JPS61284607A - 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】 産業上の利用分野 本発明は、光ファイバジャイロに関するものであり、更
に詳述するならば、スケールファクタが安定し且つダイ
ナミックレンジが広い光ファイバジャイロに関するもの
である。

従来の技術 現在、航空機、飛翔体、自動車、ロボットなどのナビゲ
ーションや姿勢制御のための角速度センサとしてジャイ
ロが使用されるでいる。このジャイロを使用すれば、角
速度だけでなく、それを積分することにより方位などの
データも得ることができる。

そのようなジャイロの中で、光ファイバジャイロは、光
及びその光が伝搬する光ファイバが磁界や電界の影響を
受は難いため、シールドの問題なくどのような環境でも
使用でき、また、可動部が全くな（且つ小型化が可能で
あり、更に、最小検出可能角速度（感度）、ドリフト、
画側範囲（ダイナミックレンジ）、スケールファクタの
安定性の点において、従来のジャイロに比較して優れて
いるために、近年注目され開発されている。

そのような光ファイバジャイロの例は、例えば、′羊ヤ
ロレンジテー、ジー０、フカ口　ジュー。ニー。

他「光フアイバセンサ技術」　アイ　イーイーイージャ
ーナルオブカンタムエレクトロニクス（Ｇｉａｌｌｏｒ
ｅｎｚｉ　Ｔ、Ｇ、、　Ｂｕｃａｒｏ　Ｊ、Ａ、　ｅｔ
、　ａｌ“０ｐｔｉｃａｌＦｉｂｅｒ　５ｅｎｓｏｒ　
Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ″、　ＩＢＢＢ　Ｊ、　ｏｆ　（
ｌｕａｎｔｕｍＢｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ）ＱＢ−１８，
Ｎ（１４，ｐｐ６２６−６６２（１９８２）やタラショ
ウ及びアイ、ピー、ギレス「光ファイバジャイロスコー
プ」ジャーナルオブフィジクスエレクトロニクスサイエ
ンス　インストルメント（１：ｕｌｓｈａｗａｎｄ　１
．Ｐ、Ｇ１１ｅｓ　”Ｆｉｂｅｒ　０ｐｔｉｃ　Ｇｙｒ
ｏｓｃｏｐｅｓ”Ｊ、Ｐｈｙｓ、Ｂ：Ｓｃｉ　Ｉｎｓｔ
ｒｕｍ、　）　１６　ｐｐ５−１５．　　（１９８３）
や、坪用、大塚「光ファイバジャイロスコープ」レーザ
研究、旦、　Ｎｏ、１２．　ｐｐ８８９−９０２　（１
９８３）などに詳しく示されている。

（ａ）　　光ファイバジャイロの原理 ここで、光ファイバジャイロの原理を第６図を参照して
説明する。

発光素子１０からの光をビームスプリッタ１２により分
割して、コイル状に多数回シングルモード光ファイバ１
８を巻回した光フアイバループすなわちセンサコイル２
０の両端に人力して、センサコイル２０に右回り（ＣＷ
）と左回り（ＣＣＷ）に光を伝瀞させる。そのとき、セ
ンサコイル２０が角速度Ω左回りに伝豪した光の電界の
強さＥ　ｃｗ、Ｅｃｃｗは、次のように表される。

但し、Ｅ、、Ｅ、：左回り光及び右回り光の振幅ω：光
の角周波数 ｔ：時間 △θ：サニャック効果による位相差 そのように位相差へ〇が生じた左回り光と右回り光とを
ビームスプリッタ１２で合成して、受光素子２６に入射
する。その受光素子２６の検出強度から、位相差Δθを
知ることができる。その位相差Δθは、次のように表す
ことができる。

但し、Ｌ：センサコイルのファイバ長 ａ：センサコイルの半径 Ｃ：真空中の光速度 λ：先の波長 Ω：回転角速度 これをサニヤック効果という。

位相差Δθの検出方法には多様なものがあり１、様々な
ものが提案されている。

最も簡単に、左回り光、右回り光の和を、受光素子も二
乗検波すると、出力Ｉは、 ■α（１＋ｃｏｓ（Δθ））　・　・　・　・（２）と
いう形になる。

これはＣＯＳの中に八〇があるので、Δθが０に近い時
の感度が悪いという欠点がある。

そこで、左回り、右回りの光のいずれかの位相を９０°
ずらして、二乗検波するという光学機構が提案されてい
る。この場合、出力Ｉは、■α（ｌ　＋５ｉｎ（Δθ）
）・・・・（３）の形になるから、八〇が０に近い時の
感度が良い。

しかし、いずれか一方の光を分離するためには、光路を
分離するための新たなビームスプリフタが３つ必要にな
る。また、分離された光路の長さを常に等しくしておか
なければならない。

Δθが０に近い時の感度の改善を、上述したように静的
な光学的な検出機構によって行うには、上記のような難
点がある。

ら）位相変調方式光ファイバジャイロ そこで、動的な機構によって、Δθを検出しようとする
光ファイバジャイロも多く提案されてい、る。例えば、
位相変調方式、周波数変調方式などである。その中で、
最小検出可能角速度などの点で最も優れているものが、
位相変調方式光ファイ／＜ジャイロである。

位相変調方式光ファイバジャイロは、光ファイバのセン
サコイルの一方の端に、位相変調素子を設け、変調信号
の大きさを測定することにより位相差Δθを求める方式
である。

その位相変調方式光ファイバジャイロについて第７図を
参照して説明する 発光素子１０からの可干渉光は、ビームスプリッタ１２
により２つに分けられ、光ファイバ１８の両端に結合さ
れる。その光ファイバ１８は、センサコイル２０を構成
するように巻回された部分と、角周波数ω、で駆動され
るピエゾ素子のような位相変調素子２２に巻き付けられ
た部分２４とに分けられている。そして、光ファイバの
両端から結合された光は、それぞれ、光ファイバのセン
サコイル２０内ヲ右回りと左回りに伝撤し、反対側の端
部より出射し、ビームスプリッタ１２により合成されて
受光素子２６に入射する。

位相変調素子をセンサコイルに対して非対称な位置に設
けると、同時に発光素子を出た光が、右回り、左回りに
分けられてセンサコイルと位相変調素子巻回部とを通過
するが、変調の時刻が異なるので、受光素子で出力を二
乗検波した時、変調　　′信号が出力に現われる。変調
信号の振幅にΔθが含まれるから、変調信号の大きさを
知ってΔθを乗めることができる。

例えば、位相変調器を左回り光の入射端の近傍に設けた
とする。光ファイバのセンサコイルの長さがＬ１ファイ
バコアの屈折率をｎ１光速をＣとすると、光がセンサコ
イルを通過するに要する時間τは τ＝ｎＬ／ｃ　　　・・・（４） である。

変調信号が、上記したように、角周波数ω１の正弦波で
あるとする。同時に発光素子を出た光が、右回り光、左
回り光に分かれ、それぞれ位相変調を受ける時の、変調
信号の位相差φは、φ；ω１τ ＝ｎＬω＋ａ／Ｃ ＝２πｆ、ｎＬ／ｃ　　　・・・（５）但し、ωつ＝２
πｆ。

となる。

サニヤック効果により、右回り光、左回り光は、±Δθ
／２の位相差を持つが、位相変調素子によって、位相が
さらに変調される。位相変調素子の振幅をｂとすると、
右回り光、左回り光の電界のン ・・・（６） ・・・（７） となる。

以上のような電界強度を有する右回り光、左回り光は、
ビームスプリッタ１２で合成されて受光素子２６によっ
て二乗検波されるので、受光素子の出力Ｓ（△θ、１）
はＥｃｗとＥ　ｃ　ｃ　ｖの和を二乗したものに比例す
る。

Ｓ（Δθ、ｔ）＝（Ｅｃｗ＋Ｅｃｃｗ）２・−−（８）
これを計算すると、 ＋Ｄ、Ｃ，＋（２ω以上）　　　　　　　・・・（９）
但し、Ｄ、　Ｃ，は直流成分を意味する。

（２ω以上）は、光の角振動数の２倍の振動数の項とい
う意味である。なお、これは検出器にはかからないので
０である。

となる。かくして、位相変調素子によりもたらされる位
相差φがあるので、Δθを、変調信号の振幅に関係づけ
て得ることができる。

Ｓ（Δθ、１） ・・・叫 一方、ベッセル函数の母函数展開から、＋ＩニーＬＡＩ と表すことができる。（１２）式の実数部、虚数部の展
開から、０１式のｃｏｓ、　ｓｉｎの部分の級数展開を
得ることができる。Ｓ（△θ、１）を、これらの部分に
分けて、 Ｓ（Δθ、１） ＝　（Ｓ　ｃｃｏｓΔθ＋５ｓｓｉｎΔθ）ＥｒＥ、　
・・（１３）と書くと、θ−θ＋π／２の変換をした後
、Ｊ−、、（Ｘ）　＝（−）Ｊｎ（ｘ）　　　　・・・
（１４）但し、ｎは正の整数 という性質を使って、 とおいて、上記ＳｃとＳｓを書くと、 ５ｅ＝Ｊａ＜ξ） ＋２Σ（−）”Ｊ２．（ξ）ｃｏｓ　２　ｎ　ω、ｔ・
・・（１６） Ｓ、＝　　２　Σ　（−）”　Ｊ　２ｎ＋＋　（ξ）ｃ
ｏｓ（２ｎ＋１）　ω、ｔ・　・　・（１７） となる。そこで、再び、Ｓ（Δθ、１）を表すと次の如
くである。

Ｓ（△θ、１） ＝　＋Ａ（Ｅ、’十Ｅｔ”）＋（２ωを以上の成分）＋
ＥｒＥＬＪＱ（ξ）ｃｏｓΔθ ＋　Ｅ、Ｅｌ　２　ｎ（−ｔ）”　Ｊ２．、（ξ）ｃｏ
ｓ２ｎ　ω、＠１ｃｏｓΔθ＋ＥｒＥｔ２Σ（−１）　
”　Ｊ　２ｎ＋１　（ξ）ｃｏｓ（２ｎ＋１）　ω＋ａ
ｔ”ｓ！ｎ△θ・・・αＱ゛ ＝ＤＣ成分 ＋２Ｅ、ＥＩＪＩ（ξ）ｃｏｓ　ω、ｔ−５ｉｎΔθ−
２ＥｒＥ、Ｊ２（ξ）ＣＯ８２ｃｏ、１ｃｏｓ△θ＋高
次成分　　　　　　　　　　　　・・・αＱ”これは、
変調信号ω、の基本波と、高周波信号の級数和である。

適当なフィルタを使えば、基本波ω、又は任意の次数の
高調波の信号を取り出すことができる。

どの信号を採用しても、ｃｏｓΔθ又はｓｉｎΔθの大
きさを知ることができる。

その場合、その次数のベッセル函数Ｊｎ（ξ）の値が大
きくなるよう、位相変調素子による変調の振幅ｂ１変調
角周波数ω４、センサコイル通過時間τを設定すべきで
ある。

最も高感度が期待できるのは、（１７）式の１次の項（
ｎ　＝　０）すなわちαＱ“式の右辺第２項である。

これは、基本波成分である。この基本波成分をＰ（Δθ
、１）とすると、 Ｐ（△θ、Ｂ ＝２Ｅ、Ｅ、Ｊ、（ξ）ｃｏｓω、Ｒｔ゛ｓｌｎΔθ更
に、Ｊ、（ξ）を最大にすると感度が良くなるので、ξ
＝１．８に設定する。このとき、直流成分Ｊｏ（ξ）は
ほぼＯである。

以上が位相変調方式の光ファイバジャイロの基本構成で
ある。

発明が解決しようとする問題点 上記した（１８）式を見て分かるように、右回り光、左
回り光の振幅Ｅ、、　Ｅ、が、受光素子出力の基本波成
分Ｐの振幅の中に含まれる。また、Ｊｌ（ξ）という係
数もある。

このような出力から、Δθを正確に求めるためには、Ｅ
ｒ５ＥＬ１Ｊ、（ξ）の値が安定していなければならな
い。

しかしながら、これらＥｒ、Ｅ、、Ｊ、（ξ）の値は変
動する。特に、光の振幅Ｅ、、Ｅ、は変動し易い。Ｅ、
ＸＥ、は、光源の出力の変動、光路差を除去するために
挿入する偏光子を通過する光量の変動、光学系の位置ず
れなどによって簡単に変化してしまう。

また、たとえ、ファイバに入射するときの偏波方向を定
めておいても、ファイバ中を伝搬する内に温度、圧力、
歪等の影響で偏波状態が変動し、出射光の偏波は一定で
ない。

この結果、受光素子に対する光の振幅Ｅ、、ＥＬが変動
することになる。

このようなスケールファクタの変動の他に、Δθをｓｉ
ｎ八〇へ形で検出することから、検出範囲が、△θをｓ
ｉｎΔθに極めて少ない誤差で近似できる範囲に制限さ
れ、ダイナミックレンジを広くとることは難しい等の問
題もある。

そこで、本発明は、スケールファクタが上記したＥ、、
Ｅ、に依存せず、且つ、ΔθがｓｉｎΔθに近似できる
範囲に制限されずに広いダイナミックレンジを有する光
ファイバジャイロを提供せんとするものである。

問題点を解決するための手段 すなわち、本発明によるならば、第１図に示すように、
発光素子１０と、多数回コイル状に巻回されたセンサコ
イル部分２０を含み且つ前記発光素子１０からの光がビ
ームスプリッタ２８で分岐されて両　　　　　　端に結
合され該センサコイル２０を両方向に伝搬した光を両端
から出力する光ファイバ１８と、該光ファイバ１８を伝
搬した両回り光を受ける受光素子２６とを具備し、前記
センサコイルが回転したときに生ずる両回り光間の位相
差から回転角速度を測定する光ファイバジャイロにおい
て、前記センサコイルの一端付近に位相変調器３０を設
け、両回り光が分岐してから前記位相変調器３０に到達
するまでの時間差をτとするとき、周期が２τで且つデ
ユーティが２の三角波パルス３２で前記位相変調器３０
が駆動される一方、前記光ファイバからの出射光の合成
光を受ける前記受光素子の出力から、回転により生じた
位相差と、前記位相変調器による変調により両回り光間
に生じた位相差との大小を比較し、大である時間と小で
ある時間の比から回転角速度を検出することを特徴とす
る光ファイバジャイロが提供される。

作用 以上のような構成において、ビームスプリッタ２８から
、センサコイル２０を通過しない側の位相変調器３０ま
で光ファイバの長さを無視すれば、光ファイバ１８の長
さをし、屈折率をｎ１光速をＣとすると、上記した（４
）式から、τは、 ｎＬ／ｃ で与えられる。

かくして、以上のような光ファイバジャイロのセンサコ
イルを伝搬する右回り光、左回り光の受ける位相変化を
図示すると、第２図（ａ）及び（ｂ）のようになり、右
回り光、左回り光との間にτだけ時間差が生じる。

そのような光ファイバジャイロの右回り光、左回り光は
、 と表すことができる。従って、その右回り光Ｅｃｗ、左
回り光Ｅｅｃｗを二乗検波すると、Ｓ（Δθ）は、Ｓ（
Δθ）　＝　％（Ｅｒ’＋　Ｅｔ’）と表すことができ
る。ここでφ。−φｃｃｗは時間の関数である。これを
φ。（１）とおくと、φｏ（ｔ）は第２図（Ｃ）のよう
に表すことができる。

第３図（ａ）、（Ｃ）及び（ｅ）は、Δθのいろいろな
値に対するΔθとφ。（１）との関係を示したものであ
る。

そこで、（１９）式の右辺の最後の項のＣＯ８の中が正
のときＯＮ、負のときにＯＦＦとなるようなパルス列を
発生させると、それぞれの八〇に対して、第３図（ｂ）
、（ｄ）及び（ｆ）に示すようなパルスが得られる。

ここで、−周期中のＯＮ、ＯＦＦの時間をそれぞれ、Ｔ
２、Ｔ１とすると、 Ｔ　＋　＋　Ｔ　２　”　２τ となり、また、位相変調の最大振巾をφｗａｘ　とする
と（第２図（ａ））、φＯ（ｔ）の時間変化に対する傾
きは、 τ これより　Ｔ、＝τ−□Δθ φ□８ τ と表される。

例えば、 と置くと、 ・・（２０ａ） となる。すなわち、回転により生じた位相差Δθと、前
記位相変調器による変調により両回り光間に生じた位相
差（φ。−φｃｃｗ）即ちφ。（１）との大小を比較し
、大である時間Ｔ２（又はＴ、）と小である時間Ｔ、（
又はＴ２）の比から、△θすなわちサニヤック位相差に
比例した出力が得られる。その場合のスケールファクタ
はφ□つにのみ依存し、光量の変化等の影響は受けない
。

実施例 以下添付図面を参照して本発明による光フアイバセンサ
の実施例を説明する。

第４図は、本発明を実施した位相変調方式光ファイバジ
ャイロの１実施例の構成を示した図である。この位相変
調方式光ファイバジャイロは、光ファイバジャイロの基
本的条件を備えた最小構成を成している。なお、最小構
成については、イゼキールエス、及びアーディティ　エ
イチ、ジェー。

「光フアイバ回転センサ」スプリンガーーフェアラーク
ベルリ７　（Ｂｚｅｋｉｌ　Ｓ、ａｎｄ　Ａｒｄｉｔｔ
ｙ　Ｈ，Ｊ。

”Ｆｉｂｅｒ　０ｐｔｉｃ　Ｒｏｔａｔｉｏｎ　５ｅｎ
ｓｏｒｓ’、Ｓｐｒｉｎｇｅｒ−ＶｅｒｌａｇＢｅｒｌ
ｉｎ、）　１９８２に詳しい説明がある。

図示の位相変調方式光ファイバジャイロにおいては、発
光素子３２のような光源が設けられ、電源（不図示）に
より駆動されて、光ビームを発生する。なお、光源とし
ては、Ｈｅ　−Ｎｅレーザ、半導体レーザ、スーパール
ミネッセントダイオードなどが使用できる。その発光素
子３２が発生する光ビームは、直列に並んだハーフミラ
−のようなビームスプリッタ３４．３６に送られる。ビ
ームスプリッタ３４は、光を受光素子３８に分岐するた
めのものであり、また、ビームスプリッタ３４は、光源
３２からの光を２つに分岐して、光ファイバ４０の両端
に結合する。

光ファイバ４２は、光フアイバセンサを構成するように
、多数回コイル状に巻かれてセンサコイル４２と、位相
変調器４４及び４６にそれぞれ結合された部分とからな
っている。

一方の位相変調器４６＋４、例えば、圧電振動素子で構
成され、位相変調用の交流励振電源４８に接続され、角
周波数ωヨの正弦波の交流で駆動されるようになされて
いる。この場合は、光ファイバ４０は、例えば圧電振動
素子４６に巻き付けられる。

他方の位相変調器４４は、三角波で位相変調するための
ものである。しかし、三角波での位相変調は、圧電振動
子の共振を利用する方法では実現困難である。このため
、ＬｉＮｂＯ３等の電気光学結晶を使った方式が有効で
あると考えられる。変調効率の点から、導波型素子にす
ることが望ましい。

例えば、第５図に示すように、ＬｉＮｂＱ３基板５０の
表面に先導波路５２を設け、その光導波路５２を挟むよ
うに電極５４及び５６を埋め込んで構成される。この場
合、光導波路５２が光ファイバ４０の一方の端に挿入さ
れ、電極５４及び５６の間に、三角波発生器４８Ａから
周期２τの三角波の変調電圧が印加される。

光ファイバ４２を右回りと左回りとに伝撤した光ビーム
は、光ファイバ４２の両端から出力されて、ビームスプ
リッタ３６によりまとめられ、ビームスプリッタ３２を
介して、受光素子３８に入射する。

その受光素子の電気出力は、同期検波器５Ｂの人力に接
続されている。この同期検波器５８は、上述した圧電振
動素子４６と同様に、位相変調用の交流励振電源４８に
接続され、それぞれ角周波数ω、の交流を受けるように
なされている。そして、同期検波器５８の出力は、信号
処理器６０に入力される。

その信号処理器６０は、三角波発生器４８Ａから位相変
調の最大振幅φ１．８を表す信号を供給される。

以上のように位相変調方式を採用する理由は、第１図に
示す基本構成では、受光素子の出力が（１９）式のよう
な形では、その（１９）式のＣＯＳの中が０付近で検出
を行う場合、ｃｏｓＯ中が正でも負でもｃｏｓの値と正
となり、時間Ｔ１、Ｔ２を判別することができないため
である。第４図のように、第２の位相変調器４６Ｂの正
弦波の位相変調の変調角周波数をω７とすると、受光素
子出力中のω、成分は次のように得られる。

ψ Ｓ（Δθ）−２ＥｔＥｔＪ＋（２ｂｓｉｎ　　）ｃｏｓ
ｃｕ、ｔに の結果、５ｉｎＯ中が０近くで変化する場合、その５ｉ
ｎＯ中の正負をｓｉｎの値の正負により判別することが
できることは容易に確認できる。

以上のように構成される位相変調方式光ファイバジャイ
ロは、次のように動作する。

電源により駆動される発光素子３２からの光ビームは、
ビームスプリッタ３４を通過してビームスプリッタ３６
で２つに分岐され光フアイバ４００両端に結合される。

光ファイバ４０に人力された光ビームは、回転を受けて
いるセンサコイル４２の部分で位相差ができ、また、交
流励振電源４８からの角周波数ω、の正弦波交流で駆動
される圧電振動素子４６及び電気光学効果位相変調器４
４にそれぞれ結合された部分において位相変調される。

そのように光ファイバ４０において位相差ができ且つ位
相変調された右回り光ビームと左回り光ビームは、光フ
ァイバ４０の両端から出力されて、ビームスプリッタ３
６により合成され、更に、ビームスプリッタ３２を介し
て受光素子３８に入射する。

その受光素子３８の出力は、同期検波器５８にωつで同
期検波され、上記した（２１）式で表される出力が信号
処理器６０に出力される。その信号処理器６０は、人力
信号が負である時間Ｔ１と正である時間Ｔ２とを求め、
上記した（２０）式の演算をし、更に、（２０ａ）式に
よりφ。８で割りΔθを表す信号を出力する。

ここで、電気光学効果位相変調器４４の必要な変調電圧
を計算してみると、次のようになる。電気光学効果位相
変調器４４における電気光学効果による位相変化を表す
と次のようになる。

φ＝にΔｎｊ２ ＝−ｋｎ３ｒＥＩｌ　　　　　　　　　・　・（２２）
但し、ｋ＝２π／λ λ：波長 ｎ：屈折率 Ｔ：電気光学定数 Ｅ：電界（Ｖ、、、、／　ｔ　） ■□８：電極５４及び５６間に印加される最大電圧ｔ：
電極５４及び５６間距離 ｌ：電極５４及び５６の長さ また、光の偏波、電゛界の印加方向を適当に選ぶことに
より、ＬｉＮｂ０＋のＴが最大になるＴ３１を利用でき
る。

このとき、（２２）式の最大値φ□８は、λ＝０．８３
ｘｌＯ−６（’ｍ）　、ｎ＝２．２９、ｒ　＝３０．８
Ｘ１０−”（ｍ　／　ｖ　）、ｔ　＝１０Ｘ１０−６（
ｍ　）、ｐ　＝　５　ｘｌｏ−３（ｍ）として、となる
。一方、第３図からΔθの検出範囲はφ。イまでである
ことがわかる。従って、例えば、ファイバ長２００　ｍ
　、コイル半径２５Ｘ１０−３（ｍ　）を考えた場合、
（１）式より、 ４πＬａ Δθ＝□Ω Ｃπ ＝０．２５Ω（ｒａｄ）・・（２４） となる。従って、（２３）式、（２４）式より、Ｖつ、
Ｘは、計測最大角速度Ω、６８に対して、 との関係になる。それ故、Ωｍａｙ　＝　３００＠／５
ｅｃ＝５、２ｒａｄ／ｓｅｃとすると、 Ｖ、、、　＝　１．８　（Ｖ） 求めて（２０）式、（２０ａ）式により計算をする信号
処理器６０の具体的構成について説明を省略した。しか
し、当業者には、デジタル式でもアナログ式でも容易に
実現できることは明らかであろう。例えば、デジタル式
の場合、高速クロックを入力信号が正の期間と負の期間
でそれぞれカウントし、そのカウント値をＴ３、Ｔ２と
して、必要な演算処理をすればよい。

また、三角波による位相変調器は、電気光学効果を利用
したものに限らず、三角波による位相変調が可能ならば
、どのような素子を使用してもよい。

発明の効果 以上の説明から明らかなように、本発明による光ファイ
バジャイロは、スケールファクタが光ファイバを伝搬す
る光の振幅Ｅｒ、　Ｅ、に依存せず、且つ、Δθがｓｉ
ｎΔθに近似できる範囲に制限されずに広いダイナミッ
クレンジを有する。従って、本発明による光ファイバは
、広い範囲にわたって活用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による光ファイバジャイロの原理を図
解する光学系統図であり、 第２図は、第１図の光ファイバジャイロの光ファイバを
伝搬する両方向の光に対する三角波による位相変調及び
両方向の光の位相差を示す波形図であり、 第３図は、その三角波による位相差と回転による位相差
との関係を示す波形図であり、第４図は、本発明を実施
した位相変調方式光ファイバジャイロの光学系構成図で
あり、第５図は、第４図の位相変調方式光ファイバジャ
イロに使用されている電気光学位相変調器の１例を図示
する概略斜視図であり、 第６図は、光ファイバジャイロの原理を説明する基本構
成図であり、 第７図は、位相変調方式光ファイバジャイロの原理を説
明する基本構成図である。 〔主な参照番号〕 １０・・発光素子　１２　　・・ビームスブリブタ１４
．１６・・結合レンズ　　１８・・光ファイバ２０・・
センサコイル　　２２・・位相変調素子２６・・受光素
子　　　　３０・・位相変調器３２・・光源　　　３４
．３６・・ビームスプリッタ３８・・受光素子　　　　
４０・・光ファイバ４２・争センサコイル ４４・・電気光学効果位相変調器 ４６・・圧電振動素子 ４８・・正弦波交流励振電源 ４８Ａ・・三角波発生器　５０・・ＬｉＮｂ０：＋基板
５２・・光導波路　　　　５４．４６・・電極５８・・
同期検波器　　　６０・・信号処理層特許出願人　　工
業技術院長　等々力　達第７図 １０・・・素光１；＋１２・・・ビーム人プリＩリタ　
　１８・・・九フ了イｔＶ２０・・・ゼンリコイレ　　
２２・・−ａ相質謂雪子２４・・・九フ了イｌでの仕」
８変訓御　　２６・・・受先素子−一→ｔ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）発光素子と、多数回コイル状に巻回されたセンサ
   コイル部分を含み且つ前記発光素子からの光が分岐され
   て両端に結合され該センサコイルを両方向に伝搬した光
   を両端から出力する光ファイバと、該光ファイバを伝搬
   した両回り光を受ける受光素子とを具備し、前記センサ
   コイルが回転したときに生ずる両回り光間の位相差から
   回転角速度を測定する光ファイバジャイロにおいて、前
   記センサコイルの一端付近に位相変調器を設け、両回り
   光が分岐してから前記位相変調器に到達するまでの時間
   差をτとするとき、周期が２τで且つデューティが１／
   ２の三角波パルスで前記位相変調器が駆動される一方、
   前記光ファイバからの出射光の合成光を受ける前記受光
   素子の出力から、回転により生じた位相差と、前記位相
   変調器による変調により両回り光間に生じた位相差との
   大小を比較し、大である時間と小である時間の比から回
   転角速度を検出することを特徴とする光ファイバジャイ
   ロ。
2. （２）前記位相変調器は、電気光学効果を利用した位相
   変調器であるごとを特徴とする特許請求の範囲第（１）
   項記載の光ファイバジャイロ。
3. （３）前記光ファイバには、更に、正弦波により位相変
   調をする第２の位相変調器が設けられ、前記受光素子の
   出力は、前記第２の位相変調器の変調周波数で同期検波
   されることを特徴とする特許請求の範囲第（１）項また
   は第（２）項記載の光ファイバジャイロ。