JP2002350141A

JP2002350141A - 光ジャイロの駆動方法

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Publication number: JP2002350141A
Application number: JP2001155882A
Authority: JP
Inventors: Kazunari Oyama; 一成大山; Natsuhiko Mizutani; 夏彦水谷
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2001-05-24
Filing date: 2001-05-24
Publication date: 2002-12-04

Abstract

(57)【要約】【課題】高精度で、狭い測定帯域で、広い範囲の角速
度を検知する光ジャイロを、低コストで、低消費電力
で、提供する。【解決手段】リングレーザへの注入電流がIaのとき静
止時（Ω＝０）においては、端子間電圧変動周波数は｜
Δｆ_0a｜を示し、時計周り方向に角速度が上昇していく
と、実線ａに従って、端子間電圧変動周波数が上昇し、
やがて、Ω＝Ωｃａにたどり着き、実線ａは測定帯域の
上限と交わる。そこで、注入電流をＩ_bに変更する。す
ると、実線ｂで示されるように、Ωｃｂ（＜Ωｃａ）以
上から測定帯域に入るため、再び角速度測定が可能とな
る。以上のようにして、一旦切り替わったスイッチは、
今度は、カウンタが測定する周波数が、測定帯域の下限
に到達したときには、再び注入電流をIaに戻す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、リング共振器型半
導体レーザを用いて回転を検知する光ジャイロ装置、特
に精度良く、広範囲の角速度の検知が可能な半導体光ジ
ャイロとその駆動方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、回転角速度の検知には、角運動量
保存則を利用した回転子を用いたジャイロや、コリオリ
力を利用した振動ジャイロ等の機械的ジャイロ、そして
サニャック効果を利用した光ジャイロが用いられてき
た。光ジャイロには、リングレーザ型ジャイロ、光ファ
イバジャイロ、受動型リング共振器型ジャイロなどがあ
る。これら光ジャイロは、機械的な可動部を必要としな
いため、機械的摩耗がなく、長寿命化が可能である。さ
らに、瞬間起動が可能でダイナミックレンジが広いとい
う利点があり、ジャイロ分野において画期的発明であっ
た。しかし、光ジャイロは振動ジャイロに比べて大型化
するという問題点があり、たとえばカメラの手ぶれ補正
装置に組み込むにも、光ジャイロではカメラ内部に大き
なスペースを必要とするため、その地位は振動ジャイロ
に譲るしかなかった。最近になって、小型でかつ高精度
なリングレーザ型ジャイロとして、半導体基板上のリン
グ共振器型半導体レーザからなる革新的なジャイロが提
案された。この公知文献として、特公昭６２−３９８３
６号公報、特開平４−１７４３１７号公報、特公平６−
３８５２９号公報がある。

【０００３】この従来技術について図６を用いて説明す
る。

【０００４】図６(ａ)は特公昭６２−３９８３６号公報
記載のリング共振器型半導体レーザジャイロの斜視図、
図６（ｂ）はその断面図である。リング共振器型半導体
レーザ５０５は上下に電極５０６、５０７を有し、この
電極５０６、５０７間には、絶縁層５０８、ｐ型ＧａＡ
ｓ層５０９、ｐ型Ａｌ_XＧａ_1-XＡｓ層５１０、ｎ型Ａｌ
_XＧａ_1-XＡｓ層［導波路］５１１、ｎ型Ａｌ_XＧａ_1-XＡ
ｓ層５１２、ｎ型ＧａＡｓ層５１３が介在する。ただ
し、ｘは各層で異なる。このリング共振器型半導体レー
ザ５０５の両電極５０６、５０７間には抵抗５０１を介
して駆動用電源５０２が接続されるので、注入電流は電
極５０６から内部にリング状に流れてリング状導波路５
１１が作られ、リングレーザ発振が行われる。

【０００５】リングレーザ発振が行われると、リング共
振器型半導体レーザ内において、時計回りと反時計回り
のレーザ光が独立して存在し、リングの軸方向に対して
ある角速度でリング共振器型半導体レーザが回転する
と、時計回りと反時計回りのレーザ光の発振周波数に差
が生じビートが発生する。このビートによって、光強度
がビート周波数で変動し、その結果、リング共振器型半
導体レーザ５０５の端子間におけるインピーダンスが、
ビート周波数で変動する。リング共振器型半導体レーザ
５０５が定電流駆動されている場合は、このインピーダ
ンスの変動は、リング共振器型半導体レーザ５０５の端
子電圧の変化として、直流阻止用コンデンサ５０３を介
して出力端子５０４から検出することができる。こうし
て、ビート周波数を測定することで角速度を検知するこ
とができる。

【０００６】このような方式のため、リング共振器型半
導体レーザジャイロは、受光器や後方散乱対策用の光ア
イソレータなどを必要としない。したがって、振動ジャ
イロよりも小型であり、かつ、消費電力が低減でき、起
動時間を短縮できるという特徴をもっている。用途とし
ては、たとえば、スチルカメラおよびビデオカメラの手
ぶれ防止装置に使用するのに好適である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】このようなジャイロの
端子電圧変動は微弱であるため、ジャイロの信号出力段
において、信号増幅のためのアンプを配置し、ビート周
波数が生じ得る帯域全体において信号増幅を行う必要が
ある。しかしながら、半導体レーザのショット雑音、お
よび、半導体レーザの直列抵抗分の熱雑音が、アンプに
よって増幅され、アンプ後に得られる信号に乗るノイズ
は、増幅する周波数帯域幅に比例して増大する。したが
って、広い帯域にわたるビート信号検出、すなわち、広
い範囲の角速度の測定と、高精度な測定を両立すること
は困難である。従来例、特公昭６２−３９８３６号公
報、特開平４−１７４３１７号公報、特公平６−３８５
２９号公報においては、精度良く、広い角速度領域にわ
たって、信号検出する方法については言及されてはいな
い。

【０００８】この課題に対し、一つのリング共振器型半
導体レーザに対し、細かく分割した帯域を持つ、複数の
アンプを配置、または、ロックインアンプを用いる方法
が考えられるが、サイズの拡大、コストの増大、消費電
力の増大の問題が生じるため、この光ジャイロの長所を
潰す結果となることが予想される。

【０００９】さらに、ビート信号の処理回路において、
処理可能な周波数帯域が広がると、それに応じてコスト
が増大する。したがって、狭い測定帯域で、広い範囲の
角速度を検出する方法がコスト面から要求される。上記
の方法では、この課題に対する解決はできない。

【００１０】そこで、本発明は、高精度で、狭い測定帯
域で、広い範囲の角速度を検知する光ジャイロを、低コ
ストで、低消費電力で、提供することを課題としてい
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めの本発明の光ジャイロは、リング共振器型半導体レー
ザの光導波路の一部に非対称テーパを備え、リング共振
器型半導体レーザ内の反時計回りと時計回りのレーザ光
に対し損失差を与えることにより、静止時においてビー
ト信号が得られる機能を有する。

【００１２】リング共振器型半導体レーザに電流注入す
るための駆動系は、少なくとも２値以上の発振しきい値
電流以上の電流を出力する駆動系である。

【００１３】そして、リング共振器型半導体レーザから
ビート信号を増幅するためのアンプを有し、このアンプ
の増幅帯域の上限および下限に、ビート周波数が到達し
たときに、測定可能な角速度範囲を広げるように、駆動
系が出力する電流値を切り替える機構を有する。

【００１４】さらに、角速度測定の安定化のために、電
流値の切り替えにおいては、ヒステリシスを持たせる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態について説明する。

【００１６】（第１の実施形態）図１は、本発明の光ジ
ャイロの第一の実施形態の平面図(ａ)および断面図
（ｂ）である。１０は本発明によるリング共振器型半導
体レーザジャイロである。１１は、光導波路の一部に設
けた導波路幅の変化する部分すなわちテーパ部である。
リング共振器型半導体レーザジャイロ内部では、反時計
回りの周回モード１２と、時計回りの周回モード１３が
共存している。

【００１７】リング共振器型半導体レーザジャイロ１０
は以下のようにして作製した。

【００１８】はじめに、図１の素子断面図に示す半導体
多層構造を有機金属気相成長法により成膜した。すなわ
ち、ｎ―ＩｎＰ基板１０２上に、１．３μｍ組成のアン
ドープＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層１０３（厚さ０．１５
μｍ）、１．５５μｍ組成のアンドープＩｎＧａＡｓＰ
活性層、１０４（厚さ０．１μｍ）、１．３μｍ組成の
アンドープＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層１０５（厚さ０．
１５μｍ）、ｐ―ＩｎＰクラッド層１０６（厚さ１．５
μｍ）、ｐ−ＩｎＧａＡｓキャップ層１０７を結晶成長
した。

【００１９】次に、フォトレジストを塗布し、マスクパ
タンを露光、現像してリング共振器状のレジストパタン
を形成した。塩素ガスを用いたリアクティブイオンエッ
チングによって、高さ３μｍのハイメサ形状のリッジ導
波路からなるリング共振器型半導体レーザを形成した。
Ｃｒ／Ａｕをリッジ導波路上部に蒸着して、ｐ−電極１
０８とした。ウェハの下側にはＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕを
蒸着してｎ―電極１０１とした。水素雰囲気中でアロイ
化して、ｐ、ｎの電極と半導体の界面をオーミック接触
とした。

【００２０】リング共振器型半導体レーザジャイロ１０
のテーパ部１１は、それぞれのリング共振器型半導体レ
ーザジャイロ内部における反時計回りのレーザ光１２と
時計回りのレーザ光１３に損失差を付加するためにあ
る。これは後述するように、静止時においてもビート周
波数を発生させるためのものである。

【００２１】図２に、本発明による光ジャイロの信号処
理系を示す。１０は本発明によるリング共振器型半導体
レーザジャイロ、２０１は注入電流Ｉ_aを出力する定電
流源、２０２は注入電流Ｉ_bを出力する定電流源、２０
３はスイッチ、２０４はアンプ、２０５はコンパレー
タ、２０６はカウンタ、２０７は信号処理回路である。

【００２２】まず静止時において、スイッチ２０３は定
電流源２０１に入っており、リング共振器型半導体レー
ザジャイロ１０の発振しきい値電流以上である電流値Ｉ
_aで、リング共振器型半導体レーザジャイロ１０が駆動
される。このとき、リング共振器型半導体レーザジャイ
ロ１０内部においては、反時計回りのレーザ光１２と時
計回りのレーザ光１３が生じ、この２つのレーザ光にお
いては、たとえ静止時においても発振周波数が異なって
いる。これは以下にのべるように、リング共振器型半導
体レーザジャイロ１０の非対称なテーパ部１１の作用に
よる。レーザ光は光導波路界面で全反射を繰り返しなが
ら伝搬してゆくが、テーパ部においては、光導波路界面
への入射角度が変化するので導波損が生じる。このテー
パ部が周回方向に対して非対称な形状なので、周回方向
によって、テーパ部での入射角が異なり、損失差が生じ
る。

【００２３】このレーザ光の周回方向による共振器損失
差によって、反時計回りのレーザ光１２と時計回りのレ
ーザ光１３の光子数密度に差が生じる。２つのレーザ光
が共存する状態では、非線形光学効果が生じる。共存す
る２つのレーザ光の発振周波数f_jと光子数密度Ｓ_jの間
には以下の関係があり、光子数密度に差があれば、２つ
のレーザ光の発振周波数に差が生じることがわかる。２πｆ₁＋ｄΦ₁／ｄｔ＝ω＋σ₁−ρ₁Ｓ₁−τ₁₂Ｓ₂（１）２πｆ₂＋ｄΦ₂／ｄｔ＝ω＋σ₂−ρ₂Ｓ₂−τ₂₁Ｓ₁（２）ここで、Φ_jは位相、ωは共振角周波数、σ_iはモード引
き込み係数、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。

【００２４】以上から、静止時にレーザ光の発振周波数
ｆ₁₀とｆ₂₀が異なっているので、 Δｆ₀＝ｆ₂₀−ｆ₁₀（３）という周波数でビートが生じる。

【００２５】こうして、リング共振器型半導体レーザジ
ャイロ内部において、２つのレーザ光の光子数密度Ｓ_j
に差があれば、静止時ビート周波数Δｆ₀が生じること
が分かるが、この静止時ビート周波数Δｆ₀が、リング
共振器型半導体レーザジャイロ１０の注入電流値に依存
することが、以下の考察でわかる。

【００２６】図３は、リング共振器型半導体レーザジャ
イロ１０における、時計回りの光と反時計回りの光の、
Ｉ―Ｌ特性を図示したものである。上に述べたように、
非対称テーパ１１によって、互いに反対方向に周回する
レーザ光の強度に差が生じるため、図３に示すように、
発振後における、各々のレーザ光のＩ―Ｌ特性は、異な
る傾きの直線を描く。そのために、２つのレーザ光間の
強度差ΔＬは、注入電流値に対して変化することがわか
る。すなわち、図３において、注入電流値がＩ _aならば
強度差はΔＬ_aとなり、注入電流値がＩ_bならば強度差は
ΔＬ_bとなる具合である。さて、上に挙げた、２つのレ
ーザ光間における非線形光学効果をあらわす式（１）、
（２）によれば、２つのレーザ光の光子密度Ｓ₁、Ｓ₂の
差が変化すれば、それに応じて２つのレーザ光の発振周
波数ｆ₁、ｆ₂の差が変化することが分かる。したがっ
て、静止時において注入電流を変化させた場合、それに
応じて、静止時におけるビート周波数も変化する。

【００２７】さて、スイッチ２０３が定電流源２０１に
入っている状態において、本発明のリング共振器型半導
体レーザジャイロ１０が角速度Ωで時計回りに回転する
と、リング共振器型半導体レーザジャイロ１０内の時計
回りの第一のレーザ光１３の発振周波数ｆ₁Ωは、ｆ₁Ω＝ｆ₁₀ ― ２ＳΩ／（λ₁Ｌ）（４）ここで、Ｓはリング共振器型半導体レーザが囲む面積、
Ｌは光路長、λ₁は静止時の時計回りのレーザ光の媒質
内波長である。また同時に反時計回りの第二のレーザ光
１２の発振周波数ｆ₂Ωは、ｆ₂Ω＝ｆ₂₀ ＋２ＳΩ／（λ₂Ｌ）（５） λ₂は静止時の反時計回りのレーザ光の媒質内波長であ
る。

【００２８】リング共振器型半導体レーザジャイロ内
で、時計回りの第一のレーザ光と反時計回りの第二のレ
ーザ光が共存しているので、第一のレーザ光と第二のレ
ーザ光の発振周波数との差の周波数をもったビート光が
発生する。回転時のビート周波数ΔｆΩは、 ΔｆΩ＝ｆ₂Ω―ｆ₁Ω ＝ｆ₂₀＋２ＳΩ／（λ₂Ｌ）―ｆ₁₀＋２ＳΩ／（λ₁Ｌ）＝ｆ₂₀―ｆ₁₀＋（２ＳΩ／Ｌ）・（１／λ₂＋１／λ₁）＝Δｆ₀＋（２ＳΩ／Ｌ）・（１／λ₂＋１／λ₁）（６）である。ビート光は、ビート周波数ΔｆΩで反転分布の
脈動を引き起こし、端子間インピーダンスを変動させ
る。そこで、定電流駆動をしている場合には、端子間電
圧に、上記ΔｆΩという周波数で電圧変動が観測され
る。ただし、観測できる周波数は常に正なので、｜Δｆ
Ω｜がえられる。

【００２９】さて、前に述べたように、リング共振器型
半導体レーザジャイロ１０への注入電流値を変えると、
それに応じて、反時計回りのレーザ光１２と時計回りの
レーザ光１３において強度差が変化し、静止時のビート
周波数が変化する。したがって、注入電流値がＩ_aの場
合では、静止時ビート周波数はΔｆ_0a、注入電流値がＩ
_bの場合では、静止時ビート周波数はΔｆ_0bといったよ
うに、異なる静止時ビート周波数をとるため、この２つ
の異なる注入電流値においては、回転角速度Ωにたいす
るビート周波数ΔｆΩの関数も、それぞれ固有の形とな
る。実際に観測される、その絶対値は以下の２式であら
わされる。｜ΔｆΩ_a｜＝｜Δｆ_0a＋（２ＳΩ／Ｌ）・（１／λ_2a＋１／λ_1a）｜（７）｜ΔｆΩ_b｜＝｜Δｆ_0b＋（２ＳΩ／Ｌ）・（１／λ_2b＋１／λ_1b）｜（８）ここで、ΔｆΩ_aは注入電流値Ｉ_aにおいての角速度Ωに
対するビート周波数、ΔｆΩ_bは注入電流値Ｉ_bにおいて
の角速度Ωに対するビート周波数であり、λ_1aは注入電
流Ｉ_aでの静止時における時計回りのレーザ光の媒質内
波長、λ_2aは注入電流Ｉ_aでの静止時における反時計回
りのレーザ光の媒質内波長、λ_1bは注入電流Ｉ_bでの静
止時における時計回りのレーザ光の媒質内波長、λ_2bは
注入電流Ｉ_bでの静止時における反時計回りのレーザ光
の媒質内波長である。

【００３０】さて、リング共振器型半導体レーザジャイ
ロ１０から出力される信号の処理について、図２を用い
て説明する。リング共振器型半導体レーザジャイロ１０
から出力される端子間電圧変動周波数信号は、まず、交
流結合入力をもつアンプ２０４によって特定の周波数帯
域の中で増幅され、コンパレータ２０５によって検知可
能な大きさの電圧変動となる。コンパレータ２０５は、
周波数信号を矩形波状に整形する。その後、カウンタ２
０６によってパルス数をカウントする。

【００３１】図４において、実線ａ、ｂは、それぞれ、
注入電流値Ｉ_a、Ｉ_bにおいて、リング共振器型半導体レ
ーザジャイロ１０から、出力される端子間電圧変動周波
数の角速度Ωに対する関数を図示している。

【００３２】ここで、式（７）、（８）で示される関数
は、実線ａ、ｂの直線部とそれを延長した波線で示され
る。波線部においては、リング共振器型半導体レーザジ
ャイロ１０内の時計回りと反時計回りのレーザ光１３、
１２は強結合状態となって、２モード独立のレーザ発振
ができなくなる場合がある。このとき、光のビートおよ
び端子間電圧変動は観測できない。このような現象をロ
ックインと呼ぶ。このロックイン現象のために、実際に
観測される端子間電圧変動周波数の角速度Ωに対する関
数は、実線ａ、ｂのように振る舞う。

【００３３】図４における斜線領域は、図２のアンプ２
０４によって、リング共振器型半導体レーザジャイロの
端子間電圧変動信号を増幅する帯域を示しており、この
領域が測定可能帯域となる。リング共振器型半導体レー
ザジャイロの端子間電圧変動は微弱であるために、実際
には、この斜線領域の周波数帯域内の信号しか検知する
ことはできない。しかしながら、この測定帯域の幅を広
げると、半導体レーザのショット雑音、および、半導体
レーザの直列抵抗分の熱雑音を源とするノイズが、アン
プ後に測定帯域幅に比例して増大する。したがって、広
い角速度の範囲を測定するために、測定帯域を拡大する
と、高精度測定を犠牲にすることになる。

【００３４】図４で示すように、静止時（Ω＝０）にお
いては、実線ａが測定帯域内にあり、したがって、スイ
ッチ２０３が定電流源２０１に入っている状態では、リ
ング共振器型半導体レーザジャイロ１０によって、端子
間電圧変動周波数は｜ΔｆΩ _a｜＝｜Δｆ_0a｜を示し、
静止状態を検知できる。

【００３５】時計周り方向に角速度が上昇していくと、
実線ａに従って、端子間電圧変動周波数が上昇する。こ
のとき、式（７）によって、端子間電圧変動周波数から
角速度を知ることができる。しかし、さらに角速度が上
昇すると、やがて、Ω＝Ωｃａにたどり着き、実線ａは
測定帯域の上限と交わる。したがって、このままでは、
それ以上の角速度は、検知不可能となる。

【００３６】そこで、図２における信号処理回路２０７
によって、リング共振器型半導体レーザジャイロ１０か
らアンプ２０４、コンパレータ２０５、カウンタ２０６
を通ってきた信号を以下のように処理する。すなわち、
測定帯域の上限の周波数Ωcaへ、カウンタ２０６が測定
する周波数が到達したときに、スイッチ２０３を定電流
源２０１から定電流源２０２へ切り替える。

【００３７】ここで、注入電流Ｉ_bで駆動されるリング
共振器型半導体レーザジャイロ１０が出力するビート信
号の周波数の絶対値は、図４の実線ｂで示されるよう
に、Ωｃｂ（＜Ωｃａ）以上から測定帯域に入るため、
再び角速度測定が可能となる。このとき、角速度は式
（８）から知ることができる。

【００３８】以上のようにして、一旦切り替わったスイ
ッチは、今度は、カウンタ２０６が測定する周波数が、
測定帯域の下限に到達したときには、再び元の状態にス
イッチ２０３が戻るようにする。すなわち、角速度がΩ
ｃｂを上から下に横切る場合には、定電流源２０２から
定電流源２０１へスイッチ２０３を切り替え、注入電流
を元の値に戻すことによって、再び角速度Ωｃｂ以下を
検出することができる。このようにして、測定可能角速
度範囲をつなぎ合わせる。

【００３９】さて図４を見て分かるように、ΩｃａとΩ
ｃｂとの間における、測定可能角速度範囲が、注入電流
Ｉ_aとＩ_bで重なり、上でも説明したように、注入電流Ｉ
_aの場合はΩｃａで切り替えを生じさせ、注入電流Ｉ_bの
場合はΩｃｂで切り替えを発生させるので、スイッチの
切り替えにヒステリシスがあることになる。ここでも
し、それぞれの注入電流において、測定可能角速度範囲
を一点のみで重ね合わせ、スイッチの切り替えにヒステ
リシスを設けないならば、スイッチの切り替えが生じる
角速度近傍に角速度が存在する場合においては、角速度
の微少なふらつきによって、頻繁にスイッチの切り替え
が生じ、安定な角速度検知が不可能となる。

【００４０】こうして、以上に示した方法によって、注
入電流を適宜切り替えて、測定可能角速度範囲を広げ
る。

【００４１】この実施形態では半導体材料としてＩｎＧ
ａＡｓＰ／ＩｎＰ系を用いたが、ＧａＡｓ系、ＺｎＳｅ
系、ＩｎＧａＮ系などの電流注入によってレーザ発振さ
せることのできる材料系であってもかまわない。

【００４２】（第２の実施形態）第１の実施形態では、
２つの定電流源を用いたが、３つ以上でもよい。その場
合、それぞれの定電流源に対するスイッチの切り替えの
順序をあらかじめ決めておけば良い。また、連続的な電
流値を出力できる電流源をもちいて、電流源に直接、信
号処理回路からフィードバック制御する方法でもよい
が、そのような電流源は高コスト、サイズ大であるの
で、良い方法とはいえない。

【００４３】そこで、図５に示すように、第２の実施形
態においては、３つの定電流源を使用する。図５におい
て、１０は本発明のリング共振器型半導体レーザジャイ
ロ、４０１、４０２、４０３はそれぞれ、電流値Ｉ_a、
Ｉ_b、Ｉ_cを出力する定電流源、４０４はスイッチ、４０
５はアンプ、４０６はｆ−Ｖ変換回路、４０７は信号処
理回路である。

【００４４】１０のリング共振器型半導体レーザジャイ
ロは、第１の実施形態と同様の構造である。

【００４５】リング共振器型半導体レーザジャイロ１０
から出力される端子間電圧変動周波数信号はアンプ４０
５によって限られた帯域内で増幅され、ｆ−Ｖ変換回路
４０６によってビート信号の周波数に応じた電圧を取り
出す。

【００４６】アンプ４０５の信号増幅帯域幅によって、
測定できる端子間電圧変動周波数は限られているため、
ｆ−Ｖ変換回路４０６の出力電圧も、アンプ４０５の増
幅帯域の上限と下限にしたがって、制限されている。

【００４７】注入電流Ｉ_aでリング共振器型半導体レー
ザジャイロ１０を駆動している場合に、測定周波数帯域
の上限または下限に対応する、ｆ−Ｖ変換回路からの電
圧値が出力されたときに、注入電流Ｉ_aによる測定可能
な角速度範囲を補完するように、信号処理回路４０７に
よって、スイッチ４０４を切り替え、注入電流の値をＩ
_bまたはＩ_cとする。

【００４８】

【発明の効果】以上説明した本発明によれば、測定帯域
の上限または下限にビート信号周波数が到達したとき
に、リング共振器型半導体レーザジャイロへの注入電流
を適宜変えてゆくことによって、それぞれの注入電流値
における、測定可能な角速度範囲を、互いに補完しあ
う。こうして、ノイズレスな状態で、測定帯域を広げる
ことなく、測定角速度領域を広げることができる。

【００４９】さらに、測定帯域をＤＣ近傍から遠ざける
ことによって、ロックインの影響を回避できる。

【００５０】また、注入電流の切り替えにヒステリシス
を持たせることにより、角速度測定の安定化が可能とな
る。

【００５１】この方法によると、定電流源を２つ以上必
要とするが、複数のアンプを配置することや、ロックイ
ンアンプを用いる方法のように、カウンタやｆ−Ｖ変換
回路などの処理回路が検出すべき帯域を広げる必要が無
く、したがって、低コスト化が実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態のリング共振器型半導
体レーザジャイロの平面図（ａ）及び断面図（ｂ）

【図２】第１の実施形態のリング共振器型半導体レーザ
ジャイロの駆動系、信号処理系のブロック図

【図３】第１の実施形態のリング共振器型半導体レーザ
ジャイロ内の時計回り及び反時計回りのレーザ光のＩ―
Ｌ特性を説明するグラフ

【図４】第１の実施形態のリング共振器型半導体レーザ
ジャイロの、角速度に対するビート信号周波数の関係を
示すグラフ

【図５】第２の実施形態のリング共振器型半導体レーザ
ジャイロの駆動系、信号処理系のブロック図

【図６】従来のリング共振器型半導体レーザジャイロの
斜視図(ａ)及び断面図（ｂ）

【符号の説明】

１０光ジャイロ１１テーパ１２反時計回りのレーザ光１３時計回りのレーザ光１０１ｎ―電極１０２ｎ―ＩｎＰ基板１０３ＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層１０４ＩｎＧａＡｓＰ活性層１０５ＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層１０６ｐ―ＩｎＰクラッド層１０７ｐ―ＩｎＧａＡｓＰキャップ層１０８ｐ―電極２０１電流Ｉ_aを出力する定電流源２０２電流Ｉ_bを出力する定電流源２０３スイッチ２０４アンプ２０５コンパレータ２０６カウンタ２０７信号処理回路４０１電流Ｉ_aを出力する定電流源４０２電流Ｉ_bを出力する定電流源４０３電流Ｉ_cを出力する定電流源４０４スイッチ４０５アンプ４０６ｆ―Ｖ変換回路４０７信号処理回路５０１抵抗５０２電源５０３コンデンサ５０４出力端子５０５リング共振器型半導体レーザ５０６電極５０７電極５０８絶縁層５０９ｐ型ＧａＡｓ層５１０ｐ型Ａｌ_XＧａ_1-XＡｓ層５１１ｎ型Ａｌ_XＧａ_1-XＡｓ層［導波路］５１２ｎ型Ａｌ_XＧａ_1-XＡｓ層５１３ｎ型ＧａＡｓ層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2F105 AA08 BB05 DD07 DD11 5F073 AA66 BA09 CA12 CB02 EA27 GA02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】静止時にビート信号を出力するリング共
振器型半導体レーザジャイロの駆動方法において、それぞれの電流で測定可能な角速度範囲が重なる、２値
以上の電流で駆動することを特徴とするレーザジャイロ
の駆動方法。
【請求項２】角速度に応じて前記２値以上の電流を切
り替えることを特徴とする請求項１記載のレーザジャイ
ロの駆動方法。
【請求項３】第１の電流でリング共振器型半導体レー
ザジャイロを駆動して前記静止時の前記ビート信号を出
力し、回転時の前記ビート信号の周波数が測定帯域の上限に達
したときに前記第１の電流をそれより低い第２の電流に
切替え、回転時の前記ビート信号の周波数が測定帯域の下限に達
したときに前記第２の電流を前記第１の電流に切替える
ことを特徴とする請求項２記載のレーザジャイロの駆動
方法。