[发明专利]激光器设备和陀螺仪

说明书

本发明涉及激光器设备。本发明还涉及陀螺装置，更具体地，涉及使用半导体激光器的陀螺仪。

用于检测物体角速度的已知陀螺仪包括包含转子或振荡器的机械陀螺仪以及光学陀螺仪。具体地，由于其显著的优点包括能够瞬时开始工作和表现出宽动态范围，光学陀螺仪带来了陀螺仪领域的技术革新。现今已知的各种光学陀螺仪包括环状激光器型陀螺仪，光纤陀螺仪和无源型环状谐振器陀螺仪。在这些陀螺仪中，利用气体激光器的环状激光器型陀螺仪是最早出现的并且现在在飞机中广泛应用这类陀螺仪。近年来，形成于半导体基片上的小型和高精密度的半导体激光器陀螺仪已经被提出。尤其是参见已公开日本专利申请No.5-288556。

根据上述专利公开，在半导体基片上形成的环状增益波导5711具有pn结并从电极5722向增益波导5711注入载流子，如图50所示，以便产生激光器振荡。然后，通过增益波导5711顺时针或逆时针传播的激光束被部分提取并在光吸收区5717产生相互干涉。然后，干涉波束通过另一个电极5723被提取作为光电流以查看干涉强度。在图50中，参考数字5712表示反射表面，参考数字5713和5714表示光学输出表面，参考数字5718和5719表示光学输出。

日本专利申请公开No.57-43486(美国专利4431308)公开了一种陀螺仪，该陀螺仪利用由转动引起的半导体激光器设备端子电压的变化，而没有将光线提取到该设备之外。参照图51，半导体激光器设备5792包括在其顶部和底部的两个电极5790和5791，数字5793表示用于阻断直流的电容，数字5794表示输出端子，数字5795表示电阻。该图描述了在环状激光器设备中作为激光器设备的半导体激光器设备被连接到驱动电源5796以便通过激光器设备端子上电压的变化检测顺时针和逆时针传播光线之间的频率差，如图51所示，当该装置被给定角速度时产生该频率差。

日本专利申请公开No.4-174317也教导了检测由转动引起的激光器设备端子电压的变化。

可是上述公开都不能检测物体的转动方向。这是因为即使转动方向不同当角速度相同时脉冲频率变得相等。

可是，因为已知如上所述的环状激光器型陀螺仪不适合于检测自身的转动方向，因此后者必须通过使用抖动(微振荡)来确定和确定抖动与所获得信号的相关性。

另外，在已知环状激光器型陀螺仪中，随着陀螺仪旋转振荡频率相互分开。当转动速度低时振荡频率差非常小并因此产生锁定现象，该现象中振荡频率被引导到一个振荡模式中。在环状激光器型陀螺仪中引人注目的锁定现象能够通过应用抖动来避免。

因此，本发明的目的是提供一种陀螺仪，它能够检测转动方向而不利用例如抖动发生器之类的机械装置。

根据本发明，上述目的是通过提供一种陀螺仪实现的，该陀螺仪包括：

一个激光器设备，用于产生在相反方向上环状传播的激光束，其中从所述激光器设备中提取一个电信号；

当所述激光器设备保持静止时激光束的振荡频率互不相同。

根据本发明，还提供一种陀螺仪，包括：

一个激光器设备，具有包括至少其一部分布置为不对称锥形区的光波导，其中从所述激光器设备发出电信号。

激光器设备的所述波导可以是环状，且所述不对称锥形区可以设置在环状的外部或内部。

光波导的所述锥形区可以包括沿激光束传播方向逐渐扩展的第一锥形部分，和沿激光束传播方向逐渐变窄的第二锥形部分。

由所述第一和第二锥形区分别与呈现恒定宽度的光波导区限定的角可以是锐角。

根据本发明，还提供一种陀螺仪，包括：

激光器设备，用于产生在相反方向环状传播的激光束；和

电信号检测装置，用于从所述激光器设备提取一个电信号；且

当所述激光器设备保持静止时激光束的振荡频率互不相同。

所述电信号检测装置可以包括一个电端子。

所述电信号检测装置可以是电压信号检测装置。

所述电信号检测装置可以包括一个频率-电压转换电路。

所述电信号检测装置可以包括一个减法电路。

根据本发明，还提供一种陀螺仪，包括：

激光器设备；和

脉冲信号检测装置；且

所述激光器设备具有包括至少其一部分布置为不对称锥形区的光波导。

根据本发明，还提供一种陀螺仪包括：

激光器设备，用于产生第一和第二激光束；和

光检测器，用于检测由所述第一和第二激光束的干涉产生的干涉光；且

当所述激光器设备保持静止时第一和第二激光束的振荡频率相互不同。