Brevet FR2526938A1 — publié le 19831118

La présente invention concerne un gyroscope à laser à fibre optique utilisant une fibre optique à polarisation unique, et elle porte plus particulière- ment sur un gyroscope à laser à fibre optique capable de détecter le sens de rotation ainsi qu'une très fai- ble vitesse angulaire de rotation d'un corps tournant. Un gyroscope à laser à fibre optique classi- que comprend de façon générale une fibre optique qui a une longueur d'environ 1 km et qui est bobinée en boucle, un diviseur de faisceau destiné à séparer en deux composantes la lumière laser fournie par une source de lumière laser, et à introduire ces deux- composantes aux deux extrémités de la fibre optique, et un récepteur de lumière destiné à recevoir la lumière obtenue en combinant les composantes de lumière issues des deux extrémités de la fibre opti- que qui sont entrées dans cette dernière-et se sont propagées à l'intérieur de la fibre optique. Dans un gyroscope à laser à fibre optique du type décrit ci-dessus, lorsqu'un corps tournant tourne avec une vitesse angulaire W, la lumière qui se propage à l'intérieur de la fibre optique dans un sens identique au sens de rotation se déphase d'un plus grand angle que dans le cas o le gyros- cope à laser est fixe, tandis que la lumière qui se propage dans le sens contraire à celui de la ro- tation se déphase d'un plus petit angle que dans le cas précité Par conséquent, une différence de. phase 4 Q entre les lumières issues des deux extré- mités de la fibre optique peut s'exprimer par la relation suivante, en fonction de la vitesse angu- laire de rotation W, conformément à l'effet Sagnac t W 1 r W Dans cette relation, X est la longueur d'onde de la lumière, c est la vitesse de la lumière, l est la lon- gueur de la fibre optique et r est le rayon de la fibre optique bobinée en boucle Le signal de sortie P du récepteur de lumière qui a reçu la lumière combinée formée par les lumières issues des-deux extrémités de la fibre optique peut être exprimé de la manière sui- vante, sur la base de la différence de phase t G ci- dessus: P = W + COS 0) On -eut déterminer la vitesse angulaire de rotation W à Partir du signal de sortie P, et lors- qu'on intègre la vitesse angulaire de rotation W par rapport au temps, on peut déterminer correctement la position d'un objet mobile. Cependant, dans un tel gyroscope à laser à fibre opticue classique, du fait qu'on calcule le signal de sor:ie P du récepteur de lumière sur la base de "cos A G", la précision de la détection est défavorable dans le cas o la différence de phase d Q est très faible, du fait de la pente faible de la tangente à la courbe cos A G" De plus, il n'est pas possible de détecter son sens de rotation, du fait de la relation "cos A c = cos ( A)" et, en outre, il existe un inconvénient qui consiste en ce qu'une conversion de mode se produit lorsque la fibre optique est soumise à une flexion, une vibra- tion, etc. L'un des buts de l'invention est donc de procurer un -gy roscope à laser à fibre optique dont la précision de détection ne soit pas dégradée, même si sa différence de phase A g est très faible. L'invention a également pour but de procu- rer un-gyrosc Dpe aà laser à fibre optique qui soit capable de dé:ecter le'sens de rotation d'un corps tournant. Un autre but encore de l'invention est - de procurer un gyroscope à laser à fibre optique qui empeche:ne o::nversion de mode, pour maintenir constante la condi- 'ic f-e polarisation de la lumière, dans le but de stabi ser a mesure Le úYroscope à laser à fibre optique conforme à l'inveàicn comprend une longueur déterminée d'une fibre op-icue à polarisation unique ayant un axe intrin- sèque de pol-arisation, et bobinée en boucle; des moyens de séparaticn et de combinaison de lumière destinés à séparer une 1-mière entrante polarisée de façon linéai- re, pour dc-nrr des composantes dirigées dans deux directic-:s zui sont appliquées aux deux extrémités de la fibre opi' ue à polarisation unique précitée, ces composan-es se propageant ainsi respectivement en sens d'àhrl e et en sens inverse d'horloge, après quoi ces mc ens combinent deux lumières polarisées de façon li-é-aire issues des extrémités respective- ment oppsée-s aux extrémités précitées de la fibre optique à polarisation unique; et-des moyens de dé- tection àeszins à détecter une différence de phase entre de-x luzières polarisées de façon linéaire qui ont été c:mbinées par les moyens de séparation et de ccabina-son de lumière précités Dans un tel gyroscope à laser à fibre optique, on agit sur les deux lumi Sères combinées polarisées de façon linéai- re, de façon zu'elles aient des plans de polarisa- tion mut-elle-ent perpendiculaires, puis les deux lumières pc larisées de façon linéaire précitées entrent'dars -es moyens de détection précités', grâce à zuc ces moyens de détection déterminent la vitesse _niaire de rotation d'un corps tournant, sur la base _e la différence de phase mentionnée précédeznme L'- -vention sera mieux comprise à la lec- ture de la description qui va suivre de modes de réalisa:ion e en se référant aux dessins annexés sur lescei: a fiure 1 est une coupe montrant une fibre optique à c-arisation unique qui est utilisée dans chaque r de réalisation de l'invention; La figure 2 est une représentation explica- tive iliusr le premier mode de réalisation de' l'invenvion a figure 3 est une représentation explica- tive il-usr le second mode de réalisation de l'inven'ionr -a figure 4 est une représentation explica- tive iliusr_ t le troisième mode de réalisation de l'invention -a g-'ure 5 est une représentation éxplica- tive iliuscrr le quatrième mode de réalisation de l'invention -a figure 6 est une représentation explica- tive illustrant le cinquième mode de réalisation de l'invention La figure 7 est une repr'ésentation explica- tive illuszrant le sixième mode de réalisation de l'invention a fiaure 8 est une représentation explica- tive illustrnt le septième mode de-réalisation de l'invention et ' _a figure 9 est une représentation explica- tive ilius-rant le huitième mode de réalisation de l'inven:ion -. -a figure 1 montre une coupe transversale d'une fibre:pique à polarisation unique, 10, qui est utilisée dans les différents modes de réalisa- tion de 'in- -ention Sur cette figure, la référence 1 désigne uan c 2 eur circulaire consistant de préférence en verre ce type Si O 2 + Ge O 2 ou en-une matière ana- logue, la référence 2 désigne une gaine ayant une section iriulaire et consistant en verre de type Si O 2 de haute pureté, la référence 3 désigne une enve- loppe ellipti ue consistant pratiquement en verre de type Si On +Z J + B 203 et la référence 4 désigne un " 5 2 "' support contenant Si O 2. La figure 2 montre le premier mode de réali- sation du gyr Dscope à laser à fibre optique conforme à l'invention, qui comprend une source de lumière laser 11 des:inée à fournir de la lumière laser en polarisa:ion elliptique qui est très similaire à de la lumière polarisée de façon linéaire (On peut uti- liser dans ce cas de la lumière d'un laser He-Né, mais il faut noter qu'on utilise simultanément une lentille collimatrice dans le cas o on emploie un laser à semiconducteur En outre, on peut éviter une irradiation par de la lumière laser réfléchie, dans le cas c-i on utilise un isolateur) Le gyros- cope comprend-également un polariseur 12 destiné à convertir en lumière polarisée de façon linéaire la lumière laser que fournit la source de lumière laser 11, une lame demi-onde 13 destinée à faire varier de 2 G l'orientation du plan de polarisa- tion de la lumière incidente, polarisée de façon * linéaire, lorsqu'on fait varier de e l'angle de cette lame demi-onde, un diviseur de faisceau 14 tel qu'un miroir semi-réfléchissant, destiné à ré- fléchir vers le haut une partie de la lumière laser dont la direction de la lumière polarisée de façon linéaire a été commandée au moyen de la lame demi-onde 131 pouqr donner de la lumière de contrôle, tandis que la partie restante de la lumière traverse le diviseur en ligne droite, ce diviseur de faisceau réfléchissan: simultanément vers le bas une partie de la lumière incidente qui arrive par son côté opposé, un diviseur de faisceau polarisant 15 destiné à sé- parer la lumière laser qui a traversé le diviseur de faisceau 14 en deux lumières polarisées de façon linéai- re, à savoir une lumière polarisée de façon parallèle, a, et une lumière polarisée de façon série, 15 b, qui ont des polarisations perpendiculaires, une fibre opti- que à polarisation unique, 16, bobinée en boucle et ayant une-longueur déterminée, les deux extrémités de cette fibre étant en outre disposées de manière que leurs axes optiques se rencontrent à angle droit, une lame quart d'onde 17 destinée à établir une diffé- rence de phase de 900 entre deux lumières polarisées de façon linéaire, avec des polarisations perpendi- culaires, qui proviennent de la fibre optique 16 par l'intermédiaire du diviseur de faisceau polari- sant 15 et qui sont réfléchies par le diviseur de faisceau 14, un analyseur 18 dont la position ré- sulte d'un réglage préalable tel que sa condition d'extinction soit atteinte dans le cas o la fibre optique à polarisation unique 16 es-t fixe, soit, en d'autres termes, lorsqu'une différence de phase à G entre deux lumières polarisées de façon liné- aire, avec des polarisations perpendiculaires, est égale à zéro, et un convertisseur photoélectrique 19 destiné à produire un signal électrique sous l'effet d'un niveau de signal reçu. Dans le fonctionnement, lorsque la source de lumière laser il produit de la lumière laser polarisée de façon elliptique qui est très simi- laire à de la lumière polarisée de façon linéaire, le polariseur 12 convertit la lumière laser en lumiè- re polarisée de façon linéaire, puis la lame demi- onde 13 agit sur la lumière polarisée de façon linéaire de manière à donner de la lumière polarisée de façon linéaire ayant un plan de polarisation orien- té à 450 par rapport au diviseur de faisceau polari- sant 15 La lumière polarisée de façon linéaire dont le plan de polarisation a été orienté à 45 se propage d'une manière telle qu'une partie de cette lumière est réfléchie vers le haut par le diviseur de faisceau 14, pour donner de la lumière de contrôle, tandis que la partie restante entre dansle diviseur de faisceau polarisant 15 avec un plan de polarisation orienté à 450 La lumière laser qui est entrée dans le diviseur de faisceau polarisant 15 est séparée pour donner la lumière polarisée de façon parallèle 15 a et la lumière polarisée de façon série 15 b, qui sont deux lumières polarisées de façon linéaire, avec des pola- risations perpendiculaires, et la lumière polarisée de façon parallèle 15 a se propage en sens d'horloge dans la fibre optique à polarisation unique 16, tandis que la lumière polarisée de façon série 15 b se pro- page dans cette fibre en sens inverse d'horloge Les lumières polarisées 15 a et 15 b sont combinées dans le diviseur de faisceau polarisant 15 après être sor- ties par les extrémités opposées à-leurs extrémités d'entrée; puis les lumières polarisées qui sont ainsi combinées sont réfléchies par le diviseur de fais- ceau 14, de façon que les lumières polarisées réflé- chies entrent dans la-lame quart d'onde 17 Il exis- te une différence de phase à G sous l'effet d'une vitesse angulaire de rotation W de la fibre optique à polarisation unique 16, entre les deux lumières polarisées de façon linéaire, avec des polarisations perpendiculaires, qui entrent dans la laine quart d'onde 17, et une différence de phase de 90 'est ajoutée aux deux lumières polarisées de façon li- néaire précitées au moment o elles sortent de la lame quart d'onde 17 Plus précisément,, les deux lumières polarisées de façon linéaire, avec des pola- risations perpendiculaires, sortent de la lame quart d'onde 17 avec une différence de phase de (à e + 900). Lorsque les deux lumières polarisées de façon linéai- re, avec des polarisations perpendiculaires, ayant la différence de phase de (A + 90 ), entrent dans l'ana- lyseur 18, on fait tourner cet analyseur de façon à mi- nimiser le signal de sortie électrique du convertis- seur photoélectrique 19, soit en d'autres termes, de façon que les lumières qui sortent de l'analyseur 18 prennent la condition d'extinction On peut connaître la différence de phase (A G + 90 ) précitée à partir de l'angle de rotation de l'analyseur 18, ce qui fait qu'on peut déterminer une vitesse angulaire de rota-. tion W par la relation précédente, de la manière suivante: cos (t + g 90 o) 4 Tl r W sin A = T r W Il en résulte que même si Ag est une valeur très faible, on peut détecter la vitesse angulaire de rotation W avec une précision élevée, du fait qu'on a exprimé la relation précédente en faisant inter- venir une courbe en sinus De plus, du fait de la relation: "sin g sin ( f) ", on peut-également détecter le sens de rotation. La figure 3 montre le second mode de réa- lisation du gyroscope à laser à fibre optique confor- me à l'invention, qui comprend un élément de Faraday , destiné à commander une différence de phase entre deux lumières polarisées de façon linéaire, avec des polarisations perpendiculaires, sous la dépendance d'un niveau de courant fourni de l'extérieur, cet élément de Faraday étant placé entre la lame quart d'onde 17 et l'analyseur 18, et un circuit de com- mande de courant 21 destiné à fournir un courant d'un niveau qui produit la condition d'extinction de l'analyseur 18, sur la base du signal de-sortie élec- trique du convertisseur photoélectrique 19, en plus des éléments constitutifs du gyroscope à laser du premier mode de réalisation envisagé ci-dessus. Dans le fonctionnement, lorsque le circuit de commande de courant 21 détecte une situation dans laquelle le signal de sortie de l'analyseur 18 n'est pas éteint, sur la base du signal de sortie électrique du convertisseur photoélectrique 19, ce circuit établit un niveau de courant à appliquer à l'élément de Faraday 20 et ce niveau de courant augmente jusqu'à ce que l'analyseur 18 atteigne sa condition d'extinction. A cet égard, on peut déterminer la différence de phase (y + 90 ) précitée à partir du niveau de courant auquel l'analyseur 18 atteint la condition d'extinc- tion Dans le second mode de réalisation de l'inven- tion, on peut supprimer l'opération de rotation de l'analyseur,18, ce qui permet de simplifier la struc- ture du gyroscope à laser à fibre optique. La figure 4 représente le troisième mode de réalisation du gyroscope à laser à fibre optique conforme à l'invention, dans lequel les éléments identiques à ceux du premier mode de réalisation sont désignés par les mêmes caractères de référence que dans le premier mode de réalisation, ce qui fait qu'on ne répètera pas leur description Dans le gyroscope à laser du troisième mode de réalisa- tion, le polariseur 12 est incorporé dans la source de lumière laser 11, et les deux extrémités de la fibre optique à polarisation unique 16, à savoir une extrémité d'entrée de la lumière et une extrémité de sortie de la lumière, sont couplées au diviseur de faisceau polarisant 15 par l'intermédiaire de micro-lentilles respectives 23 et 24 En outre, un diviseur de faisceau polarisant 22 est incorporé à la suite de la lame quart d'onde 17 Des convertis- seurs photoélectriques 25 et 26 sont placés aux posi- tions de réception de deux lumières polarisées de façon -linéaire, avec des polarisations perpendiculaires, qui sont séparées par le diviseur de faisceau polari- sant 22, et un amplificateur différentiel 27 est connecté aux sorties des convertisseurs photoélectri- ques 25 et 26 En outre, une fibre optique à polari- sation unique 28 peut être incorpcrée de la manière indiquée en pointillés sur la figure 4, pour éviter l'influence d'oscillations dans le cas o le milieu est de l'air. Dans le fonctionnement, deux des lumières polarisées de façon linéaire auxquèlles la lame quart d'onde 17 ajoute une différence de phase de 90 sont séparées à nouveau par le diviseur de faisceau pola- risant 22 en une lumière polarisée P et une lumière polarisée S, et les deux lumières polarisées entrent respectivement dans les ccnvertisseurs photoélectriques 25 et 26. Dans ce cas, en supposant que la lumière polarisée P et la lumière polarisée S qui entrent dans la lame quart d'onde 17 aient les relations suivantes: - ep = A cos (wt 6 e) e = A cos wt s dans lesquelles A est une constante et W est la pul- sation de la lumière, la lumière polarisée P et la lumière polarisée S qui sortent de la lame quart d'onde 17 prennent les relations suivantes: ep = A Cos (wt -à G 90-o) =A sin (ot -6 g) e = A cos c Jt. S Du fait que les signaux d'entrée de lumière P 01 et P 02 qui entrent dans les convertisseurs photo- électriques 25 et 26 s'expriment de la façon suivante: Po 1 k A 2 (sin ( Wt -t Ge + cos wt} 2 Pol 2 t P (t) = 1 2 {s N (ut t) cos t} 2 ' Po 2 2 t en désignant par k une constante, on peut réarranger ces expressions de la manière suivante: T P 01 l Tf P Ol(t)dt k A 2 ( 1sin G) P 01 = Pl -T = T P 02 =P 02 = *J 1 P 02 (t)dt k A 2 ( 1sin A O) PO 2 =PO O P 2 ( td 2 Les signaux d'entrée de lumière sont conver- tis de façon photoélectrique puis, lorsqu'ils sont appliqués à l'amplificateur différentiel 27, ce der- nier peut produire un signal de sortie "P 2 -P k A sin 1 9 ", ce qui permet de détecter 0 P 2 ' Oi 9 Il en résulte qu'on peut connaître la vitesse angulaire de rotation d'un corps tournant. La figure 5 montre le quatrième mode de réalisation du gyroscope à laser à fibre optique conforme à l'invention, dans lequel les éléments identiques à ceux des premier, second et troisième modes de réalisation considérés ci-dessus sont dési- gnés par les mêmes références que dans ces modes de réalisation, ce qui fait quion-ne répétera pas leur description Le gyroscope à laser du quatrième mode de réalisation comporte un élément de Pockels 28 duquel sortent des lumières polarisées de façon linéaire après annulation d'une différence de phase A, par l'application à cet élément d'une tension correspondant à la différence de phase 9, lorsque des lumières polarisées de façon linéaire ayant'la différence de phase A G entrent dans l'élément de Pockels sous l'effet d'une vitesse angulaire de rotation W Dans l'é 6 age qui suit l'élément de Pockels 28, l'analyseur 18 est disposé et réglé de façon cue deux lumières polarisées de façon linéaire prennent -a condition d'extinction lorsque aucune différence de phase n'apparaît En plus des éléments ci-dessus, il existe un circuit de commande 30, des- tiné à dé:erminer le niveau de tension à appliquer a l'élément de Pockels 28, sur la base du signal de sortie du convertisseur photoélectrique 19 qui détecte la condition d'extinction de l'analyseur 18, ainsi qu'une source de tension 29 qui est commandée par le circuit -de commande 30 pour appliquer une tension déterminée à l'élément de Pockels 28 - Dans le fonctionnement, le diviseur-de faisceau 14 applique à l'6 é 1 ément de Pockels 28 des lumières polarisées de façon linéaire ayant une différence de phase A, puis lorsque les lumières sortent de l'élément de Pockels 28 et sont reçues par l'analyseur 18, leur condition d'extinction disparaît Lorsque le niveau du-signal de sortie électrique du convertisseur photoélectrique 19 augmente sous l'effet de la disparition de la condi- tion d'extinction, le circuit de commande 30 comman- de la source de tension 29 sous la dépendance du niveau, ce qui a pour effet de commander la ten- sion qui est appliquée à l'élément de Pockels 28. Sur la base du niveau de la tension appliquée à l'élément de Pockels 28, on peut connaître la diffé- rence de phase à g entre deux lumières polarisées de façon linéaire, avec des polarisations perpendicu- laires, qui sortent de la fibre optique à polarisa- tion unique 16 et, en outre, on peut également dé- terminer à partir d'une telle différence de phase AG la vitesse angulaire de rotation W d'un corps tournant D'autre part, on peut également déterminer le sens de rotation du corps tournant, d'après-la polarité positive ou négative de la tension qui est appliquée à l'élément de Pockels 28. La figure 6 montre le cinquième mode de réali- sation du gyroscope à laser à fibre optique conforme à l'invention, dont la structure est similaire à celle du second mode de réalisation décrit ci-dessus, mais ces deux modes de réalisation diffèrent l'un de l'autre dans la mesure o le diviseur de faisceau polarisant est supprimé dans le cinquième mode de réalisation et o l'élément de Faraday 31 produisant une rotation de polarisation de 45 est disposé à la place du diviseur de faisceau polarisant supprimé En outre, là fibre optique à polarisation unique 16 est dispo- sée de façon telle que ses axes de polarisation intrinsèques soient mutuellement décalés d'un angle de 45 aux deux extrémités de cette fibre. Dans le fonctionnement, la lumière laser réfléchie par le diviseur de faisceau 14 entre dans une extrémité de la fibre optique à polarisation unique 16, ayant un axe de polarisation intrinsè- que incliné à 450 par rapport à son plan horizontal, et la lumière laser se propage en sens d'horloge, tandis que la lumière laser qui a traversé le divi- seur de faisceau 14 subit une rotation de polarisa- tion de 450 du fait de l'élément de Faraday 31, puis entre dans l'autre extrémité de la fibre optique à polarisation unique 16, ayant un axe de polarisa- tion intrinsèque horizontal, sous la forme d'une lumière polarisée de façon linéaire possédant un- plan de polarisation horizontal, puis cette lumière se propage en sens inverse d'horloge La lumière polarisée de façon linéaire qui s'est propagée en sens d'horloge dans la fibre optique à polarisation unique 16 et qui est sortie par-l'autre extrémité de la fibre, a un plan de polarisation décalé d'un angle de 900 par rapport à celui de la lumière polarisée de façon linéaire qui s'est propagée en sens inverse d'horloge, du fait que cette lumière a subi une rota- tion de polarisation de 450 par l'élément de Faraday 31 et est sortie par une autre extrémité de la fibre optique à polarisation unique 16 Par conséquent, ces deux lumières polarisées de façon linéaire sont pola- risées perpendiculairement l'une à l'autre Lorsque les deux lumières polarisées de façon linéaire avec des polarisations perpendiculaires entrent dans la lame quart d'onde 17, une différence de phase de 900 leur est communiquée, en plus de la différence de phase a T entre elles qui résulte de la vitesse angulaire de rotation W, puis ces lumières polarisées de façon linéaire sortent de la lame quart d'onde 17. Le fonctionnement est ici identique à celui du second mode de réalisation, -ce qui fait qu'on peut détecter la différence de phase t o à partir d'une valeur de courant du circuit de commande de cou- rant 21. La figure 7 représente le sixième mode de réalisation du gyroscope à laser à fibre optique conforme à l'invention, qui est obtenu en combinant une partie de la structure du troisième mode de réalisation avec une partie de la structure du cin- quième mode de réalisation De ce fait, on ne décri- ra pas ce mode de réalisation du fait qu'il est évident, d'après la description faite ci-dessus. La figure 8 montre le septième mode de réalisation du gyroscope à laser à fibre optique conforme à l'invention, dans lequel les éléments respectifs désignés par les références Il à 27 sont identiques à ceux mentionnés dans les modes de réa- -lisation précédents Dans le septième mode de réa- lisation, un diviseur de faisceau 32 est spéciale- ment placé entre le diviseur de faisceau 14 et la lame quart d'onde 17, et la lumière polarisée de façon linéaire qui a traversé le diviseur de faisceau 32 entre dans la lame quart d'onde 17 De plus, outre les éléments respectifs indiqués précédemment, le sep- tième mode de réalisation du gyroscope à laser à fibre optique comprend un diviseur de faisceau polarisant 33 qui est placé de façon que son axe de polarisation soit orienté à 450, dans une position ou est reçue la lumière polarisée de façon linéaire qui a été réflé- chie par le diviseur de faisceau 32, des convertis- seur photoélectriques 33 et 34 dans lesquels entrent deux lumières polarisées de façon linéaire, avec des polarisations perpendiculaires, séparées par le diviseur de faisceau polarisant 33, un amplifi- * cateur différentiel 36 auquel sont appliqués les signaux de sortie électriques des convertisseurs :5 photoélectriques 33 et 34, et un circuit de calcul 37 destiné à calculer une différence de phase A O,. en recevant des signaux de sortie des amplifica- teurs différentiels 27 et 36. Dans le fonctionnement, comme décrit' -O dans le troisième mode de réalisation considéré pré- cédemment, le signal de sortie de l'amplificateur différentiel 27 devient " 2 K sin AGI" (en désignant par K une constante), sur la base des signaux de sortie "K(l -sin AG)" et "K(l + sinà O)" des conver- P 5 tisseurs photoélectriques 25 et 26, tandis que le signal de sortie de l'amplificateur différentiel 36 devient " 2 K cos 4 e", sur la base des signaux de sortie "K(l coste)" et "K(C + cos A t)l' des con- ver tisseurs photoélectriques 35 et 36 Le circuit' de calcul 37 calcule une différence de phase A G à partir des signaux de sortie de ces amplificateurs différentiels 27 et 36, ce qui fait que le gyros- cope à laser à fibre optique de ce mode de réalisa- tion détecte une vitesse angulaire de rotation W A titre d'exemple d'un tel calcul, on peut obtenir Z 526938 des résultats de détection d'une grande précision même si la différence de phase à G est très faible, et on peut en outre déterminer également le sens de rotation en procédant de la manière suivante: on multiplie par "sin W" et "cos W" les quantités "sin AG" et "cos AI" précitées, pour obtenir respec- tiverienz " 2 cos Ag cos W" et " 2 sinàg sin W", d'ou on extrait " 2 cos (W AO)", puis on forme un signal li- néaire représentant "(W @)" au moyen d'un détec- teur de phase. La figure 9 represente le huitième mode de réalisation du gyroscope a laser à fibre optique conforme à l'invention, qui comprend une source de lumière 1 l fournissant de la lumière monochromati- que, un diviseur de faisceau polarisant 15 desti- ne à séparer la lumière monochromatique entrante en deux lumières polarisées qui ont des polarisa- tions mutuellement perpendiculaires, et à combi- ner de façon réversible les lumières séparées, des lentilles collimatrices 38 et'39 destinées à conduire les deux lumières polarisées vers les deux extrémités d'une fibre optique à polarisation unique 16, bobinée en boucle, dans laquelle les axes de polarisation intrinsèques aux deux extré- mités sont mutuellement perpendiculaires, et chaque axe est incliné de 450 par rapport au plan horizon- tal, ces lentilles collimatrices conduisant égale- ment vers le diviseur de faisceau 15 les lumières polarisées de façon linéaire qui sortent des deux extrémités, un diviseur de faisceau polarisant 40 destiné à séparer à nouveau en deux lumières pola- risées la lumière polarisée de façon linéaire qui est combinée par le diviseur de faisceau polarisant , des lentilles collimatrices 41 et 42 destinées à ccnduire les lumières polarisées vers les extremi- tés d'entrée de fibres optiques à pc-L-ari-sation unique, 43 et 44, dont les axes de polarisat: intrinsèques sont placés de fagon à être mutueile-rer perpendicu- laires, une fibre optique à polarisazi:n unique 45, dont 'l'axe de pqlarisation intrinsèque est incliné de par rapport à ceux des fibres op ' ues 43 et 44 précitées, pour combiner les lumières -o-arisées de façon linéaire que fournissent les de-c fibres opti- ques 43 et 44, de façon à faire propazer la lumière combinée, et un récepteur de lumière '^ placé à l'extrémité de sortie de la fibre opi ue à polari- sation unique 45. Dans le fonctionnement, le diviseur de fais- ceau polarisant 15 sépare en deux lumi-res polarisées la lumière monochromatique que fourni: la source de lumière 11, et ces lumières entrent dars la fibre optique à polarisation unique 16 en traversant res- pectivement les lentilles collimatrice 38 et 39. L'une des lumières polarisées se propare en sens inverse d'horloge dans la fibre optiqu-e à polarisa- tion unique 16, tandis que l'autre lumière polari- sée se propage en sens d'horloge dans La fibre opti- que, puis ces lumières polarisées scr n: par les deux extrémités de la fibre optique à polarisation unique 16, pour être recombinées sous -a forme de lumière polarisée par le diviseur de faisceau pola- risant 15 La lumière combinée qui scr du diviseur de faisceau polarisant 15 est séparée en deux lumiè- res polarisées par le diviseur de faisceau polari- sant 40, et l'une des lumières polarisées résultantes entre dans la fibre optique à polarisa:ion unique 43 en traversant la lentille collimatrice 4 ' et se pro- page dans cette fibre, tandis que l'a-_re lumière polarisée résultante entre dans la fi're optique à polarisation unique 44 en traversanz _a lentille coimatrice 41 et se propage dans cette fibre, après auc les deux lumières polarisées entrent dans la fi- bre optique à polarisation unique 45. Dans 6 e cas, si on désigne respectivement par l, par Px et par py la longueur de la fibre optique de combinaison à polarisation unique, 45, et les constantes de propagation dans deux plans perpendi- cuiaires, on peut exprimer la différence de constante de propagation A de cette fibre par la relation: Q=Ix py et une différence de phase de 4 pl apparaît entre deux iumières polarisées de façon linéaire aux extrémités de sortie de la fibre optique 45 précitée En outre, en désignant par L une longueur couplée de la fibre 2 h' optique 45, on a un décalage de phase de -T 1 puis- que A = Lorsqu'on corrige la différence de chemin optique entre deux lumières polarisées de facon linéaire dirigées du diviseur de faisceau po- larisant 40 vers la fibre optique de combinaison à polarisation unique 45, en changeant la longueur 1 de la fibre optique 45 et, dans ce cas, si on exprime par à Q la différence de phase qui dépend du sens de rotation d'un corps tournant, on obtient une valeur proportionnelle à "sin J E" pour l'inten- sité de la lumière résultant d'interférences. Pour obtenir la condition de structure men- ticnnée ci-dessus, on change successivement la lon- gueur 1 de la fibre optique de combinaison à pola- risation unique 45, pour faire tourner un corps tournant en sens inverse d'horloge ou en sens d'hor- loge, tout en contrôlant le signal de sortie du ré- cepzeur de lumière 46 Dans ce cas, il suffit de faire en sorte que le changement de la lumière de sorie fasse passer à un état positif ou négatif, par rapport à un état fixe. : *d t 5 t 6938 Le gyroscope à laser à fibre optique conforme à l'invention décrite ci-dessus permet d'obtenir les avantages remarquables suivants: ( 1) Du fait qu'on peut détecter un signal proportionnel à "sin 4 O ", on peut dézecter le sens de rotation et, en outre, la sensibilité pour un angle de rotation (différence de phase) très faible est sea- tisfaisante. ( 2) Du fait qu'on utilise une fibre optique à polarisation unique, son plan de polarisation est stable. ( 3) Du fait qu'une perturbation du plan de polarisation de la lumière (rapport d'extinction de polarisation) dans le processus de propagation d'une fibre optique n'apparaît pas dans son élément de sortie, il n'y a pas un cas dans lequel le rapport signal/bruit devient particulièrement mauvais. ( 4) Du fait que le gyroscope à laser à fibre optique ne nécessite pas de dispositifs ou d'équipements spéciaux, tels qu'un dispositif de déphasage, un convertisseur de fréquence, etc, il peut être fabriqué de façon économique et il possède une fiabilité élevée. ( 5) Du fait qu'on peut appliquer un pro- cédé de zéro dans les cas des second: quatrième et sixième modes de réalisation, la gamnme des techni- ques de détection peut être élargie. Il va de soi que de nombreuses modifica- tions peuvent être appoitées au dispositif décrit et représenté, sans sortir du cadre de l'invention. 2 O REVENDICATIONS 1 Gyroscope à laser à fibre optique caracté- ris en ce qu'il comprend: une longueur déterminée d'une fibre optique à polarisation unique ( 16) ayant. 'un axe de polarisation intrinsèque et étant bobinée en boucle; des moyens de séparation et de combinaison de lumière ( 15) destinés à séparer en composantes dans deux directions ( 15 a, 15 b) une lumière entrante polarisée de façon linéaire, pour appliquer ces compo- santes aux deux extrémités de la fibre optique à polarisation unique ( 16) , pour que ces composantes se propagent ensuite respectivement en sens d'hor- loge' et en sens inverse d'horloge, ces moyens com- binant ensuite deux lumières polarisées de façon linéaire issues des extrémités'respectivement oppo- sées auxdites extrémités de la fibre optique à po- larisation unique; et des moyens de détection ( 18, 19) destinés à détecter une différence de phase entre deux lumières polarisées de façon linéaire qui ont été combinées par les moyens de séparation et de combinaison de lumière; ces deux lumières polarisées de façon linéaire combinées étant soumi- ses à une action qui leur donne des plans de pola- risation mutuellement perpendiculaires, puis ces deux lumières polarisées de façon linéaire entrant dans les moyens de détection ( 18, 19, grâce'à quoi les moyens de détection déterminent la vitesse angulaire de rotation d'un corps tournant sur la base de ladite différence de phase. 2 Gyroscope à laser à fibre optique selon la revendication 1, caractérisé en ce que la fibre opzique à polarisation unique ( 16) est disposée de telle manière que ses deux extrémités aient des axes de polarisation intrinsèque mutuellement per- pendiculaires, et en ce que les moyens de séparation et de combinaison de lumière consistent en un diviseur de faisceau polarisant ( 15) qui donne des plans de pola- risation perpendiculaires à deux lumières polarisées de façon linéaire qui sont séparées en deux composantes qui se propagent respectivement en sens d'horloge et en sens inverse d'horloge dans la fibre optique à pola- *risation unique ( 16), après quoi ces composantes sont combinées. 3 Gyroscope à laser à fibre optique carac- térisé en ce qu'il comprend: une longueur déterminée d'une fibre optique à polarisation unique ( 16) ayant uniaxe de polarisation intrinsèque et étant bobinée en boucle; des moyens de séparation et de combinaison de lumière ( 15) qui sont destinés à séparer en composantes dans deux directions ( 15 a e 15 b) une lumière entrante qui est polarisée de façon linéaire, pour appliquer ces deux composantes aux deux extrémités de la fibre optique à polarisation unique ( 16), ces composantes se pro- pageant ensuite respectivement en sens d'horloge et en sens inverse d'horloge, et ces moyens combinant ensuite deux lumières polarisées de façon linéaire qui sont issues des extrémités respectivement oppo- sées auxdites extrémités de la fibre optique à pola- risation unique; des moyens d'addition de différence de phase ( 17) qui ajoutent une différence de phase de 900 à une différence de phase qui existe entre deux lumières polarisées de façon linéaire qui ont été combinées par les moyens de séparation et de combinaison de lumière ( 15); et des moyens de dé- tection ( 18, 19) destinés à détecter la différence de phase résultante entre deux lumières polarisées de façon linéaire auxquelles les moyens d'addition de différence de phase ont ajouté la différence de phase de 900; ces deux lumières polarisées de façon linéaire et combinées étant soumises à une action qui leur donne des plans de polarisation mutuellement perpendiculaires, puis ces deux lumières polarisées de façon linéaire entrant dans les moyens de détection ( 18, 19), grâce à quoi les moyens de détection déter- minent la vitesse angulaire de rotation d'un corps tournant sur la base de ladite différence de phase. 4 Gyroscope à laser à fibre optique selon la revendication 3, caractérisé en ce que la fibre optique à polarisation unique ( 16) est disposée de façon que ses deux extrémités aient des axes de polarisation intrinsèque mutuellement perpendicu- laires, et en ce que les moyens de séparation et de combinaison de lumière consistent en un diviseur de faisceau polarisant ( 15) qui donne des plans de polarisation perpendiculaires à deux lumières pola- risées de façon linéaire qui sont séparées en deux composantes ( 15 a, 15 b) de façon à se propager res- pectivement en sens d'horloge et en sens inverse d'horloge dans la fibre optique à polarisation unique ( 16), après-quoi ces composantes sont combi- nées. Gyroscope à laser à fibre optique selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens de détection comprennent un analyseur ( 18) destiné à recevoir les deux lumières polarisées de façon linéaire et combinées pour donner une condition dtextinction par une opération de rotation, et un convertisseur photoélectrique ( 19) qui est destiné à détecter la condition d'extinction, grâce à quoi on détecte la différence de phase sur la base d'un angle de rotation de l'analyseur ( 18). 6 Gyroscope à laser à fibre optique selon la revendication 3, caractérisé en ce que les mcyens de détection comprennent un élément de Faraday ( 20) destiné à commander-ladite différence de phase con- formément à un niveau de courant qui est déterminé par la réception des deux lumières polarisées de façon linéaire et combinées, un analyseur ( 18) destiné à donner une condition d'extinction pour une position de rotation prédéterminée, et un convertisseur photo- électrique ( 19) destiné à détecter la condition d'extinction de l'analyseur, grâce à quoi on détecte la différence de phase sur la base du niveau de cou- rant lorsque la condition d'extinction est obtenue. 7 Gyroscope à laser à fibre optique selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens de détection cômprennent des moyens de séparation ( 22) destinés à recevoir les deux lumières polari-. sées de façon linéaire et combinées, pour les sépa- rer en deux composantes, et des moyens ( 25, 26) des- i 5 tinés à présenter en sortie deux signaux électri- ques sous la dépendance des deux composantes sépa- rées, grâce à quoi on détecte ladite différence de phase sur la base d'une différence de niveau entre les deux signaux électriques. 8 Gyroscope à laser à fibre optique selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens de détection comprennent un élément de Pockels ( 28) destiné à-recevoir les deux lumières polarisées de façon linéaire et combinées pour commander la diffé- rence de phase sur la base du niveau de courant appliqué, un analyseur ( 18) destiné à donner une condition d'extinction pour une position de rotation prédéterminée, et un convertisseur photoélectrique ( 19) destiné à détecter la condition d'extinction de l'analyseur, grâce à quoi on détecte ladite-diffé- rence de phase sur la base du niveau de couranb lors- que la condition d'extinction es-t obtenue. 9 Gyroscope,à laser à fibre optique selon, la revendication 3, caractérisé en ce que la fibre optique à polarisation unique ( 16) est disposée de façon que ses deux extrémités aient des axes de polari- zion intrinsèque orientés à 45 , et les moyens de _ zaration et de combinaison de lumière comprennent un iiseur de faisceau ( 14) destiné à séparer en deux :-zmosantes une lumière polarisée de façon linéaire, D à combiner ces deux composantes pour donner une i:-ère polarisée de façon linéaire, et un élément de -_raday ( 31) destiné à Communiquer une rotation de -:iarisation de 450 à l'une de ces composantes.