JP2002111103A - 光ファイバ共振器 - Google Patents
光ファイバ共振器Info
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- JP2002111103A JP2002111103A JP2000297473A JP2000297473A JP2002111103A JP 2002111103 A JP2002111103 A JP 2002111103A JP 2000297473 A JP2000297473 A JP 2000297473A JP 2000297473 A JP2000297473 A JP 2000297473A JP 2002111103 A JP2002111103 A JP 2002111103A
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- JP
- Japan
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- optical fiber
- bobbin
- coupler
- resonator
- fiber resonator
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- Gyroscopes (AREA)
- Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 光ファイバや高分岐比カプラとを同一温度環
境下に置いて共振周波数の安定化を図る。 【解決手段】 光ファイバ２と該光ファイバ２に光を入
出力する高分岐比カプラ３とを単一のボビン１に収容す
る。
境下に置いて共振周波数の安定化を図る。 【解決手段】 光ファイバ２と該光ファイバ２に光を入
出力する高分岐比カプラ３とを単一のボビン１に収容す
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、特に共振型光ファ
イバジャイロ等に適用される光ファイバ共振器に関す
る。
イバジャイロ等に適用される光ファイバ共振器に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】周知のように、船舶や航空機等の航走体
の慣性回転速度（角速度）を検出する手段としてジャイ
ロが用いられてるが、近年、より高精度かつダイナミッ
クレンジの広いジャイロとして、光ファイバ共振器を用
いた共振型光ファイバジャイロが研究されている。この
共振型光ファイバジャイロは、例えば電子情報通信学会
誌別冊（Vol.73 No.2 pp.149-16 1990）等に記載されて
いるように、サニャック効果（Sagnac effect）に基づ
いて航走体の角速度を検出するものであり、すなわち航
走体がある角速度で旋回した場合に光が光ファイバ共振
器内を一方方向に１周する時間と逆方向に１周する時間
とに差異が生じる現象に基づいて航走体の角速度を検出
するものである。
の慣性回転速度（角速度）を検出する手段としてジャイ
ロが用いられてるが、近年、より高精度かつダイナミッ
クレンジの広いジャイロとして、光ファイバ共振器を用
いた共振型光ファイバジャイロが研究されている。この
共振型光ファイバジャイロは、例えば電子情報通信学会
誌別冊（Vol.73 No.2 pp.149-16 1990）等に記載されて
いるように、サニャック効果（Sagnac effect）に基づ
いて航走体の角速度を検出するものであり、すなわち航
走体がある角速度で旋回した場合に光が光ファイバ共振
器内を一方方向に１周する時間と逆方向に１周する時間
とに差異が生じる現象に基づいて航走体の角速度を検出
するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、共振型光フ
ァイバジャイロでは、このような光ファイバ共振器内を
逆方向に伝搬する光の時間差を光ファイバ共振器の共振
周波数（共振波長）の差異として検出することにより航
走体の角速度を検出する。したがって、光ファイバ共振
器の主光路を形成する閉ループ状の光ファイバ、及び該
光ファイバに光を入出力するために上記光ファイバの一
部に介挿される高分岐比カプラ（光ファイバ共振器の光
路の一部を形成する）に物理的なストレスを加えると、
共振周波数が変動し、この結果、航走体の角速度を精度
良く検出することができなくなる。また、上記光ファイ
バや高分岐比カプラの周囲温度が変化すると、光ファイ
バや高分岐比カプラの屈折率が変化して、この場合にも
共振周波数が変動する。
ァイバジャイロでは、このような光ファイバ共振器内を
逆方向に伝搬する光の時間差を光ファイバ共振器の共振
周波数（共振波長）の差異として検出することにより航
走体の角速度を検出する。したがって、光ファイバ共振
器の主光路を形成する閉ループ状の光ファイバ、及び該
光ファイバに光を入出力するために上記光ファイバの一
部に介挿される高分岐比カプラ（光ファイバ共振器の光
路の一部を形成する）に物理的なストレスを加えると、
共振周波数が変動し、この結果、航走体の角速度を精度
良く検出することができなくなる。また、上記光ファイ
バや高分岐比カプラの周囲温度が変化すると、光ファイ
バや高分岐比カプラの屈折率が変化して、この場合にも
共振周波数が変動する。
【０００４】しかし、従来の共振型光ファイバジャイロ
では、光ファイバや高分岐比カプラとを十分に同一温度
環境下に置くことができなかったため、十分な共振周波
数の安定度を実現することができなかった。
では、光ファイバや高分岐比カプラとを十分に同一温度
環境下に置くことができなかったため、十分な共振周波
数の安定度を実現することができなかった。
【０００５】本発明は、上述する問題点に鑑みてなされ
たもので、以下の点を目的とするものである。 （１）光ファイバや高分岐比カプラとを同一温度環境下
に置いて共振周波数の安定化を図る。 （２）精度良く航走体の角速度を測定することが可能な
共振型光ファイバジャイロを実現する。
たもので、以下の点を目的とするものである。 （１）光ファイバや高分岐比カプラとを同一温度環境下
に置いて共振周波数の安定化を図る。 （２）精度良く航走体の角速度を測定することが可能な
共振型光ファイバジャイロを実現する。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では、第１の手段として、光ファイバと該光
ファイバに光を入出力するフォトカプラとを単一のボビ
ンに収容するという手段を採用する。
に、本発明では、第１の手段として、光ファイバと該光
ファイバに光を入出力するフォトカプラとを単一のボビ
ンに収容するという手段を採用する。
【０００７】また、第２の手段として、上記第１の手段
において、ボビンは、光ファイバが巻回される巻回部と
該巻回部の近傍にフォトカプラを収容するカプラ収容部
とを備えるという手段を採用する。
において、ボビンは、光ファイバが巻回される巻回部と
該巻回部の近傍にフォトカプラを収容するカプラ収容部
とを備えるという手段を採用する。
【０００８】第３の手段として、上記第１または第２の
手段において、ボビンに熱伝導性が高い材料を選定する
という手段を採用する。
手段において、ボビンに熱伝導性が高い材料を選定する
という手段を採用する。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明に
係わる光ファイバ共振器の一実施形態について説明す
る。
係わる光ファイバ共振器の一実施形態について説明す
る。
【００１０】図１は本実施形態の斜視図、また図２は正
面図（ａ）、側面図（ｂ）、上面図（ｃ）及びＡ−Ａ線
断面図（ｄ）である。これらの図において、符号１はボ
ビン、２は光ファイバ、３は高分岐比カプラ（フォトカ
プラ）、４はフィルムヒータ、５は温度センサである。
ボビン１は、無底円筒状（リング状）に形成され、その
材質は熱伝導性が高いアルミニウム合金である。このボ
ビン１の外周面つまり一定幅を有する円形の帯状面に
は、光ファイバ２を巻回するための巻回部１ａと、高分
岐比カプラ３を収容するためのカプラ収容部１ｂと、温
度センサ５を収容するためのセンサ収容部１ｃとがそれ
ぞれ形成されている。
面図（ａ）、側面図（ｂ）、上面図（ｃ）及びＡ−Ａ線
断面図（ｄ）である。これらの図において、符号１はボ
ビン、２は光ファイバ、３は高分岐比カプラ（フォトカ
プラ）、４はフィルムヒータ、５は温度センサである。
ボビン１は、無底円筒状（リング状）に形成され、その
材質は熱伝導性が高いアルミニウム合金である。このボ
ビン１の外周面つまり一定幅を有する円形の帯状面に
は、光ファイバ２を巻回するための巻回部１ａと、高分
岐比カプラ３を収容するためのカプラ収容部１ｂと、温
度センサ５を収容するためのセンサ収容部１ｃとがそれ
ぞれ形成されている。
【００１１】すなわち、ボビン１の外周面は、図示する
ようにその一部が円形帯状の巻回部１ａとされ、この巻
回部１ａに所定長さの光ファイバ２が巻回状態に収容さ
れるようになっている。また、同じくボビン１の外周面
において上記巻回部１ａの横に沿う位置には、図示する
ように外周面の一部を切り欠くことによりカプラ収容部
１ｂが形成され、また当該カプラ収容部１ｂとは異なる
巻回部１ａの横に沿う位置には同じく外周面の一部を切
り欠くことによりセンサ収容部１ｃが形成されている。
ようにその一部が円形帯状の巻回部１ａとされ、この巻
回部１ａに所定長さの光ファイバ２が巻回状態に収容さ
れるようになっている。また、同じくボビン１の外周面
において上記巻回部１ａの横に沿う位置には、図示する
ように外周面の一部を切り欠くことによりカプラ収容部
１ｂが形成され、また当該カプラ収容部１ｂとは異なる
巻回部１ａの横に沿う位置には同じく外周面の一部を切
り欠くことによりセンサ収容部１ｃが形成されている。
【００１２】このように本光ファイバ共振器は、光ファ
イバ２の極力近傍に高分岐比カプラ３及び温度センサ５
を配置して単一のボビン１に収容するように構成されて
いる。なお、当該ボビン１は、Ａ−Ａ線断面図（ｄ）に
示すように外径がφ１２３（ｍｍ）かつ幅が２０（ｍ
ｍ）であり、比較的小型に形成されている。
イバ２の極力近傍に高分岐比カプラ３及び温度センサ５
を配置して単一のボビン１に収容するように構成されて
いる。なお、当該ボビン１は、Ａ−Ａ線断面図（ｄ）に
示すように外径がφ１２３（ｍｍ）かつ幅が２０（ｍ
ｍ）であり、比較的小型に形成されている。
【００１３】光ファイバ２は、所定長さを有し、その両
端は高分岐比カプラ３の各入出力端子に融着接続されて
いる。すなわち、この光ファイバ２は、高分岐比カプラ
３を一部に含む状態でループ状の光導波路を形成するも
のである。高分岐比カプラ３は、光ファイバ２に光を入
出力するものであり、合計４つの光入出力端子を備えた
４端子カプラである。高分岐比カプラ３の両端部には、
各々一対の光入出力端子が設けられており、このうち各
端部の一方の光入出力端子は上記光ファイバ２の各端部
にそれぞれ融着接続され、各端部の他方の光入出力端子
は、本光ファイバ共振器の外部に設けられた光源及び受
光器に接続されるようになっている。
端は高分岐比カプラ３の各入出力端子に融着接続されて
いる。すなわち、この光ファイバ２は、高分岐比カプラ
３を一部に含む状態でループ状の光導波路を形成するも
のである。高分岐比カプラ３は、光ファイバ２に光を入
出力するものであり、合計４つの光入出力端子を備えた
４端子カプラである。高分岐比カプラ３の両端部には、
各々一対の光入出力端子が設けられており、このうち各
端部の一方の光入出力端子は上記光ファイバ２の各端部
にそれぞれ融着接続され、各端部の他方の光入出力端子
は、本光ファイバ共振器の外部に設けられた光源及び受
光器に接続されるようになっている。
【００１４】フィルムヒータ４は、ボビン１の内周面全
体に亘って貼設されており、円筒状のボビン１の各部を
均一に加熱するものである。すなわち、フィルムヒータ
４と光ファイバ２とは、熱伝導性の高いボビン１を挟ん
で該ボビン１の全周面に亘って対向配置されているの
で、フィルムヒータ４によって光ファイバ２の各部を均
一に加熱する。温度センサ５は、ボビン１の温度（正確
には光ファイバ２の温度）を検出するものであり、上述
したセンサ収容部１ｃに収容されるものである。
体に亘って貼設されており、円筒状のボビン１の各部を
均一に加熱するものである。すなわち、フィルムヒータ
４と光ファイバ２とは、熱伝導性の高いボビン１を挟ん
で該ボビン１の全周面に亘って対向配置されているの
で、フィルムヒータ４によって光ファイバ２の各部を均
一に加熱する。温度センサ５は、ボビン１の温度（正確
には光ファイバ２の温度）を検出するものであり、上述
したセンサ収容部１ｃに収容されるものである。
【００１５】上記フィルムヒータ４によるボビン１（正
確には光ファイバ２）の加熱状態、つまりフィルムヒー
タ７に通電される電流量は、温度センサ５の検出値に基
づいてフィードバック制御されるようになっている。こ
のようなフィードバック制御の主体である加熱制御回路
は、本光ファイバ共振器の付属装置として設けられてい
る。
確には光ファイバ２）の加熱状態、つまりフィルムヒー
タ７に通電される電流量は、温度センサ５の検出値に基
づいてフィードバック制御されるようになっている。こ
のようなフィードバック制御の主体である加熱制御回路
は、本光ファイバ共振器の付属装置として設けられてい
る。
【００１６】ここで、上記ボビン１に光ファイバ２を巻
回する場合、まず高分岐比カプラ３の各端部の一方の光
入出力端子に一定長の光ファイバ２ａ，２ｂを融着接続
した状態とし、高分岐比カプラ３をカプラ収容部１ｂに
固定する。そして、上記光ファイバ２ａ，２ｂを巻回部
１ａにそれぞれ逆回りに巻回し、その端部同士を融着接
続してポリイミドチューブを被せ、図３に示すようにボ
ビン１の端面に接着固定する。なお、上記端部同士を融
着接続する際、光ファイバ２ａ，２ｂの各長さが等しく
なるように配慮することにより、光ファイバ２（光ファ
イバ２ａと光ファイバ２ｂとから構成される。）内を伝
搬する光の共振周波数の安定性（共振特性）を向上させ
ることができる。
回する場合、まず高分岐比カプラ３の各端部の一方の光
入出力端子に一定長の光ファイバ２ａ，２ｂを融着接続
した状態とし、高分岐比カプラ３をカプラ収容部１ｂに
固定する。そして、上記光ファイバ２ａ，２ｂを巻回部
１ａにそれぞれ逆回りに巻回し、その端部同士を融着接
続してポリイミドチューブを被せ、図３に示すようにボ
ビン１の端面に接着固定する。なお、上記端部同士を融
着接続する際、光ファイバ２ａ，２ｂの各長さが等しく
なるように配慮することにより、光ファイバ２（光ファ
イバ２ａと光ファイバ２ｂとから構成される。）内を伝
搬する光の共振周波数の安定性（共振特性）を向上させ
ることができる。
【００１７】次に、図４を参照して本光ファイバ共振器
の外装構成について説明する。この図において、６は磁
気シールド容器、７は低熱伝導性容器である。本光ファ
イバ共振器は、円筒状の磁気シールド容器６を最外装と
しており、該磁気シールド容器６の内側に設けられた低
熱伝導性容器７内に光ファイバ２が巻回されたボビン１
が固定収納されるようになっている。すなわち、光ファ
イバ２が巻回されたボビン１は、低熱伝導性容器７と磁
気シールド容器６とによって２重にカバーされている。
の外装構成について説明する。この図において、６は磁
気シールド容器、７は低熱伝導性容器である。本光ファ
イバ共振器は、円筒状の磁気シールド容器６を最外装と
しており、該磁気シールド容器６の内側に設けられた低
熱伝導性容器７内に光ファイバ２が巻回されたボビン１
が固定収納されるようになっている。すなわち、光ファ
イバ２が巻回されたボビン１は、低熱伝導性容器７と磁
気シールド容器６とによって２重にカバーされている。
【００１８】磁気シールド容器６は、各々に一端面が開
放状態の有底円筒状に形成された第１金属カバー６Ａと
第２金属カバー６Ｂとから構成され、低熱伝導性容器７
は、同様に各々に一端面が開放状態の有底円筒状に形成
された第１樹脂カバー７Ａと第２樹脂カバー７Ｂとから
構成されている。上記第１金属カバー６Ａ及び第２金属
カバー６Ｂは、高透磁率の材料であるパーマロイから形
成されている。一方、第１樹脂カバー７Ａ及び第２樹脂
カバー７Ｂは、熱伝導性の低いポリエーテルイミド（あ
るいはユピタール）から形成されている。
放状態の有底円筒状に形成された第１金属カバー６Ａと
第２金属カバー６Ｂとから構成され、低熱伝導性容器７
は、同様に各々に一端面が開放状態の有底円筒状に形成
された第１樹脂カバー７Ａと第２樹脂カバー７Ｂとから
構成されている。上記第１金属カバー６Ａ及び第２金属
カバー６Ｂは、高透磁率の材料であるパーマロイから形
成されている。一方、第１樹脂カバー７Ａ及び第２樹脂
カバー７Ｂは、熱伝導性の低いポリエーテルイミド（あ
るいはユピタール）から形成されている。
【００１９】本光ファイバ共振器は、組立図（ｃ）に示
すようにボビン１を挟んで第１樹脂カバー７Ａと第２樹
脂カバー７Ｂとの各開放端を突き合わせることにより、
第１樹脂カバー７Ａと第２樹脂カバー７Ｂとによって形
成される空間内にボビン１を収納するようになってい
る。また、第１金属カバー６Ａと第２金属カバー６Ｂと
の各開放端を突き合わせることにより、第１樹脂カバー
７Ａと第２樹脂カバー７Ｂとからなる低熱伝導性容器７
を磁気シールド容器６内の空間に収納するようになって
いる。
すようにボビン１を挟んで第１樹脂カバー７Ａと第２樹
脂カバー７Ｂとの各開放端を突き合わせることにより、
第１樹脂カバー７Ａと第２樹脂カバー７Ｂとによって形
成される空間内にボビン１を収納するようになってい
る。また、第１金属カバー６Ａと第２金属カバー６Ｂと
の各開放端を突き合わせることにより、第１樹脂カバー
７Ａと第２樹脂カバー７Ｂとからなる低熱伝導性容器７
を磁気シールド容器６内の空間に収納するようになって
いる。
【００２０】このように構成された光ファイバ共振器に
よれば、温度センサ５の検出値に基づくフィルムヒータ
４のフィードバック制御により、ボビン１（正確には光
ファイバ２）の温度は常に一定に保持される。ここで、
光ファイバ２と高分岐比カプラ３とは、単一のボビン１
に収容された状態で低熱伝導性容器７の内空に収納され
るので温度環境が同一である。したがって、光ファイバ
２と高分岐比カプラ３とを異なる温度環境下に置いた場
合と比較して、光ファイバ２と高分岐比カプラ３との温
度差に起因する共振周波数の安定性（共振特性）の悪化
を是正することができる。
よれば、温度センサ５の検出値に基づくフィルムヒータ
４のフィードバック制御により、ボビン１（正確には光
ファイバ２）の温度は常に一定に保持される。ここで、
光ファイバ２と高分岐比カプラ３とは、単一のボビン１
に収容された状態で低熱伝導性容器７の内空に収納され
るので温度環境が同一である。したがって、光ファイバ
２と高分岐比カプラ３とを異なる温度環境下に置いた場
合と比較して、光ファイバ２と高分岐比カプラ３との温
度差に起因する共振周波数の安定性（共振特性）の悪化
を是正することができる。
【００２１】また、ボビン１が熱伝導性の低いポリエー
テルイミド（あるいはユピタール）から形成された低熱
伝導性容器７内に収納されるので、低熱伝導性容器７の
内空の温度環境は、低熱伝導性容器７の外部の温度変動
による外乱を受け難いので、該外乱による温度変動が生
じにくい。さらに、低熱伝導性容器７の外側が磁気シー
ルド容器６によって覆われているので、外部の磁界が光
ファイバ２内を伝搬する光の共振特性に外乱を与えるこ
とを防止することができる。
テルイミド（あるいはユピタール）から形成された低熱
伝導性容器７内に収納されるので、低熱伝導性容器７の
内空の温度環境は、低熱伝導性容器７の外部の温度変動
による外乱を受け難いので、該外乱による温度変動が生
じにくい。さらに、低熱伝導性容器７の外側が磁気シー
ルド容器６によって覆われているので、外部の磁界が光
ファイバ２内を伝搬する光の共振特性に外乱を与えるこ
とを防止することができる。
【００２２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係わる光
ファイバ共振器によれば、光ファイバと該光ファイバに
光を入出力するフォトカプラとを単一のボビンに収容す
るので、光ファイバとフォトカプラとの温度官許を同一
化することが可能であり、よって共振特性の安定化を図
ることが可能である。また、このような光ファイバ共振
器を用いて共振型光ファイバジャイロを構成することに
より、航走体の角速度を精度良く測定することができ
る。
ファイバ共振器によれば、光ファイバと該光ファイバに
光を入出力するフォトカプラとを単一のボビンに収容す
るので、光ファイバとフォトカプラとの温度官許を同一
化することが可能であり、よって共振特性の安定化を図
ることが可能である。また、このような光ファイバ共振
器を用いて共振型光ファイバジャイロを構成することに
より、航走体の角速度を精度良く測定することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態の要部構成を示す斜視図
である。
である。
【図２】 本発明の一実施形態の要部構成を示す正面
図、右側面図、上面図及びＡ−Ａ線断面図である。
図、右側面図、上面図及びＡ−Ａ線断面図である。
【図３】 本発明の一実施形態における光ファイバの巻
回状態を示す斜視図である。
回状態を示す斜視図である。
【図４】 本発明の一実施形態における外装構成を示す
斜視図、部分断面斜視図及び組立図である。
斜視図、部分断面斜視図及び組立図である。
１……ボビン １ａ……巻回部 １ｂ……カプラ収容部 １ｃ……センサ収容部 ２……光ファイバ ３……高分岐比カプラ（フォトカプラ） ４……フィルムヒータ ５……温度センサ ６……磁気シールド容器 ６Ａ……第１金属カバー ６Ｂ……第２金属カバー ７……低熱伝導性容器 ７Ａ……第１樹脂カバー ７Ｂ……第２樹脂カバー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） // Ｇ０１Ｃ 19/72 Ｈ０１Ｓ 3/04
Claims (3)
- 【請求項１】 光ファイバ（２）と該光ファイバ（２）
に光を入出力するフォトカプラ（３）とを単一のボビン
（１）に収容することを特徴とする光ファイバ共振器。 - 【請求項２】 ボビン（１）は、光ファイバ（２）が巻
回される巻回部（１ａ）と該巻回部（１ａ）の近傍にフ
ォトカプラ（３）を収容するカプラ収容部（１ｂ）とを
備えることを特徴とする請求項１記載の光ファイバ共振
器。 - 【請求項３】 ボビン（１）に熱伝導性が高い材料を選
定することを特徴とする請求項１または２記載の光ファ
イバ共振器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000297473A JP2002111103A (ja) | 2000-09-28 | 2000-09-28 | 光ファイバ共振器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000297473A JP2002111103A (ja) | 2000-09-28 | 2000-09-28 | 光ファイバ共振器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002111103A true JP2002111103A (ja) | 2002-04-12 |
Family
ID=18779585
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000297473A Withdrawn JP2002111103A (ja) | 2000-09-28 | 2000-09-28 | 光ファイバ共振器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002111103A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007234711A (ja) * | 2006-02-28 | 2007-09-13 | Totoku Electric Co Ltd | 光源 |
| JP2013190322A (ja) * | 2012-03-14 | 2013-09-26 | Japan Aviation Electronics Industry Ltd | リングレーザジャイロ |
-
2000
- 2000-09-28 JP JP2000297473A patent/JP2002111103A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007234711A (ja) * | 2006-02-28 | 2007-09-13 | Totoku Electric Co Ltd | 光源 |
| JP2013190322A (ja) * | 2012-03-14 | 2013-09-26 | Japan Aviation Electronics Industry Ltd | リングレーザジャイロ |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20071204 |