JPH0829184A - 光ファイバジャイロ - Google Patents
光ファイバジャイロInfo
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- JPH0829184A JPH0829184A JP15846894A JP15846894A JPH0829184A JP H0829184 A JPH0829184 A JP H0829184A JP 15846894 A JP15846894 A JP 15846894A JP 15846894 A JP15846894 A JP 15846894A JP H0829184 A JPH0829184 A JP H0829184A
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- JP
- Japan
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- optical
- light
- polarizer
- coupler
- optical fiber
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 不要偏光成分に起因するバイアス安定性の低
下を防止する。 【構成】 光源１の光は光結合器２を通って、１つの偏
波面をもつ偏光のみを選択する偏光子３と光分岐結合器
４の機能を有する光ＩＣ７に入射する。光ＩＣで２分岐
された出力光は光ファイバコイル８の一端及び他端にそ
れぞれ入射し、光ファイバコイルの右回り光と左回り光
との干渉光が光結合器２から分岐され、光検出器９で電
気信号に変換される。この発明では、光ＩＣの偏光子３
の選択する偏光と同じ偏波面をもつ偏光を選択する偏光
子１２を光源１と光結合器２の間または光結合器２と光
ＩＣ７との間に挿入する。他の方法として、光結合器２
として、偏光子１２と同じ機能を有する偏波分離機能付
光結合器を用いてもよい。
下を防止する。 【構成】 光源１の光は光結合器２を通って、１つの偏
波面をもつ偏光のみを選択する偏光子３と光分岐結合器
４の機能を有する光ＩＣ７に入射する。光ＩＣで２分岐
された出力光は光ファイバコイル８の一端及び他端にそ
れぞれ入射し、光ファイバコイルの右回り光と左回り光
との干渉光が光結合器２から分岐され、光検出器９で電
気信号に変換される。この発明では、光ＩＣの偏光子３
の選択する偏光と同じ偏波面をもつ偏光を選択する偏光
子１２を光源１と光結合器２の間または光結合器２と光
ＩＣ７との間に挿入する。他の方法として、光結合器２
として、偏光子１２と同じ機能を有する偏波分離機能付
光結合器を用いてもよい。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、光ファイバジャイロ
に関し、特に温度に対するバイアスの周期的な変動がな
く、バイアス安定性に優れ、角速度の高精度検出を可能
にした光ファイバジャイロ（ＦＯＧ）に関するものであ
る。
に関し、特に温度に対するバイアスの周期的な変動がな
く、バイアス安定性に優れ、角速度の高精度検出を可能
にした光ファイバジャイロ（ＦＯＧ）に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】従来の偏光子としての機能を持った光Ｉ
Ｃを用いた光ファイバジャイロにおいては、光ＩＣ自体
が偏光子としての機能をもっているため、光ＩＣに入力
される光がどのような偏光状態であっても光ＩＣにおい
て単一の偏光が選択され、偏光子としての機能を持つ光
ＩＣへの入射光の偏光状態のコントロールは不要である
と考えられていた。したがって、従来の光ファイバジャ
イロは図３に示したとおり光源１，第１の光結合器２，
偏光子３と光分岐結合器４の機能をあわせもつ光ＩＣ
７，光ファイバコイル８および光検出器９より構成され
ていた。したがって光ＩＣ７中に常に不要の偏光成分が
入射する構造であった。
Ｃを用いた光ファイバジャイロにおいては、光ＩＣ自体
が偏光子としての機能をもっているため、光ＩＣに入力
される光がどのような偏光状態であっても光ＩＣにおい
て単一の偏光が選択され、偏光子としての機能を持つ光
ＩＣへの入射光の偏光状態のコントロールは不要である
と考えられていた。したがって、従来の光ファイバジャ
イロは図３に示したとおり光源１，第１の光結合器２，
偏光子３と光分岐結合器４の機能をあわせもつ光ＩＣ
７，光ファイバコイル８および光検出器９より構成され
ていた。したがって光ＩＣ７中に常に不要の偏光成分が
入射する構造であった。
【０００３】このような不要偏光成分は後に説明する
が、光ファイバジャイロにおいて誤差信号を発生させる
原因となるので、光ＩＣ７の持つ偏光子としての機能に
よってある程度まで（この量は偏光子としての性能によ
って決まる）除去されるような構造であった。したがっ
て、光ファイバジャイロの信号中に必ずこの不要偏光成
分が少なからず存在し、誤差信号を発生させることにな
る。このような構造の光ファイバジャイロにおいてもバ
イアス安定性への要求精度が低い場合（数°／ｈ以上の
低・中精度クラス）には、この誤差信号が要求精度以下
となり性能上の問題とはならない。しかし、バイアス安
定性に対する要求精度が高い場合（１°／ｈ以下の高精
度クラス）には、この誤差信号が要求精度を超えてしま
い、要求を満足することができない場合がしばしば発生
した。特に、この不要偏光成分による誤差信号は、温度
に対して周期的に変化し、かつ温度変化に非常に敏感で
あることが実験的に確認されている。温度に対する誤差
信号の典型的な変化を図５に示す。
が、光ファイバジャイロにおいて誤差信号を発生させる
原因となるので、光ＩＣ７の持つ偏光子としての機能に
よってある程度まで（この量は偏光子としての性能によ
って決まる）除去されるような構造であった。したがっ
て、光ファイバジャイロの信号中に必ずこの不要偏光成
分が少なからず存在し、誤差信号を発生させることにな
る。このような構造の光ファイバジャイロにおいてもバ
イアス安定性への要求精度が低い場合（数°／ｈ以上の
低・中精度クラス）には、この誤差信号が要求精度以下
となり性能上の問題とはならない。しかし、バイアス安
定性に対する要求精度が高い場合（１°／ｈ以下の高精
度クラス）には、この誤差信号が要求精度を超えてしま
い、要求を満足することができない場合がしばしば発生
した。特に、この不要偏光成分による誤差信号は、温度
に対して周期的に変化し、かつ温度変化に非常に敏感で
あることが実験的に確認されている。温度に対する誤差
信号の典型的な変化を図５に示す。
【０００４】次に、上記のような不要偏光成分が存在す
るとなぜ誤差信号が発生するのかについて説明する。光
ＩＣ７に内在する偏光子３の不完全性によって光ＩＣ出
力端には不要偏光成分が現れる。製造プロセスとしてプ
ロトン交換法を採用して製作した光ＩＣにおいては、そ
の偏光子としての機能は不要偏光成分の光ＩＣ基板中へ
の放射によって達成される。したがって、図６に示すよ
うにこの光ＩＣ出射端には基板中に放射され基板中を伝
搬した不要偏光が存在することになる。そして、この基
板中を放射伝搬した不要偏光成分は光ＩＣの導波路中を
伝搬した本来の信号光成分（右回り光または左回り光）
と光路が異なるため、他方の信号光（左回り光または右
回り光）との間で干渉光を構成したときに温度等の外乱
に対して敏感に変動する位相誤差を発生させ、この位相
誤差が光ファイバジャイロ出力に含まれる誤差信号とな
る。
るとなぜ誤差信号が発生するのかについて説明する。光
ＩＣ７に内在する偏光子３の不完全性によって光ＩＣ出
力端には不要偏光成分が現れる。製造プロセスとしてプ
ロトン交換法を採用して製作した光ＩＣにおいては、そ
の偏光子としての機能は不要偏光成分の光ＩＣ基板中へ
の放射によって達成される。したがって、図６に示すよ
うにこの光ＩＣ出射端には基板中に放射され基板中を伝
搬した不要偏光が存在することになる。そして、この基
板中を放射伝搬した不要偏光成分は光ＩＣの導波路中を
伝搬した本来の信号光成分（右回り光または左回り光）
と光路が異なるため、他方の信号光（左回り光または右
回り光）との間で干渉光を構成したときに温度等の外乱
に対して敏感に変動する位相誤差を発生させ、この位相
誤差が光ファイバジャイロ出力に含まれる誤差信号とな
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】以上述べたように、従
来の光ＩＣを用いた光ファイバジャイロにおいては、光
ＩＣに不要偏光成分を含んだ光が入射されるが、光ＩＣ
自体のもつ偏光子としての機能に限界があるため、不要
偏光成分が存在し、これが光ファイバジャイロの誤差信
号を発生させ、誤差信号が温度変化等の外乱に対して不
安定となるためバイアス安定性を劣化させる大きな原因
となっていた。この発明の目的は、従来の欠点を除去
し、不要偏光成分に起因するバイアス安定性、特に温度
変化中のバイアス安定性の低下を防止しようとするもの
である。
来の光ＩＣを用いた光ファイバジャイロにおいては、光
ＩＣに不要偏光成分を含んだ光が入射されるが、光ＩＣ
自体のもつ偏光子としての機能に限界があるため、不要
偏光成分が存在し、これが光ファイバジャイロの誤差信
号を発生させ、誤差信号が温度変化等の外乱に対して不
安定となるためバイアス安定性を劣化させる大きな原因
となっていた。この発明の目的は、従来の欠点を除去
し、不要偏光成分に起因するバイアス安定性、特に温度
変化中のバイアス安定性の低下を防止しようとするもの
である。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この発明は、光源、第１
の光結合器、偏光子、偏光子と光分岐結合機能をあわせ
もつ光ＩＣ，ファイバコイルおよび光検出器から構成さ
れており、従来例と比較して偏光子をもうひとつ付加し
た構成をとっているため、その追加した偏光子により不
要偏光成分をあらかじめある程度のレベルまで低減する
ことができるため、光ＩＣへの不要偏光成分入射量を減
らすことができ、その不要偏光成分を原因とする前記の
誤差信号をも低減させることができ、前記のバイアス安
定性、特に温度変化中のバイアス安定性の劣化を低減も
しくは除去することができる。
の光結合器、偏光子、偏光子と光分岐結合機能をあわせ
もつ光ＩＣ，ファイバコイルおよび光検出器から構成さ
れており、従来例と比較して偏光子をもうひとつ付加し
た構成をとっているため、その追加した偏光子により不
要偏光成分をあらかじめある程度のレベルまで低減する
ことができるため、光ＩＣへの不要偏光成分入射量を減
らすことができ、その不要偏光成分を原因とする前記の
誤差信号をも低減させることができ、前記のバイアス安
定性、特に温度変化中のバイアス安定性の劣化を低減も
しくは除去することができる。
【０００７】
【実施例】以下に本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図１は本発明によるオープンループ型の光ファイ
バジャイロの機能ブロック図である。光源１より出た光
は第１の光結合器２を介して第１の偏光子１２に入射さ
れる。この第１の光結合器２のおもな目的は光検出器９
へ信号光を導くことである。通常、光源１から出射され
る光は互いに直交する２つの偏光成分を持つ。第１の偏
光子１２の目的は、信号光となる一方の偏光成分と直交
する他方の偏光成分（不要偏光成分）を除去し、前記の
不要偏光成分にもとづく光ファイバジャイロの誤差信号
を低減することを目的とする。
する。図１は本発明によるオープンループ型の光ファイ
バジャイロの機能ブロック図である。光源１より出た光
は第１の光結合器２を介して第１の偏光子１２に入射さ
れる。この第１の光結合器２のおもな目的は光検出器９
へ信号光を導くことである。通常、光源１から出射され
る光は互いに直交する２つの偏光成分を持つ。第１の偏
光子１２の目的は、信号光となる一方の偏光成分と直交
する他方の偏光成分（不要偏光成分）を除去し、前記の
不要偏光成分にもとづく光ファイバジャイロの誤差信号
を低減することを目的とする。
【０００８】そして、この第１の偏光子１２を通過して
直線偏光となった光が偏光子３と光分岐結合器４の機能
をあわせもつ光ＩＣ７に入射される。光ＩＣ７内部の偏
光子３の機能は光ファイバジャイロの干渉計（光分岐結
合器４と光ファイバコイル８から構成される）に単一の
偏光を入射させ、かつ取り出すことを目的とする。光Ｉ
Ｃ７内部の光分岐結合器４は光を２分岐させて、前記干
渉計の右回り光と左回り光を生成させ、かつこれら２つ
の光を結合させ光ファイバジャイロの信号光となる干渉
光を生成することを目的とする。光分岐結合器４におい
て生成された干渉光（光ファイバジャイロの信号光）
は、光ＩＣ７内部の偏光子３の機能により、入射偏光と
同一の成分のみが取り出され、さらに、第１の偏光子１
２を通過した後、第１の光結合器２によって光検出器９
へと導かれる。この光検出器９によって干渉光が検出さ
れ電気信号へと変換される。
直線偏光となった光が偏光子３と光分岐結合器４の機能
をあわせもつ光ＩＣ７に入射される。光ＩＣ７内部の偏
光子３の機能は光ファイバジャイロの干渉計（光分岐結
合器４と光ファイバコイル８から構成される）に単一の
偏光を入射させ、かつ取り出すことを目的とする。光Ｉ
Ｃ７内部の光分岐結合器４は光を２分岐させて、前記干
渉計の右回り光と左回り光を生成させ、かつこれら２つ
の光を結合させ光ファイバジャイロの信号光となる干渉
光を生成することを目的とする。光分岐結合器４におい
て生成された干渉光（光ファイバジャイロの信号光）
は、光ＩＣ７内部の偏光子３の機能により、入射偏光と
同一の成分のみが取り出され、さらに、第１の偏光子１
２を通過した後、第１の光結合器２によって光検出器９
へと導かれる。この光検出器９によって干渉光が検出さ
れ電気信号へと変換される。
【０００９】光変調器５，６は、高感度検出のために用
いる。図１では光変調器６のみを用いているが、両方を
用いる場合もある。位相変調回路１１から光変調器６
（または５，６）に位相変調信号Ｓa が供給され、また
同期信号Ｓb が同期検波回路１０に供給される。同期検
波回路１０は同期信号Ｓb を用いて光検出器９の出力を
同期検波して、入力角速度に対応したＦＯＧ出力Ｓout
を得る。
いる。図１では光変調器６のみを用いているが、両方を
用いる場合もある。位相変調回路１１から光変調器６
（または５，６）に位相変調信号Ｓa が供給され、また
同期信号Ｓb が同期検波回路１０に供給される。同期検
波回路１０は同期信号Ｓb を用いて光検出器９の出力を
同期検波して、入力角速度に対応したＦＯＧ出力Ｓout
を得る。
【００１０】なお、使用する光ＩＣ７についてはＴi 拡
散型（偏光子３は金属蒸着膜で構成される）、プロトン
交換型（偏光子としての機能をあわせもつ）いずれでも
良い。また、本発明はオープンループ型の光ファイバジ
ャイロのみならず、図２に示すクローズドループ型の光
ファイバジャイロにも適用可能である。オープンループ
型ＦＯＧは入力角速度によって発生した光ファイバコイ
ルの左回り光と右回り光の位相差を光の強度の変化とし
て測定するのに対して、クローズドループ型ＦＯＧでは
その光の強度の変化がゼロとなるように光変調器５にフ
ィードバック信号Ｓc を加える。このフィードバック信
号Ｓc を読み取り、ＦＯＧ出力Ｓout を得る。
散型（偏光子３は金属蒸着膜で構成される）、プロトン
交換型（偏光子としての機能をあわせもつ）いずれでも
良い。また、本発明はオープンループ型の光ファイバジ
ャイロのみならず、図２に示すクローズドループ型の光
ファイバジャイロにも適用可能である。オープンループ
型ＦＯＧは入力角速度によって発生した光ファイバコイ
ルの左回り光と右回り光の位相差を光の強度の変化とし
て測定するのに対して、クローズドループ型ＦＯＧでは
その光の強度の変化がゼロとなるように光変調器５にフ
ィードバック信号Ｓc を加える。このフィードバック信
号Ｓc を読み取り、ＦＯＧ出力Ｓout を得る。
【００１１】図１，図２では偏光子１２を光結合器２と
光ＩＣ７との間に設けたが、光源１と光結合器２との間
に設けてもよい。また、他の方法として、図１，図２の
偏光子１２を設ける代わりに光結合器２を偏波分離機能
付光結合器に変更してもよい。偏波分離機能付光結合器
とは、図３に示すように、直交するｘ軸、ｙ軸方向に偏
波面をもつ２つの偏波Ｌx ，Ｌyを入力したときにＦＯ
Ｇの信号光となる偏波成分（Ｌy とする）に対する分岐
比が１対１であり、ＦＯＧの信号光と直交するＦＯＧに
とって不要な偏波成分（Ｌx とする）に対する分岐比が
０（または０に限りなく近い）対１であるような光結合
器（カプラ）である。したがって、この光結合器をＦＯ
Ｇに使用すればＦＯＧの信号光成分と直交する偏波から
なる不要光が除去できるため、本発明の偏光子を付加し
たＦＯＧと同一の機能が期待できる。
光ＩＣ７との間に設けたが、光源１と光結合器２との間
に設けてもよい。また、他の方法として、図１，図２の
偏光子１２を設ける代わりに光結合器２を偏波分離機能
付光結合器に変更してもよい。偏波分離機能付光結合器
とは、図３に示すように、直交するｘ軸、ｙ軸方向に偏
波面をもつ２つの偏波Ｌx ，Ｌyを入力したときにＦＯ
Ｇの信号光となる偏波成分（Ｌy とする）に対する分岐
比が１対１であり、ＦＯＧの信号光と直交するＦＯＧに
とって不要な偏波成分（Ｌx とする）に対する分岐比が
０（または０に限りなく近い）対１であるような光結合
器（カプラ）である。したがって、この光結合器をＦＯ
Ｇに使用すればＦＯＧの信号光成分と直交する偏波から
なる不要光が除去できるため、本発明の偏光子を付加し
たＦＯＧと同一の機能が期待できる。
【００１２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は光ファイ
バジャイロにおいて追加の偏光子を設け、これによって
誤差信号除去機能を強化することによりバイアス安定
性、特に温度変化中のバイアス安定性を向上できるとい
う効果が得られる。
バジャイロにおいて追加の偏光子を設け、これによって
誤差信号除去機能を強化することによりバイアス安定
性、特に温度変化中のバイアス安定性を向上できるとい
う効果が得られる。
【図１】この発明の実施例を示すブロック図。
【図２】この発明の他の実施例を示すブロック図。
【図３】偏波分離機能付光結合器の動作を説明するため
の原理的な構成図。
の原理的な構成図。
【図４】従来の光ファイバジャイロのブロック図。
【図５】図４のＦＯＧ出力（Ｓout ）の周囲温度変化に
よる変動特性を示す波形図。
よる変動特性を示す波形図。
【図６】図４の光ＩＣ７内において、導波路伝搬光Ｌc
と基板放射伝搬光Ｌe の各光路の相違を説明するための
斜視図。
と基板放射伝搬光Ｌe の各光路の相違を説明するための
斜視図。
Claims (3)
- 【請求項１】 光源の光を光結合器を通して、１つの偏
波面をもつ偏光のみを選択する偏光子と光分岐結合器の
機能を有する光ＩＣに入射し、その光ＩＣで２分岐され
た出力光を光ファイバコイルの一端および他端にそれぞ
れ入射し、その光ファイバコイルの右回り光と左回り光
との干渉光を前記光結合器から分岐して取り出し、光検
出器で電気信号に変換するようにした光ファイバジャイ
ロにおいて、 前記光ＩＣの選択する偏光と同じ偏波面をもつ偏光を選
択する偏光子を前記光結合器と前記光ＩＣとの間に挿入
することを特徴とする光ファイバジャイロ。 - 【請求項２】 光源の光を光結合器を通して、１つの偏
波面をもつ偏光のみを選択する偏光子と光分岐結合器の
機能を有する光ＩＣに入射し、その光ＩＣで２分岐され
た出力光を光ファイバコイルの一端および他端にそれぞ
れ入射し、その光ファイバコイルの右回り光と左回り光
との干渉光を前記光結合器から分岐して取り出し、光検
出器で電気信号に変換するようにした光ファイバジャイ
ロにおいて、 前記光ＩＣの選択する偏光と同じ偏波面をもつ偏光を選
択する偏光子を前記光源と前記光結合器との間に挿入す
ることを特徴とする光ファイバジャイロ。 - 【請求項３】 光源の光を光結合器を通して、１つの偏
波面をもつ偏光のみを選択する偏光子と光分岐結合器の
機能を有する光ＩＣに入射し、その光ＩＣで２分岐され
た出力光を光ファイバコイルの一端および他端にそれぞ
れ入射し、その光ファイバコイルの右回り光と左回り光
との干渉光を前記光結合器から分岐して取り出し、光検
出器で電気信号に変換するようにした光ファイバジャイ
ロにおいて、 前記光結合器が、前記光ＩＣの選択する偏光と同じ偏波
面をもつ偏光を選択する偏光子の機能を有する偏波分離
機能付光結合器であることを特徴とする光ファイバジャ
イロ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15846894A JPH0829184A (ja) | 1994-07-11 | 1994-07-11 | 光ファイバジャイロ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15846894A JPH0829184A (ja) | 1994-07-11 | 1994-07-11 | 光ファイバジャイロ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0829184A true JPH0829184A (ja) | 1996-02-02 |
Family
ID=15672406
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15846894A Pending JPH0829184A (ja) | 1994-07-11 | 1994-07-11 | 光ファイバジャイロ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0829184A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998033040A1 (en) * | 1997-01-24 | 1998-07-30 | Ngk Insulators, Ltd. | Fiber coil reel |
| US6990269B2 (en) | 2002-11-01 | 2006-01-24 | Japan Aviation Electronics Industry Limited | Fiber optic gyroscope |
| US7190462B2 (en) | 2003-03-27 | 2007-03-13 | Japan Aviation Electronics Industry Limited | Fiber optic gyroscope having optical integrated circuit, depolarizer and fiber optic coil |
-
1994
- 1994-07-11 JP JP15846894A patent/JPH0829184A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998033040A1 (en) * | 1997-01-24 | 1998-07-30 | Ngk Insulators, Ltd. | Fiber coil reel |
| US6038362A (en) * | 1997-01-24 | 2000-03-14 | Ngk Insulators, Ltd. | Fiber coil reel |
| US6990269B2 (en) | 2002-11-01 | 2006-01-24 | Japan Aviation Electronics Industry Limited | Fiber optic gyroscope |
| US7190462B2 (en) | 2003-03-27 | 2007-03-13 | Japan Aviation Electronics Industry Limited | Fiber optic gyroscope having optical integrated circuit, depolarizer and fiber optic coil |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20030513 |