DE4412764A1 - Lichtleitfaser-Kreisel - Google Patents

Description

Die Erfindung befaßt sich mit einem Lichtleitfaser-Kreisel, und insbesondere mit der Verminderung der bei einem Lichtleitfaser- Kreisel einzusetzenden optischen Teile.

Eine Bauart eines üblichen Lichtleitfaser-Kreisels weist eine Lichtquelle mit einer Laserdiode zur Abgabe eines Lichtsignals, einen ersten Optokoppler mit Strich- und Kreuzzuständen für die Lichtsignale, um einen oder zwei Ausgangsanschlüsse zu wählen, einen; Polarisator zur Polarisierung der Lichtsignale und zur Herabsetzung des Interfrenzrauschens der Lichtsignale, einen zweiten Optokoppler, welcher die gleiche Funktion wie der erste Optokoppler hat, eine Lichtleitfaser-Sensorschleife zur Aus­ breitung der Lichtsignale in Uhrzeigerrichtung und Gegenuhrzei­ gerrichtung, einen Phasenmodulator zur Modulation der Phasen der Lichtsignale, welche sich durch die Sensorschleife ausbreiten, einen Lichtempfänger einer Photodiode zum Empfangen eines Lichtsignals, welches von dem ersten Optokoppler geliefert wird, und eine Signalverarbeitungsschaltung zum Verarbeiten eines elektrischen Signals auf, welches von dem Lichtempfänger geliefert wird, um eine Rotationswinkelbeschleunigung nach Maßgabe der nachstehend angegebenen Gleichung zu ermitteln:

Ω = Φ s/a

wobei "Ω" die Rotationswinkelgeschwindigkeit, "ψs" eine Sag­ nac′sche Phasendifferenz ist, das heißt eine Phasendifferenz der Lichtsignale, die sich durch die Sensorschleife in Uhrzeigerrich­ tung und Gegenuhrzeigerrichtung ausgebreitet haben, und "a" durch die nachstehend angegebene Gleichung definiert ist:

a = 4π Rl/λ c

wobei "R" der Radius der Sensorschleife ist, "l" die Länge der Sensorschleife ist, "λ" die Wellenlänge des Lichtsignals ist, und "c" die Lichtgeschwindigkeit ist.

Im Betriebszustand wird ein Lichtsignal von der Lichtquelle zur Lieferung zu dem ersten Optokoppler abgegeben, und das Licht­ signal wird dann über den Polarisator dem zweiten Optokoppler zugeleitet. Somit wird das Lichtsignal zur Ausbreitung durch die Sensorschleife in Uhrzeigerrichtung und Gegenuhrzeigerrichtung unterteilt und dann zu dem zweiten Optokoppler zurückgeleitet. Das zurückgeleitete Lichtsignal liegt in Gegenrichtung zum Polarisator an dem ersten Optokoppler an, von dem aus das Lichtsignal zu dem Lichtempfänger geleitet wird. Im Licht­ empfänger wird das Lichtsignal in ein elektrisches Signal umgewandelt, welches dann in der Signalverarbeitungsschaltung verarbeitet wird. Somit wird eine Rotationswinkelgeschwindigkeit eines sich drehenden Teils, an dem die Sensorschleife angebracht ist, in der Signalverarbeitungsschaltung ermittelt. Bei diesem üblichen Lichtleitfaser-Kreisel erhält man selbst dann, wenn eine Lichtquelle ein weniger linear polarisiertes Lichtsignal ausgibt, eine vorbestimmte Präzision bei der Ermittlung und der Erfassung der Rotationswinkelgeschwindigkeit, da ein Polarisator eingesetzt wird.

Bei dem üblichen Lichtleitfaser-Kreisel jedoch ist ein Nachteil darin zu sehen, daß die Anzahl der optischen Teile groß ist, wodurch sich die Kosten für die Herstellung hierfür vergrößern und die Montage eines solchen Kreisels infolge dieser großen Anzahl von optischen Teilen schwierig ist.

Aus diesem Grunde wurde eine weitere Bauart eines üblichen Lichtleitfaser-Kreisels vorgeschlagen, bei dem eine Photodiode integriert mit einer Laserdiode vorgesehen ist, so daß der vorstehend genannte, erste Optokoppler entfallen kann, um die Anzahl der optischen Teile herabzusetzen.

Jedoch wird der vorstehend genannte Nachteil bei dem letztgenann­ ten, üblichen Lichtleitfaser-Kreisel nicht überwunden, da die Herabsetzung der Anzahl von optischen Teilen nicht ausreichend genug ist.

Die Erfindung zielt daher darauf ab, einen Lichtleitfaser-Kreisel bereitzustellen, bei dem die Anzahl der optischen Teile her­ abgesetzt ist, um die Kosten zur Herstellung desselben zu senken und die Montage desselben zu erleichtern.

Ferner zielt die Erfindung darauf ab, einen Lichtleitfaser- Kreisel bereitzustellen, bei dem man eine gesteigerte Zuver­ lässigkeit entsprechend der Abnahme der Anzahl der optischen Teile erhält.

Ferner soll nach der Erfindung ein Lichtleitfaser-Kreisel bereitgestellt werden, bei dem eine kostengünstige Laserdiode eingesetzt wird, da Einrichtungen zur Herabsetzung des Inter­ ferenzrauschens vorhanden sind.

Gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung zeichnet sich ein Lichtleitfaser-Kreisel durch folgendes aus:
eine Lichtquelle zur Abgabe eines Lichtsignals;
einen Optokoppler zum Empfangen des Lichtsignals, um daßelbe in erste und zweite Lichtsignale zu unterteilen, und um dritte und vierte Lichtsignale zu empfangen, welche als ein kombiniertes Lichtsignal verknüpft sind;
eine Lichtleitfaser-Sensorschleife, welche erste und zweite Enden hat, die ersten und zweiten Lichtsignale optisch mit den ersten und zweiten Enden der Lichtleitfaser-Sensorschleife gekoppelt sind, um eine Ausbreitung durch die Lichtleitfaser- Sensorschleife in Uhrzeigerrichtung und Gegenuhrzeigerrichtung zu ermöglichen, und die ersten und zweiten Lichtsignale als dritte und vierte Lichtsignale von den ersten und zweiten Enden zuzuleiten;
einen Lichtempfänger zum Empfangen des kombinierten Lichtsignals, welches in ein elektrisches Signal umzuwandeln ist, wobei das kombinierte Lichtsignal durch die Lichtquelle über­ tragen wird und der Lichtempfänger hinter der Lichtquelle angeordnet ist; und
eine Signalverarbeitungsschaltung zum Verarbeiten des elektrischen Signals, um eine Rotationswinkelgeschwindigkeit eines sich drehenden Teils nach Maßgabe einer Phasendifferenz der dritten und vierten Lichtsignale zu erhalten, wobei das sich drehende Teil mit der Lichtleitfaser-Sensorschleife versehen ist;
wobei die Lichtquelle eine Schwächungsfaktor- oder Ver­ stärkungsfaktordifferenz zwischen zwei Lichtsignalen mit orthogonalen Polarisationen hat; und
die Lichtleitfaser-Sensorschleife eine die Polarisations­ ebene beibehaltende Lichtleitfaser ist.

Gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung zeichnet sich ein Lichtleitfaser-Kreisel durch folgenden aus:
eine Lichtquelle zur Abgabe eines Lichtsignals;
eine Lichtleitfaser zur Ausbreitung des Lichtsignals zu einer vorbestimmten Position, wobei die Lichtleitfaser eine vorbestimmte Länge hat;
einen Optokoppler zum Empfangen des von der Lichtleitfaser zugeführten Lichtsignals zur Unterteilung in erste und zweite Lichtsignale und zum Empfangen von dritten und vierten Licht­ signalen, welche als ein kombiniertes Lichtsignal verknüpft sind;
eine Lichtleitfaser-Sensorschleife mit ersten und zweiten Enden, wobei die ersten und zweiten Lichtsignale optisch mit den ersten und zweiten Enden der Lichtleitfaser-Sensorschleife gekoppelt sind, um durch die Lichtleitfaser-Sensorschleife in Uhrzeigerrichtung und Gegenuhrzeigerrichtung sich ausbreiten zu können und all dritte und vierte Lichtsignale von den ersten und zweiten Enden zugeführt werden zu können;
einen Lichtempfänger zum Empfangen des kombinierten Lichtsignals, welches von der Lichtleitfaser zugeführt wird, um dieses in ein elektrisches Signal umzuwandeln, wobei das kombinierte Lichtsignal durch die Lichtquelle übertragen wird und der Lichtempfänger hinter der Lichtquelle angeordnet ist; und
eine Signalverarbeitungsschaltung zum Verarbeiten des elektrischen Signals, um eine Rotationswinkelgeschwindigkeit eines sich drehenden Teils nach Maßgabe einer Phasendifferenz der dritten und vierten Lichtsignale zu erhalten, wobei das sich drehende Teil mit der Lichtleitfaser-Sensorschleife versehen ist;
wobei die vorbestimmte Länge der Lichtleitfaser derart gewählt ist, daß ein Zusammenhang erfüllt ist, bei dem eine Abstandsdifferenz, welche durch die vorbestimmte Länge und eine Phasendifferenz der beiden orthogonal polarisierten Lichtstrahlen bestimmt ist, welche sich durch die Lichtleitfaser ausbreiten, größer als ein Interferenzabstand der Lichtquelle ist; und
die Lichtleitfaser und die Lichtleitfaser-Sensorschleife von einer eine Polarisationsebene beibehaltenden Lichtleitfaser gebildet werden.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung von bevorzugten Aus­ führungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung. Darin zeigt

Fig. 1 eine schematische Ansicht zur Verdeutlichung eines Lichtleitfaser-Kreisels gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung,

Fig. 2 ein Diagramm zur Verdeutlichung eines Extinktions­ verhältnisses relativ zu einem Strom für eine Laser­ diode als eine Lichtquelle bei der ersten bevorzugten Ausführungsform,

Fig. 3A und 3B Diagramme zur Verdeutlichung der statischen Trift- und Temperaturaeristika in Zuständen, wenn kein Polarisator wie bei dem Lichtleitfaser-Kreisel gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform vorgesehen ist, und wenn ein Polarisator wie bei einem üblichen Lichtleitfaser-Kreisel vorgesehen ist,

Fig. 4 eine schematische Ansicht zur Verdeutlichung eines Lichtleitfaser-Kreisels gemäß einer zweiten bevorzug­ ten Ausführungsform nach der Erfindung,

Fig. 5 ein schematisches Diagramm zur Verdeutlichung eines Kupplungszustandes zwischen einer Laserdiode und einer Lichtleitfaser bei der zweiten bevorzugten Ausfüh­ rungsform,

Fig. 6 eine schematische Ansicht zur Verdeutlichung eines ersten, üblichen Lichtleitfaser-Kreisels, und

Fig. 7 eine schematische Ansicht zur Verdeutlichung einer zweiten, üblichen Ausführungsform eines Lichtleitfa­ ser-Kreisels.

Vor der Beschreibung eines Lichtleitfaser-Kreisels gemäß bevorzugten Ausführungsformen nach der Erfindung sollen zu erst die vorstehend genannten, üblichen Lichtleitfaser-Kreisel näher erläutert werden.

Fig. 6 zeigt einen ersten, üblichen Lichtleitfaser-Kreisel, welcher eine Lichtquelle 1 mit einer Laserdiode, erste und zweite Optokoppler 2a und 2b, einen Polarisator 3, einen Phasenmodulator 4, eine Lichtleitfaser-Sensorschleife 5, einen Lichtempfänger 6 mit einer Photodiode, einen Vorverstärker 7 und eine Signalver­ arbeitungsschaltung 8 aufweist.

Bei dem ersten, üblichen Lichtleitfaser-Kreisel ist der erste Optokoppler 2a zwischen einer Lichtleitfaser 12B, welche mit der Lichtquelle 1 gekoppelt ist, und dem Polarisator 3 vorgesehen, und zwischen einer Lichtleitfaser 12B, welche mit dem Licht­ empfänger 6 gekoppelt ist, und dem Polarisator 3 in einer solchen Weise vorgesehen, daß ein von der Lichtquelle 1 abgegebenes Lichtsignal über den ersten Optokoppler 2a dem Polarisator 3 zugeleitet wird, und ein über den ersten Optokoppler 2a von dem Polarisator 3 zugeleitetes Lichtsignal zu dem Lichtempfänger 6 im Anschluß an die Ausbreitung durch die Sensorschleife 5 gelangt.

Wie sich aus der Darstellung des ersten, üblichen Lichtleitfaser- Kreisels 6 ergibt, ist die Anzahl der optischen Bauteile groß. Hierbei handelt es sich um den vorstehend angegebenen Nachteil, welcher nochmals hierin näher erläutert wird, während die Arbeitsweise nicht näher erläutert zu werden braucht.

Fig. 7 zeigt einen zweiten, üblichen Lichtleitfaser-Kreisel, welcher eine Lichtquelle 10 mit einem Lichtempfänger aufweist, in welchem eine Laserdiode und eine Photodiode auf einem gemeinsamen Halbleitersubstrat integriert sind, ferner einen Optokoppler 2, einen Polarisator 3, einen Phasenmodulator 4, eine Lichtleitfaser-Sensorschleife 5, eine Signalverarbeitungs­ schaltung 8 und einen Vorverstärker (nicht gezeigt) aufweist, welcher in der vorderen Stufe der Signalverarbeitungsschaltung 8 vorgesehen ist.

Wie sich aus der Darstellung für den zweiten, üblichen Licht­ leitfaser-Kreisel nach Fig. 7 ergibt, entfällt ein Optokoppler, welcher dem ersten Optokoppler nach Fig. 6 entspricht, da die Laserdiode und die Photodiode auf einem gemeinsamen Strahlengang nach der Maßgabe der integrierten Herstellungsstruktur derselben angeordnet sind.

Selbst bei dem zweiten, Lichtleitfaser-Kreisel wurden die voranstehend beschriebenen Nachteile und Schwierigkeiten nicht überwunden.

Nunmehr wird ein Lichtleitfaser-Kreisel gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung unter Bezugnahme auf Fig. 1 erläutert.

Der Lichtleitfaser-Kreisel weist eine Lichtquelle 10, welche mit einem Lichtempfänger integriert ist, eine Lichtkopplerlinse 9, einen Optokoppler 2, einen Phasenmodulator 4, eine Lichtleitfa­ ser-Sensorschleife 5 und eine Signalverarbeitungsschaltung 8 auf, wobei die Lichtquelle 10 mit dem Lichtempfänger beispielsweise dadurch integriert ist, daß eine GaAlAs-Laserdiode 21 zusammen mit einer PIN-Photodiode 22 auf einem gemeinsamen Halbleitersub­ strat hergestellt ist. Die Lichtleitfaser 12 und die Sensor­ schleife 5 werden von einer eine Polarisationsebene beibehalten­ den Lichtleitfaser gebildet. Bei dieser bevorzugten Ausführungs­ form verhält sich die GaAlAs-Laserdiode 22 hinsichtlich des Schwächungsfaktors oder Verstärkungsfaktors zwischen zwei Lichtstrahlen unterschiedlich, welche orthogonale Polarisationen haben, und sie ist mit der Signalverarbeitungsschaltung 8 über eine Anode 21A und eine gemeinsame Elektrode 10A verbunden, und die PIN-Photodiode 22 ist mit der Signalverarbeitungsschaltung 8 über eine Anode 22A und die gemeinsame Elektrode 10A verbunden.

Im Betriebszustand wird ein Vorspannungsstrom in einem Bereich von 35 bis 45 aM an die GaAlAs-Laserdiode 21 angelegt, um ein Lichtsignal abzugeben, welches mit einem Einfallsende der Lichtleitfaser 12 über die Kopplungslinse 9 gekoppelt wird. Das Lichtsignal breitet sich durch die Lichtleitfaser 12 aus, um an den Optokoppler 2 angelegt zu werden, in welchem das Lichtsignal in zwei Lichtsignale unterteilt wird, welche sich durch die Sensorschleife 5 in Uhrzeigerrichtung und in Gegenuhrzeigerrich­ tung ausbreiten, um durch den Phasenmodulator 4 hinsichtlich der Phase moduliert zu werden. Die ausgebreiteten Lichtsignale kehren zu dem Optokoppler 2 zurück, um zu einem kombinierten Lichtsignal verknüpft zu werden, welches sich durch die Lichtleitfaser 2 in Gegenrichtung ausbreitet, um mit der GaAlAs-Laserdiode 21 gekoppelt zu werden. Das empfangene Lichtsignal wird durch die GaAlAs-Laserdiode 21 übertragen, um durch die PIN-Photodiode 22 empfangen zu werden, in welcher das Lichtsignal in ein elek­ trisches Signal umgewandelt wird. Das elektrische Signal wird in der Signalverarbeitungsschaltung 8 verarbeitet, um eine Rota­ tionswinkelgeschwindigkeit nach Maßgabe der vorstehend genannten Gleichung zu ermitteln.

Fig. 2 zeigt den Zusammenhang zwischen dem Vorspannungsstrom, welcher an die GaAlAs-Laserdiode 21 angelegt wird, und dem Extinktionsverhältnis, wobei das Extinktionsverhältnis e kleiner wird, wenn der angelegte Strom größer wird, so daß das Polarisa­ tionsverhältnis p nach Maßgabe der nachstehend angegebenen Gleichung kleiner wird:

ε= log p

Bei dieser Gleichung ist p definiert durch py/px(p=py/py), wobei Ps und Py Intensitäten der beiden Lichtstrahlen sind, welche orthogonale Polarisationen haben.

Wie sich aus Fig. 2 ersehen läßt, ist der an die GaAlAs- Laserdiode 21 angelegte Strom auf etwa 35 bis 45 aM eingestellt.

Folglich ist der Bereich des Extinktionsverhältnisses ε

-10dBε -2dB,

und der Bereich des Polarisationsverhältnisses ρ, welcher dem Extinktionsverhältnis p entspricht ist

0,1p0,63.

Wenn das Extinktionsverhältnis p größer als -2dB ist (das Polarisationsverhältnis p ist größer als 0,63), tritt die Polarisationstrift auf, bei der einer der beiden Lichtstrahlen mit orthogonalen Polarisationen zu dem anderen Lichtstrahl übertritt, woraus die Erzeugung von kombinierten Lichtstrahlen resultiert, welche eine Phasendifferenz dazwischen haben, und wenn das Extinktionsverhältnis ε kleiner als -10dB (das Polarisationsverhältnis p ist kleiner als 0,1) ist, tritt ein Interferenzrauschen auf, welches durch die Interferenz eines Lichts erzeugt wird, welches von der Lichtquelle angegeben wird, und eines Lichts, welches an einem Verbindungsknoten, wie einem Optokoppler, usw., reflektiert wird, und welches häufig zum Zeitpunkt des Betreibens der Lichtquelle erzeugt wird.

In diesem Bereich belaufen sich die geeignetsten Werte auf

ε = -5dB, und
p = 0,32 jeweils.

In allgemeinen ist die Nullpunkttrift Δ Ω p gemäß der nach­ stehenden Gleichung definiert

Δ Ω p180·ε (2ζ+4η)·p/π·a[°/s]

wobei "a" ein Normierungsfaktor eines Lichtleitfaser-Kreisels ist, "ζ" ein optischer Wirkungsverlust einer eine Polarisations­ ebene beibehaltender Lichtleitfaser ist, und "η" ein optischer Wirkungsverlust eines Optokopplers ist, vorausgesetzt, daß "ε" das Extinktionsverhältnis basierend auf dem Polarisations­ schwächungs- oder Verstärkungseffekt einer Lichtquelle bei der Erfindung ist, wenn kein Polarisator eingesetzt wird.

Bei der bevorzugten Ausführungsform ist das Extinktionsverhältnis e klein, das heißt die Differenz bei dem Schwächungs- oder Verstärkungsfaktor zwischen den orthogonalen Polarisationen der GaAlAs-Laserdiode 21 ist groß, so daß die Nullpunkttrift klein ist.

Die Fig. 3A und 3B zeigen den Vergleich der statischen Trift- und Temperaturcharakteristika zwischen dem Fall, bei dem ein Polarisator wie bei einem üblichen Lichtleitfaser-Kreisel eingesetzt wird, und bei dem Fall, bei dem kein Polarisator eingesetzt wird, aber die GaAlAs-Laserdiode 31 mit einer Differenz bei dem Schwächungs- oder Verstärkungsfaktor zwischen orthogonalen Polarisationen eingesetzt wird, wie dies vor­ anstehend im Zusammenhang mit der ersten bevorzugten Ausführungs­ form erläutert worden ist, wobei T die Temperatur und D die Trift angibt.

Bei einem Experiment, bei dem man die Ergebnisse nach den Fig. 3A und 3B erhält, ändert sich die Temperatur in einem Bereich von -30 bis 85°C.

Wie sich aus den vorstehend angegebenen Ergebnissen ersehen läßt, tritt keine Trift, abgesehen von einem begrenzten Bereich der Temperaturveränderung auf, wie dies in Fig. 3B gezeigt ist. Dies bedeutet, daß sich ein Lichtleitfaser-Kreisel gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform in zufriedenstellender Weise in der Praxis einsetzen läßt.

Ein Lichtleitfaser-Kreisel gemäß der zweiten bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung wird nunmehr unter Bezugnahme auf die Fig. 4 und 5 näher erläutert, in denen gleiche oder ähnliche Teile wie bei der Ausführungsform nach Fig. 1 mit denselben Bezugszeichen versehen sind.

Bei dem Lichtleitfaser-Kreisel wird kein Polarisator eingesetzt, und die Länge L einer Lichtleitfaser 12 von dem einer Kopplungs­ linse 9 zugewandten Ende zu einem Optokoppler 2 wird mit größer als 256,4 cm unter der Bedingung eingestellt, daß eine GaAlAs- Laserdiode 2 mit einer PIN-Photodiode 22 für eine Lichtquelle 10 eingesetzt wird, wobei die die Polarisationsebene beibehaltende Lichtleitfaser mit elliptischem Kern für die Lichtleitfaser 12 und eine Sensorschleife 5 eingesetzt wird, wobei eine Wellenlänge der GaAlAs-Laserdiode 21 0,78 µm beträgt, eine Kopplungslänge der die Polarisationsebene beibehaltenden Lichtleitfaser etwa 2 mm beträgt, und ein Interferenzabstand der Lichtquelle etwa 1 mm beträgt.

Bei der zweiten bevorzugten Ausführungsform ist es nicht immer erforderlich, daß die GaAlAs-Laserdiode 21 die vorstehend angegebene Differenz hinsichtlich des Schwächungs- oder Ver­ stärkungsfaktors zwischen zwei Lichtstrahlen mit orthogonalen Polarisationen hat, da die Lichtleitfaser 2 mit einer vorbestimm­ ten Länge vorgegeben ist, aber ein Lichtsignal, das von der GaAlAs-Laserdiode 21 abgegeben wird, über die Kopplungslinsen 9 auf das Ende der Lichtleitfaser 12 trifft, welche einen ellipti­ schen Kern 12A und eine Außenschicht 12B mit 45° relativ zu den Eigenpolarisationsachsen hiervon ausweist, wie dies in Fig. 5 gezeigt ist.

Im allgemeinen hat eine Lichtquelle, die für einen Lichtleitfa­ ser-Kreisel der Interferenzbauart eingesetzt wird, eine geringe Kohärenz, und ein Abgabelicht von der Lichtquelle ist ein nicht vollständig linear polarisiertes Licht. Aus diesem Grunde wird ein Polarisator eingesetzt, um ein linear polarisiertes Licht zu erhalten, so daß das Interferenzrauschen dadurch beseitigt wird, daß die Differenz von nur einem polarisierten Licht erfaßt wird.

Bei der zweiten bevorzugten Ausführungsform jedoch wird kein Polarisator eingesetzt, und eine Abstandsdifferenz, welche größer als ein Interferenzabstand von "λ²/Δλ" ist, welcher durch eine Wellenlänge λ der Lichtquelle und einer halben Spektralbreite Δλ bestimmt ist, welche zwischen den beiden polarisierten Licht­ strahlen vorhanden ist, um eine wechselseitige kohärente Relation zwischen denselben bereitzustellen, wodurch sich das Inter­ ferenzrauschen beseitigen läßt.

Bei der zweiten bevorzugten Ausführungsform wird die vorstehend angegebene, vorbestimmte Länge der Lichtleitfaser 12 gemäß der nachstehend angegebenen Gleichung ermittelt:

λ·L/Lb<λ²/Δλ

wobei "L" die vorbestimmte Länge der Lichtleitfaser 12 ist, "λ" eine Wellenlänge des Lichtsignals ist, das von der GaAlAs- Laserdiode 21 abgegeben wird, "Lb" eine Kopplungslänge der Lichtleitfaser 12 ist, und "Δλ" die halbe Breite ist.

Bei der vorstehend angegebenen Gleichung ist die linke Seite "λ·L/Lb" eine Ausbreitungsabstandsdifferenz zwischen zwei Lichtstrahlen mit orthogonalen Polarisationen, welche sich durch die Lichtleitfaser 12 ausbreiten, welche die Länge L hat, und die rechte Seite "λ²2/Δλ" der vorstehend angegebenen Interferenz­ abstand ist.

Bei den ersten und zweiten bevorzugten Ausführungsformen des Lichtleitfaser-Kreisels sind diese nach dem Phasenmodulationsver­ fahren mit offenem Wirkungskreis ausgelegt.

Natürlich läßt sich auch ein Lichtleitfaser-Kreisel mit ge­ schlossenem Wirkungskreis in entsprechender Weise auslegen. Ferner ist ein Vorverstärker, der normalerweise zwischen der PIN- Photodiode 22 und der Signalverarbeitungsschaltung 8 eingesetzt wird, bei den ersten und zweiten bevorzugten Ausführungsformen nicht gezeigt.

Obgleich die Erfindung an Hand von bevorzugten Ausführungsformen zur Erläuterung näher beschrieben worden ist, ist die Erfindung natürlich nicht auf die dort beschriebenen Einzelheiten be­ schränkt, sondern es sind zahlreiche Abänderungen und Modifika­ tionen möglich, die der Fachmann im Bedarfsfall treffen wird, ohne den Erfindungsgedanken zu verlassen.

Claims (5)

1. Lichtleitfaser-Kreisel, gekennzeichnet durch:
eine Lichtquelle (10) zur Abgabe eines Lichtsignals;
einen Optokoppler (2) zum Empfangen des in erste und zweite Lichtsignale zu unterteilenden Lichtsignals und zum Empfang der dritten und vierten Lichtsignale, welche zu einem kombinierten Lichtsignal zu verknüpfen sind;
eine Lichtleitfaser-Sensorschleife (5), welche erste und zweite Enden hat, wobei die ersten und zweiten Licht­ signale optisch mit den ersten und zweiten Enden der Lichtleitfaser-Sensorschleife (5) zur Ausbreitung durch die Lichtleitfaser-Sensorschleife (5) in Uhrzeigerrichtung und Gegenuhrzeigerrichtung und zum Anlegen als dritte und vierte Lichtsignale von den ersten und zweiten Enden gekoppelt sind;
einen Lichtempfänger (22) zum Empfangen des kombinier­ ten Lichtsignals und zum Umwandeln in ein elektrisches Signal, wobei das kombinierte Lichtsignal durch die Licht­ quelle (10) übertragen wird und der Lichtempfänger (22) hinter der Lichtquelle (10) angeordnet ist; und
eine Signalverarbeitungsschaltung (8) zum Verarbeiten des elektrischen Signales, um eine Rotationswinkelgeschwin­ digkeit eines sich drehenden Teils nach Maßgabe einer Differenz der dritten und vierten Lichtsignale zu erhalten, wobei das sich drehende Teil mit der Lichtleitfaser-Sensor­ schleife (5) versehen ist;
wobei die Lichtquelle (10) eine Differenz hinsichtlich des Schwächungs- oder Verstärkungsfaktors zwischen den beiden Lichtsignalen mit orthogonalen Polarisationen hat; und
die Lichtleitfaser-Sensorschleife (5) eine die Polari­ sationsebene beibehaltende Lichtleitfaser ist.

2. Lichtleitfaser-Kreisel nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Lichtquelle (10) ein Extinktionsverhältnis e hat, welches in einem Bereich -10dBε-2dBliegt.

3. Lichtleitfaser-Kreisel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (10) ein Polarisations­ verhältnis p in einem Bereich von 0,1p0,63hat.

4. Lichtleitfaser-Kreisel, gekennzeichnet durch:
eine Lichtquelle (10) zur Abgabe eines Lichtsignals;
eine Lichtleitfaser (12) zur Ausbreitung des Licht­ signals zu einer vorbestimmten Position, wobei die Licht­ leitfaser (12) eine vorbestimmte Länge hat;
einen Optokoppler (2) zum Empfangen des von der Lichtleitfaser (12) zugeführten Lichtsignals und zur Unterteilung in erste und zweite Lichtsignale und zum Empfangen der dritten und vierten Lichtsignale, welche als kombiniertes Lichtsignal zu verknüpfen sind;
eine Lichtleitfaser-Sensorschleife (5), welche erste und zweite Enden hat, wobei die ersten und zweiten Licht­ signale optisch mit den ersten und zweiten Enden der Lichtleitfaser-Sensorschleife (5) zur Ausbreitung durch die Lichtleitfaser-Sensorschleife (5) in Uhrzeigerrichtung und in Gegenuhrzeigerrichtung und zum Anlegen als dritte und vierte Lichtsignale von den ersten und zweiten Enden gekoppelt sind;
einen Lichtempfänger (22) zum Empfangen des kombinier­ ten, von der Lichtleitfaser (12) zugeführten Lichtsignals zur Umwandlung in ein elektrisches Signal, wobei das kombinierte Lichtsignal durch die Lichtquelle (10) üb­ ertragen wird, und der Lichtempfänger (22) hinter der Lichtquelle angeordnet ist; und
eine Signalverarbeitungsschaltung (8) zum Verarbeiten des elektrischen Signals, um eine Rotationswinkelgeschwin­ digkeit eines sich drehenden Teils nach Maßgabe einer Phasendifferenz der dritten und vierten Lichtsignale zu erhalten, wobei das sich drehende Teil mit der Lichtleitfa­ ser-Sensorschleife (5) versehen ist;
wobei die vorbestimmte Länge (L) der Lichtleitfaser (12) derart vorgegeben ist, daß ein Zusammenhang erfüllt wird, bei dem eine Abstandsdifferenz bestimmt durch die vor­ bestimmte Länge und eine Phasendifferenz der beiden or­ thogdnal polarisierten Lichtstrahlen, welche sich durch die Lichtleitfaser (12) ausgebreitet haben, größer als ein Interferenzabstand der Lichtquelle (10) ist; und
die Lichtleitfaser (12) und die Lichtleitfaser-Sensor­ schleife (5) von einer die Polarisationsebene beibehaltenden Lichtleitfaser gebildet werden.

5. Lichtleitfaser-Kreisel nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Lichtquelle (10) und die Lichtleitfaser (12) derart angeordnet sind, daß das Lichtsignal auf die Lichtleitfaser (12) in einer Polarisationsebene um 45° relativ zu den Eigenachsen der Lichtleitfaser (12) trifft.