JPH07104166B2 - 光ファイバ回転センサおよび位相誤差を減じるための方法 - Google Patents
光ファイバ回転センサおよび位相誤差を減じるための方法Info
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- JPH07104166B2 JPH07104166B2 JP62236057A JP23605787A JPH07104166B2 JP H07104166 B2 JPH07104166 B2 JP H07104166B2 JP 62236057 A JP62236057 A JP 62236057A JP 23605787 A JP23605787 A JP 23605787A JP H07104166 B2 JPH07104166 B2 JP H07104166B2
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Classifications
-
- 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
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Description
【発明の詳細な説明】 発明の背景 この発明は、たとえばジャイロスコープで使用するため
の回転センサに関するものであり、特に光ファイバ回転
センサに関するものである。
の回転センサに関するものであり、特に光ファイバ回転
センサに関するものである。
光ファイバ回転センサは、典型的にはそこへ１対の光波
がループのまわりを反対方向に伝搬するように結合され
る単一モードの光ファイバのループを含む。このループ
が回転されるならば、逆伝搬する波は公知のサグナック
効果のせいで位相シフトを受け、ループを横断した後の
波の間で位相差を生じる。この位相差を検出することに
より、ループの回転速度の直接的な表示が得られるであ
ろう。
がループのまわりを反対方向に伝搬するように結合され
る単一モードの光ファイバのループを含む。このループ
が回転されるならば、逆伝搬する波は公知のサグナック
効果のせいで位相シフトを受け、ループを横断した後の
波の間で位相差を生じる。この位相差を検出することに
より、ループの回転速度の直接的な表示が得られるであ
ろう。
ループが静止しているときに、逆伝搬波のためのループ
の周囲の光路の長尺が同等であるならば、干渉計は「相
反する」といわれる。しかしながら、現在の市場で入手
可能な光ファイバは光学的に完璧ではなく、複屈折（す
なわち２重に屈折する）であり、その各々が異なる速度
で光を伝搬する２個の直交偏波モードを生じる結果とな
るという事実のせいで、実際にはファイバ干渉計ループ
は通常相反ではない。それゆえ偏波モードの一方は「速
いチャネル」を提供し、その一方で他方のモードは「遅
いチャネル」を提供する。さらに、ファイバ複屈折は温
度、圧力、磁界などのような環境要因に敏感であり、そ
のためファイバに沿ったいずれの所与の点でも複屈折は
期間中ずっと予測不能な態様で変化し得る。複屈折は複
雑な方法で逆伝搬波に影響を与えるが、その効果は波の
一部が偏波モードの一方から他方へ、すなわち「速いチ
ャネル」から「遅いチャネル」へまたはその逆に結合さ
れるようになるとみられるかもしれない。モード間のそ
のような結合の結果、逆伝搬波の各々がループの周囲の
異なる光路を移動し得て、したがって、ファイバループ
を横切るのに異なる期間を必要とし、そのためループが
静止しているとき波の間に位相差が存在し、それにより
干渉計を非相反にすることである。
の周囲の光路の長尺が同等であるならば、干渉計は「相
反する」といわれる。しかしながら、現在の市場で入手
可能な光ファイバは光学的に完璧ではなく、複屈折（す
なわち２重に屈折する）であり、その各々が異なる速度
で光を伝搬する２個の直交偏波モードを生じる結果とな
るという事実のせいで、実際にはファイバ干渉計ループ
は通常相反ではない。それゆえ偏波モードの一方は「速
いチャネル」を提供し、その一方で他方のモードは「遅
いチャネル」を提供する。さらに、ファイバ複屈折は温
度、圧力、磁界などのような環境要因に敏感であり、そ
のためファイバに沿ったいずれの所与の点でも複屈折は
期間中ずっと予測不能な態様で変化し得る。複屈折は複
雑な方法で逆伝搬波に影響を与えるが、その効果は波の
一部が偏波モードの一方から他方へ、すなわち「速いチ
ャネル」から「遅いチャネル」へまたはその逆に結合さ
れるようになるとみられるかもしれない。モード間のそ
のような結合の結果、逆伝搬波の各々がループの周囲の
異なる光路を移動し得て、したがって、ファイバループ
を横切るのに異なる期間を必要とし、そのためループが
静止しているとき波の間に位相差が存在し、それにより
干渉計を非相反にすることである。
先に述べたことは、ファイバループの１点でのみ複屈折
により誘起される結合が存在し、この点はループの一方
の端部の近くに置かれると仮定する、幾分簡単で極端な
具体例により十分に理解されるであろう。そのような複
屈折により誘起される結合は光エネルギが一方の偏波モ
ードから他方へ完全に結合されるようにするのに十分で
あること、およびファイバループの他のどこにもモード
間の結合が存在しないこともまた推測される。逆伝搬波
が早いチャネルでループへ導入されるならば、波の一方
は直ちに遅いチャネルに結合され、その一方で他方の波
は遅いチャネルに結合される前にループの大部分を横切
るであろう。このように、波の一方はループの大部分の
早いチャネルで横断し、その一方で他方の波はループの
大部分を遅いチャネルで横断し、ループが静止している
とき波の間に位相差を生じるであろう。この複屈折によ
り誘起される位相差が一定であるならば、回転誘起サグ
ナック位相差はこの一定の複屈折により誘起される位相
差からの偏差として測定され得るので、もちろん問題は
ないであろう。しかしながら不幸にも、そのような複屈
折により誘起される位相差は予測できない態様で時間と
ともに変化し、したがって、これら複屈折により誘起さ
れる位相差は回転により誘起されたサグナック位相差と
は区別がつかない。このように、複屈折での時間により
刻々と変わる変化は光ファイバ回転センサでの誤差の主
因である。
により誘起される結合が存在し、この点はループの一方
の端部の近くに置かれると仮定する、幾分簡単で極端な
具体例により十分に理解されるであろう。そのような複
屈折により誘起される結合は光エネルギが一方の偏波モ
ードから他方へ完全に結合されるようにするのに十分で
あること、およびファイバループの他のどこにもモード
間の結合が存在しないこともまた推測される。逆伝搬波
が早いチャネルでループへ導入されるならば、波の一方
は直ちに遅いチャネルに結合され、その一方で他方の波
は遅いチャネルに結合される前にループの大部分を横切
るであろう。このように、波の一方はループの大部分の
早いチャネルで横断し、その一方で他方の波はループの
大部分を遅いチャネルで横断し、ループが静止している
とき波の間に位相差を生じるであろう。この複屈折によ
り誘起される位相差が一定であるならば、回転誘起サグ
ナック位相差はこの一定の複屈折により誘起される位相
差からの偏差として測定され得るので、もちろん問題は
ないであろう。しかしながら不幸にも、そのような複屈
折により誘起される位相差は予測できない態様で時間と
ともに変化し、したがって、これら複屈折により誘起さ
れる位相差は回転により誘起されたサグナック位相差と
は区別がつかない。このように、複屈折での時間により
刻々と変わる変化は光ファイバ回転センサでの誤差の主
因である。
先行技術は多用な方法で非相反の、複屈折により誘起さ
れた位相差の問題を扱ってきた。「長期安定性のある全
単一モード光ファイバジャイロスコープ」、オプティッ
クス・レターズ第６巻第10号、1981年10月、502−504頁
（“All−single mode fiber−optic gyroscope wi
th ａ long−term stability,"OPTICS LETTERSで、
R.A.ベルグ（R.A.Bergh）らにより説明された或るアプ
ローチでは、光ファイバ偏波器は２個の直交偏波モード
の一方の光を通過させ、他方のモードの光を阻止するの
に利用される。このことは１個の光路のみが利用され、
それにより相反性を提供することを確実にする。このア
プローチはまた米国特許番号第4,410,275号に記載され
ている。別のアプローチは非偏波光を利用することを含
み、これはループを横切った後の逆伝搬波を結合すると
複屈折により誘起された位相差を取消す結果になること
がわかっている。取消の程度は光波が偏波されない程度
に比例する。このアプローチは米国特許番号第4,529,31
2号に詳細に記載されている。
れた位相差の問題を扱ってきた。「長期安定性のある全
単一モード光ファイバジャイロスコープ」、オプティッ
クス・レターズ第６巻第10号、1981年10月、502−504頁
（“All−single mode fiber−optic gyroscope wi
th ａ long−term stability,"OPTICS LETTERSで、
R.A.ベルグ（R.A.Bergh）らにより説明された或るアプ
ローチでは、光ファイバ偏波器は２個の直交偏波モード
の一方の光を通過させ、他方のモードの光を阻止するの
に利用される。このことは１個の光路のみが利用され、
それにより相反性を提供することを確実にする。このア
プローチはまた米国特許番号第4,410,275号に記載され
ている。別のアプローチは非偏波光を利用することを含
み、これはループを横切った後の逆伝搬波を結合すると
複屈折により誘起された位相差を取消す結果になること
がわかっている。取消の程度は光波が偏波されない程度
に比例する。このアプローチは米国特許番号第4,529,31
2号に詳細に記載されている。
当該技術分野ではモード間の結合を減じるために偏波保
存ファイバを利用することも公知である。偏波保存ファ
イバは本質的に高複屈折ファイバであり、そこにおいて
ファイバは２個の偏波モードの屈折率の差を増すために
製造中に機械的に応力を与えられる。このことは、高複
屈折が光波の偏波を維持する傾向があるので、モード間
の結合を減じる。事実上、ファイバの製造中に作られる
複屈折は環境的要因のせいである複屈折の変化を圧倒す
る。
存ファイバを利用することも公知である。偏波保存ファ
イバは本質的に高複屈折ファイバであり、そこにおいて
ファイバは２個の偏波モードの屈折率の差を増すために
製造中に機械的に応力を与えられる。このことは、高複
屈折が光波の偏波を維持する傾向があるので、モード間
の結合を減じる。事実上、ファイバの製造中に作られる
複屈折は環境的要因のせいである複屈折の変化を圧倒す
る。
発明の概要 この発明は複屈折ファイバを用いる光ファイバサニャッ
ク干渉計を含む。そのような複屈折ファイバは一方の偏
波モードから他方へ転移される平均的な光出力を1kmの
ファイバにわたって約１％かそれより少なく減じる。概
算で、モード間の結合のせいである最大位相誤差は、モ
ード間で転移される少量の出力に等しい。したがって、
1kmあたり１％の出力転移率を有する1kmのファイバルー
プに対し、最大位相誤差は.01または10-2ラジアンとな
るであろう。
ク干渉計を含む。そのような複屈折ファイバは一方の偏
波モードから他方へ転移される平均的な光出力を1kmの
ファイバにわたって約１％かそれより少なく減じる。概
算で、モード間の結合のせいである最大位相誤差は、モ
ード間で転移される少量の出力に等しい。したがって、
1kmあたり１％の出力転移率を有する1kmのファイバルー
プに対し、最大位相誤差は.01または10-2ラジアンとな
るであろう。
複屈折光ファイバはループを閉じるために方向性カプラ
を用いることによりループ内に形成される。好ましくは
スーパールミネセント・ダイオードのような広帯域光源
である光源は短いコヒーレント長を有する光を生じる。
光源およびファイバは光がファイバへと導入されさらに
２個の直交偏波モードでファイバを伝搬するように配置
される。等化手段は、光が２個の直交偏波モード間で実
質的に同等に分割されるように、２個の直交偏波モード
の光の強度を等化するために光源とループを閉じている
カプラの間に位置決めされる。等化手段に到達する前に
一方のモードの光と他方のモードの光との間の位相の相
関性を減じるために光源と等化手段との間に無相関手段
が配置される。偏波器は２つのモード間で分割される光
を受取るために等化手段とカプラの間に配置される。好
ましくは、偏波器は光ファイバで形成される光ファイバ
偏波器である。たとえば、偏波器は米国特許番号第4,38
6,822号に従って構成され得る。偏波器は一方の偏波モ
ードの光を通過させる一方で他方の偏波モードの光を阻
止する。このように、実質的にすべての光がカプラに到
達すると２個の偏波モードのうち一方になる。カプラは
ファイバのループ部分の回りも逆伝搬する１対の波を与
えるために偏波器を通過した後に光を分裂させる。カプ
ラは偏波器へ伝搬される出力信号を形成するために逆伝
搬した後に波を再結合する。検出手段は偏波器を通過し
た後に出力信号を検出するために含まれる。好ましく
は、検出手段は光検出器および第２のカプラを含み、偏
波器からの出力信号を光検出器に結合するために偏波器
と光源の間に配置される。
を用いることによりループ内に形成される。好ましくは
スーパールミネセント・ダイオードのような広帯域光源
である光源は短いコヒーレント長を有する光を生じる。
光源およびファイバは光がファイバへと導入されさらに
２個の直交偏波モードでファイバを伝搬するように配置
される。等化手段は、光が２個の直交偏波モード間で実
質的に同等に分割されるように、２個の直交偏波モード
の光の強度を等化するために光源とループを閉じている
カプラの間に位置決めされる。等化手段に到達する前に
一方のモードの光と他方のモードの光との間の位相の相
関性を減じるために光源と等化手段との間に無相関手段
が配置される。偏波器は２つのモード間で分割される光
を受取るために等化手段とカプラの間に配置される。好
ましくは、偏波器は光ファイバで形成される光ファイバ
偏波器である。たとえば、偏波器は米国特許番号第4,38
6,822号に従って構成され得る。偏波器は一方の偏波モ
ードの光を通過させる一方で他方の偏波モードの光を阻
止する。このように、実質的にすべての光がカプラに到
達すると２個の偏波モードのうち一方になる。カプラは
ファイバのループ部分の回りも逆伝搬する１対の波を与
えるために偏波器を通過した後に光を分裂させる。カプ
ラは偏波器へ伝搬される出力信号を形成するために逆伝
搬した後に波を再結合する。検出手段は偏波器を通過し
た後に出力信号を検出するために含まれる。好ましく
は、検出手段は光検出器および第２のカプラを含み、偏
波器からの出力信号を光検出器に結合するために偏波器
と光源の間に配置される。
光源とループを閉じているカプラとの間の光路は好まし
くはループを形成する同一光ファイバの直線部分であ
る。
くはループを形成する同一光ファイバの直線部分であ
る。
この発明の好ましい実施例では、第２の手段が偏波器と
カプラの間で伝搬する光の偏波モード間の相関性を減じ
るために偏波器とカプラの間に配置される。
カプラの間で伝搬する光の偏波モード間の相関性を減じ
るために偏波器とカプラの間に配置される。
この発明の好ましい実施例では、等化手段は光源と偏波
器との間の光ファイバの長尺での接続である。光ファイ
バの２個の端部は接続で並置される。接続の一方の側の
光ファイバの端部は複屈折のその軸が接続の他方の側の
ファイバの端部の複屈折の軸に関し45゜の角度で配向さ
れる。
器との間の光ファイバの長尺での接続である。光ファイ
バの２個の端部は接続で並置される。接続の一方の側の
光ファイバの端部は複屈折のその軸が接続の他方の側の
ファイバの端部の複屈折の軸に関し45゜の角度で配向さ
れる。
一方のモードの光と他方のモードの光との間の位相の相
関性を減じるための手段は有利には複屈折変調器を含
む。好ましい実施例での複屈折変調器は石英のような剛
性材料の２個のスラブ間に光ファイバの長尺を置き、偏
波の早い軸がこの２個のスラブに垂直に配向されること
により構成される。圧電変換器はスラブの一方に位置決
めされ、さらにこのように形成される材料のサンドイッ
チが共にクランプされる。圧電変換器は複屈折のその早
い軸に沿って光ファイバに周期的に応力を与えるため
に、三角波形のような決定信号により駆動される。周期
的な応力の印加は光ファイバで時間により刻々と変わる
複屈折を引き起こす。複屈折により誘起される位相誤差
は複屈折により引き起こされ、かつ検出手段により検出
された平均的な位相誤差が実質的に０に等しいような範
囲にわたり変化するようにされ、したがって環境により
引き起こされた位相誤差を実質的に減じる。
関性を減じるための手段は有利には複屈折変調器を含
む。好ましい実施例での複屈折変調器は石英のような剛
性材料の２個のスラブ間に光ファイバの長尺を置き、偏
波の早い軸がこの２個のスラブに垂直に配向されること
により構成される。圧電変換器はスラブの一方に位置決
めされ、さらにこのように形成される材料のサンドイッ
チが共にクランプされる。圧電変換器は複屈折のその早
い軸に沿って光ファイバに周期的に応力を与えるため
に、三角波形のような決定信号により駆動される。周期
的な応力の印加は光ファイバで時間により刻々と変わる
複屈折を引き起こす。複屈折により誘起される位相誤差
は複屈折により引き起こされ、かつ検出手段により検出
された平均的な位相誤差が実質的に０に等しいような範
囲にわたり変化するようにされ、したがって環境により
引き起こされた位相誤差を実質的に減じる。
この発明はまた光ファイバ回転センサで環境により誘起
された複屈折により引き起こされる位相誤差を減じるた
めの方法を含む。この方法は（１）光の伝搬に対し第１
および第２の偏波モードを有する光ファイバの入力部分
へ光を導入する段階と、（２）第１の偏波モードの光が
第２の偏波モードの光と無相関になるようにし、無相関
光を与える段階と、（３）最初第１の偏波モードであっ
たいかなる光も２個の偏波モードのお間で等しく分割さ
れかつ最初第２の偏波モードであったいかなる光もまた
２個の偏波モード間で等しく分割され、等化された強度
の光を与えるように、偏波モードの各々の光を等しい部
分に分割する段階と、（４）実質的にすべての第１の偏
波モードの光が偏波器により伝送されさらに実質的にす
べての第２の偏波モードの光が偏波器により阻止される
ように偏波モードの各々の等化された強度の無相関光に
偏波器を通過させる段階と、（５）第１の偏波モードの
光の一部が第２の偏波モードに結合されさらに第２の偏
波モードの光の一部が第１の偏波モードに結合される、
偏波器により伝送される光を２個の実質的に等しい部分
へと分割しかつその部分の一方を光センシングループの
周囲で時計方向へ伝搬する一方でその部分の他方を光セ
ンシングループの周囲で反時計方向へ伝搬する段階と、
（６）時計方向の伝搬光部分を反時計方向の伝搬光部分
と結合させて光出力信号を与える段階と、（７）偏波器
が実質的にすべての第１の偏波モードの光を伝送しかつ
実質的にすべての第２の偏波モードの光を阻止するよう
に光出力信号に偏波器を通過させる段階と、（８）偏波
器を通過した後に光出力信号を検出し、光センシングル
ープの角回転に応答する回転出力信号を与える段階とを
含む。
された複屈折により引き起こされる位相誤差を減じるた
めの方法を含む。この方法は（１）光の伝搬に対し第１
および第２の偏波モードを有する光ファイバの入力部分
へ光を導入する段階と、（２）第１の偏波モードの光が
第２の偏波モードの光と無相関になるようにし、無相関
光を与える段階と、（３）最初第１の偏波モードであっ
たいかなる光も２個の偏波モードのお間で等しく分割さ
れかつ最初第２の偏波モードであったいかなる光もまた
２個の偏波モード間で等しく分割され、等化された強度
の光を与えるように、偏波モードの各々の光を等しい部
分に分割する段階と、（４）実質的にすべての第１の偏
波モードの光が偏波器により伝送されさらに実質的にす
べての第２の偏波モードの光が偏波器により阻止される
ように偏波モードの各々の等化された強度の無相関光に
偏波器を通過させる段階と、（５）第１の偏波モードの
光の一部が第２の偏波モードに結合されさらに第２の偏
波モードの光の一部が第１の偏波モードに結合される、
偏波器により伝送される光を２個の実質的に等しい部分
へと分割しかつその部分の一方を光センシングループの
周囲で時計方向へ伝搬する一方でその部分の他方を光セ
ンシングループの周囲で反時計方向へ伝搬する段階と、
（６）時計方向の伝搬光部分を反時計方向の伝搬光部分
と結合させて光出力信号を与える段階と、（７）偏波器
が実質的にすべての第１の偏波モードの光を伝送しかつ
実質的にすべての第２の偏波モードの光を阻止するよう
に光出力信号に偏波器を通過させる段階と、（８）偏波
器を通過した後に光出力信号を検出し、光センシングル
ープの角回転に応答する回転出力信号を与える段階とを
含む。
好ましくは、第１の偏波モードの光が第２の偏波モード
の光と無相関になるようにする段階は光に光ファイバの
コヒーレント長よりも大きい長尺を有する複屈折光ファ
イバのセグメントを通過させる段階を含む。また好まし
くは、第１の偏波モードの光が第２の偏波モードの光と
無相関になるようにする段階は複屈折光ファイバで周期
的な、時間により変化する複屈折を誘起する段階をさら
に含み、そのため第１の偏波モードの光の位相は第２の
偏波モードの光の位相に関し周期的に変化される。複屈
折光ファイバで周期的な、時間により変化する複屈折を
誘起する段階は有利には複屈折のそれの軸の一方に沿っ
て光ファイバを周期的に圧迫する段階を含む。
の光と無相関になるようにする段階は光に光ファイバの
コヒーレント長よりも大きい長尺を有する複屈折光ファ
イバのセグメントを通過させる段階を含む。また好まし
くは、第１の偏波モードの光が第２の偏波モードの光と
無相関になるようにする段階は複屈折光ファイバで周期
的な、時間により変化する複屈折を誘起する段階をさら
に含み、そのため第１の偏波モードの光の位相は第２の
偏波モードの光の位相に関し周期的に変化される。複屈
折光ファイバで周期的な、時間により変化する複屈折を
誘起する段階は有利には複屈折のそれの軸の一方に沿っ
て光ファイバを周期的に圧迫する段階を含む。
この発明の例示の実施例では、前記偏波モードの各々の
光を等しい部分に分割する段階は（１）光ファイバの第
１の部分で複屈折の軸の第１の組に沿って光を伝搬する
段階と、（２）複屈折の軸の前記第１の組に沿って伝搬
する前記光を光ファイバの第２の部分で複屈折の軸の第
２の組へ光学的に結合し、軸の前記第１の組に関し軸の
前記第２の組が45゜の角度で配向される段階とを含む。
光を等しい部分に分割する段階は（１）光ファイバの第
１の部分で複屈折の軸の第１の組に沿って光を伝搬する
段階と、（２）複屈折の軸の前記第１の組に沿って伝搬
する前記光を光ファイバの第２の部分で複屈折の軸の第
２の組へ光学的に結合し、軸の前記第１の組に関し軸の
前記第２の組が45゜の角度で配向される段階とを含む。
好ましい実施例の詳細な説明 第１図は単一モード光ファイバ11の１個の連続長尺物ま
たはストランドへ時計方向の光波を導入するための光源
10を含む具体例の回転センサを例示する。ここで用いら
れるように、「単一モードファイバ」は、２個以上の空
間的モードを支持する多モードファイバと対立するよう
に、ファイバが、用いられる特定の光源の光に対しただ
１個の基本的モードを支持することを意味する。しかし
ながら、単一モードファイバは２個の直交偏波モードを
含み、その各々は異なる速度で光を伝搬することが認め
られるであろう。
たはストランドへ時計方向の光波を導入するための光源
10を含む具体例の回転センサを例示する。ここで用いら
れるように、「単一モードファイバ」は、２個以上の空
間的モードを支持する多モードファイバと対立するよう
に、ファイバが、用いられる特定の光源の光に対しただ
１個の基本的モードを支持することを意味する。しかし
ながら、単一モードファイバは２個の直交偏波モードを
含み、その各々は異なる速度で光を伝搬することが認め
られるであろう。
ファイバ11は第１の方向性カプラ12の、ＡおよびＣと表
示されるポートを通過し、ファイバの中間部分13を通
り、さらに第２の方向性カプラ14の、ＡおよびＣと表示
されたポートを通過する。このように、ファイバ11は光
源10からカプラ12のポートＡへと延び、さらにカプラ12
のポートＣから中間部分13を介しカプラ14のポートＡへ
と延びる。カプラ14のポートＣから延びているファイバ
11の部分は巻かれてループ16となる。特定的な例とし
て、ループ16は約1400の巻図を含み得て各々が600メー
トルの全ループの長尺に対し約150平方cmの面積の境を
限る。ループ16からのファイバ11の端部はカプラ14のＤ
およびＢと表示されたポートを通過し、ポートＤはルー
プ16に隣接する。ファイバ11の小さな部分17はカプラ14
のポートＢから延びさらに接続することなく、反射せず
に終わる。
示されるポートを通過し、ファイバの中間部分13を通
り、さらに第２の方向性カプラ14の、ＡおよびＣと表示
されたポートを通過する。このように、ファイバ11は光
源10からカプラ12のポートＡへと延び、さらにカプラ12
のポートＣから中間部分13を介しカプラ14のポートＡへ
と延びる。カプラ14のポートＣから延びているファイバ
11の部分は巻かれてループ16となる。特定的な例とし
て、ループ16は約1400の巻図を含み得て各々が600メー
トルの全ループの長尺に対し約150平方cmの面積の境を
限る。ループ16からのファイバ11の端部はカプラ14のＤ
およびＢと表示されたポートを通過し、ポートＤはルー
プ16に隣接する。ファイバ11の小さな部分17はカプラ14
のポートＢから延びさらに接続することなく、反射せず
に終わる。
ファイバ19の第２の長尺はカプラ12の、ＤおよびＢと表
示されたポートを通過する。ポートＤから出ているファ
イバ19の部分は接続することなしに反射せずに終わる。
しかしながら、カプラ12のポートＢから出ているファイ
バ19の部分は光検出器20へ光学的に結合され、それはそ
れに印加される光の強度に比例する出力信号を生じる。
示されたポートを通過する。ポートＤから出ているファ
イバ19の部分は接続することなしに反射せずに終わる。
しかしながら、カプラ12のポートＢから出ているファイ
バ19の部分は光検出器20へ光学的に結合され、それはそ
れに印加される光の強度に比例する出力信号を生じる。
方向性カプラ12および14は有利には米国特許番号第4,53
6,058号および米国特許番号第4,493,528号に従って構成
され、その双方はここで引用により援用される。好まし
くは、カプラ12および14は１個のポート、たとえばポー
トＡでカプラに入射する光が反対のポート、たとえばポ
ートＣおよびＤの各々に等しい量が結合されるように構
成される。
6,058号および米国特許番号第4,493,528号に従って構成
され、その双方はここで引用により援用される。好まし
くは、カプラ12および14は１個のポート、たとえばポー
トＡでカプラに入射する光が反対のポート、たとえばポ
ートＣおよびＤの各々に等しい量が結合されるように構
成される。
第１図の回転センサはまたロックイン増幅器24、信号発
生器26とを含む検出エレクトロニクス22および位相変調
器28を含む。特定の例として、位相変調器28は、たとえ
ば約１ないし２インチの直径を有し、そのまわりをファ
イバループ16の一部がたとえば４回ないし10回巻かれる
PZTシリンダを含むかもしれない。ファイバは適当な接
着剤によりPZTシリンダ28に接着され、そのためファイ
バ11はシリンダ28が半径方向に拡大されると伸張され
る。この点で、位相変調器28は信号発生器26からライン
30で与えられる、たとえば10ないし1000kHzの範囲の周
波数を有する直流変調信号により駆動される。検出エレ
クトロニクス22が適当に動作するために、位相変調器28
がセンシングループ16の中心に置かれるよりもむしろ、
たとえばカプラ14のポートＤに隣接するループ16の一方
の側に置かれることが重要である。
生器26とを含む検出エレクトロニクス22および位相変調
器28を含む。特定の例として、位相変調器28は、たとえ
ば約１ないし２インチの直径を有し、そのまわりをファ
イバループ16の一部がたとえば４回ないし10回巻かれる
PZTシリンダを含むかもしれない。ファイバは適当な接
着剤によりPZTシリンダ28に接着され、そのためファイ
バ11はシリンダ28が半径方向に拡大されると伸張され
る。この点で、位相変調器28は信号発生器26からライン
30で与えられる、たとえば10ないし1000kHzの範囲の周
波数を有する直流変調信号により駆動される。検出エレ
クトロニクス22が適当に動作するために、位相変調器28
がセンシングループ16の中心に置かれるよりもむしろ、
たとえばカプラ14のポートＤに隣接するループ16の一方
の側に置かれることが重要である。
発生器26からの直流変調信号はまたライン32でロックイ
ン増幅器24へ供給される。ライン34は検出器20の出力信
号を受信するようにロックイン増幅器24に接続される。
増幅器24は増幅器24が変調周波数で検出器出力信号を同
期式に検出することを可能にするための基準として、発
生器26からの変調信号を利用する。このように、増幅器
24は位相変調器28の基本周波数（すなわち、変調の周波
数）で帯域フィルタを有効に提供し、この周数数のすべ
ての他の高調波を阻止する。検出器出力信号のこの高調
波成分の大きさは動作範囲を通して、ループ16の回転速
度に比例することが当業者により理解されるであろう。
増幅器24はこの第１の高調波成分に比例する信号を出力
し、したがって回転速度の直接表示を提供する。
ン増幅器24へ供給される。ライン34は検出器20の出力信
号を受信するようにロックイン増幅器24に接続される。
増幅器24は増幅器24が変調周波数で検出器出力信号を同
期式に検出することを可能にするための基準として、発
生器26からの変調信号を利用する。このように、増幅器
24は位相変調器28の基本周波数（すなわち、変調の周波
数）で帯域フィルタを有効に提供し、この周数数のすべ
ての他の高調波を阻止する。検出器出力信号のこの高調
波成分の大きさは動作範囲を通して、ループ16の回転速
度に比例することが当業者により理解されるであろう。
増幅器24はこの第１の高調波成分に比例する信号を出力
し、したがって回転速度の直接表示を提供する。
検出エレクトロニクス22の付加的な詳細はここで引用に
より援用される、米国特許番号第4,410,275号に記載さ
れている。この検出システムはまたここで引用により援
用されている、「長期安定性のある全単一モード光ファ
イバジャイロスコープ」、オプティックス・レターズ第
６巻第10号、1981年10月、502−504頁にR.A.ベルグらに
より記載されている。
より援用される、米国特許番号第4,410,275号に記載さ
れている。この検出システムはまたここで引用により援
用されている、「長期安定性のある全単一モード光ファ
イバジャイロスコープ」、オプティックス・レターズ第
６巻第10号、1981年10月、502−504頁にR.A.ベルグらに
より記載されている。
第１図に示される回転センサでは、ファイバ11は、たと
えば「気相エッチングを用いる偏波維持ファイバの製
作」、エレクトロニクス・レターズ第18巻第24号、1982
年11月25日、1036−1038頁（“FABRICATION OF POLAR
IZATION−MAINTAINING FIBRES USING GAS−PHASE E
TCHING,"Electronics Letters）でR.D.バーチ（R.D.Bi
rch）らによる論文に記載された型の、高複屈折単一モ
ードファイバを含む。
えば「気相エッチングを用いる偏波維持ファイバの製
作」、エレクトロニクス・レターズ第18巻第24号、1982
年11月25日、1036−1038頁（“FABRICATION OF POLAR
IZATION−MAINTAINING FIBRES USING GAS−PHASE E
TCHING,"Electronics Letters）でR.D.バーチ（R.D.Bi
rch）らによる論文に記載された型の、高複屈折単一モ
ードファイバを含む。
光源10は短いコヒーレント長を有する光を提供するべき
である。光源10として用いるための好ましい光源は、た
とえば「高出力低発散スーパーラジアンス・ダイオー
ド」、アプライド・フィジックス・レターズ第41巻第７
号、1982年10月１日、587−589頁（“High−power low
−drivergence superradiance diode,"Applied Phys
ics Letters）でC.S.ウォン（C.S.Wang）らによる論文
に記載された型のスーパーラジアンス・ダイオードであ
る。この型のダイオードはまた、普通スーパールミネセ
ント・ダイオード（SLG）と呼ばれる。
である。光源10として用いるための好ましい光源は、た
とえば「高出力低発散スーパーラジアンス・ダイオー
ド」、アプライド・フィジックス・レターズ第41巻第７
号、1982年10月１日、587−589頁（“High−power low
−drivergence superradiance diode,"Applied Phys
ics Letters）でC.S.ウォン（C.S.Wang）らによる論文
に記載された型のスーパーラジアンス・ダイオードであ
る。この型のダイオードはまた、普通スーパールミネセ
ント・ダイオード（SLG）と呼ばれる。
光検出器20は標準型ピンまたはアバランシェ型光ダイオ
ードであり、それはファイバ軸に対し垂直に置かれる
と、ファイバ19を励起する実質的にすべての光を遮るの
に十分に大きい表面面積を有する。光検出器20の直径は
典型的にはファイバ19の直径、ファイバ19の開口数（光
がファイバ19を出るときそれの発散を規定する）および
ファイバ19の端部と光検出器20との間の距離に依存する
厳密な寸法である、約１ミリメートルの範囲にある。
ードであり、それはファイバ軸に対し垂直に置かれる
と、ファイバ19を励起する実質的にすべての光を遮るの
に十分に大きい表面面積を有する。光検出器20の直径は
典型的にはファイバ19の直径、ファイバ19の開口数（光
がファイバ19を出るときそれの発散を規定する）および
ファイバ19の端部と光検出器20との間の距離に依存する
厳密な寸法である、約１ミリメートルの範囲にある。
動作では、光波Wiはファイバ11を介する伝搬のために光
源10から入力される。波Wiがカプラ12を通過すると、光
の一部（たとえば50％）がポートＤを介して失われる。
残余の光は、カプラ12のポートＣから中間ファイバ部分
13を介し、ループ16のまわりを反対方向に伝搬する２つ
の波W1、W2へと光が公平に分裂されるカプラ14へと伝搬
する。ループ16を横切った後で、波W1、W2は光出力信号
W0を形成するためにカプラ14により再結合される。再結
合された波W0の一部はカプラ14のポートＢを介して失わ
れるだろうが、その一方で残余の部分はカプラ14のポー
トＡから中間ファイバ部分13を介してそれが再び分裂さ
れるカプラ12のポートＣへ移動し、それの一部（たとえ
ば50％）はファイバ19へ伝送される。ファイバ19の端部
を励起すると、波W0は光検出器20に印加され、それは波
W0の光学強度に比例する電気信号を出力する。
源10から入力される。波Wiがカプラ12を通過すると、光
の一部（たとえば50％）がポートＤを介して失われる。
残余の光は、カプラ12のポートＣから中間ファイバ部分
13を介し、ループ16のまわりを反対方向に伝搬する２つ
の波W1、W2へと光が公平に分裂されるカプラ14へと伝搬
する。ループ16を横切った後で、波W1、W2は光出力信号
W0を形成するためにカプラ14により再結合される。再結
合された波W0の一部はカプラ14のポートＢを介して失わ
れるだろうが、その一方で残余の部分はカプラ14のポー
トＡから中間ファイバ部分13を介してそれが再び分裂さ
れるカプラ12のポートＣへ移動し、それの一部（たとえ
ば50％）はファイバ19へ伝送される。ファイバ19の端部
を励起すると、波W0は光検出器20に印加され、それは波
W0の光学強度に比例する電気信号を出力する。
この光出力信号の強度は波W1、W2の間の干渉の型（すな
わち、建設的であるかまたは破壊的であるか）および量
に比例して変化し、したがって波W1、W2の間の位相差の
関数となるであろう。さしあたり、ファイバ11が「理想
的である」（すなわちファイバが複屈折を有さないかま
たは複屈折が時間とともに変化しない）と仮定すると、
光出力信号の強度の測定は回転により誘起されるサグナ
ック位相差、したがってファイバループ16の回転速度の
正確な表示を提供するであろう。
わち、建設的であるかまたは破壊的であるか）および量
に比例して変化し、したがって波W1、W2の間の位相差の
関数となるであろう。さしあたり、ファイバ11が「理想
的である」（すなわちファイバが複屈折を有さないかま
たは複屈折が時間とともに変化しない）と仮定すると、
光出力信号の強度の測定は回転により誘起されるサグナ
ック位相差、したがってファイバループ16の回転速度の
正確な表示を提供するであろう。
回転センサの位相誤差の検討 先に示されたように、現状の当該技術のファイバは、
１）それらが複屈折であり、さらに、２）複屈折は環境
に敏感でありさらにファイバの温度、圧力などに従って
変化しがちであり、したがって回転により誘起されるサ
グナック位相差とは区別できない非回転式に誘起された
位相差（すなわち、位相誤差）を生じるという点で、
「理想的」とはとても言い難い。
１）それらが複屈折であり、さらに、２）複屈折は環境
に敏感でありさらにファイバの温度、圧力などに従って
変化しがちであり、したがって回転により誘起されるサ
グナック位相差とは区別できない非回転式に誘起された
位相差（すなわち、位相誤差）を生じるという点で、
「理想的」とはとても言い難い。
これら位相誤差は単一モードファイバの２個の直交偏波
モードの概念的モデルを描いている第２図を参照するこ
とを介してより十分に理解されるであろう。各偏波モー
ドは他の偏波モードの伝搬速度とは異なる伝搬速度を有
する。さらに、たとえばファイバの複屈折の主軸で変動
または摂動により引き起こされるであろうモード間の光
エネルギーの結合が存在することが推測される。エネル
ギーのそのような結合はここでは「交差結合」と呼ばれ
るであろう。
モードの概念的モデルを描いている第２図を参照するこ
とを介してより十分に理解されるであろう。各偏波モー
ドは他の偏波モードの伝搬速度とは異なる伝搬速度を有
する。さらに、たとえばファイバの複屈折の主軸で変動
または摂動により引き起こされるであろうモード間の光
エネルギーの結合が存在することが推測される。エネル
ギーのそのような結合はここでは「交差結合」と呼ばれ
るであろう。
第２図の概念的なファイバのモデルはセンシングループ
16（第１図）を表わすために利用されるであろう。逆伝
搬波W1、W2はカプラ14によりループ16へ結合されるよう
に破線の矢印により概略的に表わされている。単一モー
ド光ファイバの２個の偏波モードは１対の端子Ｃ′およ
びＤ′を接続する第１のライン、および第２の対の端子
Ｃ″およびＤ″を接続し、かつ第１のラインに平行な第
２のラインにより第２図に概略的に表わされている。第
２図の左側の端子Ｃ′およびＣ″はカプラ14のポートＣ
に対応し、一方で第２図の右側の端子Ｄ′およびＤ″は
カプラ14のポートＤに対応する。端子を接続する先に延
べられた第１および第２のラインはファイバループ16の
それぞれ任意のモードｉおよびｊを表わすために用いら
れる。
16（第１図）を表わすために利用されるであろう。逆伝
搬波W1、W2はカプラ14によりループ16へ結合されるよう
に破線の矢印により概略的に表わされている。単一モー
ド光ファイバの２個の偏波モードは１対の端子Ｃ′およ
びＤ′を接続する第１のライン、および第２の対の端子
Ｃ″およびＤ″を接続し、かつ第１のラインに平行な第
２のラインにより第２図に概略的に表わされている。第
２図の左側の端子Ｃ′およびＣ″はカプラ14のポートＣ
に対応し、一方で第２図の右側の端子Ｄ′およびＤ″は
カプラ14のポートＤに対応する。端子を接続する先に延
べられた第１および第２のラインはファイバループ16の
それぞれ任意のモードｉおよびｊを表わすために用いら
れる。
モードｉとｊの間の交差結合はそれぞれ「分岐１」およ
び「分岐２」と表示された１対のラインにより表わされ
る。分岐１は端子Ｃ″およびＤ′間の交差結合を表わ
し、一方分岐２は端子Ｃ′およびＤ″間の交差結合を表
わす。参照番号50により示される分岐１と分岐２の交点
は「結合の中心」と呼ばれる。２個の分岐１および２の
間には結合が存在しないことが認められるであろう。結
合の中心50は偏波モード間の結合がその長尺にわたって
均一ではないことを例示するためにファイバループ16の
中心からオフセットされているように示されている。そ
れゆえ、交差結合された光は他方よりも長い一方のモー
ドの経路を移動し、それらの間に非回転式に誘起された
位相差を生じるであろう。さらに、実際、ファイバ複屈
折は環境に敏感であり、時間とともに変化し、したがっ
て交差結合された光により移動される光路もまた時間に
より変化するようにされることが理解されるであろう。
び「分岐２」と表示された１対のラインにより表わされ
る。分岐１は端子Ｃ″およびＤ′間の交差結合を表わ
し、一方分岐２は端子Ｃ′およびＤ″間の交差結合を表
わす。参照番号50により示される分岐１と分岐２の交点
は「結合の中心」と呼ばれる。２個の分岐１および２の
間には結合が存在しないことが認められるであろう。結
合の中心50は偏波モード間の結合がその長尺にわたって
均一ではないことを例示するためにファイバループ16の
中心からオフセットされているように示されている。そ
れゆえ、交差結合された光は他方よりも長い一方のモー
ドの経路を移動し、それらの間に非回転式に誘起された
位相差を生じるであろう。さらに、実際、ファイバ複屈
折は環境に敏感であり、時間とともに変化し、したがっ
て交差結合された光により移動される光路もまた時間に
より変化するようにされることが理解されるであろう。
第２図に示されるように、波W1は、モードｉおよびｊが
それぞれ電界振幅▲Ｅ+ i▼および▲Ｅ+ j▼にしたがって
送り出されるように、ファイバループ16に結合される。
同様に、波W2はそれぞれ電界振幅▲Ｅ- i▼および▲Ｅ- j
▼にしたがってモードｉおよびｊの各々を送り出すため
に結合される。プラス（＋）およびマイナス（−）の上
つき文字は伝搬の方向を示し、ループ16をまわり時計方
向はプラス（＋）符号により示され、さらにループ16を
まわる反時計方向はマイナス（−）符号により示され
る。
それぞれ電界振幅▲Ｅ+ i▼および▲Ｅ+ j▼にしたがって
送り出されるように、ファイバループ16に結合される。
同様に、波W2はそれぞれ電界振幅▲Ｅ- i▼および▲Ｅ- j
▼にしたがってモードｉおよびｊの各々を送り出すため
に結合される。プラス（＋）およびマイナス（−）の上
つき文字は伝搬の方向を示し、ループ16をまわり時計方
向はプラス（＋）符号により示され、さらにループ16を
まわる反時計方向はマイナス（−）符号により示され
る。
モードｉおよびｊの各々である光がファイバループ16を
横切ると、エネルギはモード間で結合され、そのため各
電界は２個の成分、すなわち文字「ｓ」により示される
「直通」成分および文字「ｃ」により示される「交差結
合」成分へと分割される。このように、▲Ｅ+ i▼はルー
プ16を横断する間モードｉのままである直通成分▲Ｅ+ i
▼ｓおよびループ16を横切る間モードｊに交差結合され
る交差結合成分▲Ｅ+ j▼ｃに分割される。同様に、▲Ｅ
- i▼は▲Ｅ- i▼ｓおよび▲Ｅ- j▼ｃに分割され、▲Ｅ+ j
▼は成分▲Ｅ+ i▼ｃおよび▲Ｅ+ j▼ｓへ分割され、さら
に▲Ｅ- j▼は成分▲Ｅ- j▼ｓおよび▲Ｅ- i▼ｓに分割さ
れる。
横切ると、エネルギはモード間で結合され、そのため各
電界は２個の成分、すなわち文字「ｓ」により示される
「直通」成分および文字「ｃ」により示される「交差結
合」成分へと分割される。このように、▲Ｅ+ i▼はルー
プ16を横断する間モードｉのままである直通成分▲Ｅ+ i
▼ｓおよびループ16を横切る間モードｊに交差結合され
る交差結合成分▲Ｅ+ j▼ｃに分割される。同様に、▲Ｅ
- i▼は▲Ｅ- i▼ｓおよび▲Ｅ- j▼ｃに分割され、▲Ｅ+ j
▼は成分▲Ｅ+ i▼ｃおよび▲Ｅ+ j▼ｓへ分割され、さら
に▲Ｅ- j▼は成分▲Ｅ- j▼ｓおよび▲Ｅ- i▼ｓに分割さ
れる。
光波がファイバループ16を横切った後で、第３図に示さ
れるように、端子Ｃ′での光は成分▲Ｅ- i▼ｓおよび▲
Ｅ- i▼ｃを含み、端子Ｃ″での光は成分▲Ｅ- j▼ｓおよ
び▲Ｅ- j▼ｃを含み、端子Ｄ′での光は成分▲Ｅ+ i▼ｓ
および▲Ｅ+ i▼ｃを含み、さらに端子Ｄ″での光は▲Ｅ
+ j▼ｓおよび▲Ｅ+ j▼ｃを含む。これら８個の電界成分
はカプラ14により結合され、光出力信号W0を形成する。
一般に、いかなる２個の電界成分、たとえば▲Ｅ+ i▼ｓ
および▲Ｅ+ i▼ｃの重ね合わせも検出器20により測定さ
れるような結果として生じる強度（Ｉ）を生じ、それは
次のように規定され、 であることが当業者に認められるであろうが、この特定
の具体例では、φは電界成分▲Ｅ+ i▼ｓおよび▲Ｅ+ i▼
ｃ間の位相差である。
れるように、端子Ｃ′での光は成分▲Ｅ- i▼ｓおよび▲
Ｅ- i▼ｃを含み、端子Ｃ″での光は成分▲Ｅ- j▼ｓおよ
び▲Ｅ- j▼ｃを含み、端子Ｄ′での光は成分▲Ｅ+ i▼ｓ
および▲Ｅ+ i▼ｃを含み、さらに端子Ｄ″での光は▲Ｅ
+ j▼ｓおよび▲Ｅ+ j▼ｃを含む。これら８個の電界成分
はカプラ14により結合され、光出力信号W0を形成する。
一般に、いかなる２個の電界成分、たとえば▲Ｅ+ i▼ｓ
および▲Ｅ+ i▼ｃの重ね合わせも検出器20により測定さ
れるような結果として生じる強度（Ｉ）を生じ、それは
次のように規定され、 であることが当業者に認められるであろうが、この特定
の具体例では、φは電界成分▲Ｅ+ i▼ｓおよび▲Ｅ+ i▼
ｃ間の位相差である。
等式（１）の最初の２個の項、すなわち｜▲Ｅ+ i▼s|2
および｜▲Ｅ+ i▼c|2は定状状態すなわち「d.c.」項で
あり、一方、最後の項は電界▲Ｅ+ i▼ｓと▲Ｅ+ i▼ｃ間
の位相差φに依存する大きさを有する「干渉」項であ
る。
および｜▲Ｅ+ i▼c|2は定状状態すなわち「d.c.」項で
あり、一方、最後の項は電界▲Ｅ+ i▼ｓと▲Ｅ+ i▼ｃ間
の位相差φに依存する大きさを有する「干渉」項であ
る。
一般に、８個の前述の電界▲Ｅ- i▼ｓ、▲Ｅ- i▼ｃ、▲
Ｅ- j▼ｓ、▲Ｅ- j▼ｃ、▲Ｅ+ i▼ｓ、▲Ｅ+ i▼ｃ、▲Ｅ
+ j▼ｓおよび▲Ｅ+ j▼ｃすべては互いに干渉し、検出器
20（第１図）で位相に依存しない「dc」項および位相に
依存する28個の「干渉」項からなる光学強度を提供す
る。位相に依存する項の組合わせの数は実際ｎ（ｎ−
１）個で、すなわち56個の位相に依存する項である。し
かしながら、これら項の２分の１は単にもう一方の半分
の再オーダされた形式であり、28個の非冗長項を生じ
る。
Ｅ- j▼ｓ、▲Ｅ- j▼ｃ、▲Ｅ+ i▼ｓ、▲Ｅ+ i▼ｃ、▲Ｅ
+ j▼ｓおよび▲Ｅ+ j▼ｃすべては互いに干渉し、検出器
20（第１図）で位相に依存しない「dc」項および位相に
依存する28個の「干渉」項からなる光学強度を提供す
る。位相に依存する項の組合わせの数は実際ｎ（ｎ−
１）個で、すなわち56個の位相に依存する項である。し
かしながら、これら項の２分の１は単にもう一方の半分
の再オーダされた形式であり、28個の非冗長項を生じ
る。
８個のdc項はIdcと表示される１個のベクトル和として
第４図に示され、一方で28個の干渉項はIiと表示される
１個のベクトルとして第４図に示される。これらベクト
ルIdcおよびIiは複素平面にプロットされる。ファイバ
ループ16（第１図）が回転すると、位相に依存するベク
トルIiはサグナック効果のせいで回転により減じられた
位相差φｓに等しい角度を介してフェーザーの態様で回
転する。実軸の干渉ベクトルIiの投影はベクトルIdcに
加算されると検出器20（第１図）により測定されるよう
に、光出力信号W0の全光学強度IDETを生じる。第５図で
は、この光学強度IDETは曲線52により例示されるよう
に、サグナック位相差φｓの関数でプロットされる。
第４図に示され、一方で28個の干渉項はIiと表示される
１個のベクトルとして第４図に示される。これらベクト
ルIdcおよびIiは複素平面にプロットされる。ファイバ
ループ16（第１図）が回転すると、位相に依存するベク
トルIiはサグナック効果のせいで回転により減じられた
位相差φｓに等しい角度を介してフェーザーの態様で回
転する。実軸の干渉ベクトルIiの投影はベクトルIdcに
加算されると検出器20（第１図）により測定されるよう
に、光出力信号W0の全光学強度IDETを生じる。第５図で
は、この光学強度IDETは曲線52により例示されるよう
に、サグナック位相差φｓの関数でプロットされる。
第２図に関して先に示されたように、モードｉとｊの間
の交差結合はフィイバループ16が非相反となるようにす
ることができ、先に記載された電界成分間に非回転式に
誘起された位相差を生じる結果となり、さらに回転によ
り誘起されたサグナック位相差φｓと区別できない累積
された位相誤差φｅを生じる。位相誤差φｅは、たとえ
ば第４図で実線で示される位置から点線で示される位置
フェーザーIiが回転されるようにする。このことは第５
図の曲線52が量φｅにより、たとえば第５図で実線で示
される位置から点線で示される位置へ移される結果とな
る。
の交差結合はフィイバループ16が非相反となるようにす
ることができ、先に記載された電界成分間に非回転式に
誘起された位相差を生じる結果となり、さらに回転によ
り誘起されたサグナック位相差φｓと区別できない累積
された位相誤差φｅを生じる。位相誤差φｅは、たとえ
ば第４図で実線で示される位置から点線で示される位置
フェーザーIiが回転されるようにする。このことは第５
図の曲線52が量φｅにより、たとえば第５図で実線で示
される位置から点線で示される位置へ移される結果とな
る。
累積された位相誤差φｅの除去または減少は第２図に関
し検討された８個の電界成分の重ね合わせから生じる28
個の干渉項の分析を必要とする。最初、電界成分▲Ｅ- i
▼ｓと▲Ｅ+ i▼ｓの間と、▲Ｅ- j▼ｓと▲Ｅ+ j▼ｓの間
の干渉は位相誤差に寄与することにはならず、なぜなら
これら成分により表わされる光は交差結合せず、さらに
複数モードのうち１個のモードでループを横切るからで
あることが認められるであろう。しかしながら、残る26
個の干渉光は累積された位相誤差φｅに寄与し得る。こ
れら26個の干渉項は次のように３群、すなわち第Ｉ群、
第II群、第III群に分類されるであろう26対の電界成分
に対応する。第Ｉ群 第II群 ▲Ｅ+ i▼ｓと▲Ｅ+ i▼ｃ ▲Ｅ+ i▼ｓと▲Ｅ- j▼ｃ ▲Ｅ+ i▼ｓと▲Ｅ- i▼ｃ ▲Ｅ+ i▼ｓと▲Ｅ- j▼ｓ ▲Ｅ- i▼ｓと▲Ｅ+ i▼ｃ ▲Ｅ+ i▼ｓと▲Ｅ+ j▼ｃ ▲Ｅ- i▼ｓと▲Ｅ- i▼ｃ ▲Ｅ+ i▼ｓと▲Ｅ+ j▼ｓ ▲Ｅ+ j▼ｓと▲Ｅ+ j▼ｃ ▲Ｅ+ i▼ｃと▲Ｅ- j▼ｓ ▲Ｅ+ j▼ｓと▲Ｅ- j▼ｃ ▲Ｅ+ i▼ｃと▲Ｅ- j▼ｓ ▲Ｅ- j▼ｓと▲Ｅ+ j▼ｃ ▲Ｅ+ i▼ｃと▲Ｅ+ j▼ｃ ▲Ｅ- j▼ｓと▲Ｅ- j▼ｃ ▲Ｅ+ i▼ｃと▲Ｅ+ j▼ｓ ▲Ｅ- i▼ｃと▲Ｅ- j▼ｃ ▲Ｅ- i▼ｃと▲Ｅ- j▼ｓ ▲Ｅ- i▼ｃと▲Ｅ+ j▼ｃ ▲Ｅ- i▼ｃと▲Ｅ+ j▼ｓ ▲Ｅ- i▼ｓと▲Ｅ- j▼ｃ 第III群 ▲Ｅ- i▼ｓと▲Ｅ- j▼ｓ ▲Ｅ+ i▼ｃと▲Ｅ- i▼ｃ ▲Ｅ- i▼ｓと▲Ｅ+ j▼ｃ ▲Ｅ+ j▼ｃと▲Ｅ- j▼ｃ ▲Ｅ- i▼ｓと▲Ｅ+ j▼ｓ 干渉項自体ではなく干渉する電界成分のみが上にリスト
化されているけれども、上にリスト化された成分の対の
各々に対する干渉項は等式（１）に関し提供される具体
例に従って容易に計算され得ることが理解されるであろ
う。
し検討された８個の電界成分の重ね合わせから生じる28
個の干渉項の分析を必要とする。最初、電界成分▲Ｅ- i
▼ｓと▲Ｅ+ i▼ｓの間と、▲Ｅ- j▼ｓと▲Ｅ+ j▼ｓの間
の干渉は位相誤差に寄与することにはならず、なぜなら
これら成分により表わされる光は交差結合せず、さらに
複数モードのうち１個のモードでループを横切るからで
あることが認められるであろう。しかしながら、残る26
個の干渉光は累積された位相誤差φｅに寄与し得る。こ
れら26個の干渉項は次のように３群、すなわち第Ｉ群、
第II群、第III群に分類されるであろう26対の電界成分
に対応する。第Ｉ群 第II群 ▲Ｅ+ i▼ｓと▲Ｅ+ i▼ｃ ▲Ｅ+ i▼ｓと▲Ｅ- j▼ｃ ▲Ｅ+ i▼ｓと▲Ｅ- i▼ｃ ▲Ｅ+ i▼ｓと▲Ｅ- j▼ｓ ▲Ｅ- i▼ｓと▲Ｅ+ i▼ｃ ▲Ｅ+ i▼ｓと▲Ｅ+ j▼ｃ ▲Ｅ- i▼ｓと▲Ｅ- i▼ｃ ▲Ｅ+ i▼ｓと▲Ｅ+ j▼ｓ ▲Ｅ+ j▼ｓと▲Ｅ+ j▼ｃ ▲Ｅ+ i▼ｃと▲Ｅ- j▼ｓ ▲Ｅ+ j▼ｓと▲Ｅ- j▼ｃ ▲Ｅ+ i▼ｃと▲Ｅ- j▼ｓ ▲Ｅ- j▼ｓと▲Ｅ+ j▼ｃ ▲Ｅ+ i▼ｃと▲Ｅ+ j▼ｃ ▲Ｅ- j▼ｓと▲Ｅ- j▼ｃ ▲Ｅ+ i▼ｃと▲Ｅ+ j▼ｓ ▲Ｅ- i▼ｃと▲Ｅ- j▼ｃ ▲Ｅ- i▼ｃと▲Ｅ- j▼ｓ ▲Ｅ- i▼ｃと▲Ｅ+ j▼ｃ ▲Ｅ- i▼ｃと▲Ｅ+ j▼ｓ ▲Ｅ- i▼ｓと▲Ｅ- j▼ｃ 第III群 ▲Ｅ- i▼ｓと▲Ｅ- j▼ｓ ▲Ｅ+ i▼ｃと▲Ｅ- i▼ｃ ▲Ｅ- i▼ｓと▲Ｅ+ j▼ｃ ▲Ｅ+ j▼ｃと▲Ｅ- j▼ｃ ▲Ｅ- i▼ｓと▲Ｅ+ j▼ｓ 干渉項自体ではなく干渉する電界成分のみが上にリスト
化されているけれども、上にリスト化された成分の対の
各々に対する干渉項は等式（１）に関し提供される具体
例に従って容易に計算され得ることが理解されるであろ
う。
第II群の誤差の除去 第II群は、それらが最初にそうであったモードとは無関
係に、ループ16を横切った後で異なるモードである電界
成分の対を含む。したがって、たとえば、モードｉであ
る電界成分▲Ｅ+ i▼ｓはモードｊである成分▲Ｅ- j▼ｃ
と対にされる。モードｉとｊは直交し、さらに直交モー
ドの電界は干渉しないので、第II群の項の間に干渉は存
在しないであろう。しかしながら、第II群の対になった
電界の電界パターンは「包括的な」意味で直行している
にすぎないことを認めることが重要である。すなわち、
全電界パターンは干渉を除去するためにファイバ軸に垂
直な平面にわたり空間的に平均化されなければならな
い。そのような空間的平均化が電界パターンの一部のみ
に対し達成されるならば、直交性は存在しないであろ
う。実質的には偏波モードｉおよびｊの全電界パターン
が空間的に平均化されることを確実にするために、この
発明は、先に説明されたように、ファイバ19の端部を出
る実質的にすべての光を捕えるのに十分広い表面面積を
有する検出器20を利用する。
係に、ループ16を横切った後で異なるモードである電界
成分の対を含む。したがって、たとえば、モードｉであ
る電界成分▲Ｅ+ i▼ｓはモードｊである成分▲Ｅ- j▼ｃ
と対にされる。モードｉとｊは直交し、さらに直交モー
ドの電界は干渉しないので、第II群の項の間に干渉は存
在しないであろう。しかしながら、第II群の対になった
電界の電界パターンは「包括的な」意味で直行している
にすぎないことを認めることが重要である。すなわち、
全電界パターンは干渉を除去するためにファイバ軸に垂
直な平面にわたり空間的に平均化されなければならな
い。そのような空間的平均化が電界パターンの一部のみ
に対し達成されるならば、直交性は存在しないであろ
う。実質的には偏波モードｉおよびｊの全電界パターン
が空間的に平均化されることを確実にするために、この
発明は、先に説明されたように、ファイバ19の端部を出
る実質的にすべての光を捕えるのに十分広い表面面積を
有する検出器20を利用する。
第Ｉ群および第III群の誤差についての検討 第Ｉ群および第III群の誤差に関して後に続く検討をよ
り十分に理解するために、短い数学的分析が役立つ。第
１図では、複屈折ファイバ11の中間部分13での入力光W1
はそれぞれｉ偏波モードおよびｊ偏波モードに対しa
1（ω）およびa2（ω）と表わされ得る光学電界を有す
る。時計方向および反時計方向へループ部分16を横切っ
た後で複屈折ファイバ11の中間部分13へ戻る光は次のよ
うに表わされ得て、 であって、そこでは はセンシングループ部分16への入力光学電界であり、 は単一モードの高複屈折ファイバ11での時計方向の伝搬
に対応する伝達行列であり、ループ部分16を形成する第
２の方向性カプラの効果を含み、２φｓはサグナック位
相シフトであり、さらに屈折率１、２はそれぞれファイ
バ偏波モードｉおよびｊに関連している。相反性によ
り、外部磁界および時間により変化する摂動がないとき
には、 すなわち時計方向のおよび反時計方向の伝達行列は互い
の転置であることが示され得る。準単色性の光源10に対
するジャイロスコープの出力信号はECW（ω）とE
CCW（ω）間の位相差であり、すなわち、 であり、ここでは剣標 はエルミート共役を示しさらに は複素数 の位相である。零回転では、位相誤差は次の式により与
えられ、 ここでは光学周波数ωへの依存は簡略化のために暗黙の
状態にしてある。
り十分に理解するために、短い数学的分析が役立つ。第
１図では、複屈折ファイバ11の中間部分13での入力光W1
はそれぞれｉ偏波モードおよびｊ偏波モードに対しa
1（ω）およびa2（ω）と表わされ得る光学電界を有す
る。時計方向および反時計方向へループ部分16を横切っ
た後で複屈折ファイバ11の中間部分13へ戻る光は次のよ
うに表わされ得て、 であって、そこでは はセンシングループ部分16への入力光学電界であり、 は単一モードの高複屈折ファイバ11での時計方向の伝搬
に対応する伝達行列であり、ループ部分16を形成する第
２の方向性カプラの効果を含み、２φｓはサグナック位
相シフトであり、さらに屈折率１、２はそれぞれファイ
バ偏波モードｉおよびｊに関連している。相反性によ
り、外部磁界および時間により変化する摂動がないとき
には、 すなわち時計方向のおよび反時計方向の伝達行列は互い
の転置であることが示され得る。準単色性の光源10に対
するジャイロスコープの出力信号はECW（ω）とE
CCW（ω）間の位相差であり、すなわち、 であり、ここでは剣標 はエルミート共役を示しさらに は複素数 の位相である。零回転では、位相誤差は次の式により与
えられ、 ここでは光学周波数ωへの依存は簡略化のために暗黙の
状態にしてある。
角度θが次の式により規定される２個の偏波モード間で
分割される入力光出力を考えてみられたい。
分割される入力光出力を考えてみられたい。
tanθ＝|a2/a1| （４） Ｇ行列の対角線を離れた要素は高複屈折ファイバジャイ
ロに対する対角線項よりも大きさがはるか小さいので、
さらにどのような偏波器も普通の入力／出力ポートでは
用いられないことを仮定するならば、等式（２）はΔφ
err＝Δφamp＋Δφintをもたらし、それについて であり、そこでは右側の比例関係は|g11||g22|が成立
つ。これらの式は、非相反位相誤差を引き起こす交差結
合された波のすべての可能な組合わせが包含されるとい
う意味で一般的である。明確な特徴を有する２つの異な
る型の誤差項が存在することがわかる。振幅型位相誤差
（Δφamp）は入力電界成分a1およびa2の相対位相に依
存し、さらにループの入力で直交式に偏波されかつ奇数
個の交差結合の中心により同一偏波モードへともたらさ
れた電界成分のコヒーレント干渉から生じる。振幅型位
相誤差は先に説明された第Ｉ群の対の電界成分に対応す
る。強度型位相誤差（Δφint）は他方のモードへと交
差結合する、最初は同一偏波モードであった波の間の干
渉のせいであり、かつそれらの相対位相とは無関係に２
個の偏波モード間の光出力差に依存する。強度型位相誤
差は先に説明された第III群の対の電界成分に対応す
る。
ロに対する対角線項よりも大きさがはるか小さいので、
さらにどのような偏波器も普通の入力／出力ポートでは
用いられないことを仮定するならば、等式（２）はΔφ
err＝Δφamp＋Δφintをもたらし、それについて であり、そこでは右側の比例関係は|g11||g22|が成立
つ。これらの式は、非相反位相誤差を引き起こす交差結
合された波のすべての可能な組合わせが包含されるとい
う意味で一般的である。明確な特徴を有する２つの異な
る型の誤差項が存在することがわかる。振幅型位相誤差
（Δφamp）は入力電界成分a1およびa2の相対位相に依
存し、さらにループの入力で直交式に偏波されかつ奇数
個の交差結合の中心により同一偏波モードへともたらさ
れた電界成分のコヒーレント干渉から生じる。振幅型位
相誤差は先に説明された第Ｉ群の対の電界成分に対応す
る。強度型位相誤差（Δφint）は他方のモードへと交
差結合する、最初は同一偏波モードであった波の間の干
渉のせいであり、かつそれらの相対位相とは無関係に２
個の偏波モード間の光出力差に依存する。強度型位相誤
差は先に説明された第III群の対の電界成分に対応す
る。
第Ｉ群の振幅型位相誤差の除去 第Ｉ群の振幅型位相誤差は最初は異なるモードであった
が、ループ16を横切った後、カプラ14に到達すると同一
モードとなる電界成分の対により引き起こされる位相誤
差を含む。たとえば、第１群の対の成分の第１のものは
最初モードｉでありさらにループ16を横断する間モード
ｉのままであった直通成分▲Ｅ+ i▼ｓ、および最初モー
ドｊであったがループ16を横断する間にモードｉに交差
結合された交差結合された成分▲Ｅ+ i▼ｃを含む。通
常、これらの成分は等式（１）に関し説明されたよう
に、互いに干渉し合うであろう。
が、ループ16を横切った後、カプラ14に到達すると同一
モードとなる電界成分の対により引き起こされる位相誤
差を含む。たとえば、第１群の対の成分の第１のものは
最初モードｉでありさらにループ16を横断する間モード
ｉのままであった直通成分▲Ｅ+ i▼ｓ、および最初モー
ドｊであったがループ16を横断する間にモードｉに交差
結合された交差結合された成分▲Ｅ+ i▼ｃを含む。通
常、これらの成分は等式（１）に関し説明されたよう
に、互いに干渉し合うであろう。
第１群の誤差は、ループ16の入力で直交に偏波されかつ
ループ16で奇数個の結合の中心により同一偏波モードへ
ともたらされた、電界成分のコヒーレント干渉から生じ
る。これら光波成分間の位相差がランダムであるなら
ば、光波成分間の干渉は検出器20で「０」に平均化され
るであろう。したがって、第１群の干渉項は、カプラ1
4、したがってループ16に達すると各モードの光はイン
コヒーレントであること、すなわち他方のモードの光に
関して位相がランダムであることを保証することによ
り、除去され得る。したがってたとえば、モードｉの光
がモードｊの光に関してインコヒーレントであるなら
ば、たとえば成分▲Ｅ+ i▼ｓと▲Ｅ+ i▼ｃ間の干渉は検
出器20で「０」に平均化されるであろう。同様に、たと
えば▲Ｅ+ i▼ｓと▲Ｅ- i▼ｃ、▲Ｅ- i▼ｓと▲Ｅ+ i▼ｃ
などのような残余の成分間の干渉は「０」に平均化され
るであろう。
ループ16で奇数個の結合の中心により同一偏波モードへ
ともたらされた、電界成分のコヒーレント干渉から生じ
る。これら光波成分間の位相差がランダムであるなら
ば、光波成分間の干渉は検出器20で「０」に平均化され
るであろう。したがって、第１群の干渉項は、カプラ1
4、したがってループ16に達すると各モードの光はイン
コヒーレントであること、すなわち他方のモードの光に
関して位相がランダムであることを保証することによ
り、除去され得る。したがってたとえば、モードｉの光
がモードｊの光に関してインコヒーレントであるなら
ば、たとえば成分▲Ｅ+ i▼ｓと▲Ｅ+ i▼ｃ間の干渉は検
出器20で「０」に平均化されるであろう。同様に、たと
えば▲Ｅ+ i▼ｓと▲Ｅ- i▼ｃ、▲Ｅ- i▼ｓと▲Ｅ+ i▼ｃ
などのような残余の成分間の干渉は「０」に平均化され
るであろう。
第１群の成分間のそのようなインコヒーレンスは短いコ
ヒーレント長の光源10と結合して高複屈折ファイバ11を
用いることによりこの発明で部分的に達成される。具体
的に言うと、ファイバ11の複屈折および光源10のコヒー
レント長は光源10とカプラ14の間に少なくとも１個の
「ファイバコヒーレント長」すなわち「偏光解消の長
尺」があるように選択されるべきである。ここで用いら
れるように、「ファイバコヒーレント長」すなわち「偏
光解消の長尺」は、２個の偏波モード間の光路長尺差が
光源10の１個のコヒーレント長を等化するのに必要とさ
れる、ファイバの長尺と規定される。適当な概算で、フ
ァイバコヒーレント長は２個の偏波モードの屈折率の差
で除算された光源10のコヒーレント長に等しい。したが
って、十分に高い複屈折のファイバ11と組合わせて十分
に短いコヒーレント長光源10を利用することにより、第
Ｉ群にリスト化された成分間の干渉、したがってそのよ
うな干渉により引き起こされる干渉誤差は除去されるで
あろう。このことは、少なくとも１個のファイバコヒー
レント長が光源10と第２の方向性カプラ14の間に存在す
ることを保証するために、第１の方向性カプラ12と第２
の方向性カプラ14の間の複屈折ファイバ11の中間部分13
に無相関セグメント58を含むことにより達成される。
ヒーレント長の光源10と結合して高複屈折ファイバ11を
用いることによりこの発明で部分的に達成される。具体
的に言うと、ファイバ11の複屈折および光源10のコヒー
レント長は光源10とカプラ14の間に少なくとも１個の
「ファイバコヒーレント長」すなわち「偏光解消の長
尺」があるように選択されるべきである。ここで用いら
れるように、「ファイバコヒーレント長」すなわち「偏
光解消の長尺」は、２個の偏波モード間の光路長尺差が
光源10の１個のコヒーレント長を等化するのに必要とさ
れる、ファイバの長尺と規定される。適当な概算で、フ
ァイバコヒーレント長は２個の偏波モードの屈折率の差
で除算された光源10のコヒーレント長に等しい。したが
って、十分に高い複屈折のファイバ11と組合わせて十分
に短いコヒーレント長光源10を利用することにより、第
Ｉ群にリスト化された成分間の干渉、したがってそのよ
うな干渉により引き起こされる干渉誤差は除去されるで
あろう。このことは、少なくとも１個のファイバコヒー
レント長が光源10と第２の方向性カプラ14の間に存在す
ることを保証するために、第１の方向性カプラ12と第２
の方向性カプラ14の間の複屈折ファイバ11の中間部分13
に無相関セグメント58を含むことにより達成される。
ファイバモードの光路長尺はファイバの製造者により提
供されるモードの分散データを用いて測定されまたは計
算されるであろうことが当業者には理解されるであろ
う。
供されるモードの分散データを用いて測定されまたは計
算されるであろうことが当業者には理解されるであろ
う。
実際、すべての振幅型位相誤差は短いコヒーレント長光
源および高複屈折ファイバを用いることにより完全に除
去されるわけではない。第Ｉ群の成分間の干渉により引
き起こされる振幅型位相誤差をさらに減じるために、第
６図に例示されるように、この発明は第１の方向性カプ
ラ12のポートＣと第２の方向性カプラ14のポートＡの間
に配置される複屈折変調器60をさらに含む。示される実
施例では、複屈折変調器60は無相関セグメント58と第２
の方向性カプラ14のポートＡとの間に置かれる。
源および高複屈折ファイバを用いることにより完全に除
去されるわけではない。第Ｉ群の成分間の干渉により引
き起こされる振幅型位相誤差をさらに減じるために、第
６図に例示されるように、この発明は第１の方向性カプ
ラ12のポートＣと第２の方向性カプラ14のポートＡの間
に配置される複屈折変調器60をさらに含む。示される実
施例では、複屈折変調器60は無相関セグメント58と第２
の方向性カプラ14のポートＡとの間に置かれる。
例示の複屈折変調器60の構造は第７図に例示され、複屈
折ファイバ11の一部が２個の石英スラブ62と64の間に位
置決めされている。複屈折ファイバ11は２個の石英スラ
ブ62および64の表面に関し優先的に位置決めされ、複屈
折ファイバ11の早い軸がこの２個の表面に対し垂直であ
るようにする。このことは第７図の線８−８に沿って切
断された複屈折変調器60の断面図である第８図に例示さ
れている。複屈折ファイバ11の複屈折の軸は一点鎖線で
示されており、早い軸は「ｆ」と表示され、さらに遅い
軸は「ｓ」と表示されている。複屈折ファイバ11が第８
図に示されるように軸に関して適当に位置決めされると
き、石英スラブ62および64はサンドイッチを作るように
複屈折ファイバ11に接着され、それによりその位置に複
屈折の軸を維持する。石英スラブ62および64は圧電変換
器66に対しクランプされる。このクランプ動作は従来の
手段により提供されかつ１対の力ベクトル「Ｆ」により
表わされる。圧電変換器66は１対の相互接続ワイヤ70お
よび72を介し変調源74へ接続される。たとえば、変調源
74は有利にはおよそ100ヘルツの周波数fBMODで三角波出
力を生じるための電気信号発生器である。変調源74の出
力が圧電変換器66に与えられると、時間により変化する
力は石英スラブ62および64を介し複屈折ファイバ11に印
加される。時間により変化する力は公知の弾性光学効果
を介し複屈折ファイバ11の複屈折で変調を生じる。複屈
折のこの変調は複屈折ファイバ11で２個の偏波モード間
の相関位相で変調を誘起する。早い軸（第８図のｆ）に
沿って複屈折ファイバ11を圧搾すると複屈折が増加し、
その結果、結果として生じる複屈折の配向は印加された
圧力とファイバの主軸との間の誤整列に対し感度が低く
なる。圧電変換器66に与えられた信号、したがって複屈
折ファイバ11に与えられた変調は決定的なものであり、
さらにここで説明される実施例では、上で明らかにされ
たように、三角波形である。複屈折変調器60は、ここで
例示されるように、直接ファイバ11に接して形成され得
るかまたは、それは別個のファイバで形成されかつ従来
の接続手段により回転センサシステムに接続され得る。
折ファイバ11の一部が２個の石英スラブ62と64の間に位
置決めされている。複屈折ファイバ11は２個の石英スラ
ブ62および64の表面に関し優先的に位置決めされ、複屈
折ファイバ11の早い軸がこの２個の表面に対し垂直であ
るようにする。このことは第７図の線８−８に沿って切
断された複屈折変調器60の断面図である第８図に例示さ
れている。複屈折ファイバ11の複屈折の軸は一点鎖線で
示されており、早い軸は「ｆ」と表示され、さらに遅い
軸は「ｓ」と表示されている。複屈折ファイバ11が第８
図に示されるように軸に関して適当に位置決めされると
き、石英スラブ62および64はサンドイッチを作るように
複屈折ファイバ11に接着され、それによりその位置に複
屈折の軸を維持する。石英スラブ62および64は圧電変換
器66に対しクランプされる。このクランプ動作は従来の
手段により提供されかつ１対の力ベクトル「Ｆ」により
表わされる。圧電変換器66は１対の相互接続ワイヤ70お
よび72を介し変調源74へ接続される。たとえば、変調源
74は有利にはおよそ100ヘルツの周波数fBMODで三角波出
力を生じるための電気信号発生器である。変調源74の出
力が圧電変換器66に与えられると、時間により変化する
力は石英スラブ62および64を介し複屈折ファイバ11に印
加される。時間により変化する力は公知の弾性光学効果
を介し複屈折ファイバ11の複屈折で変調を生じる。複屈
折のこの変調は複屈折ファイバ11で２個の偏波モード間
の相関位相で変調を誘起する。早い軸（第８図のｆ）に
沿って複屈折ファイバ11を圧搾すると複屈折が増加し、
その結果、結果として生じる複屈折の配向は印加された
圧力とファイバの主軸との間の誤整列に対し感度が低く
なる。圧電変換器66に与えられた信号、したがって複屈
折ファイバ11に与えられた変調は決定的なものであり、
さらにここで説明される実施例では、上で明らかにされ
たように、三角波形である。複屈折変調器60は、ここで
例示されるように、直接ファイバ11に接して形成され得
るかまたは、それは別個のファイバで形成されかつ従来
の接続手段により回転センサシステムに接続され得る。
第Ｉ群の振幅型誤差を減ずる際の複屈折変調器60の動作
は第９図ないし第14図に例示されている。第９図は温度
のような環境条件により引き起こされる垂直スケールで
の振幅位相誤差（Δφoffset）のグラフである。水平ス
ケールは温度の関数、ψtempである。先に議論されたよ
うに、複屈折ファイバ11の複屈折はファイバ11の温度が
変化するにつれて変化するであろう。複屈折の変化は複
屈折に従って変化する振幅型位相誤差を引き起こしさら
に振幅型位相誤差は温度の関数である。振幅型位相誤差
は次のように温度関数ψtempの正弦で変化する。
は第９図ないし第14図に例示されている。第９図は温度
のような環境条件により引き起こされる垂直スケールで
の振幅位相誤差（Δφoffset）のグラフである。水平ス
ケールは温度の関数、ψtempである。先に議論されたよ
うに、複屈折ファイバ11の複屈折はファイバ11の温度が
変化するにつれて変化するであろう。複屈折の変化は複
屈折に従って変化する振幅型位相誤差を引き起こしさら
に振幅型位相誤差は温度の関数である。振幅型位相誤差
は次のように温度関数ψtempの正弦で変化する。
Δφoffset＝Δφamp(max)・sin（Ψtemp） （７） このように、温度関数ψtempが０から２πへ変化するに
つれて、振幅誤差Δφoffsetは第９図に例示されるよう
に、０からΔφamp(max)、−Δφamp(max)へと変化しさ
らに０へ戻る。単純な正弦関数として示されるけれど
も、当業者は温度の関数（ψtemp）がそれ自体は温度の
複素関数であることおよび第９図が温度ではなくむしろ
ψtempのグラフであることを理解するであろう。さら
に、圧力のような別な環境条件は位相誤差の決定にさら
に複雑さを加える。このように、位相誤差を計算しかつ
検出された位相からその効果を減じることは目下実用的
ではない。そのかわり、この発明は環境により誘起され
た位相誤差に公知の時間により変化する位相誤差を重畳
するために複屈折変調器60を利用し、位相誤差の時間平
均が実質的に「０」に等しくなるようにする。
つれて、振幅誤差Δφoffsetは第９図に例示されるよう
に、０からΔφamp(max)、−Δφamp(max)へと変化しさ
らに０へ戻る。単純な正弦関数として示されるけれど
も、当業者は温度の関数（ψtemp）がそれ自体は温度の
複素関数であることおよび第９図が温度ではなくむしろ
ψtempのグラフであることを理解するであろう。さら
に、圧力のような別な環境条件は位相誤差の決定にさら
に複雑さを加える。このように、位相誤差を計算しかつ
検出された位相からその効果を減じることは目下実用的
ではない。そのかわり、この発明は環境により誘起され
た位相誤差に公知の時間により変化する位相誤差を重畳
するために複屈折変調器60を利用し、位相誤差の時間平
均が実質的に「０」に等しくなるようにする。
第10図および第11図は複屈折ファイバ11への第７図の複
屈折変調器60の効果を例示している。複屈折変調器60の
圧電変換器66に与えられる三角波形入力は第10図に例示
され、垂直軸でのψBMODと表示されるその振幅は水平軸
に時間の関数で示されている。環境により誘起される位
相誤差に関するのと同様、複屈折変調器60により誘起さ
れる位相誤差（すなわち、振幅型誤差）は第11図に例示
されるように、かつ次の等式に従って三角波形の振幅に
したがって正弦式に変化する。
屈折変調器60の効果を例示している。複屈折変調器60の
圧電変換器66に与えられる三角波形入力は第10図に例示
され、垂直軸でのψBMODと表示されるその振幅は水平軸
に時間の関数で示されている。環境により誘起される位
相誤差に関するのと同様、複屈折変調器60により誘起さ
れる位相誤差（すなわち、振幅型誤差）は第11図に例示
されるように、かつ次の等式に従って三角波形の振幅に
したがって正弦式に変化する。
Δφoffset＝Δφamp(max)・sin（ΨBMOD） （８） 三角波形入力の振幅は波形はその最小の大きさ（０と示
される）からその最大の大きさ（２πと示される）に変
化するにつれて、振幅誤差Δφoffsetと示される、複屈
折変調器60により誘起される位相誤差が０からΔφ
amp(max)、０、−Δφamp(max)へと正弦式に変化し、さ
らに０に戻るように選択される。三角波形が最大の大き
さから最小の大きさへ戻って変化するにつれて、振幅誤
差は再び正弦式に変化しさらに三角波形の増加する部分
によって引き起こされる振幅誤差の鏡像となるであろ
う。
される）からその最大の大きさ（２πと示される）に変
化するにつれて、振幅誤差Δφoffsetと示される、複屈
折変調器60により誘起される位相誤差が０からΔφ
amp(max)、０、−Δφamp(max)へと正弦式に変化し、さ
らに０に戻るように選択される。三角波形が最大の大き
さから最小の大きさへ戻って変化するにつれて、振幅誤
差は再び正弦式に変化しさらに三角波形の増加する部分
によって引き起こされる振幅誤差の鏡像となるであろ
う。
第11図には、環境により誘起された位相誤差の結合され
た結果を鑑みることなしに、複屈折変調器60の効果がそ
れだけ例示されている。第12図には、環境により誘起さ
れた位相誤差と複屈折変調器60により引き起こされた位
相誤差が組合わされて示されており、環境により誘起さ
れた位相誤差の効果を減じるかまたは除去する際の複屈
折変調器60の効果を例示している。第12図には、温度の
関数ψtempがおよそπ/4（第10図のψtemp1）となり、
したがっておよそ0.707Δφamp(max)の振幅型位相誤差
を引き起こすように、位相誤差Δφoffsetが温度に対し
例示されている。第12図に例示されるように、全振幅型
位相誤差は次のように温度関数ψtempおよび変調関数ψ
BMODの正弦関数である。
た結果を鑑みることなしに、複屈折変調器60の効果がそ
れだけ例示されている。第12図には、環境により誘起さ
れた位相誤差と複屈折変調器60により引き起こされた位
相誤差が組合わされて示されており、環境により誘起さ
れた位相誤差の効果を減じるかまたは除去する際の複屈
折変調器60の効果を例示している。第12図には、温度の
関数ψtempがおよそπ/4（第10図のψtemp1）となり、
したがっておよそ0.707Δφamp(max)の振幅型位相誤差
を引き起こすように、位相誤差Δφoffsetが温度に対し
例示されている。第12図に例示されるように、全振幅型
位相誤差は次のように温度関数ψtempおよび変調関数ψ
BMODの正弦関数である。
Δφoffset＝Δφamp(max)・sin（Ψtemp＋ΨBMOD）
（９） 温度は変化しているかもしれず従って温度関数ψtempは
変化しているかもしれないけれども、時間に関する変動
は変調関数ψBMODに比較すると非常に遅く、したがって
第12図で破線80により表わされる一定の大きさとして示
される。振幅型位相誤差はこのように、破線80により表
わされる振幅で始まり、次いで第10図に例示されるよう
に、複屈折変調の三角波形がその最大の大きさまで増加
すると波形82に従って正弦式に変化するように示され
る。三角波形がその最大の大きさに到達するときには、
正弦波形82は１サイクルを完了してしまっており、さら
に第12図の位置84で示されるような最初の大きさに戻る
であろう。このように、三角波形の大きさがその最小の
大きさからその最大の大きさへ増加するのに必要とされ
る時間の間の振幅型位相誤差の平均的な大きさは「０」
である。第12図にさらに例示されるように、三角波形の
大きさがその最大の大きさからその最小の大きさへ減じ
るのに必要とされる時間の間の振幅型位相誤差の平均的
な大きさはまた「０」である。変調周波数fBMODは、複
屈折変調器60により誘起された振幅型位相誤差の平均的
な大きさのみが検出可能なように、検出エレクトロニク
ス22の検出帯域幅よりもはるかに大きいように選択され
る（たとえば、100Hz対1Hz）。
（９） 温度は変化しているかもしれず従って温度関数ψtempは
変化しているかもしれないけれども、時間に関する変動
は変調関数ψBMODに比較すると非常に遅く、したがって
第12図で破線80により表わされる一定の大きさとして示
される。振幅型位相誤差はこのように、破線80により表
わされる振幅で始まり、次いで第10図に例示されるよう
に、複屈折変調の三角波形がその最大の大きさまで増加
すると波形82に従って正弦式に変化するように示され
る。三角波形がその最大の大きさに到達するときには、
正弦波形82は１サイクルを完了してしまっており、さら
に第12図の位置84で示されるような最初の大きさに戻る
であろう。このように、三角波形の大きさがその最小の
大きさからその最大の大きさへ増加するのに必要とされ
る時間の間の振幅型位相誤差の平均的な大きさは「０」
である。第12図にさらに例示されるように、三角波形の
大きさがその最大の大きさからその最小の大きさへ減じ
るのに必要とされる時間の間の振幅型位相誤差の平均的
な大きさはまた「０」である。変調周波数fBMODは、複
屈折変調器60により誘起された振幅型位相誤差の平均的
な大きさのみが検出可能なように、検出エレクトロニク
ス22の検出帯域幅よりもはるかに大きいように選択され
る（たとえば、100Hz対1Hz）。
先に述べたことは第13図にさらに例示されており、温度
関数ψtempはおよそ９π/8の値（第９図のψtemp2）で
例示され、このように第13図で破線90により表わされる
およそ−0.382Δφamp(max)の振幅型位相誤差を引き起
こす。再び、複屈折変調器60が三角波形（第10図）によ
り駆動されると、振幅型位相誤差Δφoffsetは破線90に
より表わされる大きさから完全なサイクルを終えて破線
90により表わされる大きさに戻るまで正弦式に変化する
であろう。このように、第12図と関連して先に例示され
たように、振幅型位相誤差の平均的な大きさは再び
「０」になるであろう。
関数ψtempはおよそ９π/8の値（第９図のψtemp2）で
例示され、このように第13図で破線90により表わされる
およそ−0.382Δφamp(max)の振幅型位相誤差を引き起
こす。再び、複屈折変調器60が三角波形（第10図）によ
り駆動されると、振幅型位相誤差Δφoffsetは破線90に
より表わされる大きさから完全なサイクルを終えて破線
90により表わされる大きさに戻るまで正弦式に変化する
であろう。このように、第12図と関連して先に例示され
たように、振幅型位相誤差の平均的な大きさは再び
「０」になるであろう。
複屈折変調器60を駆動する三角波形に対する変調振幅が
２πの整数倍になるように選択される限り、平均の振幅
型位相誤差は実質的に０に等しいであろう。一方で、三
角波形の振幅を２πよりもはるかに大きい大きさまで増
加することにより、変調振幅の正確さの効果は減じられ
得る。たとえば、第14図は振幅型位相誤差の修正に基づ
く変調振幅の効果を例示する。垂直スケールは、1.0が
特定の温度で複屈折変調が与えられない最大の振幅型位
相誤差（すなわち、Δφamp(max)）を表わすように、大
きさが正規化された振幅型位相誤差を表わす。水平スケ
ールは与えられた複屈折変調の大きさを表わす。例示さ
れるように、複屈折変調の振幅が２πまで増加されるに
つれて振幅型位相誤差は減少する、２πの変調振幅で、
振幅型位相誤差は最小である。変調振幅が２πを越えて
増加されるにつれて、振幅型位相誤差はそれがまた別な
最大に到達するまで増加し、次に４πの変調振幅で最小
まで減少する。先に述べたことはπの偶数倍で振幅型位
相誤差に関し繰返される。例示されたように、各連続す
る最大は前の最大よりも小さい。このように、振幅のい
かなる絶対的な不正確さも振幅型位相誤差により小さな
効果を有するように、２πのより大きな倍数のうちの１
つとなるように変調振幅を調節することが有利である。
２πの整数倍になるように選択される限り、平均の振幅
型位相誤差は実質的に０に等しいであろう。一方で、三
角波形の振幅を２πよりもはるかに大きい大きさまで増
加することにより、変調振幅の正確さの効果は減じられ
得る。たとえば、第14図は振幅型位相誤差の修正に基づ
く変調振幅の効果を例示する。垂直スケールは、1.0が
特定の温度で複屈折変調が与えられない最大の振幅型位
相誤差（すなわち、Δφamp(max)）を表わすように、大
きさが正規化された振幅型位相誤差を表わす。水平スケ
ールは与えられた複屈折変調の大きさを表わす。例示さ
れるように、複屈折変調の振幅が２πまで増加されるに
つれて振幅型位相誤差は減少する、２πの変調振幅で、
振幅型位相誤差は最小である。変調振幅が２πを越えて
増加されるにつれて、振幅型位相誤差はそれがまた別な
最大に到達するまで増加し、次に４πの変調振幅で最小
まで減少する。先に述べたことはπの偶数倍で振幅型位
相誤差に関し繰返される。例示されたように、各連続す
る最大は前の最大よりも小さい。このように、振幅のい
かなる絶対的な不正確さも振幅型位相誤差により小さな
効果を有するように、２πのより大きな倍数のうちの１
つとなるように変調振幅を調節することが有利である。
複屈折変調器60は振幅型（すなわち、第Ｉ群）位相誤差
を実質的に減じるかまたは除去するために短いコヒーレ
ント光源10および高複屈折ファイバ11と結合して用いら
れ得る。
を実質的に減じるかまたは除去するために短いコヒーレ
ント光源10および高複屈折ファイバ11と結合して用いら
れ得る。
第III群の強度型誤差の除去 強度型誤差（Δφint）は他方のモードへ交差結合す
る、最初は同一偏波モードであった光波間の干渉のせい
であり、かつそれらの相関位相とは無関係に２個の偏波
モード間の光出力差に依存する。それゆえ、この強度誤
差は先に述べられた技術のいずれによっても影響されな
い。Δφintへの寄与は、ループでのファイバの中点に
関して偏波解消の長尺の範囲内まで対称的に設置される
散乱する中心で交差結合される電界成分間の干渉に多く
由来し、さらに次のものにより限定される。
る、最初は同一偏波モードであった光波間の干渉のせい
であり、かつそれらの相関位相とは無関係に２個の偏波
モード間の光出力差に依存する。それゆえ、この強度誤
差は先に述べられた技術のいずれによっても影響されな
い。Δφintへの寄与は、ループでのファイバの中点に
関して偏波解消の長尺の範囲内まで対称的に設置される
散乱する中心で交差結合される電界成分間の干渉に多く
由来し、さらに次のものにより限定される。
極限（10）でファイバのパラメータｈはファイバ偏波モ
ードがどれぐらいうまく分離されるかを説明し、Ｌはル
ープの長尺でありさらにLDはファイバの光源の偏光解消
の長尺である。極限（10）から、この強度型誤差を抑制
する方法は、極限（10）の分子が実質的に０に等しいよ
うに、２個の偏波モードで入力光出力を釣合わせること
であることがわかる。
ードがどれぐらいうまく分離されるかを説明し、Ｌはル
ープの長尺でありさらにLDはファイバの光源の偏光解消
の長尺である。極限（10）から、この強度型誤差を抑制
する方法は、極限（10）の分子が実質的に０に等しいよ
うに、２個の偏波モードで入力光出力を釣合わせること
であることがわかる。
２個の干渉項のみが第III群にリスト化された電界成分
の対から生じ、すなわち、或る干渉項は成分▲Ｅ+ i▼ｃ
を▲Ｅ- i▼ｃと重ね合わせることから生じさらに別な干
渉項は成分▲Ｅ+ j▼ｃを▲Ｅ- j▼ｃと重ね合わせること
から生じる。このように、各干渉項は１対の成分から生
じ、そのうちの一方は最初は第１のモードであり、ルー
プ16を横断する間に第２のモードへ交差結合され、一方
でその他方は最初その同じ第１のモードであり、同じ第
２のモードへ交差結合されるが、ループ16を反対方向へ
横断する。これら干渉項は、数は２個だけであるが、環
境に対し高感度でありかつ低回転速度でサグナック位相
差よりも大きな大きさのオーダであるかもしれない位相
誤差を結果として生じ得る。
の対から生じ、すなわち、或る干渉項は成分▲Ｅ+ i▼ｃ
を▲Ｅ- i▼ｃと重ね合わせることから生じさらに別な干
渉項は成分▲Ｅ+ j▼ｃを▲Ｅ- j▼ｃと重ね合わせること
から生じる。このように、各干渉項は１対の成分から生
じ、そのうちの一方は最初は第１のモードであり、ルー
プ16を横断する間に第２のモードへ交差結合され、一方
でその他方は最初その同じ第１のモードであり、同じ第
２のモードへ交差結合されるが、ループ16を反対方向へ
横断する。これら干渉項は、数は２個だけであるが、環
境に対し高感度でありかつ低回転速度でサグナック位相
差よりも大きな大きさのオーダであるかもしれない位相
誤差を結果として生じ得る。
▲Ｅ+ i▼ｃと▲Ｅ- i▼ｃ間の干渉は次のような、位相に
依存する項を生じる。
依存する項を生じる。
αL|Ej|2cos（φｓ＋φｐ−φｑ） （11） 同様に、EjcとEjc間の干渉は次のような位相に依存する
項を生じる。
項を生じる。
αL|Ej|2cos［φｓ＋（φｐ−φｑ）］ （12） αはファイバ長尺の単位（たとえばkm）あたりのｉとｊ
のモード間で結合される小量の光出力であり、Ｌはファ
イバループ16の長尺（たとえば単位がkm）であり、φｓ
は２個の成分間の回転により誘起されたサグナック位相
差であり、φｐは端子Ｃ″とＤ′間で一方のモードから
他方のモードへ交差結合される光に対する全累積位相で
あり、φｑは端子Ｃ′とＤ″間で一方のモードから他方
のモードへ交差結合される光に対する全累積位相であ
る。
のモード間で結合される小量の光出力であり、Ｌはファ
イバループ16の長尺（たとえば単位がkm）であり、φｓ
は２個の成分間の回転により誘起されたサグナック位相
差であり、φｐは端子Ｃ″とＤ′間で一方のモードから
他方のモードへ交差結合される光に対する全累積位相で
あり、φｑは端子Ｃ′とＤ″間で一方のモードから他方
のモードへ交差結合される光に対する全累積位相であ
る。
これら干渉項（11）および（12）に対応するベクトルは
それぞれベクトル156および158のように第15図で複素平
面にプロットされる。ベクトル156はｊのモードからｉ
のモードへ結合された光を表わし、さらにベクトル158
はｉのモードからｊのモードへ結合された光を表わす。
干渉項（11）および（12）は実軸へのそれぞれベクトル
156および158の投影にすぎないことが理解されるであろ
う。ｉのモードベクトル156およびｊのモードベクトル1
58は第16図に示される、結果として生じるベクトル160
を生じるようにベクトル加算され得る。例示を明確にす
るために、サグナック位相差φｓが第15図および第16図
で０であると仮定されていることに注目されたい。さら
に、ベクトル156、158に対する位相角φｐ−φｑは必然
的に図面には一定であるように示されているけれども、
この角は環境に敏感でありかつ０゜と360゜間で時間と
ともに変化し得ることが認められるであろう。
それぞれベクトル156および158のように第15図で複素平
面にプロットされる。ベクトル156はｊのモードからｉ
のモードへ結合された光を表わし、さらにベクトル158
はｉのモードからｊのモードへ結合された光を表わす。
干渉項（11）および（12）は実軸へのそれぞれベクトル
156および158の投影にすぎないことが理解されるであろ
う。ｉのモードベクトル156およびｊのモードベクトル1
58は第16図に示される、結果として生じるベクトル160
を生じるようにベクトル加算され得る。例示を明確にす
るために、サグナック位相差φｓが第15図および第16図
で０であると仮定されていることに注目されたい。さら
に、ベクトル156、158に対する位相角φｐ−φｑは必然
的に図面には一定であるように示されているけれども、
この角は環境に敏感でありかつ０゜と360゜間で時間と
ともに変化し得ることが認められるであろう。
第16図に示されるように、ベクトル160は実軸から位相
角φｅ（III）だけ傾斜され、それは第III群の成分間の
干渉のせいである全位相誤差φｅ（第４図）への非回転
式に誘起された位相誤差の寄与を表わす。実軸へのベク
トル160の投影は２個の干渉項（11）および（12）の単
なる代数和である。
角φｅ（III）だけ傾斜され、それは第III群の成分間の
干渉のせいである全位相誤差φｅ（第４図）への非回転
式に誘起された位相誤差の寄与を表わす。実軸へのベク
トル160の投影は２個の干渉項（11）および（12）の単
なる代数和である。
αＬ｛|Ej|2cos（φｓ＋φｐ−φｑ）＋|Ej|2cos［（φ
ｓ−（φｐ−φｑ）］｝ （13） 検出器20は実軸に沿ったベクトル160のこの成分を測定
するので、検出器20の出力は代数和（13）の関数となる
であろう。このように、第III群の位相誤差φｅ（III）
（第16図））は検出器20の出力で対応する誤差を引き起
こすであろう。
ｓ−（φｐ−φｑ）］｝ （13） 検出器20は実軸に沿ったベクトル160のこの成分を測定
するので、検出器20の出力は代数和（13）の関数となる
であろう。このように、第III群の位相誤差φｅ（III）
（第16図））は検出器20の出力で対応する誤差を引き起
こすであろう。
干渉項の代数和（13）は次のように書き直されるであろ
う。
う。
αＬ［(|Ei|2＋|Ej|2)cos(φｐ−φｑ)cosφｓ ＋(|Ei|2−|Ej|2)sin(φｐ−φｑ)sinφｓ］ （14） もし|Ei|2および|Ej|2が等しければ、この代数和（13）
は次のような値まで減少する。
は次のような値まで減少する。
２αL|E|2cos（φｐ−φｑ）cosφｓ （15） この形式で、量φｐ−φｑの変動の効果は、ベクトル15
6および158の大きさを等しくするという、結果として生
じるベクトル160への効果を示している第17図および第1
8図を参照することを通して、さらに位相誤差が０であ
るとき検出器20により測定される光学速度を示す第19図
を参照することを通して、より十分に理解されるであろ
うように、回転により誘起されたサグナック位相差と区
別され得る。量φｐ−φｑの値とは無関係に、結果とし
て生じるベクトル160は常に実軸に沿った方向に向けら
れ、したがって、ベクトル160の方向は量φｐ−φｑの
変動から独立している。しかしながら、φｐ−φｑのそ
のような変動によって第III群の結果として生じるベク
トル160の大きさが変動し、これによって検出器20によ
り測定される信号が付随して変動するようになる。すな
わち、φｐ−φｑの変動はなお、出力波形52の大きさ
が、たとえば第19図に実線で示される位置から点線で示
される位置まで増加または減少するようにするが、ベク
トル156および158の大きさが等しい限り、第19図の出力
波形52は第５図の波形52がそうであったようにＸ軸に沿
って横方向にはシフトしないであろう。このように、第
III群の誤差に関する限り、２個の偏波モードの各々の
光の強度を等化すると位相誤差が除去される。このこと
は、入力強度の等化により項（|a12|2−|a21|2）が０に
なり、したがって強度型位相誤差が０になり、先の等式
（６）に一致する。
6および158の大きさを等しくするという、結果として生
じるベクトル160への効果を示している第17図および第1
8図を参照することを通して、さらに位相誤差が０であ
るとき検出器20により測定される光学速度を示す第19図
を参照することを通して、より十分に理解されるであろ
うように、回転により誘起されたサグナック位相差と区
別され得る。量φｐ−φｑの値とは無関係に、結果とし
て生じるベクトル160は常に実軸に沿った方向に向けら
れ、したがって、ベクトル160の方向は量φｐ−φｑの
変動から独立している。しかしながら、φｐ−φｑのそ
のような変動によって第III群の結果として生じるベク
トル160の大きさが変動し、これによって検出器20によ
り測定される信号が付随して変動するようになる。すな
わち、φｐ−φｑの変動はなお、出力波形52の大きさ
が、たとえば第19図に実線で示される位置から点線で示
される位置まで増加または減少するようにするが、ベク
トル156および158の大きさが等しい限り、第19図の出力
波形52は第５図の波形52がそうであったようにＸ軸に沿
って横方向にはシフトしないであろう。このように、第
III群の誤差に関する限り、２個の偏波モードの各々の
光の強度を等化すると位相誤差が除去される。このこと
は、入力強度の等化により項（|a12|2−|a21|2）が０に
なり、したがって強度型位相誤差が０になり、先の等式
（６）に一致する。
先に説明されたように、ループ部分16の２個の偏波モー
ドの各々の光出力の正確な等化は第III群の誤差を除去
し得るけれども、この発明はループ部分16で光強度を等
化することなしに第III群の強度型位相誤差を実質的に
減じるかまたは除去するための装置を提供する。第III
群の強度型誤差を減じるかまたは除去するこの発明のそ
の部分は第20図に例示されている。第20図の実施例は複
屈折ファイバ11の無相関セグメント200を含む。無相関
セグメント200は第１の方向性カプラ12のポートＣに光
学的に接続される。セグメント200は有利にはコンパク
ト化のためにループまたはそれに似たものに形成され得
る。無相関セグメント200の長さは有利には複屈折ファ
イバ11のファイバコヒーレント長（偏光解消の長尺）よ
りも大きくなるように選択され、そのため第１の偏波モ
ード（たとえば、モードｉ）で伝搬する光信号のいかな
る部分も第２の偏波モード（たとえば、モードｊ）で伝
搬する光信号のいかなる部分とも無相関（すなわち、イ
ンコヒーレント）になる。たとえば、無相関セグメント
200の長さは有利には４ないし５メートルの範囲にある
であろう。
ドの各々の光出力の正確な等化は第III群の誤差を除去
し得るけれども、この発明はループ部分16で光強度を等
化することなしに第III群の強度型位相誤差を実質的に
減じるかまたは除去するための装置を提供する。第III
群の強度型誤差を減じるかまたは除去するこの発明のそ
の部分は第20図に例示されている。第20図の実施例は複
屈折ファイバ11の無相関セグメント200を含む。無相関
セグメント200は第１の方向性カプラ12のポートＣに光
学的に接続される。セグメント200は有利にはコンパク
ト化のためにループまたはそれに似たものに形成され得
る。無相関セグメント200の長さは有利には複屈折ファ
イバ11のファイバコヒーレント長（偏光解消の長尺）よ
りも大きくなるように選択され、そのため第１の偏波モ
ード（たとえば、モードｉ）で伝搬する光信号のいかな
る部分も第２の偏波モード（たとえば、モードｊ）で伝
搬する光信号のいかなる部分とも無相関（すなわち、イ
ンコヒーレント）になる。たとえば、無相関セグメント
200の長さは有利には４ないし５メートルの範囲にある
であろう。
第20図の実施例は無相関セグメント200の後に複屈折フ
ァイバ11の中間部分13に形成される複屈折変調器202を
さらに含む。複屈折変調器202は、先に２個の偏波モー
ドの光をさらに無相関にするように説明された複屈折変
調器66と同じ態様で動作する。
ァイバ11の中間部分13に形成される複屈折変調器202を
さらに含む。複屈折変調器202は、先に２個の偏波モー
ドの光をさらに無相関にするように説明された複屈折変
調器66と同じ態様で動作する。
複屈折変調器202に続いて、ファイバ11の中間部分13が
第１の接続端部206および第２の接続端部208を形成する
ために切断される。第１の接続端部206および第２の接
続端部208は互いに関し45゜だけ回転されさらに従来の
手段により光学的に相互接続される。このように、光フ
ァイバ11の複屈折の軸は参照番号204により表わされる
接続で45゜だけシフトされる。言換えると、第１の接続
端部206の複屈折の軸は第２の接続端部208の複屈折の軸
に関し45゜の角度で配向される。45゜の接続は、接続を
励起すると、各モードが実質的に同一の光出力を搬送す
るように、ファイバ11の２個の偏波モードの光出力を等
化するのに役立つ。
第１の接続端部206および第２の接続端部208を形成する
ために切断される。第１の接続端部206および第２の接
続端部208は互いに関し45゜だけ回転されさらに従来の
手段により光学的に相互接続される。このように、光フ
ァイバ11の複屈折の軸は参照番号204により表わされる
接続で45゜だけシフトされる。言換えると、第１の接続
端部206の複屈折の軸は第２の接続端部208の複屈折の軸
に関し45゜の角度で配向される。45゜の接続は、接続を
励起すると、各モードが実質的に同一の光出力を搬送す
るように、ファイバ11の２個の偏波モードの光出力を等
化するのに役立つ。
45゜の接続204に続いて、複屈折ファイバ11は偏波器220
に光学的に接続される。偏波器は偏波の２個の軸に対応
する伝送軸および阻止軸を有する従来の偏波器である。
たとえば、偏波器220は有利には米国特許番号第4,386,8
22号に従って構成されるであろう。当該技術分野では公
知のように、偏波器220は偏波器の伝送軸と整列される
偏波モードで伝搬する実質的にすべての光を通過し、さ
らに偏波器の阻止軸と整列される偏波モードで伝搬する
実質的にすべての光を阻止するであろう。45゜の接続の
せいで、偏波器に入射する光は２個の偏波モードの間で
公平に分割される。偏波器はこれらモードのうち一方の
光を阻止しかつモードの他方の光を通過するように整列
される。伝送軸に沿って偏波器220により通される光の
強度の阻止軸に沿って偏波器220により通される光の強
度との比は消滅率と呼ばれる。この発明では、30ないし
40dBまたはそれよりも良い消滅率を有する偏波器が有利
に用いられる。言換えると、偏波器220の阻止軸により
通される光の強度は偏波器220の伝送軸により通される
光の強度のおよそ0.001ないし0.0001倍かまたはそれよ
りも少ないであろう。この発明の好ましい実施例では、
偏波器は、偏波器220の伝送軸が第２の接続端部208の２
個の複屈折軸の一方と整列されるように、複屈折ファイ
バ11に接続される。
に光学的に接続される。偏波器は偏波の２個の軸に対応
する伝送軸および阻止軸を有する従来の偏波器である。
たとえば、偏波器220は有利には米国特許番号第4,386,8
22号に従って構成されるであろう。当該技術分野では公
知のように、偏波器220は偏波器の伝送軸と整列される
偏波モードで伝搬する実質的にすべての光を通過し、さ
らに偏波器の阻止軸と整列される偏波モードで伝搬する
実質的にすべての光を阻止するであろう。45゜の接続の
せいで、偏波器に入射する光は２個の偏波モードの間で
公平に分割される。偏波器はこれらモードのうち一方の
光を阻止しかつモードの他方の光を通過するように整列
される。伝送軸に沿って偏波器220により通される光の
強度の阻止軸に沿って偏波器220により通される光の強
度との比は消滅率と呼ばれる。この発明では、30ないし
40dBまたはそれよりも良い消滅率を有する偏波器が有利
に用いられる。言換えると、偏波器220の阻止軸により
通される光の強度は偏波器220の伝送軸により通される
光の強度のおよそ0.001ないし0.0001倍かまたはそれよ
りも少ないであろう。この発明の好ましい実施例では、
偏波器は、偏波器220の伝送軸が第２の接続端部208の２
個の複屈折軸の一方と整列されるように、複屈折ファイ
バ11に接続される。
偏波器220を通過した後で、複屈折ファイバ11は第１図
におけるように、第２の方向性カプラ14のポートＡに光
学的に接続される。回転センサのループ部分16は第２の
方向性カプラ14のポートＣとポートＤの間で光学的に接
続され、さらに有利には第１図で説明されたのと同様に
構成される。
におけるように、第２の方向性カプラ14のポートＡに光
学的に接続される。回転センサのループ部分16は第２の
方向性カプラ14のポートＣとポートＤの間で光学的に接
続され、さらに有利には第１図で説明されたのと同様に
構成される。
第21A図ないし第21E図および第22A図ないし第22I図と関
連して説明されるように、無相関セグメント200、複屈
折変調器202、45゜の接続204、および偏波器220はファ
イバループ16内の２個のモードの光学強度を正確に等化
するのと同じ効果を達成する。
連して説明されるように、無相関セグメント200、複屈
折変調器202、45゜の接続204、および偏波器220はファ
イバループ16内の２個のモードの光学強度を正確に等化
するのと同じ効果を達成する。
第21A図ないし第21E図は、第１の接続端部206で接続204
に入射する光が２個の偏波モードのうちの一方（たとえ
ば、モードｊ）であるときのこの発明の動作を例示す
る。このことは、たとえば、光源10が偏波された光源で
ありさらに複屈折ファイバ11がその軸が光源10の偏波軸
と整列されているときに起こり得るであろう。したがっ
て光は一方の偏波モードでのみファイバ11に入力され、
さらに複屈折ファイバ11および第１の方向性カプラ12は
光を最初の偏波モードに維持するであろう。この具体例
では、光学強度は、強度ベクトル230により表わされる
ように、接続204での接続端部206では複屈折ファイバ11
のモードｊのみであるように第21A図に例示されてい
る。
に入射する光が２個の偏波モードのうちの一方（たとえ
ば、モードｊ）であるときのこの発明の動作を例示す
る。このことは、たとえば、光源10が偏波された光源で
ありさらに複屈折ファイバ11がその軸が光源10の偏波軸
と整列されているときに起こり得るであろう。したがっ
て光は一方の偏波モードでのみファイバ11に入力され、
さらに複屈折ファイバ11および第１の方向性カプラ12は
光を最初の偏波モードに維持するであろう。この具体例
では、光学強度は、強度ベクトル230により表わされる
ように、接続204での接続端部206では複屈折ファイバ11
のモードｊのみであるように第21A図に例示されてい
る。
第21B図は複屈折ファイバ11で伝搬する光への45゜の接
続204の効果を表わしている。45゜の接続204を通過した
後で、点線の強度ベクトル230′により表わされる、最
初第１の接続端部206のモードｊの偏波軸で伝搬する光
学強度は第２の接続端部208のモードｊ′の偏波軸（す
なわち、複屈折の軸）に沿ったモードｊのベクトル240
および第２の接続端部208のモードｉ′に沿ったモード
ｉのベクトル242により表わされるような複屈折ファイ
バ11の２個の偏波軸の間で等しく分割される。第21B図
に例示されるように、光学強度は45゜の接続204のため
に必然的に２個の偏波モードの間で等しく分かれる。し
たがって、２個の強度ベクトル240および242は実質的に
等しい長さを有するように示される。
続204の効果を表わしている。45゜の接続204を通過した
後で、点線の強度ベクトル230′により表わされる、最
初第１の接続端部206のモードｊの偏波軸で伝搬する光
学強度は第２の接続端部208のモードｊ′の偏波軸（す
なわち、複屈折の軸）に沿ったモードｊのベクトル240
および第２の接続端部208のモードｉ′に沿ったモード
ｉのベクトル242により表わされるような複屈折ファイ
バ11の２個の偏波軸の間で等しく分割される。第21B図
に例示されるように、光学強度は45゜の接続204のため
に必然的に２個の偏波モードの間で等しく分かれる。し
たがって、２個の強度ベクトル240および242は実質的に
等しい長さを有するように示される。
偏波器220の効果は第21C図に例示されている。ここに説
明される具体例では、偏波器220はその伝送軸が第２の
接続端部208のモードｊ′の偏波軸と整列されるように
位置決めされる。したがって、第２の接続端部208の
ｊ′の偏波モードで伝搬する実質的にすべての光強度は
偏波器220により通過させられるであろう。逆に、第２
の接続端部208のｉ′の偏波モードの実質的にすべての
光強度は偏波器220により阻止されるであろう。ｊ′の
偏波モードで偏波器220により通される光は第21C図で強
度ベクトル250で表わされ、さらにｉ′の偏波モードで
偏波器220により通される光は第21C図で強度ベクトル25
2により表わされる。先に説明されたように、偏波の消
滅比を30dBと仮定すると、強度ベクトル252は強度ベク
トル250の長尺のおよそ0.001倍であることが理解される
であろう。もちろんベクトル250および252の寸法は同一
比で描かれていない。
明される具体例では、偏波器220はその伝送軸が第２の
接続端部208のモードｊ′の偏波軸と整列されるように
位置決めされる。したがって、第２の接続端部208の
ｊ′の偏波モードで伝搬する実質的にすべての光強度は
偏波器220により通過させられるであろう。逆に、第２
の接続端部208のｉ′の偏波モードの実質的にすべての
光強度は偏波器220により阻止されるであろう。ｊ′の
偏波モードで偏波器220により通される光は第21C図で強
度ベクトル250で表わされ、さらにｉ′の偏波モードで
偏波器220により通される光は第21C図で強度ベクトル25
2により表わされる。先に説明されたように、偏波の消
滅比を30dBと仮定すると、強度ベクトル252は強度ベク
トル250の長尺のおよそ0.001倍であることが理解される
であろう。もちろんベクトル250および252の寸法は同一
比で描かれていない。
偏波器220を通過した後で、偏波モードの各々の光は第
２の方向性カプラ14により実質的に等しく分割され、さ
らに先に説明されたように、複屈折ファイバ11のループ
部分16のまわりを伝搬するようにされる。光がループ部
分16で伝搬すると、光エネルギは２個の偏波モード間で
結合される。時計方向へｊ′の偏波モードからｉ′の偏
波モードへ結合される光エネルギは前と同様に表示▲Ｅ
+ i▼ｃにより表わされる。同様に、時計方向へｉ′の偏
波モードからｊ′の偏波モードへ結合される光エネルギ
は表示▲Ｅ+ j▼ｃにより表わされる。表示▲Ｅ- i▼ｃお
よび▲Ｅ- j▼ｃは反時計方向の対応する結合されたエネ
ルギを表わす。モード間での結合の量は始めのモードの
光エネルギの強度に比例する。したがって、ｊ′のモー
ドからｉ′のモードへ結合される光エネルギ▲Ｅ+ i▼ｃ
の強度はｉ′のモードからｊ′のモードへ結合されるエ
ネルギ▲Ｅ+ j▼ｃの強度の0.001倍となるであろう。こ
のことは第21D図に表わされ、強度ベクトル260は時計方
向へｉ′のモードからｊ′のモードへ結合される光エネ
ルギ▲Ｅ+ j▼ｃの強度を表わし、さらに強度ベクトル26
2は時計方向へｊ′のモードからｉ′のモードへ結合さ
れる光エネルギ▲Ｅ+ i▼ｃの強度を表わす。ｊ′モード
でループに入射する光はより大きな強度を有するので、
より長い強度ベクトル262により表わされるように、
ｉ′モードに結合される光はより大きな強度を有する。
再び、ベクトル260および262は同一比では描かれるべき
ではなく、さらに強度ベクトル262は強度ベクトル260に
より表わされる強度よりも1000倍大きい強度を表わす。
同様の関係が反時計方向で２個のモードへ結合されるエ
ネルギに関してあてはまる。
２の方向性カプラ14により実質的に等しく分割され、さ
らに先に説明されたように、複屈折ファイバ11のループ
部分16のまわりを伝搬するようにされる。光がループ部
分16で伝搬すると、光エネルギは２個の偏波モード間で
結合される。時計方向へｊ′の偏波モードからｉ′の偏
波モードへ結合される光エネルギは前と同様に表示▲Ｅ
+ i▼ｃにより表わされる。同様に、時計方向へｉ′の偏
波モードからｊ′の偏波モードへ結合される光エネルギ
は表示▲Ｅ+ j▼ｃにより表わされる。表示▲Ｅ- i▼ｃお
よび▲Ｅ- j▼ｃは反時計方向の対応する結合されたエネ
ルギを表わす。モード間での結合の量は始めのモードの
光エネルギの強度に比例する。したがって、ｊ′のモー
ドからｉ′のモードへ結合される光エネルギ▲Ｅ+ i▼ｃ
の強度はｉ′のモードからｊ′のモードへ結合されるエ
ネルギ▲Ｅ+ j▼ｃの強度の0.001倍となるであろう。こ
のことは第21D図に表わされ、強度ベクトル260は時計方
向へｉ′のモードからｊ′のモードへ結合される光エネ
ルギ▲Ｅ+ j▼ｃの強度を表わし、さらに強度ベクトル26
2は時計方向へｊ′のモードからｉ′のモードへ結合さ
れる光エネルギ▲Ｅ+ i▼ｃの強度を表わす。ｊ′モード
でループに入射する光はより大きな強度を有するので、
より長い強度ベクトル262により表わされるように、
ｉ′モードに結合される光はより大きな強度を有する。
再び、ベクトル260および262は同一比では描かれるべき
ではなく、さらに強度ベクトル262は強度ベクトル260に
より表わされる強度よりも1000倍大きい強度を表わす。
同様の関係が反時計方向で２個のモードへ結合されるエ
ネルギに関してあてはまる。
第２の方向性カプラ14で再結合された後で、光エネルギ
は再び反対方向で接続204の方へ戻って偏波器220を通過
する。偏波器220は２方向性であり、したがって２個の
偏波モードでそれに入射する光への前と同じ効果を有す
る。この効果は第21E図に例示されている。偏波器220は
ｊ′の偏波モードでそれに入射する実質的にすべての光
を通し、したがってループ部分16でｉ′モードからｊモ
ードへ結合された実質的にすべての光エネルギ▲Ｅ+ j▼
ｃおよび▲Ｅ- j▼ｃを通すであろう。ｊ′の偏波モード
で偏波器220により通される光は強度ベクトル270により
表わされる。対比すると、偏波器220はｉ′の偏波モー
ドでそれに入射する光の強度のわずか0.001倍を通すだ
けであり、したがってループ部分16でｊ′モードから
ｉ′モードへ結合された光エネルギ▲Ｅ+ i▼ｃおよび▲
Ｅ- i▼ｃのわずか0.001倍しか通さないであろう。ｉ′
の偏波モードで偏波器220により通される光の強度は強
度ベクトル272により表わされる。ｉ′モードに結合さ
れる光の強度はｊ′モードに結合される光の強度の1000
倍であるので、偏波器220を介し後戻りして通過させる
効果は２個のモードの結合された光強度を等化すること
である。このように、ｉ′の強度ベクトル272は強度ベ
クトル270に長さが等しいように例示されている。ｊ′
の速度ベクトル270およびｉ′の速度ベクトル272はルー
プ部分16を含む複屈折ファイバ11の部分の長い長尺のせ
いで無相関である。このように、先の等式（６）で説明
されたように、結果として生じる光は位相に関係がない
ときのみ強度を増す。２個の偏波モードの、結果として
生じる同等の強度は２個の偏波モードの同等でない光強
度により引き起こされた強度型位相誤差（すなわち、第
III群の位相誤差）を有効に除去する。
は再び反対方向で接続204の方へ戻って偏波器220を通過
する。偏波器220は２方向性であり、したがって２個の
偏波モードでそれに入射する光への前と同じ効果を有す
る。この効果は第21E図に例示されている。偏波器220は
ｊ′の偏波モードでそれに入射する実質的にすべての光
を通し、したがってループ部分16でｉ′モードからｊモ
ードへ結合された実質的にすべての光エネルギ▲Ｅ+ j▼
ｃおよび▲Ｅ- j▼ｃを通すであろう。ｊ′の偏波モード
で偏波器220により通される光は強度ベクトル270により
表わされる。対比すると、偏波器220はｉ′の偏波モー
ドでそれに入射する光の強度のわずか0.001倍を通すだ
けであり、したがってループ部分16でｊ′モードから
ｉ′モードへ結合された光エネルギ▲Ｅ+ i▼ｃおよび▲
Ｅ- i▼ｃのわずか0.001倍しか通さないであろう。ｉ′
の偏波モードで偏波器220により通される光の強度は強
度ベクトル272により表わされる。ｉ′モードに結合さ
れる光の強度はｊ′モードに結合される光の強度の1000
倍であるので、偏波器220を介し後戻りして通過させる
効果は２個のモードの結合された光強度を等化すること
である。このように、ｉ′の強度ベクトル272は強度ベ
クトル270に長さが等しいように例示されている。ｊ′
の速度ベクトル270およびｉ′の速度ベクトル272はルー
プ部分16を含む複屈折ファイバ11の部分の長い長尺のせ
いで無相関である。このように、先の等式（６）で説明
されたように、結果として生じる光は位相に関係がない
ときのみ強度を増す。２個の偏波モードの、結果として
生じる同等の強度は２個の偏波モードの同等でない光強
度により引き起こされた強度型位相誤差（すなわち、第
III群の位相誤差）を有効に除去する。
偏波器220を通過した後で、光は再び、２個の強度ベク
トルにより表わされる光が第１の接続端部206のｊ偏波
モードおよびｉ偏波モードへ伝達される、45゜の接続20
4を通過する。45゜の接続204は２個の強度ベクトル270
および272からの光をｊおよびｉの偏波モードの成分へ
と分割する。しかしながら、光は無相関であるので、45
゜の接続204は光の全強度に効果を及ぼさない。光は次
いで無相関セグメント200を介し第１の２方向性カプラ1
2へと伝搬する。光の一部（たとえば、50％）は、それ
が第１図と関連して先に説明されたように検出される検
出器20に向けられる。
トルにより表わされる光が第１の接続端部206のｊ偏波
モードおよびｉ偏波モードへ伝達される、45゜の接続20
4を通過する。45゜の接続204は２個の強度ベクトル270
および272からの光をｊおよびｉの偏波モードの成分へ
と分割する。しかしながら、光は無相関であるので、45
゜の接続204は光の全強度に効果を及ぼさない。光は次
いで無相関セグメント200を介し第１の２方向性カプラ1
2へと伝搬する。光の一部（たとえば、50％）は、それ
が第１図と関連して先に説明されたように検出される検
出器20に向けられる。
先に述べた具体例は２個の偏波モードのうち一方だけで
ある45゜の接続に入射する光エネルギに関連していた。
第22A図ないし第22I図は45゜の接続に入射する光が双方
の偏波モードにあるときでさえ、この発明が２個の偏波
モードの結合された出力を効果的に等化することを例示
する。それは、光が45゜の接続に到達する前に無相関に
なるようにする際の複屈折ファイバ11のセグメント200
および複屈折変調器202の有益な効果をさらに例示して
いる。第22A図では、第１の接続端部206に入射する光は
ｊ偏波モードおよびｉ偏波モードの双方である光エネル
ギを含む。たとえば、強度ベクトル280は第１の接続端
部206でｊ偏波モードの光の強度を表わしさらにより小
さい強度ベクトル282は第１の接続端部206でのｉ偏波モ
ードの光の強度を表わす。接続204での複屈折ファイバ1
1の複屈折軸の45゜の回転は第１の接続端部206での２個
のモードの各々の光エネルギが第２の接続端部208で２
個のモード間で等しく分かれるようにする。第１の接続
端部206のｊ偏波モードの光エネルギは接続端部206のｉ
偏波モードの光エネルギと無相関であるので、第２の接
続端部208での光エネルギは４個の部分を含むと考えら
れ得る。最初の２個の部分は第22B図に例示され、細い
線の強度ベクトル282′により表わされる、第22A図では
最初ｉ偏波モードであった光エネルギは第２の接続端部
208のｊ′偏波モードとｉ′偏波モードの間で等しく分
割される。光エネルギのこの分割は第22B図でｊ′強度
ベクトル290およびｉ′強度ベクトル292により表わされ
る。同様に、第22C図は点線の強度ベクトル280′により
表わされるように最初ｊ偏波モードであった光エネルギ
の、強度ベクトル294により表わされるｊ′偏波モード
および強度ベクトル296により表わされるｉ′偏波モー
ドの等しい部分への分割を例示している。最初ｉ偏波モ
ードであった光は無相関セグメント200および複屈折変
調器202の効果のせいで最初ｊ偏波モードであった光と
は無相関にされたので、第22B図でｊ′強度ベクトル290
により表わされる光は第22C図でｊ′強度ベクトル294に
より表わされる光に干渉しない。同様に、第22B図で
ｉ′強度ベクトル292により表わされる光は第21C図で
ｉ′強度ベクトル296により表わされる光に干渉しな
い。したがって、第22B図での強度ベクトル290および29
2は第21C図の強度ベクトル294および296とは別個に考え
られ得る。
ある45゜の接続に入射する光エネルギに関連していた。
第22A図ないし第22I図は45゜の接続に入射する光が双方
の偏波モードにあるときでさえ、この発明が２個の偏波
モードの結合された出力を効果的に等化することを例示
する。それは、光が45゜の接続に到達する前に無相関に
なるようにする際の複屈折ファイバ11のセグメント200
および複屈折変調器202の有益な効果をさらに例示して
いる。第22A図では、第１の接続端部206に入射する光は
ｊ偏波モードおよびｉ偏波モードの双方である光エネル
ギを含む。たとえば、強度ベクトル280は第１の接続端
部206でｊ偏波モードの光の強度を表わしさらにより小
さい強度ベクトル282は第１の接続端部206でのｉ偏波モ
ードの光の強度を表わす。接続204での複屈折ファイバ1
1の複屈折軸の45゜の回転は第１の接続端部206での２個
のモードの各々の光エネルギが第２の接続端部208で２
個のモード間で等しく分かれるようにする。第１の接続
端部206のｊ偏波モードの光エネルギは接続端部206のｉ
偏波モードの光エネルギと無相関であるので、第２の接
続端部208での光エネルギは４個の部分を含むと考えら
れ得る。最初の２個の部分は第22B図に例示され、細い
線の強度ベクトル282′により表わされる、第22A図では
最初ｉ偏波モードであった光エネルギは第２の接続端部
208のｊ′偏波モードとｉ′偏波モードの間で等しく分
割される。光エネルギのこの分割は第22B図でｊ′強度
ベクトル290およびｉ′強度ベクトル292により表わされ
る。同様に、第22C図は点線の強度ベクトル280′により
表わされるように最初ｊ偏波モードであった光エネルギ
の、強度ベクトル294により表わされるｊ′偏波モード
および強度ベクトル296により表わされるｉ′偏波モー
ドの等しい部分への分割を例示している。最初ｉ偏波モ
ードであった光は無相関セグメント200および複屈折変
調器202の効果のせいで最初ｊ偏波モードであった光と
は無相関にされたので、第22B図でｊ′強度ベクトル290
により表わされる光は第22C図でｊ′強度ベクトル294に
より表わされる光に干渉しない。同様に、第22B図で
ｉ′強度ベクトル292により表わされる光は第21C図で
ｉ′強度ベクトル296により表わされる光に干渉しな
い。したがって、第22B図での強度ベクトル290および29
2は第21C図の強度ベクトル294および296とは別個に考え
られ得る。
第22D図は第22B図の強度ベクトル290および292により表
わされる光（すなわち、最初第１の接続端部206のｉ偏
波モードであった光）への偏波器220の効果を例示す
る。前と同様に、強度ベクトル300により表わされるよ
うな、実質的にすべてのｊ′偏波モードの光が偏波器22
0により通過させられ、さらにより小さい強度ベクトル3
02（同一比で描かれていない）により表わされるよう
な、ｉ′偏波モードのの強度のわずか0.001倍が通過さ
せられる。
わされる光（すなわち、最初第１の接続端部206のｉ偏
波モードであった光）への偏波器220の効果を例示す
る。前と同様に、強度ベクトル300により表わされるよ
うな、実質的にすべてのｊ′偏波モードの光が偏波器22
0により通過させられ、さらにより小さい強度ベクトル3
02（同一比で描かれていない）により表わされるよう
な、ｉ′偏波モードのの強度のわずか0.001倍が通過さ
せられる。
偏波器220により通過させられる、最初第１の接続端部2
06のｊ偏波モードであった光の強度は第22E図に例示さ
れ、強度ベクトル304はｊ′偏波モードの光を表わし、
さらに強度ベクトル306はｉ′偏波モードの光を表わ
す。再び、ｉ′強度ベクトル306により表わされる光の
強度はｊ′強度ベクトル304により表わされる光の強度
の0.001倍である。
06のｊ偏波モードであった光の強度は第22E図に例示さ
れ、強度ベクトル304はｊ′偏波モードの光を表わし、
さらに強度ベクトル306はｉ′偏波モードの光を表わ
す。再び、ｉ′強度ベクトル306により表わされる光の
強度はｊ′強度ベクトル304により表わされる光の強度
の0.001倍である。
複屈折ファイバ11のループ部分16を通過した後で、モー
ド間で結合された光は再びループ部分16に入射する対応
する強度に比例する。しがって、第22F図はループ部分1
6でｉ′偏波モードからｊ′偏波モードへ結合される光
を表すｊ′強度ベクトル310を例示し、さらに強度ベク
トル312はループ部分16でｊ′偏波モードからｉ′偏波
モードへ結合される光を表わす。前と同様、ｉ′強度ベ
クトル312はｊ′強度ベクトル310により表わされる強度
の1000倍である強度を表わす。第22F図での強度ベクト
ル310および312の各々は第１の接続端部206で最初ｉ偏
波モードであった光を表わす。
ド間で結合された光は再びループ部分16に入射する対応
する強度に比例する。しがって、第22F図はループ部分1
6でｉ′偏波モードからｊ′偏波モードへ結合される光
を表すｊ′強度ベクトル310を例示し、さらに強度ベク
トル312はループ部分16でｊ′偏波モードからｉ′偏波
モードへ結合される光を表わす。前と同様、ｉ′強度ベ
クトル312はｊ′強度ベクトル310により表わされる強度
の1000倍である強度を表わす。第22F図での強度ベクト
ル310および312の各々は第１の接続端部206で最初ｉ偏
波モードであった光を表わす。
同様に、第22G図では、ｊ′強度ベクトル314は第１の接
続端部206で最初ｊ偏波モードでありかつループ部分16
でｉ′偏波モードからｊ′偏波モードへ結合された光を
表わしている。また第22G図では、ｉ′強度ベクトル316
は第１の接続端部206で最初ｊ′偏波モードでありかつ
ループ部分16でｊ′偏波モードからｉ′偏波モードへ結
合された光を表わす。第22F図におけるように、ｉ′偏
波モードに結合される光を表わす強度ベクトル316は
ｉ′偏波モードの光の1000倍の強度を表わす。
続端部206で最初ｊ偏波モードでありかつループ部分16
でｉ′偏波モードからｊ′偏波モードへ結合された光を
表わしている。また第22G図では、ｉ′強度ベクトル316
は第１の接続端部206で最初ｊ′偏波モードでありかつ
ループ部分16でｊ′偏波モードからｉ′偏波モードへ結
合された光を表わす。第22F図におけるように、ｉ′偏
波モードに結合される光を表わす強度ベクトル316は
ｉ′偏波モードの光の1000倍の強度を表わす。
偏波器220を戻って通過した後で、偏波モードの各々の
光は等化される。第22H図の強度ベクトル320は第22F図
でｊ′強度ベクトル310により表わされ、かつ偏波器220
による実質的な減衰を有さなかったｊ′偏波モードの光
を表わす。同様に、第22H図のベクトル322は第22F図で
ｉ′強度ベクトル312により表わされ、かつ偏波器220に
より係数1000だけ減衰されたｉ′偏波モードの光を表わ
す。したがって、ｉ′強度ベクトル312により表わされ
る強度はｊ′強度ベクトル310により表わされる強度の1
000倍であったので、ｉ′強度ベクトル322およびｊ′強
度ベクトル320は実質的に等しい。同様に、第22I図の
ｊ′強度ベクトル324は第22G図でｊ′強度ベクトル314
により表わされたｊ′偏波モードの実質的に減衰されな
い光を表わし、さらに第22I図でのｉ′強度ベクトル326
は偏波器200を通過する際に係数1000だけ減衰された
ｉ′偏波モードの光の強度を表わす。再び、ｉ′強度ベ
クトル326はｊ′強度ベクトル324により表わされる強度
に実質的に等しい強度を表わす。
光は等化される。第22H図の強度ベクトル320は第22F図
でｊ′強度ベクトル310により表わされ、かつ偏波器220
による実質的な減衰を有さなかったｊ′偏波モードの光
を表わす。同様に、第22H図のベクトル322は第22F図で
ｉ′強度ベクトル312により表わされ、かつ偏波器220に
より係数1000だけ減衰されたｉ′偏波モードの光を表わ
す。したがって、ｉ′強度ベクトル312により表わされ
る強度はｊ′強度ベクトル310により表わされる強度の1
000倍であったので、ｉ′強度ベクトル322およびｊ′強
度ベクトル320は実質的に等しい。同様に、第22I図の
ｊ′強度ベクトル324は第22G図でｊ′強度ベクトル314
により表わされたｊ′偏波モードの実質的に減衰されな
い光を表わし、さらに第22I図でのｉ′強度ベクトル326
は偏波器200を通過する際に係数1000だけ減衰された
ｉ′偏波モードの光の強度を表わす。再び、ｉ′強度ベ
クトル326はｊ′強度ベクトル324により表わされる強度
に実質的に等しい強度を表わす。
第22H図の強度ベクトル320および322は強度ベクトル324
および326により表わされる光と無相関の光を表わすの
で、２対の強度ベクトルにより表わされる光は干渉せず
さらに２対の強度は光の位相とは無関係に増す。ｉ′偏
波モードの強度はｊ′偏波モードの強度に等しいので、
その効果は光信号が実質的に等しい２個の偏波モードの
強度でループに入力された場合と同じである。したがっ
て、２個の偏波モードの強度の変動により引き起こされ
る強度型位相誤差（すなわち、第III群の位相誤差）は
実質的に存在しないであろう。
および326により表わされる光と無相関の光を表わすの
で、２対の強度ベクトルにより表わされる光は干渉せず
さらに２対の強度は光の位相とは無関係に増す。ｉ′偏
波モードの強度はｊ′偏波モードの強度に等しいので、
その効果は光信号が実質的に等しい２個の偏波モードの
強度でループに入力された場合と同じである。したがっ
て、２個の偏波モードの強度の変動により引き起こされ
る強度型位相誤差（すなわち、第III群の位相誤差）は
実質的に存在しないであろう。
２個の特定の具体例のみが提示されてきたけれども、当
業者はこの発明が、２個の偏波モードの光が無相関であ
る限り、２個の偏波モード光出力の相対的な量に係わり
なく先に説明された効果を提供するであろうことを理解
するであろう。複屈折変調器202の機能は２個の偏波モ
ードが無相関であることを保証することである。
業者はこの発明が、２個の偏波モードの光が無相関であ
る限り、２個の偏波モード光出力の相対的な量に係わり
なく先に説明された効果を提供するであろうことを理解
するであろう。複屈折変調器202の機能は２個の偏波モ
ードが無相関であることを保証することである。
Ｉ型およびIII型誤差の組合わされた改良 第23図は無相関ファイバセグメント200、複屈折変調器2
02、45゜の接続204、および偏波器220と結合して無相関
セグメント58および複屈折変調器60を使用することを介
し振幅型位相誤差（第Ｉ群）および強度型位相誤差（第
III群）の減少を達成するための、第20図の回転センサ
と組合わされた第６図の回転センサを例示している。
02、45゜の接続204、および偏波器220と結合して無相関
セグメント58および複屈折変調器60を使用することを介
し振幅型位相誤差（第Ｉ群）および強度型位相誤差（第
III群）の減少を達成するための、第20図の回転センサ
と組合わされた第６図の回転センサを例示している。
第24図は付加的な複屈折変調器500が複屈折ファイバ11
のループ部分16に位置決めされる、この発明の代替の実
施例を例示する。ループ複屈折変調器500はループ部分1
6の中心に関し非対称的である或る場所でループ部分16
に設置される。たとえば、ループ複屈折変調器500は第
２の方向性カプラ14のポートＤよりも第２の方向性カプ
ラ14のポートＣにより近接して設置されるように示され
ている。ループ複屈折変調器500の機能は先に説明され
たように、２個の偏波モードで移動する光波間に時間に
より変化する位相シフトを引き起こす時間により変化す
る複屈折を誘起することである。このことは、時間方向
で偏波モードの一方から（たとえば、モードｉから）偏
波モードの他方へ（たとえば、モードｊへ）結合される
光エネルギが反時計方向の結合された光エネルギと無相
関になるようにする。したがって、時計方向で各モード
に結合された光は反時計方向で対応するモードに結合さ
れた光に干渉せず、したがって、そのような結合から生
じる強度型誤差を効果的に、実質的に減少または除去す
る。
のループ部分16に位置決めされる、この発明の代替の実
施例を例示する。ループ複屈折変調器500はループ部分1
6の中心に関し非対称的である或る場所でループ部分16
に設置される。たとえば、ループ複屈折変調器500は第
２の方向性カプラ14のポートＤよりも第２の方向性カプ
ラ14のポートＣにより近接して設置されるように示され
ている。ループ複屈折変調器500の機能は先に説明され
たように、２個の偏波モードで移動する光波間に時間に
より変化する位相シフトを引き起こす時間により変化す
る複屈折を誘起することである。このことは、時間方向
で偏波モードの一方から（たとえば、モードｉから）偏
波モードの他方へ（たとえば、モードｊへ）結合される
光エネルギが反時計方向の結合された光エネルギと無相
関になるようにする。したがって、時計方向で各モード
に結合された光は反時計方向で対応するモードに結合さ
れた光に干渉せず、したがって、そのような結合から生
じる強度型誤差を効果的に、実質的に減少または除去す
る。
第１図は例示の回転センサの概略図であり、光源からの
光が結合される光ファイバの１個の連続したストランド
を示し、かつそのような１個の連続したストランドから
形成されるセンシングループを示し、さらに第１図はフ
ァイバループを介し逆伝搬する波の間の位相差を検出す
るための検出システムを示す。 第２図は第１図のファイバループの概念的モデルを例示
する概略図であり、偏波モードの具体的な対に対し、フ
ァイバループを横断するときの逆伝搬する波の電界成分
を示している。 第３図は第２図の概念的モデルの概略図であり、ファイ
バループを横切った後に逆伝搬する波の電界成分を示し
ている。 第４図は光出力信号のベクトル図であり、第３図に示さ
れる電界成分から生じる「dc」項のベクトル和を示す実
軸に沿った方向を向けられたベクトルと、第３図に示さ
れる電界成分から生じる干渉項のベクトル和を表わすフ
ェーザーの態様で回転する別なベクトルを示し、さらに
干渉項を表わすベクトルの、１）回転により誘起された
サグナック位相差および２）非回転式に誘起された位相
差により引き起こされた位相誤差への応答をさらに例示
している。 第５図は第４図のベクトル図に対応し、サグナック位相
差に対する、検出器により測定されるような光学強度の
グラフであり、非回転式に誘起される位相誤差の効果を
例示している。 第６図はこの発明の回転センサの実施例の概略図であ
り、第１の方向性カプラと第２の方向性カプラの間に配
列される複屈折変調器を示している。 第７図はこの発明の複屈折変調器の部分的な斜視図であ
り、２個の石英スラブの間にサンドイッチ状にされかつ
圧電変換器により駆動される光ファイバを示し、さらに
また圧電変換器を駆動するための信号源の概略的な表示
を含んでいる。 第８図は第７の線８−８に沿って破断された複屈折変調
器の断面図である。 第９図は水平軸での温度関数とバーチカルスケールでの
複屈折により引き起こされる各オフセット誤差との間の
関係のグラフ図である。 第10図は時間の関数で圧電駆動信号をグラフで表わした
ものである。 第11図は時間関数で複屈折変調器により引き起こされる
角オフセット誤差の変動をグラフで表わしたものであ
る。 第12図は温度の組合わされた効果により引き起こされた
角オフセット誤差と複屈折変調器との間の関係をグラフ
で表わしたものであり、角オフセット誤差の０への平均
化を示している。 第13図は、第12図におけるのと同じであるが温度関数の
異なる大きさに対し、温度の組合わされた効果により引
き起こされる角オフセット誤差と複屈折変調器との間の
関係をグラフで表わしたものであり、再び各オフセット
誤差の０への平均化を示している。 第14図は複屈折変調の関数で振幅型誤差をグラフで表わ
したものであり、複屈折変調の振幅が２πの倍数である
ときに振幅型位相誤差が０に減じることを示している。 第15図は第III群の電界成分から生じる干渉項のベクト
ル図である。 第16図は第15図の２個のベクトルのベクトル和を表わす
結果として生じるベクトルを示し、かつそのような結果
として生じるベクトル和と関連する位相誤差を例示す
る、ベクトル図である。 第17図は大きさが等化された第15図のベクトルを示すベ
クトル図である。 第18図は第17図のベクトルのベクトル和を表わす、結果
として生じるベクトルのベクトル図であり、位相誤差が
ベクトルの大きさを等化することにより除去され得るこ
とを例示している。 第19図はサグナック位相差に対する、検出器により測定
されるような光強度のグラフであり、位相誤差を０と仮
定して、第４図の干渉ベクトルの大きさの変化の効果を
例示している。 第20図はこの発明の回転センサの実施例の概略図であ
り、ファイバの２個の偏波モードの光、45゜の接続、お
よび第１および第２の方向性カプラの間に配列される偏
波器を無相関にするための手段を示している。 第21A図ないし第21E図は、実質的にすべての光が一方の
偏波モードで45゜の接続へ入射するときの強度型位相誤
差への無相関手段、45゜の接続、および偏波器の効果を
グラフ式に例示している。 第22A図ないし第22I図は45゜の接続へ入射する光が双方
の偏波モードの無相関の光を含むときの無相関手段、45
゜の接続、および偏波器の効果をグラフ式に例示してい
る。 第23図は第20図の無相関手段、45゜の接続、および偏波
器と結合して第６図ないし第８図の複屈折変調器を含む
この発明の好ましい実施例の概略図である。 第24図はこの発明の代替の実施例であり、センサで強度
型位相誤差を減じるために、センサのループ部分に非対
称的に設置された複屈折変調器を示している。 図において、10は光源、11は光ファイバ、12および14は
方向性カプラ、16はループ、20は光検出器、24は増幅
器、26は信号発生器、28は位相変調器、58は無相関セグ
メント、60は複屈折変調器、62および64は石英スラブ、
66は圧電変換器、74は変調源、200は無相関セグメン
ト、202は複屈折変調器、204は45゜の接続、206および2
08は接続の端部、220は偏波器である。
光が結合される光ファイバの１個の連続したストランド
を示し、かつそのような１個の連続したストランドから
形成されるセンシングループを示し、さらに第１図はフ
ァイバループを介し逆伝搬する波の間の位相差を検出す
るための検出システムを示す。 第２図は第１図のファイバループの概念的モデルを例示
する概略図であり、偏波モードの具体的な対に対し、フ
ァイバループを横断するときの逆伝搬する波の電界成分
を示している。 第３図は第２図の概念的モデルの概略図であり、ファイ
バループを横切った後に逆伝搬する波の電界成分を示し
ている。 第４図は光出力信号のベクトル図であり、第３図に示さ
れる電界成分から生じる「dc」項のベクトル和を示す実
軸に沿った方向を向けられたベクトルと、第３図に示さ
れる電界成分から生じる干渉項のベクトル和を表わすフ
ェーザーの態様で回転する別なベクトルを示し、さらに
干渉項を表わすベクトルの、１）回転により誘起された
サグナック位相差および２）非回転式に誘起された位相
差により引き起こされた位相誤差への応答をさらに例示
している。 第５図は第４図のベクトル図に対応し、サグナック位相
差に対する、検出器により測定されるような光学強度の
グラフであり、非回転式に誘起される位相誤差の効果を
例示している。 第６図はこの発明の回転センサの実施例の概略図であ
り、第１の方向性カプラと第２の方向性カプラの間に配
列される複屈折変調器を示している。 第７図はこの発明の複屈折変調器の部分的な斜視図であ
り、２個の石英スラブの間にサンドイッチ状にされかつ
圧電変換器により駆動される光ファイバを示し、さらに
また圧電変換器を駆動するための信号源の概略的な表示
を含んでいる。 第８図は第７の線８−８に沿って破断された複屈折変調
器の断面図である。 第９図は水平軸での温度関数とバーチカルスケールでの
複屈折により引き起こされる各オフセット誤差との間の
関係のグラフ図である。 第10図は時間の関数で圧電駆動信号をグラフで表わした
ものである。 第11図は時間関数で複屈折変調器により引き起こされる
角オフセット誤差の変動をグラフで表わしたものであ
る。 第12図は温度の組合わされた効果により引き起こされた
角オフセット誤差と複屈折変調器との間の関係をグラフ
で表わしたものであり、角オフセット誤差の０への平均
化を示している。 第13図は、第12図におけるのと同じであるが温度関数の
異なる大きさに対し、温度の組合わされた効果により引
き起こされる角オフセット誤差と複屈折変調器との間の
関係をグラフで表わしたものであり、再び各オフセット
誤差の０への平均化を示している。 第14図は複屈折変調の関数で振幅型誤差をグラフで表わ
したものであり、複屈折変調の振幅が２πの倍数である
ときに振幅型位相誤差が０に減じることを示している。 第15図は第III群の電界成分から生じる干渉項のベクト
ル図である。 第16図は第15図の２個のベクトルのベクトル和を表わす
結果として生じるベクトルを示し、かつそのような結果
として生じるベクトル和と関連する位相誤差を例示す
る、ベクトル図である。 第17図は大きさが等化された第15図のベクトルを示すベ
クトル図である。 第18図は第17図のベクトルのベクトル和を表わす、結果
として生じるベクトルのベクトル図であり、位相誤差が
ベクトルの大きさを等化することにより除去され得るこ
とを例示している。 第19図はサグナック位相差に対する、検出器により測定
されるような光強度のグラフであり、位相誤差を０と仮
定して、第４図の干渉ベクトルの大きさの変化の効果を
例示している。 第20図はこの発明の回転センサの実施例の概略図であ
り、ファイバの２個の偏波モードの光、45゜の接続、お
よび第１および第２の方向性カプラの間に配列される偏
波器を無相関にするための手段を示している。 第21A図ないし第21E図は、実質的にすべての光が一方の
偏波モードで45゜の接続へ入射するときの強度型位相誤
差への無相関手段、45゜の接続、および偏波器の効果を
グラフ式に例示している。 第22A図ないし第22I図は45゜の接続へ入射する光が双方
の偏波モードの無相関の光を含むときの無相関手段、45
゜の接続、および偏波器の効果をグラフ式に例示してい
る。 第23図は第20図の無相関手段、45゜の接続、および偏波
器と結合して第６図ないし第８図の複屈折変調器を含む
この発明の好ましい実施例の概略図である。 第24図はこの発明の代替の実施例であり、センサで強度
型位相誤差を減じるために、センサのループ部分に非対
称的に設置された複屈折変調器を示している。 図において、10は光源、11は光ファイバ、12および14は
方向性カプラ、16はループ、20は光検出器、24は増幅
器、26は信号発生器、28は位相変調器、58は無相関セグ
メント、60は複屈折変調器、62および64は石英スラブ、
66は圧電変換器、74は変調源、200は無相関セグメン
ト、202は複屈折変調器、204は45゜の接続、206および2
08は接続の端部、220は偏波器である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ハーバート・ジェイ・ショウ アメリカ合衆国、カリフォルニア州、スタ ンフォード アルバラードウ・ロウ、719 (56)参考文献 実開 昭61−19713（ＪＰ，Ｕ) 特表 昭58−501876（ＪＰ，Ａ)
Claims (16)
- 【請求項１】光ファイバ回転センサであって、 ループを形成する複屈折光ファイバと、 前記ループを閉じるためのカプラと、 光を生じるための光源とを特徴とし、前記光源および前
記ファイバは、前記光が２個の直交偏波モードで伝搬す
るように、前記光が前記ファイバに導入されるようにす
るように配置され、 前記光が前記２個の直交偏波モード間で実質的に等しく
分割されるように、前記光源と前記カプラ間に配置さ
れ、前記モードの光の強度を等化するための手段と、 前記光源と前記等化手段との間に配置され、前記等化手
段に到達する前に前記一方のモードの光と前記他方のモ
ードの光との間の位相の相関性を減じるための手段と、 前記モードの間で分割される前記光を受取るために前記
等化手段と前記カプラとの間に配置される偏波器とを特
徴とし、実質的にすべての光がカプラに到達すると前記
モードのうち一方になるように、前記偏波器が前記偏波
モードの一方の光を阻止する一方で前記偏波モードのう
ち他方の光を通過させ、 前記カプラは前記偏波器を通過した後に光を分裂し、前
記ループのまわりを逆伝搬する１対の光を提供し、前記
カプラは前記波を再結合し出力信号を形成し、さらに前
記偏波器に伝搬するように前記出力信号を結合し、さら
に 前記偏波器を通過した後に前記出力信号を検出するため
の手段を特徴とする、センサ。 - 【請求項２】前記光源と前記カプラ間の前記光ファイバ
の直線部分をさらに特徴とし、前記等化手段、相関性を
減じるための前記手段、および前記偏波器が前記直線部
分により光学的に相互接続される特許請求の範囲第１項
に記載のセンサ。 - 【請求項３】前記偏波器と前記カプラの間に配置され、
前記偏波器と前記カプラとの間で伝搬する光の間の相関
性を減じるための第２の手段をさらに特徴とする、特許
請求の範囲第１項に記載のセンサ。 - 【請求項４】相関性を減じるための前記第２の手段が前
記光ファイバで周期的な時間により変化する複屈折を誘
起する複屈折変調器を特徴とし、前記時間により変化す
る複屈折は前記時間により変化する複屈折の期間に亘り
実質的に０に等しい平均的な大きさを有する前記出力信
号に位相誤差を引き起こす、特許請求の範囲第３項に記
載のセンサ。 - 【請求項５】前記検出手段が光検出器と、前記出力信号
を前記光検出器に結合するための前記偏波器と前記光源
との間に配置された第２のカプラとを特徴とする、特許
請求の範囲第１項に記載のセンサ。 - 【請求項６】前記偏波器が光ファイバ偏波器を特徴とす
る、特許請求の範囲第１項記載のセンサ。 - 【請求項７】前記等化手段が前記光源と前記偏波器との
間の光ファイバの長尺での接続を特徴とし、前記接続は
接続の一方の側の前記ファイバの複屈折の軸が前記接続
の他方の側の前記ファイバの複屈折の軸に関して45゜の
角度で配向される、特許請求の範囲第１項に記載のセン
サ。 - 【請求項８】相関性を減じるための前記手段が光ファイ
バのコヒーレント長よりも大きい長尺を有する複屈折光
ファイバの一部を特徴とする、特許請求の範囲第１項に
記載のセンサ。 - 【請求項９】一方のモードの光と他方のモードの光との
間の位相の相関性を減じるための前記手段が複屈折変調
器をさらに特徴とする、特許請求の範囲第８項に記載の
センサ。 - 【請求項１０】前記光源が広帯域光源である、特許請求
の範囲第１項に記載のセンサ。 - 【請求項１１】前記光源がスーパールミネセント・ダイ
オードである、特許請求の範囲第10項に記載のセンサ。 - 【請求項１２】光ファイバ回転センサにおいて、前記光
ファイバで環境により誘起された複屈折により引き起こ
された位相誤差を減じるための方法であって、 前記光を伝搬するために第１および第２の偏波モードを
有する光ファイバの入力部分へ光を導入する段階と、 前記第１の偏波モードの光が前記第２の偏波モードの光
と無相関になるようにし、無相関な光を提供する段階
と、 最初前記第１の偏波モードであったいかなる光も前記２
個の偏波モード間で等しく分割され、さらに最初前記第
２の偏波モードであったいかなる光もまた前記２個の偏
波モード間で等しく分割され、等化された強度の光を提
供するように、前記偏波モードの各々の光を等しい部分
に分割する段階と、 実質的にすべての前記第１の偏波モードの光が前記偏波
器により伝送されさらに実質的にすべての前記第２の偏
波モードの光が前記偏波器により阻止されるように、前
記偏波モードの各々の等化された強度の無相関の光に偏
波器を通過させる段階と、 前記偏波器により伝送される光を２個の実質的に等しい
部分に分割しさらに前記部分の一方を光センシングルー
プのまわりを時計方向に伝搬する一方で前記部分の他方
を前記光センシングループのまわりを反時計方向に伝搬
する段階とを特徴とし、前記第１の偏波モードの光の一
部が前記第２の偏波モードに結合されさらに前記第２の
偏波モードの光の一部が前記第１の偏波モードに結合さ
れ、 前記時計方向に伝搬する光部分を前記反時計方向に伝搬
する光部分と組合わせ、光出力信号を与える段階と、 前記偏波器が実質的にすべての前記第１の偏波モードの
光を伝送しかつ実質的にすべての前記第２の偏波モード
の光を阻止するように、前記光出力信号に前記偏波器を
通過させる段階と、さらに 前記偏波器を通過した後に前記光出力信号を検出し、前
記光センシングループの角回転に応答する回転出力信号
を与える段階とを特徴とする、方法。 - 【請求項１３】第１の偏波モードの光が第２の偏波モー
ドの光と無相関になるようにする段階は、光に光ファイ
バのコヒーレント長よりも大きい長尺を有する複屈折光
ファイバのセグメントを通過させる段階を特徴とする、
特許請求の範囲第12項に記載の方法。 - 【請求項１４】第１の偏波モードの光の位相が第２の偏
波モードの光の位相に関し周期的に変化されるように、
第１の偏波モードの光が第２の偏波モードの光と無相関
になるようにする段階が複屈折光ファイバで周期的な時
間により変化する複屈折を誘起する段階をさらに特徴と
する、特許請求の範囲第13項に記載の方法。 - 【請求項１５】複屈折光ファイバで周期的な時間により
変化する複屈折を誘起する前記段階が複屈折のその軸の
一方に沿って光ファイバを周期的に圧搾する段階を特徴
とする、特許請求の範囲第14項に記載の方法。 - 【請求項１６】前記偏波モードの各々の光を等しい部分
に分割する前記段階が 光ファイバの第１の部分で複屈折の軸の第１の組に沿っ
て光を伝搬する段階と、さらに 複屈折の軸の前記第１の組に沿って伝搬する前記光を光
ファイバの第２の部分で複屈折の軸の第２の組に光学的
に結合する段階とを特徴とし、前記第２の組の軸は前記
第１の組の軸に関して45゜の角度で配向される、特許請
求の範囲第12項に記載の方法。
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-
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