JPS59217113A - 光ヘテロダイン方式の光フアイバジヤイロ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は光フアイバジャイロに係り、特に、光ヘテロゲ
イン方式の光フアイバジャイロに関するものである。

一般に光フアイバジャイロはその検出感度を上昇させる
ことが最大の問題となっており、それにはＳ／Ｎ比の大
巾改善が必要となり、活発な提案がなされている。光ヘ
テロダイン方式の光伝送系の基礎実験に依れば、既にシ
ョットノイズに近い検出感度が得られたという報告も出
ている。現在、光へテロダイン方式の光フアイバジャイ
ロとしては、主として次の２つの方式が提案されている
。

第１図は従来提案されている光フアイバジャイロの系統
図である。この方式は周波数シフタ、例えばＡＯＭと回
折格子を利用したヘテロゲイン方式である。発光ダイオ
ードＬＤ等の光源１よりの光はレンズ２ａで集光されて
アイソレータ３を通る。このアイソレータ３を通った光
は回折格子４で２つの光束に分離され、ビームスプリッ
タ５で反射されて光ファイバ端Ａに進むものと、透過し
て光ファイノ々端Ｂに進むものとになる。このとき夫々
の光は偏光板６ａ、６ｂを通ってＰ偏波だけが選択され
、夫々、レンズ２ｂ、２ｃで集束されて単一モード光フ
ァイ・ζ７の両端から入る。

単一モーＰ光ファイバ７のＡ端より出射した光は偏光板
６ａを素通シしビームスプリッタ５を通過して周波数シ
フタ８へ入射する。一方、単一モーＰ光ファイ・々７の
Ｂ端より出だ光はビームスプリッタ５で反射され周波数
シフタ８へ入射する。

ここで周波数シフタ８の駆動電力を適当選択することに
よって、入射光の半分はそのまま透過し、残り半分は周
波数がシフトされると同時に伝搬方向も曲げることがで
きる。したがって、２つの光信号のビート信号を検出す
ることにより光ヘテロダイン検波が可能となる。なお、
６ｃは偏光板であり、９ａ、９ｂはアノ々ランシエホト
ダイオード（ＡＰＤ　）であり、レンズ２ｄ、２ｅは参
照光路に用いられている。

しかるにこの方法の構造は複雑で光軸合わせが困難であ
ると予想されるし、高価な装置となるという欠点をも“
つていた。

第２図は従来使用されている他の光フアイバジャイロの
系統図であり、第１図と同じ部分には同一符号を付しで
ある。この場合は光源ｌよりの偏光はハーフミラ−１１
ａで２分され、夫々ハーフミラ　ｌｌ’ｂ、ｌｌｃを透
過して単一モーＰ光ファイバ７の両端より入りＣ０ｗ波
は周波数シフタ８を通過して周波数シフトされ、周波数
シフトされないＣＷ波とはハーフミラ−１ｉｄで合波し
受光器９に検知される。

しかるにこの方式では周波数シフタ８の損失が全くない
場合は両党は・ζランスするが、実際上は損失が生じる
のでＣＷ波とＣＣＷ波のパワーが不平衡となり感度が劣
化する。これを防ぐためにパワーの強い光路に減衰器等
を入れる必要があるが、その時には光源１の出力の２　
Ｘ　（−、）ｔの受光・ミラーよシも更に低下してしま
い、検出感度が減少するという欠点をもっている。

本発明は上記したような従来技術の欠点を解消し、比較
的簡単な構成で高感度な測定ができる光へテロダイン方
式の光ファイ・ζジャイロを提供することを目的とし、
その特徴とするところは、光源部より出射した斜め４５
°方向に偏光面を有する直線偏光が入射する第１の・・
−フミラーと、この第１のノ・−７ミラーを透過した光
を透過させる第２のハーフミラ−と、この第２のノ・−
フミラーを透過した光と第１のノ・−フミラーが反射し
た光とを両端より入射させ環状に巻回した単一モー１光
フアイバと、この単一モード光ファイノζを通過して第
２のノ・−フミラーで反射した光を通過させる周波数シ
フタと、この周波数シフタを通過した光を反射するミラ
ーと、このミラーで反射した光を反射すると共に第１の
ノ・−フミラーを透過した光が透過する第３のノ・−フ
ミラーと、この第３のノ・−フミラーで反射した光と透
過した光とを検知する受光器とを有し、単一モード光フ
ァイ・ζを互いに反対方向に通過した光の合波状態を検
知して単一モーＰ光ファイ・々の回転角速度を測定する
ごとく構成したことにある。

第３図は本発明の一実施例である光ファイ・ζジャイロ
の系統図で、第２図と同じ部分には同一符号を付しであ
る。この場合は第２図のハーフミラ−１ｉｄの代シにミ
ラー１２を設置すると共に受光器９をハーフミラ−１１
ｃの後に設置し、単一モード光ファイノ々７はハーフミ
ラ−１１ａ、ｌｌｂ　　間に接続するように構成しであ
る。しだがって、ハーフミラ−１ｉｄはよシ安価な表面
反射のミラー１２となって原価を低減させると共に、全
体の構成が簡単となっている。

この光ファイ、？ジャイロの動作を次に説明する。

光源１を出た直線偏光はハーフミラ−１２で２つに分離
され、反射光は単一モード光ファイノζ７を伝搬してＣ
Ｗ波光となシ、透過光はハーフミラ−１１ｂも透過して
ＣＣＷ波光となる。また、０ｗ波光はハーフミラ−１１
ｂでその半分が反射し周波数シフタ８を通って周波数を
シフトした後ミラー１２で反射される。この偏光は更に
ハーフミラー１１ｃで反射され、上記ＣＣＷ波光と合波
されて受光器９に入り検知される。

巻回されている単一モード光ファイバ７が回転したとき
はＣＷ波光とＣＣＷ波光の光路長が相違して干渉縞が移
動する。即ち、合成されたビート周波数の信号が受光器
９より得られるようになる。

この信号は両波の位相差（サグナック効果）の情報が含
まれており、これより回転角速度を知ることができる。

この光ファ□イバジャイロにおいては互いに反対方向に
伝搬した光の出力強度が等しくないときは、合成後の光
出力には直流分が含まれていることになり、光出力の振
幅は小さく回転角速度の検出感度は劣化する。これを防
止するためには両光の強度を近づけることが必要である
。上記第２図の場合に、光源１よりの光の強さを１とす
ると単一モード光ファイノセ１０を出たＣＷ波光とＣＣ
Ｗ波光の強さは等しく、受光器９に入射する光は２　Ｘ
　（−ｙ）’の強さとなっている。

しかるに周波数シフタ８で一方だけが減少するので差が
生じ、減衰器を用いて一方の光量を減少させて両光の強
さを等しくしようとすると光量は　　　′２Ｘ（）４以
下となる。これを防止した第３図の実施例の場合は受光
器９に検知されるＣＣＷ波光は（上）４であるが、ＣＷ
波光の場合は（−）３から周２ 波数シフタ８の損失分を差し引いたものとなる。

この周波数シックによる損失は小さいので、この光路に
減衰器を入れてもＣＣＷ波光と等しくすることができる
。したがって、受光器９に検知される光量は２　Ｘ　（
−Ｔ−）’とすることができ、光の損失を抑制し測定感
度を向上させることができる。

本実施例の光フアイバジャイロは次のような効果が得ら
れる。

（１）構造が簡単で安価であると共に実装が容易である
。

（２）一方の光路に光減衰器を設置して両方の光量を等
しくしても従来よりも信号出力が犬となり高感度である
。

（３）構造に簡単であるので耐久性があり、例えば環境
の変化で光軸のずれが生じたとしても特性に大きく影響
しない。

本発明の光ヘテロゲイン方式の光ファイ・ζジャイロは
、比較的簡単な構成であるが測定精度が向上するという
効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来提案されている光ファイ・ζジャイロの系
統図、第２図は従来使用されていた他の光フアイバジャ
イロの系統図、第３図は本発明の一実施例である光ファ
イ・ζジャイロの系統図である。 １・・光源、２・・レンズ、３・・・アイル−タ、４・
・・回折格子、５・・・ビームスプリッタ、６・・・偏
光板、７・・・単一モード光フアイバ々、８・・・周波
数シック、９・・・受光器、１１　・・／・−７ミラー
、１２・・ミラー。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、　光源部より出射した斜め４５°方向に偏光面を有
   する直線偏光（以後光と記す）が入射する第１のハーフ
   ミラ−（以後ＨＦと記す）と、この第１のＨＦを透過し
   た光を透過させる第２のＨＦと、この第２のＨＦを透過
   した光と上記第１０ＨＦが反射した光とを両端より入射
   させ環状に巻回した単一モート光ファイ・々（以後８Ｍ
   ファイ・こと記す）と、この３Ｍファイ・ζを通過して
   上記第２のＨＦで反射した光を通過させる周波数シフタ
   と、この周波数シックを通過した光を反射するミラーと
   、このミラーで反射した光を反射すると共に上記第１の
   ＨＦを透過した光が透過する第３のＨＦと、この第３の
   ＨＦで反射した光と透過した光とを検知する受光器とを
   有し、上記３Ｍファイ・々を互いに反射方向に通過した
   光の合波状態を検知して上記ＳＭファイノこの回転角速
   度を測定するごとく構成したことを特徴とする光ヘテロ
   ゲイン方式の光フアイバジャイロ。