JPH10311729A - 光干渉角速度計 - Google Patents
光干渉角速度計Info
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- JPH10311729A JPH10311729A JP12085597A JP12085597A JPH10311729A JP H10311729 A JPH10311729 A JP H10311729A JP 12085597 A JP12085597 A JP 12085597A JP 12085597 A JP12085597 A JP 12085597A JP H10311729 A JPH10311729 A JP H10311729A
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- optical fiber
- polarization
- optical
- light
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 光ファイバループの熱的時間依存性外乱に起
因する出力誤差を、光ファイバループの巻線工数を増加
させない方法で防止する。 【解決手段】 光源１−第１光ファイバカプラ３−第２
光ファイバカプラ７が順次光ファイバストリング２によ
り接続され、第１光ファイバカプラ３の分岐用ポートに
偏光ビームスプリッタ２２が接続される。第２光ファイ
バカプラ７の両出力ポートに光ファイバループ８の両端
が接続される。該スプリッタで分岐されたｘ，ｙ偏波成
分は受光器１０ａ，１０ｂでそれぞれ光電変換され、更
に同期検波器１１ａ，１１ｂでそれぞれ検波され、光フ
ァイバループ８の両廻り光の干渉光強度が検出される。
検波器１１ａ，１１ｂの出力の差が減算器２３で検出さ
れ、その検出出力が乗算手段２４により補正係数と乗算
されて光ファイバループの温度による膨張収縮の影響に
対する補正信号が生成される。その補正信号と一方の同
期検波器の出力との差が入力角速度の検出信号として減
算器２３で検出される。
因する出力誤差を、光ファイバループの巻線工数を増加
させない方法で防止する。 【解決手段】 光源１−第１光ファイバカプラ３−第２
光ファイバカプラ７が順次光ファイバストリング２によ
り接続され、第１光ファイバカプラ３の分岐用ポートに
偏光ビームスプリッタ２２が接続される。第２光ファイ
バカプラ７の両出力ポートに光ファイバループ８の両端
が接続される。該スプリッタで分岐されたｘ，ｙ偏波成
分は受光器１０ａ，１０ｂでそれぞれ光電変換され、更
に同期検波器１１ａ，１１ｂでそれぞれ検波され、光フ
ァイバループ８の両廻り光の干渉光強度が検出される。
検波器１１ａ，１１ｂの出力の差が減算器２３で検出さ
れ、その検出出力が乗算手段２４により補正係数と乗算
されて光ファイバループの温度による膨張収縮の影響に
対する補正信号が生成される。その補正信号と一方の同
期検波器の出力との差が入力角速度の検出信号として減
算器２３で検出される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は光干渉角速度計
（干渉型光ファイバジャイロとも言う）に関し、特に光
ファイバループの熱的時間依存性外乱に起因する出力誤
差の対策に関する。
（干渉型光ファイバジャイロとも言う）に関し、特に光
ファイバループの熱的時間依存性外乱に起因する出力誤
差の対策に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の光干渉角速度計を図５を参照して
略説する。偏波維持性の第１光ファイバカプラ３及びｘ
偏波を選択し、不要なｙ偏波を消光する偏光子５を敷設
した光ファイバ２の一端が光源１に接続され、光ファイ
バ２の他端が偏波維持性の第２光ファイバカプラ７の入
力ポートに接続される。ｘ偏光は光ファイバカプラ７で
２分され、偏波維持性の光ファイバループ８を互いに反
対方向に周回する。すなわち、この光ファイバループ８
中ではｘ偏波モードのみが励振されている。両周回光は
第２光ファイバカプラ７で再び合波し、干渉して光ファ
イバ２のｘモードを帰還し、第１光ファイバカプラ３を
介して受光器１０に到る。
略説する。偏波維持性の第１光ファイバカプラ３及びｘ
偏波を選択し、不要なｙ偏波を消光する偏光子５を敷設
した光ファイバ２の一端が光源１に接続され、光ファイ
バ２の他端が偏波維持性の第２光ファイバカプラ７の入
力ポートに接続される。ｘ偏光は光ファイバカプラ７で
２分され、偏波維持性の光ファイバループ８を互いに反
対方向に周回する。すなわち、この光ファイバループ８
中ではｘ偏波モードのみが励振されている。両周回光は
第２光ファイバカプラ７で再び合波し、干渉して光ファ
イバ２のｘモードを帰還し、第１光ファイバカプラ３を
介して受光器１０に到る。
【０００３】ここで、光ファイバループ８にループを貫
く軸まわりの角速度運動があると、第２光ファイバカプ
ラ７で合波される光ファイバループ８の両周回光にサニ
ャック効果による位相差 Φs ＝（４πｒＬ／ｃλ）Ω ……… （１） を生じる。そこで受光器１０で検出される干渉光の強度
変動によって入力角速度Ωを知り得る。ここにｒとＬが
光ファイバループ８のそれぞれ半径と全長、ｃとλがそ
れぞれ真空中の光速度と光波長である。
く軸まわりの角速度運動があると、第２光ファイバカプ
ラ７で合波される光ファイバループ８の両周回光にサニ
ャック効果による位相差 Φs ＝（４πｒＬ／ｃλ）Ω ……… （１） を生じる。そこで受光器１０で検出される干渉光の強度
変動によって入力角速度Ωを知り得る。ここにｒとＬが
光ファイバループ８のそれぞれ半径と全長、ｃとλがそ
れぞれ真空中の光速度と光波長である。
【０００４】実際の角速度計測には受光器到達光の直接
的なモニタでなく、位相変調法が行われる。最も単純に
はループ端点に敷設した光位相変調器１４を十分な振動
数で駆動し、両周回光がこれを通過する時間差によって
合波光に振動位相差を作り、干渉光出力の当該振動成分
を同期検波器１１で検波する。これによって入力角速度
の零点近傍に最大感度を作り、その極性と大きさを知り
得る。
的なモニタでなく、位相変調法が行われる。最も単純に
はループ端点に敷設した光位相変調器１４を十分な振動
数で駆動し、両周回光がこれを通過する時間差によって
合波光に振動位相差を作り、干渉光出力の当該振動成分
を同期検波器１１で検波する。これによって入力角速度
の零点近傍に最大感度を作り、その極性と大きさを知り
得る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】干渉型光ファイバジャ
イロは、光ファイバループ８中の同一光路を通る両周回
光にサニャック効果以外の位相差がないことをたてまえ
とするが、先述の位相変調法がそれであるように、ルー
プ８中に光路長の時間的変動を起こす点があると、干渉
を形成する両光がこれを通る時間差によってサニャック
効果と見分けのつかない位相差を生じ、誤差の原因とな
る。
イロは、光ファイバループ８中の同一光路を通る両周回
光にサニャック効果以外の位相差がないことをたてまえ
とするが、先述の位相変調法がそれであるように、ルー
プ８中に光路長の時間的変動を起こす点があると、干渉
を形成する両光がこれを通る時間差によってサニャック
効果と見分けのつかない位相差を生じ、誤差の原因とな
る。
【０００６】センシングループ９は機械的に保全であっ
ても熱流束の印加は避けられない。光導波管の伝搬定数
の温度依存性は有意であり、かかる熱誘起時間依存性外
乱に対する対策は、光ファイバジャイロの課題である。
この誤差は、Ｄ．Ｍ．Shupeにより、APPlied Opties Vo
l 19,5,P.654;1980で指摘された。光の角周波数ω，光
ファイバの伝搬定数β，熱膨張係数α，全長Ｌのコイル
ファイバの局所的な温度の時間的変化率をＴt と書く
と、干渉計に生じる位相差は Φ＝（β／ω）（βT ＋βα）∫0 L Ｔt (u) ・（２ｕ−Ｌ）ｄｕ ＝∫0 L/2 ２｛Ｔt ( Ｌ／２＋ｕ′）−Ｔt ( Ｌ／２−ｕ′）｝ｕ′ｄｕ′ ………… （２） と書ける。ここでβT は伝搬定数の温度変化率、ｕは光
ファイバループの一端からの距離、ｕ´は光ファイバル
ープの中間点からの距離であり、ｕ´＝ｕ−Ｌ／２であ
る。（２）から位相差Φにはファイバ各点のＴt がコイ
ル中央に関して反対称に寄与していることがわかる。
ても熱流束の印加は避けられない。光導波管の伝搬定数
の温度依存性は有意であり、かかる熱誘起時間依存性外
乱に対する対策は、光ファイバジャイロの課題である。
この誤差は、Ｄ．Ｍ．Shupeにより、APPlied Opties Vo
l 19,5,P.654;1980で指摘された。光の角周波数ω，光
ファイバの伝搬定数β，熱膨張係数α，全長Ｌのコイル
ファイバの局所的な温度の時間的変化率をＴt と書く
と、干渉計に生じる位相差は Φ＝（β／ω）（βT ＋βα）∫0 L Ｔt (u) ・（２ｕ−Ｌ）ｄｕ ＝∫0 L/2 ２｛Ｔt ( Ｌ／２＋ｕ′）−Ｔt ( Ｌ／２−ｕ′）｝ｕ′ｄｕ′ ………… （２） と書ける。ここでβT は伝搬定数の温度変化率、ｕは光
ファイバループの一端からの距離、ｕ´は光ファイバル
ープの中間点からの距離であり、ｕ´＝ｕ−Ｌ／２であ
る。（２）から位相差Φにはファイバ各点のＴt がコイ
ル中央に関して反対称に寄与していることがわかる。
【０００７】そこで従来では対策としてコイル全体を断
熱し、コイル中点より左右に等距離部分を隣接した層に
巻き、熱的環境すなわちＴt が対称に分布するように巻
回する機械的な方法が知られていた。しかし、この方法
では光ファイバコイルは、その中点に対して左右の部分
を１層ずつ交互に巻線しなければならず、巻線工数が増
加し、原価高となる問題があった。
熱し、コイル中点より左右に等距離部分を隣接した層に
巻き、熱的環境すなわちＴt が対称に分布するように巻
回する機械的な方法が知られていた。しかし、この方法
では光ファイバコイルは、その中点に対して左右の部分
を１層ずつ交互に巻線しなければならず、巻線工数が増
加し、原価高となる問題があった。
【０００８】本発明は従来のコイル中央に対して対称な
位置の巻線が隣接して、Ｔt が近似的に一致することを
期待するのに対し、Ｔt を共有する同一ファイバ内の直
交偏波モードを参照用に利用し、当該誤差に対し新しく
光学的対策を講じて上記問題を解決しようとするもので
ある。
位置の巻線が隣接して、Ｔt が近似的に一致することを
期待するのに対し、Ｔt を共有する同一ファイバ内の直
交偏波モードを参照用に利用し、当該誤差に対し新しく
光学的対策を講じて上記問題を解決しようとするもので
ある。
【０００９】
（１）請求項１の光干渉角速度計では、光源に第１光導
波路を通じて第１光分岐結合手段の入力ポートが接続さ
れ、その第１光分岐結合手段の出力ポートに第２光導波
路を通じて第２光分岐結合手段が接続され、その第２光
分岐結合手段の２つの出力ポートに光ファイバループの
両端がそれぞれ接続される。第１光分岐結合手段の分岐
用ポートに偏光ビームスプリッタが接続される。
波路を通じて第１光分岐結合手段の入力ポートが接続さ
れ、その第１光分岐結合手段の出力ポートに第２光導波
路を通じて第２光分岐結合手段が接続され、その第２光
分岐結合手段の２つの出力ポートに光ファイバループの
両端がそれぞれ接続される。第１光分岐結合手段の分岐
用ポートに偏光ビームスプリッタが接続される。
【００１０】第２光分岐結合手段と光ファイバループに
よりセンシングループが構成される。第１，第２光導波
路がｘ，ｙ偏波モードを有する偏波維持性光導波路より
成り、光ファイバループが、複屈折性偏波維持性光ファ
イバループより成り、ｘ，ｙ偏波モードが励振される。
偏光ビームスプリッタにより分岐、出力されたｘ，ｙ偏
波成分は第１，第２受光器にそれぞれ入力され、光ファ
イバループのｘ及びｙ偏波モードにおける両廻り光の干
渉光強度がそれぞれ検出される。
よりセンシングループが構成される。第１，第２光導波
路がｘ，ｙ偏波モードを有する偏波維持性光導波路より
成り、光ファイバループが、複屈折性偏波維持性光ファ
イバループより成り、ｘ，ｙ偏波モードが励振される。
偏光ビームスプリッタにより分岐、出力されたｘ，ｙ偏
波成分は第１，第２受光器にそれぞれ入力され、光ファ
イバループのｘ及びｙ偏波モードにおける両廻り光の干
渉光強度がそれぞれ検出される。
【００１１】第１，第２受光器の出力信号成分の差が第
１減算器で検出され、第１減算器の出力が乗算手段によ
り所定の補正係数と乗算されて、光ファイバループの温
度による膨張収縮の影響に対する補正信号が生成され、
その補正信号と第１，第２受光器の一方の出力信号成分
との差が入力角速度の検出信号として第２減算器で検出
される。
１減算器で検出され、第１減算器の出力が乗算手段によ
り所定の補正係数と乗算されて、光ファイバループの温
度による膨張収縮の影響に対する補正信号が生成され、
その補正信号と第１，第２受光器の一方の出力信号成分
との差が入力角速度の検出信号として第２減算器で検出
される。
【００１２】（２）請求項２の発明では、前記（１）に
おいて、第１光分岐結合手段が、偏波無依存性で３dBの
分岐比を有する偏波維持性光ファイバカプラより成り、
第２光分岐結合手段が偏波維持性光ファイバカプラまた
は複屈折性の基板型光分岐導波路より成り、第１，第２
光導波路が、偏波維持性光ファイバストリングより成
り、偏光ビームスプリッタが、光ファイバ型偏光ビーム
スプリッタより成る。
おいて、第１光分岐結合手段が、偏波無依存性で３dBの
分岐比を有する偏波維持性光ファイバカプラより成り、
第２光分岐結合手段が偏波維持性光ファイバカプラまた
は複屈折性の基板型光分岐導波路より成り、第１，第２
光導波路が、偏波維持性光ファイバストリングより成
り、偏光ビームスプリッタが、光ファイバ型偏光ビーム
スプリッタより成る。
【００１３】（３）請求項３の光干渉角速度計では、第
１光ファイバカプラ及びｘ偏波を選択する第１偏光子を
敷設した偏波維持性の第１光ファイバストリングの一端
が第１光源に接続され、第１光ファイバストリングの他
端が偏波維持性の第２光ファイバカプラの一方の入力ポ
ートに接続され、その第２光ファイバカプラの２つの出
力ポートに複屈折性、偏波維持性の光ファイバループの
両端がそれぞれ接続される。第３光ファイバカプラ及び
ｙ偏波を選択する第２偏光子を敷設した偏波維持性の第
２光ファイバストリングの一端が第２光源に接続され、
第２光ファイバストリングの他端が第２光ファイバカプ
ラの他方の入力ポートに接続される。第２光ファイバカ
プラと光ファイバループによりセンシングループが構成
され、光ファイバループがｘ，ｙ両偏波モードで励振さ
れる。
１光ファイバカプラ及びｘ偏波を選択する第１偏光子を
敷設した偏波維持性の第１光ファイバストリングの一端
が第１光源に接続され、第１光ファイバストリングの他
端が偏波維持性の第２光ファイバカプラの一方の入力ポ
ートに接続され、その第２光ファイバカプラの２つの出
力ポートに複屈折性、偏波維持性の光ファイバループの
両端がそれぞれ接続される。第３光ファイバカプラ及び
ｙ偏波を選択する第２偏光子を敷設した偏波維持性の第
２光ファイバストリングの一端が第２光源に接続され、
第２光ファイバストリングの他端が第２光ファイバカプ
ラの他方の入力ポートに接続される。第２光ファイバカ
プラと光ファイバループによりセンシングループが構成
され、光ファイバループがｘ，ｙ両偏波モードで励振さ
れる。
【００１４】第１光ファイバカプラの分岐用ポートに第
１受光器が接続されて、光ファイバループのｘ偏波モー
ドにおける両廻り光の干渉光強度が検出され、第３光フ
ァイバカプラの分岐用ポートに第２受光器が接続され
て、光ファイバループのｙ偏波モードにおける両廻り光
の干渉光強度が検出される。第１，第２受光器の出力信
号成分の差が第１減算器で検出され、第１減算器の出力
が乗算手段により所定の補正係数と乗算されて、光ファ
イバループの温度による膨張収縮の影響に対する補正信
号が生成され、その補正信号と第１，第２受光器の一方
の出力信号成分との差が入力角速度の検出信号として第
２減算器で検出される。
１受光器が接続されて、光ファイバループのｘ偏波モー
ドにおける両廻り光の干渉光強度が検出され、第３光フ
ァイバカプラの分岐用ポートに第２受光器が接続され
て、光ファイバループのｙ偏波モードにおける両廻り光
の干渉光強度が検出される。第１，第２受光器の出力信
号成分の差が第１減算器で検出され、第１減算器の出力
が乗算手段により所定の補正係数と乗算されて、光ファ
イバループの温度による膨張収縮の影響に対する補正信
号が生成され、その補正信号と第１，第２受光器の一方
の出力信号成分との差が入力角速度の検出信号として第
２減算器で検出される。
【００１５】（４）請求項４の発明では、前記（３）に
おいて、第１，第２光源の光を用いる代わりに１つの光
源の光を光ファイバ型偏光ビームスプリッタで分波し、
そして得られたｘ，ｙ偏波成分を用いる。 （５）請求項５の発明では、前記（３）において、第
１，第２光源がある周期で交番に駆動され、交番に該セ
ンシングループに光を供給する。
おいて、第１，第２光源の光を用いる代わりに１つの光
源の光を光ファイバ型偏光ビームスプリッタで分波し、
そして得られたｘ，ｙ偏波成分を用いる。 （５）請求項５の発明では、前記（３）において、第
１，第２光源がある周期で交番に駆動され、交番に該セ
ンシングループに光を供給する。
【００１６】（６）請求項６の光干渉角速度計では、偏
波維持性の第１光ファイバカプラ及びｘ偏波を選択する
第１偏光子を敷設した偏波維持性の第１光ファイバスト
リングの一端が第１光源に接続され、第１光ファイバス
トリングの他端が偏波維持性の第２光ファイバカプラの
一方の入力ポートに接続され、第２光ファイバカプラの
２つの出力ポートに複屈折性、偏波維持性の光ファイバ
ループの両端がそれぞれ接続される。偏波維持性の第３
光ファイバカプラ及びｙ偏波を選択する第２偏光子を敷
設した偏波維持性の第２光ファイバストリングの一端が
第２光源に接続され、第２光ファイバストリングの他端
が第２光ファイバカプラの他方の入力ポートに接続され
る。第２光ファイバカプラ及び光ファイバループにより
センシングループが構成され、光ファイバループが、
ｘ，ｙ両偏波モードで励振される。
波維持性の第１光ファイバカプラ及びｘ偏波を選択する
第１偏光子を敷設した偏波維持性の第１光ファイバスト
リングの一端が第１光源に接続され、第１光ファイバス
トリングの他端が偏波維持性の第２光ファイバカプラの
一方の入力ポートに接続され、第２光ファイバカプラの
２つの出力ポートに複屈折性、偏波維持性の光ファイバ
ループの両端がそれぞれ接続される。偏波維持性の第３
光ファイバカプラ及びｙ偏波を選択する第２偏光子を敷
設した偏波維持性の第２光ファイバストリングの一端が
第２光源に接続され、第２光ファイバストリングの他端
が第２光ファイバカプラの他方の入力ポートに接続され
る。第２光ファイバカプラ及び光ファイバループにより
センシングループが構成され、光ファイバループが、
ｘ，ｙ両偏波モードで励振される。
【００１７】第１，第２光源の出射光は、変調手段によ
り周波数ｆ1 及びｆ2 でそれぞれ強度変調され、光ファ
イバループの両廻り光は、光位相変調器により周波数ｆ
m で位相変調され、第１，第３光ファイバカプラの分岐
用ポートに第１，第２受光器がそれぞれ接続される。第
１，第２受光器の出力は第１，第２同期検波器にそれぞ
れ入力されて、周波数｜ｆ1 −ｆm ｜及び｜ｆ2 −ｆm
｜の成分がそれぞれ検波され、光ファイバループのｘ，
ｙ偏波モードにおける両廻り光の干渉光強度がそれぞれ
検出される。
り周波数ｆ1 及びｆ2 でそれぞれ強度変調され、光ファ
イバループの両廻り光は、光位相変調器により周波数ｆ
m で位相変調され、第１，第３光ファイバカプラの分岐
用ポートに第１，第２受光器がそれぞれ接続される。第
１，第２受光器の出力は第１，第２同期検波器にそれぞ
れ入力されて、周波数｜ｆ1 −ｆm ｜及び｜ｆ2 −ｆm
｜の成分がそれぞれ検波され、光ファイバループのｘ，
ｙ偏波モードにおける両廻り光の干渉光強度がそれぞれ
検出される。
【００１８】第１，第２同期検波器の出力の差が第１減
算器で検出され、第１減算器の出力が乗算手段により所
定の補正係数と乗算されて、光ファイバループの温度に
よる膨張収縮の影響に対する補正信号が生成され、その
補正信号と該第１，第２同期検波器の一方の出力との差
が入力角速度の検出信号として第２減算器で検出され
る。
算器で検出され、第１減算器の出力が乗算手段により所
定の補正係数と乗算されて、光ファイバループの温度に
よる膨張収縮の影響に対する補正信号が生成され、その
補正信号と該第１，第２同期検波器の一方の出力との差
が入力角速度の検出信号として第２減算器で検出され
る。
【００１９】（７）請求項７の発明では、前記（６）に
おいて、第１，第２光源がスーパールミネッセントダイ
オードより成り、周波数ｆ1 及びｆ2 による光強度変調
が該ダイオードの駆動電流を操作する直接変調とされ
る。 （８）請求項８の発明では、前記（１），（３）及び
（６）のいずれかにおいて、第２光分岐結合手段または
第２光ファイバカプラが、偏波無依存性で３dBの分岐比
を有する。
おいて、第１，第２光源がスーパールミネッセントダイ
オードより成り、周波数ｆ1 及びｆ2 による光強度変調
が該ダイオードの駆動電流を操作する直接変調とされ
る。 （８）請求項８の発明では、前記（１），（３）及び
（６）のいずれかにおいて、第２光分岐結合手段または
第２光ファイバカプラが、偏波無依存性で３dBの分岐比
を有する。
【００２０】
【発明の実施の形態】光ファイバジャイロの角速度検出
原理であるサニャック効果は（１）式に見られるように
媒質の屈折率の影響を受けないことを特徴とするが、熱
誘起時間依存性外乱による誤差は（２）式に見るように
ファイバの伝搬定数βとその温度変化率ＢT に依存して
いる。さらに、このβとＢT は偏波維持性光ファイバ中
のｘ，ｙ両偏波モードにおいて異なる値を持つ。
原理であるサニャック効果は（１）式に見られるように
媒質の屈折率の影響を受けないことを特徴とするが、熱
誘起時間依存性外乱による誤差は（２）式に見るように
ファイバの伝搬定数βとその温度変化率ＢT に依存して
いる。さらに、このβとＢT は偏波維持性光ファイバ中
のｘ，ｙ両偏波モードにおいて異なる値を持つ。
【００２１】そこでかかる偏波維持性光ファイバでセン
シングコイルを構成する光ファイバジャイロにおいて、
従来一方の偏波モードのみの光を伝送させていたのに対
し、両偏波モードを同時に励振させて各別々に信号を取
り出した場合、角速度による位相差出力は、両モードの
励振が同一波長の光によるものならば、そのまま一致
し、もし有意な波長差を有する別個の光によってもそれ
ぞれ適切な（１）式の係数に相当するスケールファクタ
で換算された角速度相等出力は一致するのに対し、熱誘
起時間依存性外乱による誤差としての出力は、一般に一
定の係数比によって互いに相違する。従って、両出力の
差分を検出すれば、その差分は当該誤差を表しており、
補正信号として利用できる。
シングコイルを構成する光ファイバジャイロにおいて、
従来一方の偏波モードのみの光を伝送させていたのに対
し、両偏波モードを同時に励振させて各別々に信号を取
り出した場合、角速度による位相差出力は、両モードの
励振が同一波長の光によるものならば、そのまま一致
し、もし有意な波長差を有する別個の光によってもそれ
ぞれ適切な（１）式の係数に相当するスケールファクタ
で換算された角速度相等出力は一致するのに対し、熱誘
起時間依存性外乱による誤差としての出力は、一般に一
定の係数比によって互いに相違する。従って、両出力の
差分を検出すれば、その差分は当該誤差を表しており、
補正信号として利用できる。
【００２２】サニャック効果を検出するリング干渉計を
光ファイバループと方向性結合器（光分岐結合手段）で
構成すると、光の入出射に使えるポートが対称に２つ得
られる。従来の光ファイバジャイロではこのうちの一方
のみを入出射ポートを兼ねて使用している。すなわち方
向性結合器の一方のポートに通常偏光子を敷設してここ
から光を入射せしめ、同じところへの帰還光を利用す
る。偏光子は干渉を形成する２光束の光路相反性を確保
するためのフィルタである。光ファイバループの入射光
速に対するフィルタが帰還光の出射段階のフィルタを兼
ねていることが要諦であり、これによって光ファイバジ
ャイロの精度を確保する。
光ファイバループと方向性結合器（光分岐結合手段）で
構成すると、光の入出射に使えるポートが対称に２つ得
られる。従来の光ファイバジャイロではこのうちの一方
のみを入出射ポートを兼ねて使用している。すなわち方
向性結合器の一方のポートに通常偏光子を敷設してここ
から光を入射せしめ、同じところへの帰還光を利用す
る。偏光子は干渉を形成する２光束の光路相反性を確保
するためのフィルタである。光ファイバループの入射光
速に対するフィルタが帰還光の出射段階のフィルタを兼
ねていることが要諦であり、これによって光ファイバジ
ャイロの精度を確保する。
【００２３】請求項１の発明では、偏光子を用いず、偏
波維持性光ファイバループのｘ，ｙ両偏波モードをとも
に励振しつつ、偏光ビームスプリッタで両偏差モードに
おける各々の干渉光を分波し、２つの受光器で各別個に
２つの干渉光出力を検出するものであり、１本のセンシ
ングコイルに独立した２つの干渉計を形成する。請求項
３及び６の発明では、上記方向性結合器の２つのポート
を両方利用し、２つの光源からの光を各ポートから同一
ループのｘ，ｙ２つの偏波モードにそれぞれ入射せし
め、同じ各ポートへの帰還光を検出することで、同一光
ファイバループ内に２つの独立したリング干渉計を併立
させる。その際、各ポートそれぞれにｘ偏波、ｙ偏波濾
波用の偏光子を敷設するが、さらに上述の相反性を確保
し、すなわち他方ポート入射の光の混入を排除して２つ
の干渉計の完全な独立を図るため、請求項６の発明では
第１ポート（例えばｘ偏波）入射光と、第２ポート（例
えばｙ偏波）入射光に互いに相異なる周波数で振幅変調
し、リング干渉計内で実行される位相変調効果との互い
に相異なる差周波数成分を検波することで、第１ポート
帰還光からは第１ポート入射光成分を、第２ポート帰還
光の中からは第２ポートからループへ入射した成分光を
それぞれ分離検出する。すなわち偏波維持性の光ファイ
バ光学系は、デバイスの性能及び接続部の精度限界など
により、エラーとしてのモード結合が実際に避けられな
いからであり、不要光の混入による誤差の排除の点で、
前記別個の変復調により、両モード２つの干渉計は従来
の相反な単一の干渉計と比肩する。
波維持性光ファイバループのｘ，ｙ両偏波モードをとも
に励振しつつ、偏光ビームスプリッタで両偏差モードに
おける各々の干渉光を分波し、２つの受光器で各別個に
２つの干渉光出力を検出するものであり、１本のセンシ
ングコイルに独立した２つの干渉計を形成する。請求項
３及び６の発明では、上記方向性結合器の２つのポート
を両方利用し、２つの光源からの光を各ポートから同一
ループのｘ，ｙ２つの偏波モードにそれぞれ入射せし
め、同じ各ポートへの帰還光を検出することで、同一光
ファイバループ内に２つの独立したリング干渉計を併立
させる。その際、各ポートそれぞれにｘ偏波、ｙ偏波濾
波用の偏光子を敷設するが、さらに上述の相反性を確保
し、すなわち他方ポート入射の光の混入を排除して２つ
の干渉計の完全な独立を図るため、請求項６の発明では
第１ポート（例えばｘ偏波）入射光と、第２ポート（例
えばｙ偏波）入射光に互いに相異なる周波数で振幅変調
し、リング干渉計内で実行される位相変調効果との互い
に相異なる差周波数成分を検波することで、第１ポート
帰還光からは第１ポート入射光成分を、第２ポート帰還
光の中からは第２ポートからループへ入射した成分光を
それぞれ分離検出する。すなわち偏波維持性の光ファイ
バ光学系は、デバイスの性能及び接続部の精度限界など
により、エラーとしてのモード結合が実際に避けられな
いからであり、不要光の混入による誤差の排除の点で、
前記別個の変復調により、両モード２つの干渉計は従来
の相反な単一の干渉計と比肩する。
【００２４】ｘ偏波モードの干渉計の非相反位相差をΦ
x ，ｙ偏波モードのそれをΦy とすると、これらは回転
角速度によるサニャック位相差Φs と、各モードごとの
熱誘起誤差である位相差ΦT x ，ΦT y から成る。 Φx ＝Φs ＋ΦT x ，ΦT x ＝Ｃx ∫0 L Ｔt （２ｕ−Ｌ）ｄｕ …（３） Φy ＝Φs ＋ΦT y ，ΦT y ＝Ｃy ∫0 L Ｔt （２ｕ−Ｌ）ｄｕ …（４） Ｃx ，Ｃy は両モードの光の角周波数が相等しいωであ
れば、 Ｃx ＝（βx ／ω）（∂βx ／∂Ｔ＋βx α）， Ｃy ＝（βy ／ω）（∂βy ／∂Ｔ＋βy α） …（５） ｘ，ｙモードの光の角周波数が相異なるωx ，ωy であ
れば、 Ｃx ＝（βx ／ωx ）（∂βx ／∂Ｔ＋βx α）， Ｃy ＝（βy ／ωy ）（∂βy ／∂Ｔ＋βy α） …（５′） ここで、βx ，βy はｘモードとｙモードの伝搬定数で
ある。ここで、 ∫0 L Ｔt （２ｕ−Ｌ）ｄｕ≡Ｉ …（６） と置くと、 Φx ＝Φs −Ｃx Ｉ …（３′） Φy ＝Φs ＋Ｃy Ｉ …（４′） （３′），（４′）よりＩを消去すると、 Ｃy Φx −Ｃx Φy ＝（Ｃy −Ｃx ）Φs …（７） ∴ Φs ＝（Ｃx Φy −Ｃy Φx ）／（Ｃx −Ｃy ） …（８） （８）式を変形してΦs をΦx とその補正項の形で表す
と、 Φs ＝Φx −｛Ｃx ／（Ｃx −Ｃy ）｝（Φx −Φy ） …（９） また同様にΦs をΦy とその補正項の形で表すと、 Φs ＝Φy −｛Ｃy ／（Ｃy −Ｃx ）｝（Φy −Φx ） …（10） （９），（１０）のΦx ，Φy に差があれば、それは
（３），（４）式より、 Φx −Φy ＝ΦT x −ΦT y ＝（Ｃx −Ｃy ）∫0 L Ｔt （２ｕ−Ｌ）ｄｕ ………（11） である。従って、これに定係数Ｃx ／（Ｃx −Ｃy ）ま
たはＣy ／（Ｃy −Ｃx）を用い、ｘまたはｙモード出
力Φx ，Φy を（９），（１０）により補正してΦs を
求めれば、誤差分を除いた正確な角速度出力が得られ
る。
x ，ｙ偏波モードのそれをΦy とすると、これらは回転
角速度によるサニャック位相差Φs と、各モードごとの
熱誘起誤差である位相差ΦT x ，ΦT y から成る。 Φx ＝Φs ＋ΦT x ，ΦT x ＝Ｃx ∫0 L Ｔt （２ｕ−Ｌ）ｄｕ …（３） Φy ＝Φs ＋ΦT y ，ΦT y ＝Ｃy ∫0 L Ｔt （２ｕ−Ｌ）ｄｕ …（４） Ｃx ，Ｃy は両モードの光の角周波数が相等しいωであ
れば、 Ｃx ＝（βx ／ω）（∂βx ／∂Ｔ＋βx α）， Ｃy ＝（βy ／ω）（∂βy ／∂Ｔ＋βy α） …（５） ｘ，ｙモードの光の角周波数が相異なるωx ，ωy であ
れば、 Ｃx ＝（βx ／ωx ）（∂βx ／∂Ｔ＋βx α）， Ｃy ＝（βy ／ωy ）（∂βy ／∂Ｔ＋βy α） …（５′） ここで、βx ，βy はｘモードとｙモードの伝搬定数で
ある。ここで、 ∫0 L Ｔt （２ｕ−Ｌ）ｄｕ≡Ｉ …（６） と置くと、 Φx ＝Φs −Ｃx Ｉ …（３′） Φy ＝Φs ＋Ｃy Ｉ …（４′） （３′），（４′）よりＩを消去すると、 Ｃy Φx −Ｃx Φy ＝（Ｃy −Ｃx ）Φs …（７） ∴ Φs ＝（Ｃx Φy −Ｃy Φx ）／（Ｃx −Ｃy ） …（８） （８）式を変形してΦs をΦx とその補正項の形で表す
と、 Φs ＝Φx −｛Ｃx ／（Ｃx −Ｃy ）｝（Φx −Φy ） …（９） また同様にΦs をΦy とその補正項の形で表すと、 Φs ＝Φy −｛Ｃy ／（Ｃy −Ｃx ）｝（Φy −Φx ） …（10） （９），（１０）のΦx ，Φy に差があれば、それは
（３），（４）式より、 Φx −Φy ＝ΦT x −ΦT y ＝（Ｃx −Ｃy ）∫0 L Ｔt （２ｕ−Ｌ）ｄｕ ………（11） である。従って、これに定係数Ｃx ／（Ｃx −Ｃy ）ま
たはＣy ／（Ｃy −Ｃx）を用い、ｘまたはｙモード出
力Φx ，Φy を（９），（１０）により補正してΦs を
求めれば、誤差分を除いた正確な角速度出力が得られ
る。
【００２５】次に実施例を述べる。図１は請求項１及び
２の発明の実施例を示すブロック図である。光源１は互
いに直交するｘ，ｙ直線偏波成分を出射し、各々偏波維
持性の光ファイバ（一般的には光導波路）２の２つの偏
波モードに結合する。これらはそれぞれ偏波無依存で分
岐比が３dBの第１光ファイバカプラ（一般的には光分岐
結合手段）３と偏波維持性の光ファイバ（光導波路）２
を介し、さらに偏波無依存で分岐比が３dBの第２光ファ
イバカプラ（複屈折性の基板形光分岐導波路を用いる場
合もあり、一般的には光分岐結合手段と言うことができ
る）７によって偏波維持性光ファイバループ８のｘ，ｙ
各モードの両周回光として分岐伝搬し、再び同カプラ７
で各モードごとに合波し干渉する。ｘ，ｙ各モードで形
成された干渉光はともに帰還光として第１光ファイバカ
プラ３，必要に応じ偏波維持性光ファイバ２１を介して
偏光ビームスプリッタ２２に導かれ、ｘ，ｙ２つの偏波
モードはそれぞれ別の光束として取り出され、各々受光
器１０ａ，１０ｂに入射する。
２の発明の実施例を示すブロック図である。光源１は互
いに直交するｘ，ｙ直線偏波成分を出射し、各々偏波維
持性の光ファイバ（一般的には光導波路）２の２つの偏
波モードに結合する。これらはそれぞれ偏波無依存で分
岐比が３dBの第１光ファイバカプラ（一般的には光分岐
結合手段）３と偏波維持性の光ファイバ（光導波路）２
を介し、さらに偏波無依存で分岐比が３dBの第２光ファ
イバカプラ（複屈折性の基板形光分岐導波路を用いる場
合もあり、一般的には光分岐結合手段と言うことができ
る）７によって偏波維持性光ファイバループ８のｘ，ｙ
各モードの両周回光として分岐伝搬し、再び同カプラ７
で各モードごとに合波し干渉する。ｘ，ｙ各モードで形
成された干渉光はともに帰還光として第１光ファイバカ
プラ３，必要に応じ偏波維持性光ファイバ２１を介して
偏光ビームスプリッタ２２に導かれ、ｘ，ｙ２つの偏波
モードはそれぞれ別の光束として取り出され、各々受光
器１０ａ，１０ｂに入射する。
【００２６】同期検波器１１ａ，１１ｂは受光器１０
ａ，１０ｂの出力をそれぞれ同期検波し、これら同期検
波出力は第１減算器２３によってその差分が作られ、さ
らにその差分にアンプ（乗算手段）２４によって前記
（９）式に在る定数Ｃx ／（Ｃx−Ｃy ）または（１
０）式に在る定数Ｃy ／（Ｃy −Ｃx ）が乗ぜられ、こ
れを光ファイバループ８の温度による熱膨張収縮の影響
に対する補正信号として一方の同期検波出力に第２減算
器２５で印加し、出力を得る。図１において、同期検波
器１１ａ，１１ｂの出力側の実線による接続が（９）式
により補正する場合であり、点線が（１０）式で補正す
る場合である。
ａ，１０ｂの出力をそれぞれ同期検波し、これら同期検
波出力は第１減算器２３によってその差分が作られ、さ
らにその差分にアンプ（乗算手段）２４によって前記
（９）式に在る定数Ｃx ／（Ｃx−Ｃy ）または（１
０）式に在る定数Ｃy ／（Ｃy −Ｃx ）が乗ぜられ、こ
れを光ファイバループ８の温度による熱膨張収縮の影響
に対する補正信号として一方の同期検波出力に第２減算
器２５で印加し、出力を得る。図１において、同期検波
器１１ａ，１１ｂの出力側の実線による接続が（９）式
により補正する場合であり、点線が（１０）式で補正す
る場合である。
【００２７】図２は請求項３の実施例のブロック図であ
る。これにおいては、光源１ａ，１ｂからのｘ，ｙ偏波
成分はそれぞれ偏波維持性光ファイバストリング２ａ，
２ｂに結合される。ここで、例えば光ファイバストリン
グ２ａをｘ偏波モード伝送に設定し、第１光ファイバカ
プラ３ａを介してｘ偏波モードのみを透過する偏光子５
ａを接続する。光ファイバストリング２ｂには第３光フ
ァイバカプラ３ｂを介してｙ偏波モードのみを透過する
偏光子５ｂを接続してある。両偏波光は光ファイバスト
リングを介し、さらに偏波無依存性で分岐比が３dBの第
２光ファイバカプラ７を介してそれぞれ別ブランチから
光ファイバループ８に入射し、分岐周回し、再び合波干
渉して主にそれぞれ入射した側の光ファイバストリング
２ａ，２ｂに帰還する。
る。これにおいては、光源１ａ，１ｂからのｘ，ｙ偏波
成分はそれぞれ偏波維持性光ファイバストリング２ａ，
２ｂに結合される。ここで、例えば光ファイバストリン
グ２ａをｘ偏波モード伝送に設定し、第１光ファイバカ
プラ３ａを介してｘ偏波モードのみを透過する偏光子５
ａを接続する。光ファイバストリング２ｂには第３光フ
ァイバカプラ３ｂを介してｙ偏波モードのみを透過する
偏光子５ｂを接続してある。両偏波光は光ファイバスト
リングを介し、さらに偏波無依存性で分岐比が３dBの第
２光ファイバカプラ７を介してそれぞれ別ブランチから
光ファイバループ８に入射し、分岐周回し、再び合波干
渉して主にそれぞれ入射した側の光ファイバストリング
２ａ，２ｂに帰還する。
【００２８】すなわち、例えばｘ偏波成分光は光ファイ
バストリング２ａからカプラ７で分岐され、ループの両
廻り光となった後干渉し、入力角速度がなければその全
ての強度が同じ光ファイバストリング２ａに帰還する。
光ファイバストリング２ａの帰還光は偏光子５ａによっ
てｙ偏波成分の混入を消光し、純粋なｘ成分のみの干渉
光出力を取り出して、光ファイバカプラ３ａを介して受
光器１０ａに到達する。ｙ偏波成分を扱う光ファイバス
トリング２ｂでも同様のことがなされる。信号処理につ
いては、図１に示した例と全く同様でよい。２個の光源
１ａ，１ｂを用いる場合は、これらを時間的交番に発光
させつつ交番に出力信号を取り出すことで、一方の偏波
モード光がエラーとしてのモード結合を介して他方の偏
波モード出力光に混入し誤差となるのを防ぐこともでき
る。
バストリング２ａからカプラ７で分岐され、ループの両
廻り光となった後干渉し、入力角速度がなければその全
ての強度が同じ光ファイバストリング２ａに帰還する。
光ファイバストリング２ａの帰還光は偏光子５ａによっ
てｙ偏波成分の混入を消光し、純粋なｘ成分のみの干渉
光出力を取り出して、光ファイバカプラ３ａを介して受
光器１０ａに到達する。ｙ偏波成分を扱う光ファイバス
トリング２ｂでも同様のことがなされる。信号処理につ
いては、図１に示した例と全く同様でよい。２個の光源
１ａ，１ｂを用いる場合は、これらを時間的交番に発光
させつつ交番に出力信号を取り出すことで、一方の偏波
モード光がエラーとしてのモード結合を介して他方の偏
波モード出力光に混入し誤差となるのを防ぐこともでき
る。
【００２９】なお、上述の定数Ｃx ／（Ｃx −Ｃy ），
Ｃy ／（Ｃy −Ｃx ）は、ジャイロに回転角速度を入力
しない状態で熱流束を印加し、（９），（１０）のΦs
＝０と置いて、 Ｃx ／（Ｃx −Ｃy ）＝Φx ／（Φx −Φy ） …… （12) Ｃy ／（Ｃy −Ｃx ）＝Φy ／（Φy −Φx ） …… （13) により、前もって実験的に求めて置けばよい。
Ｃy ／（Ｃy −Ｃx ）は、ジャイロに回転角速度を入力
しない状態で熱流束を印加し、（９），（１０）のΦs
＝０と置いて、 Ｃx ／（Ｃx −Ｃy ）＝Φx ／（Φx −Φy ） …… （12) Ｃy ／（Ｃy −Ｃx ）＝Φy ／（Φy −Φx ） …… （13) により、前もって実験的に求めて置けばよい。
【００３０】２つの光源１ａ，１ｂを用いる代わりに、
図３に示すように、ｘ，ｙ両偏波を出射する１つの光源
１を用い、偏波維持性光ファイバ２−０を介して偏光ビ
ームスプリッタ３１に印加し、そして得られたｘ，ｙ偏
波の分岐光を用いることもできる（請求項４）。図４に
請求項６の発明の実施例を示す。１ａ，１ｂは２つの半
導体光源であり、スーパールミネッセントダイオードが
望ましい。１ａの出射光主モードは偏波維持性光ファイ
バストリング２ａのｘ偏波モードに、１ｂの出射光主モ
ードは偏波維持性光ファイバストリング２ｂのｙ偏波モ
ードにそれぞれ結合する。これらはそれぞれ偏波維持性
で分岐比が３dBの光ファイバカプラ３ａ，３ｂを介し、
ｘ偏波透過ｙ偏波消光の偏光子５ａ，ｙ偏波透過ｘ偏波
消光の偏光子５ｂを各々とおり、それそれ純粋な直線偏
光となって偏波無依存の３dBの分岐比を持つ偏波維持性
の光ファイバカプラ（方向性結合器）７の第１ポート７
−１と第２ポート７−２に入射する。入射した光束はそ
れぞれさらに２分されてループ８の左右両周回光となっ
て伝搬する。
図３に示すように、ｘ，ｙ両偏波を出射する１つの光源
１を用い、偏波維持性光ファイバ２−０を介して偏光ビ
ームスプリッタ３１に印加し、そして得られたｘ，ｙ偏
波の分岐光を用いることもできる（請求項４）。図４に
請求項６の発明の実施例を示す。１ａ，１ｂは２つの半
導体光源であり、スーパールミネッセントダイオードが
望ましい。１ａの出射光主モードは偏波維持性光ファイ
バストリング２ａのｘ偏波モードに、１ｂの出射光主モ
ードは偏波維持性光ファイバストリング２ｂのｙ偏波モ
ードにそれぞれ結合する。これらはそれぞれ偏波維持性
で分岐比が３dBの光ファイバカプラ３ａ，３ｂを介し、
ｘ偏波透過ｙ偏波消光の偏光子５ａ，ｙ偏波透過ｘ偏波
消光の偏光子５ｂを各々とおり、それそれ純粋な直線偏
光となって偏波無依存の３dBの分岐比を持つ偏波維持性
の光ファイバカプラ（方向性結合器）７の第１ポート７
−１と第２ポート７−２に入射する。入射した光束はそ
れぞれさらに２分されてループ８の左右両周回光となっ
て伝搬する。
【００３１】すなわち、第１のポートから入射したｘ偏
波は２分されて偏波維持性光ファイバループ８のｘ偏波
モードを互いに逆向きに周回し、再びカプラ７のｘ偏波
モード内で合波干渉し、その光量の殆どが再び第１ポー
ト７−１からファイバストリング２ａへと帰還する。特
にループ内で非相反な光位相偏移がなければ、干渉のい
わゆる明状態が第１ポート７−１に形成されて全光量が
ここに帰還し、第２ポート７−２は暗状態になってエラ
ーを別とすればｘ偏光の帰還はない。ｙ偏波についても
同様であり、第２ポート７−２から入射してループ８の
ｙ偏波モードを分岐周回し、その大半を第２ポート７−
２に出射して第２のファイバストリング２ｂに帰還す
る。２つの帰還光はそれぞれ再びｘの偏光子５ａ，ｙの
偏光子５ｂを経て濾波されたのち、カプラ３ａ，３ｂを
介して受光器１０ａ，１０ｂに到達する。すなわち１０
ａはｘモードの干渉光出力を、１０ｂはｙモードの干渉
光出力をそれぞれ光電変換する。
波は２分されて偏波維持性光ファイバループ８のｘ偏波
モードを互いに逆向きに周回し、再びカプラ７のｘ偏波
モード内で合波干渉し、その光量の殆どが再び第１ポー
ト７−１からファイバストリング２ａへと帰還する。特
にループ内で非相反な光位相偏移がなければ、干渉のい
わゆる明状態が第１ポート７−１に形成されて全光量が
ここに帰還し、第２ポート７−２は暗状態になってエラ
ーを別とすればｘ偏光の帰還はない。ｙ偏波についても
同様であり、第２ポート７−２から入射してループ８の
ｙ偏波モードを分岐周回し、その大半を第２ポート７−
２に出射して第２のファイバストリング２ｂに帰還す
る。２つの帰還光はそれぞれ再びｘの偏光子５ａ，ｙの
偏光子５ｂを経て濾波されたのち、カプラ３ａ，３ｂを
介して受光器１０ａ，１０ｂに到達する。すなわち１０
ａはｘモードの干渉光出力を、１０ｂはｙモードの干渉
光出力をそれぞれ光電変換する。
【００３２】３２ａ，３２ｂはそれぞれ光源１ａ，１ｂ
を駆動するドライバであるが、一方発振器３３ａと３３
ｂはそれぞれ周波数ｆ1 とｆ2 の信号を発振し、ドライ
バ３３ａ，３３ｂは各その印加を受けて光源１ａと１ｂ
をそれぞれ周波数ｆ1 ，ｆ2で強度変調する。搬送波発
振器１３は周波数ｆm を発振して光ファイバループ８に
敷設された位相変調器９を駆動する。この位相変調の効
果によって定常光入射に対しては受光器面上の干渉光強
度に周波数ｆm とその整数倍高調波の振動成分を生ずる
が、ここではすでにループ入射光がそれぞれｆ1 ，ｆ2
で強度変調されているため、受光器出力信号にはそれら
との差周波、例えば受光器１０ａの出力信号中にはｆm
−ｆ1 ，２ｆm −ｆ1 ，３ｆm −ｆ1 ，…の成分が含ま
れており、受光器１０ｂでも同様である。
を駆動するドライバであるが、一方発振器３３ａと３３
ｂはそれぞれ周波数ｆ1 とｆ2 の信号を発振し、ドライ
バ３３ａ，３３ｂは各その印加を受けて光源１ａと１ｂ
をそれぞれ周波数ｆ1 ，ｆ2で強度変調する。搬送波発
振器１３は周波数ｆm を発振して光ファイバループ８に
敷設された位相変調器９を駆動する。この位相変調の効
果によって定常光入射に対しては受光器面上の干渉光強
度に周波数ｆm とその整数倍高調波の振動成分を生ずる
が、ここではすでにループ入射光がそれぞれｆ1 ，ｆ2
で強度変調されているため、受光器出力信号にはそれら
との差周波、例えば受光器１０ａの出力信号中にはｆm
−ｆ1 ，２ｆm −ｆ1 ，３ｆm −ｆ1 ，…の成分が含ま
れており、受光器１０ｂでも同様である。
【００３３】光ファイバジャイロの位相変調法では、計
測器の零点近傍に最大感度と極性を作るためｆm の奇数
倍波成分を検波する。そこで、この例では基本波を用
い、差周波フィルタ３５ａではｆm −ｆ1 を、３５ｂで
はｆm −ｆ2 をそれぞれ作り、同期検波器１１ａ，１１
ｂによってそれぞれ受光器１０ａ，１０ｂの出力信号の
各当該周波数成分を同期検波する。以上によって光源１
ａに発し、受光器１０ａに到達したｘ偏波モードのサニ
ャック干渉計の非相反位相差相当出力と、光源１ｂから
受光器１０ｂに到るｙ偏波モードの干渉計の位相差相当
出力Φx ，Φy とが得られる。以後の動作は図２の場合
と同様である。
測器の零点近傍に最大感度と極性を作るためｆm の奇数
倍波成分を検波する。そこで、この例では基本波を用
い、差周波フィルタ３５ａではｆm −ｆ1 を、３５ｂで
はｆm −ｆ2 をそれぞれ作り、同期検波器１１ａ，１１
ｂによってそれぞれ受光器１０ａ，１０ｂの出力信号の
各当該周波数成分を同期検波する。以上によって光源１
ａに発し、受光器１０ａに到達したｘ偏波モードのサニ
ャック干渉計の非相反位相差相当出力と、光源１ｂから
受光器１０ｂに到るｙ偏波モードの干渉計の位相差相当
出力Φx ，Φy とが得られる。以後の動作は図２の場合
と同様である。
【００３４】本方法は温度を介した光路の時間的変動を
定係数によって規定されるものとして補正するものであ
り、併発して応力を介した光路の時間的変動があった場
合は、補正に対して擾乱となる。そこで特に温度に伴う
応力変動のない、ボビンレスのファイバコイルへの適用
はすぐれて効果的である。なお、また請求項３、６の発
明は１軸の角速度計に２個の光源を用いるものである
が、角速度計を２軸ないしそれ以上含むセンサシステム
を構成する場合は、同一光源の出射光を光分岐手段に依
って分岐し、２軸ないしそれ以上のセンシングコイルに
供給する系を実現することで、デバイスの数量とコスト
を低減できる。
定係数によって規定されるものとして補正するものであ
り、併発して応力を介した光路の時間的変動があった場
合は、補正に対して擾乱となる。そこで特に温度に伴う
応力変動のない、ボビンレスのファイバコイルへの適用
はすぐれて効果的である。なお、また請求項３、６の発
明は１軸の角速度計に２個の光源を用いるものである
が、角速度計を２軸ないしそれ以上含むセンサシステム
を構成する場合は、同一光源の出射光を光分岐手段に依
って分岐し、２軸ないしそれ以上のセンシングコイルに
供給する系を実現することで、デバイスの数量とコスト
を低減できる。
【００３５】
【発明の効果】以上述べたように、本発明は偏波維持性
光ファイバループの２つの偏波モードをともに励振し、
モードごとに独立したリング干渉計を形成することで、
光ファイバジャイロにおける熱誘起時間依存性外乱によ
る出力誤差を、これを誘起する係数の相違を利用して両
モードの出力の差分から検出し、これを角速度出力の補
正信号に用いることで、同誤差のない光ファイバジャイ
ロを実現できる。
光ファイバループの２つの偏波モードをともに励振し、
モードごとに独立したリング干渉計を形成することで、
光ファイバジャイロにおける熱誘起時間依存性外乱によ
る出力誤差を、これを誘起する係数の相違を利用して両
モードの出力の差分から検出し、これを角速度出力の補
正信号に用いることで、同誤差のない光ファイバジャイ
ロを実現できる。
【００３６】この発明は、同誤差の対策として従来知ら
れた機械的対策に対し、新規な光学的対策を行うもので
あるから、従来の対策のように光ファイバコイルの巻線
工数が増大する問題はない。しかしながら、より高精度
の測定を行う場合などでは、従来の機械的対策とこの発
明の光学的対策を併用することも勿論可能である。
れた機械的対策に対し、新規な光学的対策を行うもので
あるから、従来の対策のように光ファイバコイルの巻線
工数が増大する問題はない。しかしながら、より高精度
の測定を行う場合などでは、従来の機械的対策とこの発
明の光学的対策を併用することも勿論可能である。
【図１】請求項１の発明の実施例を示すブロック図。
【図２】請求項３の発明の実施例を示すブロック図。
【図３】請求項４の発明の実施例を示すブロック図。
【図４】請求項６の発明の実施例を示すブロック図。
【図５】従来の光干渉角速度計のブロック図。
Claims (8)
- 【請求項１】 光源に第１光導波路を通じて第１光分岐
結合手段の入力ポートが接続され、その第１光分岐結合
手段の出力ポートに第２光導波路を通じて第２光分岐結
合手段が接続され、該第２光分岐結合手段の２つの出力
ポートに光ファイバループの両端がそれぞれ接続され、 該第１光分岐結合手段の分岐用ポートに偏光ビームスプ
リッタが接続され、 該第２光分岐結合手段と該光ファイバループによりセン
シングループが構成され、 該第１，第２光導波路が共にｘ，ｙ偏波モードを有する
偏波維持性光導波路より成り、 該光ファイバループが、複屈折性偏波維持性光ファイバ
ループより成り、ｘ，ｙ偏波モードで励振され、 該偏光ビームスプリッタにより分岐、出力されたｘ，ｙ
偏波成分は第１，第２受光器にそれぞれ入力され、該光
ファイバループのｘ及びｙ偏波モードにおける両廻り光
の干渉光強度がそれぞれ検出され、 該第１，第２受光器の出力信号成分の差が第１減算器で
検出され、 該第１減算器の出力が乗算手段により所定の補正係数と
乗算されて、該光ファイバループの温度による膨張収縮
の影響に対する補正信号が生成され、 その補正信号と該第１，第２受光器の一方の出力信号成
分との差が入力角速度の検出信号として第２減算器で検
出されることを特徴とする光干渉角速度計。 - 【請求項２】 請求項１において、該第１光分岐結合手
段が、偏波無依存性で３dBの分岐比を有する偏波維持性
光ファイバカプラより成り、 該第２光分岐結合手段が偏波維持性光ファイバカプラま
たは複屈折性の基板型光分岐導波路より成り、 該第１，第２光導波路が、偏波維持性光ファイバストリ
ングより成り、 該偏光ビームスプリッタが、光ファイバ型偏光ビームス
プリッタより成ることを特徴とする光干渉角速度計。 - 【請求項３】 第１光ファイバカプラ及びｘ偏波を選択
する第１偏光子を敷設した偏波維持性の第１光ファイバ
ストリングの一端が第１光源に接続され、その第１光フ
ァイバストリングの他端が偏波維持性の第２光ファイバ
カプラの一方の入力ポートに接続され、その第２光ファ
イバカプラの２つの出力ポートに複屈折性、偏波維持性
の光ファイバループの両端がそれぞれ接続され、 第３光ファイバカプラ及びｙ偏波を選択する第２偏光子
を敷設した偏波維持性の第２光ファイバストリングの一
端が第２光源に接続され、その第２光ファイバストリン
グの他端が該第２光ファイバカプラの他方の入力ポート
に接続され、 該第２光ファイバカプラと該光ファイバループによりセ
ンシングループが構成され、該光ファイバループがｘ，
ｙ偏波モードで励振され、 該第１光ファイバカプラの分岐用ポートに第１受光器が
接続されて、該光ファイバループのｘ偏波モードにおけ
る両廻り光の干渉光強度が検出され、 該第３光ファイバカプラの分岐用ポートに第２受光器が
接続されて、該光ファイバループのｙ偏波モードにおけ
る両廻り光の干渉光強度が検出され、 該第１，第２受光器の出力信号成分の差が第１減算器で
検出され、 該第１減算器の出力が乗算手段により所定の補正係数と
乗算されて、該光ファイバループの温度による膨張収縮
の影響に対する補正信号が生成され、 その補正信号と該第１，第２受光器の一方の出力信号成
分との差が入力角速度の検出信号として第２減算器で検
出されることを特徴とする光干渉角速度計。 - 【請求項４】 請求項３において、該第１，第２光源の
光を用いる代わりに１つの光源の光を光ファイバ型偏光
ビームスプリッタで分波し、そして得られたｘ，ｙ偏波
成分を用いることを特徴とする光干渉角速度計。 - 【請求項５】 請求項３において、該第１，第２光源が
ある周期で交番に駆動され、交番に該センシングループ
に光を供給することを特徴とする光干渉角速度計。 - 【請求項６】 偏波維持性の第１光ファイバカプラ及び
ｘ偏波を選択する第１偏光子を敷設した偏波維持性の第
１光ファイバストリングの一端が第１光源に接続され、
該第１光ファイバストリングの他端が偏波維持性の第２
光ファイバカプラの一方の入力ポートに接続され、該第
２光ファイバカプラの２つの出力ポートに複屈折性、偏
波維持性の光ファイバループの両端がそれぞれ接続さ
れ、 偏波維持性の第３光ファイバカプラ及びｙ偏波を選択す
る第２偏光子を敷設した偏波維持性の第２光ファイバス
トリングの一端が第２光源に接続され、該第２光ファイ
バストリングの他端が該第２光ファイバカプラの他方の
入力ポートに接続され、 該第２光ファイバカプラ及び該光ファイバループにより
センシングループが構成され、該光ファイバループが、
ｘ，ｙ偏波モードで励振され、 該第１，第２光源の出射光は、変調手段により周波数ｆ
1 及びｆ2 でそれぞれ強度変調され、 該光ファイバループの両廻り光は、光位相変調器により
周波数ｆm で位相変調され、 該第１，第３光ファイバカプラの分岐用ポートに第１，
第２受光器がそれぞれ接続され、 該第１，第２受光器の出力は第１，第２同期検波器にそ
れぞれ入力されて、周波数｜ｆ1 −ｆm ｜及び｜ｆ2 −
ｆm ｜の成分がそれぞれ検波され、該光ファイバループ
のｘ及びｙ偏波モードにおける両廻り光の干渉光強度が
それぞれ検出され、 該第１，第２同期検波器の出力の差が第１減算器で検出
され、 該第１減算器の出力が乗算手段により所定の補正係数と
乗算されて、該光ファイバループの温度による膨張収縮
の影響に対する補正信号が生成され、 その補正信号と該第１，第２同期検波器の一方の出力と
の差が入力角速度の検出信号として第２減算器で検出さ
れることを特徴とする光干渉角速度計。 - 【請求項７】 請求項６において、該第１，第２光源が
スーパールミネッセントダイオードより成り、該周波数
ｆ1 及びｆ2 による光強度変調が該ダイオードの駆動電
流を操作する直接変調であることを特徴とする光干渉角
速度計。 - 【請求項８】 請求項１，３及び６のいずれかにおい
て、該第２光分岐結合手段または第２光ファイバカプラ
が、偏波無依存性で３dBの分岐比を有することを特徴と
する光干渉角速度計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12085597A JPH10311729A (ja) | 1997-05-12 | 1997-05-12 | 光干渉角速度計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12085597A JPH10311729A (ja) | 1997-05-12 | 1997-05-12 | 光干渉角速度計 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10311729A true JPH10311729A (ja) | 1998-11-24 |
Family
ID=14796625
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12085597A Withdrawn JPH10311729A (ja) | 1997-05-12 | 1997-05-12 | 光干渉角速度計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10311729A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016085213A (ja) * | 2014-10-23 | 2016-05-19 | ザ・ボーイング・カンパニーＴｈｅ Ｂｏｅｉｎｇ Ｃｏｍｐａｎｙ | 干渉型光ファイバージャイロのためのジャイロ率の計算 |
-
1997
- 1997-05-12 JP JP12085597A patent/JPH10311729A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016085213A (ja) * | 2014-10-23 | 2016-05-19 | ザ・ボーイング・カンパニーＴｈｅ Ｂｏｅｉｎｇ Ｃｏｍｐａｎｙ | 干渉型光ファイバージャイロのためのジャイロ率の計算 |
| US10502585B2 (en) | 2014-10-23 | 2019-12-10 | The Boeing Company | Gyro rate computation for an interferometric fiber optic gyro |
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