JPH07113647A - 光ファイバジャイロ - Google Patents
光ファイバジャイロInfo
- Publication number
- JPH07113647A JPH07113647A JP34450393A JP34450393A JPH07113647A JP H07113647 A JPH07113647 A JP H07113647A JP 34450393 A JP34450393 A JP 34450393A JP 34450393 A JP34450393 A JP 34450393A JP H07113647 A JPH07113647 A JP H07113647A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical fiber
- light source
- light
- optical
- polarization
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 偏光子を使用せずに、偏光に基づく干渉雑音
を除去する手段を備えた光ファイバジャイロを提供す
る。 【構成】 レーザ光源１の光出射端の反対側には受光器
が配置され、レーザ光源１から出射された光は、光カプ
ラ２を介して左右の回り光として光ファイバセンシング
ループ５に送られ、戻り光は、再び光カプラ２を介して
受光器に入射される。光ファイバとして偏波面保存光フ
ァイバを用い、光源から光カプラまでの光ファイバ長と
光源の波長と光ファイバの結合長から求まる、直交する
２偏光が光源から光カプラまで伝搬するときの位相差か
ら求めた距離差が、光源の可干渉距離以上であるように
構成する。 【効果】 受光器内蔵の光源を使用し、且つ偏光子を除
去したので組み立てが容易になり、組立後の信頼性も向
上する。
を除去する手段を備えた光ファイバジャイロを提供す
る。 【構成】 レーザ光源１の光出射端の反対側には受光器
が配置され、レーザ光源１から出射された光は、光カプ
ラ２を介して左右の回り光として光ファイバセンシング
ループ５に送られ、戻り光は、再び光カプラ２を介して
受光器に入射される。光ファイバとして偏波面保存光フ
ァイバを用い、光源から光カプラまでの光ファイバ長と
光源の波長と光ファイバの結合長から求まる、直交する
２偏光が光源から光カプラまで伝搬するときの位相差か
ら求めた距離差が、光源の可干渉距離以上であるように
構成する。 【効果】 受光器内蔵の光源を使用し、且つ偏光子を除
去したので組み立てが容易になり、組立後の信頼性も向
上する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光ファイバジャイロに
関するものである。
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来技術の一例として位相変調方式を用
いた光ファイバジャイロについて、その構成と作用につ
いて図３により説明する。光ファイバジャイロの光学系
は、レーザ光源１、偏光子３、センンシングループ５
（光ファイバコイル）、受光器６、２個の光カプラ２
ａ、２ｂ及び光ファイバコイルの伝搬光を位相変調する
ための位相変調器４から構成されている。光源１から出
射されたレーザ光は、光カプラ２ａで分岐され、その一
方の分岐光が偏光子３及び光カプラ２ｂを介してセンシ
ングループ５に左回り光及び右回り光として送り込まれ
る。センシングループ５を伝搬した光は、光カプラ２ｂ
によって再び合成され、偏光子３及び光カプラ２ａを介
して受光器６に導かれる。センシングループ５が移動体
と共に或る角速度Ωをもって回転すると、左右の回り光
の間にサニャック（Ｓａｇｎａｃ）効果による位相差Φ
s （以下単に「サニャック位相差」という）が発生す
る。サニャック位相差Φs とセンシングループの回転角
速度Ωとの間には、次式で示す比例関係が成立するか
ら、左右の回り光の間の位相差（即ちサニャック位相差
Φs ）を計測することによって回転角速度Ωを求めるこ
とが可能である。 Ω＝Φs ／ａ （１） 但し、ａ＝４πＲｌ／λｃであり、Ｒ：センシングルー
プの半径、ｌ：センシングループ長、λ：光源の波長、
ｃ：光速、である。受光器６によって光電変換された出
力信号は、プリアンプ７を介して信号処理回路８に送り
込まれる。その際、位相変調器による変調信号周波数及
びその高調波周波数成分が同期検波される。信号処理回
路８は回転角速度Ωを求めるための処理及び演算を実行
し、更に位相変調器４を駆動する。図４は、図３の構成
のうち一部の部品を除去した他の従来例である。この従
来技術では、光源となるレーザダイオードの後面に光検
出素子を結合し、光源を光発生器及び光増幅器として用
いている。即ち光源１から出射された光はセンシングル
ープ５に伝搬された後、光カプラ２、偏光子３を介して
再び光源に戻ってくるが、光はレーザダイオードによっ
て増幅されてから光検出器で検出される。
いた光ファイバジャイロについて、その構成と作用につ
いて図３により説明する。光ファイバジャイロの光学系
は、レーザ光源１、偏光子３、センンシングループ５
（光ファイバコイル）、受光器６、２個の光カプラ２
ａ、２ｂ及び光ファイバコイルの伝搬光を位相変調する
ための位相変調器４から構成されている。光源１から出
射されたレーザ光は、光カプラ２ａで分岐され、その一
方の分岐光が偏光子３及び光カプラ２ｂを介してセンシ
ングループ５に左回り光及び右回り光として送り込まれ
る。センシングループ５を伝搬した光は、光カプラ２ｂ
によって再び合成され、偏光子３及び光カプラ２ａを介
して受光器６に導かれる。センシングループ５が移動体
と共に或る角速度Ωをもって回転すると、左右の回り光
の間にサニャック（Ｓａｇｎａｃ）効果による位相差Φ
s （以下単に「サニャック位相差」という）が発生す
る。サニャック位相差Φs とセンシングループの回転角
速度Ωとの間には、次式で示す比例関係が成立するか
ら、左右の回り光の間の位相差（即ちサニャック位相差
Φs ）を計測することによって回転角速度Ωを求めるこ
とが可能である。 Ω＝Φs ／ａ （１） 但し、ａ＝４πＲｌ／λｃであり、Ｒ：センシングルー
プの半径、ｌ：センシングループ長、λ：光源の波長、
ｃ：光速、である。受光器６によって光電変換された出
力信号は、プリアンプ７を介して信号処理回路８に送り
込まれる。その際、位相変調器による変調信号周波数及
びその高調波周波数成分が同期検波される。信号処理回
路８は回転角速度Ωを求めるための処理及び演算を実行
し、更に位相変調器４を駆動する。図４は、図３の構成
のうち一部の部品を除去した他の従来例である。この従
来技術では、光源となるレーザダイオードの後面に光検
出素子を結合し、光源を光発生器及び光増幅器として用
いている。即ち光源１から出射された光はセンシングル
ープ５に伝搬された後、光カプラ２、偏光子３を介して
再び光源に戻ってくるが、光はレーザダイオードによっ
て増幅されてから光検出器で検出される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】図３に示す従来技術で
は、光源、センシングループの他に、受光器１台、光カ
プラ２台、偏光子１台が必要であり、部品点数が多く高
価になり、組み立てにも手間がかかる。一方、図４の従
来技術では、光源と受光器を一体化することにより受光
器用の光路、光カプラを省くことはできるが、光の偏波
状態による干渉雑音を除去するために偏光子を使用して
いる点では図３の従来技術と同様である。本発明は、光
ファイバジャイロの性能を劣化させることなく偏光子を
除去することにより、大幅に部品数を減らすと共に上記
従来技術の欠点を解消した新規な光ファイバジャイロを
提供することを目的とする。
は、光源、センシングループの他に、受光器１台、光カ
プラ２台、偏光子１台が必要であり、部品点数が多く高
価になり、組み立てにも手間がかかる。一方、図４の従
来技術では、光源と受光器を一体化することにより受光
器用の光路、光カプラを省くことはできるが、光の偏波
状態による干渉雑音を除去するために偏光子を使用して
いる点では図３の従来技術と同様である。本発明は、光
ファイバジャイロの性能を劣化させることなく偏光子を
除去することにより、大幅に部品数を減らすと共に上記
従来技術の欠点を解消した新規な光ファイバジャイロを
提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、レーザ光源の
光出射端の反対側に配置した受光器で信号光を検出する
光ファイバジャイロにおいて、光ファイバとして偏波面
保存光ファイバを用いると共に、光源から光カプラまで
の光ファイバ長と光源の波長と光ファイバの結合長から
求まる、直交する２偏光が光源から光カプラまで伝搬す
るときの位相差から求めた距離差が、光源の可干渉距離
以上であるように構成したものである。また特に、直線
偏光に近い特性を有するレーザ光源を使用した場合に
は、前記構成において光源出射光の偏光軸を偏波面保存
光ファイバの固有偏光軸に対して４５度程度傾けて光を
入射するように構成する。これによって光ファイバジャ
イロの性能を劣化させることなく大幅に部品点数を減ら
したものである。
光出射端の反対側に配置した受光器で信号光を検出する
光ファイバジャイロにおいて、光ファイバとして偏波面
保存光ファイバを用いると共に、光源から光カプラまで
の光ファイバ長と光源の波長と光ファイバの結合長から
求まる、直交する２偏光が光源から光カプラまで伝搬す
るときの位相差から求めた距離差が、光源の可干渉距離
以上であるように構成したものである。また特に、直線
偏光に近い特性を有するレーザ光源を使用した場合に
は、前記構成において光源出射光の偏光軸を偏波面保存
光ファイバの固有偏光軸に対して４５度程度傾けて光を
入射するように構成する。これによって光ファイバジャ
イロの性能を劣化させることなく大幅に部品点数を減ら
したものである。
【０００５】
【作用】一般に干渉型光ファイバジャイロに使用する光
源は低コヒーレンスのものであり、その出射光は完全な
直線偏光ではない。したがって、通常、偏光子を用いて
直線偏光とし１偏光のみの干渉を検出して干渉雑音を除
去している。本発明では、光源の波長λとスペクトル半
値幅Δλで決まる干渉距離λ2 ／Δλ以上の距離差を２
偏光間に与えることにより相互にインコヒーレントな関
係とし、干渉雑音を除去している。
源は低コヒーレンスのものであり、その出射光は完全な
直線偏光ではない。したがって、通常、偏光子を用いて
直線偏光とし１偏光のみの干渉を検出して干渉雑音を除
去している。本発明では、光源の波長λとスペクトル半
値幅Δλで決まる干渉距離λ2 ／Δλ以上の距離差を２
偏光間に与えることにより相互にインコヒーレントな関
係とし、干渉雑音を除去している。
【０００６】
【実施例】図１により本発明の光ファイバジャイロの実
施例を説明する。レーザ光源１はその出射端の反対側に
受光器を配置したものを使用する。光カプラ２、位相変
調器４、センシングループ５は従来の光ファイバジャイ
ロで使用される構成と同じであるが、偏光子は除去され
ている。また信号処理回路等の電子回路は図では省略さ
れているが、従来例と同様に検出器に接続される。そし
て本発明では、光ファイバはセンシングループを含め全
て偏波面保存光ファイバを使用すると共に、光源から光
カプラまでの光ファイバ長をＬ、光源の波長をλ、光フ
ァイバ結合長をＬb とすると、直交する２偏光が光ファ
イバ長Ｌを伝搬する間に生ずる伝搬距離差λ・Ｌ／Ｌb
を、光源の波長λとスペクトル半値幅Δλで決まる干渉
距離λ2 ／Δλに対して、 λ・Ｌ／Ｌb ＞λ2 ／Δλ （２） の条件で、光源から光カプラまでの距離を設計する。光
源として、ＰＩＮフォトダイオードを内蔵したＧａＡｌ
Ａｓレーザダイオードを使用し、光ファイバとして楕円
コア型偏波面保存光ファイバを使用した例について実測
値を示すと、光源波長０．７８μｍで偏波面保存光ファ
イバの結合長は約２ｍｍ、光源の可干渉距離は約１ｍ
ｍ、したがって、上式に各数値を代入して、光ファイバ
長Ｌを求めると、 Ｌ＞２．５６４ｍ （３） において干渉雑音を低減することができる。一方、光源
については、直線偏光に近い特性を有する場合、前述の
ような設計を実施してもセンシングループに入射される
光は無偏光状態にならない。そこで、図２のように光源
出射光の偏光軸を偏波面保存光ファイバの固有偏光軸に
対して４５度傾けて光を入射する構成をとらなければな
らない。実際に光ファイバ長Ｌを３ｍとして本発明の光
ファイバジャイロの角速度ドリフト特性を測定したとこ
ろ、光カプラ１個と偏光子を除去した構成でありながら
従来の光ファイバジャイロと同等の評価結果が得られ
た。上記実施例では位相変調方式のオープンループタイ
プを例にとり説明したが、クローズドタイプの光ファイ
バジャイロにも適用できる。
施例を説明する。レーザ光源１はその出射端の反対側に
受光器を配置したものを使用する。光カプラ２、位相変
調器４、センシングループ５は従来の光ファイバジャイ
ロで使用される構成と同じであるが、偏光子は除去され
ている。また信号処理回路等の電子回路は図では省略さ
れているが、従来例と同様に検出器に接続される。そし
て本発明では、光ファイバはセンシングループを含め全
て偏波面保存光ファイバを使用すると共に、光源から光
カプラまでの光ファイバ長をＬ、光源の波長をλ、光フ
ァイバ結合長をＬb とすると、直交する２偏光が光ファ
イバ長Ｌを伝搬する間に生ずる伝搬距離差λ・Ｌ／Ｌb
を、光源の波長λとスペクトル半値幅Δλで決まる干渉
距離λ2 ／Δλに対して、 λ・Ｌ／Ｌb ＞λ2 ／Δλ （２） の条件で、光源から光カプラまでの距離を設計する。光
源として、ＰＩＮフォトダイオードを内蔵したＧａＡｌ
Ａｓレーザダイオードを使用し、光ファイバとして楕円
コア型偏波面保存光ファイバを使用した例について実測
値を示すと、光源波長０．７８μｍで偏波面保存光ファ
イバの結合長は約２ｍｍ、光源の可干渉距離は約１ｍ
ｍ、したがって、上式に各数値を代入して、光ファイバ
長Ｌを求めると、 Ｌ＞２．５６４ｍ （３） において干渉雑音を低減することができる。一方、光源
については、直線偏光に近い特性を有する場合、前述の
ような設計を実施してもセンシングループに入射される
光は無偏光状態にならない。そこで、図２のように光源
出射光の偏光軸を偏波面保存光ファイバの固有偏光軸に
対して４５度傾けて光を入射する構成をとらなければな
らない。実際に光ファイバ長Ｌを３ｍとして本発明の光
ファイバジャイロの角速度ドリフト特性を測定したとこ
ろ、光カプラ１個と偏光子を除去した構成でありながら
従来の光ファイバジャイロと同等の評価結果が得られ
た。上記実施例では位相変調方式のオープンループタイ
プを例にとり説明したが、クローズドタイプの光ファイ
バジャイロにも適用できる。
【０００７】
【発明の効果】本発明によれば、従来構成の光ファイバ
ジャイロの性能を劣化させることなく、受光器内蔵の光
源、光カプラ、センシングループ各一台で光ファイバジ
ャイロを構成できるので、安価になり、かつ組み立ても
容易になる。また、部品点数を減らしたので組立後の故
障、狂いも少なくなり信頼性を向上することができる。
また光源として、ある程度のコヒーレンシイを有する市
販の安価なレーザが適用できるので経済性が増す。
ジャイロの性能を劣化させることなく、受光器内蔵の光
源、光カプラ、センシングループ各一台で光ファイバジ
ャイロを構成できるので、安価になり、かつ組み立ても
容易になる。また、部品点数を減らしたので組立後の故
障、狂いも少なくなり信頼性を向上することができる。
また光源として、ある程度のコヒーレンシイを有する市
販の安価なレーザが適用できるので経済性が増す。
【図１】本発明に係る光ファイバジャイロの一実施例を
示す構成図。
示す構成図。
【図２】光源出射光と偏波面保存光ファイバの偏光軸方
位の関係を示す説明図。
位の関係を示す説明図。
【図３】従来の光ファイバジャイロの第１の例を示す構
成図。
成図。
【図４】従来の光ファイバジャイロの第２の例を示す構
成図。
成図。
１ レーザ光源 ２ 光カプラ ３ 偏光子 ４ 位相変調器 ５ センシングループ ６ 受光器 ７ プリアンプ ８ 信号処理回路 ９ レンズ １０ 楕円コア型偏波面保存光ファイバ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大貫 渉 茨城県日立市日高町５丁目１番１号 日立 電線株式会社日高工場内 (72)発明者 鉄 寿幸 茨城県日立市日高町５丁目１番１号 日立 電線株式会社日高工場内
Claims (2)
- 【請求項１】 レーザ光源と、光ファイバセンシングル
ープと、レーザ光源から出射された光を分岐して左右の
回り光として光ファイバセンシングループに送り込み、
同ループを伝搬して戻った光を再び合成する光カプラ
と、前記各光学素子を接続する光ファイバと、合成され
た光を受光する、レーザ光源の光出射端の反対側に配置
した受光器と、受光器で検出した信号を処理することに
より回転角速度を得る電子回路とを備えた光ファイバジ
ャイロにおいて、光ファイバに偏波面保存光ファイバを
用いると共に、前記光源から光カプラまでの光ファイバ
長と光源の波長と光ファイバの結合長から求まる、直交
する２偏光が光源から光カプラまで伝搬するときの位相
差から求めた距離差が、光源の可干渉距離以上であるよ
うに構成したことを特徴とする光ファイバジャイロ。 - 【請求項２】 レーザ光源出射光の偏光軸を偏波面保存
光ファイバの固有偏光軸に対して略４５度傾けて光を入
射するように構成したことを特徴とする請求項１記載の
光ファイバジャイロ。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34450393A JPH07113647A (ja) | 1993-08-23 | 1993-12-20 | 光ファイバジャイロ |
| US08/223,711 US5471301A (en) | 1993-08-23 | 1994-04-05 | Optical fiber gyro |
| CA002120850A CA2120850C (en) | 1993-08-23 | 1994-04-08 | Optical fiber gyro |
| DE4412764A DE4412764A1 (de) | 1993-08-23 | 1994-04-13 | Lichtleitfaser-Kreisel |
| FR9404433A FR2709346B1 (fr) | 1993-08-23 | 1994-04-14 | Gyroscope à fibre optique. |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22780293 | 1993-08-23 | ||
| JP5-227802 | 1993-08-23 | ||
| JP34450393A JPH07113647A (ja) | 1993-08-23 | 1993-12-20 | 光ファイバジャイロ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07113647A true JPH07113647A (ja) | 1995-05-02 |
Family
ID=26527875
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34450393A Pending JPH07113647A (ja) | 1993-08-23 | 1993-12-20 | 光ファイバジャイロ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07113647A (ja) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60140116A (ja) * | 1983-12-28 | 1985-07-25 | Tech Res & Dev Inst Of Japan Def Agency | 光フアイバレ−トセンサ |
| JPH0579845A (ja) * | 1990-08-09 | 1993-03-30 | Univ Leland Stanford Jr | 干渉計、その製造および感知方法 |
| JPH05187877A (ja) * | 1992-01-16 | 1993-07-27 | Japan Aviation Electron Ind Ltd | 光ファイバジャイロ |
-
1993
- 1993-12-20 JP JP34450393A patent/JPH07113647A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60140116A (ja) * | 1983-12-28 | 1985-07-25 | Tech Res & Dev Inst Of Japan Def Agency | 光フアイバレ−トセンサ |
| JPH0579845A (ja) * | 1990-08-09 | 1993-03-30 | Univ Leland Stanford Jr | 干渉計、その製造および感知方法 |
| JPH05187877A (ja) * | 1992-01-16 | 1993-07-27 | Japan Aviation Electron Ind Ltd | 光ファイバジャイロ |
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