分の一波長板及び第２の四分の一波長板の主軸は、伝播モードの直線偏光方向に対して４５°傾いていると共に互いにほぼ垂直であり、かつ、２つのモードの光学周波数は異なっているようにする。
【００１６】
第１の光学組立品は相反光学回転子５及び非相反光学回転子６を含んでいる。光波の偏光の光学回転は、この特性を有する光学構成素子において光波が反射された（往き及び戻り）後に、偏光の回転の効果が加わる場合、非相反的と呼称され、この光学構成素子は非相反光学回転子と呼称される。例えば、ファラデー効果を有する材料は、磁界に置かれた場合に、それを通過するビームの偏光面を回転する材料である。この効果は相反的ではない。従って、反対方向に通過する同じビームは、その偏光面が同じ方向に回転されることになろう。この原理が図３に示されている。伝播の方向は水平の矢印で示される。直線偏光されたビーム１０１の偏光方向は、そのビームが構成素子６を通過するとファラデー効果によって直接センス（ｄｉｒｅｃｔ ｓｅｎｓｅ）において角度βだけ回転される（図３上）。その偏光方向が当初の方向からβだけ回転された、逆方向に伝播する同じビーム１０２を、ファラデー効果を有する構成素子に再照射すると、その偏光方向は、その構成素子を通過する際に再度βだけ回転し、反射後の全回転角は２βとなる（図３下）。
【００１７】
従来の相反回転子５においては、ビーム１０１の偏光方向は直接センスにおいて＋αだけ回転し、ビーム１０２の偏光方向は、逆の伝播方向において−αだけ回転するので、図２に示すように当初の偏光方向が得られる。
【００１８】
第１の光学組立品の作動が図４に示される。
【００１９】
本発明によるタイプの共振器においては、対向伝播モードの固有状態が、偏光子７の軸に平行な軸に沿って直線偏光される。直接センスにおいては、第１の光学モード１０１が、最初に相反回転子５を通過し、次いで第１の非相反光学回転子６を通過し、最後に偏光子７を通過する。この結果、その偏光方向は、第１の素子通過後に角度αだけ回転し、第２の素子通過後には角度α＋βだけ回転する。従って、偏光子７を通過すると、モードは係数ｃｏｓ２（α＋β）だけ減衰してしまうことになる。逆方向においては、第２の光学モードも１周後に偏光子７によって減衰させられるが、この第２の係数はｃｏｓ２（α−β）であることを証明することができる。従って、モードはその伝播方向によって異なる形で減衰し、その減衰量は、２つのモードが受ける偏光の効果の程度に直接依存している。このため、２つの値α又はβの少なくともいずれか１つを変えて、従属化制御装置を通る２つのモードの偏光が受ける効果を変化させることによって、対向伝播するモードの強度を変えることが可能になる。このようにして、異なるモードの強度が一定値の近傍に従属化制御される。
【００２０】
第２の光学組立品の作動が図５に示される。直線偏光された光学モード１０１（図５における直角矢印）が第１の四分の一波長板８を通過するときに、二重線の矢印で示すこの遅延板の主軸が偏光方向に対して４５°傾いていると、モードの偏光は、右回りの円偏光で出射する（図５の実線の半円矢印）。
【００２１】
この円偏光波には、それが第２の非相反光学回転子９を通過する際に、非相反位相差ｄが生じる。円偏光波は、それから、第１の四分の一波長板の主軸に垂直な主軸を有する第２の四分の一波長板１０によって、再度直線偏光波に変換される。このようにして、この第２の光学組立品を通過するモードに非相反位相差が導入されるが、光波の直線偏光は保持されている。
【００２２】
従って、上記の装置を用いると、共振器の内部に、反対方向に伝播する２つのモードを発生させること、それらを同じ強度レベルに維持する制御方法で可変に減衰させること、かつ又、これらのモードに相反及び非相反位相差を導入することが可能になる。固有モードとその周波数を決定するために、ジョーンズ行列の形式を用いる。一般的には、この行列は、光学伝播モードに対する構成素子の影響を、光学モードの伝播方向に垂直な平面に関連付けられる２×２行列によって表現するものである。
【００２３】
共振器内の全構成素子の最終的な影響を求めるために、これらの構成素子を表現する種々の行列の積の固有状態だけを決定する。この積は必ずしも可換ではないので、行列はビームの伝播方向に従って変わる場合がある。
【００２４】
この共振器の中にある種々の光学素子の行列は次のとおりである。すなわち、
直接センスと呼称される第１の回転方向において交差される相反回転子に対しては、行列Ｒ＋（α）は、下記数１式である。
【数１】
【００２５】
逆センス（ｏｐｐｏｓｉｔｅ ｓｅｎｓｅ）と呼称される第２の回転方向において交差される相反回転子に対しては、行列Ｒ−（α）は、下記数２式である。
【数２】
【００２６】
非相反回転子については、行列Ｆ（β）は、伝播方向に無関係であって、下記数３式である。
【数３】
【００２７】
偏光子に対しては、行列Ｐは、下記数４式である。
【数４】
【００２８】
４５°回転された四分の一波長板については、行列Ｌ１は、下記数５式である。
【数５】
【００２９】
又、１３５°回転された四分の一波長板については、行列Ｌ２は、下記数６式である。
【数６】
【００３０】
直接センス及び逆方向に伝播するモードに対して、共振器中にある全光学デバイスを表現する行列Ｍ＋及びＭ−は、簡単な乗算によって、
Ｍ＋＝Ｐ・Ｒ＋（α）・Ｆ（β）・Ｌ１・Ｆ（ｄ）・Ｌ２
及び
Ｍ−＝Ｌ２・Ｆ（ｄ）・Ｌ１・Ｆ（β）・Ｒ−（α）・Ｐ
すなわち、下記数７式として得ることができる。
【数７】
【００３１】
行列Ｍ＋及びＭ−を知ることによって、共振器内を伝播するであろう光学モードの固有状態を決定することができる。それぞれの伝播方向において、ゼロでない固有値を有する固有状態、以下（＋）（−）の符号を付す固有状態が存在する。
【００３２】
（＋）及び（−）の係数は伝播方向によって異なるので、２つの係数値α又はβのいずれか１つを変えることによって、対向伝播モードを一定の強度に従属化制御することが可能になる。
【００３３】
もしレーザジャイロが回転しなければ、長さＬのリング形状のレーザ共振器内の光学モードの周波数νは、このモードが共振器を１周した後毎に受ける位相差φに一般的に関連付けられ、下記数８式で表現される。但し、式中のｎは整数であり、ｃは光の速度である。
【数８】
【００３４】
２つのモードは角度２ｄだけずれているので、モード間に存在する周波数差Δνは、下記数９式である。
【数９】
【００３５】
従って、この差が十分に大きければ２つのモード（＋）及び（−）の結合は生じない。Δνの選定はレーザジャイロの所要の作動範囲によって設定される。
【００３６】
この条件を確実に実現するには、ただ、非相反回転子の光学的並びに幾何学的パラメータを適切に決めればよい。
【００３７】
共振器が回転する場合は、固有周波数は、サニャック効果によって±Ω／２の周波数だけずれることになる。符合はモードの伝播方向による。この場合、周波数差Δνｓは、下記数１０式である。
【００３８】
【数１０】
【００３９】
既知のパラメータのみによって決まるΔνと、測定されるΔνｓを知れば回転角速度を定めるビート周波数Ωを得ることができる。角度位置が変化する間に進行するビートの縞を電子的にカウントすると、角度位置の相対値もきわめて正確に得ることができる。
【００４０】
周波数差Δνｓを測定するための種々の操作は測定計器によって行う。この計器は次の各装置を含んでいる。すなわち、
・第１の伝播モードを第２の伝播モードと干渉させる光学装置、
・第１の伝播モードと第２の伝播モードとの間の光学周波数差Δνｓを測定する光電子工学装置、及び、
・ビート周波数差Ωを得るための電子装置又はビート信号の縞をカウントする電子装置、
である。
【００４１】
四分の一波長板の光学軸は完全にはアライメントされていないことがある。この場合は、対向伝播モード間の周波数差は、測定結果を変える可能性がある非相反効果に関連するスプリアス項を含んでいる。この問題を解決する簡単な方法を図６に示す。共振器は、第１の偏光子の軸に平行な軸を有する第２の偏光子１２を含んでおり、第１の非相反光学回転子と光学素子とからなる光学組立品は、この第１及び第２の偏光子の間に配置される。
【００４２】
この場合は、四分の一波長板の軸は偏光子の軸の４５°に完全にアライメントされ、この新しい形態のジョーンズ行列は上記と同じ符号を用いて、
Ｍ＋＝Ｐ・Ｒ＋（α）・Ｆ（β）・Ｐ・Ｌ１・Ｆ（ｄ）・Ｌ２
及び
Ｍ−＝Ｌ２・Ｆ（ｄ）・Ｌ１・Ｐ・Ｆ（β）・Ｒ−（α）・Ｐ
すなわち、下記数１１式で記述される。
【数１１】
【００４３】
伝播モードは、明らかに前記と同じ周波数及び同じ係数を有する。
【００４４】
四分の一波長板の軸が完全にはアライメントされない場合は、第１の波長板の軸と偏光子の軸との間の角度φは、
φ＝π／４＋θ
である。ここでθはアライメント誤差の角度である。
【００４５】
このような四分の一波長板に関するジョーンズ行列Ｌ３（φ）は、下記数１２であることを示すことができる。
【数１２】
【００４６】
この場合、ジョーンズ行列は、
Ｍ＋＝Ｐ・Ｒ＋（α）・Ｆ（β）・Ｐ・Ｌ１・Ｆ（ｄ）・Ｌ３（φ）
及び
Ｍ−＝Ｌ３（φ）・Ｆ（ｄ）・Ｌ１・Ｐ・Ｆ（β）・Ｒ−（α）・Ｐ
すなわち、下記数１３式となる。
【数１３】
【００４７】
これから分かるように、アライメント誤差は付加的な位相ずれを導入する。しかし、この位相ずれは、２つの対向伝播モードに対して同一であって、２つの対向伝播モード間の相対的な位相差には影響を及ぼすことなく、その位相差はｄに等しいままである。アライメント誤差は、又付加的な損失をも惹起するが、そのアライメント誤差の角度θが小さければ、この損失がモードの従属化制御に重大な影響を及ぼすことはない。
【００４８】
従って、共振器の中に第２の偏光子１２を導入すると、四分の一波長板のアライメント誤差に起因するスプリアスな影響が排除され、強度の制御デバイスと移相器によって導入されるバイアスとを完全に無関係にすることができる。
【００４９】
四分の一波長板は相反的な光学構成素子である。従って、図７に示すように、従属化制御装置を含む共振器であって、少なくとも、
・第１の直線偏光子７及び調節可能な非相反光学回転子６からなる第１の光学組立品であって、この形態においては相反光学回転子を必要としない第１の光学組立品と、
・連続的に、第１の四分の一波長板８、第２の非相反光学回転子９及び第２の四分の一波長板１０からなる第２の光学組立品であって、第１の波長板８の軸は、直線偏光子の偏光方向に対して角度φだけ傾いており、
φ＝π／４＋θ
であって、θは０ではなく、
さらに、第２の波長板１０の軸は、直線偏光子の偏光方向に対して約４５°傾いていると共に第１の波長板８の軸に対して約９０°傾いている第２の光学組立品と、
を備えた共振器を作り上げることができる。
【００５０】
第１の波長板に関するジョーンズ行列Ｌ３（φ）は既知である。従って、この形態のジョーンズ行列は上記と同じ符号を用いて、
Ｍ＋＝Ｆ（β）・Ｌ３（φ）・Ｆ（ｄ）・Ｌ２・Ｐ
及び
Ｍ−＝Ｐ・Ｌ２・Ｆ（ｄ）・Ｌ３（φ）・Ｆ（β）
である。
【００５１】
第１の行列は、
λ＋＝ｃｏｓ（β＋θ）ｅｉ（θ＋ｄ）
の固有値を有することができ、第２の行列は、
λ−＝ｃｏｓ（β−θ）ｅｉ（θ−ｄ）
の固有値を有することができることを示すことができる。
【００５２】
従って、この光学配置によって、モード強度の変調と位相ずれとがモードの伝播方向によって異なることになる。実際のところ、同じ効果が、光学構成素子が１つ少ない第１の実施形態に関して得られるのである。
【００５３】
これら２つの実施形態において、非相反回転子は、ＴＧＧ（テルビウム−ガドリニウム−ガーネット）又はＹＡＧ（イットリウム−アルミニウム−ガーネット）のような材料の棒からなるファラデー回転子でもよい。この棒は、一定の非相反効果を得るために磁石の磁界に置かれるか、あるいは、従属化制御システムによって制御される可変効果を得るためにソレノイド磁界の中に置かれる。一定バイアスのために、変動を制限する飽和状態で材料を用いることもできることが有利である。
【００５４】
相反回転子は光学的に活性な素子である。それは、波長板又は第２の偏光光学素子によって代替することもできるし、又、それを、光学ビームが平面内を伝播しないように共振器内に反射鏡を特殊配置した非平面型共振器によって実現してもよい。回転子の効果は一定あるいは可変のいずれでもよいが、可変の場合は従属化制御システムによって制御する（特許文献１）。
【００５５】
本発明によるいくつかのレーザジャイロを組み合わせて、３つの異なる軸に従う角速度又は相対角度位置の測定システムを作り上げることももちろん可能である。このようなシステムは、例えば１つの共通の機械構造に搭載された３つのレーザジャイロを含む。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明によるレーザジャイロの全体概略図である。
【図２】相反光学回転子の作動原理を示す図である。
【図３】非相反光学回転子の作動原理を示す図である。
【図４】偏光子、相反光学回転子及び非相反光学回転子の組み合わせの作動原理を示す図である。
【図５】第１の四分の一波長板、第２の非相反光学回転子及び第２の四分の一波長板からなる組立品の作動原理を示す図である。
【図６】本発明によるレーザジャイロの第１の変形実施形態の作動を示す図である。
【図７】本発明によるレーザジャイロの第２の変形実施形態の作動を示す図である。
【符号の説明】
【００５７】
１ リング形状の光学共振器、共振器
２ 半導体増幅器手段
３ 従属化制御装置
４ 測定計器
５ 相反光学回転子、光学素子
６ 第１の非相反光学回転子
７ 第１の直線偏光子
８ 第１の四分の一波長板
９ 第２の非相反光学回転子
１０ 第２の四分の一波長板
１２ 第２の偏光子
１０１ 第１の光学モード、ビーム
１０２ ビーム
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転速度又は相対角度位置の測定に用いる半導体レーザジャイロに関する。このタイプの装置は特に航空用途に使用される。
【背景技術】
【０００２】
レーザジャイロはおよそ３０年前に開発されたもので、今日では広く販売され、使用されている。その作動はサニャック効果に基づいているが、サニャック効果は、回転する双方向のリング形状のレーザ共振器において生じる周波数の差で、対向伝播と言われる反対方向に伝播する２つの光学放射モード間の周波数の差Ωを意味している。通常、周波数の差Ωは、次式、すなわち、
Ω＝４Ａω／λＬ
で表される。式中、Ｌ及びＡはそれぞれ共振器の長さ及び面積、λはサニャック効果を含まないレーザ放射の波長であり、ωはレーザジャイロの回転角速度である。
【０００３】
２つの放射ビームのビートのスペクトル分析によって得られるΩの値から、ωの値をきわめて正確に得ることができる。
【０００４】
角度位置が変化する間に進行するビートの縞を電子的にカウントすると、角度位置の相対値もきわめて正確に得られる。
【０００５】
レーザジャイロを製作するには、いくつかの技術的難点を解決する必要がある。第１の問題は２つのビーム間のビートの質に関連しており、このビートの質がレーザの正確な作動を決定する。ビートが正確であるためには、双方向に放射される強度における適度の安定性と相対的な同等性とが必要である。しかし、半導体レーザの場合には、安定性と同等性とは、モード−モード競合のために確実には実現されない。この競合によって、２つの対向伝播モードの一方が利用可能なゲインを独占して、もう一方のモードが損なわれるからである。半導体のリング形状レーザにおける双方向放射の不安定性の問題は、２つの対向伝播モードの強度間の差異をある設定値の近傍に従属化制御するように考えられた反作用ループを設けることによって解決することができる。このループは、例えば相反回転素子、非相反回転素子及び偏光素子を用いてその損失を伝播方向に連結する（特許文献１）か、あるいは、例えば相反回転素子、非相反回転素子及び偏光放射結晶を用いてそのゲインを伝播方向に連結する（特許文献２）ことによって、レーザに作用する。一旦従属化制御されてしまうと、レーザは２つの対向伝播ビームを安定した強度で放射するので、レーザジャイロとして用いることができる。
【０００６】
第２の技術的な難点は低回転速度に関連している。レーザジャイロはある回転速度を超えて初めて正確に作動するからである。低回転速度においては、サニャックのビート信号が２つの対向伝播モードの結合によって消失する。これは、共振器中の存在する種々の光学素子の光の後方散乱によるものである。この現象が観察される回転速度範囲は、一般的に不感域と呼称され、代表的な数１０ｋＨｚのビート周波数に相当する。この問題は半導体に固有のものではなく、ガスのレーザジャイロでも現れる。レーザジャイロのこの第２のタイプの問題に対する最も普通の解決策は、装置を人工的に不感域外に置くような強制的かつ周知の動きを装置に与えることによって、それをできるだけ頻繁に機械的に動かすことである。
【特許文献１】仏国特許出願公開第２８５３０６１号明細書
【特許文献２】仏国特許出願公開第２８６３７０２号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、不感域を除去する特殊な光学装置によって、半導体レーザの不安定性を制御するのに必要な光学装置を完成させることにある。これによって、可動部品がなく、安定でかつ不感域のない「完全に光学的な」半導体レーザが得られる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
さらに詳細には、本発明は、設定された回転軸に関する角速度又は角度位置を測定するレーザジャイロに関するもので、少なくとも、
・リング形状の光学共振器と、
・半導体増幅器手段と、
・少なくとも、第１の直線偏光子、第１の非相反光学回転子及び光学素子からなる第１の光学組立品であって、前記光学素子は相反光学回転子又は複屈折素子のいずれかであり、さらにその効果の少なくとも１つ又はその複屈折性が調節可能である第１の光学組立品を含む従属化制御装置と、
・測定計器と、
を備えたレーザジャイロにおいて、
前記共振器が、又、
・連続的に、第１の四分の一波長板と、第２の非相反光学回転子と、第１の四分の一波長板の主軸に垂直な主軸を有する第２の四分の一波長板とからなる第２の光学組立品、
を備えて、
第１の直線偏光伝播モードが共振器の中で第１の方向に伝播することができ、第１の伝播モードに平行に直線偏光された第２の伝播モードが共振器の中で反対方向に伝播することができ、その場合、第１の四分の一波長板及び第２の四分の一波長板の主軸は、伝播モードの直線偏光方向に対して４５°傾いていると共に互いに垂直であり、かつ、２つのモードの光学周波数は異なっているようにすることを特徴とするレーザジャイロを対象としている。
【０００９】
又、共振器が、第１の直線偏光子の軸に平行な軸を有する第２の直線偏光子を備え、第１の非相反光学回転子と光学素子とからなる光学組立品が第１及び第２の偏光子の間に位置するように配置されることも有利である。
【００１０】
さらに又、本発明は、設定された回転軸に関する角速度又は角度位置を測定するレーザジャイロに関し、少なくとも、
・リング形状の光学共振器と、
・半導体増幅器手段と、
・測定計器と、
を備えたレーザジャイロにおいて、
前記共振器が、又、
・少なくとも、第１の直線偏光子及び調節可能な非相反光学回転子からなる第１の光学組立品を含む従属化制御装置と、
・連続的に、第１の四分の一波長板、第２の非相反光学回転子及び第２の四分の一波長板からなる第２の光学組立品であって、この第１の波長板の軸は直線偏光子の偏光方向に対して４５°以外の角度だけ傾いており、この第２の波長板の軸は直線偏光子の偏光方向に対して約４５°傾いている第２の光学組立品と、
を備えて、
第１の伝播モードが共振器の中で第１の方向に伝播することができ、かつ、第２の伝播モードが共振器の中で反対方向に伝播することができ、両モードの光学周波数は異なっているようにすることを特徴とするレーザジャイロを対象としている。
【００１１】
３つの異なる軸に従って角速度又は相対角度位置を測定するシステムは、異なる方向に向けられ、１つの共通の機械構造に搭載された、本発明による３つのレーザジャイロを好適に含むことができることが有利である。
【００１２】
以下の非制限的な説明と添付の図面とから、本発明がさらによく理解され、さらに別の利点が明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明による特殊な装置は、次の２つの特殊機能、すなわち、
・対向伝播モードの強度を従属化制御すること、
・不感域を除去すること、
を実現しなければならない。
【００１４】
これらの機能を実現するため、装置は、異なる周波数における２つの光学モードを共振器の内部に発生させる。第１の伝播モードは共振器の中で第１の伝播方向に回転し、第２のモードは反対の伝播方向に回転する。
【００１５】
これら２つのモードの周波数の差と強度の従属化制御を図１に示すような本発明によるレーザジャイロによって行うことができる。このレーザジャイロは、主に、
・リング形状の光学共振器１と、
・半導体増幅器手段２と、
・測定計器４と
・少なくとも、第１の直線偏光子７、第１の非相反光学回転子６及び光学素子からなる第１の光学組立品であって、この場合、この光学素子は相反光学回転子５であり、さらに、その効果の少なくとも１つが調節可能であり、回転子効果の設定制御が図１の点線の矢印で示される第１の光学組立品を含む従属化制御装置と、
・連続的に、第１の四分の一波長板８、第２の非相反光学回転子９、及び、第１の四分の一波長板の主軸に垂直な主軸を有する第２の四分の一波長板１０からなる第２の光学組立品と、
を備えて、
第１の直線偏光伝播モードが共振器の中で第１の方向に伝播することができ、第１の伝播モードに平行に直線偏光された第２の伝播モードが共振器の中で反対方向に伝播することができ、その場合、第１の四分の一波長板及び第２の四分の一波長板の主軸は、伝播モードの直線偏光方向に対して４５°傾いていると共に互いにほぼ垂直であり、かつ、２つのモードの光学周波数は異なっているようにする。
【００１６】
第１の光学組立品は相反光学回転子５及び非相反光学回転子６を含んでいる。光波の偏光の光学回転は、この特性を有する光学構成素子において光波が反射された（往き及び戻り）後に、偏光の回転の効果が加わる場合、非相反的と呼称され、この光学構成素子は非相反光学回転子と呼称される。例えば、ファラデー効果を有する材料は、磁界に置かれた場合に、それを通過するビームの偏光面を回転する材料である。この効果は相反的ではない。従って、反対方向に通過する同じビームは、その偏光面が同じ方向に回転されることになろう。この原理が図３に示されている。伝播の方向は水平の矢印で示される。直線偏光されたビーム１０１の偏光方向は、そのビームが構成素子６を通過するとファラデー効果によって直接センス（ｄｉｒｅｃｔ ｓｅｎｓｅ）において角度βだけ回転される（図３上）。その偏光方向が当初の方向からβだけ回転された、逆方向に伝播する同じビーム１０２を、ファラデー効果を有する構成素子に再照射すると、その偏光方向は、その構成素子を通過する際に再度βだけ回転し、反射後の全回転角は２βとなる（図３下）。
【００１７】
従来の相反回転子５においては、ビーム１０１の偏光方向は直接センスにおいて＋αだけ回転し、ビーム１０２の偏光方向は、逆の伝播方向において−αだけ回転するので、図２に示すように当初の偏光方向が得られる。
【００１８】
第１の光学組立品の作動が図４に示される。
【００１９】
本発明によるタイプの共振器においては、対向伝播モードの固有状態が、偏光子７の軸に平行な軸に沿って直線偏光される。直接センスにおいては、第１の光学モード１０１が、最初に相反回転子５を通過し、次いで第１の非相反光学回転子６を通過し、最後に偏光子７を通過する。この結果、その偏光方向は、第１の素子通過後に角度αだけ回転し、第２の素子通過後には角度α＋βだけ回転する。従って、偏光子７を通過すると、モードは係数ｃｏｓ２（α＋β）だけ減衰してしまうことになる。逆方向においては、第２の光学モードも１周後に偏光子７によって減衰させられるが、この第２の係数はｃｏｓ２（α−β）であることを証明することができる。従って、モードはその伝播方向によって異なる形で減衰し、その減衰量は、２つのモードが受ける偏光の効果の程度に直接依存している。このため、２つの値α又はβの少なくともいずれか１つを変えて、従属化制御装置を通る２つのモードの偏光が受ける効果を変化させることによって、対向伝播するモードの強度を変えることが可能になる。このようにして、異なるモードの強度が一定値の近傍に従属化制御される。
【００２０】
第２の光学組立品の作動が図５に示される。直線偏光された光学モード１０１（図５における直角矢印）が第１の四分の一波長板８を通過するときに、二重線の矢印で示すこの遅延板の主軸が偏光方向に対して４５°傾いていると、モードの偏光は、右回りの円偏光で出射する（図５の実線の半円矢印）。
【００２１】
この円偏光波には、それが第２の非相反光学回転子９を通過する際に、非相反位相差ｄが生じる。円偏光波は、それから、第１の四分の一波長板の主軸に垂直な主軸を有する第２の四分の一波長板１０によって、再度直線偏光波に変換される。このようにして、この第２の光学組立品を通過するモードに非相反位相差が導入されるが、光波の直線偏光は保持されている。
【００２２】
従って、上記の装置を用いると、共振器の内部に、反対方向に伝播する２つのモードを発生させること、それらを同じ強度レベルに維持する制御方法で可変に減衰させること、かつ又、これらのモードに相反及び非相反位相差を導入することが可能になる。固有モードとその周波数を決定するために、ジョーンズ行列の形式を用いる。一般的には、この行列は、光学伝播モードに対する構成素子の影響を、光学モードの伝播方向に垂直な平面に関連付けられる２×２行列によって表現するものである。
【００２３】
共振器内の全構成素子の最終的な影響を求めるために、これらの構成素子を表現する種々の行列の積の固有状態だけを決定する。この積は必ずしも可換ではないので、行列はビームの伝播方向に従って変わる場合がある。
【００２４】
この共振器の中にある種々の光学素子の行列は次のとおりである。すなわち、
直接センスと呼称される第１の回転方向において交差される相反回転子に対しては、行列Ｒ＋（α）は、下記数１式である。
【数１】
【００２５】
逆センス（ｏｐｐｏｓｉｔｅ ｓｅｎｓｅ）と呼称される第２の回転方向において交差される相反回転子に対しては、行列Ｒ−（α）は、下記数２式である。
【数２】
【００２６】
非相反回転子については、行列Ｆ（β）は、伝播方向に無関係であって、下記数３式である。
【数３】
【００２７】
偏光子に対しては、行列Ｐは、下記数４式である。
【数４】
【００２８】
４５°回転された四分の一波長板については、行列Ｌ１は、下記数５式である。
【数５】
【００２９】
又、１３５°回転された四分の一波長板については、行列Ｌ２は、下記数６式である。
【数６】
【００３０】
直接センス及び逆方向に伝播するモードに対して、共振器中にある全光学デバイスを表現する行列Ｍ＋及びＭ−は、簡単な乗算によって、
Ｍ＋＝Ｐ・Ｒ＋（α）・Ｆ（β）・Ｌ１・Ｆ（ｄ）・Ｌ２
及び
Ｍ−＝Ｌ２・Ｆ（ｄ）・Ｌ１・Ｆ（β）・Ｒ−（α）・Ｐ
すなわち、下記数７式として得ることができる。
【数７】
【００３１】
行列Ｍ＋及びＭ−を知ることによって、共振器内を伝播するであろう光学モードの固有状態を決定することができる。それぞれの伝播方向において、ゼロでない固有値を有する固有状態、以下（＋）（−）の符号を付す固有状態が存在する。
【００３２】
（＋）及び（−）の係数は伝播方向によって異なるので、２つの係数値α又はβのいずれか１つを変えることによって、対向伝播モードを一定の強度に従属化制御することが可能になる。
【００３３】
もしレーザジャイロが回転しなければ、長さＬのリング形状のレーザ共振器内の光学モードの周波数νは、このモードが共振器を１周した後毎に受ける位相差φに一般的に関連付けられ、下記数８式で表現される。但し、式中のｎは整数であり、ｃは光の速度である。
【数８】
【００３４】
２つのモードは角度２ｄだけずれているので、モード間に存在する周波数差Δνは、下記数９式である。
【数９】
【００３５】
従って、この差が十分に大きければ２つのモード（＋）及び（−）の結合は生じない。Δνの選定はレーザジャイロの所要の作動範囲によって設定される。
【００３６】
この条件を確実に実現するには、ただ、非相反回転子の光学的並びに幾何学的パラメータを適切に決めればよい。
【００３７】
共振器が回転する場合は、固有周波数は、サニャック効果によって±Ω／２の周波数だけずれることになる。符合はモードの伝播方向による。この場合、周波数差Δνｓは、下記数１０式である。
【００３８】
【数１０】
【００３９】
既知のパラメータのみによって決まるΔνと、測定されるΔνｓを知れば回転角速度を定めるビート周波数Ωを得ることができる。角度位置が変化する間に進行するビートの縞を電子的にカウントすると、角度位置の相対値もきわめて正確に得ることができる。
【００４０】
周波数差Δνｓを測定するための種々の操作は測定計器によって行う。この計器は次の各装置を含んでいる。すなわち、
・第１の伝播モードを第２の伝播モードと干渉させる光学装置、
・第１の伝播モードと第２の伝播モードとの間の光学周波数差Δνｓを測定する光電子工学装置、及び、
・ビート周波数差Ωを得るための電子装置又はビート信号の縞をカウントする電子装置、
である。
【００４１】
四分の一波長板の光学軸は完全にはアライメントされていないことがある。この場合は、対向伝播モード間の周波数差は、測定結果を変える可能性がある非相反効果に関連するスプリアス項を含んでいる。この問題を解決する簡単な方法を図６に示す。共振器は、第１の偏光子の軸に平行な軸を有する第２の偏光子１２を含んでおり、第１の非相反光学回転子と光学素子とからなる光学組立品は、この第１及び第２の偏光子の間に配置される。
【００４２】
この場合は、四分の一波長板の軸は偏光子の軸の４５°に完全にアライメントされ、この新しい形態のジョーンズ行列は上記と同じ符号を用いて、
Ｍ＋＝Ｐ・Ｒ＋（α）・Ｆ（β）・Ｐ・Ｌ１・Ｆ（ｄ）・Ｌ２
及び
Ｍ−＝Ｌ２・Ｆ（ｄ）・Ｌ１・Ｐ・Ｆ（β）・Ｒ−（α）・Ｐ
すなわち、下記数１１式で記述される。
【数１１】
【００４３】
伝播モードは、明らかに前記と同じ周波数及び同じ係数を有する。
【００４４】
四分の一波長板の軸が完全にはアライメントされない場合は、第１の波長板の軸と偏光子の軸との間の角度φは、
φ＝π／４＋θ
である。ここでθはアライメント誤差の角度である。
【００４５】
このような四分の一波長板に関するジョーンズ行列Ｌ３（φ）は、下記数１２であることを示すことができる。
【数１２】
【００４６】
この場合、ジョーンズ行列は、
Ｍ＋＝Ｐ・Ｒ＋（α）・Ｆ（β）・Ｐ・Ｌ１・Ｆ（ｄ）・Ｌ３（φ）
及び
Ｍ−＝Ｌ３（φ）・Ｆ（ｄ）・Ｌ１・Ｐ・Ｆ（β）・Ｒ−（α）・Ｐ
すなわち、下記数１３式となる。
【数１３】
【００４７】
これから分かるように、アライメント誤差は付加的な位相ずれを導入する。しかし、この位相ずれは、２つの対向伝播モードに対して同一であって、２つの対向伝播モード間の相対的な位相差には影響を及ぼすことなく、その位相差はｄに等しいままである。アライメント誤差は、又付加的な損失をも惹起するが、そのアライメント誤差の角度θが小さければ、この損失がモードの従属化制御に重大な影響を及ぼすことはない。
【００４８】
従って、共振器の中に第２の偏光子１２を導入すると、四分の一波長板のアライメント誤差に起因するスプリアスな影響が排除され、強度の制御デバイスと移相器によって導入されるバイアスとを完全に無関係にすることができる。
【００４９】
四分の一波長板は相反的な光学構成素子である。従って、図７に示すように、従属化制御装置を含む共振器であって、少なくとも、
・第１の直線偏光子７及び調節可能な非相反光学回転子６からなる第１の光学組立品であって、この形態においては相反光学回転子を必要としない第１の光学組立品と、
・連続的に、第１の四分の一波長板８、第２の非相反光学回転子９及び第２の四分の一波長板１０からなる第２の光学組立品であって、第１の波長板８の軸は、直線偏光子の偏光方向に対して角度φだけ傾いており、
φ＝π／４＋θ
であって、θは０ではなく、
さらに、第２の波長板１０の軸は、直線偏光子の偏光方向に対して約４５°傾いていると共に第１の波長板８の軸に対して約９０°傾いている第２の光学組立品と、
を備えた共振器を作り上げることができる。
【００５０】
第１の波長板に関するジョーンズ行列Ｌ３（φ）は既知である。従って、この形態のジョーンズ行列は上記と同じ符号を用いて、
Ｍ＋＝Ｆ（β）・Ｌ３（φ）・Ｆ（ｄ）・Ｌ２・Ｐ
及び
Ｍ−＝Ｐ・Ｌ２・Ｆ（ｄ）・Ｌ３（φ）・Ｆ（β）
である。
【００５１】
第１の行列は、
λ＋＝ｃｏｓ（β＋θ）ｅｉ（θ＋ｄ）
の固有値を有することができ、第２の行列は、
λ−＝ｃｏｓ（β−θ）ｅｉ（θ−ｄ）
の固有値を有することができることを示すことができる。
【００５２】
従って、この光学配置によって、モード強度の変調と位相ずれとがモードの伝播方向によって異なることになる。実際のところ、同じ効果が、光学構成素子が１つ少ない第１の実施形態に関して得られるのである。
【００５３】
これら２つの実施形態において、非相反回転子は、ＴＧＧ（テルビウム−ガドリニウム−ガーネット）又はＹＡＧ（イットリウム−アルミニウム−ガーネット）のような材料の棒からなるファラデー回転子でもよい。この棒は、一定の非相反効果を得るために磁石の磁界に置かれるか、あるいは、従属化制御システムによって制御される可変効果を得るためにソレノイド磁界の中に置かれる。一定バイアスのために、変動を制限する飽和状態で材料を用いることもできることが有利である。
【００５４】
相反回転子は光学的に活性な素子である。それは、波長板又は第２の偏光光学素子によって代替することもできるし、又、それを、光学ビームが平面内を伝播しないように共振器内に反射鏡を特殊配置した非平面型共振器によって実現してもよい。回転子の効果は一定あるいは可変のいずれでもよいが、可変の場合は従属化制御システムによって制御する（特許文献１）。
【００５５】
本発明によるいくつかのレーザジャイロを組み合わせて、３つの異なる軸に従う角速度又は相対角度位置の測定システムを作り上げることももちろん可能である。このようなシステムは、例えば１つの共通の機械構造に搭載された３つのレーザジャイロを含む。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明によるレーザジャイロの全体概略図である。
【図２】相反光学回転子の作動原理を示す図である。
【図３】非相反光学回転子の作動原理を示す図である。
【図４】偏光子、相反光学回転子及び非相反光学回転子の組み合わせの作動原理を示す図である。
【図５】第１の四分の一波長板、第２の非相反光学回転子及び第２の四分の一波長板からなる組立品の作動原理を示す図である。
【図６】本発明によるレーザジャイロの第１の変形実施形態の作動を示す図である。
【図７】本発明によるレーザジャイロの第２の変形実施形態の作動を示す図である。
【符号の説明】
【００５７】
１ リング形状の光学共振器、共振器
２ 半導体増幅器手段
３ 従属化制御装置
４ 測定計器
５ 相反光学回転子、光学素子
６ 第１の非相反光学回転子
７ 第１の直線偏光子
８ 第１の四分の一波長板
９ 第２の非相反光学回転子
１０ 第２の四分の一波長板
１２ 第２の偏光子
１０１ 第１の光学モード、ビーム
１０２ ビーム
【特許請求の範囲】
【請求項１】
設定された回転軸に関する角速度又は相対角度位置を測定するレーザジャイロであって、少なくとも、
・リング形状の光学共振器（１）と、
・半導体増幅器手段（２）と、
・少なくとも、第１の直線偏光子（７）、第１の非相反光学回転子（６）及び光学素子からなる第１の光学組立品であって、前記光学素子は相反光学回転子（５）又は複屈折素子のいずれかであり、さらにその効果の少なくとも１つ又はその複屈折性が調節可能である第１の光学組立品を含む従属化制御装置（３）と、
・測定計器（４）と、
を備えたレーザジャイロにおいて、
前記共振器（１）が、又、
・連続的に、第１の四分の一波長板（８）と、第２の非相反光学回転子（９）と、前記第１の四分の一波長板の主軸に垂直な主軸を有する第２の四分の一波長板（１０）とからなる第２の光学組立品、
を備えて、
第１の直線偏光伝播モードが前記共振器の中で第１の方向に伝播することができ、前記第１の伝播モードに平行に直線偏光された第２の伝播モードが前記共振器の中で反対方向に伝播することができ、その場合、前記第１の四分の一波長板及び前記第２の四分の一波長板の主軸は、前記伝播モードの直線偏光方向に対して４５°傾いており、かつ、前記２つのモードの光学周波数は異なっているようにすることを特徴とするレーザジャイロ。
【請求項２】
前記共振器が、前記第１の直線偏光子の軸に平行な軸を有する第２の直線偏光子を備え、前記第１の非相反光学回転子（６）と前記光学素子（５）とからなる光学組立品がこの第１及び第２の偏光子の間に位置するように配置されることを特徴とする請求項１に記載のレーザジャイロ。
【請求項３】
設定された回転軸に関する角速度を測定するレーザジャイロであって、少なくとも、
・リング形状の光学共振器（１）と、
・半導体増幅器手段（２）と、
・測定計器（４）と、
を備えたレーザジャイロにおいて、
前記共振器（１）が、又、
・少なくとも、第１の直線偏光子（７）及び調節可能な非相反光学回転子（６）からなる第１の光学組立品を含む従属化制御装置（３）と、
・連続的に、第１の四分の一波長板（８）、第２の非相反光学回転子（９）及び第２の四分の一波長板（１０）からなる第２の光学組立品であって、この第１の波長板の軸は前記直線偏光子の偏光方向に対して４５°以外の角度だけ傾いており、この第２の波長板の軸は前記直線偏光子の偏光方向に対して約４５°傾いている第２の光学組立品と、
を備えて、
第１の伝播モードが前記共振器の中で第１の方向に伝播することができ、第２の伝播モードが前記共振器の中で反対方向に伝播することができ、両モードの光学周波数は異なっているようにすることを特徴とするレーザジャイロ。
【請求項４】
３つの異なる軸に従って角速度又は相対角度位置を測定するシステムにおいて、そのシステムが、異なる方向に向けられ、１つの共通の機械構造に搭載された請求項１〜３のいずれか１項に記載の３つのレーザジャイロを含むことを特徴とするシステム。
【請求項１】
設定された回転軸に関する角速度又は相対角度位置を測定するレーザジャイロであって、少なくとも、
・リング形状の光学共振器（１）と、
・半導体増幅器手段（２）と、
・少なくとも、第１の直線偏光子（７）、第１の非相反光学回転子（６）及び光学素子からなる第１の光学組立品であって、前記光学素子は相反光学回転子（５）又は複屈折素子のいずれかであり、さらにその効果の少なくとも１つ又はその複屈折性が調節可能である第１の光学組立品を含む従属化制御装置（３）と、
・測定計器（４）と、
を備えたレーザジャイロにおいて、
前記共振器（１）が、又、
・連続的に、第１の四分の一波長板（８）と、第２の非相反光学回転子（９）と、前記第１の四分の一波長板の主軸に垂直な主軸を有する第２の四分の一波長板（１０）とからなる第２の光学組立品、
を備えて、
第１の直線偏光伝播モードが前記共振器の中で第１の方向に伝播することができ、前記第１の伝播モードに平行に直線偏光された第２の伝播モードが前記共振器の中で反対方向に伝播することができ、その場合、前記第１の四分の一波長板及び前記第２の四分の一波長板の主軸は、前記伝播モードの直線偏光方向に対して４５°傾いており、かつ、前記２つのモードの光学周波数は異なっているようにすることを特徴とするレーザジャイロ。
【請求項２】
前記共振器が、前記第１の直線偏光子の軸に平行な軸を有する第２の直線偏光子を備え、前記第１の非相反光学回転子（６）と前記光学素子（５）とからなる光学組立品がこの第１及び第２の偏光子の間に位置するように配置されることを特徴とする請求項１に記載のレーザジャイロ。
【請求項３】
設定された回転軸に関する角速度を測定するレーザジャイロであって、少なくとも、
・リング形状の光学共振器（１）と、
・半導体増幅器手段（２）と、
・測定計器（４）と、
を備えたレーザジャイロにおいて、
前記共振器（１）が、又、
・少なくとも、第１の直線偏光子（７）及び調節可能な非相反光学回転子（６）からなる第１の光学組立品を含む従属化制御装置（３）と、
・連続的に、第１の四分の一波長板（８）、第２の非相反光学回転子（９）及び第２の四分の一波長板（１０）からなる第２の光学組立品であって、この第１の波長板の軸は前記直線偏光子の偏光方向に対して４５°以外の角度だけ傾いており、この第２の波長板の軸は前記直線偏光子の偏光方向に対して約４５°傾いている第２の光学組立品と、
を備えて、
第１の伝播モードが前記共振器の中で第１の方向に伝播することができ、第２の伝播モードが前記共振器の中で反対方向に伝播することができ、両モードの光学周波数は異なっているようにすることを特徴とするレーザジャイロ。
【請求項４】
３つの異なる軸に従って角速度又は相対角度位置を測定するシステムにおいて、そのシステムが、異なる方向に向けられ、１つの共通の機械構造に搭載された請求項１〜３のいずれか１項に記載の３つのレーザジャイロを含むことを特徴とするシステム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００７−２２１０６１（Ｐ２００７−２２１０６１Ａ）
【公開日】平成１９年８月３０日（２００７．８．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−４２７９０（Ｐ２００６−４２７９０）
【出願日】平成１８年２月２０日（２００６．２．２０）
【出願人】（５０５１５７４８５）テールズ (231)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年８月３０日（２００７．８．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年２月２０日（２００６．２．２０）
【出願人】（５０５１５７４８５）テールズ (231)
【Ｆターム（参考）】
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