JPH085386A - 光ファイバジャイロ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 周囲温度変化、経年変化または外乱によって
光学系の光伝搬特性が変化しても、ジャイロ出力が変化
しないようにする。 【構成】 ＬＤ光源２−第１光カプラ３−偏光子４−第
２光カプラ５−デポラライザ６−シングルモードの光フ
ァイバコイル７の一端７ａを順次光ファイバＦで接続
し、第２光カプラ５の分岐／挿入端子−光変調器８−光
ファイバコイル７の他端７ｂを光ファイバＦで接続す
る。光ファイバコイル７のＣＷ光とＣＣＷ光との干渉光
が第１光カプラ３から光電変換回路９に入力し、その出
力を同期検波回路１０で検波してＣＷ光とＣＣＷ光との
間の位相差（入力角速度に対応する）に対応する成分を
取り出し、ＬＰＦを通して出力する。この発明では、光
量安定化回路１６が光電変換回路９の出力Ｓｂが一定と
なるように、光源２の光量を制御する。光量安定化回路
１６は、整流回路２１，ＬＰＦ１４，光源駆動回路２３
より成る。

Description

【発明の詳細な説明】

【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、特にジャイロ出力の安定化に係わる。

【０００２】

【従来の技術】従来の光ファイバジャイロ１は、図３に
示すように、光源２，第１光カプラ３，偏光子４，第２
光カプラ５，デポラライザ（偏光解消子）６及び光ファ
イバコイル７の一端７ａが順次光ファイバＦで接続され
る。また第２光カプラの分岐／挿入端子、光変調器８及
び光ファイバコイルの他端７ｂが光ファイバＦで接続さ
れる。

【０００３】光源２の光は第２光カプラ５で２分岐さ
れ、一方の分岐光はデポラライザ６を介して光ファイバ
コイル７の一端７ａに入射して、例えばＣＷ光（時計方
向の光）Ｌａがコイルの他端７ｂより光変調器（ＰＺＴ
変調器）８に入力され、例えば３７ＫHzの搬送波で変調
され、その変調された光信号が第２光カプラ５の分岐／
挿入端子へ入力され、偏光子４を経て、第１光カプラ３
で光電変換回路９側へ分岐される。

【０００４】一方、光カプラ５で最初に分岐された他方
の分岐光は光変調器８で変調され、その変調された光が
光ファイバコイル７に入射してＣＣＷ光Ｌｂとなり、コ
イルの一端７ａより出力され、第１光カプラ３で分岐さ
れる。第１光カプラ３で分岐される光はＣＷ光とＣＣＷ
光の干渉光となっている。ＣＷ光とＣＣＷ光の位相差は
入力角速度に対応することが知られている。干渉光を光
電変換回路９で電気信号Ｓａに変換すると、その電気信
号Ｓａには前記位相差に対応する成分が含まれる。そこ
で、その電気信号Ｓａを同期検波回路１０に入力し、基
準信号Ｓｒにより同期検波して、位相差に対応した検波
出力を取り出し、ＬＰＦ１１で不要波をカットしてジャ
イロ出力Ｓｏを得る。

【０００５】光源２はレーザダイオード光源モジュール
であって、内部にレーザダイオードＬＤとその出力光を
モニタするためのフォトダイオードＰＤが実装されてい
る。フォトダイオードＰＤにはレーザダイオードＬＤの
出力光に対応した電流が流れる。この電流はＩ／Ｖ変換
器１２で電圧に変換され、その電圧は積分器１３で積分
され、ＬＰＦ１４で高周波雑音がカットされてドライバ
１５に入力される。ドライバ１５から入力電流を増幅し
た駆動電流がレーザダイオードＬＤに出力される。前記
のＬＤ−ＰＤ−Ｉ／Ｖ変換器１２−ＬＰＦ１４−ドライ
バ１５−ＬＤの閉ループによって、ＬＤの出力光の強さ
が一定となるような負帰還制御が行われる。即ち、ＬＤ
の光量が増加すると、それに応じてドライバ１５の入力
電圧が増加する。しかしドライバ１５は入力電圧に応じ
て出力電流が逆に減少するように回路が構成されている
ので、ＬＤに対する負帰還制御が行われる。このように
Ｉ／Ｖ変換器１２，積分器１３，ＬＰＦ１４及びドライ
バ１５で光量安定化回路１６が構成される。

【０００６】光量安定化回路１６の回路構成を図４に示
す。その回路調整は次のように行われる。 初めにストラップ端子１７のａ，ｂ間を開放させ
て、積分器１３のボリウムＲ₇ を可変させて、ドライバ
１５の出力電流Ｉ_O （抵抗器Ｒ₁₀（１Ω）の端子電圧に
等しい）が所定値となるように設定する。

【０００７】 端子ａの電圧Ｖ₂ が端子ｂの電圧Ｖ₃
に等しくなるようにＩ／Ｖ変換器１２のボリウムＲ₂ を
可変する。なお端子ａの電圧Ｖ₂ は、ＰＤの電流をＩ₁
とすれば、Ｖ₁ ≒０であるので、Ｖ₂ ≒Ｒ₂ Ｉ₁ とな
る。 ストラップ端子１７のａ，ｂ間をストラップして、
閉ループを構成する。なお、ドライバ１５のトランジス
タＱ₁ のベース側のダイオードＤ₁ は正極性の過電圧を
Ｖｄ≒0.７Ｖに制限してトランジスタＱ₁ を保護するた
めのものである。Ｉ／Ｖ変換器１２のコンデンサＣ₁ は
発振防止用である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従来の光ファイバジャ
イロでは、周囲温度変化、経年変化または外乱による、
光源２の光量変化に対しては光量安定化回路１６が有効
に作用するものの、光学系の光源以外の構成部材の特性
変化によってジャイロ出力Ｓｏが変動してしまう欠点が
あった。

【０００９】この発明の目的は、周囲温度変化、経年変
化または外乱によって光学系の任意の部材が光伝搬特性
に変化を受けた場合に、ジャイロ出力Ｓｏが変化しない
ように安定化しようとするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】

（１） 請求項１の発明は、 前記光電変換回路の出力
の一部を入力とすると共に、その入力信号レベルが一定
となるように、前記光源を制御する光量安定化回路を設
ける。 （２） 請求項２の発明では、前記（１）項において、
前記光量安定化回路は、整流・平滑回路と、その整流・
平滑回路の出力を増幅して、前記光源に駆動電流を供給
する光源駆動回路とより成る。

【００１１】（３） 請求項３の発明では、前記（２）
項において、前記光源駆動回路は、信号と固定バイアス
との差動増幅機能を備えた増幅器と、その増幅器の出力
電流を入力して増幅し、光源駆動電流を出力するエミッ
タフォロア回路とより成る。 （４） 請求項４の発明では、前記（１）〜（３）項の
いずれかにおいて、前記光源が発光素子としてレーザダ
イオードを備えている。

【００１２】（５） 請求項５の発明では、前記（１）
〜（４）項のいずれかにおいて、前記光ファイバコイル
がシングルモード光ファイバで構成される。

【００１３】

【実施例】この発明の実施例を図１に、図３と対応する
部分に同じ符号を付して示し、重複説明を省略する。こ
の実施例では、光電変換回路９の出力の一部Ｓｂを光量
安定化回路１６に入力する。該回路１６は入力信号レベ
ルが一定となるように光源２を制御する。光量安定化回
路１６は、整流回路２１と平滑用のＬＰＦ１４と、増幅
器２２とドライバ１５より成る。光源２−第１光カプラ
３−光電変換回路９−光量安定化回路１６−光源２より
成る閉ループによって、光カプラ１の分岐出力が一定と
なるような負帰還制御が行われる。なお、増幅器２２と
ドライバー１５とを合わせて光源駆動回路２３と呼ぶ。

【００１４】光電変換回路９の出力Ｓｂは、光源２から
光ファイバコイル７までの光学系の全ての構成部材の光
伝搬特性に依存しているので、出力Ｓｂのレベルを一定
となるように光源２の光量を制御することによって、ジ
ャイロ出力Ｓｏは光学系の構成部材の周囲温度変化、経
年変化及び外乱による光伝搬特性の変化に影響されるこ
とがない。

【００１５】光源駆動回路２３の一例を図２に示す。ド
ライバ１５に従来の図４の回路と同様である。増幅器２
２は入力側の補助増幅器２２ａとその出力と固定バイア
スとの差を増幅する差動増幅器２２ｂとより成る。光源
駆動回路２３の調整は以下のように行われる。 光ファイバジャイロを動作状態にしておき、スラッ
プ端子１７のａ，ｂ間を開放にし、出力電流Ｉ₀ が所定
値となるように差動増幅器２２ｂのボリウムＲ ₂₇を調整
する。

【００１６】 ストラップ端子１７のａ端子の電圧が
ｂ端子の電圧に等しくなるように補助演算器２２ａのボ
リウムＲ₂₁を調整する。 ストラップ端子１７のａ，ｂ間をストラップする。 もし、光電変換回路９の出力Ｓｂが何らかの原因で増加
すると、光源駆動回路２３の入力端子ＩＮの負の電圧の
振幅が増加し、ａ，ｂ端子の電圧は増加し、差動増幅器
のｇ点の電圧は減少し、ｈ点の電圧は増加する。従って
ｐｎｐトランジスタＱ₁ のベース電流Ｉｂは減少し、エ
ミッタ電流Ｉ₀ ≒ｈ_FEＩ_b も減少し、レーザダイオード
ＬＤの光量が減少する。これにより、干渉光に対応する
光電変換回路９の出力Ｓｂが減少し、元のレベルに戻さ
れる。

【００１７】

【発明の効果】以上述べたように、この発明では、光量
安定化回路１６によって、光電変換回路９の出力が一定
となるように光源２を制御するため、光学系が周囲温度
変化、経年変化またはは外乱によって光伝搬特性が変化
しても、ジャイロ出力Ｓｏを一定に保持することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例を示すブロック図。

【図２】図１の光源駆動回路２３の一例を示す回路図。

【図３】従来の光ファイバジャイロのブロック図。

【図４】図３の光量安定化回路１６の回路図。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源、第１光カプラ、偏光子、第２光カ
   プラ、デポラライザ及び光ファイバコイルの一端を順次
   光ファイバで接続し、 前記第２光カプラの分岐／挿入端子、光変調器及び前記
   光ファイバコイルの他端を順次光ファイバで接続し、 前記光ファイバコイルのＣＷ光とＣＣＷ光との干渉光を
   前記第１光カプラの分岐端子より光電変換回路に入力し
   て電気信号に変換し、その変換された電気信号を同期検
   波回路で検波して、入力角速度に応じて変化する前記Ｃ
   Ｗ光とＣＣＷ光との間の位相差に対応する電気的出力を
   得る光ファイバジャイロにおいて、 前記光電変換回路の出力の一部を入力とすると共に、そ
   の入力信号レベルが一定となるように、前記光源の光量
   を制御する光量安定化回路を設けたことを特徴とする光
   ファイバジャイロ。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記光量安定化回路
   は、整流・平滑回路と、その整流・平滑回路の出力を増
   幅して、前記光源に駆動電流を供給する光源駆動回路と
   より成ることを特徴とする光ファイバジャイロ。
3. 【請求項３】 請求項２において、前記光源駆動回路
   は、信号と固定バイアスとを差動増幅する機能を備えた
   増幅器と、その増幅器の出力電流を入力して増幅し、光
   源駆動電流を出力するエミッタフォロア回路とより成る
   ことを特徴とする光ファイバジャイロ。
4. 【請求項４】 請求項１乃至３のいずれかにおいて、前
   記光源が発光素子としてレーザダイオードを備えている
   ことを特徴とする光ファイバジャイロ。
5. 【請求項５】 請求項１乃至４のいずれかにおいて、前
   記光ファイバコイルがシングルモード光ファイバで構成
   されることを特徴とする光ファイバジャイロ。