JPH0743264B2 - 統合されたオプチック干渉計的ファイバジャイロスコープモジュール - Google Patents
統合されたオプチック干渉計的ファイバジャイロスコープモジュールInfo
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- JPH0743264B2 JPH0743264B2 JP1504744A JP50474489A JPH0743264B2 JP H0743264 B2 JPH0743264 B2 JP H0743264B2 JP 1504744 A JP1504744 A JP 1504744A JP 50474489 A JP50474489 A JP 50474489A JP H0743264 B2 JPH0743264 B2 JP H0743264B2
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- G—PHYSICS
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- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
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- G02F1/3137—Digital deflection, i.e. optical switching in an optical waveguide structure with intersecting or branching waveguides, e.g. X-switches and Y-junctions
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Description
【発明の詳細な説明】 発明の背景 この発明は一般に回転センサに関し、特にファイバオプ
チック回転センサに関する。より特定的に、この発明は
光回転センサの光入力および出力を処理するためのコン
ポネントを含む統合された光学モジュールに関する。
チック回転センサに関する。より特定的に、この発明は
光回転センサの光入力および出力を処理するためのコン
ポネントを含む統合された光学モジュールに関する。
ファイバオプチックリング干渉計は逆伝搬光波を導くフ
ァイバオプチック材料のループを典型的に備える。ルー
プを通った後、逆伝搬波は結合されて光出力信号を形成
するために建設的にまたは破壊的に干渉する。光出力信
号の強度は干渉の関数として変化し、これは逆伝搬波の
相対位相に依存する。
ァイバオプチック材料のループを典型的に備える。ルー
プを通った後、逆伝搬波は結合されて光出力信号を形成
するために建設的にまたは破壊的に干渉する。光出力信
号の強度は干渉の関数として変化し、これは逆伝搬波の
相対位相に依存する。
ファイバオプチックリング干渉計は回転検知のために特
に有用であることがわかっている。ループの回転は周知
のサニャック効果に従って逆伝搬波の間の相対位相差を
作成する。位相差の量はループの角速度の関数である。
逆伝搬波の干渉によって発生する光出力信号はループの
回転速度の関数として強度において変化する。回転検知
は光出力信号を検出してそれを処理し、回転速度を決定
することによってなされる。
に有用であることがわかっている。ループの回転は周知
のサニャック効果に従って逆伝搬波の間の相対位相差を
作成する。位相差の量はループの角速度の関数である。
逆伝搬波の干渉によって発生する光出力信号はループの
回転速度の関数として強度において変化する。回転検知
は光出力信号を検出してそれを処理し、回転速度を決定
することによってなされる。
慣性航法応用に適するために、回転センサは非常に広い
動的範囲を有しなければならない。回転センサは低くて
１時間あたりり0.01度、および高くて１秒あたり1000度
の回転速度を検出することができなければならない。測
定される上限および下限の比率は約109である。
動的範囲を有しなければならない。回転センサは低くて
１時間あたりり0.01度、および高くて１秒あたり1000度
の回転速度を検出することができなければならない。測
定される上限および下限の比率は約109である。
多くのファイバオプチックシステムにおいて、選択され
た点で既知の偏光状態の光を有するのが望ましいのは周
知である。いくつかのコンポーネントの出力は偏光に依
存する。したがって、このようなコンポーネントに対す
る既知の偏光入力を有することはエラーを最小化する。
偏光の状態は光ファイバ回転センサのような装置におい
て特に重要である。偏光された光ファイバ回転検知シス
テムにおいて、偏光における変化に対するドリフトエラ
ーは偏光器の品質によって決定される。
た点で既知の偏光状態の光を有するのが望ましいのは周
知である。いくつかのコンポーネントの出力は偏光に依
存する。したがって、このようなコンポーネントに対す
る既知の偏光入力を有することはエラーを最小化する。
偏光の状態は光ファイバ回転センサのような装置におい
て特に重要である。偏光された光ファイバ回転検知シス
テムにおいて、偏光における変化に対するドリフトエラ
ーは偏光器の品質によって決定される。
光ファイバにおける光の偏光および光の伝搬に馴染みが
あれば、本発明の理解が容易となるであろう。したがっ
て、ファイバにおける光波の伝搬および偏光を記述する
のに使われる概念を、簡単に説明する。
あれば、本発明の理解が容易となるであろう。したがっ
て、ファイバにおける光波の伝搬および偏光を記述する
のに使われる概念を、簡単に説明する。
光ファイバは、中央コアおよび周囲のクラッティングを
含む。クラッティングの屈折率はコアのそれよりも少さ
い。コア直径は非常に小さいので、コア−クラッティン
グインターフェイスへの光入射は、全反射によってコア
に残る。
含む。クラッティングの屈折率はコアのそれよりも少さ
い。コア直径は非常に小さいので、コア−クラッティン
グインターフェイスへの光入射は、全反射によってコア
に残る。
光波は、光波の周波数に等しい周波数を有する直交の電
場および磁場ベクトルを含む時間的に変化する電磁場に
よって、表わされるのは周知である。導き構造を通って
伝搬される電磁波は、正規（normal）モードのセットに
よって記述することができる。正規モードは、導き構
造、たとえばファイバオプチック導波路における、電場
および磁場の許容できる分布である。場分布は構造にお
けるエネルギーの分布に直接関係する。正規モードは、
導き構造における周波数および空間分布によって、波に
おける場コンポーネントを記述する数学的関数によって
一般に表わされている。導波路の正規モードを記述する
特定関数は、導波路のジオメトリに依存する。固定寸法
の円形断面を有する構造に限定される導かれた波である
ところの光ファイバでは、一定の周波数および空間分布
を有する場のみが大きな減衰なしで伝搬する。減衰され
ずに伝搬する場コンポーネントを有する波は、正規モー
ドとよばれる。単一のモードのファイバは、所与の周波
数の信号に対して、エネルギーの１空間分布、すなわち
１正規モードだけ伝搬する。
場および磁場ベクトルを含む時間的に変化する電磁場に
よって、表わされるのは周知である。導き構造を通って
伝搬される電磁波は、正規（normal）モードのセットに
よって記述することができる。正規モードは、導き構
造、たとえばファイバオプチック導波路における、電場
および磁場の許容できる分布である。場分布は構造にお
けるエネルギーの分布に直接関係する。正規モードは、
導き構造における周波数および空間分布によって、波に
おける場コンポーネントを記述する数学的関数によって
一般に表わされている。導波路の正規モードを記述する
特定関数は、導波路のジオメトリに依存する。固定寸法
の円形断面を有する構造に限定される導かれた波である
ところの光ファイバでは、一定の周波数および空間分布
を有する場のみが大きな減衰なしで伝搬する。減衰され
ずに伝搬する場コンポーネントを有する波は、正規モー
ドとよばれる。単一のモードのファイバは、所与の周波
数の信号に対して、エネルギーの１空間分布、すなわち
１正規モードだけ伝搬する。
正規モードを記述する際、電場および磁場の方向を、波
の伝搬方向に相対して述べるのが便利である。電場ベク
トルだけが、一般に光学軸と呼ばれる伝搬方向に対し
て、垂直であるのなら、波は横電気（TE）モードであ
る。磁場ベクトルだけが光学軸に対して垂直であるのな
ら、波は横磁気（TM）モードである。電場および磁場両
方のベクトルが光学軸に対して垂直であるのなら、波は
横電磁（TEM）モードである。
の伝搬方向に相対して述べるのが便利である。電場ベク
トルだけが、一般に光学軸と呼ばれる伝搬方向に対し
て、垂直であるのなら、波は横電気（TE）モードであ
る。磁場ベクトルだけが光学軸に対して垂直であるのな
ら、波は横磁気（TM）モードである。電場および磁場両
方のベクトルが光学軸に対して垂直であるのなら、波は
横電磁（TEM）モードである。
どの正規モードも、限定方向の場コンポーネントを要し
ない。たとえば、TEモードにおいて、電場は光学軸に対
して垂直であればどの方向でもよい。電磁波における電
場ベクトルの方向が、波の偏光である。一般に、波は、
所与モードに対して許容できるすべての方向に向かう電
場ベクトルの均一の分布があるランダムな偏光を有す
る。ある波における電場ベクトルすべてが特定の方向に
あれば、波は直線偏光される。電場が、等しい大きさで
互いに90度位相がシフトされる２つの直結電場コンポー
ネントを含むのなら、電場は円偏光される。これは正味
電場が、波の周波数に等しい角速度で伝搬方向を回転す
るベクトルだからである。２つの直線偏光が等しくな
い、または90度以外で位相がずれているなら、波は楕円
偏光を有する。一般に、任意の偏光は、２つの直交直線
偏光、２つの反対方向の円偏光、または直交する長軸を
有する２つの反対に回転する楕円偏光の和によって表わ
すことができる。
ない。たとえば、TEモードにおいて、電場は光学軸に対
して垂直であればどの方向でもよい。電磁波における電
場ベクトルの方向が、波の偏光である。一般に、波は、
所与モードに対して許容できるすべての方向に向かう電
場ベクトルの均一の分布があるランダムな偏光を有す
る。ある波における電場ベクトルすべてが特定の方向に
あれば、波は直線偏光される。電場が、等しい大きさで
互いに90度位相がシフトされる２つの直結電場コンポー
ネントを含むのなら、電場は円偏光される。これは正味
電場が、波の周波数に等しい角速度で伝搬方向を回転す
るベクトルだからである。２つの直線偏光が等しくな
い、または90度以外で位相がずれているなら、波は楕円
偏光を有する。一般に、任意の偏光は、２つの直交直線
偏光、２つの反対方向の円偏光、または直交する長軸を
有する２つの反対に回転する楕円偏光の和によって表わ
すことができる。
コアおよびクラッティングの境界は、場コンポーネント
の特定の周知の境界条件を満足させなければならない、
誘電インターフェイスである。たとえば、インターフェ
イスに並行な電場のコンポーネントは連続しなければな
らない。単一モード光ファイバは、コア−クラッティン
グインターフェイスに対して垂直な電場コンポーネント
を有する電磁エネルギーを伝搬する。ファイバコアの屈
折率がクラッティングのそれよりも大きく、かつ臨界角
以下の角度で光がインターフェイスに射突するので、本
質的にすべての電場はインターフェイスにおいて、内部
反射によってコアに残る。連続性および内部反射要件の
両方を満たすために、クラッティングにおける放射状の
電場コンポーネントは、迅速に衰える指数関数でなけれ
ばならない。指数的に衰える電場は、一般に無限小場と
呼ばれる。
の特定の周知の境界条件を満足させなければならない、
誘電インターフェイスである。たとえば、インターフェ
イスに並行な電場のコンポーネントは連続しなければな
らない。単一モード光ファイバは、コア−クラッティン
グインターフェイスに対して垂直な電場コンポーネント
を有する電磁エネルギーを伝搬する。ファイバコアの屈
折率がクラッティングのそれよりも大きく、かつ臨界角
以下の角度で光がインターフェイスに射突するので、本
質的にすべての電場はインターフェイスにおいて、内部
反射によってコアに残る。連続性および内部反射要件の
両方を満たすために、クラッティングにおける放射状の
電場コンポーネントは、迅速に衰える指数関数でなけれ
ばならない。指数的に衰える電場は、一般に無限小場と
呼ばれる。
光信号の速度は、光が伝搬する媒体の屈折率に依存す
る。特定の材料は、異なる偏光に異なる屈折率を有す
る。２つの屈折率を有する材料は、複屈折とするとい
う。単一のモードの光ファイバに沿って伝搬する信号の
偏光は、モードと呼ばれることがある。標準の単一モー
ド光ファイバは、２つの異なる偏光を有する同じ周波数
および空間分布の２つの波を伝搬するので、２モードフ
ァイバと見なすことができる。同じ正規モードの２つの
異なる偏光コンポーネントは、２つの偏光間の速度差を
除いて、変わらずに複屈折材料を伝搬する事ができる。
偏光された光は、適切な位相および振幅を有する２つの
円偏光波、２つの楕円回転コンポーネントもしくは垂直
の直線偏光電場コンポーネントによって表わすことがで
きる。
る。特定の材料は、異なる偏光に異なる屈折率を有す
る。２つの屈折率を有する材料は、複屈折とするとい
う。単一のモードの光ファイバに沿って伝搬する信号の
偏光は、モードと呼ばれることがある。標準の単一モー
ド光ファイバは、２つの異なる偏光を有する同じ周波数
および空間分布の２つの波を伝搬するので、２モードフ
ァイバと見なすことができる。同じ正規モードの２つの
異なる偏光コンポーネントは、２つの偏光間の速度差を
除いて、変わらずに複屈折材料を伝搬する事ができる。
偏光された光は、適切な位相および振幅を有する２つの
円偏光波、２つの楕円回転コンポーネントもしくは垂直
の直線偏光電場コンポーネントによって表わすことがで
きる。
バイアスエラーは回転センサとしてファイバオプチック
サニャックリングを使用する際のエラーの主要原因であ
る。回転センサのバイアスは信号入力がないときの信号
出力である。もしバイアスが一定なら、信号入力がある
ときにそれを出力信号から減算して、入力信号に対する
回転センサの反応を決定することができる。しかし、バ
イアスは時間および温度変化に対して一定ではないの
で、回転センサの出力からエラーを単に減算することは
一般に満足できるものではない。
サニャックリングを使用する際のエラーの主要原因であ
る。回転センサのバイアスは信号入力がないときの信号
出力である。もしバイアスが一定なら、信号入力がある
ときにそれを出力信号から減算して、入力信号に対する
回転センサの反応を決定することができる。しかし、バ
イアスは時間および温度変化に対して一定ではないの
で、回転センサの出力からエラーを単に減算することは
一般に満足できるものではない。
この発明の要約 この発明は干渉計的ファイバオプチックジャイロスコー
プの中心モジュールである統合された光学チップを含
む。この発明は統合された光学チップに形成される光コ
ンポーネントを含み、先行のファイバオプチック回転セ
ンサに対して利点を与える態様で干渉計的ファイバジャ
イロスコープに必要な機能を行なう。本発明はバイアス
の減少、ノイズの減少、および換算係数線形および反復
性における改良を提供する。
プの中心モジュールである統合された光学チップを含
む。この発明は統合された光学チップに形成される光コ
ンポーネントを含み、先行のファイバオプチック回転セ
ンサに対して利点を与える態様で干渉計的ファイバジャ
イロスコープに必要な機能を行なう。本発明はバイアス
の減少、ノイズの減少、および換算係数線形および反復
性における改良を提供する。
チップはLiNbO3へのチタン注入のような従来の導波路製
造技術を使って電気光学材料から製造することができ
る。３つの統合された光導波路がＹ結合器を形成し、第
１の導波路はＹの軸を形成し、第２および第３の導波路
はその脚を形成する。第１の光ファイバからの“Y"の軸
における光入射は、“Y"の２つの脚の間で等しく分けら
れてそれぞれ第２および第３の光ファイバに結合され
る。類似して、第２および第３のファイバからの“Y"の
脚における光入射は、“Y"軸で混ざって第１のファイバ
に結合する。Ｙカプラの脚は光波の少なくとも１コヒー
レンス長によって好ましくは長さが異なる。Ｙ結合器お
よび軸に形成される偏光手段の距離は光波の非偏光長よ
りも好ましくは大きい。
造技術を使って電気光学材料から製造することができ
る。３つの統合された光導波路がＹ結合器を形成し、第
１の導波路はＹの軸を形成し、第２および第３の導波路
はその脚を形成する。第１の光ファイバからの“Y"の軸
における光入射は、“Y"の２つの脚の間で等しく分けら
れてそれぞれ第２および第３の光ファイバに結合され
る。類似して、第２および第３のファイバからの“Y"の
脚における光入射は、“Y"軸で混ざって第１のファイバ
に結合する。Ｙカプラの脚は光波の少なくとも１コヒー
レンス長によって好ましくは長さが異なる。Ｙ結合器お
よび軸に形成される偏光手段の距離は光波の非偏光長よ
りも好ましくは大きい。
本発明は３つの光導波路の各々で伝搬する光信号を偏光
させるために、サブストレート上に形成される手段を含
む。この発明は接合部の複屈折を変調するために、接合
部に隣接してサブストレートの上に形成される手段も含
む。この発明は第２および第３の導波路で伝搬する光波
の間の位相差および複屈折を変調するために、サブスト
レート上に形成される微分位相変調器手段をさらに含
む。この発明はＹカプラの軸を形成する導波路の複屈折
を変調するための手段も好ましく含む。
させるために、サブストレート上に形成される手段を含
む。この発明は接合部の複屈折を変調するために、接合
部に隣接してサブストレートの上に形成される手段も含
む。この発明は第２および第３の導波路で伝搬する光波
の間の位相差および複屈折を変調するために、サブスト
レート上に形成される微分位相変調器手段をさらに含
む。この発明はＹカプラの軸を形成する導波路の複屈折
を変調するための手段も好ましく含む。
偏光手段は対応する光ファイバの接続に隣接して、各導
波路の表面に生成される第１の金属フィルムを好ましく
は含む。各導波路の偏光手段はサブストレートのそれぞ
れの隣接端縁から少なくとも導波の１非偏光長にある。
波路の表面に生成される第１の金属フィルムを好ましく
は含む。各導波路の偏光手段はサブストレートのそれぞ
れの隣接端縁から少なくとも導波の１非偏光長にある。
接合部の複屈折を変調するための手段はサブストレート
に形成される複数個の電極を好ましくは備える。第１の
電極は導波路の接合部から間隔があけられている。第２
の電極は、接合部が第１および第２の電極の間にあるよ
うに導波路の接合部から間隔があけられている。第３の
電極は３つの導波路の接合部の上で第１および第２電極
の間にある。装置は３つの電極に電気信号を与えるため
の手段をさらに含み、３つの導波路の各々に２つの垂直
の電界コンポーネントを形成して導波路の屈折率を調整
する。
に形成される複数個の電極を好ましくは備える。第１の
電極は導波路の接合部から間隔があけられている。第２
の電極は、接合部が第１および第２の電極の間にあるよ
うに導波路の接合部から間隔があけられている。第３の
電極は３つの導波路の接合部の上で第１および第２電極
の間にある。装置は３つの電極に電気信号を与えるため
の手段をさらに含み、３つの導波路の各々に２つの垂直
の電界コンポーネントを形成して導波路の屈折率を調整
する。
微分位相変調手段もサブストレート上に形成される複数
個の電極を好ましくは備える。第１の電極は第２および
第３の導波路の間にある。第２の電極は、第２の導波路
が第１および第２の電極の間にあるようにサブストレー
ト上に形成される。第３の電極は、第３の導波路が第１
および第３の電極の間にあるようにサブストレート上に
形成される。本発明の第２の導波路の屈折率を制御する
ために、第１および第２の電極の間に第１の電気信号を
与えるための手段と、第３の導波路の屈折率を制御する
ためのに第１および第３の電極の間に第２の電気信号を
与えるための手段とをさらに含む。この発明は第２およ
び第３の導波路の複屈折を制御するために、電極に電気
信号を与えるための手段を好ましくは含む。
個の電極を好ましくは備える。第１の電極は第２および
第３の導波路の間にある。第２の電極は、第２の導波路
が第１および第２の電極の間にあるようにサブストレー
ト上に形成される。第３の電極は、第３の導波路が第１
および第３の電極の間にあるようにサブストレート上に
形成される。本発明の第２の導波路の屈折率を制御する
ために、第１および第２の電極の間に第１の電気信号を
与えるための手段と、第３の導波路の屈折率を制御する
ためのに第１および第３の電極の間に第２の電気信号を
与えるための手段とをさらに含む。この発明は第２およ
び第３の導波路の複屈折を制御するために、電極に電気
信号を与えるための手段を好ましくは含む。
本発明は結合手段をＹ結合器の軸の偏光器から少なくと
も１非偏光の位置に置くことを含む。他の２つの導波路
の端部は、１コヒーレンス波長より多くその長さにおい
て異なるように角度で磨かれ、超ルミネセンスダイオー
ドでは約50μである。
も１非偏光の位置に置くことを含む。他の２つの導波路
の端部は、１コヒーレンス波長より多くその長さにおい
て異なるように角度で磨かれ、超ルミネセンスダイオー
ドでは約50μである。
図面の簡単な説明 第１図は本発明に従った統合されたオプチックスモジュ
ールの平面図であり、ファイバオプチック回転センサを
形成するために、サブストレート上に装着される光コン
ポーネントを示す。
ールの平面図であり、ファイバオプチック回転センサを
形成するために、サブストレート上に装着される光コン
ポーネントを示す。
第２図は第１図のサブストレートに形成される対応する
光学導波路に結合される１対の光ファイバを示し、導波
路で伝搬される光を偏光するためにサブストレート上に
形成される１対の偏光器を示す。
光学導波路に結合される１対の光ファイバを示し、導波
路で伝搬される光を偏光するためにサブストレート上に
形成される１対の偏光器を示す。
第３図はサブストレートに形成される第３の導波路に結
合される第３の光ファイバを示す。
合される第３の光ファイバを示す。
第4A図はファイバオプチック回転センサを形成するため
に使用される本発明に従った統合されたオプチックスモ
ジュールを概略的に示す。
に使用される本発明に従った統合されたオプチックスモ
ジュールを概略的に示す。
第4B図はファイバオプチック回転センサの第２の実施例
を形成するのに使用された本発明に従った統合されたオ
プチックスモジュールを概略的に示す。
を形成するのに使用された本発明に従った統合されたオ
プチックスモジュールを概略的に示す。
第5A図は本発明に従った統合されたオプチックスモジュ
ールの低い精度応用のためのファイバオプチック回転セ
ンサの非相互的形状の平面図である。
ールの低い精度応用のためのファイバオプチック回転セ
ンサの非相互的形状の平面図である。
第5B図は第5A図の装置の端面図である。
第６図は本発明に従った統合されたオプチックスモジュ
ールに形成することができる複屈折変調器の斜視図であ
る。
ールに形成することができる複屈折変調器の斜視図であ
る。
第７図は第６図の複屈折変調器の第１端部立面図であ
り、第６図のモジュールの上側表面に対して直角をなし
かつモジュールに形成される導波路に延在する電界を示
す。
り、第６図のモジュールの上側表面に対して直角をなし
かつモジュールに形成される導波路に延在する電界を示
す。
第8A図ないし第8E図は第１図のサブストレートの光導波
路を形成するステップを示す。
路を形成するステップを示す。
第９図は本発明における本発明に従った統合されたオプ
チックスモジュールに形成することができる微分位相変
調器の斜視図である。
チックスモジュールに形成することができる微分位相変
調器の斜視図である。
第10図は第９図の微分位相変調器の断面図である。
第11図は第１図の統合されたオプチックスモジュールに
含むことができる偏光器の断面図である。
含むことができる偏光器の断面図である。
第12図は偏光維持光ファイバの断面図であり、本発明に
従った統合されたオプチックスモジュールで使用して回
転センサを形成することができる。
従った統合されたオプチックスモジュールで使用して回
転センサを形成することができる。
第13図は第12図の偏光維持光ファイバの形成ステップを
示す。
示す。
好ましい実施例の説明 第１図を参照すると、本発明に従った統合されたオプチ
ックスモジュール10は統合されたオプチックスチップま
たはサブストレート12を含み、そこに３つの光学導波路
14ないし16が形成されている。サブストレート12はニオ
ブ酸リチウムのような電気光学的に活性の材料で好まし
くは形成される。しかし、この発明は制御可能である屈
折率を有する他のサブストレート材料を使用して実施す
ることができる。サブストレートは磁気光学材料、音響
光学活性材料、または熱光学活性材料を含むように作る
ことができる。導波路14ないし16は接合部17で交差して
Ｙ型結合器18を形成する。回転センサ19を形成するのに
使われる光コンポーネントはサブストレート12上に形成
され、後で説明される。統合されたオプチックスモジュ
ール10を使用して形成される回転センサは第4A図、第4B
図および第5A図で示され、詳細に説明される。
ックスモジュール10は統合されたオプチックスチップま
たはサブストレート12を含み、そこに３つの光学導波路
14ないし16が形成されている。サブストレート12はニオ
ブ酸リチウムのような電気光学的に活性の材料で好まし
くは形成される。しかし、この発明は制御可能である屈
折率を有する他のサブストレート材料を使用して実施す
ることができる。サブストレートは磁気光学材料、音響
光学活性材料、または熱光学活性材料を含むように作る
ことができる。導波路14ないし16は接合部17で交差して
Ｙ型結合器18を形成する。回転センサ19を形成するのに
使われる光コンポーネントはサブストレート12上に形成
され、後で説明される。統合されたオプチックスモジュ
ール10を使用して形成される回転センサは第4A図、第4B
図および第5A図で示され、詳細に説明される。
第8A図ないし第8E図はサブストレート12における光導波
路14の形成を示す。最初、サブストレート12は金属層20
で覆われ、次にフォトレジスト層21で覆われる。ガラス
フォトマスクプレート22はフォトレジスト層20に置かれ
る。プレート22は標準の光還元技術を使って用意され、
望ましいパターン発生させて、部分24および26は不透明
で間隔があけられて長手の透明長方形部分27を残す。第
8A図の矢印はガラスプレート22およびフォトレジスト層
21の露出部分27に射突する紫外線（UV）光を示す。部分
24および26はUV光に対して不透明であるので、UV光はフ
ォトレジスト層21の露出した部分27のみに影響する。第
8B図を参照すると、フォトレジスト層27を適当な現像剤
に置くと、フォトレジスト部分30のみがサブストレート
12に付着したまま残り、これはそれぞれ透明領域27のす
ぐ下にあった。
路14の形成を示す。最初、サブストレート12は金属層20
で覆われ、次にフォトレジスト層21で覆われる。ガラス
フォトマスクプレート22はフォトレジスト層20に置かれ
る。プレート22は標準の光還元技術を使って用意され、
望ましいパターン発生させて、部分24および26は不透明
で間隔があけられて長手の透明長方形部分27を残す。第
8A図の矢印はガラスプレート22およびフォトレジスト層
21の露出部分27に射突する紫外線（UV）光を示す。部分
24および26はUV光に対して不透明であるので、UV光はフ
ォトレジスト層21の露出した部分27のみに影響する。第
8B図を参照すると、フォトレジスト層27を適当な現像剤
に置くと、フォトレジスト部分30のみがサブストレート
12に付着したまま残り、これはそれぞれ透明領域27のす
ぐ下にあった。
第8C図を参照すると、クリップを適切なエッチャントに
置いてフォトマスク30によって保護されているところ以
外はチタンを取り除くことによって、チタンストリップ
34がサブストレート12上に形成される。
置いてフォトマスク30によって保護されているところ以
外はチタンを取り除くことによって、チタンストリップ
34がサブストレート12上に形成される。
アセトンのような溶剤にサブストレート12を置くことは
フォトレジスト部分30を取り除き、サブストレート12上
に第8D図に示されるチタンのはっきりと規定された層34
のみを残す。層34は第8D図の端部から見ると実質的に長
方形の断面を有する。チタン層34が上にあるサブストレ
ート12は当該技術において周知であるように、高温のオ
ーブンに置かれ、十分な時間焼付けされて、サブストレ
ート12にTi++イオンの拡散を起こして、第8E図で示され
る一般に長方形の導波路14を形成する。
フォトレジスト部分30を取り除き、サブストレート12上
に第8D図に示されるチタンのはっきりと規定された層34
のみを残す。層34は第8D図の端部から見ると実質的に長
方形の断面を有する。チタン層34が上にあるサブストレ
ート12は当該技術において周知であるように、高温のオ
ーブンに置かれ、十分な時間焼付けされて、サブストレ
ート12にTi++イオンの拡散を起こして、第8E図で示され
る一般に長方形の導波路14を形成する。
第１図を再び参照すると、統合されたオプチックスモジ
ュール10はファイバオプチック回転センサを形成するの
に使用することができる。回転センサを形成するのに光
ファイバ42ないし44をそれぞぞれ導波路14ないし16に突
き合わせ結合することができる。光ファイバ42および43
は別のファイバまたは第4A図で示される検知ループ46と
して構成される１つのファイバの両端部であることがで
きる。
ュール10はファイバオプチック回転センサを形成するの
に使用することができる。回転センサを形成するのに光
ファイバ42ないし44をそれぞぞれ導波路14ないし16に突
き合わせ結合することができる。光ファイバ42および43
は別のファイバまたは第4A図で示される検知ループ46と
して構成される１つのファイバの両端部であることがで
きる。
光は光ファイバ42ないし44のどれかからチップ12に伝搬
することができる。ファイバ42からチップ12への光入射
は導波路14に結合し、これはＹ型結合器18の軸を形成す
る。導波路14ないし16の接合部に達すると、ファイバ42
からの光入力は導波路15および16の間で等しく分かれ
る。ファイバ43からのチップ12への光入射は導波路15に
結合し、接合部17に伝搬して導波路14に入る。類似し
て、ファイバ44からのチップ12への光入射は導波路16に
結合し、接合部17に伝搬する。導波路15および16におけ
る接合部17に伝搬する光ビームは重ね合わせの周知の原
理に従って結合して、導波路14においてファイバ42の方
に伝搬する。
することができる。ファイバ42からチップ12への光入射
は導波路14に結合し、これはＹ型結合器18の軸を形成す
る。導波路14ないし16の接合部に達すると、ファイバ42
からの光入力は導波路15および16の間で等しく分かれ
る。ファイバ43からのチップ12への光入射は導波路15に
結合し、接合部17に伝搬して導波路14に入る。類似し
て、ファイバ44からのチップ12への光入射は導波路16に
結合し、接合部17に伝搬する。導波路15および16におけ
る接合部17に伝搬する光ビームは重ね合わせの周知の原
理に従って結合して、導波路14においてファイバ42の方
に伝搬する。
第4A図を参照すると、ファイバオプチック回転センサ45
は好ましくは偏光維持ファイバである光ファイバ42に光
を与える光源48を含む。光源48は超ルミネセンスダイオ
ード（SLD）であってもよい。偏光維持ファイバは２つ
の直交線形偏光に対して著しく異なる屈折率を有する。
普通の光ファイバは両偏光に対してほとんど等しい屈折
率を有する。電磁波は波が伝搬する媒体の屈折率の関数
である伝搬定数によって特徴づけられることができる。
同じ導波路における偏光コンポーネント（偏光モード）
の伝搬定数がほとんど等しければ、エネルギはそれらの
間で容易に結合する。結果として変化する偏光の信号が
もたらされ、これは回転検知システムにおいて望ましく
ない。偏光維持ファイバは２つの偏光の間に感知し得る
結合を防ぐために著しく異なる伝搬定数を有する。した
がって、各偏光強度は一定のままであり、正味偏光は一
定に保たれる。
は好ましくは偏光維持ファイバである光ファイバ42に光
を与える光源48を含む。光源48は超ルミネセンスダイオ
ード（SLD）であってもよい。偏光維持ファイバは２つ
の直交線形偏光に対して著しく異なる屈折率を有する。
普通の光ファイバは両偏光に対してほとんど等しい屈折
率を有する。電磁波は波が伝搬する媒体の屈折率の関数
である伝搬定数によって特徴づけられることができる。
同じ導波路における偏光コンポーネント（偏光モード）
の伝搬定数がほとんど等しければ、エネルギはそれらの
間で容易に結合する。結果として変化する偏光の信号が
もたらされ、これは回転検知システムにおいて望ましく
ない。偏光維持ファイバは２つの偏光の間に感知し得る
結合を防ぐために著しく異なる伝搬定数を有する。した
がって、各偏光強度は一定のままであり、正味偏光は一
定に保たれる。
ファイバ42への光入力は両方のファイバ軸に沿って偏光
コンポーネントを有するので、これらの偏光の両方は偏
光維持ファイバにおいて一緒に混ざることなくファイバ
で伝搬する。偏光維持ファイバ42は後で説明される多様
な技術によって形成されることができる。すべての偏光
維持ファイバは本質的に同一であってもよいので、この
ようなファイバの後の説明はファイバ42についてのみ言
及する。1985年５月15日に出願され、本発明の所有者の
リトン・システムズ・インコーポレーテッド（Litton S
ystems,Inc.）に譲渡された米国特許第734,211号は回転
センサ10を形成するのに使用することができる偏光維持
光ファイバの構造および製造方法を開示する。
コンポーネントを有するので、これらの偏光の両方は偏
光維持ファイバにおいて一緒に混ざることなくファイバ
で伝搬する。偏光維持ファイバ42は後で説明される多様
な技術によって形成されることができる。すべての偏光
維持ファイバは本質的に同一であってもよいので、この
ようなファイバの後の説明はファイバ42についてのみ言
及する。1985年５月15日に出願され、本発明の所有者の
リトン・システムズ・インコーポレーテッド（Litton S
ystems,Inc.）に譲渡された米国特許第734,211号は回転
センサ10を形成するのに使用することができる偏光維持
光ファイバの構造および製造方法を開示する。
ファイバ42における光速度はｖ＝c/nであり、ここでｃ
は真空における光速度であり、ｎは考慮している特定偏
光のファイバの屈折率であるので、２つの偏光はファイ
バにおいて異なる速度を有する。遅い波はｖｓ＝c/nｘ
速度、速い波はｖｆ＝c/nｙ速度を有し、ここでｎｙ＜
ｎｘである。
は真空における光速度であり、ｎは考慮している特定偏
光のファイバの屈折率であるので、２つの偏光はファイ
バにおいて異なる速度を有する。遅い波はｖｓ＝c/nｘ
速度、速い波はｖｆ＝c/nｙ速度を有し、ここでｎｙ＜
ｎｘである。
偏光維持ファイバの１つのタイプは、第12図で示される
ように、層になっているコア70および取巻くクラッディ
ング72を有する。コア70は異なる偏光の波に対して異な
る屈折率を有して、コアの伝搬定数は偏光依存である。
コア70およびクラッディング72は、クラッディングの率
が両コア率よりも小さい屈折率を有する。したがって、
偏光維持ファイバは両偏光の光を導く。２つの偏光に対
してコアの伝搬定数が異なるまたは非縮退であるので、
エネルギーはその間で容易に結合しない。したがって、
偏光維持ファイバ42によって伝搬された光は偏光におけ
る変化を経験しない。
ように、層になっているコア70および取巻くクラッディ
ング72を有する。コア70は異なる偏光の波に対して異な
る屈折率を有して、コアの伝搬定数は偏光依存である。
コア70およびクラッディング72は、クラッディングの率
が両コア率よりも小さい屈折率を有する。したがって、
偏光維持ファイバは両偏光の光を導く。２つの偏光に対
してコアの伝搬定数が異なるまたは非縮退であるので、
エネルギーはその間で容易に結合しない。したがって、
偏光維持ファイバ42によって伝搬された光は偏光におけ
る変化を経験しない。
複屈折特性を有するコアは、特定の屈折率を有するよう
にコア層に対して材料を適切に選択することによって、
また第13図に示されるようにわずかの厚さf1およびf2を
適切に選択することよって合成することができる。第12
図を参照すると、コア70は第１の材料の層78ないし80、
ならびに第２の材料の層82および84からなり、第２の材
料は第１の材料と異なる屈折率を有する。コア70は２つ
の材料の多くの層を含むことができるが、図示および説
明の便宜のため、５つの層78ないし80ならびに82および
84のみが示される。
にコア層に対して材料を適切に選択することによって、
また第13図に示されるようにわずかの厚さf1およびf2を
適切に選択することよって合成することができる。第12
図を参照すると、コア70は第１の材料の層78ないし80、
ならびに第２の材料の層82および84からなり、第２の材
料は第１の材料と異なる屈折率を有する。コア70は２つ
の材料の多くの層を含むことができるが、図示および説
明の便宜のため、５つの層78ないし80ならびに82および
84のみが示される。
普通の光ファイバと違って、形成複屈折単一モードファ
イバ42はその中を伝搬する波の偏光状態を維持する。フ
ァイバ42において、２つの偏光の屈折率の間の差は著し
く大きく、２つの直交偏光を有する波の伝搬定数の間に
実質的な差がある。伝搬定数の間の差は偏光状態の間の
縮退をなくし、普通の状況下で一方偏光の波が他方偏光
に結合されるのを防ぐ。波の間のエネルギの結合は、波
が本質的に同じ速度を有することを必要とする。もし速
度が異なるのならば、２つの状態の間に感知し得る結合
はない。
イバ42はその中を伝搬する波の偏光状態を維持する。フ
ァイバ42において、２つの偏光の屈折率の間の差は著し
く大きく、２つの直交偏光を有する波の伝搬定数の間に
実質的な差がある。伝搬定数の間の差は偏光状態の間の
縮退をなくし、普通の状況下で一方偏光の波が他方偏光
に結合されるのを防ぐ。波の間のエネルギの結合は、波
が本質的に同じ速度を有することを必要とする。もし速
度が異なるのならば、２つの状態の間に感知し得る結合
はない。
第13図を参照すると、第12図で示される偏光維持ファイ
バを製造する方法は、異なる屈折率を有する材料87およ
び88の代替層のスタック86をまず形成することに関す
る。スタック86は加熱されて本質的にモノリシックなブ
ロックを形成する。このブロックは次に一連のダイスに
よって引張られる、または当該技術において周知方法に
よって延ばされて、その寸法をコア70として使用するの
に適する値に減じる。引張る前に、ブロックは円形の断
面を有するコアを作製するために、研磨されて円筒を形
成することができる。コア70の両屈折率よりも小さい屈
折率を有するクラディングは、いくつかの標準技術のい
ずれかによってそこに加えることができる、たとえばバ
ルク二酸化シリコンSiO2をコアに融合させて、コアに管
を付けるSiO2を壊す、または気体状の混合物からのSiO2
の反応性成長による。
バを製造する方法は、異なる屈折率を有する材料87およ
び88の代替層のスタック86をまず形成することに関す
る。スタック86は加熱されて本質的にモノリシックなブ
ロックを形成する。このブロックは次に一連のダイスに
よって引張られる、または当該技術において周知方法に
よって延ばされて、その寸法をコア70として使用するの
に適する値に減じる。引張る前に、ブロックは円形の断
面を有するコアを作製するために、研磨されて円筒を形
成することができる。コア70の両屈折率よりも小さい屈
折率を有するクラディングは、いくつかの標準技術のい
ずれかによってそこに加えることができる、たとえばバ
ルク二酸化シリコンSiO2をコアに融合させて、コアに管
を付けるSiO2を壊す、または気体状の混合物からのSiO2
の反応性成長による。
GeO2（n2＝1.593）は高い率コンポーネントとして、ま
たSiO2を低い率コンポーネントとしてスタック86で使用
することができる。シリカおよびゲルマニア（germani
a）の両方はその低い損失および物理的互換性によっ
て、事実上すべての単一モードおよび多モードファイバ
で使用される。適切なわずかな厚さで不均等質に結合さ
れて、溶融シリカによって覆われるように両方が十分大
きいｎｘおよびｎｙのコア70を形成する。
たSiO2を低い率コンポーネントとしてスタック86で使用
することができる。シリカおよびゲルマニア（germani
a）の両方はその低い損失および物理的互換性によっ
て、事実上すべての単一モードおよび多モードファイバ
で使用される。適切なわずかな厚さで不均等質に結合さ
れて、溶融シリカによって覆われるように両方が十分大
きいｎｘおよびｎｙのコア70を形成する。
しっかりと確立された光製造技術を使って純バルクSiO2
からSiO2プレートを製造することができる。GeO2コンポ
ーネントは機械的製造技術で形成されるには薄すぎるか
もしれない。GeO2層はGeO2フィルムをSiO2サブストレー
トにスパッタすることによって形成されることができ
る。SeO2層はSiO2をGeの層でコーティングしてそれを環
状炉でGeO2に酸化させることによっても形成することが
できる。
からSiO2プレートを製造することができる。GeO2コンポ
ーネントは機械的製造技術で形成されるには薄すぎるか
もしれない。GeO2層はGeO2フィルムをSiO2サブストレー
トにスパッタすることによって形成されることができ
る。SeO2層はSiO2をGeの層でコーティングしてそれを環
状炉でGeO2に酸化させることによっても形成することが
できる。
偏光維持ファイバ42として使用するのに適する他のタイ
プの高複屈折ファイバは次にリストされる米国特許にお
いて説明される： 米国特許第4,549,781号、1985年10月29日にバガバチュ
ラ（Bhagavatula）などに発行された「偏光維持単一モ
ード光導波路」（Polarization−Retaining Single−Mo
de Optical Waveguide）； 米国特許第4,529,426号、1985年７月16日プライベル（P
leibel）などに発行された「高複屈折ファイバを製造す
る方法」（Method of Fabricating High Birefringence
Fibers）； 米国特許第4,465,336号、1984年８月14日にヒューバー
（Huber）などに発行された「導波路およびそれを製造
する方法」（Waveguide and Method of Manufacturing
Same）； 米国特許第4,561,871号、1985年12月31日にバーキー（B
erkey）に発行された「偏光保持光ファイバを作る方
法」（Method of Making Polarization Preserving Opt
ical Fiber）。
プの高複屈折ファイバは次にリストされる米国特許にお
いて説明される： 米国特許第4,549,781号、1985年10月29日にバガバチュ
ラ（Bhagavatula）などに発行された「偏光維持単一モ
ード光導波路」（Polarization−Retaining Single−Mo
de Optical Waveguide）； 米国特許第4,529,426号、1985年７月16日プライベル（P
leibel）などに発行された「高複屈折ファイバを製造す
る方法」（Method of Fabricating High Birefringence
Fibers）； 米国特許第4,465,336号、1984年８月14日にヒューバー
（Huber）などに発行された「導波路およびそれを製造
する方法」（Waveguide and Method of Manufacturing
Same）； 米国特許第4,561,871号、1985年12月31日にバーキー（B
erkey）に発行された「偏光保持光ファイバを作る方
法」（Method of Making Polarization Preserving Opt
ical Fiber）。
光源48からの光は従来の手段によって偏光維持ファイバ
42に送られる。次に光は結合器50に伝搬し、そこで入射
光の一部分がファイバ51の自由端部に結合される。ファ
イバ42に残る光は第１図で詳細に示されるモジュール10
に達する。結合器17は光源の光を導波路15および16の間
で本質的に等しく分割し、これは検知コイル46と協働し
て時計回りおよび逆時計回り波を形成する。
42に送られる。次に光は結合器50に伝搬し、そこで入射
光の一部分がファイバ51の自由端部に結合される。ファ
イバ42に残る光は第１図で詳細に示されるモジュール10
に達する。結合器17は光源の光を導波路15および16の間
で本質的に等しく分割し、これは検知コイル46と協働し
て時計回りおよび逆時計回り波を形成する。
第4A図を再び参照すると、時計回りおよび反時計回り波
は検知ループ46を通って、接合部17で結合して干渉パタ
ーンを形成する。この干渉パターンを形成する波は導波
路14においてファイバ42に伝搬する。ファイバ42に形成
される光結合器50は干渉パターンを含む光信号の一部を
ファイバ51に結合して検出器52に光を導く。検出器52は
この干渉パターンを示す電気信号を形成する。これらの
電気信号は次に処理されて回転速度および角度配置が決
定される。回転速度および角度配置を決定するための処
理回路は米国特許第031,323号で説明される。
は検知ループ46を通って、接合部17で結合して干渉パタ
ーンを形成する。この干渉パターンを形成する波は導波
路14においてファイバ42に伝搬する。ファイバ42に形成
される光結合器50は干渉パターンを含む光信号の一部を
ファイバ51に結合して検出器52に光を導く。検出器52は
この干渉パターンを示す電気信号を形成する。これらの
電気信号は次に処理されて回転速度および角度配置が決
定される。回転速度および角度配置を決定するための処
理回路は米国特許第031,323号で説明される。
第１図および第4A図を参照すると、源48からの導波路14
に入力される光は、サブストレート12上に形成される第
１の偏光器54を通って伝搬する。偏光器54は導波路14の
局部的領域上の金属性のまたは誘電体および金属性の外
被から製造されることができる。導波路14への光波入力
における望ましくない偏光コンポーネントは導波路14か
ら偏光器54を形成する材料に結合される。望ましい偏光
の光は導波路14に残る。この発明を説明するのを簡単に
するため、望ましい偏光コンポーネントはサブストレー
ト12の面にあり、第１図を含むページの上の方を指すこ
とを仮定する。
に入力される光は、サブストレート12上に形成される第
１の偏光器54を通って伝搬する。偏光器54は導波路14の
局部的領域上の金属性のまたは誘電体および金属性の外
被から製造されることができる。導波路14への光波入力
における望ましくない偏光コンポーネントは導波路14か
ら偏光器54を形成する材料に結合される。望ましい偏光
の光は導波路14に残る。この発明を説明するのを簡単に
するため、望ましい偏光コンポーネントはサブストレー
ト12の面にあり、第１図を含むページの上の方を指すこ
とを仮定する。
偏光器40、41および54は好ましくは本質的に同一である
ので、偏光器54のみがここで詳細に説明される。第11図
を参照すると、金属ストリップ106が導波路14の上のニ
オブ酸リチウムチップ12の上に置かれる。金属ストリッ
プ106は好ましくはアルミニウムで形成される。誘導体
バッファ層112はストリップ106およびニオブ酸リチウム
チップ12の間に置かれることができる。偏光器54は入射
光の水平に偏光されたコンポーネントを渡して、縦に偏
光されたコンポーネントを減衰させる。第３図で示され
るように、偏光器54とファイバ42に隣接するサブストレ
ート12の端縁の間の距離が、光源48からの光出力の少な
くとも１非偏光長であるように、偏光器54は好ましく位
置づけられる。非偏光長は入力光の偏光が相関を失うの
に必要な伝搬距離である。モジュール10を含む回転セン
サを作る好ましい方法において、偏光器54および複屈折
変調器18の間に渡される偏光は非相関される。
ので、偏光器54のみがここで詳細に説明される。第11図
を参照すると、金属ストリップ106が導波路14の上のニ
オブ酸リチウムチップ12の上に置かれる。金属ストリッ
プ106は好ましくはアルミニウムで形成される。誘導体
バッファ層112はストリップ106およびニオブ酸リチウム
チップ12の間に置かれることができる。偏光器54は入射
光の水平に偏光されたコンポーネントを渡して、縦に偏
光されたコンポーネントを減衰させる。第３図で示され
るように、偏光器54とファイバ42に隣接するサブストレ
ート12の端縁の間の距離が、光源48からの光出力の少な
くとも１非偏光長であるように、偏光器54は好ましく位
置づけられる。非偏光長は入力光の偏光が相関を失うの
に必要な伝搬距離である。モジュール10を含む回転セン
サを作る好ましい方法において、偏光器54および複屈折
変調器18の間に渡される偏光は非相関される。
類似して、第２図を参照すると、偏光器40および41とサ
ブストレート12の隣接端縁の間の距離は、光源48からの
光の非偏光長に等しいべきである。偏光器40および41に
隣接するサブストレート12の端縁は、導波路14および15
が異なる長さを有するように或る角度で好ましく磨かれ
る。導波路14および15の長さの差は、源48からの光出力
のコヒーレンス長と比べて好ましく大きく、後方反射が
相関されて干渉パターンおよびバイアスエラーの発生を
防ぐ。ファイバ42ないし44の端部およびサブストレート
12の隣接する端縁は好ましく磨かれて、ファイバおよび
サブストレートの間の境界面での屈折はブルースター角
にあって後方反射を最小化する。
ブストレート12の隣接端縁の間の距離は、光源48からの
光の非偏光長に等しいべきである。偏光器40および41に
隣接するサブストレート12の端縁は、導波路14および15
が異なる長さを有するように或る角度で好ましく磨かれ
る。導波路14および15の長さの差は、源48からの光出力
のコヒーレンス長と比べて好ましく大きく、後方反射が
相関されて干渉パターンおよびバイアスエラーの発生を
防ぐ。ファイバ42ないし44の端部およびサブストレート
12の隣接する端縁は好ましく磨かれて、ファイバおよび
サブストレートの間の境界面での屈折はブルースター角
にあって後方反射を最小化する。
再び第１図および第4A図を参照すると、偏光器54を伝搬
した後、源48からのモジュール10への光入力は複屈折変
調器130を通って伝搬し、これは導波路14の両側に形成
される１対の電極132および134からなる。複屈折変調器
130は導波路14の複屈折を制御する。
した後、源48からのモジュール10への光入力は複屈折変
調器130を通って伝搬し、これは導波路14の両側に形成
される１対の電極132および134からなる。複屈折変調器
130は導波路14の複屈折を制御する。
第１の導波路14における光は次に複屈折変調器18を通っ
て伝搬する。複屈折変調器18および偏光器54は導波路14
における光の非偏光長と等しい距離で好ましく分離され
る。複屈折変調器18はそこに導かれる２つの偏光に対す
る接合部17の屈折率を制御する。接合部17は導く光の偏
光に依存する屈折率を有する。伝搬の方向がｙ軸なら、
線形偏光コンポーネントはｘおよびｚ軸に沿う。導波路
における光波の屈折率はしたがってｎｘおよびｎｙとし
て書かれる。導波路に対する屈折率ｎｘおよびｎｙの差
は導波路の複屈折である。
て伝搬する。複屈折変調器18および偏光器54は導波路14
における光の非偏光長と等しい距離で好ましく分離され
る。複屈折変調器18はそこに導かれる２つの偏光に対す
る接合部17の屈折率を制御する。接合部17は導く光の偏
光に依存する屈折率を有する。伝搬の方向がｙ軸なら、
線形偏光コンポーネントはｘおよびｚ軸に沿う。導波路
における光波の屈折率はしたがってｎｘおよびｎｙとし
て書かれる。導波路に対する屈折率ｎｘおよびｎｙの差
は導波路の複屈折である。
接合部17における光波の速度が、たとえばｖ＝c/nであ
り、ｃは光の自由空間速度であるので、屈折率を変える
ことは複屈折変調器18の領域における波の速度を変え
る。複屈折変調器18を通る波の走行時間は波の速度に依
存する。したがって、波の速度を変えることはその走行
時間を変える。走行時間における変化は、複屈折変調器
18の出力端部に存在する正弦光波の部分を変えると見ら
れる。したがって、屈折率を変えることは光波の２つの
線形偏光の位相を異なる態様で変えるまたは変調する。
複屈折変調器18および55は２つの線形偏光の間に制御可
能な位相減速を与え、接合において少なくとも２πラジ
アンを達成することができる。
り、ｃは光の自由空間速度であるので、屈折率を変える
ことは複屈折変調器18の領域における波の速度を変え
る。複屈折変調器18を通る波の走行時間は波の速度に依
存する。したがって、波の速度を変えることはその走行
時間を変える。走行時間における変化は、複屈折変調器
18の出力端部に存在する正弦光波の部分を変えると見ら
れる。したがって、屈折率を変えることは光波の２つの
線形偏光の位相を異なる態様で変えるまたは変調する。
複屈折変調器18および55は２つの線形偏光の間に制御可
能な位相減速を与え、接合において少なくとも２πラジ
アンを達成することができる。
第１図および第６図ないし第８図を参照すると、複屈折
変調器18は接合部17のすぐ上にかつすべての３つの導波
路14ないし16の隣接する部分に置かれる電極60を含む。
複屈折変調器18はニオブ酸リチウムチップ12の上に形成
される１対の電極62および64を含み、それは電極60の両
側および横方向に配置される。第７図を参照すると、第
１の電圧源V1は中央電極60および電極62の間に接続さ
れ、第２の電圧源V2は電極60および64の間に接続され
て、接合部17において電界を形成する。これらの電界は
接合部17に対して示される態様と類似して導波路14ない
し16にも延在する。
変調器18は接合部17のすぐ上にかつすべての３つの導波
路14ないし16の隣接する部分に置かれる電極60を含む。
複屈折変調器18はニオブ酸リチウムチップ12の上に形成
される１対の電極62および64を含み、それは電極60の両
側および横方向に配置される。第７図を参照すると、第
１の電圧源V1は中央電極60および電極62の間に接続さ
れ、第２の電圧源V2は電極60および64の間に接続され
て、接合部17において電界を形成する。これらの電界は
接合部17に対して示される態様と類似して導波路14ない
し16にも延在する。
第７図で示されるように、電極60および64、ならびに電
極62および64からの電界は接合部17に対して直角をな
す。第７図を参照すると、中央電極60および電極62の間
の電界は図で見られるように主に接合部17において縦方
向にある。
極62および64からの電界は接合部17に対して直角をな
す。第７図を参照すると、中央電極60および電極62の間
の電界は図で見られるように主に接合部17において縦方
向にある。
サブストレート12はニオブ酸リチウムのような電気光学
活性材料で形成され、ｎ＝n0＋n1（Ｅ）の形の屈折率を
有し、ここでn0は屈折率の定数コンポーネントであり、
n1（Ｅ）は与えられた電界Ｅの関数である。接合部17に
おける電界は第７図で見られるように本質的に縦方向に
あるので、電界の縦方向のコンポーネントのみが屈折率
に影響する。接合部17の屈折の変更は、その有効光長が
変わるのを引き起こす。したがって、接合部17に与えら
れた電界の制御は、２つの偏光に対する接合部17の屈折
率の間の差を制御する手段を与える。複屈折変調器18は
接合部17の屈折率を調整することができ、接合部におい
て少なくとも２πラジウムの制御可能位相減速を与え
る。複屈折変調器18は接合部17のサブストレート12上に
装着されるので、Ｙ結合器の結合領域はπラジアン減速
を与えるのに適切な電界の適用を可能にするために十分
な長さを有しなければならない。複屈折変調器18および
偏光器54は協働して、モジュール10を含むファイバオプ
チック回転センサにおけるノイズおよびバイアスエラー
を減じる。
活性材料で形成され、ｎ＝n0＋n1（Ｅ）の形の屈折率を
有し、ここでn0は屈折率の定数コンポーネントであり、
n1（Ｅ）は与えられた電界Ｅの関数である。接合部17に
おける電界は第７図で見られるように本質的に縦方向に
あるので、電界の縦方向のコンポーネントのみが屈折率
に影響する。接合部17の屈折の変更は、その有効光長が
変わるのを引き起こす。したがって、接合部17に与えら
れた電界の制御は、２つの偏光に対する接合部17の屈折
率の間の差を制御する手段を与える。複屈折変調器18は
接合部17の屈折率を調整することができ、接合部におい
て少なくとも２πラジウムの制御可能位相減速を与え
る。複屈折変調器18は接合部17のサブストレート12上に
装着されるので、Ｙ結合器の結合領域はπラジアン減速
を与えるのに適切な電界の適用を可能にするために十分
な長さを有しなければならない。複屈折変調器18および
偏光器54は協働して、モジュール10を含むファイバオプ
チック回転センサにおけるノイズおよびバイアスエラー
を減じる。
第１図、第９図および第10図を参照すると、導波路15お
よび16で伝搬する光は微分位相変調器100を通る。微分
位相変調器100はサブストレート12に装着される３つの
電極101ないし103を含む。電極101は導波路15および16
の間に装着される。電極102および103は、導波路15が電
極101および102の間にあり、導波路16は電極101および1
03の間にあるように、サブストレート12に装着される。
電極の対101および102、ならびに101および103の各々は
位相変調器104および位相変調器105をそれぞれ含む。組
合わせられて、２つの位相変調器は２つの導波路15およ
び16に伝搬する光の位相の差を与える働きをする。
よび16で伝搬する光は微分位相変調器100を通る。微分
位相変調器100はサブストレート12に装着される３つの
電極101ないし103を含む。電極101は導波路15および16
の間に装着される。電極102および103は、導波路15が電
極101および102の間にあり、導波路16は電極101および1
03の間にあるように、サブストレート12に装着される。
電極の対101および102、ならびに101および103の各々は
位相変調器104および位相変調器105をそれぞれ含む。組
合わせられて、２つの位相変調器は２つの導波路15およ
び16に伝搬する光の位相の差を与える働きをする。
位相変調器104および105は実質的に同一の構造を有する
ので、位相変調器104のみが詳細に説明される。第10図
および第11図を参照すると、位相変調器104は導波路15
の一部および電極101および102を含む。電極101および1
02はアルミニウムの気相成長によってサブストレート12
に形成されることができる。電極101および102をわたる
電圧の印加は導波路15において水平の電界を発生させ、
複屈折変調器で上記に説明したように電気光学影響によ
ってその屈折率15を変える。位相変調器104を通る光波
の走行時間は、電極101および102によって影響される導
波路15の長さと真空における光速度によって除算された
導波路15の屈折率の積である。光波を含む電磁界の正弦
の性質により、走行時間における変化は波の位相におけ
る変化として見られる。微分位相変調器100はファイバ
オプチック回転センサの閉ループ動作に対してセロダイ
ン技術の使用を可能にする。
ので、位相変調器104のみが詳細に説明される。第10図
および第11図を参照すると、位相変調器104は導波路15
の一部および電極101および102を含む。電極101および1
02はアルミニウムの気相成長によってサブストレート12
に形成されることができる。電極101および102をわたる
電圧の印加は導波路15において水平の電界を発生させ、
複屈折変調器で上記に説明したように電気光学影響によ
ってその屈折率15を変える。位相変調器104を通る光波
の走行時間は、電極101および102によって影響される導
波路15の長さと真空における光速度によって除算された
導波路15の屈折率の積である。光波を含む電磁界の正弦
の性質により、走行時間における変化は波の位相におけ
る変化として見られる。微分位相変調器100はファイバ
オプチック回転センサの閉ループ動作に対してセロダイ
ン技術の使用を可能にする。
微分位相変調器100では、光の位相は導波路15または16
の１つにおいて進められ、他方で減速される。導波路15
における光は、光ファイバ43に達する前に第２の偏光器
40を通って伝搬する。導波路16における光は、光ファイ
バ44に達する前に第３の偏光器41を通って伝搬する。フ
ァイバ43および44はサブストレートに対して突き合わせ
て結合されて、ファイバコアが導波路と整合されてその
間で光を転送することができるが、本発明はこの種の結
合に制限されない。第２の偏光器40および第３の偏光器
41はそれぞれ導波路15および16によって導かれる光に同
一の偏光効果を与える。微分位相変調器100および偏光
器40および41は協働して高い換算係数線形性および反復
性を確実にする。
の１つにおいて進められ、他方で減速される。導波路15
における光は、光ファイバ43に達する前に第２の偏光器
40を通って伝搬する。導波路16における光は、光ファイ
バ44に達する前に第３の偏光器41を通って伝搬する。フ
ァイバ43および44はサブストレートに対して突き合わせ
て結合されて、ファイバコアが導波路と整合されてその
間で光を転送することができるが、本発明はこの種の結
合に制限されない。第２の偏光器40および第３の偏光器
41はそれぞれ導波路15および16によって導かれる光に同
一の偏光効果を与える。微分位相変調器100および偏光
器40および41は協働して高い換算係数線形性および反復
性を確実にする。
微分位相変調器100は複屈折変調器としても動作するこ
とができる。電極101ないし103に対する適する電圧の印
加は導波路15および16の複屈折において制御可能な変化
がなされるのを可能にする。
とができる。電極101ないし103に対する適する電圧の印
加は導波路15および16の複屈折において制御可能な変化
がなされるのを可能にする。
第２図を参照すると、本発明の統合されたモジュールの
左端縁は好ましくは磨かれて、結合領域17から延在する
２つの導波路15および16の長さが、そこに導かれる光の
１コヒーレンス長Ｌcoh以上長さにおいて異なる。超ル
ミネセンスダイオード（SLD）光源では、コヒーレンス
長は約50μｍである。ファイバ43および44の端部は、屈
折が導波路をファイバに形成するように、または逆にフ
ァイバ／導波路境界面における伝送率を最大化するため
にスネルの法則を満足するように磨かれる。さらに、第
２の偏光器40および第３の偏光器41は、偏光器からファ
イバ43および44が導波路15および16に結合するサブスト
レート12の隣接端縁114までの距離が、少なくとも１非
偏光長（Ｌγ）であるように好ましく位置づけられる。
左端縁は好ましくは磨かれて、結合領域17から延在する
２つの導波路15および16の長さが、そこに導かれる光の
１コヒーレンス長Ｌcoh以上長さにおいて異なる。超ル
ミネセンスダイオード（SLD）光源では、コヒーレンス
長は約50μｍである。ファイバ43および44の端部は、屈
折が導波路をファイバに形成するように、または逆にフ
ァイバ／導波路境界面における伝送率を最大化するため
にスネルの法則を満足するように磨かれる。さらに、第
２の偏光器40および第３の偏光器41は、偏光器からファ
イバ43および44が導波路15および16に結合するサブスト
レート12の隣接端縁114までの距離が、少なくとも１非
偏光長（Ｌγ）であるように好ましく位置づけられる。
第３図を参照すると、偏光器54はサブストレート12の端
縁116から少なくとも１非偏光で好ましく位置づけられ
る。端縁116および端縁116に隣接するファイバ42の端部
は、最適の伝送率を得るためにスネルの法則が満足され
るように選択される。
縁116から少なくとも１非偏光で好ましく位置づけられ
る。端縁116および端縁116に隣接するファイバ42の端部
は、最適の伝送率を得るためにスネルの法則が満足され
るように選択される。
光ファイバ42、偏光器54および複屈折変調器18および55
は共に動作して、統合されたオプチックスモジュール10
を使って形成されたファイバオプチック回転センサにお
けるノイズおよびバイアスエラーを減じる。微分位相変
調器100はファイバオプチックジャイロスコープの閉ル
ープ動作のためにセロダイン技術の実現を可能にする。
微分位相変調器は導波路15および16の各々の複屈折を制
御するために、またこれらの導波路の複屈折の差を制御
するために、使用することができる。第２の偏光器40お
よび第３の偏光器41は、１偏光のみが変調器を通ること
を確実にすることによって、微分位相変調器100の適切
な動作を得るために使用される。偏光器40および41は不
必要な偏光をフィルタ出しすることによって高い換算係
数線形性および反復性を確実にする。
は共に動作して、統合されたオプチックスモジュール10
を使って形成されたファイバオプチック回転センサにお
けるノイズおよびバイアスエラーを減じる。微分位相変
調器100はファイバオプチックジャイロスコープの閉ル
ープ動作のためにセロダイン技術の実現を可能にする。
微分位相変調器は導波路15および16の各々の複屈折を制
御するために、またこれらの導波路の複屈折の差を制御
するために、使用することができる。第２の偏光器40お
よび第３の偏光器41は、１偏光のみが変調器を通ること
を確実にすることによって、微分位相変調器100の適切
な動作を得るために使用される。偏光器40および41は不
必要な偏光をフィルタ出しすることによって高い換算係
数線形性および反復性を確実にする。
第4A図は偏光された光でこの発明の動作を示す。偏光維
持方向性結合器50は光源48から光をモジュール10に導
く。偏光維持ファイバ42、43および44の主軸は統合され
たオプチックスモジュール10における導波路14ないし16
の主軸と整列され、超ルミネセンスダイオード48におけ
るｐ−ｎ接合（示されていない）に直交する。この形状
は超ルミネセンスダイオード48から光検出器52への最大
光信号スループットを与える。
持方向性結合器50は光源48から光をモジュール10に導
く。偏光維持ファイバ42、43および44の主軸は統合され
たオプチックスモジュール10における導波路14ないし16
の主軸と整列され、超ルミネセンスダイオード48におけ
るｐ−ｎ接合（示されていない）に直交する。この形状
は超ルミネセンスダイオード48から光検出器52への最大
光信号スループットを与える。
モジュール10への光入力は接合部17で分かれ、第２の光
ファイバ43および第３の光ファイバ44に伝搬される。統
合されたオプチックスモジュール10を出ると、光は検知
コイル46に入力を形成し、これもこの発明の偏光された
動作の偏光維持ファイバで形成されている。モジュール
10を出る２つの光ビームは検知コイル46において逆伝搬
光ビームとなる。検知コイル46を通って、コイルの面を
通る線をまわるコイル46の回転速度を示す位相シフトを
経て、光波は統合されたオプチックスモジュール10に再
度入る。
ファイバ43および第３の光ファイバ44に伝搬される。統
合されたオプチックスモジュール10を出ると、光は検知
コイル46に入力を形成し、これもこの発明の偏光された
動作の偏光維持ファイバで形成されている。モジュール
10を出る２つの光ビームは検知コイル46において逆伝搬
光ビームとなる。検知コイル46を通って、コイルの面を
通る線をまわるコイル46の回転速度を示す位相シフトを
経て、光波は統合されたオプチックスモジュール10に再
度入る。
２本の光ビームは導波路15および16で統合されたオプチ
ックスモジュール10に再度入る。導波路15に入る波は接
合領域17に達する前に、偏光器40および微分位相変調器
100を伝搬する。導波路16に入る波は２つの波が再結合
される接合部領域17に達する前に、偏光器41および微分
位相変調器100を伝搬する。複屈折変調器18は接合部17
の複屈折を制御する。微分位相変調器100は複屈折変調
器としても機能する。再結合された波は検知コイル46に
おける波のサニャック位相シフトを示す干渉信号パター
ンを形成する。接合部17で結合した後、波は複屈折変調
器130および偏光器54を通って伝搬する。したがって、
複屈折変調は接合部17および導波路14ないし16の各々で
与えられる。
ックスモジュール10に再度入る。導波路15に入る波は接
合領域17に達する前に、偏光器40および微分位相変調器
100を伝搬する。導波路16に入る波は２つの波が再結合
される接合部領域17に達する前に、偏光器41および微分
位相変調器100を伝搬する。複屈折変調器18は接合部17
の複屈折を制御する。微分位相変調器100は複屈折変調
器としても機能する。再結合された波は検知コイル46に
おける波のサニャック位相シフトを示す干渉信号パター
ンを形成する。接合部17で結合した後、波は複屈折変調
器130および偏光器54を通って伝搬する。したがって、
複屈折変調は接合部17および導波路14ないし16の各々で
与えられる。
干渉パターンを運ぶ信号は複屈折変調器を越えて偏光器
54、軸14に、第１の偏光器12を通って光ファイバ42に伝
搬する。方向性結合器50は信号を光ファイバ51に結合
し、信号を光検出器52に導く。光検出器52はジャイロス
コープ45から伝搬する光の干渉パターンの強度を示す電
気信号を発生させる。
54、軸14に、第１の偏光器12を通って光ファイバ42に伝
搬する。方向性結合器50は信号を光ファイバ51に結合
し、信号を光検出器52に導く。光検出器52はジャイロス
コープ45から伝搬する光の干渉パターンの強度を示す電
気信号を発生させる。
ジャイロスコープ45の回転における変化は、干渉パター
ンの強度を変え、それが光検出器によって発生される電
気信号の強度を変えて、干渉パターンの強度を示す。
ンの強度を変え、それが光検出器によって発生される電
気信号の強度を変えて、干渉パターンの強度を示す。
第4B図は偏光されない光でこの発明の動作を示す。第4B
図では、偏光維持ファイバ55の或る長さは光源48から光
を受取る。偏光維持ファイバは単一モードファイバ57に
突き合わせ結合され、次に光を単一モード結合器53に導
く。ファイバ57における光の一部はモジュール10に伝搬
する。偏光維持ファイバ61の或る長さが導波路15および
検知コイル63の間に装着され、これは普通の単一モード
ファイバで形成される。偏光維持ファイバ55および61は
好ましくは１から10メートルの長さを有する。
図では、偏光維持ファイバ55の或る長さは光源48から光
を受取る。偏光維持ファイバは単一モードファイバ57に
突き合わせ結合され、次に光を単一モード結合器53に導
く。ファイバ57における光の一部はモジュール10に伝搬
する。偏光維持ファイバ61の或る長さが導波路15および
検知コイル63の間に装着され、これは普通の単一モード
ファイバで形成される。偏光維持ファイバ55および61は
好ましくは１から10メートルの長さを有する。
２つの偏光維持ファイバ長55および61の主軸は45で、ま
たモジュールにおける導波路15の主軸に対して光源48の
半導体接合に対して配向される。この形状は前記で第4A
図に関して説明したように偏光された光のこの発明の動
作と関連した損失を越えて、光源48から光検出器52に6b
dの付加的損失を与える。第4B図で示されるこの形状
は、しかし従来の単一モードファイバコイル63およびコ
ンポーネントを使用することができ、この器具のコスト
を減じることができる。
たモジュールにおける導波路15の主軸に対して光源48の
半導体接合に対して配向される。この形状は前記で第4A
図に関して説明したように偏光された光のこの発明の動
作と関連した損失を越えて、光源48から光検出器52に6b
dの付加的損失を与える。第4B図で示されるこの形状
は、しかし従来の単一モードファイバコイル63およびコ
ンポーネントを使用することができ、この器具のコスト
を減じることができる。
第５図を参照すると、最低精度応用に対して非相互的形
状を使用することができる。この形状において、光源12
6および光検出器128は統合されたモジュール124の右端
縁に装着され、これは導波路14ないし16、結合器18およ
び微分位相変調器100のみを含む。第5B図を参照する
と、光源は導波路14の端部に直接装着される。モジュー
ルの端縁は損失および後方反射を最小化するように角度
が磨かれてもよい。検出器は光源の下にあって、導波路
14からの非相互的波を遮る。この形状は必要な光相互接
続の少ない数のお陰で、高加速環境において有利である
ことができる。
状を使用することができる。この形状において、光源12
6および光検出器128は統合されたモジュール124の右端
縁に装着され、これは導波路14ないし16、結合器18およ
び微分位相変調器100のみを含む。第5B図を参照する
と、光源は導波路14の端部に直接装着される。モジュー
ルの端縁は損失および後方反射を最小化するように角度
が磨かれてもよい。検出器は光源の下にあって、導波路
14からの非相互的波を遮る。この形状は必要な光相互接
続の少ない数のお陰で、高加速環境において有利である
ことができる。
複屈折変調を与えるために第１図に関して説明された１
つまたは１つ以上の装置は、非相互性を減じるのに必要
なら、第５図の装置に加えることができる。
つまたは１つ以上の装置は、非相互性を減じるのに必要
なら、第５図の装置に加えることができる。
Claims (16)
- 【請求項１】光源から光を受取る光ファイバと、受動的
サニャックリング光回転センサを形成する光ファイバ検
知コイルとの間に装着される統合されたオプチックスモ
ジュールであって、 制御可能屈折率を有する光学活性材料で形成されるサブ
ストレートと、 前記サブストレートにおいて形成されかつ接合部で接続
されて結合器を形成する複数個の光導波路とを備え、前
記導波路の第１のものは前記光源から光信号を受取る光
ファイバに接続されるように構成され、前記導波路の第
２および第３のものは前記光ファイバ検知コイルの両端
部に接続されるように構成され、 前記サブストレートに接続されて前記第1,第２および第
３の光導波路の各々を伝搬する光信号を偏光する手段
と、 前記接合部上で前記サブストレートに接続されて前記接
合部の複屈折を変調する第１の変調手段と、 前記第１の導波路の一部の上で前記サブストレートに接
続されて前記第１の導波路の複屈率を変調する第２の変
調手段と、 前記サブストレートに接続されて前記第２および第３の
導波路を伝搬する光波の間の位相差を変調しかつ前記第
２および第３の導波路の複屈折を変調する微分位相変調
器手段とをさらに備える、統合されたオプチックスモジ
ュール。 - 【請求項２】前記偏光手段は、 前記第１の導波路と前記光ファイバとの間の接続に隣接
して前記第１の導波路に接続された第１の金属膜と、 前記第２の導波路と前記光ファイバ検知コイルとの間の
接続に隣接して前記第２の導波路に接続された第２の金
属膜と、 前記第３の導波路と前記光ファイバ検知コイルとのあい
だの接続に隣接して前記第３の導波路に接続された第３
の金属膜とを備える、請求項１に記載の統合されたオプ
チックスモジュール。 - 【請求項３】前記接合部の複屈折を変調する手段は、 前記サブストレートに接続されかつ前記導波路の接合部
から一定間隔隔てられた第１の電極と、 前記サブストレートに接続されかつ前記接合部が前記第
１および第２の電極の間に存在するように前記導波路の
接合部から一定間隔隔てられた第２の電極と、 前記第1,第２および第３の導波路の接合部上で前記第１
および第２の電極の間で前記サブストレートに接続され
た第３の電極と、 前記第1,第２および第３の電極に電気信号を印加して前
記接合部におけるサブストレートに直交する前記接合部
における電界成分を形成する手段と、 前記接合部の屈折率の間の差を調整するように前記電気
信号を制御する手段とを含む、請求項１に記載の統合さ
れたオプチックスモジュール。 - 【請求項４】前記微分位相変調手段は、 前記第２および第３の導波路の間で前記サブストレート
に接続された第４の電極と、 前記第２の導波路が前記第４および第５の電極の間に存
在するように前記サブストレートに接続された第５の電
極と、 前記第３の導波路が前記第４および第６の電極の間に存
在するように前記サブストレートに接続された第６の電
極と、 前記第４および第５の電極の間に第１の電気信号を印加
して前記第２の導波路の複屈率を制御する手段と、 前記第４および第６の電極の間に第２の電気信号を印加
して前記第３の導波路の屈折率を制御する手段とを含
む、請求項３に記載の統合されたオプチックスモジュー
ル。 - 【請求項５】前記第1,第２および第３の導波路の複屈率
を変調する手段は、 前記第１の導波路の対向する側部において前記サブスト
レートに接続された１対の複屈折変調電極と、 前記第４および第５の電極に電気信号を印加して前記第
２の導波路の複屈折を変調する手段と、 前記第４および第６の電極に電気信号を印加して前記第
３の導波路の複屈折を変調する手段とを含む、請求項４
に記載の統合されたオプチックスモジュール。 - 【請求項６】前記偏光手段は、 前記第１の導波路に接続された第１の偏光器を含み、前
記第１の偏光器は、前記第１の導波路への光入力が第１
の偏光器に到達する前に前記光源からの光出力の少なく
とも１非偏光長の距離だけ第１の導波路を伝搬するよう
に位置決めされ、前記第１の偏光器は前記第１の導波路
によって導かれる光の少なくとも１非偏光長の距離だけ
前記前記接合部から離され、 前記第２の導波路に接続された第２の偏光器をさらに含
み、前記第２の偏光器は、前記第２の導波路への光入力
が前記第２の偏光器に到達する前に前記光源からの光出
力の少なくとも１非偏光長の距離だけ前記第２の導波路
を伝搬するように位置決めされ、 前記第３の導波路に接続された第３の偏光器をさらに含
み、前記第３の偏光器は、前記第３の導波路への光入力
が前記第３の導波路に到達する前に前記光源からの光出
力の少なくとも１非偏光長の距離だけ前記第３の導波路
を伝搬するように位置決めされる、請求項１に記載の統
合されたオプチックスモジュール。 - 【請求項７】前記光源からの光出力の光の少なくとも１
非偏光長に等しい前記第１の導波路の長さが前記複屈折
変調器と前記第１の偏光器との間に配置される、請求項
６に記載の統合されたオプチックスモジュール。 - 【請求項８】前記第２および第３の導波路は、前記光源
からの光出力の少なくともコヒーレンス長だけ異なる長
さを有する、請求項１に記載の統合されたオプチックス
モジュール。 - 【請求項９】回転センサであって、 統合されたオプチックスモジュールを備え、前記統合さ
れたオプチックスモジュールは、 制御可能屈折率を有する光学活性材料で形成されるサブ
ストレートと、 前記サブストレートにおいて形成されかつ接合部で接続
されて結合器を形成する第1,第２および第３の光導波路
と、 前記サブストレートに接続されて前記第２および第３の
導波路を伝搬する光波の間の位相差を変調する微分位相
変調器手段とを含み、 前記回転センサはさらに、 前記第１の導波路に接続されてそこに光信号を供給する
光源と、 前記第１および第２の導波路に接続されたファイバ光学
検知コイルとをさらに備え、前記検知コイルは、検知軸
の周りにおける前記検知コイルの回転を示す干渉パター
ンを形成する逆方向に伝搬する波を導き、 前記接合部に隣接して前記サブストレートに接続されて
前記第1,第２および第３の導波路の接合部の複屈折を変
調する手段と、 前記サブストレートに接続されて前記第1,第２および第
３の導波路の各々の複屈折を変調する手段とを備える、
回転センサ。 - 【請求項１０】前記導波路の接合部の複屈折を変調する
手段は、 前記サブストレートに接続されかつ前記導波路の接合部
から一定間隔で隔てられた第１の電極と、 前記サブストレートに接続されかつ前記接合部が前記第
１および第２の電極の間に存在するように前記導波路の
接合部から一定間隔を隔てられた第２の電極と、 前記第1,第２および第３の導波路の接合部の上で前記第
１および第２の電極の間で前記サブストレートに接続さ
れた第３の電極と、 前記導波路の接合部において２つの直交する電界成分を
形成するように前記前記第1,第２および第３の電極に電
気信号を印加する手段と、 前記接合部の屈折率を調整するために前記電気信号を制
御する手段とを含む、請求項９に記載の回転センサ。 - 【請求項１１】前記微分位相変調器手段は、 前記第２および第３の導波路の間で前記サブストレート
に接続された第４の電極と、 前記第２の導波路が前記第４および第６の電極の間に存
在するように前記サブストレートに接続された第５の電
極と、 前記第３の導波路が前記第４および第６の電極の間に存
在するように前記サブストレートに接続された第６の電
極と、 前記第４および第５の電極の間に第１の電気信号を印加
して前記第２の導波路の屈折率を制御する手段と、 前記第４および第６の電極の間に第２の電気信号を印加
して前記第３の導波路の屈折率を制御する手段とを含
む、請求項10に記載の回転センサ。 - 【請求項１２】前記第4,第５および第６の電極に電気信
号を印加して前記第２および第３の導波路の複屈折を変
調する手段をさらに備えた、請求項11に記載の回転セン
サ。 - 【請求項１３】前記光源と前記第１の導波路との間に装
着されて前記光源と前記モジュールとの間で光を導く偏
光維持ファイバと、 前記偏光維持ファイバにおいて形成されて前記偏光維持
ファイバからの光を前記検出手段への入力に結合する偏
光維持ファイバ光方向性結合器とをさらに備える、請求
項９に記載の回転センサ。 - 【請求項１４】前記ファイバ光コイルと前記第２および
第３の導波路との間の接続からそれぞれ、前記光源から
の光出力の少なくとも１非偏光長の距離だけ間隔を隔て
られた第２および第３の偏光器をさらに備える、請求項
13に記載の回転センサ。 - 【請求項１５】前記光源からの光出力の光の少なくとも
１非偏光長に等しい前記第１の導波路の長さが前記複屈
折変調器と前記第１の偏光器との間に存在する、請求項
13に記載の回転センサ。 - 【請求項１６】光源からの光を受取る光ファイバと、光
回転センサを形成する光ファイバ検知コイルとの間に装
着される統合されたオプチックスモジュールであって、 制御可能屈折率を有する光学活性材料で形成されるサブ
ストレートと、 前記サブストレートにおいて形成されかつ接合部で接続
されて結合器を形成する複数個の光導波路とを備え、前
記導波路の第１のものは前記光源から光信号を受取る光
ファイバに接続されるように構成され、前記導波路の第
２のものおよび前記導波路の第３のものは前記光ファイ
バ検知コイルの両端部に接続されるように構成され、 前記第２および第３の導波路を伝搬する光波の間の位相
差を変調する微分位相変調手段と、 前記第１の導波路の複屈折を変調する手段と、 前記第２および第３の導波路の複屈折を変調する手段
と、 前記接合部の複屈折を変調する手段とを備えた、統合さ
れたオプチックスモジュール。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US18360788A | 1988-04-19 | 1988-04-19 | |
| US183607 | 1988-04-19 | ||
| PCT/US1989/001355 WO1989010534A1 (en) | 1988-04-19 | 1989-03-31 | Integrated optic interferometric fiber gyroscope module and method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02504080A JPH02504080A (ja) | 1990-11-22 |
| JPH0743264B2 true JPH0743264B2 (ja) | 1995-05-15 |
Family
ID=22673550
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1504744A Expired - Lifetime JPH0743264B2 (ja) | 1988-04-19 | 1989-03-31 | 統合されたオプチック干渉計的ファイバジャイロスコープモジュール |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0373200B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0743264B2 (ja) |
| AT (1) | ATE122783T1 (ja) |
| CA (1) | CA1311546C (ja) |
| DE (1) | DE68922705D1 (ja) |
| WO (1) | WO1989010534A1 (ja) |
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| US5412471A (en) * | 1991-03-12 | 1995-05-02 | Mitsubishi Precision Co., Ltd. | Optical gyro with expanded detectable range of input rotation angular velocity and optical waveguide-type phase modulator used in the same |
| US6282332B1 (en) | 1998-06-04 | 2001-08-28 | Pirelli Cavi E Sistemi S.P.A. | Waveguide structures in particular for use in acousto-optical mode converters and method for making same |
| EP0969297A1 (en) * | 1998-06-04 | 2000-01-05 | PIRELLI CAVI E SISTEMI S.p.A. | Method of manufacturing indiffused optical waveguide structures in a substrate |
| JP2000137125A (ja) | 1998-06-04 | 2000-05-16 | Pirelli Cavi & Syst Spa | 拡散型光導波路構造を基板に製作する方法 |
| JP2010088075A (ja) | 2008-10-03 | 2010-04-15 | Fujitsu Optical Components Ltd | 復調器 |
| EP3864373B1 (en) * | 2018-10-11 | 2025-04-23 | EMCORE Corporation | Photonic integrated circuits, fiber optic gyroscopes and methods for making the same |
| CA3115836A1 (en) | 2018-10-31 | 2020-05-07 | Kvh Industries, Inc. | Method and apparatus for control and suppression of stray light in a photonic integrated circuit |
| US12352571B2 (en) | 2021-08-11 | 2025-07-08 | Emcore Corporation | In-situ residual intensity noise measurement method and system |
| CN113804177B (zh) * | 2021-08-20 | 2023-03-10 | 北京航天时代光电科技有限公司 | 一种超高精度的光纤陀螺仪结构 |
| WO2023211518A2 (en) | 2021-11-30 | 2023-11-02 | Emcore Corporation | Multi-axis fiber optic gyroscope photonic integrated circuit for inertial measurement units and inertial navigation systems |
| CN115628756B (zh) * | 2022-10-14 | 2024-07-26 | 西安中科华芯测控有限公司 | 一种光纤陀螺标度因数自适应补偿方法 |
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|---|---|---|---|---|
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| US4514088A (en) * | 1983-04-01 | 1985-04-30 | The Charles Stark Draper Laboratory, Inc. | Single-coupler guided-wave passive resonant-ring optical-gyro instrument |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2936267A1 (de) * | 1979-09-07 | 1982-04-22 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Ringinterferometer |
| GB2100855B (en) * | 1981-06-18 | 1984-10-10 | Standard Telephones Cables Ltd | Sideband modulating/demodulating fibre optic gyroscope |
-
1989
- 1989-03-31 JP JP1504744A patent/JPH0743264B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1989-03-31 EP EP89904900A patent/EP0373200B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1989-03-31 AT AT89904900T patent/ATE122783T1/de active
- 1989-03-31 DE DE68922705T patent/DE68922705D1/de not_active Expired - Lifetime
- 1989-03-31 WO PCT/US1989/001355 patent/WO1989010534A1/en not_active Ceased
- 1989-04-18 CA CA000596974A patent/CA1311546C/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2009396A (en) * | 1977-11-22 | 1979-06-13 | Thomson Csf | Interferometric laser gyrometer |
| US4514088A (en) * | 1983-04-01 | 1985-04-30 | The Charles Stark Draper Laboratory, Inc. | Single-coupler guided-wave passive resonant-ring optical-gyro instrument |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE68922705D1 (de) | 1995-06-22 |
| EP0373200B1 (en) | 1995-05-17 |
| EP0373200A1 (en) | 1990-06-20 |
| WO1989010534A1 (en) | 1989-11-02 |
| ATE122783T1 (de) | 1995-06-15 |
| EP0373200A4 (en) | 1992-06-17 |
| JPH02504080A (ja) | 1990-11-22 |
| CA1311546C (en) | 1992-12-15 |
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