JPH05288557A - 光ファイバジャイロ - Google Patents
光ファイバジャイロInfo
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- JPH05288557A JPH05288557A JP11535292A JP11535292A JPH05288557A JP H05288557 A JPH05288557 A JP H05288557A JP 11535292 A JP11535292 A JP 11535292A JP 11535292 A JP11535292 A JP 11535292A JP H05288557 A JPH05288557 A JP H05288557A
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- fiber coil
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- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 52
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- 238000000034 method Methods 0.000 description 7
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- NCGICGYLBXGBGN-UHFFFAOYSA-N 3-morpholin-4-yl-1-oxa-3-azonia-2-azanidacyclopent-3-en-5-imine;hydrochloride Chemical compound Cl.[N-]1OC(=N)C=[N+]1N1CCOCC1 NCGICGYLBXGBGN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
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Landscapes
- Gyroscopes (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 位相変調方式の光ファイバジャイロに於いて
位相変調度ξを定数に固定しなければならない。２次ベ
ッセル函数の零点に固定するとξ＝５．２になるので、
位相変調器の振幅が大きく光の偏波面回転、振幅変調な
どが起こり望ましくない。より小さい位相変調度にする
ことが目的である。 【構成】 位相変調器の変調振幅を位相変調の振幅より
もずっと低い周波数で変調する。受光素子の出力の中
の、位相変調に関して直流成分、基本波成分、２倍高調
波成分等のなかに振幅変調の成分が含まれるがこれを０
にするように位相変調度ξを制御する。
位相変調度ξを定数に固定しなければならない。２次ベ
ッセル函数の零点に固定するとξ＝５．２になるので、
位相変調器の振幅が大きく光の偏波面回転、振幅変調な
どが起こり望ましくない。より小さい位相変調度にする
ことが目的である。 【構成】 位相変調器の変調振幅を位相変調の振幅より
もずっと低い周波数で変調する。受光素子の出力の中
の、位相変調に関して直流成分、基本波成分、２倍高調
波成分等のなかに振幅変調の成分が含まれるがこれを０
にするように位相変調度ξを制御する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は自動車、飛行機、船舶
など運動体の回転角速度を測定するための光ファイバジ
ャイロに関する。特に位相変調方式の光ファイバジャイ
ロにおいて発光素子の光量と位相変調器の位相変調度を
一定に制御するようにできる光ファイバジャイロに関す
る。
など運動体の回転角速度を測定するための光ファイバジ
ャイロに関する。特に位相変調方式の光ファイバジャイ
ロにおいて発光素子の光量と位相変調器の位相変調度を
一定に制御するようにできる光ファイバジャイロに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】光ファイバジャイロはファイバコイルの
中を左廻り右廻りに伝搬する光の位相差がコイルの角速
度に比例することを利用して角速度を求めるものであ
る。位相変調方式というのは、ファイバコイルの一方の
端近くの光ファイバの一部を伸縮させてこの中を伝搬す
る光の位相を変調するものである。図５に位相変調方式
の光ファイバジャイロの概略の構成を示す。光源として
の発光素子１から単色光が出る。これが光ファイバ２、
第１ファイバカップラ３、光ファイバ４、第２ファイバ
カップラ５を通り、シングルモ−ドファイバを多数回巻
き回したファイバコイル６の両端に入射する。これはフ
ァイバコイル６の内部を左廻り光、右廻り光として伝搬
する。ファイバコイル６の一端には位相変調器７があり
ｂsin Ωｔというように光の位相を変調している。右廻
り光、左廻り光がファイバカップラ５で合流し、光ファ
イバ４、ファイバカップラ３を通り受光素子８に入射す
る。受光素子８は両者の干渉光強度を検出し電気信号に
変換する。プリアンプ９でこれを増幅しこれに含まれる
適当な高調波または基本波を同期検波回路１０によって
同期検波する。発振器１１が位相変調器に変調信号を与
え、同期検波信号（キャリヤ）を与える。勿論この間に
適当な分周器があり、元の発振器の周波数を逓減してい
る。
中を左廻り右廻りに伝搬する光の位相差がコイルの角速
度に比例することを利用して角速度を求めるものであ
る。位相変調方式というのは、ファイバコイルの一方の
端近くの光ファイバの一部を伸縮させてこの中を伝搬す
る光の位相を変調するものである。図５に位相変調方式
の光ファイバジャイロの概略の構成を示す。光源として
の発光素子１から単色光が出る。これが光ファイバ２、
第１ファイバカップラ３、光ファイバ４、第２ファイバ
カップラ５を通り、シングルモ−ドファイバを多数回巻
き回したファイバコイル６の両端に入射する。これはフ
ァイバコイル６の内部を左廻り光、右廻り光として伝搬
する。ファイバコイル６の一端には位相変調器７があり
ｂsin Ωｔというように光の位相を変調している。右廻
り光、左廻り光がファイバカップラ５で合流し、光ファ
イバ４、ファイバカップラ３を通り受光素子８に入射す
る。受光素子８は両者の干渉光強度を検出し電気信号に
変換する。プリアンプ９でこれを増幅しこれに含まれる
適当な高調波または基本波を同期検波回路１０によって
同期検波する。発振器１１が位相変調器に変調信号を与
え、同期検波信号（キャリヤ）を与える。勿論この間に
適当な分周器があり、元の発振器の周波数を逓減してい
る。
【０００３】このように干渉光の強度を受光素子で検出
するが、この中には変調周波数及びその高調波信号がベ
ッセル函数を係数とする展開式の形で含まれる。そこで
変調周波数またはその整数倍の周波数で、位相が信号と
合致したキャリヤ信号を作り、受光素子出力をこれによ
って同期検波すれば基本波成分または任意の高調波成分
を得ることができる。同期検波した後の奇数次の（２ｍ
＋１）倍高調波（基本波を含む）は ２Ｐ0 Ｊ2m+1( ξ)sinΔθ （１） と書くことができる。同期検波した後の偶数次の２ｎ倍
高調波は、 ２Ｐ0 Ｊ2n( ξ）cos Δθ （２） ただしＰ0 は左廻り光、右廻り光の振幅が等しいとして
これの２乗を与えている。つまり光量である。Ｊ2m+1(
ξ) は（２ｍ＋１）次ベッセル函数、Ｊ2n( ξ) は２ｎ
次ベッセル函数である。Δθは右廻り光と左廻り光の位
相差でありこれが求めるべき対象である。回転体の角速
度をΩ0 とし右廻り光左廻り光の位相差をΔθとする
と、 Δθ＝４πＬａΩ0 ／ｃλ （３） という関係がある。Ｌはファイバコイルのファイバの全
長である。ａはファイバコイルの半径、ｃは真空中の光
速、λは真空中の波長である。
するが、この中には変調周波数及びその高調波信号がベ
ッセル函数を係数とする展開式の形で含まれる。そこで
変調周波数またはその整数倍の周波数で、位相が信号と
合致したキャリヤ信号を作り、受光素子出力をこれによ
って同期検波すれば基本波成分または任意の高調波成分
を得ることができる。同期検波した後の奇数次の（２ｍ
＋１）倍高調波（基本波を含む）は ２Ｐ0 Ｊ2m+1( ξ)sinΔθ （１） と書くことができる。同期検波した後の偶数次の２ｎ倍
高調波は、 ２Ｐ0 Ｊ2n( ξ）cos Δθ （２） ただしＰ0 は左廻り光、右廻り光の振幅が等しいとして
これの２乗を与えている。つまり光量である。Ｊ2m+1(
ξ) は（２ｍ＋１）次ベッセル函数、Ｊ2n( ξ) は２ｎ
次ベッセル函数である。Δθは右廻り光と左廻り光の位
相差でありこれが求めるべき対象である。回転体の角速
度をΩ0 とし右廻り光左廻り光の位相差をΔθとする
と、 Δθ＝４πＬａΩ0 ／ｃλ （３） という関係がある。Ｌはファイバコイルのファイバの全
長である。ａはファイバコイルの半径、ｃは真空中の光
速、λは真空中の波長である。
【０００４】ξは変調の大きさを表し、 ξ＝２ｂsin （ＬｎΩ／２ｃ） （４） である。ｂは位相変調器に於ける位相変調の振幅、Ωは
位相変調角周波数、ｎはファイバの屈折率である。ξは
左廻り光右廻り光において位相変調を受けるタイミング
がＬｎ／２ｃだけ異なることによって発生する項であ
る。
位相変調角周波数、ｎはファイバの屈折率である。ξは
左廻り光右廻り光において位相変調を受けるタイミング
がＬｎ／２ｃだけ異なることによって発生する項であ
る。
【０００５】奇数倍高調波はsin Δθの形でΔθを含む
から、その同期検波出力が分かれば位相差Δθを求める
ことができる。例えば基本波だけから位相差Δθを求め
ることができる。即ち基本波成分をＳ1 として、これを
（１）に等置し、 Δθ＝sin-1 （Ｓ1 ／（２Ｐ0 Ｊ2m+1( ξ) ）） （５） によって基本波成分から位相差Δθを求めることができ
る。あるいは基本波成分を偶数倍高調波で割ってtan Δ
θの形でΔθを求めることもできる。位相変調方式の光
ファイバジャイロについては、特願平１−５７６３４〜
３７、特願平１−２９１６２８〜３１、１−２９５５０
０、特願平２−３８０９、２−１００５５、２−２２５
６１１〜１９などの発明がなされている。
から、その同期検波出力が分かれば位相差Δθを求める
ことができる。例えば基本波だけから位相差Δθを求め
ることができる。即ち基本波成分をＳ1 として、これを
（１）に等置し、 Δθ＝sin-1 （Ｓ1 ／（２Ｐ0 Ｊ2m+1( ξ) ）） （５） によって基本波成分から位相差Δθを求めることができ
る。あるいは基本波成分を偶数倍高調波で割ってtan Δ
θの形でΔθを求めることもできる。位相変調方式の光
ファイバジャイロについては、特願平１−５７６３４〜
３７、特願平１−２９１６２８〜３１、１−２９５５０
０、特願平２−３８０９、２−１００５５、２−２２５
６１１〜１９などの発明がなされている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】位相変調方式の光ファ
イバジャイロで位相差を正確に求めることができるため
には、発光素子の光の強さが一定でありしかも位相変調
器の変調度ξが一定でなければならない。発光素子の光
量を一定に保つためには、発光素子の光をモニタするた
めの受光素子を別に設けておきこの補助用の受光素子の
出力をモニタしこれを一定にするというものがある。こ
れはしかし受光素子を二つ必要とするし発光素子の光を
分割しなければならないという面倒な点がある。発光素
子の光量を一定にするためのより単純な構成が望まれ
る。
イバジャイロで位相差を正確に求めることができるため
には、発光素子の光の強さが一定でありしかも位相変調
器の変調度ξが一定でなければならない。発光素子の光
量を一定に保つためには、発光素子の光をモニタするた
めの受光素子を別に設けておきこの補助用の受光素子の
出力をモニタしこれを一定にするというものがある。こ
れはしかし受光素子を二つ必要とするし発光素子の光を
分割しなければならないという面倒な点がある。発光素
子の光量を一定にするためのより単純な構成が望まれ
る。
【０００７】変調度ξは位相変調の振幅ｂに比例する。
位相変調器は例えば円筒形の圧電素子の端面または内外
周面に電極を付け周囲に光ファイバを巻き付けたもので
ある。電極に角周波数がΩの振動電圧を印加すると圧電
素子が内外に膨縮し光ファイバが伸び縮みするのでそこ
を通過する光の位相が変化する。位相変調器として電気
光学素子を用いることもできる。位相変調器の変調度を
一定にする機能を持たないものもあった。しかし温度に
よって位相変調器の変調振幅ｂが変動するのでこれに比
例してξも変動する。ξは光ファイバジャイロのスケ−
ルファクタを決める量であるから、位相変調度ξを一定
に保持する機能を持つ方が望ましい。変調度ξを一定に
保つためにはξをベッセル函数の特異な点に固定しなけ
ればならない。従来は２倍高調波の値が０になるよう
に、ξの値が決められることが多かった。つまりＪ
2(ξ) ＝０の点に決める。そうすると２次ベッセル函数
の最初の零点ξ＝５．２にξが固定されることになる。
ベッセル函数の零点に規定するのであるからξの安定性
には優れる。
位相変調器は例えば円筒形の圧電素子の端面または内外
周面に電極を付け周囲に光ファイバを巻き付けたもので
ある。電極に角周波数がΩの振動電圧を印加すると圧電
素子が内外に膨縮し光ファイバが伸び縮みするのでそこ
を通過する光の位相が変化する。位相変調器として電気
光学素子を用いることもできる。位相変調器の変調度を
一定にする機能を持たないものもあった。しかし温度に
よって位相変調器の変調振幅ｂが変動するのでこれに比
例してξも変動する。ξは光ファイバジャイロのスケ−
ルファクタを決める量であるから、位相変調度ξを一定
に保持する機能を持つ方が望ましい。変調度ξを一定に
保つためにはξをベッセル函数の特異な点に固定しなけ
ればならない。従来は２倍高調波の値が０になるよう
に、ξの値が決められることが多かった。つまりＪ
2(ξ) ＝０の点に決める。そうすると２次ベッセル函数
の最初の零点ξ＝５．２にξが固定されることになる。
ベッセル函数の零点に規定するのであるからξの安定性
には優れる。
【０００８】しかしξ＝５．２というのはかなり大きい
値である。圧電素子を駆動する電圧がかなり高いものに
なる。このように圧電素子の駆動電圧が高いと、圧電素
子の振動の振幅が大きいので位相変調以外の寄生的な変
調などが起こり、却ってスケ−ルファクタの安定性を損
なうことがあるということが分かってきた。例えばファ
イバの中を伝搬する光の偏波面が回転することがある。
また振幅も変調を受けることがある。偏波面回転、振幅
変調がおこると干渉光の強度が変化するので回転角速度
の変化と位相差Δθの比を決めるスケ−ルファクタが変
動するのである。また位相変調の電圧が大きいとこれか
ら出る電磁波の強度も大きくなりこれが電気回路に対し
てノイズとして働く。ノイズを減少させるためには位相
変調の電圧を減らすことが望まれる。
値である。圧電素子を駆動する電圧がかなり高いものに
なる。このように圧電素子の駆動電圧が高いと、圧電素
子の振動の振幅が大きいので位相変調以外の寄生的な変
調などが起こり、却ってスケ−ルファクタの安定性を損
なうことがあるということが分かってきた。例えばファ
イバの中を伝搬する光の偏波面が回転することがある。
また振幅も変調を受けることがある。偏波面回転、振幅
変調がおこると干渉光の強度が変化するので回転角速度
の変化と位相差Δθの比を決めるスケ−ルファクタが変
動するのである。また位相変調の電圧が大きいとこれか
ら出る電磁波の強度も大きくなりこれが電気回路に対し
てノイズとして働く。ノイズを減少させるためには位相
変調の電圧を減らすことが望まれる。
【０００９】ξを５．２よりも小さい値に設定すれば良
い。しかしベッセル函数の零点にξを選ぶことにすれ
ば、これより小さい値とすることができない。ベッセル
函数は無限の零点を持つ。これの内最小の零点を問題に
する．最小零点は、ベッセル函数の次数の順に並んでい
る。０次、１次ベッセル函数を零点とするとξは５．２
より小さくなる筈である。しかし通常の位相変調法で
は，０次ベッセル函数のみの値を取り出すことができな
い。従ってこれを０にすることによってξを一定値にす
るということはできない。直流成分Ｄは、 Ｄ＝Ｐ0 （１＋Ｊ0(ξ)cosΔθ） （６） という形になり、光量Ｐ0 が未知数であるため、Ｊ
0(ξ) ＝０とするためにＤがいくらであればよいのか分
からないからである。１次ベッセル函数はsin Δθの形
で位相差を含み回転していないときこれは０であるの
で、１次ベッセル函数を０とするような制御法は採用で
きない。こういう訳でξを設定するための最低次が２次
になるのである。２次であるとξ＝５．２で大きすぎ
る。ベッセル函数の特異点を使うが、より小さい（ξ＜
５，２）値でξを固定できるようにした光ファイバジャ
イロを提供することが本発明の目的である。
い。しかしベッセル函数の零点にξを選ぶことにすれ
ば、これより小さい値とすることができない。ベッセル
函数は無限の零点を持つ。これの内最小の零点を問題に
する．最小零点は、ベッセル函数の次数の順に並んでい
る。０次、１次ベッセル函数を零点とするとξは５．２
より小さくなる筈である。しかし通常の位相変調法で
は，０次ベッセル函数のみの値を取り出すことができな
い。従ってこれを０にすることによってξを一定値にす
るということはできない。直流成分Ｄは、 Ｄ＝Ｐ0 （１＋Ｊ0(ξ)cosΔθ） （６） という形になり、光量Ｐ0 が未知数であるため、Ｊ
0(ξ) ＝０とするためにＤがいくらであればよいのか分
からないからである。１次ベッセル函数はsin Δθの形
で位相差を含み回転していないときこれは０であるの
で、１次ベッセル函数を０とするような制御法は採用で
きない。こういう訳でξを設定するための最低次が２次
になるのである。２次であるとξ＝５．２で大きすぎ
る。ベッセル函数の特異点を使うが、より小さい（ξ＜
５，２）値でξを固定できるようにした光ファイバジャ
イロを提供することが本発明の目的である。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明に於いては位相変
調の振幅ｂを、位相変調周波数Ωよりも低い周波数Ωa
で変調する。つまり変調を二重にするのである。位相変
調と位相変調度の振幅変調である。位相変調の振幅をｂ
とすると、ｂ＝ｂ0 ＋ａsin Ωa ｔというふうに振幅変
調させる。振幅変調分ａはｂよりもずっと小さい。ａ＜
＜ｂ0 である。また振幅変調の周波数Ωa は位相変調の
周波数Ωよりもずっと小さい。Ωa ＜＜Ωである。そし
て受光素子の出力を同期検波して、直流成分、基本波成
分、高調波成分等を求める。この内、直流成分、２倍高
調波成分等をさらに振幅変調の周波数Ωa によって同期
検波し、この値を０にするようにξ（ｂ）を決める。つ
まり圧電素子の駆動電圧を制御するのである。これによ
りξ＜５．２のひとつの値にξを固定できる。
調の振幅ｂを、位相変調周波数Ωよりも低い周波数Ωa
で変調する。つまり変調を二重にするのである。位相変
調と位相変調度の振幅変調である。位相変調の振幅をｂ
とすると、ｂ＝ｂ0 ＋ａsin Ωa ｔというふうに振幅変
調させる。振幅変調分ａはｂよりもずっと小さい。ａ＜
＜ｂ0 である。また振幅変調の周波数Ωa は位相変調の
周波数Ωよりもずっと小さい。Ωa ＜＜Ωである。そし
て受光素子の出力を同期検波して、直流成分、基本波成
分、高調波成分等を求める。この内、直流成分、２倍高
調波成分等をさらに振幅変調の周波数Ωa によって同期
検波し、この値を０にするようにξ（ｂ）を決める。つ
まり圧電素子の駆動電圧を制御するのである。これによ
りξ＜５．２のひとつの値にξを固定できる。
【００１１】角速度を求めるためには、基本波、３倍高
調波等を利用できる。これは従来と同じである。基本波
は２Ｐ0 Ｊ1(ξ)sinΔθの形で位相差Δθを含むのでこ
れからΔθを求めることができる。３倍高調波の場合も
同様で、２Ｐ0 Ｊ3(ξ)sinΔθの形でΔθを含むので、
これからΔθを求め得る。ξの値が決まっているので、
基本波と３倍高調波の和からもΔθを求め得る。これは
２Ｐ0 （Ｊ1(ξ) ＋Ｊ3(ξ) ）sin Δθであるからであ
る。光量を一定にするには、例えば２倍高調波を一定に
保つ。これは２Ｐ0 Ｊ2(ξ)cosΔθであるので、これを
一定に保つと、Ｐ0cosΔθが一定になり、基本波の出力
がsin Δθではなく、tan Δθになるが、これからΔθ
を求めることは容易である。
調波等を利用できる。これは従来と同じである。基本波
は２Ｐ0 Ｊ1(ξ)sinΔθの形で位相差Δθを含むのでこ
れからΔθを求めることができる。３倍高調波の場合も
同様で、２Ｐ0 Ｊ3(ξ)sinΔθの形でΔθを含むので、
これからΔθを求め得る。ξの値が決まっているので、
基本波と３倍高調波の和からもΔθを求め得る。これは
２Ｐ0 （Ｊ1(ξ) ＋Ｊ3(ξ) ）sin Δθであるからであ
る。光量を一定にするには、例えば２倍高調波を一定に
保つ。これは２Ｐ0 Ｊ2(ξ)cosΔθであるので、これを
一定に保つと、Ｐ0cosΔθが一定になり、基本波の出力
がsin Δθではなく、tan Δθになるが、これからΔθ
を求めることは容易である。
【００１２】
【作用】位相変調に於いて変調を二重にすることを提案
している。ξ＝ξ0 ＋Ａsin Ωa ｔというふうにξが変
動する。Ａ＜＜ξ0 である。この場合振幅変調は小さい
摂動と考えることができる。摂動法を適用してこの動作
を解析することができる。周波数の高い位相変調の周波
数Ωで出力を同期検波することができる。同様に直流成
分、基本波成分、２倍高調波、３倍高調波等を定義でき
るし、同期検波によってこれを求めることもできる。こ
れはΩa ＜＜Ωであるからである。直流成分Ｄは、 Ｄ＝Ｐ0 （１＋Ｊ0(ξ0 ＋Ａsin Ωa ｔ）cos Δθ） （７） 基本波成分Ｐは、 Ｐ＝２Ｐ0sinΔθＪ1(ξ0 ＋Ａsin Ωa ｔ) （８） ２倍高調波Ｑは、 Ｑ＝２Ｐ0cosΔθＪ2(ξ0 ＋Ａsin Ωa ｔ) （９） ３倍高調波Ｒは、 Ｒ＝２Ｐ0sinΔθＪ3(ξ0 ＋Ａsin Ωa ｔ) （１０） となる。以下同様である。本発明では、直流成分、基本
波成分、または２倍高調波成分をさらにΩa で同期検波
し、この値を０とすることにより位相変調の変調度ξを
一定値に保持しようとする。図１にベッセル函数のグラ
フを示す。これは本発明でξの値を選ぶ際に有用であ
る。
している。ξ＝ξ0 ＋Ａsin Ωa ｔというふうにξが変
動する。Ａ＜＜ξ0 である。この場合振幅変調は小さい
摂動と考えることができる。摂動法を適用してこの動作
を解析することができる。周波数の高い位相変調の周波
数Ωで出力を同期検波することができる。同様に直流成
分、基本波成分、２倍高調波、３倍高調波等を定義でき
るし、同期検波によってこれを求めることもできる。こ
れはΩa ＜＜Ωであるからである。直流成分Ｄは、 Ｄ＝Ｐ0 （１＋Ｊ0(ξ0 ＋Ａsin Ωa ｔ）cos Δθ） （７） 基本波成分Ｐは、 Ｐ＝２Ｐ0sinΔθＪ1(ξ0 ＋Ａsin Ωa ｔ) （８） ２倍高調波Ｑは、 Ｑ＝２Ｐ0cosΔθＪ2(ξ0 ＋Ａsin Ωa ｔ) （９） ３倍高調波Ｒは、 Ｒ＝２Ｐ0sinΔθＪ3(ξ0 ＋Ａsin Ωa ｔ) （１０） となる。以下同様である。本発明では、直流成分、基本
波成分、または２倍高調波成分をさらにΩa で同期検波
し、この値を０とすることにより位相変調の変調度ξを
一定値に保持しようとする。図１にベッセル函数のグラ
フを示す。これは本発明でξの値を選ぶ際に有用であ
る。
【００１３】直流成分をξの制御に用いる場合 直流成分を用いる場合について説明する。これは（７）
式である。これはＡによって展開できる。ξ0 ＞＞Ａで
あるので一次までとれば、 Ｄ＝Ｐ0 （１＋Ｊ0(ξ0)cos Δθ＋Ｊ0(ξ0)′Ａsin Ωa ｔcos Δθ）(11) となる。これをsin Ωa ｔの信号で同期検波するのであ
る。勿論ＤはＡに関して高次の項を含み、sin Ωa ｔで
同期検波する限り奇数時の高次の項が残るはずである。
しかしξ0 とＡの大小関係から高次の項を無視できる。
sin Ωa ｔで検波した後の結果Ｗは、 Ｗ＝Ｐ0 Ｊ0(ξ0)′Ａcos Δθ （１２） となる。これを０にするように圧電素子の駆動電圧を制
御する。つまりこれは Ｊ0(ξ0)′＝０ （１３） ということである。これの解はξ0 ＝３．８である。つ
まりξ0 ＝３．８となるように位相変調器の変調度を制
御するということである。これは５．２より小さい。位
相変調による、光の振幅変調、偏波面回転等を抑制でき
る。先程直流成分を制御できないということを述べた。
本発明ではこれが可能になっている。その理由を述べ
る。従来は変調が１重であるので（１＋Ｊ0(ξ)cosΔ
θ）の内の第１項と第２項を分離できなかった。しかし
本発明では変調が２重になっており，直流成分のＡsin
Ωa ｔで変化する部分が同期検波できるのである。であ
るから従来法よりも同期検波の対象に関して自由度が高
い訳である。
式である。これはＡによって展開できる。ξ0 ＞＞Ａで
あるので一次までとれば、 Ｄ＝Ｐ0 （１＋Ｊ0(ξ0)cos Δθ＋Ｊ0(ξ0)′Ａsin Ωa ｔcos Δθ）(11) となる。これをsin Ωa ｔの信号で同期検波するのであ
る。勿論ＤはＡに関して高次の項を含み、sin Ωa ｔで
同期検波する限り奇数時の高次の項が残るはずである。
しかしξ0 とＡの大小関係から高次の項を無視できる。
sin Ωa ｔで検波した後の結果Ｗは、 Ｗ＝Ｐ0 Ｊ0(ξ0)′Ａcos Δθ （１２） となる。これを０にするように圧電素子の駆動電圧を制
御する。つまりこれは Ｊ0(ξ0)′＝０ （１３） ということである。これの解はξ0 ＝３．８である。つ
まりξ0 ＝３．８となるように位相変調器の変調度を制
御するということである。これは５．２より小さい。位
相変調による、光の振幅変調、偏波面回転等を抑制でき
る。先程直流成分を制御できないということを述べた。
本発明ではこれが可能になっている。その理由を述べ
る。従来は変調が１重であるので（１＋Ｊ0(ξ)cosΔ
θ）の内の第１項と第２項を分離できなかった。しかし
本発明では変調が２重になっており，直流成分のＡsin
Ωa ｔで変化する部分が同期検波できるのである。であ
るから従来法よりも同期検波の対象に関して自由度が高
い訳である。
【００１４】しかし直流成分の内から、Ａsin Ωa ｔ成
分を求めてこれを０とすることによりξを３．８にする
方法にはひとつの欠点がある。それは０次ベッセル函数
の微分の零点は、１次ベッセル函数の零点であるという
ことである。 Ｊ0(ξ）′＝−Ｊ1(ξ) （１４） これにξを設定すると基本波成分が常に０となる。基本
波によって角速度をもとめることができない。この場合
は３倍高調波を用いるとよい。 Ｒ＝２Ｐ0sinΔθＪ3(ξ0) （１５） であるが、ξが３．８の時Ｊ3(ξ) ＝０．４程度で最大
値に近いから感度が良い筈である。
分を求めてこれを０とすることによりξを３．８にする
方法にはひとつの欠点がある。それは０次ベッセル函数
の微分の零点は、１次ベッセル函数の零点であるという
ことである。 Ｊ0(ξ）′＝−Ｊ1(ξ) （１４） これにξを設定すると基本波成分が常に０となる。基本
波によって角速度をもとめることができない。この場合
は３倍高調波を用いるとよい。 Ｒ＝２Ｐ0sinΔθＪ3(ξ0) （１５） であるが、ξが３．８の時Ｊ3(ξ) ＝０．４程度で最大
値に近いから感度が良い筈である。
【００１５】２倍高調波をξの制御に用いる場合 次に２倍高調波Ｑを用いる場合を説明する。これは
（９）式であるがこれもＡによって展開できる。一次ま
で取ると、 Ｑ＝２Ｐ0cosΔθ（Ｊ2(ξ0 ）＋Ｊ2(ξ0 ）′Ａsin Ωa ｔ） （１６） となる。この２倍高調波を振幅変調の周波数Ωa で変化
するsin Ωa ｔで同期検波すると、高次の項はＡに関し
て高次になり無視できるから、結局一次の項のみが残
る。検波後の出力Ｕは、 Ｕ＝Ｐ0 Ｊ2(ξ0)′Ａcos Δθ （１７） となる。そこでこの値Ｕを０にするように位相変調の変
調度を制御する。つまりξ0 ＝３となるようにする。Ｊ
2(ξ) ′の値は、ξ＞ξ0 で負、ξ＜ξ0 で正であるか
ら、Ｕ＞０であれば、ξが小さすぎるのである。この場
合はξを増加させる。Ｕ＜０であれば、ξが大きすぎる
のである。この場合はξを減少させる。このような調整
によって、Ｕ＝０となるように制御できる。つまりξ0
＝３という値に固定しているのである。
（９）式であるがこれもＡによって展開できる。一次ま
で取ると、 Ｑ＝２Ｐ0cosΔθ（Ｊ2(ξ0 ）＋Ｊ2(ξ0 ）′Ａsin Ωa ｔ） （１６） となる。この２倍高調波を振幅変調の周波数Ωa で変化
するsin Ωa ｔで同期検波すると、高次の項はＡに関し
て高次になり無視できるから、結局一次の項のみが残
る。検波後の出力Ｕは、 Ｕ＝Ｐ0 Ｊ2(ξ0)′Ａcos Δθ （１７） となる。そこでこの値Ｕを０にするように位相変調の変
調度を制御する。つまりξ0 ＝３となるようにする。Ｊ
2(ξ) ′の値は、ξ＞ξ0 で負、ξ＜ξ0 で正であるか
ら、Ｕ＞０であれば、ξが小さすぎるのである。この場
合はξを増加させる。Ｕ＜０であれば、ξが大きすぎる
のである。この場合はξを減少させる。このような調整
によって、Ｕ＝０となるように制御できる。つまりξ0
＝３という値に固定しているのである。
【００１６】さてこの場合は、何によって角速度を求め
るべきかということが問題になる。このときＪ1(ξ) ＝
０．３、Ｊ3(ξ) ＝０．３であって１次、３次のベッセ
ル函数の値が等しいので、どちらを用いても同等の感度
を期待できる。であるから、基本波Ｐ、３倍高調波Ｒ、
それにこれらの和Ｐ＋Ｒを角速度測定のために用いるこ
とができる。 Ｐ＝２Ｐ0sinΔθＪ1(ξ0 ) （１８） Ｒ＝２Ｐ0sinΔθＪ3(ξ0 ) （１９） Ｐ＋Ｒ＝２Ｐ0sinΔθ（Ｊ1(ξ0 ) ＋Ｊ3(ξ）） （２０）
るべきかということが問題になる。このときＪ1(ξ) ＝
０．３、Ｊ3(ξ) ＝０．３であって１次、３次のベッセ
ル函数の値が等しいので、どちらを用いても同等の感度
を期待できる。であるから、基本波Ｐ、３倍高調波Ｒ、
それにこれらの和Ｐ＋Ｒを角速度測定のために用いるこ
とができる。 Ｐ＝２Ｐ0sinΔθＪ1(ξ0 ) （１８） Ｒ＝２Ｐ0sinΔθＪ3(ξ0 ) （１９） Ｐ＋Ｒ＝２Ｐ0sinΔθ（Ｊ1(ξ0 ) ＋Ｊ3(ξ）） （２０）
【００１７】基本波をξの制御に用いる場合 本発明で最も特徴的なのは基本波成分をもξの制御に使
うことができるということである。このようなことは２
重に変調を掛ける本発明であって初めてなされることで
ある。（８）をＡに関して展開し一次まで取ると、 Ｐ＝２Ｐ0sinΔθＪ1(ξ0 ＋Ａsin Ωa ｔ) （２１） となるが、これをsin Ωa ｔで同期検波すると、一次に
対応する部分Ｘだけが求まり、 Ｘ＝Ｐ0 Ｊ1(ξ0)′Ａsin Δθ （２２） これを０にするよう（Ｊ1(ξ0)′＝０）に圧電素子の駆
動電圧を制御する。ξ0＝１．８に設定するということ
である。Ｊ1(ξ) ′は、ξ＞ξ0 で負、ξ＜ξ0で正で
ある。基本波はsin Δθの形でΔθを含むので，Ｘと０
とを比較しても駄目である。Ｘと基本波の主要部Ｐ（Ｐ
＝２Ｐ0sinΔθＪ1(ξ0 ））の積ＸＰの正負を考えると
良い。ＸＰ＞０であればξが小さすぎるのである。この
場合はξを増加させる。ＸＰ＜０であればξが大きすぎ
るのであるからξを減少させる。こうして常にＸ＝０に
保つ。つまりξ0 ＝１．８にするということである。
うことができるということである。このようなことは２
重に変調を掛ける本発明であって初めてなされることで
ある。（８）をＡに関して展開し一次まで取ると、 Ｐ＝２Ｐ0sinΔθＪ1(ξ0 ＋Ａsin Ωa ｔ) （２１） となるが、これをsin Ωa ｔで同期検波すると、一次に
対応する部分Ｘだけが求まり、 Ｘ＝Ｐ0 Ｊ1(ξ0)′Ａsin Δθ （２２） これを０にするよう（Ｊ1(ξ0)′＝０）に圧電素子の駆
動電圧を制御する。ξ0＝１．８に設定するということ
である。Ｊ1(ξ) ′は、ξ＞ξ0 で負、ξ＜ξ0で正で
ある。基本波はsin Δθの形でΔθを含むので，Ｘと０
とを比較しても駄目である。Ｘと基本波の主要部Ｐ（Ｐ
＝２Ｐ0sinΔθＪ1(ξ0 ））の積ＸＰの正負を考えると
良い。ＸＰ＞０であればξが小さすぎるのである。この
場合はξを増加させる。ＸＰ＜０であればξが大きすぎ
るのであるからξを減少させる。こうして常にＸ＝０に
保つ。つまりξ0 ＝１．８にするということである。
【００１８】従来基本波をξの制御のためには使うこと
ができなかったが、それはＪ1(ξ)＝０にしてしまう
と、基本波成分が常に０になってしまうので角速度のも
のを求めることができなくなるからである。しかし本発
明では２重に変調を掛けているので、基本波をさらにsi
n Ωa ｔで同期検波してＸを求め、これを０としている
のである。一次ベッセル函数その物ではなく、一次ベッ
セル函数の微分を０としているから、基本波成分が０に
はならない。むしろＪ1(ξ0)′＝０となる点ξ0で、一
次ベッセル函数は極大（Ｊ1(ξ) ＝０．５８）を取るか
ら、基本波を用いる場合は感度が最大になる。角速度測
定のためには、基本波を用いると良い。 Ｐ＝２Ｐ0sinΔθＪ1(ξ0 ) （２３） ξ0 ＝１．８で３次ベッセル函数は小さい値しかとらな
いので、３倍高調波を用いるのは得策でない。ただし基
本波を制御に用いる場合は特別の問題がある。基本波で
ありこれはsin Δθを含むので回転しているときは有限
の値があるが、回転していないときは基本波は０であ
る。この時ξを制御できない。しかし回転はかなりの頻
度で起こるのであるから、実際には基本波Ｐが０でない
時も多くこの時にξの制御をすることができる。ただし
この時にΔθの正負が分かっていなければならない。こ
れは前述のようにＸの正負ではなく、ＰＸの正負で考え
ればよいことである。困難が増すわけではない。
ができなかったが、それはＪ1(ξ)＝０にしてしまう
と、基本波成分が常に０になってしまうので角速度のも
のを求めることができなくなるからである。しかし本発
明では２重に変調を掛けているので、基本波をさらにsi
n Ωa ｔで同期検波してＸを求め、これを０としている
のである。一次ベッセル函数その物ではなく、一次ベッ
セル函数の微分を０としているから、基本波成分が０に
はならない。むしろＪ1(ξ0)′＝０となる点ξ0で、一
次ベッセル函数は極大（Ｊ1(ξ) ＝０．５８）を取るか
ら、基本波を用いる場合は感度が最大になる。角速度測
定のためには、基本波を用いると良い。 Ｐ＝２Ｐ0sinΔθＪ1(ξ0 ) （２３） ξ0 ＝１．８で３次ベッセル函数は小さい値しかとらな
いので、３倍高調波を用いるのは得策でない。ただし基
本波を制御に用いる場合は特別の問題がある。基本波で
ありこれはsin Δθを含むので回転しているときは有限
の値があるが、回転していないときは基本波は０であ
る。この時ξを制御できない。しかし回転はかなりの頻
度で起こるのであるから、実際には基本波Ｐが０でない
時も多くこの時にξの制御をすることができる。ただし
この時にΔθの正負が分かっていなければならない。こ
れは前述のようにＸの正負ではなく、ＰＸの正負で考え
ればよいことである。困難が増すわけではない。
【００１９】
【実施例】２倍高調波を用いる場合についての実施例を
図２に示す。図５と共通するところは同じ番号を付し
た。ここでは位相変調のためのΩの角周波数を発生する
第一の発振器１１の他に、位相変調の振幅を少し振幅変
調するための第２の発振器１２（Ωa ）がある。両方の
発振器１１、１２の積演算１４がなされる。これは（ｂ
0 ＋ａsin Ωa ）sin Ωｔという圧電素子制御電圧を与
える。ＰＺＴ動作点制御１３がなされこれが位相変調器
７に与えられる。光源である発光素子１から出た光が受
光素子８に至る経路は従来のものと同じである。発光素
子１から単色光が出る。これが光ファイバ２、第１ファ
イバカップラ３、デポラライザ２２、偏光子２３、光フ
ァイバ４、第２ファイバカップラ５を通り、シングルモ
−ドファイバを多数回巻き回したファイバコイル６の両
端に入射する。これは第２のデポラライザ２４を通過し
て、ファイバコイル６の内部を左廻り光、右廻り光とし
て伝搬する。ファイバコイル６の一端には位相変調器７
がありｂsin Ωｔというように光の位相を変調してい
る。右廻り光、左廻り光がファイバカップラ５で合流
し、光ファイバ４、ファイバカップラ３を通り受光素子
８に入射する。受光素子８は両者の干渉光強度を検出し
電気信号に変換する。プリアンプ９でこれを増幅する。
図２に示す。図５と共通するところは同じ番号を付し
た。ここでは位相変調のためのΩの角周波数を発生する
第一の発振器１１の他に、位相変調の振幅を少し振幅変
調するための第２の発振器１２（Ωa ）がある。両方の
発振器１１、１２の積演算１４がなされる。これは（ｂ
0 ＋ａsin Ωa ）sin Ωｔという圧電素子制御電圧を与
える。ＰＺＴ動作点制御１３がなされこれが位相変調器
７に与えられる。光源である発光素子１から出た光が受
光素子８に至る経路は従来のものと同じである。発光素
子１から単色光が出る。これが光ファイバ２、第１ファ
イバカップラ３、デポラライザ２２、偏光子２３、光フ
ァイバ４、第２ファイバカップラ５を通り、シングルモ
−ドファイバを多数回巻き回したファイバコイル６の両
端に入射する。これは第２のデポラライザ２４を通過し
て、ファイバコイル６の内部を左廻り光、右廻り光とし
て伝搬する。ファイバコイル６の一端には位相変調器７
がありｂsin Ωｔというように光の位相を変調してい
る。右廻り光、左廻り光がファイバカップラ５で合流
し、光ファイバ４、ファイバカップラ３を通り受光素子
８に入射する。受光素子８は両者の干渉光強度を検出し
電気信号に変換する。プリアンプ９でこれを増幅する。
【００２０】この例では基本波を求めて位相差Δθを、
２倍高調波を求めてξの制御をしている。さきに説明し
たものの内に該当する。プリアンプの出力を、２Ωの
中心周波数を有する第１のバンドパスフィルタ１５と、
Ωの中心周波数を有する第２のバンドパスフィルタ２０
に通す。第１バンドパスフィルタ１５を通過したものは
２倍高調波Ｑであるから、これを、振幅変調の遅い周波
数Ωa により同期検波１６する。これは Ｑ＝２Ｐ0cosΔθ（Ｊ2(ξ0 ）＋Ｊ2(ξ0 ）′Ａsin Ωa ｔ） （２４） をsin Ωa ｔで同期検波するということである。この結
果をロ−パスフィルタ１７に通す。これは、Ｕ＝Ｐ0 Ｊ
2(ξ0)′Ａcos Δθを求めるということである。これと
０とを比較しＵ＞０ならξを増やし、Ｕ＜０ならξを減
らすようにする。これがＰＺＴ動作点制御である。結局
Ｊ2(ξ0 ）′＝０つまりξ＝３となるようにξが制御さ
れる。
２倍高調波を求めてξの制御をしている。さきに説明し
たものの内に該当する。プリアンプの出力を、２Ωの
中心周波数を有する第１のバンドパスフィルタ１５と、
Ωの中心周波数を有する第２のバンドパスフィルタ２０
に通す。第１バンドパスフィルタ１５を通過したものは
２倍高調波Ｑであるから、これを、振幅変調の遅い周波
数Ωa により同期検波１６する。これは Ｑ＝２Ｐ0cosΔθ（Ｊ2(ξ0 ）＋Ｊ2(ξ0 ）′Ａsin Ωa ｔ） （２４） をsin Ωa ｔで同期検波するということである。この結
果をロ−パスフィルタ１７に通す。これは、Ｕ＝Ｐ0 Ｊ
2(ξ0)′Ａcos Δθを求めるということである。これと
０とを比較しＵ＞０ならξを増やし、Ｕ＜０ならξを減
らすようにする。これがＰＺＴ動作点制御である。結局
Ｊ2(ξ0 ）′＝０つまりξ＝３となるようにξが制御さ
れる。
【００２１】一方２倍高調波Ｑは、Ωを２倍に逓倍した
２Ωのキャリヤ信号sin ２Ωで同期検波１８される。こ
れはＱ＝２Ｐ0cosΔθＪ2(ξ0 ）を求めているのであ
る。これを予め定めた値Ｃ0 と比較してＱ＞Ｃ0 ならば
発光素子の駆動電流を減らし、Ｑ＜Ｃ0 ならば発光素子
の駆動電流を増やす。これは光源駆動部１９によって行
う。角速度測定は基本波でも３倍高調波でも良い。ここ
ではΩの中心周波数の第２のバンドパスフィルタ２０を
通したものをΩで同期検波して基本波を求め、これをロ
−パスフィルタ２１に通す。これで、Ｐ＝２Ｐ0sinΔθ
Ｊ1(ξ0 ) を求めるから、sin Δθの値が分かり、Δθ
を求め、角速度Ωc が分かる。そうではなくて３Ωの中
心周波数のバンドパスフィルタを通して３Ωで同期検波
し、３倍高調波Ｒ＝２Ｐ0sinΔθＪ3(ξ0 ) を求めても
良い。また両者の和（Ｐ＋Ｒ）を求めても良い。いずれ
にしてもΔθを求めることができる。
２Ωのキャリヤ信号sin ２Ωで同期検波１８される。こ
れはＱ＝２Ｐ0cosΔθＪ2(ξ0 ）を求めているのであ
る。これを予め定めた値Ｃ0 と比較してＱ＞Ｃ0 ならば
発光素子の駆動電流を減らし、Ｑ＜Ｃ0 ならば発光素子
の駆動電流を増やす。これは光源駆動部１９によって行
う。角速度測定は基本波でも３倍高調波でも良い。ここ
ではΩの中心周波数の第２のバンドパスフィルタ２０を
通したものをΩで同期検波して基本波を求め、これをロ
−パスフィルタ２１に通す。これで、Ｐ＝２Ｐ0sinΔθ
Ｊ1(ξ0 ) を求めるから、sin Δθの値が分かり、Δθ
を求め、角速度Ωc が分かる。そうではなくて３Ωの中
心周波数のバンドパスフィルタを通して３Ωで同期検波
し、３倍高調波Ｒ＝２Ｐ0sinΔθＪ3(ξ0 ) を求めても
良い。また両者の和（Ｐ＋Ｒ）を求めても良い。いずれ
にしてもΔθを求めることができる。
【００２２】図３には基本波をξの制御に用いる場合を
示す。これは基本波をξの制御と位相差の検出の両方に
利用している。このためバンドパスフィルタ２０で基本
波を取り出し、Ωの周波数で同期検波している。これが
位相差Δθを与える。これをさらにΩa で同期検波しξ
の制御に使っている。図４は直流成分をξの制御に使う
ものである。ロ−パスフィルタ２６を通して直流成分を
取り出す。これをΩa で同期検波し、ξの制御に用い
る。Δθの検出のためには３倍高調波を用いる。
示す。これは基本波をξの制御と位相差の検出の両方に
利用している。このためバンドパスフィルタ２０で基本
波を取り出し、Ωの周波数で同期検波している。これが
位相差Δθを与える。これをさらにΩa で同期検波しξ
の制御に使っている。図４は直流成分をξの制御に使う
ものである。ロ−パスフィルタ２６を通して直流成分を
取り出す。これをΩa で同期検波し、ξの制御に用い
る。Δθの検出のためには３倍高調波を用いる。
【００２３】
【発明の効果】本発明に於いては、位相変調の振幅をさ
らに変調し、この変調による直流成分、基本波成分、２
倍高調波成分に現れる変化分を０にすることにより位相
変調度ξを制御している。２倍高調波を０にする制御は
ξ＝５．２にするものであるが、本発明によるとこれよ
りも小さいξの値を用いることができる。従って、位相
変調器を通過する際光が振幅変調や偏波面回転などの悪
影響を受けない。スケ−ルファクタが安定するので、信
頼性の高い角速度測定が可能になる。
らに変調し、この変調による直流成分、基本波成分、２
倍高調波成分に現れる変化分を０にすることにより位相
変調度ξを制御している。２倍高調波を０にする制御は
ξ＝５．２にするものであるが、本発明によるとこれよ
りも小さいξの値を用いることができる。従って、位相
変調器を通過する際光が振幅変調や偏波面回転などの悪
影響を受けない。スケ−ルファクタが安定するので、信
頼性の高い角速度測定が可能になる。
【図１】０次、１次、２次、３次ベッセル函数のグラ
フ。
フ。
【図２】本発明の第１の実施例に係り２倍高調波を位相
変調度の制御に用いる光ファイバジャイロの概略構成
図。
変調度の制御に用いる光ファイバジャイロの概略構成
図。
【図３】本発明の第２の実施例に係り基本波を位相変調
度の制御に用いる光ファイバジャイロの概略構成図。
度の制御に用いる光ファイバジャイロの概略構成図。
【図４】本発明の第１の実施例に係り直流成分を位相変
調度の制御に用いる光ファイバジャイロの概略構成図。
調度の制御に用いる光ファイバジャイロの概略構成図。
【図５】従来例に係る位相変調方式の光ファイバジャイ
ロの概略構成図。
ロの概略構成図。
１ 発光素子 ６ ファイバコイル ７ 位相変調器 ８ 受光素子 ９ プリアンプ １０ 同期検波回路 １１ 発振器 １２ 発振器 １３ ＰＺＴ動作点制御 １５ バンドパスフィルタ １６ 同期検波回路
Claims (4)
- 【請求項１】 ファイバコイルの中を左廻り右廻りに光
を伝搬させ、両廻り光の位相差からファイバコイルの回
転角速度を求めることを原理とする光ファイバジャイロ
であって、光源としての単色光又は準単色光を生ずる発
光素子と、シングルモ−ド光ファイバを多数回巻回した
ファイバコイルと、ファイバコイルの両端を結合し発光
素子と受光素子に結合するファイバカップラと、ファイ
バコイルの中を左廻り右廻りに伝搬した光を干渉させ干
渉光の強度を検出する受光素子と、ファイバコイルの一
端に設けられ伝搬光に対して角周波数Ωの正弦波状の位
相変調を与える位相変調器とを含み、発光素子の光をフ
ァイバコイルの両端に入射しファイバコイルを右廻り光
左廻り光として伝搬させこれを合一し干渉光の強度を受
光素子で検出し、受光素子の出力を位相変調と同じ周波
数の基本波成分またはそのｎ倍高調波成分によって同期
検波して、基本波成分またはｎ倍高調波成分が１次また
はｎ次のベッセル函数を係数として含むことを利用して
回転角速度を求める位相変調方式の光ファイバジャイロ
において、位相変調器の変調振幅をΩよりも低い角周波
数Ωa で振幅変調し、受光素子出力の直流成分、基本波
成分、高調波成分を求め、これらの成分の内、２倍高調
波成分を、さらに振幅変調の角周波数Ωa で同期検波
し、この成分を一定値にするように位相変調器の変調度
を決定し、基本波、３倍高調波または基本波と３倍高調
波の和によって位相差Δθを求めるようにしたことを特
徴とする光ファイバジャイロ。 - 【請求項２】 ファイバコイルの中を左廻り右廻りに光
を伝搬させ、両廻り光の位相差からファイバコイルの回
転角速度を求めることを原理とする光ファイバジャイロ
であって、光源としての単色光又は準単色光を生ずる発
光素子と、シングルモ−ド光ファイバを多数回巻回した
ファイバコイルと、ファイバコイルの両端を結合し発光
素子と受光素子に結合するファイバカップラと、ファイ
バコイルの中を左廻り右廻りに伝搬した光を干渉させ干
渉光の強度を検出する受光素子と、ファイバコイルの一
端に設けられ伝搬光に対して角周波数Ωの正弦波状の位
相変調を与える位相変調器とを含み、発光素子の光をフ
ァイバコイルの両端に入射しファイバコイルを右廻り光
左廻り光として伝搬させこれを合一し干渉光の強度を受
光素子で検出し、受光素子の出力を位相変調と同じ周波
数の基本波成分またはそのｎ倍高調波成分によって同期
検波して、基本波成分またはｎ倍高調波成分が１次また
はｎ次のベッセル函数を係数として含むことを利用して
回転角速度を求める位相変調方式の光ファイバジャイロ
において、位相変調器の変調振幅をΩよりも低い角周波
数Ωa で振幅変調し、受光素子出力の直流成分、基本波
成分、高調波成分を求め、これらの成分の内、直流成分
を、さらに振幅変調の角周波数Ωa で同期検波し、この
成分を一定値にするように位相変調器の変調度を決定
し、３倍高調波によって位相差Δθを求めるようにした
ことを特徴とする光ファイバジャイロ。 - 【請求項３】 ファイバコイルの中を左廻り右廻りに光
を伝搬させ、両廻り光の位相差からファイバコイルの回
転角速度を求めることを原理とする光ファイバジャイロ
であって、光源としての単色光又は準単色光を生ずる発
光素子と、シングルモ−ド光ファイバを多数回巻回した
ファイバコイルと、ファイバコイルの両端を結合し発光
素子と受光素子に結合するファイバカップラと、ファイ
バコイルの中を左廻り右廻りに伝搬した光を干渉させ干
渉光の強度を検出する受光素子と、ファイバコイルの一
端に設けられ伝搬光に対して角周波数Ωの正弦波状の位
相変調を与える位相変調器とを含み、発光素子の光をフ
ァイバコイルの両端に入射しファイバコイルを右廻り光
左廻り光として伝搬させこれを合一し干渉光の強度を受
光素子で検出し、受光素子の出力を位相変調と同じ周波
数の基本波成分またはそのｎ倍高調波成分によって同期
検波して、基本波成分またはｎ倍高調波成分が１次また
はｎ次のベッセル函数を係数として含むことを利用して
回転角速度を求める位相変調方式の光ファイバジャイロ
において、位相変調器の変調振幅をΩよりも低い角周波
数Ωa で振幅変調し、受光素子出力の直流成分、基本波
成分、高調波成分を求め、これらの成分の内、基本波成
分を、さらに振幅変調の角周波数Ωa で同期検波し、こ
の成分を一定値にするように位相変調器の変調度を決定
し、基本波によって位相差Δθを求めるようにしたこと
を特徴とする光ファイバジャイロ。 - 【請求項４】 前記一定値が０であることを特徴とする
請求項１〜３の光ファイバジャイロ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11535292A JPH05288557A (ja) | 1992-04-07 | 1992-04-07 | 光ファイバジャイロ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11535292A JPH05288557A (ja) | 1992-04-07 | 1992-04-07 | 光ファイバジャイロ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05288557A true JPH05288557A (ja) | 1993-11-02 |
Family
ID=14660404
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11535292A Pending JPH05288557A (ja) | 1992-04-07 | 1992-04-07 | 光ファイバジャイロ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05288557A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR19980077130A (ko) * | 1996-04-19 | 1998-11-16 | 마틴 키츠 반 하이닝겐 | 단순화된 신호 처리 장치를 구비한 축소된 최소 구성의 간섭계측용 광섬유 자이로스코프 |
| CN115451934A (zh) * | 2022-09-27 | 2022-12-09 | 哈尔滨工程大学 | 一种基于自注入锁频的奇异点增强布里渊微光学陀螺 |
-
1992
- 1992-04-07 JP JP11535292A patent/JPH05288557A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR19980077130A (ko) * | 1996-04-19 | 1998-11-16 | 마틴 키츠 반 하이닝겐 | 단순화된 신호 처리 장치를 구비한 축소된 최소 구성의 간섭계측용 광섬유 자이로스코프 |
| CN115451934A (zh) * | 2022-09-27 | 2022-12-09 | 哈尔滨工程大学 | 一种基于自注入锁频的奇异点增强布里渊微光学陀螺 |
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