JPH08304084A - 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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- JPH08304084A JPH08304084A JP13592595A JP13592595A JPH08304084A JP H08304084 A JPH08304084 A JP H08304084A JP 13592595 A JP13592595 A JP 13592595A JP 13592595 A JP13592595 A JP 13592595A JP H08304084 A JPH08304084 A JP H08304084A
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Landscapes
- Gyroscopes (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 温度によるスケールファクタの変動を防止
し、安定化した光ファイバジャイロを提供する。 【構成】 光源１から出射され、カプラ２ａで分岐され
た一方の光は、偏光子３ａ、カプラ２ｂを経て、角速度
を測定する光ファイバコイル４に導かれる。カプラ２ａ
で分岐された他方の光は偏光子３ｂ、複屈折光ファイバ
７、検光子を備えた光出力検出器８に導かれ光源の偏光
度の変化が計測される。温度変化により光源の波長が変
化すると複屈折光ファイバを通る光の偏光度が変化する
ので、偏光度の変化を計測して波長の変化を検知し、光
ファイバジャイロのスケールファクタの変動を電気信号
処理回路１０において修正する。 【効果】 光ファイバジャイロの構成の一部で、光源の
偏光度もしくは偏光度の変化を計測して波長補正を行う
ので、調整が簡単、精度が良く、常時モニタすることが
できる。
し、安定化した光ファイバジャイロを提供する。 【構成】 光源１から出射され、カプラ２ａで分岐され
た一方の光は、偏光子３ａ、カプラ２ｂを経て、角速度
を測定する光ファイバコイル４に導かれる。カプラ２ａ
で分岐された他方の光は偏光子３ｂ、複屈折光ファイバ
７、検光子を備えた光出力検出器８に導かれ光源の偏光
度の変化が計測される。温度変化により光源の波長が変
化すると複屈折光ファイバを通る光の偏光度が変化する
ので、偏光度の変化を計測して波長の変化を検知し、光
ファイバジャイロのスケールファクタの変動を電気信号
処理回路１０において修正する。 【効果】 光ファイバジャイロの構成の一部で、光源の
偏光度もしくは偏光度の変化を計測して波長補正を行う
ので、調整が簡単、精度が良く、常時モニタすることが
できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光ファイバジャイロ、
特に温度によるスケールファクタの変動を防止して安定
化した光ファイバジャイロに関するものである。
特に温度によるスケールファクタの変動を防止して安定
化した光ファイバジャイロに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】光ファイバジャイロは、リング干渉計と
も呼ばれ、光源からの光を２つに分割し、リング状に形
成した光ファイバコイルの両端からそれぞれ反対方向に
伝搬させた後再結合させ、その干渉を観測することによ
り回転角速度を得るセンサである。光ファイバコイルに
回転が与えられると、コイルを反対方向に伝搬する２つ
の光の間に回転角速度に比例したサニャック位相差が生
じる。すなわち、角速度をΩ、サニャック位相差をφと
すると、Ω＝ａφである。この角速度とサニャック位相
差との関係式における比例係数のことをスケールファク
タという。一般に光ファイバジャイロのスケールファク
タは次式で与えられる。
も呼ばれ、光源からの光を２つに分割し、リング状に形
成した光ファイバコイルの両端からそれぞれ反対方向に
伝搬させた後再結合させ、その干渉を観測することによ
り回転角速度を得るセンサである。光ファイバコイルに
回転が与えられると、コイルを反対方向に伝搬する２つ
の光の間に回転角速度に比例したサニャック位相差が生
じる。すなわち、角速度をΩ、サニャック位相差をφと
すると、Ω＝ａφである。この角速度とサニャック位相
差との関係式における比例係数のことをスケールファク
タという。一般に光ファイバジャイロのスケールファク
タは次式で与えられる。
【０００３】
【数１】 ここで、ａ：スケールファクタ Ｒ：光ファイバ
コイルの平均半径 ｌ：光ファイバコイル長 λ：光源波長 ｃ：光速
コイルの平均半径 ｌ：光ファイバコイル長 λ：光源波長 ｃ：光速
【０００４】リング干渉計においては、リング（光ファ
イバコイル）の中に光波が何波存在するかでスケールフ
ァクタが決定される。例えば、λ＝８００ｎｍとすれ
ば、光源波長が３ｎｍ変化すれば、０．３８％のスケー
ルファクタの誤差が生じる。３ｎｍの波長変化は、光源
のおよそ１０℃の温度変化で発生する。従って、光源波
長の補正をしなければ、−３０〜８０℃の温度範囲で光
ファイバジャイロのスケールファクタは約４％も変化す
ることになり、それに比例して角速度も約４％変化する
ので、光源波長の安定化又は何らかの補正は光ファイバ
ジャイロにおいて必須の技術となっている。このための
従来技術には次の２つの方法がある。 （１）ペルチェ冷却法 光源をペルチェ素子で冷却して一定温度に保ちながら、
定電流駆動する方法。 （２）温度補正テーブル作成法 光ファイバジャイロに所定の角速度を与え、温度を離散
的に変えながら、各温度における出力角速度の変化を計
測し、これから温度補正表を予め作成しておく方法。
イバコイル）の中に光波が何波存在するかでスケールフ
ァクタが決定される。例えば、λ＝８００ｎｍとすれ
ば、光源波長が３ｎｍ変化すれば、０．３８％のスケー
ルファクタの誤差が生じる。３ｎｍの波長変化は、光源
のおよそ１０℃の温度変化で発生する。従って、光源波
長の補正をしなければ、−３０〜８０℃の温度範囲で光
ファイバジャイロのスケールファクタは約４％も変化す
ることになり、それに比例して角速度も約４％変化する
ので、光源波長の安定化又は何らかの補正は光ファイバ
ジャイロにおいて必須の技術となっている。このための
従来技術には次の２つの方法がある。 （１）ペルチェ冷却法 光源をペルチェ素子で冷却して一定温度に保ちながら、
定電流駆動する方法。 （２）温度補正テーブル作成法 光ファイバジャイロに所定の角速度を与え、温度を離散
的に変えながら、各温度における出力角速度の変化を計
測し、これから温度補正表を予め作成しておく方法。
【０００５】
（１）ペルチェ冷却法では、コストが高く、サイズも大
きくなり、消費電力も大きいという難点がある。 （２）温度補正テーブル作成法によれば、各温度で各入
力加速度に対してスケール校正を行うため補正に時間が
かかり、また離散的な温度でのみ校正するために温度変
化中の波長をモニタすることができず、温度変化を正確
にモニタすることができない。 本発明は光ファイバジャイロの温度変化による光源波長
の変化を常時モニタして、スケールファクタを調整する
ことにより、スケールファクタの精度を向上させること
を目的とする。
きくなり、消費電力も大きいという難点がある。 （２）温度補正テーブル作成法によれば、各温度で各入
力加速度に対してスケール校正を行うため補正に時間が
かかり、また離散的な温度でのみ校正するために温度変
化中の波長をモニタすることができず、温度変化を正確
にモニタすることができない。 本発明は光ファイバジャイロの温度変化による光源波長
の変化を常時モニタして、スケールファクタを調整する
ことにより、スケールファクタの精度を向上させること
を目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、光ファイバジ
ャイロを構成する光ファイバの少なくとも一部を複屈折
光ファイバで構成し、複屈折光ファイバを伝播してくる
光源の光の偏光度もしくは偏光度の変化を計測する手段
を設けることにより、光源波長を検知してスケールファ
クタを調整するものである。偏光度の計測から光源波長
を検知するのは、複屈折光ファイバを伝播する光の偏光
度が波長と複屈折に依存する、すなわち、波長が変化す
ると偏光度が変化するという事実を応用したものであ
り、温度変化による波長の変化を偏光度もしくは偏光度
の変化の計測から検知するものである。偏光度を計測す
るためには、一般的に、使用する光源のコヒーレンス長
が、複屈折光ファイバを伝搬する直交偏波間の光路差よ
りも長いことが必要である。すなわち、 光源のコヒーレンス長（λ2 ／Δλ）＞直交偏波の光路
差（l0 /Ｌ×λ） （ただし、λ：光源波長、l0：複屈折光ファイバの長
さ、Ｌ：ビート長、Δλ：光源の光のスペクトル幅）の
条件が必要であり、従って、複屈折光ファイバの長さ
は、 l0＜λＬ／Δλ とする必要がある。
ャイロを構成する光ファイバの少なくとも一部を複屈折
光ファイバで構成し、複屈折光ファイバを伝播してくる
光源の光の偏光度もしくは偏光度の変化を計測する手段
を設けることにより、光源波長を検知してスケールファ
クタを調整するものである。偏光度の計測から光源波長
を検知するのは、複屈折光ファイバを伝播する光の偏光
度が波長と複屈折に依存する、すなわち、波長が変化す
ると偏光度が変化するという事実を応用したものであ
り、温度変化による波長の変化を偏光度もしくは偏光度
の変化の計測から検知するものである。偏光度を計測す
るためには、一般的に、使用する光源のコヒーレンス長
が、複屈折光ファイバを伝搬する直交偏波間の光路差よ
りも長いことが必要である。すなわち、 光源のコヒーレンス長（λ2 ／Δλ）＞直交偏波の光路
差（l0 /Ｌ×λ） （ただし、λ：光源波長、l0：複屈折光ファイバの長
さ、Ｌ：ビート長、Δλ：光源の光のスペクトル幅）の
条件が必要であり、従って、複屈折光ファイバの長さ
は、 l0＜λＬ／Δλ とする必要がある。
【０００７】
【実施例】図１は、位相変調方式のオープンループ形光
ファイバジャイロに本発明を実施した例を示したもので
ある。光ファイバで接続した光源１と、光分岐・合成器
すなわちカプラ２ａ、２ｂと、光ファイバコイル４はリ
ング干渉計の光学系を構成する基本的な素子である。リ
ング干渉計の作用を説明する。光源１から出射された光
は、カプラ２ａを経てカプラ２ｂにより２つに分岐さ
れ、左回り光及び右回り光となって光ファイバコイル４
に導かれ、光ファイバコイル４を通過した後、カプラ２
ｂによって再び合成される。光ファイバコイル４に回転
が与えられると、左右両回り光に回転角速度に比例した
位相差（サニャック位相差）が生じ、カプラ２ｂによっ
て合成された左右両回り光は干渉する。カプラ２ｂで合
成された干渉光は、カプラ２ａで分岐され、受光器６に
入射し干渉光の強度に対応した電気信号に変換され、信
号処理回路１０による信号処理によって角速度が検出さ
れる。カプラ２ａとカプラ２ｂとの間に配置された偏光
子３ａは、干渉光に直交する偏波に起因するバイアス誤
差を低減させるために必要に応じて設けられる。光ファ
イバコイル４の一端に位相変調器５を設置し光変調を行
うことにより、受光器６で変換された電気信号を同期検
波し信号処理することによって検出感度を向上させるこ
とができる。図１の実施例では、カプラ２ａの通常は使
用されない分岐端に、偏光度の変化を計測する手段が接
続されている。偏光子３ｂは光ファイバによりカプラ２
ａに接続されており、少なくとも光源から偏光子３ｂに
至る光ファイバは複屈折光ファイバで構成され偏波面が
保存される。偏光子３ｂはその偏光面を、光源からの光
を導く複屈折光ファイバの固有偏光軸に整合させて接続
する。偏光子３ｂの出射端には複屈折光ファイバ７が、
偏光子３ｂの偏光面と複屈折光ファイバ７の固有偏光軸
とが４５度ずれた位置で接続される。また、複屈折光フ
ァイバ７の出射端には検光子を備えた光出力検出器８が
接続され光強度を検出する。光源には波長８００ｎｍ、
スペクトル幅１８ｎｍの半導体レーザを用い、偏光子の
後に接続する複屈折光ファイバは長さを５ｃｍとした。
光ファイバは少なくとも光源から偏光子に光を導く箇所
を複屈折光ファイバで構成することが必要であるが、組
立上から全体を複屈折光ファイバで構成してもよい。光
源の後方には、光源の光をモニタして電流制御により前
方出射光を一定に制御するＡＰＣ（Ａｕｔｏ Ｐｏｗｅ
ｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ）回路を設けておくこともできる。
ファイバジャイロに本発明を実施した例を示したもので
ある。光ファイバで接続した光源１と、光分岐・合成器
すなわちカプラ２ａ、２ｂと、光ファイバコイル４はリ
ング干渉計の光学系を構成する基本的な素子である。リ
ング干渉計の作用を説明する。光源１から出射された光
は、カプラ２ａを経てカプラ２ｂにより２つに分岐さ
れ、左回り光及び右回り光となって光ファイバコイル４
に導かれ、光ファイバコイル４を通過した後、カプラ２
ｂによって再び合成される。光ファイバコイル４に回転
が与えられると、左右両回り光に回転角速度に比例した
位相差（サニャック位相差）が生じ、カプラ２ｂによっ
て合成された左右両回り光は干渉する。カプラ２ｂで合
成された干渉光は、カプラ２ａで分岐され、受光器６に
入射し干渉光の強度に対応した電気信号に変換され、信
号処理回路１０による信号処理によって角速度が検出さ
れる。カプラ２ａとカプラ２ｂとの間に配置された偏光
子３ａは、干渉光に直交する偏波に起因するバイアス誤
差を低減させるために必要に応じて設けられる。光ファ
イバコイル４の一端に位相変調器５を設置し光変調を行
うことにより、受光器６で変換された電気信号を同期検
波し信号処理することによって検出感度を向上させるこ
とができる。図１の実施例では、カプラ２ａの通常は使
用されない分岐端に、偏光度の変化を計測する手段が接
続されている。偏光子３ｂは光ファイバによりカプラ２
ａに接続されており、少なくとも光源から偏光子３ｂに
至る光ファイバは複屈折光ファイバで構成され偏波面が
保存される。偏光子３ｂはその偏光面を、光源からの光
を導く複屈折光ファイバの固有偏光軸に整合させて接続
する。偏光子３ｂの出射端には複屈折光ファイバ７が、
偏光子３ｂの偏光面と複屈折光ファイバ７の固有偏光軸
とが４５度ずれた位置で接続される。また、複屈折光フ
ァイバ７の出射端には検光子を備えた光出力検出器８が
接続され光強度を検出する。光源には波長８００ｎｍ、
スペクトル幅１８ｎｍの半導体レーザを用い、偏光子の
後に接続する複屈折光ファイバは長さを５ｃｍとした。
光ファイバは少なくとも光源から偏光子に光を導く箇所
を複屈折光ファイバで構成することが必要であるが、組
立上から全体を複屈折光ファイバで構成してもよい。光
源の後方には、光源の光をモニタして電流制御により前
方出射光を一定に制御するＡＰＣ（Ａｕｔｏ Ｐｏｗｅ
ｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ）回路を設けておくこともできる。
【０００８】図１の構成による偏光度の変化の計測方法
を説明する。温度変化により光ファイバジャイロの光源
波長が変化すると、光源から複屈折光ファイバを伝播し
てくる光の偏光度が変化する。偏光子３ｂを通過した光
は、偏光子３ｂの後に接続された複屈折光ファイバ７の
固有偏光軸に対し４５度の方位角で入射し、通過後、検
光子を備えた光出力検出器によって光強度を検出され
る。図２は、図１の光ファイバジャイロを恒温槽に入れ
て、温度を変化させた場合の光出力検出器８の変化を実
験的に求めた結果を示したものである。これによれば、
−２０〜７０℃の温度範囲で光出力は０．４ｄＢの変化
が認められた。次の図３は、温度を変化させた後に十分
温度を安定化させた状態で測定を行って得られた光源１
の波長の変化と温度変化との関係を示すグラフである。
前述のとおり、温度変化により光ファイバジャイロの光
源波長が変化すると、光源から複屈折光ファイバを伝播
してくる光の偏光度が変化するが、この偏光度の変化
は、検光子を備えた光出力検出器８の出力変化に対応す
る。したがって、予め実験で確認しておいた図２の関係
に基づいて、光出力検出器８の出力変化に対応した温度
変化が求められ、続いて、やはり予め確認しておいた図
３の関係から、その温度変化に対応する波長変化が求め
られる。実験によれば、図３の関係について−２０〜７
０℃の温度範囲では約２．７ｎｍの波長変化が認められ
たので、図２によれば光出力の０．４ｄＢの変化は光源
波長の２．７ｎｍの変化に相当することとなる。光出力
は０．０１ｄＢのオーダまで読めるので、２．７ｎｍの
波長については、０．０６８ｎｍの精度まで読めること
となり、８００ｎｍの光源波長のおよそ０．０１％まで
スケールエラーが低減できる。このようにして予め測定
された光出力と波長の関係、及び波長と温度との関係
は、光ファイバジャイロの信号処理回路に記憶させてお
き、光出力検出器８の出力を取り込むことによって波長
を検知し角速度の計算式、 Ω＝Ａｔａｎ-1（ｋｘ） ‥‥‥‥‥（２） の係数Ａにフィードバックさせる。ここでｋには、図４
に示した位相変調方式光ファイバジャイロの信号処理回
路に従いロックインアンプ１２の出力のうちで第４次高
調波成分と第２次高調波成分との比Ｓ4 ／Ｓ2 が、ｘに
は、同じくロックインアンプ１２の出力のうちで基本波
成分と第２次高調波成分との比Ｓ1 ／Ｓ2がそれぞれ代
入されマイクロコンピュータ１４で演算処理される。フ
ィードバックをより具体的に説明する。光ファイバジャ
イロの製造工程において、例えば温度Ｔ＝２５℃で校正
用レートテーブル（図示せず）上に図１の光ファイバジ
ャイロを載せ、所定の角速度Ω（°／ｓｅｃ）を与えて
角速度を測定し（２）式のスケールＡを校正する。さら
に、予め光出力と温度との関係、及び波長と温度との関
係を測定して図２、及び図３の関係を確かめておき、メ
モリに記憶しておく。任意の温度Ｔでのスケールファク
タの調整は次のように行う。光出力検出器８により計測
された光出力から温度Ｔを図２により求め、さらにその
温度Ｔでの波長λ（Ｔ）を図３により求める。一般にス
ケールファクタは温度Ｔの関数として、
を説明する。温度変化により光ファイバジャイロの光源
波長が変化すると、光源から複屈折光ファイバを伝播し
てくる光の偏光度が変化する。偏光子３ｂを通過した光
は、偏光子３ｂの後に接続された複屈折光ファイバ７の
固有偏光軸に対し４５度の方位角で入射し、通過後、検
光子を備えた光出力検出器によって光強度を検出され
る。図２は、図１の光ファイバジャイロを恒温槽に入れ
て、温度を変化させた場合の光出力検出器８の変化を実
験的に求めた結果を示したものである。これによれば、
−２０〜７０℃の温度範囲で光出力は０．４ｄＢの変化
が認められた。次の図３は、温度を変化させた後に十分
温度を安定化させた状態で測定を行って得られた光源１
の波長の変化と温度変化との関係を示すグラフである。
前述のとおり、温度変化により光ファイバジャイロの光
源波長が変化すると、光源から複屈折光ファイバを伝播
してくる光の偏光度が変化するが、この偏光度の変化
は、検光子を備えた光出力検出器８の出力変化に対応す
る。したがって、予め実験で確認しておいた図２の関係
に基づいて、光出力検出器８の出力変化に対応した温度
変化が求められ、続いて、やはり予め確認しておいた図
３の関係から、その温度変化に対応する波長変化が求め
られる。実験によれば、図３の関係について−２０〜７
０℃の温度範囲では約２．７ｎｍの波長変化が認められ
たので、図２によれば光出力の０．４ｄＢの変化は光源
波長の２．７ｎｍの変化に相当することとなる。光出力
は０．０１ｄＢのオーダまで読めるので、２．７ｎｍの
波長については、０．０６８ｎｍの精度まで読めること
となり、８００ｎｍの光源波長のおよそ０．０１％まで
スケールエラーが低減できる。このようにして予め測定
された光出力と波長の関係、及び波長と温度との関係
は、光ファイバジャイロの信号処理回路に記憶させてお
き、光出力検出器８の出力を取り込むことによって波長
を検知し角速度の計算式、 Ω＝Ａｔａｎ-1（ｋｘ） ‥‥‥‥‥（２） の係数Ａにフィードバックさせる。ここでｋには、図４
に示した位相変調方式光ファイバジャイロの信号処理回
路に従いロックインアンプ１２の出力のうちで第４次高
調波成分と第２次高調波成分との比Ｓ4 ／Ｓ2 が、ｘに
は、同じくロックインアンプ１２の出力のうちで基本波
成分と第２次高調波成分との比Ｓ1 ／Ｓ2がそれぞれ代
入されマイクロコンピュータ１４で演算処理される。フ
ィードバックをより具体的に説明する。光ファイバジャ
イロの製造工程において、例えば温度Ｔ＝２５℃で校正
用レートテーブル（図示せず）上に図１の光ファイバジ
ャイロを載せ、所定の角速度Ω（°／ｓｅｃ）を与えて
角速度を測定し（２）式のスケールＡを校正する。さら
に、予め光出力と温度との関係、及び波長と温度との関
係を測定して図２、及び図３の関係を確かめておき、メ
モリに記憶しておく。任意の温度Ｔでのスケールファク
タの調整は次のように行う。光出力検出器８により計測
された光出力から温度Ｔを図２により求め、さらにその
温度Ｔでの波長λ（Ｔ）を図３により求める。一般にス
ケールファクタは温度Ｔの関数として、
【０００９】
【数２】 で表せるので、Ｔ＝２５℃では、
【００１０】
【数３】 式（３）、（４）より、
【００１１】
【数４】 すなわち、式（２）の係数Ａに、λ（２５）／λ（Ｔ）
だけ乗じることで、任意の温度Ｔでのスケールファクタ
を調整できる。
だけ乗じることで、任意の温度Ｔでのスケールファクタ
を調整できる。
【００１２】図５は、図１における偏光度の変化を計測
する手段を光源１の後方出射光を利用できる位置に接続
した例である。偏光子３ｂ、複屈折光ファイバ７、検光
子を備えた光出力検出器８からなる構成は図１の場合と
同じである。図６は偏光ビームスプリッタ１１と２つの
光出力検出器８ａ、８ｂ（この場合検光子は不要）によ
り、偏光度そのものを計測する手段を実現した例であ
り、偏光ビームスプリッタ１１を複屈折光ファイバ７の
固有偏光軸に対して４５度の方位に設定して配置し、さ
らに２つの光出力検出器８ａ、８ｂを偏光ビームスプリ
ッタ１１の光出射面に結合する。２つの光出力検出器８
ａ、８ｂで測定された光強度をそれぞれＩ1 、Ｉ2 とす
ると、偏光度Ｐは次式で与えられる。
する手段を光源１の後方出射光を利用できる位置に接続
した例である。偏光子３ｂ、複屈折光ファイバ７、検光
子を備えた光出力検出器８からなる構成は図１の場合と
同じである。図６は偏光ビームスプリッタ１１と２つの
光出力検出器８ａ、８ｂ（この場合検光子は不要）によ
り、偏光度そのものを計測する手段を実現した例であ
り、偏光ビームスプリッタ１１を複屈折光ファイバ７の
固有偏光軸に対して４５度の方位に設定して配置し、さ
らに２つの光出力検出器８ａ、８ｂを偏光ビームスプリ
ッタ１１の光出射面に結合する。２つの光出力検出器８
ａ、８ｂで測定された光強度をそれぞれＩ1 、Ｉ2 とす
ると、偏光度Ｐは次式で与えられる。
【００１３】
【数５】 図７は、ある複屈折光ファイバについて波長λの変化と
偏光度Ｐとの関係を実験により測定した結果である。計
測された偏光度が、波長に対し周期的に変化するのがわ
かる。したがって、使用する複屈折光ファイバの波長と
偏光度の関係を予め測定してメモリに記憶しておけば、
偏光度を測定することにより波長が求められるので、
（５）式によりスケールファクタを調整できる。
偏光度Ｐとの関係を実験により測定した結果である。計
測された偏光度が、波長に対し周期的に変化するのがわ
かる。したがって、使用する複屈折光ファイバの波長と
偏光度の関係を予め測定してメモリに記憶しておけば、
偏光度を測定することにより波長が求められるので、
（５）式によりスケールファクタを調整できる。
【００１４】
１．本発明の光ファイバジャイロによれば高価なペルチ
ェ冷却光源を用いることなく、スケールファクタの精度
を向上させることができるのでコスト対効果比を改善す
ることができる。 ２．従来の離散的な温度での校正では、温度状態によっ
ては正しいスケール精度が出なかったが、本発明の光フ
ァイバジャイロによれば温度変化中の波長を常時モニタ
できるので性能を向上させることができる。 ３．従来は各温度で各入力角速度に対してスケール校正
を行っていたが本発明の光ファイバジャイロでは、温度
に対する光出力、波長の関係だけ調べておけば、偏光度
もしくは偏光度の変化を計測する手段による光出力のモ
ニタにより、種々の入力角速度に対して同様の調整で対
応できるので調整コストが大幅に低減できる。
ェ冷却光源を用いることなく、スケールファクタの精度
を向上させることができるのでコスト対効果比を改善す
ることができる。 ２．従来の離散的な温度での校正では、温度状態によっ
ては正しいスケール精度が出なかったが、本発明の光フ
ァイバジャイロによれば温度変化中の波長を常時モニタ
できるので性能を向上させることができる。 ３．従来は各温度で各入力角速度に対してスケール校正
を行っていたが本発明の光ファイバジャイロでは、温度
に対する光出力、波長の関係だけ調べておけば、偏光度
もしくは偏光度の変化を計測する手段による光出力のモ
ニタにより、種々の入力角速度に対して同様の調整で対
応できるので調整コストが大幅に低減できる。
【図１】本発明の光ファイバジャイロの一実施例を示す
ブロック図。
ブロック図。
【図２】図１の光ファイバジャイロにおいて、温度によ
る光出力検出器の出力の変化を実験的に求めたグラフ。
る光出力検出器の出力の変化を実験的に求めたグラフ。
【図３】図１の光ファイバジャイロにおいて、温度によ
る光源波長の変化を実験的に求めたグラフ。
る光源波長の変化を実験的に求めたグラフ。
【図４】光ファイバジャイロの信号処理回路を示すブロ
ック図。
ック図。
【図５】本発明の光ファイバジャイロにおける偏光度の
変化を計測する手段の第２の接続例を示すブロック図。
変化を計測する手段の第２の接続例を示すブロック図。
【図６】本発明の光ファイバジャイロにおける偏光度を
計測する手段の接続例を示すブロック図。
計測する手段の接続例を示すブロック図。
【図７】複屈折光ファイバの、波長による偏光度の変化
を実験的に求めたグラフ。
を実験的に求めたグラフ。
１ 光源 ９ ＡＰＣ
回路 ２ａ カプラ １０ 信号処
理回路 ２ｂ カプラ １１ 偏光ビ
ームスプリッタ ３ａ 偏光子 １２ ロック
インアンプ ３ｂ 偏光子 １３ａ ローパ
スフィルタ ４ 光ファイバコイル １３ｂ ローパ
スフィルタ ５ 位相変調器 １３ｃ ローパ
スフィルタ ６ 受光器 １４ マイク
ロコンピュータ ７ 複屈折光ファイバ １５ Ａ／Ｄ
変換器 ８ 検光子を備えた光出力検出器 １６ タイマ
ーカウンタ ８ａ 光出力検出器 ８ｂ 光出力検出器
回路 ２ａ カプラ １０ 信号処
理回路 ２ｂ カプラ １１ 偏光ビ
ームスプリッタ ３ａ 偏光子 １２ ロック
インアンプ ３ｂ 偏光子 １３ａ ローパ
スフィルタ ４ 光ファイバコイル １３ｂ ローパ
スフィルタ ５ 位相変調器 １３ｃ ローパ
スフィルタ ６ 受光器 １４ マイク
ロコンピュータ ７ 複屈折光ファイバ １５ Ａ／Ｄ
変換器 ８ 検光子を備えた光出力検出器 １６ タイマ
ーカウンタ ８ａ 光出力検出器 ８ｂ 光出力検出器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 熊谷 達也 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 小林 治 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 (5)
- 【請求項１】 光源と光分岐・合成器と光ファイバコイ
ルを備えたリング干渉計と、該リング干渉計で計測され
るサニャク位相差を電気信号に変換する受光器と電気信
号を処理する信号処理回路からなる光ファイバジャイロ
において、光ファイバジャイロを構成する光ファイバの
一部又は全てを複屈折光ファイバとし、複屈折光ファイ
バの適宜箇所に、複屈折光ファイバを伝播する光源の光
の偏光度もしくは偏光度の変化を計測する手段を接続す
ると共に、これにより光源波長を検知して光ファイバジ
ャイロのスケールファクタを調整する手段を備えてなる
光ファイバジャイロ。 - 【請求項２】 請求項１記載の光ファイバジャイロにお
いて、光分岐・合成器が光源側に位置する第１の光分岐
・合成器と光ファイバコイル側に位置する第２の光分岐
・合成器からなり、第１の光分岐・合成器に光源の光の
偏光度もしくは偏光度の変化を計測する手段を接続して
なる光ファイバジャイロ。 - 【請求項３】 光源と光分岐・合成器と光ファイバコイ
ルを備えたリング干渉計と、該リング干渉計で計測され
るサニャク位相差を電気信号に変換する受光器と電気信
号を処理する信号処理回路からなる光ファイバジャイロ
において、光源に、リング干渉計に光を導く光路とは別
に、光源の後方出射光を導く光路を設け、少なくとも該
光路を複屈折光ファイバで構成して光源の光の偏光度も
しくは偏光度の変化を計測する手段を接続すると共に、
これにより光源波長を検知して光ファイバジャイロのス
ケールファクタを調整する手段を備えてなる光ファイバ
ジャイロ。 - 【請求項４】 光源の光の偏光度の変化を計測する手段
として、光源からの光が入射される偏光子とこれに接続
された複屈折光ファイバとが、偏光子より出射された偏
光が複屈折光ファイバの固有偏光軸に対して４５度の方
位で入射するよう相対位置を設定されて配置され、複屈
折光ファイバの出射端に検光子を備えた光出力検出器が
接続されてなる請求項１又は請求項３記載の光ファイバ
ジャイロ。 - 【請求項５】 請求項４記載の光ファイバジャイロにお
いて、偏光子よりの出射光が入射される複屈折光ファイ
バの長さl0が、 l0＜λＬ／Δλ であることを特徴とする光ファイバジャイロ。（ただ
し、λ：光源波長、Ｌ：ビート長、Δλ：光源の光のス
ペクトル幅）
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13592595A JPH08304084A (ja) | 1995-05-09 | 1995-05-09 | 光ファイバジャイロ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13592595A JPH08304084A (ja) | 1995-05-09 | 1995-05-09 | 光ファイバジャイロ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08304084A true JPH08304084A (ja) | 1996-11-22 |
Family
ID=15163066
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13592595A Pending JPH08304084A (ja) | 1995-05-09 | 1995-05-09 | 光ファイバジャイロ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08304084A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6373048B1 (en) | 1998-01-21 | 2002-04-16 | Litef Gmbh | Method and device for stabilizing the scale factor of a fiber optic gyroscope |
| US6985234B2 (en) | 2001-01-30 | 2006-01-10 | Thorlabs, Inc. | Swept wavelength meter |
| CN116007662A (zh) * | 2023-03-23 | 2023-04-25 | 中国船舶集团有限公司第七〇七研究所 | 一种光纤陀螺及光纤陀螺的角速度校正方法 |
| CN116045953A (zh) * | 2023-03-31 | 2023-05-02 | 中国船舶集团有限公司第七〇七研究所 | 内嵌温度测量单元的双芯光纤陀螺及其制作方法 |
| CN116045956A (zh) * | 2023-03-31 | 2023-05-02 | 中国船舶集团有限公司第七〇七研究所 | 光纤陀螺及其基于光偏振态感测旋转的方法 |
-
1995
- 1995-05-09 JP JP13592595A patent/JPH08304084A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6373048B1 (en) | 1998-01-21 | 2002-04-16 | Litef Gmbh | Method and device for stabilizing the scale factor of a fiber optic gyroscope |
| US6985234B2 (en) | 2001-01-30 | 2006-01-10 | Thorlabs, Inc. | Swept wavelength meter |
| CN116007662A (zh) * | 2023-03-23 | 2023-04-25 | 中国船舶集团有限公司第七〇七研究所 | 一种光纤陀螺及光纤陀螺的角速度校正方法 |
| CN116045953A (zh) * | 2023-03-31 | 2023-05-02 | 中国船舶集团有限公司第七〇七研究所 | 内嵌温度测量单元的双芯光纤陀螺及其制作方法 |
| CN116045956A (zh) * | 2023-03-31 | 2023-05-02 | 中国船舶集团有限公司第七〇七研究所 | 光纤陀螺及其基于光偏振态感测旋转的方法 |
| CN116045956B (zh) * | 2023-03-31 | 2023-06-02 | 中国船舶集团有限公司第七〇七研究所 | 光纤陀螺及其基于光偏振态感测旋转的方法 |
| CN116045953B (zh) * | 2023-03-31 | 2023-06-16 | 中国船舶集团有限公司第七〇七研究所 | 内嵌温度测量单元的双芯光纤陀螺及其制作方法 |
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