JP2016153761A - Absolute speed meter, absolute speed measurement device, and absolute speed measurement method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、絶対速度計、絶対速度計測装置および絶対速度計測方法に関する。 The present invention relates to an absolute speedometer, an absolute speed measuring device, and an absolute speed measuring method.
車両や航空機等においては、自己の正確な速度を把握することは重要であり、正確な速度計測装置が必須の計器となっている。速度計測装置は、周囲に存在する何らかの介在物を利用して、車両や航空機等の速度を間接的、相対的に計測するのが一般的である。 In vehicles, aircrafts, etc., it is important to grasp the exact speed of the vehicle itself, and an accurate speed measuring device is an essential instrument. Generally, a speed measuring device indirectly measures the speed of a vehicle, an aircraft, or the like by using some kind of inclusions present in the surroundings.
たとえば、自動車のスピードメータは、地面と接するタイヤの回転数を用いて、速度を間接的に演算する。また、自動車等に搭載されるナビゲーションシステムでは、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）を用い、その変位から速度を演算する。航空機に搭載されるピトー管は、気流の速度から航空機の速度を計測する。さらに、ドップラー対地速度計では、地面などとの相対速度を、音波などによるドップラー効果により計測する（たとえば、特許文献１）。 For example, an automobile speedometer indirectly calculates the speed using the rotation speed of a tire in contact with the ground. Moreover, in a navigation system mounted on an automobile or the like, a GPS (Global Positioning System) is used to calculate a speed from the displacement. A Pitot tube mounted on an aircraft measures the speed of the aircraft from the velocity of the airflow. Furthermore, in the Doppler ground speed meter, the relative speed with respect to the ground or the like is measured by the Doppler effect using sound waves (for example, Patent Document 1).
一方、絶対速度計測装置と称されるものとして、特許文献２に開示されたものが知られている。特許文献２に開示された絶対速度計測装置は、車両に搭載され、波を送受信する送受信部と、送受信部から送信された一方向の波を複数の方向に分岐し、分岐した複数方向の波の地面からの反射波を前述の一方向の波に収束して送受信部で受信させる送信波分岐部と、受信した反射波に基づく信号を送受信部から入手し、入手した信号を処理することにより車両の複数の挙動情報を演算し、挙動情報を出力する信号処理部で構成されている。この絶対速度計測装置も、地面の存在を前提として速度を間接的、相対的に計測するものである。 On the other hand, what is disclosed in Patent Document 2 is known as an absolute velocity measuring device. The absolute velocity measuring device disclosed in Patent Document 2 is mounted on a vehicle, and transmits / receives a wave, branches a wave in one direction transmitted from the transmitter / receiver in a plurality of directions, and branches the waves in a plurality of directions. A transmission wave branching unit that converges a reflected wave from the ground in the above-mentioned unidirectional wave and is received by the transmission / reception unit, and obtains a signal based on the received reflected wave from the transmission / reception unit, and processes the obtained signal The signal processing unit is configured to calculate a plurality of vehicle behavior information and output the behavior information. This absolute speed measuring device also measures the speed indirectly and relatively on the premise of the presence of the ground.
上述のように、従来の速度計測装置は、所定の前提を充足する外界に依拠して、速度を間接的、相対的に計測するものであった。したがって、その外界の前提が崩れると、計測された速度の精度が低下するという問題を内在していた。 As described above, the conventional speed measurement device relies on the outside world satisfying a predetermined premise and measures the speed indirectly and relatively. Therefore, when the premise of the outside world breaks down, there is a problem that the accuracy of the measured speed is lowered.
たとえば、自動車のスピードメータにおいては、タイヤを径の異なるものに交換すると誤差が発生する。また、航空機のピトー管では、風速が異なると誤差が発生する。さらに、ドップラー対地速度計や特許文献２に開示された絶対速度計測装置では、不動の基準を必要とする。つまり、基準が動くと速度を計測することができない。さらに、音波等の送受信装置や複雑な演算を必要とするため、装置が複雑にならざるをえないという問題もあった。 For example, in an automobile speedometer, an error occurs when a tire is replaced with one having a different diameter. Further, in the pitot tube of an aircraft, an error occurs when the wind speed is different. Further, the Doppler ground speed meter and the absolute speed measuring device disclosed in Patent Document 2 require a stationary reference. In other words, if the reference moves, the speed cannot be measured. Furthermore, since a transmitting / receiving device such as a sound wave and a complicated calculation are required, there is a problem that the device has to be complicated.
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、簡易な構成で、外界に依拠することなく絶対速度を計測することができる絶対速度計、絶対速度計測装置および絶対速度計測方法を実現することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and realizes an absolute speedometer, an absolute speed measuring device, and an absolute speed measuring method capable of measuring an absolute speed without relying on the outside world with a simple configuration. For the purpose.
上記の目的を達成するために、請求項１に記載の絶対速度計は、光源と、光検出器と、前記光源と前記光検出器との間に光結合された第１のアームおよび第２のアームを備えたマッハツェンダ干渉計と、を備え、搭載された移動体の絶対速度を計測する絶対速度計であって、前記第１のアームおよび前記第２のアームの各々は、相互に伝搬定数が異なる、前記移動体の移動方向と同方向に光を伝搬する領域および逆方向に光を伝搬する領域を有するものである。 To achieve the above object, the absolute speedometer according to claim 1 includes a light source, a photodetector, a first arm and a second optically coupled between the light source and the photodetector. And an Mach-Zehnder interferometer having a plurality of arms, and an absolute velocimeter for measuring an absolute velocity of a mounted mobile body, wherein each of the first arm and the second arm has a propagation constant relative to each other. Are different from each other, and have a region that propagates light in the same direction as the moving direction of the moving body and a region that propagates light in the opposite direction.
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記第１のアームは、光導波媒体で形成されかつ伝搬方向が前記移動方向と同方向とされた第１の領域および光導波媒体で形成されかつ伝搬方向が前記移動方向と逆方向とされた第２の領域を含み、前記第２のアームは、光導波媒体で形成されかつ伝搬方向が前記移動方向と逆方向とされた第３の領域および光導波媒体で形成されかつ伝搬方向が前記移動方向と同方向とされた第４の領域を含み、前記第１の領域と前記第２の領域との伝搬定数が異なり、かつ前記第３の領域と前記第４の領域との伝搬定数が異なるものである。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the first arm is formed of an optical waveguide medium and a propagation direction is the same as the movement direction. And a second region formed of an optical waveguide medium and having a propagation direction opposite to the movement direction, and the second arm is formed of an optical waveguide medium and the propagation direction is opposite to the movement direction. A third region formed of an optical waveguide medium and a fourth region whose propagation direction is the same as the moving direction, and a propagation constant between the first region and the second region is The propagation constants are different between the third region and the fourth region.
また、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記第１の領域の伝搬定数と前記第４の領域の伝搬定数が異なり、かつ前記第２の領域の伝搬定数と前記第３の領域の伝搬定数とが異なるものである。 The invention according to claim 3 is the invention according to claim 2, wherein the propagation constant of the first region is different from the propagation constant of the fourth region, and the propagation constant of the second region is The propagation constant of the third region is different.
また、請求項４に記載の発明は、請求項２または請求項３に記載の発明において、前記第１の領域の伝搬定数が前記第２の領域の伝搬定数より大きくされ、かつ前記第３の領域の伝搬定数が前記第４の領域の伝搬定数より大きくされるとともに、前記第１の領域および前記第３の領域がフォトニック結晶またはフォトニック結晶ファイバで形成されたものである。 According to a fourth aspect of the present invention, in the second or third aspect of the invention, the propagation constant of the first region is larger than the propagation constant of the second region, and the third region The propagation constant of the region is made larger than the propagation constant of the fourth region, and the first region and the third region are formed of a photonic crystal or a photonic crystal fiber.
また、請求項５に記載の発明は、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の発明において、前記マッハツェンダ干渉計は、前記第１のアームと前記第２のアームとの長さが異なる非対称マッハツェンダ干渉計であるものである。 The invention according to claim 5 is the invention according to any one of claims 1 to 4, wherein the Mach-Zehnder interferometer is a length between the first arm and the second arm. Are different asymmetric Mach-Zehnder interferometers.
一方、上記の目的を達成するために、請求項６に記載の絶対速度計測装置は、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の絶対速度計を複数備え、複数の前記絶対速度計が前記移動体の複数の前記移動方向に対応させて向きを異ならせて配置されたものである。 On the other hand, in order to achieve the above object, an absolute speed measuring device according to claim 6 includes a plurality of absolute speedometers according to any one of claims 1 to 5, and a plurality of the absolute speeds are provided. The meters are arranged in different directions corresponding to the plurality of moving directions of the moving body.
さらに、上記の目的を達成するために、請求項７に記載の絶対速度計測方法は、光源と、光検出器と、前記光源と前記光検出器との間に光結合された第１のアームおよび第２のアームを備えたマッハツェンダ干渉計と、を備え、搭載された移動体の絶対速度を計測する絶対速度計を用いた絶対速度計測方法であって、前記第１のアームおよび前記第２のアームの各々を、相互に伝搬定数が異なる、前記移動体の移動方向と同方向に光を伝搬する領域および逆方向に光を伝搬する領域を有するようにするものである。 Furthermore, in order to achieve the above object, the absolute velocity measuring method according to claim 7 includes a light source, a light detector, and a first arm optically coupled between the light source and the light detector. And an Mach-Zehnder interferometer provided with a second arm, and an absolute velocity measuring method using an absolute velocity meter that measures the absolute velocity of the mounted moving body, wherein the first arm and the second arm Each of the arms has a region that propagates light in the same direction as the moving direction of the moving body and a region that propagates light in the opposite direction, the propagation constants of which are different from each other.
本発明によれば、簡易な構成で、外界に依拠することなく絶対速度を計測することができる絶対速度計、絶対速度計測装置および絶対速度計測方法を実現することができるという効果を奏する。 According to the present invention, it is possible to realize an absolute speedometer, an absolute speed measuring device, and an absolute speed measuring method that can measure an absolute speed without relying on the outside world with a simple configuration.
以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。本発明に係る絶対速度計は、相対論に基づき、光速を基準とした自己の絶対速度を計測することをひとつの特徴としている。本発明に係る絶対速度計は、車両、航空機等移動体一般に適用することが可能である。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings. One feature of the absolute speedometer according to the present invention is that it measures its own absolute speed based on the speed of light based on relativity. The absolute speedometer according to the present invention can be applied to general moving bodies such as vehicles and aircraft.
［第１の実施の形態］
図１ないし図３を参照して、本実施の形態に係る絶対速度計１０について説明する。図１に示すように、絶対速度計１０は、調整導波路１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ（以下、総称する場合は「調整導波路１２」という）、光導波路１４−１、１４−２、１４−３、１４−４（以下、総称する場合は「光導波路１４」という）、光源１６、および光検出器１８を含んで構成されている。なお、本実施の形態に係る調整導波路、あるいは光導波路は、光集積回路等による導波路に限らず、光ファイバ、導光体等光を導波する光導波媒体一般を含むものである。
[First Embodiment]
With reference to FIG. 1 thru | or FIG. 3, the absolute speedometer 10 which concerns on this Embodiment is demonstrated. As shown in FIG. 1, the absolute speedometer 10 includes adjustment waveguides 12a, 12b, 12c, and 12d (hereinafter collectively referred to as “adjustment waveguide 12”), optical waveguides 14-1, 14-2, and 14; -3, 14-4 (hereinafter collectively referred to as “optical waveguide 14”), the light source 16, and the photodetector 18. The adjustment waveguide or optical waveguide according to the present embodiment is not limited to a waveguide formed by an optical integrated circuit or the like, but includes general optical waveguide media that guide light, such as an optical fiber and a light guide.
調整導波路１２は、詳細を後述するように、絶対速度計１０が搭載された移動体の移動方向に沿って配置され、調整導波路１２自身の実効屈折率により、光源１６から入射された光の速度を調整する光導波媒体である。本実施の形態では、調整導波路１２は、一例として光集積回路により構成されている。なお、本実施の形態では、光の速度を調整するための手段として実効屈折率を調整する形態を例示して説明するが、実効屈折率の代わりに光の伝搬定数で調整する形態としてもよい。 As will be described in detail later, the adjustment waveguide 12 is disposed along the moving direction of the moving body on which the absolute speedometer 10 is mounted, and the light incident from the light source 16 due to the effective refractive index of the adjustment waveguide 12 itself. This is an optical waveguide medium that adjusts the speed of the optical waveguide. In the present embodiment, the adjustment waveguide 12 is configured by an optical integrated circuit as an example. In this embodiment, a mode of adjusting the effective refractive index is described as an example of means for adjusting the speed of light. However, a mode of adjusting with a light propagation constant instead of the effective refractive index may be used. .
光導波路１４は、光源１６からの光を伝搬させる光導波媒体であり、光源１６、調整導波路１２、および光検出器１８の間を接続している。本実施の形態では、光導波路１４は、一例として光ファイバにより構成されているが、これに限られず光集積回路等により構成してもよい。 The optical waveguide 14 is an optical waveguide medium that propagates light from the light source 16, and connects the light source 16, the adjustment waveguide 12, and the photodetector 18. In the present embodiment, the optical waveguide 14 is configured by an optical fiber as an example, but is not limited thereto, and may be configured by an optical integrated circuit or the like.
光源１６は、調整導波路１２に入射させる光を生成する部位である。光源１６の形態としては特に限定されないが、一例として半導体レーザを用いることができる。また、光検出器１８は、調整導波路１２から出射された光を受光し、電気信号に変換する部位である。光検出器１８の形態としては特に限定されないが、一例としてフォトダイオードを用いることができる。 The light source 16 is a part that generates light incident on the adjustment waveguide 12. The form of the light source 16 is not particularly limited, but a semiconductor laser can be used as an example. The photodetector 18 is a part that receives the light emitted from the adjustment waveguide 12 and converts it into an electrical signal. The form of the photodetector 18 is not particularly limited, but a photodiode can be used as an example.
絶対速度計１０は、さらに図示しない演算部を備え、光検出器１８からの電気信号に基づいて後述する所定の演算を実行することにより、絶対速度計１０が搭載された移動体の絶対速度を計測する。 The absolute speedometer 10 further includes a calculation unit (not shown), and executes a predetermined calculation to be described later based on an electric signal from the photodetector 18 to thereby calculate the absolute speed of the moving body on which the absolute speedometer 10 is mounted. measure.
つぎに、図２を参照して、本発明に係る絶対速度計の構成および原理（作用）について説明する。図２（ａ）に示すように、本発明に係る絶対速度計は、全体として、符号Ａ−Ｃ−Ｂで示される光導波媒体を一方のアーム（以下、「アームＡＣＢ」という場合がある）とし、符号Ａ−Ｄ−Ｂで示される光導波媒体を他方のアーム（以下、「アームＡＤＢ」という場合がある）とするマッハツェンダ干渉計を構成している。そして、アームＡＣＢとアームＡＤＢとの実効的な屈折率（または伝搬定数）は非対称とされており、両アームによって生ずる光の位相差を用いて絶対速度を計測する。 Next, the configuration and principle (action) of the absolute speedometer according to the present invention will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 2A, the absolute velocimeter according to the present invention as a whole has an optical waveguide medium denoted by reference character A-C-B as one arm (hereinafter sometimes referred to as “arm ACB”). And a Mach-Zehnder interferometer in which the optical waveguide medium indicated by the reference symbol A-D-B is used as the other arm (hereinafter also referred to as “arm ADB”). The effective refractive index (or propagation constant) between the arm ACB and the arm ADB is asymmetric, and the absolute velocity is measured using the phase difference of light generated by both arms.
図２示すように、光源１６から出射された光は、光導波路１４−１のＡ点において２分岐され、アームＡＣＢを伝搬する光と、アームＡＤＢを伝搬する光とに分かれる。アームＡＣＢを伝搬する光の光導波媒体は、調整導波路１２ａ、光導波路１４−２、調整導波路１２ｃを含んで構成されている。また、アームＡＤＢを伝搬する光の光導波媒体は、調整導波路１２ｂ、光導波路１４−３、調整導波路１２ｄを含んで構成されている。そして、アームＡＣＢを伝搬した光とアームＡＤＢを伝搬した光とは、光導波路１４−４のＢ点で合波される。なお、光導波路１４−１の光の分岐部（Ａ点）には分波器を、光導波路の１４−４の光の合波部（Ｂ点）には合波器を、各々配置してもよい。 As shown in FIG. 2, the light emitted from the light source 16 is branched into two at point A of the optical waveguide 14-1, and is divided into light propagating through the arm ACB and light propagating through the arm ADB. An optical waveguide medium for light propagating through the arm ACB includes an adjustment waveguide 12a, an optical waveguide 14-2, and an adjustment waveguide 12c. An optical waveguide medium for light propagating through the arm ADB includes an adjustment waveguide 12b, an optical waveguide 14-3, and an adjustment waveguide 12d. Then, the light propagated through the arm ACB and the light propagated through the arm ADB are combined at the point B of the optical waveguide 14-4. It is to be noted that a demultiplexer is disposed at the light branching portion (point A) of the optical waveguide 14-1, and a multiplexer is disposed at the light combining portion (point B) of the optical waveguide 14-4. Also good.
本実施の形態に係る絶対速度計１０を移動体に搭載する場合には、図２（ａ）で「速度ｖ」の表記が付された矢印の方向が、該移動体の進行方向となるように配置して搭載する。すなわち、アームＡＣＢとアームＡＤＢとを、移動体の進行方向に直交させて配置する。この際、調整導波路１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、および１２ｄを伝搬する光の方向は、移動体の移動方向と平行になる。さらに、調整導波路１２ａおよび１２ｄにおける光の伝搬方向は移動体の移動方向と同じ方向であり、調整導波路１２ｂおよび１２ｃにおける光の伝搬方向は移動体の移動方向と逆の方向である。 When the absolute speedometer 10 according to the present embodiment is mounted on a moving body, the direction of the arrow labeled “speed v” in FIG. 2A is the traveling direction of the moving body. Place and mount on. That is, the arm ACB and the arm ADB are arranged so as to be orthogonal to the traveling direction of the moving body. At this time, the direction of light propagating through the adjustment waveguides 12a, 12b, 12c, and 12d is parallel to the moving direction of the moving body. Further, the light propagation direction in the adjustment waveguides 12a and 12d is the same as the movement direction of the moving body, and the light propagation direction in the adjustment waveguides 12b and 12c is the opposite direction to the movement direction of the movement body.
以上のように構成された本実施の形態に係る絶対速度計１０では、調整導波路１２ａの実効屈折率ｎａ、調整導波路１２ｂの実効屈折率ｎｂ、調整導波路１２ｃの実効屈折率ｎｃ、調整導波路１２ｄの実効屈折率ｎｄが、以下の関係を充足している。
ｎａ≠ｎｄ ・・・ （式１）
ｎｂ≠ｎｃ ・・・ （式２）
つまり、アームＡＣＢの実効屈折率とアームＡＤＢの実効屈折率とが非対称化されている。
In absolute velocity meter 10 according to the present embodiment configured as described above, the effective refractive index n a of the adjustment waveguide 12a, the effective refractive index n b of the adjustment waveguide 12b, the effective refractive index of the adjustment waveguide 12c n c, the effective refractive index n d of the adjustment waveguide 12d has to satisfy the following relation.
n a ≠ n d (Equation 1)
n b ≠ n c (Formula 2)
That is, the effective refractive index of the arm ACB and the effective refractive index of the arm ADB are asymmetrical.
ここで、絶対速度計１０を搭載した移動体が、速度ｖで矢印の方向に移動しているものとし、光源１６から入射された光の２つの伝搬経路、Ａ→Ｃ→Ｂと、Ａ→Ｄ→Ｂについて考える。この場合、特殊相対性理論に基づき、光の伝搬についてつぎの関係が成立する。
Ａ→Ｃ間の伝搬時間 ＞ Ａ→Ｄ間の伝搬時間 ・・・ （式３）
Ｃ→Ｂ間の伝搬時間 ＞ Ｄ→Ｂ間の伝搬時間 ・・・ （式４）
Here, it is assumed that the moving body on which the absolute speedometer 10 is mounted moves in the direction of the arrow at the speed v, and two propagation paths of light incident from the light source 16, A → C → B and A → Consider D → B. In this case, based on the special relativity theory, the following relationship holds for light propagation.
Propagation time between A and C> Propagation time between A and D (Equation 3)
Propagation time between C and B> Propagation time between D and B (Equation 4)
（式３）および（式４）において、（式１）および（式２）が成立している場合を考えると、
Ａ→Ｃ→Ｂ間の伝搬時間 ＞ Ａ→Ｄ→Ｂ間の伝搬時間 ・・・ （式５）
となる。移動体が速度ｖで移動することにより、（式５）に基づいて発生するアーム間の伝搬時間の差、つまりマッツチェンダ干渉計における位相差を用いて、絶対速度計１０の絶対速度、すなわち移動体の絶対速度を計測することができる。
Considering the case where (Expression 1) and (Expression 2) are established in (Expression 3) and (Expression 4),
Propagation time between A → C → B> Propagation time between A → D → B (Formula 5)
It becomes. The absolute velocity of the absolute velocimeter 10, that is, the moving body is obtained by using the difference in propagation time between the arms generated based on (Equation 5), that is, the phase difference in the Matschenda interferometer, as the moving body moves at the velocity v. Can be measured.
図３を参照して、絶対速度計１０の原理についてさらに詳細に説明する。図３（ａ）に示すように、速度ｖで移動する、屈折率ｎ、長さ（作用長）ｌの光導波媒体Ｇについて、光導波媒体Ｇの移動方向と平行に光導波媒体Ｇを伝搬する光が光導波媒体Ｇを通過する通過時間ｔについて考える。真空中の光速をｃ０とし、通過時間ｔの間に光導波媒体ＧがΔｌだけ移動すると、以下に示す（式６）および（式７）が成立する。
（式６）および（式７）は、速度ｖが発生したときに、光導波媒体Ｇは当該速度ｖにより変位するが、電磁場は速度ｖによって変位しないという特殊相対論から帰結される式である。
The principle of the absolute speedometer 10 will be described in more detail with reference to FIG. As shown in FIG. 3 (a), an optical waveguide medium G having a refractive index n and a length (action length) 1 that moves at a velocity v propagates in the optical waveguide medium G in parallel with the moving direction of the optical waveguide medium G. Consider the transit time t for passing light to pass through the optical waveguide medium G. If the speed of light in vacuum is c 0 and the optical waveguide medium G moves by Δl during the passage time t, the following (Equation 6) and (Equation 7) hold.
(Expression 6) and (Expression 7) are expressions derived from special relativity that when the velocity v is generated, the optical waveguide medium G is displaced by the velocity v, but the electromagnetic field is not displaced by the velocity v. .
（式６）、および（式７）を変形すると、以下に示す（式８）が得られる。
When (Expression 6) and (Expression 7) are modified, the following (Expression 8) is obtained.
ここで、図３（ｂ）に示すように、調整導波路１２ａの長さをｌａ、調整導波路１２ｂの長さをｌｂ、調整導波路１２ｃの長さをｌｃ、調整導波路１２ｄの長さをｌｄとすると、アームＡＣＢを伝搬する光とアームＡＤＢを伝搬する光との間に発生する位相差Δφは、以下に示す（式９）で表される。
Here, as shown in FIG. 3B, the length of the adjustment waveguide 12a is l a , the length of the adjustment waveguide 12b is l b , the length of the adjustment waveguide 12c is l c , and the adjustment waveguide 12d. When the length and l d, a phase difference Δφ which is generated between the light propagating through the light and arm ADB propagating the arm ACB is expressed by the following (equation 9).
ここで、調整導波路１２の元の長さがすべて等しいとして、ｌａ＝ｌｂ＝ｌｃ＝ｌｄ＝ｌとし、移動距離Δｌを加味して、位相差Δφを以下に示す（式１０）のように記述する。
Here, assuming that the original lengths of the adjustment waveguides 12 are all equal, it is assumed that l a = l b = l c = l d = l, and the movement distance Δl is taken into account, and the phase difference Δφ is shown below (Formula 10) ).
ここで、調整導波路１２ａおよび１２ｂを、一例として、実効屈折率ｎｐｈのフォトニック結晶導波路で構成し、調整導波路１２ｃおよび１２ｄを、一例として、実効屈折率ｎｅｆｆの通常の光導波路で構成した場合を考える。本実施の形態に係る絶対速度計１０では、マッハツェンダ干渉計の各アームを構成する光導波媒体の実効屈折率が、（式１）および（式２）で仮定したように非対称であるため、移動体の速度ｖがｖ＝０の状態では以下に示す（式１１）が成立している。
なお、ここでいう通常の光導波路とは、たとえばコアをＳｉ（シリコン）、クラッドをＳｉＯ２（二酸化シリコン）で形成した一般的な光集積回路における光導波路、あるいは一般的な光ファイバをいう。
Here, the adjustment waveguides 12a and 12b, as an example, constituted by a photonic crystal waveguide effective refractive index n ph, the adjustment waveguides 12c and 12d, as an example, conventional optical waveguide effective refractive index n eff Consider the case where In the absolute velocimeter 10 according to the present embodiment, the effective refractive index of the optical waveguide medium constituting each arm of the Mach-Zehnder interferometer is asymmetric as assumed in (Expression 1) and (Expression 2). When the body speed v is v = 0, the following (Equation 11) is established.
The normal optical waveguide here refers to an optical waveguide in a general optical integrated circuit in which a core is formed of Si (silicon) and a cladding is formed of SiO 2 (silicon dioxide), or a general optical fiber.
つぎに、移動体が速度ｖで移動し始めると、（式１０）は、（式１１）を引いた形で、以下に示す（式１２）となる。
Next, when the moving body starts moving at the speed v, (Equation 10) is obtained by subtracting (Equation 11) and becomes (Equation 12) shown below.
（式１２）を以下に示す（式１３）のように変形する。
(Formula 12) is transformed into (Formula 13) shown below.
調整導波路１２の実効屈折率、速度ｖの方向を考慮して（式８）を（式１３）に代入すると、以下に示す（式１４）となる。
Substituting (Equation 8) into (Equation 13) in consideration of the effective refractive index of the adjustment waveguide 12 and the direction of the velocity v, the following (Equation 14) is obtained.
さらに、（式１４）に、ｎａ＝ｎｂ＝ｎｐｈ、ｎｃ＝ｎｄ＝ｎｅｆｆを代入すると、以下に示す（式１５）となる。
ただし、ｎｐｈ≠ｎｅｆｆ。
Further, substituting n a = n b = n ph and n c = n d = n eff into (Equation 14) yields (Equation 15) shown below.
However, n ph ≠ n eff .
（式１５）をｖについて解くと、以下に示す（式１６）が得られる。
When (Equation 15) is solved for v, (Equation 16) shown below is obtained.
以上詳述したように、移動体が速度ｖで移動すると、絶対速度計１０のマッハツェンダ干渉計における２つのアームを伝搬する光の間に、速度ｖに比例した位相差Δφが発生する。本実施の形態に係る絶対速度計１０では、光検出器１８を介して位相差Δφを検出し、（式１６）により速度ｖを演算して、移動体の絶対速度を計測することができる。 As described in detail above, when the moving body moves at the speed v, a phase difference Δφ proportional to the speed v is generated between the light propagating through the two arms in the Mach-Zehnder interferometer of the absolute speedometer 10. In the absolute velocimeter 10 according to the present embodiment, the phase difference Δφ can be detected via the photodetector 18, the velocity v can be calculated by (Equation 16), and the absolute velocity of the moving body can be measured.
ここで、位相差の感度（位相感度）の具体的数値例について検討する。
調整導波路１２ｃおよび１２ｄ（通常の光導波路）の実効屈折率をｎｅｆｆ＝３．５とし、調整導波路１２ａおよび１２ｂの実効屈折率を通常の光導波路の実効屈折率の３１倍とし、ｎｐｈ＝３１ｎｅｆｆとする。つまり、調整導波路１２ａおよび１２ｂには、たとえばフォトニック結晶を用い、調整導波路１２ａおよび１２ｂを伝搬する光の群速度が３１倍遅延すると仮定する。また、調整導波路１２の長さをｌ、真空中の光の速度を３×１０８（ｍ／ｓｅｃ）、光源１６の光の波長を１．５５μｍとして（式１５）に代入すると、以下に示す（式１７）が得られる。
Here, a specific numerical example of phase difference sensitivity (phase sensitivity) will be examined.
The effective refractive index of the adjustment waveguides 12c and 12d (normal optical waveguide) is n eff = 3.5, the effective refractive index of the adjustment waveguides 12a and 12b is 31 times the effective refractive index of the normal optical waveguide, and n Let ph = 31n eff . That is, it is assumed that, for example, photonic crystals are used for the adjustment waveguides 12a and 12b, and the group velocity of light propagating through the adjustment waveguides 12a and 12b is delayed by 31 times. When the length of the adjustment waveguide 12 is l, the speed of light in vacuum is 3 × 10 8 (m / sec), and the wavelength of light from the light source 16 is 1.55 μm, it is substituted into (Equation 15) as follows: (Equation 17) shown is obtained.
すなわち、本実施の形態に係る絶対速度計によれば、非対称のマッハツェンダ干渉計を採用したことにより、秒速数ｍ／ｓｅｃに対応する位相差が検出可能であることがわかる。 That is, according to the absolute velocimeter according to the present embodiment, it is understood that the phase difference corresponding to the speed per second m / sec can be detected by using the asymmetric Mach-Zehnder interferometer.
以上詳述したように、本実施の形態に係る絶対速度計、絶対速度計測方法によれば、移動体とともに移動するマッハツェンダ干渉計を用い、２つのアームを伝搬する光の位相差を検出して絶対速度を計測するので、簡易な構成で、しかも外界に依拠することなく、つまり該絶対速度計が搭載された移動体の移動のみによって、絶対速度を計測することができる。 As described above in detail, according to the absolute velocimeter and the absolute velocity measurement method according to the present embodiment, the phase difference between the light propagating through the two arms is detected using the Mach-Zehnder interferometer that moves with the moving body. Since the absolute speed is measured, the absolute speed can be measured with a simple configuration and without relying on the outside world, that is, only by movement of the moving body on which the absolute speedometer is mounted.
［第２の実施の形態］
図４を参照して、本実施の形態に係る絶対速度計１０ａについて説明する。
[Second Embodiment]
With reference to FIG. 4, the absolute speedometer 10a which concerns on this Embodiment is demonstrated.
（式１５）から明らかなように、本発明に係る絶対速度計において位相感度を大きくしたい場合は、たとえば、調整導波路１２ａおよび１２ｂの実効屈折率と、調整導波路１２ｃおよび１２ｄの実効屈折率との差を大きくすればよい。そこで、本実施の形態では、調整導波路１２ａ、１２ｂとして実効屈折率を大きくすることが可能なフォトニック結晶を用いている。 As apparent from (Equation 15), when it is desired to increase the phase sensitivity in the absolute velocimeter according to the present invention, for example, the effective refractive index of the adjustment waveguides 12a and 12b and the effective refractive index of the adjustment waveguides 12c and 12d What is necessary is just to enlarge the difference. Therefore, in the present embodiment, photonic crystals capable of increasing the effective refractive index are used as the adjustment waveguides 12a and 12b.
図４に示すように、絶対速度計１０ａでは、図１に示す絶対速度計１０の調整導波路１２ａおよび１２ｂに相当する部分に、フォトニック結晶２０および２２を採用している。
フォトニック結晶は、たとえばＳｉ薄膜に微細な穴を周期的に設けて作製することができる。一例として、伝搬波長を１．５５μｍとした場合には、Ｓｉ薄膜の厚さを０．２１μｍ、穴の直径ｄ１をｄ１＝２００ｎｍ、穴の周期ｄ２をｄ２＝４００ｎｍとすることができる。フォトニック結晶をこのように作製することにより、波長１．５５μｍ近辺で大きなスローライト効果、すなわち、光の伝搬時間を大きくする効果が得られる。
As shown in FIG. 4, the absolute velocimeter 10a employs photonic crystals 20 and 22 in portions corresponding to the adjustment waveguides 12a and 12b of the absolute velocimeter 10 shown in FIG.
For example, the photonic crystal can be produced by periodically providing fine holes in the Si thin film. As an example, when the propagation wavelength is 1.55 μm, the thickness of the Si thin film can be 0.21 μm, the hole diameter d1 can be d1 = 200 nm, and the hole period d2 can be d2 = 400 nm. By producing the photonic crystal in this way, a large slow light effect, that is, an effect of increasing the light propagation time can be obtained in the vicinity of a wavelength of 1.55 μm.
また、調整導波路１２ｃおよび１２ｄに相当する部分には、通常の光導波路１４−８および１４−９を採用している。通常の光導波路１４−８および１４−９としては、たとえばＳｉで作製された通常のシングルモードファイバ、あるいは、マルチモードファイバ等の光ファイバを用いればよい。なお、実効屈折率に関しては、一例として、フォトニック結晶２０および２２で形成された調整導波路１２ａおよび１２ｂの実効屈折率を１００程度、Ｓｉによる光ファイバで形成された調整導波路１２ｃ、１２ｄの実効屈折率を２〜３とすることができる。 Further, ordinary optical waveguides 14-8 and 14-9 are employed in portions corresponding to the adjustment waveguides 12c and 12d. As the ordinary optical waveguides 14-8 and 14-9, for example, an ordinary single mode fiber made of Si or an optical fiber such as a multimode fiber may be used. Regarding the effective refractive index, as an example, the effective refractive index of the adjustment waveguides 12a and 12b formed of the photonic crystals 20 and 22 is about 100, and the adjustment waveguides 12c and 12d formed of Si optical fibers are used. The effective refractive index can be 2 to 3.
光源１６から出射され、光導波路１４−５を伝搬した光は分波器２４で２分岐され、２分岐された一方の光は光導波路１４−６を介してフォトニック結晶２０に入射し、他方の光は光導波路１４−７を介してフォトニック結晶２２に入射する。フォトニック結晶２０および光導波路１４−８を含むアームを伝搬した光と、フォトニック結晶２２および光導波路１４−９を含むアームを伝搬した光とは合波器２６で合波され、光導波路１４−１０を介して光検出器１８に入射する。 Light emitted from the light source 16 and propagated through the optical waveguide 14-5 is bifurcated by the branching filter 24, and one of the bifurcated light is incident on the photonic crystal 20 via the optical waveguide 14-6, and the other. Is incident on the photonic crystal 22 through the optical waveguide 14-7. The light propagating through the arm including the photonic crystal 20 and the optical waveguide 14-8 and the light propagating through the arm including the photonic crystal 22 and the optical waveguide 14-9 are combined by the multiplexer 26, and the optical waveguide 14 is combined. It enters the photodetector 18 via −10.
絶対速度計１０ａの作用は上記実施の形態に係る絶対速度計１０と同様であり、光検出器１８で検出した電気信号を用い、（式１６）から、絶対速度計１０ａが搭載された移動体の速度ｖを演算する。 The action of the absolute speedometer 10a is the same as that of the absolute speedometer 10 according to the above-described embodiment, and an electric signal detected by the photodetector 18 is used, and from (Equation 16), a moving body on which the absolute speedometer 10a is mounted. Is calculated.
以上のように、本実施の形態に係る絶対速度計によっても、簡易な構成で、しかも外界に依拠することなく、つまり該絶対速度計が搭載された移動体の移動のみによって、絶対速度を計測することができる。本実施の形態に係る絶対速度計によれば、調整導波路の屈折率を大きくすることができるので、特に位相感度を大きくすることができる。 As described above, even with the absolute speedometer according to the present embodiment, the absolute speed is measured with a simple configuration and without relying on the outside world, that is, only by the movement of the moving body on which the absolute speedometer is mounted. can do. According to the absolute velocimeter according to the present embodiment, since the refractive index of the adjustment waveguide can be increased, the phase sensitivity can be particularly increased.
［第３の実施の形態］
図５を参照して、本実施の形態に係る絶対速度計１０ｂについて説明する。絶対速度計１０ｂは、上記絶対速度計１０ａにおいて、フォトニック結晶をフォトニック結晶ファイバに置き換えた形態である。
[Third Embodiment]
With reference to FIG. 5, the absolute speedometer 10b which concerns on this Embodiment is demonstrated. The absolute speedometer 10b is a form in which the photonic crystal is replaced with a photonic crystal fiber in the absolute speedometer 10a.
図５に示すように、光源１６から出射した光は光導波路１４−１７を介して分波器２４で２分岐され、２分岐された一方の光は光導波路１４−１８を介してフォトニック結晶ファイバ２８に入射し、他方の光は光導波路１４−１９を介してフォトニック結晶ファイバ３０に入射する。フォトニック結晶ファイバ２８および光導波路１４−１５を含むアームを伝搬した光と、フォトニック結晶ファイバ３０および光導波路１４−１６を含むアームを伝搬した光とは合波器２６で合波され、光導波路１４−２０を介して光検出器１８に入射する。 As shown in FIG. 5, the light emitted from the light source 16 is bifurcated by the branching filter 24 via the optical waveguide 14-17, and one of the bifurcated light is a photonic crystal via the optical waveguide 14-18. The light enters the fiber 28 and the other light enters the photonic crystal fiber 30 via the optical waveguide 14-19. The light propagating through the arm including the photonic crystal fiber 28 and the optical waveguide 14-15 and the light propagating through the arm including the photonic crystal fiber 30 and the optical waveguide 14-16 are combined by the multiplexer 26, and light is transmitted. The light enters the photodetector 18 through the waveguide 14-20.
絶対速度計１０ｂの作用は上記実施の形態に係る絶対速度計１０と同様であり、光検出器１８で検出した電気信号を用い、（式１６）から、絶対速度計１０ｂが搭載された移動体の速度ｖを演算する。 The action of the absolute speedometer 10b is the same as that of the absolute speedometer 10 according to the above-described embodiment. Using the electric signal detected by the photodetector 18, the moving body on which the absolute speedometer 10b is mounted is obtained from (Equation 16). Is calculated.
以上のように、本実施の形態に係る絶対速度計によっても、簡易な構成で、しかも外界に依拠することなく絶対速度を計測することができる。本実施の形態に係る絶対速度計によれば、上記実施の形態に係る絶対速度計における調整導波路１２ａおよび１２ｂにフォトニック結晶ファイバを用いているので、同等の実効屈折率を維持するための調整導波路１２の長さ、つまり作用長ｌが長くなる。作用長ｌが長くなると、（式１５）からも明らかなように、位相感度も大きくすることができる。したがって、本実施の形態は、特に作用長ｌを長くしたい場合に有効な形態である。 As described above, the absolute velocity meter according to the present embodiment can also measure the absolute velocity with a simple configuration and without relying on the outside world. According to the absolute velocimeter according to the present embodiment, since the photonic crystal fibers are used for the adjustment waveguides 12a and 12b in the absolute velocimeter according to the above-described embodiment, the same effective refractive index is maintained. The length of the adjustment waveguide 12, that is, the action length l is increased. As the action length l increases, the phase sensitivity can be increased as is apparent from (Equation 15). Therefore, this embodiment is an effective form especially when it is desired to increase the action length l.
［第４の実施の形態］
図６を参照して本実施の形態に係る絶対速度計１０ｃについて説明する。絶対速度計１０ｃは、絶対速度計を構成するマッハツェンダ干渉計として非対称マッハツェンダ干渉計を用いた形態である。
[Fourth Embodiment]
An absolute speedometer 10c according to the present embodiment will be described with reference to FIG. The absolute velocimeter 10c uses an asymmetric Mach-Zehnder interferometer as a Mach-Zehnder interferometer constituting the absolute velocimeter.
図６（ａ）に示すように、絶対速度計１０ｃでは、光源１６から出射した光は光導波路１４−１１のＡ点において２分岐され、２分岐された一方の光は調整導波路１２ｅに入射し、光導波路１４−１２、調整導波路１２ｇを介して光導波路１４−１４に導かれる。一方、２分岐された他方の光は調整導波路１２ｆに入射し、光導波路１４−１３、調整導波路１２ｈを介して光導波路１４−１４に導かれる。両アームを伝搬した２つの光は光導波路１４−１４のＢ点で合波された後、光検出器１８に入射する。 As shown in FIG. 6A, in the absolute velocimeter 10c, the light emitted from the light source 16 is branched into two at the point A of the optical waveguide 14-11, and one of the two branched lights is incident on the adjustment waveguide 12e. Then, the light is guided to the optical waveguide 14-14 through the optical waveguide 14-12 and the adjustment waveguide 12g. On the other hand, the other branched light enters the adjustment waveguide 12f and is guided to the optical waveguide 14-14 via the optical waveguide 14-13 and the adjustment waveguide 12h. The two lights propagating through both arms are combined at a point B of the optical waveguide 14-14 and then enter the photodetector 18.
図６（ａ）に示すように、絶対速度計１０ｃでは、光導波路１４−１２の長さが光導波路１４−１３より長く設定されており、絶対速度計１０ｃは、いわゆる非対称マッハツェンダ干渉計を構成している。 As shown in FIG. 6A, in the absolute velocimeter 10c, the length of the optical waveguide 14-12 is set longer than that of the optical waveguide 14-13, and the absolute velocimeter 10c constitutes a so-called asymmetric Mach-Zehnder interferometer. doing.
図６（ｂ）に、本実施の形態に係る絶対速度計１０ｃの透過率Ｉ、すなわち光源１６の出力から光検出器１８の入力までの入出力特性の波長依存性（図６（ｂ）では、「λ」と表記）を示す。図６（ｂ）に示すように、非対称マッハツェンダ干渉計の透過率特性は、特定の波長λにおいて周期的にディップ状の鋭いピークをもつ特性となる。光源１６の波長をこのピーク近傍の波長にすることにより、わずかな位相差Δφでも光検出器１８の出力差が大きくなる。したがって、光源１６として、鋭いピークにおける波長λ、たとえば波長λ０の光を発生する光源を用いることにより、位相感度がさらに高くなる。 FIG. 6B shows the transmittance I of the absolute speedometer 10c according to the present embodiment, that is, the wavelength dependence of the input / output characteristics from the output of the light source 16 to the input of the photodetector 18 (in FIG. 6B). , Written as “λ”). As shown in FIG. 6B, the transmittance characteristic of the asymmetric Mach-Zehnder interferometer is a characteristic having a periodic dip-shaped peak at a specific wavelength λ. By setting the wavelength of the light source 16 to a wavelength in the vicinity of this peak, the output difference of the photodetector 18 becomes large even with a slight phase difference Δφ. Therefore, by using a light source that generates light having a wavelength λ at a sharp peak, for example, wavelength λ 0 as the light source 16, the phase sensitivity is further increased.
以上のように、本実施の形態に係る絶対速度計によっても、簡易な構成で、しかも外界に依拠することなく絶対速度を計測することができ、さらに本実施の形態では、位相感度がより向上する、という効果を奏する。 As described above, the absolute speedometer according to the present embodiment can also measure the absolute speed with a simple configuration and without relying on the outside world, and the phase sensitivity is further improved in the present embodiment. The effect is to do.
［第５の実施の形態］
図７を参照して、本実施の形態に係る絶対速度計測装置５０について説明する。本実施の形態は、互いに９０°回転させて配置（以下、「直交配置」という）した上記実施の形態に係る絶対速度計を２個用いた形態である。このように配置することにより、２軸の絶対速度が計測可能となる。なお、絶対速度計測装置５０に用いる絶対速度計は、上記各実施の形態に係る絶対速度計のいずれでもよいが、以下では絶対速度計１０ａ（１０ａ−１、１０ａ−２）を用いた形態について説明する。
[Fifth Embodiment]
With reference to FIG. 7, an absolute velocity measuring apparatus 50 according to the present embodiment will be described. In the present embodiment, two absolute speedometers according to the above-described embodiment that are rotated by 90 ° relative to each other (hereinafter referred to as “orthogonal arrangement”) are used. By arranging in this way, the biaxial absolute velocity can be measured. In addition, although the absolute speedometer used for the absolute speed measuring apparatus 50 may be any of the absolute speedometers according to the above-described embodiments, in the following, a mode using the absolute speedometer 10a (10a-1, 10a-2) is used. explain.
図７に示すように、絶対速度計測装置５０は、絶対速度計１０ａ−１、１０ａ−２を直交配置して構成されている。ここで、フォトニック結晶２０と２２とを結ぶ方向を絶対速度計測装置５０の「計測軸」と定義すると、絶対速度計１０ａ−１の計測軸はＹ軸方向、絶対速度計１０ａ−２の計測軸はＸ軸方向となっている。 As shown in FIG. 7, the absolute velocity measuring device 50 is configured by arranging absolute velocity meters 10a-1 and 10a-2 orthogonally. Here, when the direction connecting the photonic crystals 20 and 22 is defined as the “measurement axis” of the absolute velocity measuring device 50, the measurement axis of the absolute velocity meter 10a-1 is the Y-axis direction, and the measurement of the absolute velocity meter 10a-2. The axis is the X-axis direction.
以上のように構成された絶対速度計測装置５０では、絶対速度計１０ａ−１によってＹ軸方向に移動する、絶対速度計測装置５０が搭載された移動体の絶対速度が計測可能となり、絶対速度計１０ａ−２によってＸ軸方向に移動する移動体の絶対速度が計測可能となる。このように、本実施の形態では、２軸方向の絶対速度の計測が可能となる。 In the absolute velocity measuring device 50 configured as described above, the absolute velocity of the moving body equipped with the absolute velocity measuring device 50 that moves in the Y-axis direction by the absolute velocity meter 10a-1 can be measured. 10a-2 makes it possible to measure the absolute velocity of the moving body that moves in the X-axis direction. Thus, in this embodiment, it is possible to measure the absolute speed in the biaxial direction.
以上のように、本実施の形態に係る絶対速度計測装置、絶対速度計測方法によっても、簡易な構成で、しかも外界に依拠することなく絶対速度を計測することができ、さらに本実施の形態では、２軸方向において絶対速度の計測が可能になる、という効果を奏する。 As described above, the absolute velocity measuring apparatus and the absolute velocity measuring method according to the present embodiment can measure the absolute velocity with a simple configuration and without relying on the outside world. There is an effect that the absolute velocity can be measured in the biaxial direction.
なお、上記各実施の形態では、１個または２個のマッハツェンダ干渉計を用いる形態を例示して説明したが、これに限られず、絶対速度を計測する移動方向（計測軸）の数等を考慮して、３個以上のマッハツェンダ干渉計を用いる形態としてもよい。 In each of the above embodiments, one or two Mach-Zehnder interferometers have been described as examples. However, the present invention is not limited to this, and the number of moving directions (measurement axes) for measuring the absolute velocity is considered. And it is good also as a form using 3 or more Mach-Zehnder interferometers.
また、上記各実施の形態では、４個の調整導波路のうち光源側の２個の調整導波路の実効屈折率を高くする形態を例示して説明したが、これに限られず、実効屈折率を高くする調整導波路の組み合わせは任意に変えてよい。たとえば、光検出器側の２個の調整導波路の実効屈折率を高くする形態としてもよい。 Further, in each of the above-described embodiments, the embodiment in which the effective refractive index of the two adjustment waveguides on the light source side among the four adjustment waveguides is increased is described as an example. The combination of the adjustment waveguides for increasing the height may be arbitrarily changed. For example, the effective refractive index of the two adjustment waveguides on the photodetector side may be increased.
また、上記各実施の形態では、調整導波路の長さ（作用長）をすべて等しくする形態を例示して説明したが、これに限られず、各調整導波路の長さは相互に変えてもよい。この場合は、変更した長さを含むように（式１５）を変形して、絶対速度を求める演算を実行すればよい。 In each of the above embodiments, the lengths (action lengths) of the adjustment waveguides are all exemplified and described. However, the present invention is not limited to this, and the lengths of the adjustment waveguides may be changed from each other. Good. In this case, the equation (15) may be modified to include the changed length, and the calculation for obtaining the absolute speed may be executed.
１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ 絶対速度計
１２ 調整導波路
１４ 光導波路
１６ 光源
１８ 光検出器
２０、２２ フォトニック結晶
２４ 分波器
２６ 合波器
２８、３０ フォトニック結晶ファイバ
５０ 絶対速度計測装置
ｌａ、ｌｂ、ｌｃ、ｌｄ 長さ
ｎａ、ｎｂ、ｎｃ、ｎｄ、ｎｐｈ、ｎｅｆｆ 実効屈折率
Ｇ 光導波媒体
10, 10a, 10b, 10c Absolute velocity meter 12 Adjustment waveguide 14 Optical waveguide 16 Light source 18 Photo detector 20, 22 Photonic crystal 24 Demultiplexer 26 Multiplexer 28, 30 Photonic crystal fiber 50 Absolute velocity measuring device l a , l b , l c , l d length n a , n b , n c , n d, n ph, n eff effective refractive index G optical waveguide medium
Claims (7)
光検出器と、
前記光源と前記光検出器との間に光結合された第１のアームおよび第２のアームを備えたマッハツェンダ干渉計と、を備え、搭載された移動体の絶対速度を計測する絶対速度計であって、
前記第１のアームおよび前記第２のアームの各々は、相互に伝搬定数が異なる、前記移動体の移動方向と同方向に光を伝搬する領域および逆方向に光を伝搬する領域を有する
絶対速度計。 A light source;
A photodetector;
An Mach-Zehnder interferometer having a first arm and a second arm optically coupled between the light source and the photodetector, and an absolute velocimeter for measuring the absolute velocity of the mounted mobile body There,
Each of the first arm and the second arm has a region that propagates light in the same direction as the moving direction of the moving body and a region that propagates light in the opposite direction, the propagation constants of which are different from each other. Total.
前記第２のアームは、光導波媒体で形成されかつ伝搬方向が前記移動方向と逆方向とされた第３の領域および光導波媒体で形成されかつ伝搬方向が前記移動方向と同方向とされた第４の領域を含み、
前記第１の領域と前記第２の領域との伝搬定数が異なり、かつ前記第３の領域と前記第４の領域との伝搬定数が異なる
請求項１に記載の絶対速度計。 The first arm is formed of an optical waveguide medium and the propagation direction is the same as the movement direction, and the first arm is formed of an optical waveguide medium and the propagation direction is opposite to the movement direction. Including a second region,
The second arm is formed of an optical waveguide medium and a third region having a propagation direction opposite to the movement direction and an optical waveguide medium, and the propagation direction is the same as the movement direction. Including a fourth region,
The absolute velocimeter according to claim 1, wherein propagation constants of the first region and the second region are different, and propagation constants of the third region and the fourth region are different.
請求項２に記載の絶対速度計。 The absolute velocimeter according to claim 2, wherein the propagation constant of the first region and the propagation constant of the fourth region are different, and the propagation constant of the second region and the propagation constant of the third region are different. .
請求項２または請求項３に記載の絶対速度計。 The propagation constant of the first region is made larger than the propagation constant of the second region, the propagation constant of the third region is made larger than the propagation constant of the fourth region, and the first region The absolute velocimeter according to claim 2 or 3, wherein the third region is formed of a photonic crystal or a photonic crystal fiber.
請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の絶対速度計。 The absolute velocimeter according to any one of claims 1 to 4, wherein the Mach-Zehnder interferometer is an asymmetric Mach-Zehnder interferometer in which the lengths of the first arm and the second arm are different.
複数の前記絶対速度計が前記移動体の複数の前記移動方向に対応させて向きを異ならせて配置された
絶対速度計測装置。 A plurality of absolute speedometers according to any one of claims 1 to 5,
An absolute speed measuring device in which a plurality of the absolute speedometers are arranged in different directions corresponding to the plurality of moving directions of the moving body.
前記第１のアームおよび前記第２のアームの各々を、相互に伝搬定数が異なる、前記移動体の移動方向と同方向に光を伝搬する領域および逆方向に光を伝搬する領域を有するようにする
絶対速度計測方法。 The Mach-Zehnder interferometer including a light source, a light detector, and a first arm and a second arm optically coupled between the light source and the light detector. An absolute speed measurement method using an absolute speedometer that measures speed,
Each of the first arm and the second arm has a region that propagates light in the same direction as the moving direction of the moving body and a region that propagates light in the opposite direction, the propagation constants of which are different from each other. Yes Absolute speed measurement method.
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