JPH0130317B2 - - Google Patents
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- JPH0130317B2 JPH0130317B2 JP55175930A JP17593080A JPH0130317B2 JP H0130317 B2 JPH0130317 B2 JP H0130317B2 JP 55175930 A JP55175930 A JP 55175930A JP 17593080 A JP17593080 A JP 17593080A JP H0130317 B2 JPH0130317 B2 JP H0130317B2
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- Japan
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- phase
- ring
- electromagnetic waves
- frequency
- phase difference
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C19/00—Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
- G01C19/58—Turn-sensitive devices without moving masses
- G01C19/64—Gyrometers using the Sagnac effect, i.e. rotation-induced shifts between counter-rotating electromagnetic beams
- G01C19/72—Gyrometers using the Sagnac effect, i.e. rotation-induced shifts between counter-rotating electromagnetic beams with counter-rotating light beams in a passive ring, e.g. fibre laser gyrometers
- G01C19/721—Details, e.g. optical or electronical details
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
- H01S3/08—Construction or shape of optical resonators or components thereof
- H01S3/081—Construction or shape of optical resonators or components thereof comprising three or more reflectors
- H01S3/083—Ring lasers
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- Electromagnetism (AREA)
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- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Gyroscopes (AREA)
- Lasers (AREA)
- Measuring Phase Differences (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、サグナツク干渉計とも呼ばれている
リング干渉計内を反対方向に循環する電磁波の位
相差の検出方法および装置に関する。
リング干渉計内を反対方向に循環する電磁波の位
相差の検出方法および装置に関する。
前記干渉計は、一般的にレーザによつて形成さ
れる光エネルギー源と、いくつかの鏡かそれ自身
の上に光学繊維を巻いてウエーブ・ガイドを成す
装置で形成される光学装置と、光を分離・混合す
る装置と、信号の検出・処理装置から基本的には
構成されているものである。
れる光エネルギー源と、いくつかの鏡かそれ自身
の上に光学繊維を巻いてウエーブ・ガイドを成す
装置で形成される光学装置と、光を分離・混合す
る装置と、信号の検出・処理装置から基本的には
構成されているものである。
これらの干渉計の中に、分離装置から出て来て
反対方向に同じ光路を進行している二つの波動が
存在する事が知られている。
反対方向に同じ光路を進行している二つの波動が
存在する事が知られている。
リング干渉計の基本的特性は相反性であり、こ
の相反性は次のように表現される、すなわち厳密
には同時に受けるのでもなくまた同方向でもない
にもかかわらず光路のすべての擾乱は両方の波動
に同じように影響する。
の相反性は次のように表現される、すなわち厳密
には同時に受けるのでもなくまた同方向でもない
にもかかわらず光路のすべての擾乱は両方の波動
に同じように影響する。
しかし相反性に影響する二種類の擾乱がある。
その一方は、干渉計の光路に沿つて波動が進行
する時間と同じくらいの時間間隔に時間的変化を
する擾乱であり、他方はいわゆる「非相反的」擾
乱、すなわち光路に沿つて一方の方向または反対
方向のいずれの方向に進行しているかに従つて同
じ効果を与えない擾乱である。これは、波動が進
行する媒質の対称性をこわす物理効果の問題であ
る。
する時間と同じくらいの時間間隔に時間的変化を
する擾乱であり、他方はいわゆる「非相反的」擾
乱、すなわち光路に沿つて一方の方向または反対
方向のいずれの方向に進行しているかに従つて同
じ効果を与えない擾乱である。これは、波動が進
行する媒質の対称性をこわす物理効果の問題であ
る。
二つの既知の効果がこの非相反的擾乱を与え
る。すなわち光学物質の電子のスピンの方位配列
を磁場が作るフアラデー効果または共線
〔colinear〕磁気光学効果と言われるものと、ガ
リレオ座標系での干渉計の回転が進行時間の対称
性をこわすサグナツク効果または相対論的慣性効
果と言われるものである。サグナツク効果は特に
ジヤイロメータを作るのに使われている。
る。すなわち光学物質の電子のスピンの方位配列
を磁場が作るフアラデー効果または共線
〔colinear〕磁気光学効果と言われるものと、ガ
リレオ座標系での干渉計の回転が進行時間の対称
性をこわすサグナツク効果または相対論的慣性効
果と言われるものである。サグナツク効果は特に
ジヤイロメータを作るのに使われている。
もし「非相反的」擾乱が現われないならば、光
路を進行してきて分離・混合装置で再結合される
二つの波動の位相差（以後（Δφ）と呼ぶ）はゼ
ロである。検知・処理装置は、再結合して得られ
た合成波動の光学パワーを表わす信号を検知す
る。従来の技術の干渉計ではこのパワーは２つの
成分に分けられる、つまり定数成分と「非相反
的」擾乱の出現時にのみ存在するcos（Δφ）に比
例する成分に分けられる。
路を進行してきて分離・混合装置で再結合される
二つの波動の位相差（以後（Δφ）と呼ぶ）はゼ
ロである。検知・処理装置は、再結合して得られ
た合成波動の光学パワーを表わす信号を検知す
る。従来の技術の干渉計ではこのパワーは２つの
成分に分けられる、つまり定数成分と「非相反
的」擾乱の出現時にのみ存在するcos（Δφ）に比
例する成分に分けられる。
例えばジヤイロメータの場合に、小振幅擾乱を
測定しようとすると、位相差Δφはゼロに近いの
でcos（Δφ）を含む成分がほとんど変化しないの
である。
測定しようとすると、位相差Δφはゼロに近いの
でcos（Δφ）を含む成分がほとんど変化しないの
である。
それで測定の感度を増すためには固定付加位相
偏移言い変えれば「非相反的バイアス」を人為的
に導入することが必要となる。特に興味あるの
は、測定される新しい位相偏移Δφ′をΔφ′＝Δφ＋
π／２とする場合である。この場合感度は最大に
なる、なぜならば測定されるべき項はcos（Δφ＋
π／２）つまりsin（Δφ）に比例するからである。
偏移言い変えれば「非相反的バイアス」を人為的
に導入することが必要となる。特に興味あるの
は、測定される新しい位相偏移Δφ′をΔφ′＝Δφ＋
π／２とする場合である。この場合感度は最大に
なる、なぜならば測定されるべき項はcos（Δφ＋
π／２）つまりsin（Δφ）に比例するからである。
魅力的ではあるが、この方法はそれの完成と殊
に使用可能なだけ充分安定な「非相反的バイア
ス」を導く装置を作る事に困難を呈することに遭
遇していたのである。従来技術の装置の不安定性
は一般に、測定されるべき量の変動と同じオーダ
の大きさである。
に使用可能なだけ充分安定な「非相反的バイア
ス」を導く装置を作る事に困難を呈することに遭
遇していたのである。従来技術の装置の不安定性
は一般に、測定されるべき量の変動と同じオーダ
の大きさである。
これらの装置のより大きな安定性を得る方法も
提案されてきたが、測定の感度の改良は期待され
えたものに比べてずつと低いのである、と言うの
は感度の理論的最大値は量子雑音による限界の計
算によつて決定されるからである。
提案されてきたが、測定の感度の改良は期待され
えたものに比べてずつと低いのである、と言うの
は感度の理論的最大値は量子雑音による限界の計
算によつて決定されるからである。
これらの不都合を軽減するように、また「非相
反的バイアス」や現象の大きな安定性を用いる事
を要求しなくても達成できる、小振幅「非相反
的」擾乱を入れる物理効果の測定で感度の向上を
得るためにリング干渉計の動作点を偏移させる方
法を本発明を提供する。
反的バイアス」や現象の大きな安定性を用いる事
を要求しなくても達成できる、小振幅「非相反
的」擾乱を入れる物理効果の測定で感度の向上を
得るためにリング干渉計の動作点を偏移させる方
法を本発明を提供する。
本発明の、リング干渉計内を反対方向に循環す
る電磁波の位相差の検出方法は、 変調するステツプにおいて、反対方向に循環す
る２つの電磁波の位相が、Φ（ｔ）＝Φ（ｔ＋2τ）、
（τは各電磁波をリングによつて与えられた光路
を通過させるのに必要な時間）の関係を満足する
関数にしたがつてリングの少なくとも１つの端部
において変調され、 ２つの再結合された電磁波の位相差の検出する
ステツプが、２つの電磁波の位相差に正弦に比例
する再結合された電磁波の成分の光学的パワーを
１／2τの周波数またはこの周波数の整数（ｋ）倍
の周波数で測定することにより行われることを特
徴とする。
る電磁波の位相差の検出方法は、 変調するステツプにおいて、反対方向に循環す
る２つの電磁波の位相が、Φ（ｔ）＝Φ（ｔ＋2τ）、
（τは各電磁波をリングによつて与えられた光路
を通過させるのに必要な時間）の関係を満足する
関数にしたがつてリングの少なくとも１つの端部
において変調され、 ２つの再結合された電磁波の位相差の検出する
ステツプが、２つの電磁波の位相差に正弦に比例
する再結合された電磁波の成分の光学的パワーを
１／2τの周波数またはこの周波数の整数（ｋ）倍
の周波数で測定することにより行われることを特
徴とする。
また、本発明の、リング干渉計内を反対方向に
循環する電磁波の位相差検出装置は、 波動がもし光ならば、Φ（ｔ）＝Φ（ｔ＋2τ）、
（τは各電磁波をリングによつて与えられた光路
を通過させるのに必要な時間）の関係を満足する
関数にしたがつて２つの電磁波を変調する、少な
くとも１つの周期的に作動する位相変調器Φがリ
ングの一端に設けられ、周波数（１／2τ）の周期
的制御信号Vcを発生する発生手段SOCが設けら
れ、 ２つの電磁波の位相差の正弦に比例する再結合
された電磁波の成分の光学的パワーを（１／2τ）
の周波数またはこの周波数の整数（ｋ）倍の周波
数で検出する検出手段Ｄが設けられている。
循環する電磁波の位相差検出装置は、 波動がもし光ならば、Φ（ｔ）＝Φ（ｔ＋2τ）、
（τは各電磁波をリングによつて与えられた光路
を通過させるのに必要な時間）の関係を満足する
関数にしたがつて２つの電磁波を変調する、少な
くとも１つの周期的に作動する位相変調器Φがリ
ングの一端に設けられ、周波数（１／2τ）の周期
的制御信号Vcを発生する発生手段SOCが設けら
れ、 ２つの電磁波の位相差の正弦に比例する再結合
された電磁波の成分の光学的パワーを（１／2τ）
の周波数またはこの周波数の整数（ｋ）倍の周波
数で検出する検出手段Ｄが設けられている。
以下の記述と添付の図面で、本発明はより良く
理解される、とともに他の利益も現れるであろ
う。
理解される、とともに他の利益も現れるであろ
う。
第１図は従来技術によるリング干渉計の模式図
である。レーザ源S0は、平行光線束１を作り、こ
れは板または半透明鏡Ｍで作られる分離装置に向
う。
である。レーザ源S0は、平行光線束１を作り、こ
れは板または半透明鏡Ｍで作られる分離装置に向
う。
いくつかの鏡（第１図では３枚：M1，M2，
M3）が光路を決め、これは干渉計のリングを形
成し分離装置Ｍまで輪を作つて戻つていて、分離
装置Ｍは混合装置の役割をも果しそして出力分岐
３を決めている。出て来る光束は検出・信号処理
装置Ｄの方に向う。
M3）が光路を決め、これは干渉計のリングを形
成し分離装置Ｍまで輪を作つて戻つていて、分離
装置Ｍは混合装置の役割をも果しそして出力分岐
３を決めている。出て来る光束は検出・信号処理
装置Ｄの方に向う。
承知のように、リングのまわりを反対方向に二
つの波動は進行する、すなわち一方は時計方向
（言い変えれば方向２）で他方は反時計方向（言
い変えると方向１）にである。この二つの波動は
分離板Ｍで再結合させられる。この再結合の結果
は出力分岐３で観測される。
つの波動は進行する、すなわち一方は時計方向
（言い変えれば方向２）で他方は反時計方向（言
い変えると方向１）にである。この二つの波動は
分離板Ｍで再結合させられる。この再結合の結果
は出力分岐３で観測される。
入力分岐１では次の方程式が成立する。
Pe＝P1e＋P1e＋２√1 2cos（Δφ） (1)
出力分枝３では次の方程式が成立する。
Ps＝P1s＋P2s−２√1 2cos（Δφ） (2)
ここでPeとPsはそれぞれ入力分枝１と出力分
枝３で測定されるであろう光学パワーで、Pniは
分枝ｉで方向ｎに進行している波動だけを考慮し
た時測定されるであろう光学パワーである。Δφ
は、リング２の中を反対方向に進行する二つの波
動の間の再結合時における位相差である。「非相
反的」擾乱が存在しない時には、この位相差がゼ
ロである事を見てきた。
枝３で測定されるであろう光学パワーで、Pniは
分枝ｉで方向ｎに進行している波動だけを考慮し
た時測定されるであろう光学パワーである。Δφ
は、リング２の中を反対方向に進行する二つの波
動の間の再結合時における位相差である。「非相
反的」擾乱が存在しない時には、この位相差がゼ
ロである事を見てきた。
非制限的な例としてリング干渉計を用いるジヤ
イロメータの特定的な場合を考えてみる、「非相
反的」擾乱はジヤイロメータを回転させる事によ
り作られている。この場合には位相差Δφはもは
やゼロではない。Δφを与える関係式は、 Δφ＝αΩ (3) ここでΩは回転速度でありαは次の関係式で与え
られる変数である。
イロメータの特定的な場合を考えてみる、「非相
反的」擾乱はジヤイロメータを回転させる事によ
り作られている。この場合には位相差Δφはもは
やゼロではない。Δφを与える関係式は、 Δφ＝αΩ (3) ここでΩは回転速度でありαは次の関係式で与え
られる変数である。
α＝Ｋ・Ｌ／λC (4)
ここで(イ)Ｋ：ジヤイロメータの幾何学的配置に依
存する定数 (ロ)Ｌ：光路の長さ (ハ)λ：レーザ源S0により作られる光の波長 (ニ)Ｃ：リング２の中での光速 回転速度Ωが増加すると位相差Δφは同じ割合
で増し、関係式(3)の係数αは一定値を保つ。出力
分枝３の光学パワーは関係式(2)の第３項から余弦
定理に従つて変化してゆく。
存する定数 (ロ)Ｌ：光路の長さ (ハ)λ：レーザ源S0により作られる光の波長 (ニ)Ｃ：リング２の中での光速 回転速度Ωが増加すると位相差Δφは同じ割合
で増し、関係式(3)の係数αは一定値を保つ。出力
分枝３の光学パワーは関係式(2)の第３項から余弦
定理に従つて変化してゆく。
与えられた値Δφに対する測定の感度は、関数
Psの微分によつて表わされる。
Psの微分によつて表わされる。
dPs／ｄ（Δφ）＝２√1 2sin（Δφ） (5)
位相差Δφがゼロと大きく違わないと干渉計の
感度が非常に低い事が分る。この事がジヤイロメ
ータで低い回転速度Ωを測定しようとする時に起
こる。
感度が非常に低い事が分る。この事がジヤイロメ
ータで低い回転速度Ωを測定しようとする時に起
こる。
出力分枝３での光学パワーの変化が第２図にグ
ラフで図示されている。
ラフで図示されている。
P1s項とP2s項は等しいと仮定できるであろう。
その結果、位相差Δφ＝０に対して検出パワーは
ゼロとなる。Δφ＝πで最大値Psmaxを通り再び
2πでゼロになり、これを繰返えす。
その結果、位相差Δφ＝０に対して検出パワーは
ゼロとなる。Δφ＝πで最大値Psmaxを通り再び
2πでゼロになり、これを繰返えす。
干渉計の感度を増加する目的で、干渉計の動作
点を偏移させるために反対方向に進行する二つの
波動の間の位相に一定値の「非相反的バイアス」
が入れられることもある。
点を偏移させるために反対方向に進行する二つの
波動の間の位相に一定値の「非相反的バイアス」
が入れられることもある。
余弦関数に従つて変化する関数の場合には感度
の最高点は偏角（2K＋１）π／２に得られる、
ここでＫは任意の整数である。それで「バイア
ス」は、それぞれの波動に絶対値がπ／４で反対
符号の位相差を導くように選ばれる。「非相反的」
擾乱が存在しない時位相差ΔφはΔφ′＝Δφ＋Δφ0
となる、ここでΔφ0＝π／２である。
の最高点は偏角（2K＋１）π／２に得られる、
ここでＫは任意の整数である。それで「バイア
ス」は、それぞれの波動に絶対値がπ／４で反対
符号の位相差を導くように選ばれる。「非相反的」
擾乱が存在しない時位相差ΔφはΔφ′＝Δφ＋Δφ0
となる、ここでΔφ0＝π／２である。
その時の（動作）点は第２図の曲線上の点Ps0
に示されているものである。
に示されているものである。
そのようなバイアスを得る第１の方法が第３図
に図示されている。僅かに発散している光束を使
う。その結果「非相反的」擾乱が存在しない時で
も出力分枝３で観測される干渉縞が現れる。
に図示されている。僅かに発散している光束を使
う。その結果「非相反的」擾乱が存在しない時で
も出力分枝３で観測される干渉縞が現れる。
この分枝の光軸Ｏ上では極小が観測される。そ
れは二つの再結合した波の位相差がゼロに等しい
ままであるからである。光軸Ｏから離れてゆくと
極大列ｍ、m2、m3……が観測される。これらは
位相差Δφのπ、2π、3π……に対応しており、
（光束の）発散に基因している。もし位相差が
π／２に等しい点O′を取ると、干渉計の動作点
は従つて偏移されているのである。
れは二つの再結合した波の位相差がゼロに等しい
ままであるからである。光軸Ｏから離れてゆくと
極大列ｍ、m2、m3……が観測される。これらは
位相差Δφのπ、2π、3π……に対応しており、
（光束の）発散に基因している。もし位相差が
π／２に等しい点O′を取ると、干渉計の動作点
は従つて偏移されているのである。
従来技術による第２の方法は、それはジヤイロ
メータの場合に使用可能なのであるが、π／２の
位相差Δφ0に対応する初速度Ω0をジヤイロメータ
に付与しておくことから成つている。なおΔφ0は
関係式(3)によりΩ0の関数として与えられる。
メータの場合に使用可能なのであるが、π／２の
位相差Δφ0に対応する初速度Ω0をジヤイロメータ
に付与しておくことから成つている。なおΔφ0は
関係式(3)によりΩ0の関数として与えられる。
魅力的ではあるが、これらの方法では得られる
事が期待されている感度の向上が全然得られな
い。実際、人為的に導入される位相変化Δφ0に一
定値を供給する事が出来なければならないのであ
る。達成されねばならない安定度は１時間につき
10-5ラジアンのオーダの大きさである。典型的
に、ジヤイロメータの場合最大理論感度つまり量
子雑音にのみによつて制限される感度を得るため
には、上記の安定性を伴つて回転初速度Ω0は一
時間につき約10+3ラジアンでなければならない。
この結果「非相反的バイアス」を導入する装置を
用いる従来技術の方法では高度の感度は達成され
ないのである。
事が期待されている感度の向上が全然得られな
い。実際、人為的に導入される位相変化Δφ0に一
定値を供給する事が出来なければならないのであ
る。達成されねばならない安定度は１時間につき
10-5ラジアンのオーダの大きさである。典型的
に、ジヤイロメータの場合最大理論感度つまり量
子雑音にのみによつて制限される感度を得るため
には、上記の安定性を伴つて回転初速度Ω0は一
時間につき約10+3ラジアンでなければならない。
この結果「非相反的バイアス」を導入する装置を
用いる従来技術の方法では高度の感度は達成され
ないのである。
本発明の方法はこれらの不都合を克服するもの
である。本発明に従うと、リング２の中の波動の
径路の中に例えば弾性光学的効果や電気光学的効
果等の相互効果〔reciprocal effect〕を利用する
位相変調器がはさみ込まれている。この変調器
は、そこを通りそして周期的に出てゆく波動に位
相変化をおこすように活性化される。この周期は
値2τに等しくなければならない。ここでτはリン
グ中を波動が進行するのに要する時間である。
である。本発明に従うと、リング２の中の波動の
径路の中に例えば弾性光学的効果や電気光学的効
果等の相互効果〔reciprocal effect〕を利用する
位相変調器がはさみ込まれている。この変調器
は、そこを通りそして周期的に出てゆく波動に位
相変化をおこすように活性化される。この周期は
値2τに等しくなければならない。ここでτはリン
グ中を波動が進行するのに要する時間である。
周期性のために次の関係式が成立する。
Φ（ｔ）＝Φ（ｔ＋2τ） (7)
周波数１／2τの任意の整数倍の周波数を持つ任
意の周期関数に対してももちろんこの周期性条件
は満たされる。
意の周期関数に対してももちろんこの周期性条件
は満たされる。
反対方向に進行する二つの波動の各々はこの変
調器を通るのであるからこの位相偏移を受ける。
その結果位相差は次のようになる。（Δφは位相偏
移器がない時の位相差） Δφ′＝Δφ＋Φ（ｔ）−Φ（ｔ＋τ） (8) 次の関数ψ（τ）を導入すると、 ψ（ｔ）＝Φ（ｔ）−Φ（ｔ＋τ） (9) Φ（τ）の周期性のためにψ（τ）は次の意味で
対称的となる。
調器を通るのであるからこの位相偏移を受ける。
その結果位相差は次のようになる。（Δφは位相偏
移器がない時の位相差） Δφ′＝Δφ＋Φ（ｔ）−Φ（ｔ＋τ） (8) 次の関数ψ（τ）を導入すると、 ψ（ｔ）＝Φ（ｔ）−Φ（ｔ＋τ） (9) Φ（τ）の周期性のためにψ（τ）は次の意味で
対称的となる。
ψ（ｔ）＝−ψ（ｔ＋τ） (10)
その結果、各分枝で検出される光学パワー
Ｐ＝P1＋P2±２√1 2cos（Δφ＋ψ（τ）） (11)
は、周波数の関数として検出される光学パワーの
成分を表わしている第４図に図示されている周波
数スペクトルを持つ。
成分を表わしている第４図に図示されている周波
数スペクトルを持つ。
このスペクトルは次のように分解される。
(イ) 連続成分P0
(ロ) sin（Δφ）または有用な成分に比例する周波
数１／2τの成分P′ (ハ) cos（Δφ）に比例する周波数１／τの成分P″ (ニ) 高次高調波である別の成分、高調波は関数Φ
（τ）の正確な形に依存する。
数１／2τの成分P′ (ハ) cos（Δφ）に比例する周波数１／τの成分P″ (ニ) 高次高調波である別の成分、高調波は関数Φ
（τ）の正確な形に依存する。
リング２の中を反対方向に進行している波動の
位相変調を表現する関数ψ（ｔ）はどんな形を持
つてもよい。しかしながら例えば方形波やサイン
波を表すような関数はある都合の良さがある。こ
の都合の良さにはいくつかの種類があるであろ
う。例えばこれらの関数の発生の容易さ、既知の
スペクトルに合せての高調波への分解、あるいは
これら信号の同期の容易さである。
位相変調を表現する関数ψ（ｔ）はどんな形を持
つてもよい。しかしながら例えば方形波やサイン
波を表すような関数はある都合の良さがある。こ
の都合の良さにはいくつかの種類があるであろ
う。例えばこれらの関数の発生の容易さ、既知の
スペクトルに合せての高調波への分解、あるいは
これら信号の同期の容易さである。
ジヤイロメータの例に戻つて、第６図と第７図
は対称関数Φ（τ）による位相変調の効果を表し
ている。
は対称関数Φ（τ）による位相変調の効果を表し
ている。
動作点は、一対の端点の間で対称的に第２図の
曲線Ｐ＝ｆ（Δφ）を描く、すなわち測定されるべ
き回転速度がゼロの場合を表す第６図中の第１の
組は二つの値−π／２と＋π／２に変えられており、測 定されるべき回転速度がすでにゼロでなく位相差
の値Δφで表現される第７図中の第２の組は（−
π／２＋Δφ0）と（π／２＋Δφ0）で表わされている
。
曲線Ｐ＝ｆ（Δφ）を描く、すなわち測定されるべ
き回転速度がゼロの場合を表す第６図中の第１の
組は二つの値−π／２と＋π／２に変えられており、測 定されるべき回転速度がすでにゼロでなく位相差
の値Δφで表現される第７図中の第２の組は（−
π／２＋Δφ0）と（π／２＋Δφ0）で表わされている
。
非制限的な例として位相変調器の制御信号を、
第８図のタイム・ダイヤグラムの値＋V2と−V1
の間を変化する曲線Vcによつて図示されている
本質的には方形信号（立上り時間を除いて）とす
ると、位置が第６図にあるか第７図にあるかに従
つて二乗型検知器に検出されるパワー信号はそれ
ぞれ曲線Ps0とPs1で図示される。
第８図のタイム・ダイヤグラムの値＋V2と−V1
の間を変化する曲線Vcによつて図示されている
本質的には方形信号（立上り時間を除いて）とす
ると、位置が第６図にあるか第７図にあるかに従
つて二乗型検知器に検出されるパワー信号はそれ
ぞれ曲線Ps0とPs1で図示される。
立上り時間による切れ目を除いて曲線Ps0は一
定値Poである。第１高調波を取り出すと周波数
１／τのサイン曲線P′s0が得られる。他方非相反
的擾乱の存在のもとでは、つまり位相差Δφ0≠０
（回転速度Ω0がゼロでない）の時、関数Ps1は二
つの極大P′とP″の間を動く。そこから第１次高
調波P′s1が引き出されると、周波数１／2τのサイ
ン関数が得られる。これらの信号の振幅は測定さ
れるべき大きさの振幅に比例し、制御信号に対す
るそれの位相は回転の方向を示している。
定値Poである。第１高調波を取り出すと周波数
１／τのサイン曲線P′s0が得られる。他方非相反
的擾乱の存在のもとでは、つまり位相差Δφ0≠０
（回転速度Ω0がゼロでない）の時、関数Ps1は二
つの極大P′とP″の間を動く。そこから第１次高
調波P′s1が引き出されると、周波数１／2τのサイ
ン関数が得られる。これらの信号の振幅は測定さ
れるべき大きさの振幅に比例し、制御信号に対す
るそれの位相は回転の方向を示している。
これらの観察から本発明の方法は、前記の困難
を持つ「非相反的バイアス」を避けると言う基本
的な利点以外に以下に詳述する多くの利点を与え
る事が分かる。
を持つ「非相反的バイアス」を避けると言う基本
的な利点以外に以下に詳述する多くの利点を与え
る事が分かる。
第９，１０，１１図に関係して後に記述される
検出装置に制御信号Vcをも送る事により同期検
出が行なわれる。自動調温制御を持つ水晶で制御
された発振器を使つてこれら信号の非常に安定な
周波数が得られる。これらの装置は当業者に良く
知られており特別な困難をあらわさない。制御信
号Vcの周波数は１／2τである。この周波数で検
出される信号はsin（Δφ）に比例する。従つて干
渉計の感度は位相差（Δφ）＝０の付近で最大とな
る。その結果関数Φ（ｔ）と相関する信号Vcの形
や振幅の変化やドリフト、は単に測定の「スケー
ル・フアクター」に影響するだけである。測定の
主題事項を形成する「非相反的」量のゆつくりと
した変化の観測は、本発明の方法を使うと検出器
と装置の一連の増幅器の雑音以外にはもはや制限
されないのである。
検出装置に制御信号Vcをも送る事により同期検
出が行なわれる。自動調温制御を持つ水晶で制御
された発振器を使つてこれら信号の非常に安定な
周波数が得られる。これらの装置は当業者に良く
知られており特別な困難をあらわさない。制御信
号Vcの周波数は１／2τである。この周波数で検
出される信号はsin（Δφ）に比例する。従つて干
渉計の感度は位相差（Δφ）＝０の付近で最大とな
る。その結果関数Φ（ｔ）と相関する信号Vcの形
や振幅の変化やドリフト、は単に測定の「スケー
ル・フアクター」に影響するだけである。測定の
主題事項を形成する「非相反的」量のゆつくりと
した変化の観測は、本発明の方法を使うと検出器
と装置の一連の増幅器の雑音以外にはもはや制限
されないのである。
更に、第４図に図示されているように測定信号
は周波数１／2τを持つているので非常に低い周波
数での検出と、特に周波数の逆数に比例して振幅
が変化する雑音の問題から解放されるのである。
周波数に対する雑音PBの曲線は第５図に図示さ
れており、本発明の付加的な利点をもたらしてい
る。実際上、リング干渉計では損失が少く利用さ
れる光学パワーが比較的多いので、光の量子雑音
（フオトニツク雑音）が他の雑音源特に検出器列
の雑音より優位を占めている。その結果本発明の
目的が達成されているのである。つまり到達可能
な感度限界に近づいたのである。
は周波数１／2τを持つているので非常に低い周波
数での検出と、特に周波数の逆数に比例して振幅
が変化する雑音の問題から解放されるのである。
周波数に対する雑音PBの曲線は第５図に図示さ
れており、本発明の付加的な利点をもたらしてい
る。実際上、リング干渉計では損失が少く利用さ
れる光学パワーが比較的多いので、光の量子雑音
（フオトニツク雑音）が他の雑音源特に検出器列
の雑音より優位を占めている。その結果本発明の
目的が達成されているのである。つまり到達可能
な感度限界に近づいたのである。
本発明は、従来技術で使われたヘテロダイン検
出法とは非常に異つているがこれらの方法では達
成できなかつた感度の向上をさせながら一方では
多くの利点を与えている事にも注意がされねばな
らない。
出法とは非常に異つているがこれらの方法では達
成できなかつた感度の向上をさせながら一方では
多くの利点を与えている事にも注意がされねばな
らない。
本発明の方法を用いた装置の３種の変形が詳し
くここで記述される。
くここで記述される。
第１図のと共通の要素は繰返して記述しない。
第１変形が第９図に図示されている。
従来技術による干渉計との主要な相違点は相互
効果Φ変調器の挿入にある。この変調器はその入
力点の一方で、高安定度の水晶発振器を持つてい
る発生器OSCで作られた周波数１／2τの信号Vc
を受ける。この信号は同期検知器Ｄにも送られ
る。この検知器は二乗型のものでその役割は、
sin（Δφ）に比例する光学パワーの成分を検出す
る事、すなわち周波数１／2τの成分を、そしてこ
の周波数成分だけを検出する事である。
効果Φ変調器の挿入にある。この変調器はその入
力点の一方で、高安定度の水晶発振器を持つてい
る発生器OSCで作られた周波数１／2τの信号Vc
を受ける。この信号は同期検知器Ｄにも送られ
る。この検知器は二乗型のものでその役割は、
sin（Δφ）に比例する光学パワーの成分を検出す
る事、すなわち周波数１／2τの成分を、そしてこ
の周波数成分だけを検出する事である。
活性素子又は光電感知器はフオトダイオードま
たは光電子増倍管で形成される。そのような検出
器は良く知られているので更に記述する必要はな
い。この検出器の出力信号VDは、増幅器Ａと記
号化されている信号処理〔elaboration〕回路に
送られる。その役割は増幅である。それは増幅
し、そして回路図では示されていない次段の利用
のために信号を適応させねばならない。信号VS
の出力は、第８図のグラフのsin（Δφ）項を含む
成分の振幅に比例する信号P′s1で示される型のも
のであで示される型のものである。
たは光電子増倍管で形成される。そのような検出
器は良く知られているので更に記述する必要はな
い。この検出器の出力信号VDは、増幅器Ａと記
号化されている信号処理〔elaboration〕回路に
送られる。その役割は増幅である。それは増幅
し、そして回路図では示されていない次段の利用
のために信号を適応させねばならない。信号VS
の出力は、第８図のグラフのsin（Δφ）項を含む
成分の振幅に比例する信号P′s1で示される型のも
のであで示される型のものである。
第２変形では、二つの相互効果位相変調器Φ1
とΦ2が、第１０図に示されているように干渉計
のリング２の各々の端に配置されている。
とΦ2が、第１０図に示されているように干渉計
のリング２の各々の端に配置されている。
前のと同じように各変調器Φ1とΦ2は周期的に
周波数１／2τで位相偏移をひきおこすが、次の関
係がある。
周波数１／2τで位相偏移をひきおこすが、次の関
係がある。
Φ1（ｔ）＝−Φ2（ｔ） (12)
Φ1（ｔ）は変調器Φ1で供される位相偏移で、
Φ2（ｔ）は変調器Φ2で供される位相偏移である。
時刻ｔにかかわらず関係式(12)がきつちりと成
立していると、この特殊的配置は対称性のために
安定度の付加的向上を供する。
立していると、この特殊的配置は対称性のために
安定度の付加的向上を供する。
第９図と第１０図に関連して記述してきた装置
は、それらは本発明に従つているとは言え、その
製作に当つていくらかの困難を与える。
は、それらは本発明に従つているとは言え、その
製作に当つていくらかの困難を与える。
長い光路、つまりかなり長い通過時間τを得る
事が特に難しい。
事が特に難しい。
この光路を長くするため方法がいくつか提案さ
れてきた。申請番号7526520で2283424なる番号で
公布されたフランス特許に記述されているものは
特にこの場合である。
れてきた。申請番号7526520で2283424なる番号で
公布されたフランス特許に記述されているものは
特にこの場合である。
第１図、第９図、第１０図のＭ，M1，M2，
M3に似た角度変化用鏡を角度的に少しずらせて
レーザ光束をリング２を何周か進行させる事より
この方法は成つている。
M3に似た角度変化用鏡を角度的に少しずらせて
レーザ光束をリング２を何周か進行させる事より
この方法は成つている。
しかしながら低損失光学繊維を得る事を達成し
た進歩により光路２が非常に長いリング干渉計を
製作するために、これらの光学繊維を使用する事
が正当化されたのである。
た進歩により光路２が非常に長いリング干渉計を
製作するために、これらの光学繊維を使用する事
が正当化されたのである。
事実、例として直径15cmの円筒のまわりに1000
回巻かれた光学繊維は900ｍの長さを保つのであ
る。もし繊維が2dB／Kmの減衰を持つとすると、
繊維の中に60％の透過光を保つのである。
回巻かれた光学繊維は900ｍの長さを保つのであ
る。もし繊維が2dB／Kmの減衰を持つとすると、
繊維の中に60％の透過光を保つのである。
さらに、これらの繊維で電気光学素子の高度の
縮小化そして特に集積により周期的位相偏移型変
調器の縮小化を可能にするのである。光学繊維を
用いる本発明に従つたリング干渉計の一つの実施
例が第１１図に図示されている。それ自身の上に
巻かれた繊維が干渉計のリングを形成している。
周期的Φ変調器は繊維２の一方の端に置かれてい
る。
縮小化そして特に集積により周期的位相偏移型変
調器の縮小化を可能にするのである。光学繊維を
用いる本発明に従つたリング干渉計の一つの実施
例が第１１図に図示されている。それ自身の上に
巻かれた繊維が干渉計のリングを形成している。
周期的Φ変調器は繊維２の一方の端に置かれてい
る。
更に詳しくは本発明で使われた周期的変調器は
非制限的な例としてポツケルス効果やカー効果の
ような異なつたよく知られた電気光学効果を利用
できる。
非制限的な例としてポツケルス効果やカー効果の
ような異なつたよく知られた電気光学効果を利用
できる。
Φ位相変調器の第１の例が第１２図に図示され
ている。これは、ポツケル効果と呼ばれる線形電
気光学効果を現わすことができる平行六面体結晶
のφ棒である。
ている。これは、ポツケル効果と呼ばれる線形電
気光学効果を現わすことができる平行六面体結晶
のφ棒である。
二つの反対側の面の上に金属膜を蒸着して形成
した二つの電極E1とE2は周波数１／2τの制御信
号Vc1を受ける。リング２中のレーザ光束は対称
的に位相をそろえて変調させる。この周波数は
１／2τである。
した二つの電極E1とE2は周波数１／2τの制御信
号Vc1を受ける。リング２中のレーザ光束は対称
的に位相をそろえて変調させる。この周波数は
１／2τである。
第１２図は縦効果を問題にする時であるが、レ
ーザ光束２の入出力面に電極を置く事により得ら
れるであろう横効果もまた使用されうる。
ーザ光束２の入出力面に電極を置く事により得ら
れるであろう横効果もまた使用されうる。
この場合、これらの電極は、使用されるレーザ
光線の周波数で非常に低い吸収体であるべきであ
る。これらの電極は非常に薄い厚さの金属蒸着で
形成されるであろう。棒として使用できる物質は
非制限的な例としてKDPやADPやニオブ酸リチ
ユームのようなニオブ酸塩がある。
光線の周波数で非常に低い吸収体であるべきであ
る。これらの電極は非常に薄い厚さの金属蒸着で
形成されるであろう。棒として使用できる物質は
非制限的な例としてKDPやADPやニオブ酸リチ
ユームのようなニオブ酸塩がある。
光学繊維干渉計のため更に特殊的に意図された
Φ位相変調器の第２の例が第１３図に図示されて
いる。この変調器は圧電性物質で作られた中空の
φ円筒で形成されており、φ円筒の外側面と内側
面にそれぞれ蒸着された２つの電極E1とE2で活
性化され、周波数１／2τの制御信号Vcを受ける
ものである。
Φ位相変調器の第２の例が第１３図に図示されて
いる。この変調器は圧電性物質で作られた中空の
φ円筒で形成されており、φ円筒の外側面と内側
面にそれぞれ蒸着された２つの電極E1とE2で活
性化され、周波数１／2τの制御信号Vcを受ける
ものである。
干渉計のリング２を形成する繊維の一方の端は
きつい螺線に巻かれている。周期的信号Vcによ
り誘起された圧電物質の変形は光学繊維に伝えら
れ、繊維中を反対方向に進行している波動の位相
の周期的変調となる。
きつい螺線に巻かれている。周期的信号Vcによ
り誘起された圧電物質の変形は光学繊維に伝えら
れ、繊維中を反対方向に進行している波動の位相
の周期的変調となる。
繊維干渉計のための特に興味あるΦ位相変調器
で、集積の更に進んだ水準を可能にする第３の例
が第１４図に図示されている。レーザ干渉計形ジ
ヤイロメータに関する、フランス特許出願番号
7735039で公告番号2409518の第２図に関連して記
述されたものに、これは実際上似ている実施例で
ある。このジヤイロメータはレーザ源S0を含んで
いる。そしてこの源は例えばヘリユーム・ネオン
のようなガスレーザでも半導体GAASレーザでも
固定レーザでもよい。選択されたレーザは光学繊
維の吸収率最小に対応する波長、すなわち約
0.85μｍまたは約1.2μｍの波長を持つ事が好まし
い。この源の放射面は基板Sbの上に作られた固
体光ガイドの一端に連結されている。
で、集積の更に進んだ水準を可能にする第３の例
が第１４図に図示されている。レーザ干渉計形ジ
ヤイロメータに関する、フランス特許出願番号
7735039で公告番号2409518の第２図に関連して記
述されたものに、これは実際上似ている実施例で
ある。このジヤイロメータはレーザ源S0を含んで
いる。そしてこの源は例えばヘリユーム・ネオン
のようなガスレーザでも半導体GAASレーザでも
固定レーザでもよい。選択されたレーザは光学繊
維の吸収率最小に対応する波長、すなわち約
0.85μｍまたは約1.2μｍの波長を持つ事が好まし
い。この源の放射面は基板Sbの上に作られた固
体光ガイドの一端に連結されている。
この基体の上に集積された光学回路はこの発明
では、その間に電場が印加される二つの電極E1
とE2によつて制御される方向性カツプラを含ん
でいる。
では、その間に電場が印加される二つの電極E1
とE2によつて制御される方向性カツプラを含ん
でいる。
この方向性カツプラは、予め決められた距離だ
けその径路の一部分が平行になつているガイド１
とガイド２から形成されている。電極間に電場が
印加されると電気光学物質の（屈折）率が変化
し、電場による制御で一つのガイドで導かれてい
る光が完全に別のガイドに移されるのである。ガ
イド１の他端とガイド３の一端は巻かれた光学繊
維２の両端に連結され、ガイド３の第２の端は受
光器Ｄの入射面に連結されている。そのような装
置は次の様に動作する、つまりカツプラは光の分
離・混合として使われる。示されていない制御信
号はレーザによる放射光を規定するものである。
カツプラの電極E1−E3間に印加される電場は、
半分の光がガイド１からガイド３に移されるよう
になつている。繊維２の２つの端は従つてエネル
ギーの半分を受け、そしてその光は繊維の中を進
行する（同時に両方向に）。二つのガイド間のカ
ツプリングは二つの帰還波動が干渉するようにな
つている。ガイド３の端に置かれた検知器Ｄは、
ジヤイロメータの回転速度に依存する信号PSを受
ける。このような装置は連続的に動作するのであ
るがパルスで作動させることも可能である、例え
ば繊維中の進行時間より短い期間しか放射しない
レーザの場合。その時検出はパルスでなされる。
けその径路の一部分が平行になつているガイド１
とガイド２から形成されている。電極間に電場が
印加されると電気光学物質の（屈折）率が変化
し、電場による制御で一つのガイドで導かれてい
る光が完全に別のガイドに移されるのである。ガ
イド１の他端とガイド３の一端は巻かれた光学繊
維２の両端に連結され、ガイド３の第２の端は受
光器Ｄの入射面に連結されている。そのような装
置は次の様に動作する、つまりカツプラは光の分
離・混合として使われる。示されていない制御信
号はレーザによる放射光を規定するものである。
カツプラの電極E1−E3間に印加される電場は、
半分の光がガイド１からガイド３に移されるよう
になつている。繊維２の２つの端は従つてエネル
ギーの半分を受け、そしてその光は繊維の中を進
行する（同時に両方向に）。二つのガイド間のカ
ツプリングは二つの帰還波動が干渉するようにな
つている。ガイド３の端に置かれた検知器Ｄは、
ジヤイロメータの回転速度に依存する信号PSを受
ける。このような装置は連続的に動作するのであ
るがパルスで作動させることも可能である、例え
ば繊維中の進行時間より短い期間しか放射しない
レーザの場合。その時検出はパルスでなされる。
電極E1は延長され反対側に付加的電極E2が置
かれている。前に記した制御信号Vcはこれらの
電極間に印加される。この結果できる電場が、反
対方向に進行している波動の位相２を繊維２の端
で変調し、第１１図のΦ位相変調器を供してい
る。電極の二つの分離している組は電極E1を分
割する事によつても使用できる。基板を作る材質
は、もしその中のウエーブ・ガイド１と２が例え
ばニオブ酸リチユームでその中に例えばチタンの
ような金属イオンが拡散されているもので供され
ているならば、第１２図に関連してすでに述べら
れているものから選ばれた材質である。タンタル
酸リチユーム・ニオブもまた使える。終りに、イ
オン注入やプロトン注入でウエーブ・ガイド１と
３を形成したガリユーム砒素のような他の材質も
使える。
かれている。前に記した制御信号Vcはこれらの
電極間に印加される。この結果できる電場が、反
対方向に進行している波動の位相２を繊維２の端
で変調し、第１１図のΦ位相変調器を供してい
る。電極の二つの分離している組は電極E1を分
割する事によつても使用できる。基板を作る材質
は、もしその中のウエーブ・ガイド１と２が例え
ばニオブ酸リチユームでその中に例えばチタンの
ような金属イオンが拡散されているもので供され
ているならば、第１２図に関連してすでに述べら
れているものから選ばれた材質である。タンタル
酸リチユーム・ニオブもまた使える。終りに、イ
オン注入やプロトン注入でウエーブ・ガイド１と
３を形成したガリユーム砒素のような他の材質も
使える。
第１０図の装置の場合のように２つの位相変調
器も使われうるのである。第１５図はそのような
装置を図示するものである。この装置では、電極
E1−E3より成る分離・混合変調器は、電極対E11
−E12とE21−E22をそれぞれ含む位相変調器Φ1と
Φ2から完全に分離されている。これらの変調器
は、関係式(12)が成立するように制御信号Vc1と
Vc2を受ける。
器も使われうるのである。第１５図はそのような
装置を図示するものである。この装置では、電極
E1−E3より成る分離・混合変調器は、電極対E11
−E12とE21−E22をそれぞれ含む位相変調器Φ1と
Φ2から完全に分離されている。これらの変調器
は、関係式(12)が成立するように制御信号Vc1と
Vc2を受ける。
考えを与えるため、光学繊維中の光の進行時間
が指示される、それは5μs／Kmまたは2τに対して
は10μs／Kmである。
が指示される、それは5μs／Kmまたは2τに対して
は10μs／Kmである。
繊維の長さを１Kmとすると、制御信号の周波数
は100KHzであらねばならず、これは使用される
位相変調器の応答時間と同じくらいである。集積
光学において、第１４図に示したような位相変調
器には10MHz程度の周波数が使われるであろう。
は100KHzであらねばならず、これは使用される
位相変調器の応答時間と同じくらいである。集積
光学において、第１４図に示したような位相変調
器には10MHz程度の周波数が使われるであろう。
本発明の方法は、光学繊維の長さが１Kmのリン
グ干渉計型ジヤイロメータで試験された。そして
10-5rd／√Hzのオーダーの感度が得られたが、こ
れは計算で得られるであろう最大感度から大きさ
が10程度ずれているだけであつた。この結果は従
来技術のリング干渉計型ジヤイロメータと比較さ
れるべきで、それはこの最終感度の約106倍も少
い感度である。
グ干渉計型ジヤイロメータで試験された。そして
10-5rd／√Hzのオーダーの感度が得られたが、こ
れは計算で得られるであろう最大感度から大きさ
が10程度ずれているだけであつた。この結果は従
来技術のリング干渉計型ジヤイロメータと比較さ
れるべきで、それはこの最終感度の約106倍も少
い感度である。
本発明は、図示の方法を用いてこれまで記述さ
れてきた実施例に限られるものでない。また光波
動は更に一般的に電磁波で置き変えられるであろ
う。実際上の製作手段、特に位相変調器の製作手
段は、使われる波動に特有の性質に適合させねば
ならない。
れてきた実施例に限られるものでない。また光波
動は更に一般的に電磁波で置き変えられるであろ
う。実際上の製作手段、特に位相変調器の製作手
段は、使われる波動に特有の性質に適合させねば
ならない。
第１図…従来技術でのリング干渉計。第２図…
干渉計のリングの中を進行する二つの波動の間の
位相差に関する、検出された光学パワーの変化を
表したものである。第３図…従来技術による感度
向上を供する方法。第４図〜第８図…本発明での
方法の特殊的様相。第９図…本発明での方法を使
つている装置の第１変形の模式図。第１０図…装
置の第２変形の模式図。第１１図…光学繊維を使
つているこの装置の第３変形の模式図。第１２図
…本発明で使われた位相変調器の実施例。第１３
図…第２の実施例の位相変調器。第１４図…装置
の第３の実施例。第１５図…装置の第４の実施
例。 Ｄ：検出器、Ａ：増巾器、Φ：変調器、
OSC：制御信号の発生器。
干渉計のリングの中を進行する二つの波動の間の
位相差に関する、検出された光学パワーの変化を
表したものである。第３図…従来技術による感度
向上を供する方法。第４図〜第８図…本発明での
方法の特殊的様相。第９図…本発明での方法を使
つている装置の第１変形の模式図。第１０図…装
置の第２変形の模式図。第１１図…光学繊維を使
つているこの装置の第３変形の模式図。第１２図
…本発明で使われた位相変調器の実施例。第１３
図…第２の実施例の位相変調器。第１４図…装置
の第３の実施例。第１５図…装置の第４の実施
例。 Ｄ：検出器、Ａ：増巾器、Φ：変調器、
OSC：制御信号の発生器。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 電磁波を発生するステツプと、反対方向に循
環する２つの電磁波を発生させるためにリングの
端部に送られる２つの位相成分に電磁波を分離す
るステツプと、２つの電磁波の位相を周期的かつ
相互に変調するステツプと、２つの電磁波をリン
グの端部において再結合するステツプと、この再
結合された電磁波を検出するステツプとからな
り、リング干渉計内を反対方向に循環する電磁波
の位相差を検出する方法において、 前記変調するステツプにおいて、反対方向に循
環する２つの電磁波の位相が、Φ（ｔ）＝Φ（ｔ＋
2τ）、（τは各電磁波をリングによつて与えられた
光路を通過させるのに必要な時間）の関係を満足
する関数にしたがつてリングの少なくとも１つの
端部において変調され、 ２つの再結合された電磁波の位相差を検出する
ステツプが、２つの電磁波の位相差の正弦に比例
する再結合された電磁波の成分の光学的パワーを
（１／2τ）の周波数またはこの周波数の整数（ｋ）
倍の周波数で測定することにより行われることを
特徴とする、リング干渉計内を反対方向に循環す
る電磁波の位相差の検出方法。 ２ リング内を反対方向に循環する電磁波が、最
初は第１の周期関数Φ1にしたがつてリングの第
１の端部において位相変調され、２回目は第２の
周期関数Φ2にしたがつてリングの第２の端部に
おいて位相変調され、これら２つの関数Φ1とΦ2
は次の３式 Φ1（ｔ）＝−Φ2（ｔ） Φ1（ｔ）＝Φ1（ｔ＋2τ） Φ2（ｔ）＝Φ2（ｔ＋2τ） を同時に満足する特許請求の範囲第１項記載の方
法。 ３ 電磁波の位相を変調する周期関数が、所定値
（＋V2、−V1）の間を変化する振幅と周波数１／
2τまたはこの周波数の整数（ｋ）倍を持つ矩形波
信号である、特許請求の範囲第１項または第２項
記載の方法。 ４ 電磁波の位相を変調する周期関数が、周波数
１／2τまたはこの周波数の整数（ｋ）倍を持つ正
弦または余弦信号である、特許請求の範囲第１項
または第２項記載の方法。 ５ 周期関数の変動の振幅が、反対方向に循環す
る２つの電磁波の周期的位相差の変化が（π／
２）ラジアンであるようなものである特許請求の
範囲第１項ないし第４項のいずれか１項に記載の
方法。 ６ 波動がもし光ならば、Φ（ｔ）＝Φ（ｔ＋2τ）、
（τは各電磁波をリングによつて与えられた光路
を通過させるのに必要な時間）の関係を満足する
関数にしたがつて２つの電磁波を変調する、少な
くとも１つの周期的に作動する位相変調器Φがリ
ングの一端に設けられ、周波数（１／2τ）の周期
的制御信号Vcを発生する発生手段SOCが設けら
れ、２つの電磁波の位相差の正弦に比例する再結
合された電磁波の成分の光学的パワーを（１／
2τ）の周波数またはこの周波数の整数（ｋ）倍の
周波数で検出する検出手段Ｄが設けられている、
リング干渉計内を反対方向に循環する電磁波の位
相差検出装置。 ７ リングの各端部に配置され、周期的に作動す
る２つの位相変調器Φ1，Φ2を含み、これら位相
変調器は２つの周期関数Φ1（ｔ）とΦ2（ｔ）にし
たがつて位相シフトを引き起こす特許請求の範囲
第６項記載の装置。 ８ 周期的に作動する位相変調器Φ1，Φ2，Φ3が
電気光学効果を引き起こす特許請求の範囲第６項
または第７項記載の装置。 ９ 電気光学効果が線形効果であつて各位相変調
器はポツケルス・セルで作られている特許請求の
範囲第８項記載の装置。 １０ 電気光学効果が二乗効果であつて各位相変
調器はカー・セルで作られている特許請求の範囲
第８項記載の装置。 １１ 干渉計のリング２はガラス繊維で形成され
ており、各変調器は機械・光学効果を引き起こ
し、そして各変調器は、圧電性物質で作られた長
い中空体で作られて、その主内外面の各々に電極
E1，E2を備えており、該中空体は該中空体の所
定の長さにわたつて延びる光学繊維２が端から端
まで巻かれており、その圧電性中空体は制御信号
Vcで活性化されてこの信号の周波数（１／2τ）
で振動し、この光学繊維内を循環する波動の位相
変化をもたらすものである特許請求の範囲第６項
または第７項記載の装置。 １２ リング２が光学繊維で作られており、エネ
ルギー源Soと波動の分離・結合手段E1，E3と干
渉計の検出手段Ｄは一つの基板Sb上に集積され
て固体媒体で完全に作られており、そしてこの基
板Sbの上にエネルギー源Soと検出手段Ｄに一端
がそれぞれ接続され他端が光学繊維の両端に接続
されている二つのウエーブガイド１，３が配置さ
れており、そして電気光学効果で作動する位相変
調器Φを形成するように、基板Sb上の二つのウ
エーブガイド１，３の一方の両側に置かれた、周
期的制御信号Vcを受ける少なくとも二つの電極
E1，E2を有している特許請求の範囲第６項また
は第７項記載の装置。 １３ 二つの位相変調器Φ1，Φ2を形成するよう
に各ウエーブガイド１，３の両側にそれぞれ置か
れて基板Sb上に集積されている二組の電極E11−
E12，E21−E22を有する特許請求の範囲第１２項
記載の装置。 １４ 基板Sbがニオブ酸リチユームまたはタン
タル酸リチユームを含んでおり、これらの中にウ
エイブガイドを形成するチタンまたはニオブが拡
散される特許請求の範囲第１２項または第１３項
記載の装置。 １５ 基板Sbがガリユーム砒素を含み、この中
にウエーブガイドがイオン注入やプロトン注入で
形成される特許請求の範囲第１２項または第１３
項記載の装置。 １６ 検出手段が二乗関数に従つて動作し、制御
信号Vcの周波数に同期した同期検出器Ｄを含ん
でおり、同期検出器Ｄと各位相変調器Φに同時に
送られるこの制御信号が局部発振器OSCで作ら
れている特許請求の範囲第６項ないし第１５項の
いずれか１項記載の装置。
Applications Claiming Priority (1)
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| Publication Number | Publication Date |
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| FR (1) | FR2471583A1 (ja) |
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