JPH0438422A - 光干渉センサ、光分岐結合器および光干渉センサの製作装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、光分岐結合器に関し、特に、光分岐結合器を
用いる光ファイバジャイロ等の光干渉センサに関するも
のである。

［従来の技術］ 光の干渉を利用した計測装置、あるいはセンサは、高い
精度で物理量を測定する手段として広く用いられている
。

例えば、回転角速度を検出するセンサである光ファイバ
ジャイロは、光フアイバループを互いに逆方向に伝播す
る二つの光波の干渉を測定原理とするものである。すな
わち、回転により生じる干渉光の位相差を計測すること
により回転角速度を得るものである。

従来より、こうした干渉計測では位相差を計測するにあ
たり、あらかじめ位相バイアスを与えることが、しばし
ば必要である。なぜなら被測定位相差をφＳ、干渉光の
強度を■、可視度をυとした時、光干渉センサの出力信
号Ｐは一般に（１）式％式％（１） 被測定位相差φ５の変化に対して、出力信号Ｐは余弦関
数的に応答する。

したがってφｓ”Ｏの近傍では光干渉センサの感度が著
しく低下し、光ファイバジャイロの場合、低回転角速度
の検出が困難となる。

そこで何らかの手段で光干渉センサの位相差をバイアス
し、（２）式のように光干渉センサの出力信号Ｐが Ｐ＝Ｋ　Ｉ　（１＋ｖｃｏｓ　（φ、＋９０”））＝Ｋ
Ｉ　（１＋ａｓｉｎφｓ）　　　　　　　　（２）被測
定位相差φ５に対して正弦関数的に変化するようにすれ
ば、微小な位相差φ５を検出する上では好ましいわけで
ある。

光干渉センサにおいて位相バイアスを実現する手段につ
いては、従来より多くの技術が知られている。

例えば、特開昭５８−１３５９１２号公報、あるいはア
プライド・オプティクス２０（１９８１年）　４３１３
頁から４３１８頁（Ａｐｐｌｉｅｄ　０ｐｔｉｃｓ、２
０（１９８１）ｐｐ、４３１３−４３１８）に記載され
ているように、光ファイバジャイロにおいて干渉光を形
成する２つの光波を一度別の光路に導き、位相板を通過
させることにより所定の位相バイアスを与える技術が知
られている。

また、こうした光干渉センサでは光源として半導体レー
ザが広く用いられている。光ファイバジャイロのような
リング干渉計を利用した光干渉センサでは、光学系構成
上干渉光の一部が光源に帰還するのはやむを得ない。

しかし、半導体レーザ等のレーザを光源とした光干渉セ
ンサでは、上記の光源への帰還光のためにレーザ発振が
不安定になることが多い。たとえば、特開昭５６−９４
６８０号公報に記載されている位相変調手段を具備した
光ファイバジャイロでは、この帰還光のためレーザ光強
度が干渉光の有する位相変調周波数、あるいはその高調
波成分で変調される現象が起こることもある。

光源への帰還光そのものを除去するには光アイソレータ
を光源の出射口に設置すればよいが、コスト高になるこ
とは避けられない。

一方、光アイソレータを用いることなく、帰還光のレー
ザ発振への影響を除去する技術として、特開昭５９−２
２８１１３号公報に記載されている技術が知られている
。

この技術は、光学系における光の伝播遅延時間に着目し
、レーザを間歇的に発振させることにより、帰還光がレ
ーザに戻りつつある期間はレーザ発振を停止、帰還光が
レーザ出射口に存在しない期間にレーザを発振させるも
のである。したがって帰還光がない状態でレーザが発振
するため、上記の光源への帰還光が引き起こす諸問題が
除去されるわけである。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、こうした従来の光路分離による位相バイアス方
式は、原理的に２つの光波が別の光路を通る際に、相異
なる温度、磁界等の環境影響を受けることになり、光干
渉センサ出力が外乱に敏感に反応する結果となり易い。

また、位相バイアス自体も光学系の熱膨張や振動等で変
動が大きいという問題があった。

また、特開昭５９−２２８１１３号公報に記載されてい
る技術によれば、本質的にレーザはデユーティ比５０％
以下のパルス光を送出することとなり、レーザを連続的
に発振している場合と比較して平均光量が半分以下とな
るため、光干渉センサのＳＺＮ比が劣化するという問題
があった。

そこで、本発明は、光ファイバジャイロ等の光干渉セン
サにおいて、光路を分離することなく安定な位相バイア
スを与えることのできる光干渉センサを提供することを
第１の目的とする。

また、光源の平均光量を半減することなく、光源への干
渉計光学系からの帰還光の影響を除去することのできる
光干渉センサを提供することを第２の目的とする。

［課題を解決するための手段］ 前記第１の目的達成のために、本発明は、透過光と分岐
光間の光位相差が所定の値に調整された光分岐結合器を
光学系の光学要素として備えたことを特徴とする被干渉
光間の光位相差を検出する第１の光干渉センサを提供す
る。

また、本発明は、前記第１の目的達成のために、被干渉
光間に位相バイアスを与える手段を備えた光干渉センサ
であって、 前記被干渉光間に位相バイアスを与える手段は、透過光
と分岐光間に所定の光位相差を生じる光分岐結合器であ
ることを特徴とする第２の光干渉センサを提供する。

なお、本第２の干渉センサにおいては、前記光分岐結合
器は、前記位相バイアスとしてπ／２を与える光位相差
を生じる光分岐結合器であることが望ましい。

また、本発明は、前記第１の目的達成のために、リング
干渉計における被干渉光間にπ／２の位相バイアスを与
える手段を備えた光干渉センサであって、 光分岐結合器として、透過光と分岐光間に、前記位相バ
イアスとしてπ／２を与える光位相差を生じる光分岐結
合器を備えたことを特徴とする第３の光干渉センサ、特
に光ファイバジャイロを提供する。

なお、前記第１．２．３の光干渉センサが、異なる径路
を通過した光源よりの光の干渉光の被干渉光間の光位相
差を測定するものである場合は、前記径路中に備えた光
分岐結合器と、該光分岐結合器の分岐光の強度を測定す
る手段と、測定した分岐光の強度に応じて径路に入射す
る光量が一定となるように光源の強度を制御する手段と
を備えることが望ましい。

また、前記第１の目的達成のために、本発明は、物理量
に対応した被干渉光間の光位相差がＯの時、干渉光がピ
ーク値をとる位相バイアスを与える光位相差を、透過光
と分岐光間に生じる光分岐結合器と、前記物理量に対応
した光位相差を打ち消す位相差を、その位相変調周期内
において被干渉光間に与える光位相変調手段と、該光位
相変調手段を駆動させ得られた干渉光のピーク値を用い
て、干渉光の強度変動を補償する手段と、を有すること
を特徴とする第４の光干渉センサを提供する。

また２本発明は、前記第１の目的達成のために。

リング干渉計における被干渉光間に位相バイアスを与え
る、所定の光位相差を透過光と分岐光間に生じる光分岐
結合器と、該光分岐結合器の一方の端子から得られる位
相バイアスを施された被干渉光による干渉光と分岐結合
器の他の端子より得られるリング干渉計の帰還光とに、
前記光分岐結合器の位相特性に基づいた所定の処理を施
し、前記リング干渉計における被干渉光の位相差に対応
じて正弦関数的に変化する合成信号を生成する手段とを
有することを特徴とする第５の光干渉センサを提供する
。

また、本発明は、前記第１の目的達成のために、透過光
岐路と分岐光岐路について、その構造を非対称としたこ
とを特徴とする第１の光分岐結合器を提供する。

また１本発明は、前記第１の目的達成のために、異なる
延伸条件により溶融延伸された、複数本の光ファイバよ
りなることを特徴とする第２の光分岐結合器を提供する
。

また、前記第１の目的達成のために、光分岐結合を異な
る偏波モート生じる。複数の偏波面保存ファイバよりな
ることを特徴とする第３の光分岐結合器を提供する。

また、さらに、本発明は、幅、深さ、形等の点において
非対称な形状の、透過光導波路と分岐光導波路とを有す
る光集積回路よりなることを特徴とする第４の光分岐結
合器を提供する。

なお、本第４の光分岐結合器においては、さらに、前記
光集積回路の光分岐結合部に、透過光と分岐光との光位
相差調整用の電圧を印加するための電極を備えることが
望ましい。

また、本発明は、前記第１の目的達成のために、これら
の第１．２．３、または４の光分岐結合器を備えたこと
を特徴とする第６の光干渉センサを提供する。

また、さらに、前記第１の目的達成にために、本発明は
、リング干渉計を備えた光干渉センサの製作装置であっ
て、 光分岐結合器を製作する製作手段と。

光分岐結合器の製作と並行して、リング状光路中に備え
た光位相変調手段により変調されたリング干渉計干渉出
力信号の周波数スペクトルおよび時間波形を観測する観
測手段と、 望ましくは、観測手段により得られるスペクトル振幅比
、時間波形ピーク値、時間波形平均値に応じて前記製作
手段を制御する手段と、を有することを特徴とする光干
渉センサの製作装置を提供する。

なお、本製作装置において、光干渉センサのリング干渉
計に、該リング干渉計における。光の回転径路と逆の回
転径路を有する、リング干渉計と等しい感度の第２のリ
ング状光路を接続し、振動または回転によって、リング
干渉計において発生する比干渉光間の位相差を抑制する
ことを特徴とする光干渉センサの製作方法をも提供する
。

なお、この光分岐結合器を製作する際に用いた光位相変
調手段の変調波を用いて、 光位相差を検出する際に、前記光位相変調手段を用いて
リング干渉計干渉出力電気信号を変調し、該変調された
リング干渉計干渉出力電気信号の周波数スペクトル、あ
るいは時間波形を分析して該物理量に対応した光位相差
を検出するようにしても良い。すなわち、製作時に用い
た変調手段を利用して、光位相差を検出に共用して用い
ることができる。

また、前記第２の目的達成のためには、本発明は、リン
グ干渉計を用いる光干渉センサであって、光源から出射
した光が、該光源を出射した時刻より、リング干渉計の
リング状光路を伝播し、光源に帰還するまでの時間を伝
播遅延時間とした場合に、前記伝播遅延時間よりも短い
周期で、光源の発振状態を変化させる手段を有すること
を特徴とする第７の光干渉センサを提供する。

さらに、また、本発明は、前記第２の目的達成のために
、リング干渉計を用いる光干渉センサであって、光源か
ら出射した光が、該光源を出射した時刻より、リング干
渉計のリング状光路を伝播し、光源に帰還するまでの時
間を伝播遅延時間とした場合に、前記伝播遅延時間より
も短い周期で、光源を瞬間的に発振停止状態とする手段
を備えたことを特徴とする第８の光干渉センサを提供す
る。

［作　用］ 光分岐結合器では入射光の一部分は光分岐結合器を透過
する透過光となり、また他の部分は光分岐結合器の内部
において入射光の伝播器とは異なる他の導波路に結合す
る結合光となる。これらの透過光と結合光とには、光分
岐結合器の固有の特性として定まる一定の位相差がある
。

そこで、本発明に係る第１．２の光干渉センサによれば
、透過光と分岐光間の光位相差が所定の値に調整された
光分岐結合器を備えたので、任意の位相差または位相バ
イアスを与えた光干渉センサが得られる。また、この場
合、位相差または位相バイアスは光分岐結合器の内部で
与えられるので、干渉光を形成する２つの光波の光路を
分離する必要はない。したがって安定な位相バイアスが
得られ、かつ光干渉センサへの外乱影響も除去すること
ができるわけである。

また、本発明に係る第３の光干渉センサによれば、光分
岐結合器として、透過光と分岐光間に、前記位相バイア
スとしてπ／２を与える光位相差を生じる光分岐結合器
を備えたことにより、特に。

変調手段を設けることなしに、リング干渉計による位相
差に応じて正弦関数的に変化する干渉光を安定して得る
ことができる。

なお、さらに、光源の強度を制御する手段を備えた場合
は、光源の経年変化等の影響を排除することができる。

また、本発明に係る第４の光干渉センサによれば、前記
光位相変調手段を朴動させ得られた、物埋置に対応した
被干渉光間の光位相差に依存しない干渉光のピーク値を
用いて、干渉光の強度変動を補償するので、より安定し
た測定を行うことができる。

また、本発明に係る第５の光干渉センサによれば、任意
の位相特性を有する光分岐結合器に対して、前記リング
干渉計における被干渉光の位相差に対応じて正弦関数的
に変化する合成信号を生成することができるので、製作
時において、光分岐結合器の位相特性に、ある程度融通
性を持たすことができる。

また、本発明に係る各光分岐結合器によれば、透過光径
路と分岐光径路が非対象であるために、透過光と分岐光
間に位相差が生じる。このため、これらの、光分岐結合
器を、第６の光干渉センサによれば、被干渉光間に、他
に変調手段等を設けることなしに、位相バイアスを安定
して付与することができる。

また、本発明に係るリング干渉計を備えた光干渉センサ
の製作装置によれば、リング状光路中に備えた光位相変
調手段により変調されたリング干渉計干渉出力信号の周
波数スペクトルおよび時間波形を観測しつつ、光分岐結
合器の製作を行うことができるので、所望の、位相特性
や分岐比や損失を有する光分岐結合器を製作することが
できる。

また、本発明に係る光分岐結合器の製作方法によれば、
第２のリング状光路により、リング干渉計において発生
する被干渉光間の位相差と同量かつ逆方向の位相差が生
じるため、リング干渉計において発生する振動や回転等
の、製作時における外乱に起因する被干渉光間の位相差
の発生を抑制することができる。

また、本発明に係る第７の光干渉センサによれば、前記
伝播遅延時間よりも短い周期で、光源の発振状態を変化
させることにより、光源が発振中に帰還光が戻っても、
コヒーレントな影響は無くなる。

すなわち、光源の発振の不安定化や強度変調等の現象の
多くは光源のコヒーレンスに関与した問題であるが、光
源の発振状態を変化させることにより、あたかも他の光
源の光を照射したことと等しくなり、光源のコヒーレン
スに起因した現象は起こらなくなるわけである。

さらに、また、かかるコヒーレンスの断絶は、瞬間的な
光源の発信停止で実現することができる。

そこで、本発明に係る第８の光干渉センサは、前記伝播
遅延時間よりも短い周期で、光源を瞬間的に発振停止状
態とし、帰還光によるコヒーレントな影響を排除し、か
つ、干渉光の平均光量の損失を最小限にする。

（以下余白） ［実施例］ 以下、本発明に係る光分岐結合器および干渉センサを、
光ファイバジャイロを例にとり説明する。

以下本発明の第１の実施例について説明する。

第１図に、本第１実施例に係る光ファイバジャイロの構
成を示す。

図中、１０はレーザ光源１０．１１はレーザ馴動回路、
２０は光分岐結合器２０．３０は光フアイバルーフ、４
０は光検出器、５０は信号処理回路である。

第１図において、レーザ光源１０はレーザ即動回路１１
により即動される。

レーザ光源１０からの光は光分岐結合器２０の第１の端
子２１に導かれる。端子２１に入力した光は光分岐結合
器２０において分岐し、第２の端子２２および第３の端
子２３から出射する。

第２の端子２２からの出射光である第１の光は光分岐結
合器２０の透過光であり、また第３の端子２３からの出
射光である第２の光は光分岐結合器２０の結合光である
。これら第１と第２の光の位相差は光分岐結合器２０の
位相特性により定まり、本実施例では４５°となるよう
に光分岐結合器２０を設計、製作した。

これらの第１と第２の光は光フアイバループ３０の両端
に各々入射し、光フアイバループ３０を互いに逆方向に
伝播した後、第１の光は端子２３に、また第２の光は端
子２２に各々到達する。

したがって両光は光分岐結合器２０に再度各々別の端子
から入射する。

光分岐結合器２０の第３の端子２３から入射した第１の
光は光分岐結合器２０において、第４の端子２４から出
射する透過光である第４の光と、第１の端子２１から出
射する結合光である第５の光とに分かれる。

また第２の端子２２から入射した第２の光は、同様に光
分岐結合器２０において、第１の端子２１から出射する
透過光である第６の光と、第４の端子２４から出射する
結合光である第７の光とに分かれる。

端子２４から出射する第４と第７の光は、干渉光を形成
し、光検出器４ｏにより検出される。また端子２１から
出射する第５と第６の光はレーザ光源１ｏに帰還する。

ここで、本実施例に使用した光分岐結合器２゜は、対称
な相反素子であり、いずれの端子から入射しても透過光
と結合光との位相差は等しく、この場合４５°である。

上記の光の伝播過程において干渉光である第４と第７の
光の位相差を調べてみると、第４の光は光分岐結合器２
０を２回透過し、また第７の光は光分岐結合器２０にお
いて２回結合している。

したがって、第４と第７の光の光分岐結合器２０による
合計の位相差は１本実施例の場合、４５’　Ｘ２＝９０
０である。

光学系全体が回転している時には、サニヤック効果によ
る位相差φ５が上記の前記位相差９０’に加わり、干渉
光の位相差は全部で、 （φｓ＋　９０　°） となる。

したがって、本実施例の光ファイバジャイロによれば、
特に位相変調器を設けることなしに、９０’の位相バイ
アスを与えることができ、光検出器４０の出力する干渉
信号Ｐは（２）式のように位相差φ５に対して正弦関数
的な変化となる。

つまり、感度の最適化が達成されたことになる。

さらに、ここで、レーザ光源１０への帰還光を形成する
第５と第６の光の位相差について付言する。

これらの光は光分岐結合器２０を両光とも各々１回ずつ
透過、結合している。したがって両光には光分岐結合器
２０を伝播したことに起因する位相差はないことがわか
る。つまり帰還光を干渉光として扱うなら、これは常に
位相差φ３について余弦関数的である。後述する本発明
の第４の実施例ではこの事実を利用する。

第１図において、信号処理回路５ｏは上記の位相差φ５
に対し正弦関数的に変化する光検出器４０からの干渉信
号を入力し、逆正弦関数演算により、位相差φ５につい
て直線的な信号電圧を出力する。

なお、光学系において偏光の変動がある場合、干渉計の
干渉状態が変化するため被測定位相差φ、の測定値にド
リフトが発生することがある。この偏光変動による効果
を除去するために、光源１０と光分岐結合器２ｏの第１
の端子２１との間、また、光分岐結合器２０の第４の端
子２４と光検出器４０との間のいずれか一方、あるいは
両方に偏光子を挿入するのが望ましい。

ところで１以上説明した第１の実施例の場合、レーザ光
源からの光量が変化すると光検出器４０の受光量（（２
）式における強度■）は直ちに変動する。

一方、光ファイバを用いた干渉センサにおいて光源と光
ファイバとの結合効率の温度または経年変化等により、
光量に変動が生じる場合がある。

したがい、信号処理回路５０の８力電圧と入力位相差φ
８との比例係数、言い換えれば電圧スケールが光検出器
４０の入射光量により変化するという問題がある。

以下に述べる本発明の第２、第３の実施例は第ｌの実施
例における電圧スケールの変動を補償するものである。

以下、本発明の第２の実施例を説明する。

第２図に本第２の実施例に係る光ファイバジャイロの構
成を示す。

光ファイバを用いた干渉センサにおいて光量変動の最も
大きな要因は通常、光源と光ファイバとの結合効率の温
度または経年変化であることが多い。

本第２の実施例では、このため第２図に示すように、第
２の光分岐結合器６０と第２の光検出器４１とを、第１
の実施例に追加して設けた。

第２図において、レーザ光源１０からの光は光分岐結合
器６０の１の端子６１に入射し、第２の端子６２と第３
の端子６３とに分岐して出射する。

第２の光検出器４１は端子６３からの光を受光し、この
光量が一定となるようにレーザ能動回路１１を調整、制
御する。したがって、第２の光分岐結合器６ｏの第２の
端子６２からの出力光も一定光量に保たれる結果となる
。

この端子６２からの出力光は、第１の光分岐結合器２０
に導かれており、以下の動作は第１の実施例と全く同様
である。

以上のように、本第２の実施例では光量が安定化されて
いるため電圧スケールの変動はない。

なお、第２の実施例においても第１の実施例と同様、光
分岐結合器６０の第２の端子６２と光分岐結合器２０の
第１の端子２１との間、また光分岐結合器２０の第４の
端子２４と光検出器４０との間のいずれか一方、あるい
は両方に偏光子を挿入するのが望ましい。

以下、本発明の第３の実施例を説明する。

第３図に、本第３の実施例に係る光ファイバジャイロの
構成を示す。

本第３の実施例は、前記第２の実施例とは、別の手段で
電圧スケール変動を補償したものである。

第３の実施例では第１の実施例に加えて。

ＰＺＴ　（ピエゾセラミック）シリンダに光ファイバを
約１ｍ巻きつけて製作した光位相変調器７０を光フアイ
バループ３０の一端に挿入した。

第３図の光ファイバジャイロにおいて、光位相変調器７
０による光位相の時間変化をψ（１）とすると光検出器
４０の出力する干渉信号Ｐ　（ｔ）は（３）式で表され
る。

Ｐ（ｔ）＝Ｋ（Ｉ　十υ５ｉｎ（φ５＋ψ（１）＋ψ（
１−τ）））ここでてはファイバループによる光波の伝
播遅延時間であり、ファイバループ長さＱ、光ファイバ
の屈折率ｎ、および光速度Ｃを用いて（４）式で与えら
れる。

τ＝ｎＱ／ｃ　　　　　　　　　　　　　　（４）ここ
で、光分岐結合器２０の位相特性により、干渉計が９０
”位相バイアスされているため、干渉信号Ｐ　（ｔ）が
位相差φ８について正弦関数的となっているのは第１の
実施例と同じである。

いま、光位相変調器７０を（５）式で表される正弦波信
号により能動したとする。

ψ（ｔ）＝ψｎ５ｉｎ　（１）　Ｍ　ｔ　　　　　　　
　　　　（５）ここでψ、は光位相変調振幅、ω、は光
位相変調角周波数である。この時、干渉信号Ｐ　（ｔ）
は、（６）、（７）式で表される。

Ｐ（ｔ）＝ＫＩ　　（１＋ｕｓｉｎ（φ５＋ηｃｏｓω
Ｍ（ｔ、−τ　／　２　））ン　　（６）η＝２ψ、５
ｉｎ（ｃｖ　、　τ／　２　）　　　　　　　　（７）
したがって実効位相変調指数ηが十分大きくなるように
光位相変調振幅ψおを設定しておけば。

任意の位相差φ５に対応じて、ある時間ｔ。が存在して
（８）式を満足させることができる。

φｇ＋’１ｃｏｓωＭ（ｔｏ　　ｔ／２）＝π／２　　
　（８）この時（９）式が成り立ち。

ＰＰＥＡｋ：＝　Ｐ（ｔｏ）＝Ｋ　Ｉ　（１＋ｖ）　　
　　（９）時刻ｔ。で干渉信号Ｐ　（ｔ）はピーク値と
なる。

（９）式から判るように干渉信号のピーク値Ｐ　ＰＩ！
Ａｌは位相差φ５には依存しない。

第３の実施例ではこれに着目し５第１の実施例における
電圧スケール変動を補償した。

第３図において、補償タイミング回路１００の発生する
ゲート信号に応じて光位相変調器駆動回路８０、および
ピーク検出回路９０は動作する。

つまり、第４図に示したように、ゲート信号がＯＮ状態
の時のみ光位相変調器駆動回路８０は光位相変調器７０
を駆動し、また、この時ピーク検出回路９０は干渉信号
のピークを検出する。

ゲート信号がＯＦＦの時、光位相変調器駆動回路８０は
動作を停止する。

また、ゲート信号がＯＦＦの時、ピーク検出回路９０は
先に検出したピーク値を保持し、これをピーク値信号と
して出力する。一方、この時信号処理回路１１０は干渉
信号とピーク値信号を入力し、両者の比を演算して出力
する。

すなわち、ゲート信号がＯＦＦの時、干渉信号は第１の
実施例と同じく Ｐ（ｔ）＝ＫＩ　（１＋ｚ＋ｓｉｎφｇ）　　　　　（
ｔＯ）であり、こわをゲート信号がＯＮ時に求めたピー
ク値信号 Ｐ　ｐｉＡｘ＝　Ｋ　Ｉ　（１＋　ｖ　）　　　　　　
　　　（１１）で除算するものである。

これにより、干渉光強度Ｉが除去されるため。

レーザ光量の変化に対して不変となる訳である。

ゲート信号の○Ｎ時間はＰＺＴ光位相変調器の応答特性
を考慮して本実施例では約１０ｍ５とした。

ＯＦＦ時間は緩慢な変動の補償については十分長く取っ
てよく、本実施例ではゲート信号のＯＮを１秒周期で繰
り返した。

なお、第３の実施例でも、第１の実施例と同様にして偏
光子を用いるのが望ましい。

以下、本発明の第４の実施例を説明する。

前記本発明の第１の実施例では光分岐結合器における位
相特性を４５°としたが、光分岐結合器の製造上、場合
によっては位相特性を正確に所定の値に設定することが
困難なこともある。また光分岐結合器の位相特性が長期
間には変動することも起こりうる。

そこで、第４の実施例は、この問題点を解決するもので
ある。

第５図に、本第４実施例に係る光ファイバジャイロの構
成を示す。

図示するように、第４の実施例では、第２の実施例と同
様、第１の実施例に加えて第２の光分岐結合器６０をレ
ーザ光源１０と第１の光分岐結合器２０との間に挿入し
た。ただし、第２の実施例とは異なり、第２の光検出器
４１を第２の光分岐結合器６０の第４の端子６４に接続
した。

また、信号処理回路２００は、ゲインＡの可変ゲイン増
幅器２０１、加減算器２０２，２０３、および線形化回
路２０４を備えている。

また第１の光分岐結合器２０の位相特性は任意の値αで
あり、第１、第２また第３の実施例の如く正確に４５°
である必要はない。

第１の実施例において、詳しく述べたように、第４の実
施例では、光分岐結合器２０の端子２４から出射される
干渉光の位相差は２αである。第１の光検出器４０の出
力する第１の干渉信号Ｐ□は（１２）式となる。

Ｐ□＝Ｋ　Ｉ　（１＋　ｖｃｏｓ（φ、＋２α））＝Ｋ
Ｉ　（１＋υｃｏｓ２α１ＩＣＯ５φＳ−ｕｓｉｎ２　
ａ　・ｓｉｎφｇ）　　（１２）また一方、第２の光分
岐結合器６０の端子６４からの出射光は第１の光分岐結
合器２０の端子２１から出射されたレーザ光源１０への
帰還光の一部である。これは第１の実施例の説明におい
て付言したとおり、第１の光分岐結合器２０の位相特性
の如何によらず、常に余弦関数的な干渉光である。

したがって、第２の光検出器４１の出力する第２の干渉
信号Ｐ２は（１３）式となる。

Ｐ２＝ＬＩ　（１−１−ａｃｏｓφｓ）　　　　　　　
（１３）ここでＬは第２の光分岐結合器６０の分岐特性
、および第２の光検出器４１のゲインにより定まる定数
である。

水弟４の実施例では第１と第２の干渉信号Ｐ１、Ｐ２に
着目し、両者を電気的に合成することにより、９０”位
相バイアスを施したのと同様、φ５に対して正弦関数的
に変化する光ファイバジャイロ８力を得る。

すなわち、信号処理回路２００において、加減算器２０
３の一方の入力信号Ｂは、直流バイアスレベルを調整す
るものであり、加減算器２０３の出力信号Ｐ０は（１４
）式で表される。

Ｐ、＝ＡＰ、−Ｐ１−Ｂ　　　　　　　　　（１４）し
たがって（１５）式のように Ａ　＝Ｋｃｏｓ２　ａ／　Ｌ　　　　　　　　　　　（
１５）可変ゲイン増幅器２０１のゲインを設定すればＰ
ｏは（１６）式で表され、 Ｐｏ＝Ｋ　Ｉ　υ５ｉｎ２　ａ　ｊｓｉｎφ８＋　（Ａ
Ｌ−Ｋ）Ｉ−Ｂ　　　　（１６）位相差φＳに対して感
度が最適化された出力信号が得られる。

また、ここで直流バイアスＢを（１７）式％式％（１７
） と設定しておけば位相差φｓ　”　Ｏの時、出力信号も
ｐ０＝ｏとなる。

ゲイン定数Ａの設定は光分岐結合器２ｏの位相特性αが
十分安定であれば、光ファイバジャイロの製作時に調整
するだけでよい。しかし、位相特性αが実用上問題にな
る程変動する場合には再設定が必要である。

本第４の実施例では、可変ゲイン増幅器２０１のゲイン
定数Ａを適宜調整するようにした。モニタ回路２０５は
、この目的のために設けたものであり、外部からのリセ
ット信号入力により、加減算器２０３の出力信号Ｐ。が
所定の値に一致するようゲイン定数Ａを調整する。

本第４の実施例では、本光ファイバジャイロを搭載した
移動体等が回転しておらず、サニヤック位相差φ、＃０
と考えてよい時点でのみリセット信号を入力することと
する。

そして、この時、モニタ回路２０５は Ｐ、　（φ５＝Ｏ）＝Ｏ（１８） となるようにゲイン定数Ａ、更に直流バイアスＢを再設
定することにより光分岐結合器２０の位相特性αの変動
を補償する。

なお、第４の実施例においても、第２の実施例と同様に
して偏光子を用いるのが望ましい。

（以下余白） 次に、以上説明した各実施例に係る干渉センサに使用す
る光分岐結合器の製作方式について説明する。

光フアイバシステムにおいて使用される光分岐結合器に
は光ファイバを加工したファイバカプラと光集積回路に
よる導波路型光分岐結合器とがある。

ファイバカプラの製作方式は融着延伸法と側面研磨法の
２つが代表的であり、また導波路型光分岐結合器には方
向性結合器とＹ−分岐器の２方式これらの光分岐結合器
の製作技術、特性の詳細は、たとえば、オプティクス・
レター６　（１９８１年）第３２７頁から第３２８頁（
Ｏｐｔｉｃｓ　Ｌｅｔｔｅｒｓ、　６　（１９８１）ｐ
ｐ、　３２７−３２８）　、エレクトロニクス・レター
１６（１９８０年）第２６０頁から第２６１頁（Ｅｌｅ
ｃｔｒｏｎｉｃｓＬｅｔｔｅｒｓ、　１６　（１９８０
）　ｐｐ、２６０−２６１）、およびニス・エゼキエー
ル、エイチ・ジェイ・アーディティ編、ファイバーオプ
ティックローテーションセンサ（１９８２年）　（Ｅｄ
ｉｔｏｒｓ：Ｓ、Ｅｚｅｋｉｅｌ　ａｎｄ　Ｈ，Ｊ、Ａ
ｒｄｉｔｔｙ。

Ｆｉｂｅｒ　　−０ｐｔｉｃ　　Ｒｏｔａｔｉｏｎ　　
５ｅｎｓｏｒｓ　　ａｎｄ　　ＲｅｌａｔｅｄＴｅｃｈ
ｎｏｌｏｇｉｅｓ　（１９８２）　）等の文献に述べら
れている。

本実施例に係る光分岐結合器はその位相特性が所定の値
に設定されていることが特徴である。

以下の実施例では、かかる光分岐結合器、および、その
製作方法を明らかにする。

さて、光分岐結合器の特性はモード結合理論により説明
されるが、西原浩、春名正光、栖原敏明共著：光集積回
路、５１頁から６５頁において述へられているように、
２つの光伝播路が同期している、つまり伝播定数が等し
い場合には光分岐結合器の位相特性は常に９０’である
。

したがって、任意の位相特性を持った光分岐結合器の２
つの光伝播路の伝播定数には差がなければならず、その
ためには２つの光伝播路が非対称でなければならない。

以下に述べる本発明の第５〜第７の実施例ではこのよう
な非同期の光分岐結合器について説明する。

以下、本発明の第５の実施例を説明する。

第６図に、本実施例に係る光分岐結合器の製作方法を示
す。

本実施例に係る光分岐結合器は融着延伸法により製作さ
れる。

図中、光源１０からの光は第１の光ファイバ４００に入
射され、第１の光ファイバ４００からの出射光は第１の
光検出器４１０により検出される。

第１の光ファイバ４００は固定クランプ４２０と可動ク
ランプ４３０により支持されている。

一方、第２の光ファイバ４０１は第１の光ファイバ４０
０と同一構造のものであり、同様に固定クランプ４２０
と可動クランプ４３０により支持されている。

融着延伸部４４０においては光源１０からの光が第２の
光ファイバ１０１に結合し、この結合光を第２の光検出
器４１１で検出する。

バーナ４５０は可動ステージ４６０に支持されており、
可動ステージを上下左右に動かすことにより、融着延伸
部４４０の溶融状態を制御する。

融着延伸法では２つの光ファイバのクラッド同志を接触
させ、一体としてバーナ加熱により溶融し、２つの光フ
ァイバのコア相互を十分に近接させることによって光結
合を達成する。コア同志の近接状態を実現するために、
融着延伸部４４０が溶融状態にある時に、２つの光ファ
イバのコア相互を押しつけ、可動クランプ４３０．４３
１を光ファイバの軸方向に移動させ、光ファイバを延伸
することが一般に行われている。

この際、光検出器４１０，４１１の出力強度を比較して
、所望の分岐比を得るわけである。

本発明の第５の実施例では上述した融着延伸の過程にお
いて、第１の光ファイバ４００と第２の光ファイバ４０
１とで延伸条件を違えつつ延伸することによって、非同
期の光分岐結合器を実現する。

第６図に示したとおり、本実施例では第１と第２の光フ
ァイバを延伸する可動クランプを別個に設けて、別々に
動かすことにより非対称な延伸を行う。融着延伸部４４
０では光ファイバが溶融延伸されるため伝播定数が変化
するが、第１と第２の光ファイバとでは延伸量が異なる
ため、融着延伸部４４０においては伝播定数に差が生じ
るわけである。

なお、第５の実施例によるファイバカプラの製造過程に
おいて、後述する第８の実施例による光分岐結合器の位
相特性並びに分岐比の測定手段を併用すれば、所望の位
相特性と分岐比を具備したファイバカプラが製造可能で
ある。

以下、本発明の第６の実施例を説明する。

第７図に、本実施例に係る光分岐結合器の製作方法を示
す。

第７図に示した本発明の第６の実施例では、偏波面保存
ファイバを用いた側面研磨型の光分岐結合器を示す。

第７図において、第１と第２の偏波面保存ファイバ５０
０，５０１は同一の構造のものであり、各々ガラスブロ
ック５１０，５１１に埋め込まれている。側面研磨法で
は各々の光ファイバをガラスブロックごと側面をコア表
層が露出する位まで研磨する。

２つのガラスブロックを積み重ねて第１と第２の光ファ
イバのコア同志を対向させれば、側面のクラッド層が研
磨により除去されているため、２つの光フアイバ相互に
より光結合が起こるわけである。

本節６の実施例では偏波面保存ファイバをガラスブロッ
クに埋め込む際に、第１の光ファイバは光フアイバ複屈
折率主軸の一方側が、また第２の光ファイバは複屈折率
主軸の他方側が研磨されるように研磨面を違えた。

すなわち、偏波面保存ファイバには一般に第７図に示し
たようにコアの形状を楕円化する等の手段で軸異方性が
付与しである。このため楕円コアファイバの場合、コア
の長軸と短軸では屈折率が異なるという複屈折率性を呈
する。

本節６の実施例では光ファイバの研磨面を一方はコアの
長軸側に、また他方は短軸側にとってあり、楕円コアの
長軸と短軸が直交するようにして光結合をさせである。

したがって伝播定数の相異なる２つの光伝播路が結合し
ているわけであり、非同期の光分岐、結合器が得られる
わけである。

なお、第６の実施例に用いた偏波面保存ファイバが直交
した状態でファイバカプラを製作することにより非同期
光分岐結合器を実現する手段は、当然側面研磨法に限ら
ず、第５の実施例で説明した融着延伸によるファイバカ
プラの製作方法にも適用できる。また、この場合、第５
実施例のように延伸条件を違えることにより光分岐結合
器の位相特性を更に柔軟に設定できる。

また、前記第５、第６の実施例のように同一構造の光フ
アイバ２本を用いてファイバカプラを製作するのではな
く、伝播定数の違った別々の光フアイバ２本を使用して
ファイバカプラを製作してもよい。この場合元々伝播定
数に差があるため、ファイバカプラの製作過程が２本の
光ファイバに対して完全に対称であっても、非同期の光
分岐結合器が得られる。また、伝播定数の異なる２本の
光ファイバを用いて前記第６または第７の実施例に係る
製作方法によりファイバカプラを製作すれば、位相特性
を自在に調整する上で有利である。

以下、本発明の第７の実施例を説明する。

第８図に、本実施例に係る光分岐結合器の製作方法を示
す。

本実施例においては、光集積回路を用いて導波路型の光
分岐結合器を実現する。

第８図において、光集積回路基板６００はニオム酸リチ
ウム（ＬｉＮｂＯ，）の結晶であり、これにチタン（Ｔ
ｉ）ストライプを貼り付け、熱拡散によって光導波路６
１０．６１１を形成したものである。

こうした光集積回路の一般的な製作方法については、た
とえば、西原浩、春名正光、栖原敏明共著：光集積回路
、１４５頁から１８２頁等に示されている。

第８図中において、２つの光導波路６１０．６１１は光
結合部６２０では十分に近接して並行しており、いわゆ
る方向性結合器を形作っている。

第７の実施例では光導波路６１０．６１１の導波路幅を
違えることにより両者の伝播定数が一致しないようにし
た。

したがって、非同期の光分岐結合器となっており、これ
を用いれば１位相バイアスを施した干渉センサを得るこ
とができる。

電極６３０，６３１はこれに電圧を印加し、電気光学効
果により屈折率を変化させて、光分岐結合器の位相特性
を所定の値に調整するものである。

以下、本発明の第８の実施例について説明する。

第９図に本実施例に係る干渉センサおよび光分岐結合器
の製作装置の構成を示す。

第９図において、光源１０からの光は被製作光分岐結合
器２０の第１の端子２１に導かれている。

この光は光分岐結合器２０の第２の端子２２から出射す
る第１の光と、第３の端子２３から出射する第２の光と
に分岐し、第１の光は第１のファイバループ３０．第２
のファイバループ３１、および先位相変８８７０を順次
伝播して、光分岐結合器２０の第３の端子２３に入射す
る。

また、端子２３から出射する第２の光は第１の光とは逆
方向に、光位相変調器７０、第２のファイバループ３１
、第１のファイバループ３０を順次伝播して光分岐結合
器２０の第２の端子２２に入射する。

ジヨイント部３００．３０１は光フアイバ相互の接続部
である。但し、干渉センサを連続一体化して製作する場
合にはこれらのジヨイント部はなくともよい。

また、第１のファイバループと第２のファイバループと
はサニヤック効果に対する感度が相等しく、かつ巻き方
が反対であり、回転により発生する位相差を相殺するも
のであり、第２の光ファイバは、振動等による影響を排
除するために挿入したものである。したがい、光学系の
防振が十分であるなら第２のファイバループは除いても
よい。

なお、この他、磁界、温度等の環境条件により、第６図
に示したリング干渉計に発生する非相反的な位相差は極
力取り除き、供試光分岐結合器の位相特性のみがリング
干渉計の干渉信号に反映するように、適宜処置する。

光分岐結合器２０の第２の端子２２、第３の端子２３に
入射した第１、第２の光は光分岐結合器２０において結
合し、この一部が干渉光として第４の端子２４から出射
される。光検出器４０はこの干渉光を検出して干渉信号
Ｐ　（ｔ）を発生する。

この干渉信号Ｐ　（ｔ）は一般には光位相変調器駆動回
路８ｏの発生する光位相変調器記動信号ψ（１）と、光
分岐結合器２０の位相特性αおよびリング干渉計におい
て発生する非相反位相差φ８に依存する。

ただし、水弟８の実施例の場合、上に述べたように非相
反位相差φ８は極力小さくなるように対策されている。

以下、第３の実施例の場合と同じように干渉信号ｐ　（
ｔ）の表穴を計算すると（１９）式となる。

Ｐ　（ｔ）＝　Ｋ　Ｉ　（１＋　υｅａｓ（２ａ＋ψ（
１）−ψ（ｔ−τ）） ここで（２０）式のように ψ（ｔ）＝ψＭｓｉｎ　（＋３　Ｍｔ　　　　　　　　
　　　（２０）の場合、Ｐ　（ｔ）は（２１）式で表さ
れる。

、　　　ω　τ η＝２φＭＳｌｒＩ丁　　とすると、 Ｐ（ｔ）＝ＫＩ　　（１＋ａｃｏｓ２αＸ（Ｊ０＋２Σ
Ｊｚ、（’１）ｅｏｓ２ｎ（、ＪＭ（ｔ−τ／２））Ｄ
＝１ 一υｓｉｎ　２α× すなわち、一般に光位相変調器能動信号を周期的とすれ
ば干渉信号も周期的であり、干渉信号の偶数調波成分の
各振幅はｃｏｓ　２αに、また奇数調波成分の各振幅は
ｓｉｎ　２αに各々比例することがわかる。

スペクトルアナライザ３１０は、干渉信号の位相変調周
波数ω、の各高調波成分の振幅を計測するものであり、
エレクトロニクス・レター１９（１９８３年）第９９７
頁から第９９９頁（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓＬｅｔｔｅ
ｒｓ、　１９　（１９８３）　ｐｐ、９９７−９９９）
において論じられているように、これにより、各スペク
トル成分の振幅比から変調指数η並びに位相差αを算出
することができる。

光分岐結合器２０の位相特性は、光分岐結合器２ｏを光
分岐結合器製作装置３３０上で製作する過程において刻
々と変化する。

したがって、光分岐結合器２０の性能特性として損失、
分岐比および位相特性を同時に計測する必要がある。

位相特性は上で述べたとおり、干渉信号のスペクトル分
析で得られる。

以下では、損失と分岐比を計測する手段について説明す
る。

まず、分岐比については、上記で述べた第１の光の光量
を■□、第２の光の光量を■２とすれば分岐比σを（２
２）式で表すことができる。

σ＝Ｉ２／Ｉ、　　　　　　　　　　　　　（２２）一
方、可視度υは干渉光を形成するこれらの光の光量によ
り定まり（２３）式の関係にある。

υ＝２ＦＴ［７てＩ、＋　Ｉ、丁 ＝２石）Ｔ「を丁　　　　　　　　　（２３）したがっ
て可視度υを測定すれば分岐比σも知れることがわかる
。

オシロスコープ３２０に観測される干渉信号の時間波形
は第１０図に示す如きものであり、干渉信号の最大値Ｐ
ＭＡ工、最小値ＰＭＩＮ、及び中心値ＰＭＩＤを測定す
れば可視度υは（２４）式で求められる。

υ＝（ＰＭＡニーＰＭＩＮ）／２ＰＩ、ＩＤ　　　　　
（２４）また、光分岐結合器２０の損失は５光検出器４
０の受光量からただちに得られる。すなわち。

仮に光分岐結合器の損失を零であるとすれば、光源１０
から光分岐結合器２０の端子２１に入射した光量が、分
岐比に応じて、２４からの出射光の光量として得られる
。損失が有限である場合、損失に比例して光検出器４０
の出力する干渉信号のレベルが低下するから、スペクト
ルアナライザ３１０の示すスペクトルの絶対振幅、また
はオシロスコープ３２０において観測される干渉信号時
間波形の振幅から光分岐結合器２０の損失を知ることが
できる。

したがって、本発明の第８の実施例によれば光分岐結合
器の損失、分岐比、および位相特性を光分岐結合器の製
作過程において同時に測定できる。

したがい、これに応じて光分岐結合器を製作すれば、所
望の特性を有する光分岐結合器、および、該光分岐結合
器を用いた干渉センサを製作することができる。

なお、光分岐結合器製作製［３３０としては、前記第５
実施例に係る融着延伸によるもの、第６実施例に示した
側面研磨型のもの、第７実施例に示した光集積回路の電
気光学効果を調整するもの等を用いるのが望ましい。

なお、以上示した光分岐結合器は、前述したように、光
ファイバジャイロ等の干渉センサに用いることができる
が、この他にも、光通信装置等において用いることがで
きる。

以下、本発明の第９の実施例を説明する。

第１１図に本実施例に係る光ファイバジャイロを示す。

第１１図に示した光ファイバジャイロは発振回路１９、
およびフィルタ回路４９を除いて第１図に示した本発明
の第１の実施例と全く同様である。

第１図あるいは第１１図に示す光ファイバジャイロでは
、第１の実施例の説明において詳しく説明したとおり、
ファイバループ３０を伝播した光が伝播時間でだけ遅れ
て、レーザ光源１０に帰還する。このこめレーザ光源１
０は自身が発振したレーザ光により照射され、コヒーレ
ントなフィードバックを受けることになり、発振が不安
定となることがある。

本実施例ではこのコヒーレントフィードバックによる効
果を除去するため、発振回路１９が第１２図に示したよ
うに伝播時間でよりも短い周期レーザ発振停止信号を発
生し、レーザ駆動回路１１を制御することにより、レー
ザ光源１０のレーザ発振を瞬間的に停止させる。

このレーザ発振の停止時間はごく僅かでよいが、レーザ
駆動回路１１を構成する回路素子の応答性で実際上は定
まる。

たとえば、ファイバループ３０の長さは５００ｍとした
場合、伝播遅延時間τはおよそ２゜５μｓである。

そこで第１２図に示したように１０ＭＨｚで動作する回
路の発生する輻５０ｎｓ、繰返し周期２μｓのレーザ発
振停止信号をレーザ駆動回路１１の出力するレーザバイ
アス電流に重畳した。

これによりレーザ光源１０はデユーティ比９７．５％の
パルス光を出力する。レーザ光源１０はほとんど発振状
態であるのでレーザの平均光量は連続発振の場合と大差
はない。

しかし一方コヒーレントフィートバックの効果の点では
、レーザ光源１０に帰還してくる光は常にレーザ発振を
一度停止した以前に発振した光であり周波数、位相が異
なり、現在の発振光との相関はない。つまり、コヒーレ
ントな効果は除去されているわけである。

また、光検出器４０の検出する干渉光はレーザ光源１０
が断続的に発振しているため、同じデユーティ比のパル
スとなっている。したがって光検出器４０の出力する干
渉信号もパルス的であるため、フィルタ回路４９でこれ
を平滑化する。

フィルタ回路４９の出力は第１の実施例と同様にして信
号処理回路５０により処理される。

なお、以上説明した第９の実施例は、ここで説明した光
学系構成の光ファイバジャイロに限らず、リング干渉計
を使用した全ての干渉センサに適用可能である。特に、
特開昭５６−９４６８０−１ｊ公報等に述べられている
位相変調法を用いた光ファイバジャイロでは、コヒーレ
ント光のフィードバックに起因した位相変調周波数、お
よびその高調波成分によるレーザ光強度の振幅変調効果
を著しく減少できる。

説明したように、本発明の各実施例によれば、以下に記
載するような効果を奏する。

干渉計の９０°位相バイアスを光分岐結合器により実現
しているため、干渉光の光路を分離する必要がなく、安
定な特性の干渉センサが得られる。

またレーザ光量の安定化制御や位相変調手段によるレー
ザ光量の検知、補償手段を具備しているため、レーザ光
量の変動に対して電圧スケールの安定な干渉センサが実
現できる。

更に、任意の位相特性を持つ光分岐結合器を用いて感度
が最適に設定された干渉センサを得ることができるので
、光分岐結合器の製作仕様を緩和できる。

また、被測定位相差が零の時に、リセット信号を入力す
ることによって、光分岐結合器の位相特性の変動を補償
できるので、光分岐結合器の特性安定化要求をも緩やか
にできる効果もある。

また、光分岐結合器の製作過程において、光分岐結合器
の損失、分岐比、および位相特性を同時に測定できる。

また、本実施例によれば、融着延伸法によりファイバカ
プラ型の光分岐結合器を製作するにあたり、２本のファ
イバを非対称に延伸するので、位相特性を所望の値に設
定した光分岐結合器が得られる。

更には偏波面保存ファイバの異方性軸が直交するように
して製作したファイバカプラ、伝播定数の相異なる２本
の光ファイバ、または２本の光集積回路上の先導波路を
用いた光分岐結合器、電気光学効果による屈折率の制御
手段を有する光集積回路による光分岐結合器など位相特
性の設定は自在である。

また、レーザ光源は帰還光で戻る時間よりも短い周期で
瞬断する等の手段で発振条件を変化させているため、帰
還光のコヒーレントなフィードバック効果によりレーザ
発振が不安定になることはない。また、この場合、レー
ザ発振の停止は極めて短時間でよいため、レーザ光のデ
ユーティ比はほとんど１に近くすることができ、レーザ
光量を失うことが少ない。

［発明の効果］

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例に干渉センサの構成を示
すブロック図。第２図は第２の実施例に係る干渉センサ
の構成を示すブロック図、第３図は第３の実施例に係る
干渉センサの構成を示すブロック図、第４図は本発明の
第３の実施例に係る干渉センサの動作を示すタイミング
図、第５図はに第４実施例に係る干渉センサの構成を示
すブロック図、第６図は本発明の第５の実施例に係る光
分岐結合器を説明するための説明図、第７図は第６の実
施例に係る光分岐結合器を説明するための説明図、第８
図は第７の実施例に係る光分岐結合器を説明するための
説明図、第９図は第８の実施例に係る干渉センサの製作
装置の構成を示すブロック図、第１０図は第８の実施例
に係る干渉センサの製作装置の使用方法を説明するため
のタイミング図、第１１図は第９の実施例に係る干渉セ
ンサの構成を示すブロック図、第１２図は第９の実施例
に係る干渉センサの動作を示すブロック図。 １０・光源、１１・・・レーザ駆動回路、２０．６０・
・光分岐結合器、２１．６１・・・光分岐結合器の第１
の端子、２２．６２・・光分岐結合器の第２の端子、２
３．６３・・・光分岐結合器の第３の端子、２４．６４
・・・光分岐結合器の第４の端子、３０．３１　・ファ
イバループ、４０．４１・・・光検出器。 ５０・・・信号処理回路、７０・・・光位相変調器、８
０・・・光位相変調器能動回路、９０・・・ピーク検出
回路、１００・・補償タイミング回路、１１０・・・信
号処理回路、２００・・・信号処理回路、２０１・・・
可変ゲイン増幅器、２ｏ２．２０３・・・加減算器、２
０４・・・線形化回路、３００．３０１・・・ジヨイン
ト部、３１０・・スペクトルアナライザ、３２０・・・
オシロスコープ、３３０・・・光分岐結合器製作装置。 ４００．４０１・・光ファイバ、４１０，４１１光検出
器、４２０．４２１　・固定クランプ。 ４３０．４３１・可動クランプ、４４０・・・融着延伸
部、４５０・・バーナ、４６０・・可動ステージ、５０
０．５０１　偏波面保存ファイバ、５１０゜５１トガラ
スブロック、６００・・・光集積回路基板、６１０．６
１１　・光導波路、６２０・光結合部、６３０，６３１
・電極、１９・発振回路、４９・・・フィルタ回路。 畠願人　株式会社　日　立　製　作　所（ほか１名） 代理人　弁理士　　富　１）和子 第 図 第２図 第５図 第４図 、ヤイ。８カ　　　　　　１ゞ 一一一 第６図 第８図 第９図 第１０図 時間ｔ□

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、透過光と分岐光間の光位相差が所定の値に調整され
   た光分岐結合器を光学系の光学要素として備えたことを
   特徴とする干渉光の光位相差を検出する光干渉センサ。 ２、被干渉光間に位相バイアスを与える手段を備えた光
   干渉センサであって、 前記被干渉光間に位相バイアスを与える手段は、透過光
   と分岐光間に所定の光位相差を生じる光分岐結合器であ
   ることを特徴とする光干渉センサ。 ３、前記光分岐結合器は、前記位相バイアスとしてπ／
   ２を与える光位相差を生じる光分岐結合器であることを
   特徴とする請求項２記載の光干渉センサ。 ４、リング干渉計における干渉光の被干渉光間にπ／２
   の位相バイアスを与える手段を備えた光干渉センサであ
   って、 光分岐結合器として、透過光と分岐光間に、前記位相バ
   イアスとしてπ／２を与える光位相差を生じる光分岐結
   合器を備えたことを特徴とする光干渉センサ、特に光フ
   ァイバジャイロ。 ５、異なる径路を通過した光源よりの光の干渉光の被干
   渉光間の光位相差を測定する請求項１、２、３または４
   記載の光干渉センサであって、前記径路中に備えた光分
   岐結合器と、該光分岐結合器の分岐光の強度を測定する
   手段と、測定した分岐光の強度に応じて径路に入射する
   光量が一定となるように光源の強度を制御する手段とを
   備えたことを特徴とする光干渉センサ。 ６、物理量に対応した被干渉光間の光位相差が０の時、
   干渉光がピーク値をとる位相バイアスを与える光位相差
   を、透過光と分岐光間に生じる光分岐結合器と、 前記物理量に対応した光位相差を打ち消す位相差を、そ
   の位相変調周期内において被干渉光に与える光位相変調
   手段と、該光位相変調手段を駆動させ得られた干渉光の
   ピーク値を用いて、干渉光の強度変動を補償する手段と
   、を有することを特徴とする光干渉センサ。７、リング
   干渉計における被干渉光間に位相バイアスを与える、所
   定の光位相差を透過光と分岐光間に生じる光分岐結合器
   と、該光分岐結合器の一方の端子から得られる位相バイ
   アスを施された被干渉光による干渉光と分岐結合器の他
   の端子より得られるリング干渉計の帰還光とに、前記光
   分岐結合器の位相特性に基づいた所定の処理を施し、前
   記リング干渉計における被干渉光間の位相差に対応して
   正弦関数的に変化する合成信号を生成する手段とを有す
   ることを特徴とする光干渉センサ。 ８、透過光岐路と分岐光岐路について、その構造を非対
   称としたことを特徴とする光分岐結合器。 ９、異なる延伸条件により溶融延伸された、複数本の光
   ファイバよりなることを特徴とする光分岐結合器。 １０、光分岐結合を異なる偏波モード生じる、複数の偏
   波面保存ファイバよりなることを特徴とする光分岐結合
   器。 １１、非対称な形状の、透過光導波路と分岐光導波路と
   を有する光集積回路よりなることを特徴とする光分岐結
   合器。 １２、請求項１１記載の光分岐結合器であって、前記光
   集積回路の光分岐結合部に、透過光と分岐光との光位相
   差調整用の電圧を印加するための電極を備えたことを特
   徴とする光分岐結合器。 １３、請求項８、９、１０、１１または１２記載の光分
   岐結合器を備えたことを特徴とする光干渉センサ。 １４、リング干渉計を備えた光干渉センサの製作装置で
   あって、 光分岐結合器を製作する製作手段と、 光分岐結合器の製作と並行して、リング状光路中に備え
   た光位相変調手段により変調されたリング干渉計干渉出
   力信号の周波数スペクトルおよび時間波形の観測する観
   測手段と、望ましくは、観測手段により得られるスペク
   トル振幅比、時間波形ピーク値、時間波形平均値に応じ
   て前記製作手段を制御する手段と、を有することを特徴
   とする光干渉センサの製作装置。 １５、請求項１４記載の光干渉センサの製作装置におい
   て、 光干渉センサのリング干渉計に、該リング干渉計におけ
   る光の回転径路と逆の回転径路を有する、リング干渉計
   と等しい感度の第２のリング状光路を接続し、振動また
   は回転によって、リング干渉計において発生する被干渉
   光間の位相差を抑制することを特徴とする光干渉センサ
   の製作方法。 １６、リング干渉計を用いる光干渉センサであって、光
   源から出射した光が、該光源を出射した時刻より、リン
   グ干渉計のリング状光路を伝播し、光源に帰還するまで
   の時間を伝播遅延時間とした場合に、 前記伝播遅延時間よりも短い周期で、光源の発振状態を
   変化させる手段を有することを特徴とする光干渉センサ
   。 １７、リング干渉計を用いる光干渉センサであって、光
   源から出射した光が、該光源を出射した時刻より、リン
   グ干渉計のリング状光路を伝播し、光源に帰還するまで
   の時間を伝播遅延時間とした場合に、 前記伝播遅延時間よりも短い周期で、光源を瞬間的に発
   振停止状態とする手段を備えたことを特徴とする光干渉
   センサ。