JP2000036630A - 光信号源 - Google Patents
光信号源Info
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- optical fiber
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
- H01S3/06—Construction or shape of active medium
- H01S3/063—Waveguide lasers, i.e. whereby the dimensions of the waveguide are of the order of the light wavelength
- H01S3/067—Fibre lasers
- H01S3/06795—Fibre lasers with superfluorescent emission, e.g. amplified spontaneous emission sources for fibre laser gyrometers
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C19/00—Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
- G01C19/58—Turn-sensitive devices without moving masses
- G01C19/64—Gyrometers using the Sagnac effect, i.e. rotation-induced shifts between counter-rotating electromagnetic beams
- G01C19/72—Gyrometers using the Sagnac effect, i.e. rotation-induced shifts between counter-rotating electromagnetic beams with counter-rotating light beams in a passive ring, e.g. fibre laser gyrometers
- G01C19/721—Details
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- Lasers (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 励起光源において励起光を光ファイバに
与え励起光を第１の光遮断器（１８）に案内する励起光
源（１４）を具備させて、励起光の後方反射を除去す
る。 【解決手段】 第１の光遮断器（１８）から出力される
光が波長多重器（２６）に入力され、利得ファイバ（３
４）が前記の波長多重器（２６）に接続され、励起光に
より光学的に励起され出力する広帯域光を波長多重器
（２６）に伝搬させ、且つ出力光ファイバ（２９）が波
長多重器（２６）に接続され、利得ファイバ（３４）か
ら送出される広帯域光の一部を第２の光遮断器（５０）
へ案内し、光ファイバ回転センサに入力するよう構成さ
れる。
与え励起光を第１の光遮断器（１８）に案内する励起光
源（１４）を具備させて、励起光の後方反射を除去す
る。 【解決手段】 第１の光遮断器（１８）から出力される
光が波長多重器（２６）に入力され、利得ファイバ（３
４）が前記の波長多重器（２６）に接続され、励起光に
より光学的に励起され出力する広帯域光を波長多重器
（２６）に伝搬させ、且つ出力光ファイバ（２９）が波
長多重器（２６）に接続され、利得ファイバ（３４）か
ら送出される広帯域光の一部を第２の光遮断器（５０）
へ案内し、光ファイバ回転センサに入力するよう構成さ
れる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は光ファイバ干渉セン
サの光信号源、特に光ファイバ回転センサの光信号源に
関する。更に詳しくは、本発明は光励起されて広帯域光
信号を発生する光ファイバを含む光信号源に関する。ま
た本発明は光励起式ダブルパス利得ファイバの励起光の
後方反射を除去する装置に関する。
サの光信号源、特に光ファイバ回転センサの光信号源に
関する。更に詳しくは、本発明は光励起されて広帯域光
信号を発生する光ファイバを含む光信号源に関する。ま
た本発明は光励起式ダブルパス利得ファイバの励起光の
後方反射を除去する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】光励起式ダブルパス利得ファイバは励起
光を単一パスでファイバを通す場合、より大きな強度の
信号を発生する。利得ファイバは通常光ファイバ回転セ
ンサに使用される光信号周波数を増幅するエルビウムが
添加される。
光を単一パスでファイバを通す場合、より大きな強度の
信号を発生する。利得ファイバは通常光ファイバ回転セ
ンサに使用される光信号周波数を増幅するエルビウムが
添加される。
【０００３】一方光ファイバジャイロスコープの広帯域
ダブルパスファイバ源の使用はこれまで制限されてい
た。ダブルパス光励起に関する問題には、ジャイロスコ
ープからのフィードバックによるエルビウムファイバ内
での利得減少、ジャイロスコープ軸間のクロストーク、
及び高出力広帯域ファイバ源を得るため強力励起レーザ
ダイオードによりエルビウムが添加されたファイバを励
起するときの、レイジングの発生開始が挙げられる。こ
のレイジングの問題はエルビウムファイバの長さが短い
ときにより重大となる。長さの短いダブルパスシステム
はエルビウムファイバがイオン化放射線を受ける効果を
最小限に抑えようとする際に望ましい。
ダブルパスファイバ源の使用はこれまで制限されてい
た。ダブルパス光励起に関する問題には、ジャイロスコ
ープからのフィードバックによるエルビウムファイバ内
での利得減少、ジャイロスコープ軸間のクロストーク、
及び高出力広帯域ファイバ源を得るため強力励起レーザ
ダイオードによりエルビウムが添加されたファイバを励
起するときの、レイジングの発生開始が挙げられる。こ
のレイジングの問題はエルビウムファイバの長さが短い
ときにより重大となる。長さの短いダブルパスシステム
はエルビウムファイバがイオン化放射線を受ける効果を
最小限に抑えようとする際に望ましい。
【０００４】光ファイバジャイロスコープに使用される
代表的な広帯域ファイバ源が逆励起方式シングルパスフ
ァイバ源である。この構成はある波長の光を発光するレ
ーザーダイオードを用いる。この光は２つの入力リード
線及び２つの出力リード線を有する波長多重器（ＷＤ
Ｍ）を経て移送される。波長多重器の一方の出力リード
線はエルビウムが添加された長いファイバ（ＥＤＦ）に
物理的に接続される。このエルビウム添加ファイバの一
端部には、光がファイバ内に逆に反射されないようにす
る角度毛細管が設けられる。エルビウム添加ファイバの
コアには、特定の波長で十分に高い強度の光がコア内に
進行されるとき自然発光が生じるように添加される。こ
の発光はエルビウム添加ファイバの両方向で生じる。逆
励起方式シングルパス構成の場合、波長多重器からの光
はエルビウム添加ファイバ内に向けられる。次にエルビ
ウム添加ファイバは両方向で発光する。前進方向の光
は、光がファイバ内で逆向きに反射されないように、角
度再毛管を経てエルビウム添加ファイバから送出され
る。
代表的な広帯域ファイバ源が逆励起方式シングルパスフ
ァイバ源である。この構成はある波長の光を発光するレ
ーザーダイオードを用いる。この光は２つの入力リード
線及び２つの出力リード線を有する波長多重器（ＷＤ
Ｍ）を経て移送される。波長多重器の一方の出力リード
線はエルビウムが添加された長いファイバ（ＥＤＦ）に
物理的に接続される。このエルビウム添加ファイバの一
端部には、光がファイバ内に逆に反射されないようにす
る角度毛細管が設けられる。エルビウム添加ファイバの
コアには、特定の波長で十分に高い強度の光がコア内に
進行されるとき自然発光が生じるように添加される。こ
の発光はエルビウム添加ファイバの両方向で生じる。逆
励起方式シングルパス構成の場合、波長多重器からの光
はエルビウム添加ファイバ内に向けられる。次にエルビ
ウム添加ファイバは両方向で発光する。前進方向の光
は、光がファイバ内で逆向きに反射されないように、角
度再毛管を経てエルビウム添加ファイバから送出され
る。
【０００５】逆方向に送出された光は波長多重器へ逆に
向けられる。この光はレーザーダイオードにより導入さ
れる励起光の波長と異なる波長を有している。波長多重
器は通常この２波長を分離すべく最適化される。エルビ
ウム添加ファイバからの光は、レーザーダイオードに接
続されていないファイバ脚部内へと結合され得る波長を
有している。本質的に広帯域であるこの光は光ファイバ
ジャイロスコープ内において結合される。
向けられる。この光はレーザーダイオードにより導入さ
れる励起光の波長と異なる波長を有している。波長多重
器は通常この２波長を分離すべく最適化される。エルビ
ウム添加ファイバからの光は、レーザーダイオードに接
続されていないファイバ脚部内へと結合され得る波長を
有している。本質的に広帯域であるこの光は光ファイバ
ジャイロスコープ内において結合される。
【０００６】この構成をダブルパスシステムに変更する
ため、角度毛細管は好ましくはダイクロイックミラーで
ある反射器と置換される。反射器は光ファイバの端部の
ブラッグ格子部あるいは直線劈開部にできる。ダイクロ
イックミラーにより、前進方向の光は逆方向に逆に反射
される。これは短い長さのエルビウム添加ファイバが効
率を損なうことなく使用可能であり、ある励起パワーに
対し広帯域ファイバ源から大きな出力が得られ、広帯域
源の波長が所定域の温度にわたりより安定するという利
点がある。
ため、角度毛細管は好ましくはダイクロイックミラーで
ある反射器と置換される。反射器は光ファイバの端部の
ブラッグ格子部あるいは直線劈開部にできる。ダイクロ
イックミラーにより、前進方向の光は逆方向に逆に反射
される。これは短い長さのエルビウム添加ファイバが効
率を損なうことなく使用可能であり、ある励起パワーに
対し広帯域ファイバ源から大きな出力が得られ、広帯域
源の波長が所定域の温度にわたりより安定するという利
点がある。
【０００７】ダブルパス構成の場合の上述した問題は広
帯域源が光ファイバ回転センサの光信号源として使用さ
れたときに生じる。ジャイロスコープは光ファイバマル
チプレクサ（ＭＵＸ）を用いて、入力光と出力光とを分
離するため、ジャイロスコープからの光の半分は広帯域
源内に逆に向けられる。このマルチプレクサは通常５０
／５０光結合器である。広帯域源内に逆に向けられた光
は利得減少と呼ばれるプロセスにおいてエルビウム添加
ファイバの効率を減少させるよう作用する。この問題は
単一逆励起構成およびダブルパス構成の両方で生じる。
帯域源が光ファイバ回転センサの光信号源として使用さ
れたときに生じる。ジャイロスコープは光ファイバマル
チプレクサ（ＭＵＸ）を用いて、入力光と出力光とを分
離するため、ジャイロスコープからの光の半分は広帯域
源内に逆に向けられる。このマルチプレクサは通常５０
／５０光結合器である。広帯域源内に逆に向けられた光
は利得減少と呼ばれるプロセスにおいてエルビウム添加
ファイバの効率を減少させるよう作用する。この問題は
単一逆励起構成およびダブルパス構成の両方で生じる。
【０００８】第２の問題は特にダブルパス構成に生じ
る。３つの光ファイバジャイロスコープが共に連結して
３軸慣性測定装置（ＩＭＵ）として使用されるとき、３
軸すべては同じ広帯域源を用いる。３個の個々の光源が
必要ではないので、これによりコストが大幅に節約され
る。エルビウム添加ファイバの端部にミラーを有するダ
ブルパス構成の場合、上述したフィードバックのため逆
に反射された１ジャイロスコープからの光は３軸のいず
れか１の軸内に逆に反射されうる。これにより３個のジ
ャイロスコープのそれぞれに対しクロスカップリング誤
差期間が生じる。
る。３つの光ファイバジャイロスコープが共に連結して
３軸慣性測定装置（ＩＭＵ）として使用されるとき、３
軸すべては同じ広帯域源を用いる。３個の個々の光源が
必要ではないので、これによりコストが大幅に節約され
る。エルビウム添加ファイバの端部にミラーを有するダ
ブルパス構成の場合、上述したフィードバックのため逆
に反射された１ジャイロスコープからの光は３軸のいず
れか１の軸内に逆に反射されうる。これにより３個のジ
ャイロスコープのそれぞれに対しクロスカップリング誤
差期間が生じる。
【０００９】第３の問題は特に高い出力モードでダブル
パス広帯域源を使用とするときに生じる。この場合エル
ビウム利得ファイバ内での逆反射により、広帯域スペク
トルを極めて狭いスペクトルに変換するエタロンが形成
される。この状態は不安定でありジャイロスコープにバ
イアス及び倍率の不安定性を導入する。更に、スペクト
ルが変換されると、広帯域源の固有長が極めて長くなり
偏光非相反（ＰＮＲ）バイアス誤差が発生する。
パス広帯域源を使用とするときに生じる。この場合エル
ビウム利得ファイバ内での逆反射により、広帯域スペク
トルを極めて狭いスペクトルに変換するエタロンが形成
される。この状態は不安定でありジャイロスコープにバ
イアス及び倍率の不安定性を導入する。更に、スペクト
ルが変換されると、広帯域源の固有長が極めて長くなり
偏光非相反（ＰＮＲ）バイアス誤差が発生する。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】本発明は励起光が利得
ファイバ内に逆方向に反射されることを防止するダブル
パス光励起光信号源を提供するものであり、エルビウム
添加ファイバ内への逆反射光を除去する構成が採用され
る。
ファイバ内に逆方向に反射されることを防止するダブル
パス光励起光信号源を提供するものであり、エルビウム
添加ファイバ内への逆反射光を除去する構成が採用され
る。
【００１１】
【課題を解決するための手段】しかして本発明によれ
ば、利得ファイバでの逆反射光を除去することにより従
来例での問題を解決する光ファイバ信号源が提供され
る。即ち励起光を入力する第１の光遮断装置（１８）
と、第１の光遮断装置（１８）を通過する励起光を入力
する波長多重器（２６）と、波長多重器（２６）と接続
され、利得ファイバ（３４）から出る広帯域光の一部を
案内する出力光ファイバ（２９）と、出力光ファイバ
（２９）に接続される第２の光遮断器（５０）とを備
え、利得ファイバ（３４）は波長多重器（２６）と接続
され、励起光により光学的に励起され波長多重器（２
６）へ伝搬する広帯域光を送出することを特徴とする、
励起光を利得ファイバ（４）に与える励起光源（１４）
を含む光信号源（１０）により、上記の従来技術におけ
る問題点が克服される。
ば、利得ファイバでの逆反射光を除去することにより従
来例での問題を解決する光ファイバ信号源が提供され
る。即ち励起光を入力する第１の光遮断装置（１８）
と、第１の光遮断装置（１８）を通過する励起光を入力
する波長多重器（２６）と、波長多重器（２６）と接続
され、利得ファイバ（３４）から出る広帯域光の一部を
案内する出力光ファイバ（２９）と、出力光ファイバ
（２９）に接続される第２の光遮断器（５０）とを備
え、利得ファイバ（３４）は波長多重器（２６）と接続
され、励起光により光学的に励起され波長多重器（２
６）へ伝搬する広帯域光を送出することを特徴とする、
励起光を利得ファイバ（４）に与える励起光源（１４）
を含む光信号源（１０）により、上記の従来技術におけ
る問題点が克服される。
【００１２】この場合利得ファイバは好ましくはエルビ
ウムで添加される長手の光ファイバでなる。
ウムで添加される長手の光ファイバでなる。
【００１３】光信号源には好ましくは利得ファイバの一
端部に連結される反射器が含まれ、前方及び後方に向け
られた光は、共に利得ファイバ内で波長多重器へ伝搬さ
れ更に出力ファイバへ送られる。反射器は好ましくはダ
イクロイックミラーとして形成される。
端部に連結される反射器が含まれ、前方及び後方に向け
られた光は、共に利得ファイバ内で波長多重器へ伝搬さ
れ更に出力ファイバへ送られる。反射器は好ましくはダ
イクロイックミラーとして形成される。
【００１４】図１は本発明による逆励起方式のダブルパ
ス光信号源１０を示す。光信号源１０は光信号を光ファ
イバ回転センサ１２に与えるよう構成される。
ス光信号源１０を示す。光信号源１０は光信号を光ファ
イバ回転センサ１２に与えるよう構成される。
【００１５】光信号源１０には励起光源１４が含まれ、
励起光源１４は好ましくは励起光を光ファイバ１６に与
えるよう構成されたレーザーダイオードでなる。光遮断
器１８は光ファイバピグテール２０を有し、光ファイバ
ピグテール２０はスプライス２２で光ファイバ１６に接
続されている。励起光は光遮断器１８へ伝搬し、光ファ
イバピグテール２４を経て光遮断器１８から送り出され
る。
励起光源１４は好ましくは励起光を光ファイバ１６に与
えるよう構成されたレーザーダイオードでなる。光遮断
器１８は光ファイバピグテール２０を有し、光ファイバ
ピグテール２０はスプライス２２で光ファイバ１６に接
続されている。励起光は光遮断器１８へ伝搬し、光ファ
イバピグテール２４を経て光遮断器１８から送り出され
る。
【００１６】ＷＤＭ結合器２６はこれから延びる光ファ
イバピグテール２８〜３１を有している。ピグテール２
８はスプライス３２を経てピグテール２４に接続され、
光遮断器１８を通過した後励起光はＷＤＭ結合器２６へ
と伝搬する。ＷＤＭ結合器２６は端部同士をスプライス
３６を介し、光ファイバピグテール３１で連結される利
得ファイバ３４内に励起光を案内する。
イバピグテール２８〜３１を有している。ピグテール２
８はスプライス３２を経てピグテール２４に接続され、
光遮断器１８を通過した後励起光はＷＤＭ結合器２６へ
と伝搬する。ＷＤＭ結合器２６は端部同士をスプライス
３６を介し、光ファイバピグテール３１で連結される利
得ファイバ３４内に励起光を案内する。
【００１７】励起光は本発明の好ましい実施態様におい
ては約１４８０ｎｍの波長を有する。利得ファイバ３４
は通常当業者には周知のエルビウム添加ファイバが用い
られる。エルビウム添加利得ファイバ３４は３レベル遷
移を有し、１５５０ｎｍの中心波長を有した広帯域光信
号を発生する。１９９１年２月８日発行の米国特許第
５，２３１，４６５号及び１９９２年６月２日発行の米
国特許第５，１１９，２２９号に、エルビウムが添加さ
れたコアを用いて光ファイバ内に光信号を与える構成が
開示されている。
ては約１４８０ｎｍの波長を有する。利得ファイバ３４
は通常当業者には周知のエルビウム添加ファイバが用い
られる。エルビウム添加利得ファイバ３４は３レベル遷
移を有し、１５５０ｎｍの中心波長を有した広帯域光信
号を発生する。１９９１年２月８日発行の米国特許第
５，２３１，４６５号及び１９９２年６月２日発行の米
国特許第５，１１９，２２９号に、エルビウムが添加さ
れたコアを用いて光ファイバ内に光信号を与える構成が
開示されている。
【００１８】利得ファイバ３４は励起光の一部を吸収
し、利得ファイバ３４内において両方向に長手に伝搬す
る光を発する。励起光の伝搬方向に移動する光は前進光
と呼ぶ。また利得ファイバ３４を励起光の伝搬方向の反
対方向に移動する光は逆光と呼ぶ。前進光は利得ファイ
バ３４を終端部に有する反射器３８から反射する。反射
器３８は好ましくはダイクロイックミラーであるが、光
ファイバの端部のブラッグ格子部あるいは直線劈開部に
できる。ダイクロイックミラー３８により、前進方向に
移送される光は再び逆方向に反射され、逆光及び前進光
の両方はＷＤＭ結合器２６へ向けられる。励起光はダイ
クロイックミラー３８によって反射されない。
し、利得ファイバ３４内において両方向に長手に伝搬す
る光を発する。励起光の伝搬方向に移動する光は前進光
と呼ぶ。また利得ファイバ３４を励起光の伝搬方向の反
対方向に移動する光は逆光と呼ぶ。前進光は利得ファイ
バ３４を終端部に有する反射器３８から反射する。反射
器３８は好ましくはダイクロイックミラーであるが、光
ファイバの端部のブラッグ格子部あるいは直線劈開部に
できる。ダイクロイックミラー３８により、前進方向に
移送される光は再び逆方向に反射され、逆光及び前進光
の両方はＷＤＭ結合器２６へ向けられる。励起光はダイ
クロイックミラー３８によって反射されない。
【００１９】ＷＤＭ結合器２６により利得ファイバ３４
から発せられた光が、光ファイバピグテール２９を介し
光ファイバ回転センサ１２へ向けられる。光ファイバピ
グテール２９はスプライス４４を介し光ファイバピグテ
ール４８と接続され、光ファイバピグテール４８自体は
光遮断器５０への入力部として機能する。光遮断器５０
は光ファイバピグテール５２に対する光出力部を形成す
る。
から発せられた光が、光ファイバピグテール２９を介し
光ファイバ回転センサ１２へ向けられる。光ファイバピ
グテール２９はスプライス４４を介し光ファイバピグテ
ール４８と接続され、光ファイバピグテール４８自体は
光遮断器５０への入力部として機能する。光遮断器５０
は光ファイバピグテール５２に対する光出力部を形成す
る。
【００２０】光信号は光遮断器５０を通過した後マルチ
プレクサ５４へ伝搬する。マルチプレクサ５４には３つ
の光ファイバピグテール５６〜５８が含まれる。光遮断
器５０の出力光ファイバピグテール５２はスプライス６
０で光ファイバ５６に対し接着接続される。光信号源１
０からの光信号は次にマルチプレクサ５４を経て光ファ
イバピグテール５７へ送出される。スプライス６２によ
りマルチプレクサピグテール５７とピグテール６４とが
接続され、ピグテール６４自体は多機能一体光学チップ
（ＭＩＯＣ）６６に接続され、ＭＩＯＣ６６内には光フ
ァイバ回転センサシステムに使用され互いに反対方向に
伝搬する波を形成し処理する周知の構成要素も含まれて
いる。好適なＭＩＯＣ構造怠については米国特許第４，
９１５，５０３号、第４，９９７，２８２号及び第５，
０３７，２０５号に開示のものを採用し得る。
プレクサ５４へ伝搬する。マルチプレクサ５４には３つ
の光ファイバピグテール５６〜５８が含まれる。光遮断
器５０の出力光ファイバピグテール５２はスプライス６
０で光ファイバ５６に対し接着接続される。光信号源１
０からの光信号は次にマルチプレクサ５４を経て光ファ
イバピグテール５７へ送出される。スプライス６２によ
りマルチプレクサピグテール５７とピグテール６４とが
接続され、ピグテール６４自体は多機能一体光学チップ
（ＭＩＯＣ）６６に接続され、ＭＩＯＣ６６内には光フ
ァイバ回転センサシステムに使用され互いに反対方向に
伝搬する波を形成し処理する周知の構成要素も含まれて
いる。好適なＭＩＯＣ構造怠については米国特許第４，
９１５，５０３号、第４，９９７，２８２号及び第５，
０３７，２０５号に開示のものを採用し得る。
【００２１】ＭＩＯＣ６６は光ファイバピグテール６
７、６８に接続される。一対のスプライス７０、７２に
より各々、光ファイバピグテール６７、６８と光ファイ
バ検出コイル７４とが接続される。ＭＩＯＣ６６は光信
号源からの入力光を処理し、互いに反対方向に伝搬する
波を検出コイル７４へ送る。検出コイル７４の平面に対
し垂直な線を中心に光ファイバ回転センサ１２を回転さ
せたとき、サニャック効果により互いに反対方向に伝搬
する波に位相差が生じる。互いに反対方向に伝搬する波
は検出コイル７４を横断した後、ＭＩＯＣ６６内で合流
し干渉パターンを構成する。互いに反対方向に伝搬した
後、流動する合流波は次に、ＭＩＯＣ６６を出てマルチ
プレクサ５４に入る。マルチプレクサ５４の光ファイバ
ピグテール５８はスプライス７８を介し光ファイバピグ
テール５８に接続された光ファイバ７６に向かって合流
波を案内する。光ファイバ７６は合流波を光検出器８０
へ案内する。光検出器８０は検出コイルを経て伝搬した
波を合流することにより得られた干渉パターンの強度を
示す電気信号を発生する。また信号処理回路（図示せ
ず）は検出コイルの回転を測定するために使用され得
る。
７、６８に接続される。一対のスプライス７０、７２に
より各々、光ファイバピグテール６７、６８と光ファイ
バ検出コイル７４とが接続される。ＭＩＯＣ６６は光信
号源からの入力光を処理し、互いに反対方向に伝搬する
波を検出コイル７４へ送る。検出コイル７４の平面に対
し垂直な線を中心に光ファイバ回転センサ１２を回転さ
せたとき、サニャック効果により互いに反対方向に伝搬
する波に位相差が生じる。互いに反対方向に伝搬する波
は検出コイル７４を横断した後、ＭＩＯＣ６６内で合流
し干渉パターンを構成する。互いに反対方向に伝搬した
後、流動する合流波は次に、ＭＩＯＣ６６を出てマルチ
プレクサ５４に入る。マルチプレクサ５４の光ファイバ
ピグテール５８はスプライス７８を介し光ファイバピグ
テール５８に接続された光ファイバ７６に向かって合流
波を案内する。光ファイバ７６は合流波を光検出器８０
へ案内する。光検出器８０は検出コイルを経て伝搬した
波を合流することにより得られた干渉パターンの強度を
示す電気信号を発生する。また信号処理回路（図示せ
ず）は検出コイルの回転を測定するために使用され得
る。
【００２２】光遮断器５０は光をＭＩＯＣ６６へ移送さ
せるが、広帯光信号源１０へ逆に伝搬することを防止す
るよう機能する。
せるが、広帯光信号源１０へ逆に伝搬することを防止す
るよう機能する。
【００２３】光遮断器１８、５０を構成する好適な構造
は当業者には周知であるから、ここでは詳述しない。光
遮断器１８、５０には複数のミクロバルク光部品が含ま
れている。好ましい実施形態では、光遮断器５０は２つ
の光ファイバピグテール、入力部の視準レンズ、複屈折
素子、ファラデー施光器、第２の複屈折素子、及び光を
逆に出力ファイバピグテール内に結合させるレンズを有
する。光遮断器に入る光は先ず平行にされ、次に常光ビ
ームおよび異常光ビームに分割される。各光ビームはフ
ァラデー施光器により４５度旋回される。この２光ビー
ムは次に第１の複屈折素子に対し４５度で整合された第
１の複屈折素子に入射し通過する。光ビームは次に出力
ファイバピグテール内に送られる。逆方向から光遮断器
５０に入射する光はファラデー施光器により非相反的に
旋回され、第１の複屈折素子により阻止される。即ちこ
の種の光遮断器では４０〜６０ｄＢが阻止される。光遮
断器はミクロバルク光構成部品あるいは薄膜構成部品で
構成できる。
は当業者には周知であるから、ここでは詳述しない。光
遮断器１８、５０には複数のミクロバルク光部品が含ま
れている。好ましい実施形態では、光遮断器５０は２つ
の光ファイバピグテール、入力部の視準レンズ、複屈折
素子、ファラデー施光器、第２の複屈折素子、及び光を
逆に出力ファイバピグテール内に結合させるレンズを有
する。光遮断器に入る光は先ず平行にされ、次に常光ビ
ームおよび異常光ビームに分割される。各光ビームはフ
ァラデー施光器により４５度旋回される。この２光ビー
ムは次に第１の複屈折素子に対し４５度で整合された第
１の複屈折素子に入射し通過する。光ビームは次に出力
ファイバピグテール内に送られる。逆方向から光遮断器
５０に入射する光はファラデー施光器により非相反的に
旋回され、第１の複屈折素子により阻止される。即ちこ
の種の光遮断器では４０〜６０ｄＢが阻止される。光遮
断器はミクロバルク光構成部品あるいは薄膜構成部品で
構成できる。
【００２４】単一遮断構成は高出力ダブルパスエルビウ
ム添加ファイバ構成でレイジングを停止するに十分では
ない。励起光源１４をエルビウム添加ファイバ（ＥＤ
Ｆ）３４から遮断するためＷＤＭ結合器２６を使用する
場合でも、エルビウム添加ファイバ３４からの少量の光
はレーザーダイオード１２へ逆反射できる。レーザーダ
イオードピグテールにより内部結合部品が利用されるた
め、特に高強度励起が使用される際、レーザーダイオー
ド１２からエルビウム添加ファイバ３４へ光が反射され
る。この問題を解決するため、本発明による光信号源に
は光遮断器５０の他に光遮断器１８が具備される。
ム添加ファイバ構成でレイジングを停止するに十分では
ない。励起光源１４をエルビウム添加ファイバ（ＥＤ
Ｆ）３４から遮断するためＷＤＭ結合器２６を使用する
場合でも、エルビウム添加ファイバ３４からの少量の光
はレーザーダイオード１２へ逆反射できる。レーザーダ
イオードピグテールにより内部結合部品が利用されるた
め、特に高強度励起が使用される際、レーザーダイオー
ド１２からエルビウム添加ファイバ３４へ光が反射され
る。この問題を解決するため、本発明による光信号源に
は光遮断器５０の他に光遮断器１８が具備される。
【００２５】図２〜図５は光遮断器１８、５０を含むた
め、光ファイバ信号源を設けた構成を示す。図２は高励
起パワー（５０ミリワットより大きい）で励起される単
一パス広帯域ファイバ源のスペクトルを示す。図２のデ
ータは光遮断器５０を含む反面、光遮断器１８を含んで
いない光回路に対するものである。単一パス光源はダイ
クロイックミラー３８を含んでいないが、代りに通常利
得ファイバ３４から出る前進光を案内する角度毛細管を
備えていることが理解されよう。図２に示すスペクトル
図は飽和状態に近い状態で動作する広帯域ファイバ源の
代表的スペクトルである。
め、光ファイバ信号源を設けた構成を示す。図２は高励
起パワー（５０ミリワットより大きい）で励起される単
一パス広帯域ファイバ源のスペクトルを示す。図２のデ
ータは光遮断器５０を含む反面、光遮断器１８を含んで
いない光回路に対するものである。単一パス光源はダイ
クロイックミラー３８を含んでいないが、代りに通常利
得ファイバ３４から出る前進光を案内する角度毛細管を
備えていることが理解されよう。図２に示すスペクトル
図は飽和状態に近い状態で動作する広帯域ファイバ源の
代表的スペクトルである。
【００２６】図３は光遮断器５０を有し、また好ましい
ダイクロイックミラーの代えて利得ファイバ３４の直線
開部として形成された反射器３８を有するダブルパス光
源（図示せず）の示すスペクトルである。直線開部は通
常前進光の４％を反射してダブルパスシステムを構成す
る。図３はスペクトルが光ファイバジャイロスコープ内
において安定しない２本の狭いピークになる状態を示し
ている。
ダイクロイックミラーの代えて利得ファイバ３４の直線
開部として形成された反射器３８を有するダブルパス光
源（図示せず）の示すスペクトルである。直線開部は通
常前進光の４％を反射してダブルパスシステムを構成す
る。図３はスペクトルが光ファイバジャイロスコープ内
において安定しない２本の狭いピークになる状態を示し
ている。
【００２７】図４は図１の構成から光遮断器１８を省略
した場合のスペクトルである。またダイクロイックミラ
ー反射器は複数の狭いピーク値になる効率的なダブルパ
ス構成を与える。
した場合のスペクトルである。またダイクロイックミラ
ー反射器は複数の狭いピーク値になる効率的なダブルパ
ス構成を与える。
【００２８】図５は図１に示す光信号源から得られるス
ペクトルを示す。励起光源１４、好ましくはレーザーダ
イオードとＷＤＭ結合器２６との間に設けられた光遮断
器１８は励起光源１４から反射を除去し、従ってレイジ
ングを発生し光信号出力内に多ピーク値を生じさせる空
洞部を除去する。システム内に２個の光遮断器１８、５
０を含ませると、図５の広い単一ピークスペクトルが得
られる。この単一ピークスペクトルは光源がイオン化放
射線を受けるとき、ジャイロスコープの倍率安定性を増
加させる利点を有している。
ペクトルを示す。励起光源１４、好ましくはレーザーダ
イオードとＷＤＭ結合器２６との間に設けられた光遮断
器１８は励起光源１４から反射を除去し、従ってレイジ
ングを発生し光信号出力内に多ピーク値を生じさせる空
洞部を除去する。システム内に２個の光遮断器１８、５
０を含ませると、図５の広い単一ピークスペクトルが得
られる。この単一ピークスペクトルは光源がイオン化放
射線を受けるとき、ジャイロスコープの倍率安定性を増
加させる利点を有している。
【００２９】図１の光ファイバ回転センサ構成には、励
起光の強度及び波長を一定値に保持するよう構成される
サーボシステム８２を具備させることができる。このサ
ーボシステムにより励起光源１４の出力の温度変動が除
去される。サーボシステム８２には、励起光の少量（例
えば１％）を光遮断器１８へ更に移送し、光ファイバ８
６へ送るように構成される光結合器８４を含ませること
ができる。サーボシステム８２は光遮断器１８から分離
された光を入力し、励起光源１４への入力としてのフィ
ードバック信号を発生して、強度及び波長の一方あるい
は両方を安定化する。
起光の強度及び波長を一定値に保持するよう構成される
サーボシステム８２を具備させることができる。このサ
ーボシステムにより励起光源１４の出力の温度変動が除
去される。サーボシステム８２には、励起光の少量（例
えば１％）を光遮断器１８へ更に移送し、光ファイバ８
６へ送るように構成される光結合器８４を含ませること
ができる。サーボシステム８２は光遮断器１８から分離
された光を入力し、励起光源１４への入力としてのフィ
ードバック信号を発生して、強度及び波長の一方あるい
は両方を安定化する。
【００３０】好適な強度サーボシステムは米国特許第
４，７９２，９５６号、第４，８４２，３５８号、第
４，８８７，９００号、及び第４，８９０，９２２号に
開示されており、本願においても採用可能である。
４，７９２，９５６号、第４，８４２，３５８号、第
４，８８７，９００号、及び第４，８９０，９２２号に
開示されており、本願においても採用可能である。
【００３１】サーボシステムの光結合器８４は光ビーム
回転センサ構造内の種々の位置に配置可能である。例え
ばこの光結合器は光ファイバ２８内の光遮断器１８の下
流の位置Ａにあるいは光ファイバピグテール３１内にお
けるＷＤＭ結合器２６の下流の点Ｂに配置可能である。
回転センサ構造内の種々の位置に配置可能である。例え
ばこの光結合器は光ファイバ２８内の光遮断器１８の下
流の位置Ａにあるいは光ファイバピグテール３１内にお
けるＷＤＭ結合器２６の下流の点Ｂに配置可能である。
【００３２】励起レーザーダイオード１４とＷＤＭ結合
器２６との間の光ファイバ線内に光遮断器を含ませてレ
ーザーダイオードの正面フェーセットから１．５６μｍ
の光の反射を抑制する別の方法として、光をクラッディ
ング層へと分散することにより１．５６μｍで損失を与
える長周期格子部が使用できよう。これは（ａ）インラ
イン光遮断器より１４８０ｎｍの励起波長での伝達損失
が低く、（ｂ）コストが低く、（ｃ）容積及び重量が極
めて小さくでき、また（ｄ）全ファイバ構造および信頼
性を確保可能という利点を有している。長周期格子部の
使用では、２個の格子部が同一のファイバ上を使用で
き、ブラッグ格子部を使用してレーザーダイオードの励
起波長を制御する必要がある場合に特に良好な効果が得
られる。
器２６との間の光ファイバ線内に光遮断器を含ませてレ
ーザーダイオードの正面フェーセットから１．５６μｍ
の光の反射を抑制する別の方法として、光をクラッディ
ング層へと分散することにより１．５６μｍで損失を与
える長周期格子部が使用できよう。これは（ａ）インラ
イン光遮断器より１４８０ｎｍの励起波長での伝達損失
が低く、（ｂ）コストが低く、（ｃ）容積及び重量が極
めて小さくでき、また（ｄ）全ファイバ構造および信頼
性を確保可能という利点を有している。長周期格子部の
使用では、２個の格子部が同一のファイバ上を使用で
き、ブラッグ格子部を使用してレーザーダイオードの励
起波長を制御する必要がある場合に特に良好な効果が得
られる。
【００３３】
【発明の効果】長周期格子部の１．５６μｍでの遮断比
は、光遮断器としては適切ではないが、レーザーダイオ
ードの正面フェーセットおよびＷＤＭのダブルパスによ
り少なくとも−３０ｄＢの戻り損失を既に与えているの
で、１０ｄＢの長周期格子部により全域で−５０ｄＢの
阻止が容易に得られ、十分に振動を抑制する等々の効果
がある。
は、光遮断器としては適切ではないが、レーザーダイオ
ードの正面フェーセットおよびＷＤＭのダブルパスによ
り少なくとも−３０ｄＢの戻り損失を既に与えているの
で、１０ｄＢの長周期格子部により全域で−５０ｄＢの
阻止が容易に得られ、十分に振動を抑制する等々の効果
がある。
【図１】図１は本発明による一実施態様の光信号源を示
す。
す。
【図２】図２は従来の単一パス光ファイバ光信号源によ
るスペクトル出力のグラフである。
るスペクトル出力のグラフである。
【図３】図３は直線ファイバ劈開端部を有してミラーを
形成し、アイソレータを具備しない構成でダブルパス光
ファイバ光信号源のスペクトルグラフである。
形成し、アイソレータを具備しない構成でダブルパス光
ファイバ光信号源のスペクトルグラフである。
【図４】図４はダイクロイックミラーを有しアイソレー
タを具備しない構成でダブルパス光ファイバ光信号源の
スペクトルグラフである。
タを具備しない構成でダブルパス光ファイバ光信号源の
スペクトルグラフである。
【図５】図５は図１に示す本発明による一実施態様によ
る光ファイバ光信号源のスペクトルグラフである。
る光ファイバ光信号源のスペクトルグラフである。
１０ 光信号源 １２ 光ファイバ回転センサ １４ 励起光源 １６ 光ファイバ １８ 光遮断器 ２０ 光ファイバピグテール ２２ スプライス ２４ 光ファイバピグテール ２６ ＷＤＭ結合器 ２８〜３１ 光ファイバピグテール ３１ 光ファイバピグテール ３２ スプライス ３４ 利得ファイバ ３６ スプライス ３８ 反射器 ４４ スプライス ４８ 光ファイバピグテール ５０ 光遮断器 ５２ 光ファイバピグテール ５４ マルチプレクサ ５６ 光ファイバ ５７ 光ファイバピグテール ５８ 光ファイバピグテール ６０ スプライス ６２ スプライス ６４ ピグテール ６６ ＭＩＯＣ ６７ 光ファイバピグテール ６８ 光ファイバピグテール ７０ スプライス ７２ スプライス ７４ 検出コイル ７６ 光ファイバ ７８ スプライス ８０ 光検出器 ８２ サーボシステム ８４ 光結合器 ８６ 光ファイバ
【手続補正書】
【提出日】平成１１年８月２日（１９９９．８．２）
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正内容】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図１】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ロナルド ジエイ．マイカル アメリカ合衆国 カリフオルニア州 92397，ライトウツド，ピー．オー．ボツ クス 152，アプル ストリート 1016 (72)発明者 リオ ケイ．ラム アメリカ合衆国 カリフオルニア州 91302，カラバサス，ビア テオコレイト 24667 (72)発明者 ジヨン エフ．カツピ アメリカ合衆国 カリフオルニア州 91335，リセダ，カービン アベニユー シヤープ437 7240
Claims (8)
- 【請求項１】 励起光を入力する第１の光遮断装置
（１８）と、第１の光遮断装置（１８）を通過する励起
光を入力する波長多重器（２６）と、波長多重器（２
６）と接続され、利得ファイバ（３４）から出る広帯域
光の一部を案内する出力光ファイバ（２９）と、出力光
ファイバ（２９）に接続される第２の光遮断器（５０）
とを備え、利得ファイバ（３４）は波長多重器（２６）
と接続され、励起光により光学的に励起され波長多重器
（２６）へ伝搬する広帯域光を送出することを特徴とす
る、励起光を利得ファイバ（４）に与える励起光源（１
４）を含む光信号源（１０）。 - 【請求項２】 利得ファイバ（３４）がエルビウムが
添加された長手の光ファイバでなる請求項１の光信号
源。 - 【請求項３】 利得ファイバ（３４）の端部に接続さ
れ、前進光及び後進光の両方を利得ファイバ（３４）内
において波長多重器（２６）へ伝搬させ、出力ファイバ
（２９）内に導入させる反射器（３８）を備えてなる請
求項２の光信号源。 - 【請求項４】 反射器（３８）がダイクロイックミラ
ーとして形成されてなる請求項３の光信号源。 - 【請求項５】 励起光を入力する第１の光遮断装置
（１８）を配置する工程と、第１の光遮断装置（１８）
を通過する励起光を入力する波長多重器（２６）を配置
する工程と、利得ファイバ（３４）を波長多重器（２
６）と接続し、励起光により光学的に励起され、利得フ
ァイバ（３４）から出る広帯域光波長多重器（２６）へ
伝搬させる利得ファイバ（３４）を配置する工程と、出
力光ファイバ（２９）を波長多重器（２６）に接続し、
利得ファイバ（３４）から出る広帯域光の一部を案内す
る出力光ファイバ（２９）を配置する工程と、第２の光
遮断器（５０）を出力光ファイバ（２９）と接続する工
程とを包有することを特徴とする、励起光を利得ファイ
バ（４）に与える励起光源（１４）を含む光信号源を形
成する方法。 - 【請求項６】 エルビウムが添加された長手の光ファ
イバでなる利得ファイバ（３４）を形成する工程を包有
する請求項５の方法。 - 【請求項７】 反射器（３８）を利得ファイバ（３
４）の端部と接続し、前進光及び後進光の両方を利得フ
ァイバ（３４）内で波長多重器（２６）へ伝搬させ出力
ファイバ内に導入させる工程を包有してなる請求項６の
方法。 - 【請求項８】 ダイクロイックミラーとして形成され
る反射器（３８）を形成する工程を包有してなる請求項
７の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/087,350 US6330105B1 (en) | 1998-05-29 | 1998-05-29 | Double-pass fully isolated broadband optical signal source for fiber optic interferometric sensors |
| US09/087,350 | 1998-05-29 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000036630A true JP2000036630A (ja) | 2000-02-02 |
Family
ID=22204665
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11188066A Pending JP2000036630A (ja) | 1998-05-29 | 1999-05-28 | 光信号源 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6330105B1 (ja) |
| EP (1) | EP0961104B1 (ja) |
| JP (1) | JP2000036630A (ja) |
| DE (1) | DE69923251T2 (ja) |
| IL (1) | IL130151A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002198594A (ja) * | 2000-12-25 | 2002-07-12 | Kyocera Corp | 広帯域ａｓｅ光源 |
| JP2007512710A (ja) * | 2003-11-20 | 2007-05-17 | ノースロップ グラマン コーポレーション | 長周期ブラッグ格子光信号減衰 |
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