JP2002532722A - 回転無効性を有するファイバ光電流センサ - Google Patents
回転無効性を有するファイバ光電流センサInfo
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Abstract
(57)【要約】
感知ループ光路および感知ループの反対方向に巻く第２のループを形成する光ファイバを有する光干渉計センサ。環状に偏光した光波は感知ループの光路に沿って伝播する。導体内を流れる電流の磁界によって異なる位相シフトが光波内に生じる。光波はこの位相関係と共に電気信号を出力する光検出器において検出される。得られた電気信号は電流の大きさおよび方向を指示する信号にループクロージャ電子回路で処理される。仮に、感知ループ内で回転による位相シフトが感知されたならば、この位相シフトは補償ループから与えられる反対の位相シフトによって打ち消される。補償ループまたはコイルは電流センサを較正するために接続により、または切り換えによって反転する。また、バイアス変調周波数が低ドリフトループクロージャ電子回路に好ましい十分に低いレベルになるように、光回路内に小さい感知コイルと共に、ディレイライン補償コイルが使用される。
Description
【０００１】 発明の背景 本発明は、一般に、ファイバ光学センサに関する。特に、本発明はファイバ光
学干渉計センサに関する。より詳しくは、本発明は磁界感知および回転感度を持
たない、サグナックループ(Sagnac loop)を備えた電流感知に関する。
学干渉計センサに関する。より詳しくは、本発明は磁界感知および回転感度を持
たない、サグナックループ(Sagnac loop)を備えた電流感知に関する。
【０００２】 サグナック干渉計は過去１０年間にわたって磁界感知および電流感知の用途に
おいて注目を集めている。ファイバ光電流センサは、特に、ファイバ光センサが
不導体で、しかも軽量であることから、鉄心変流器よりも有利である。さらに、
ファイバ光センサは、また、ヒステリシスを呈することがなく、より大きいダイ
ナミックレンジおよび周波数応答性をもたらすことができる。
おいて注目を集めている。ファイバ光電流センサは、特に、ファイバ光センサが
不導体で、しかも軽量であることから、鉄心変流器よりも有利である。さらに、
ファイバ光センサは、また、ヒステリシスを呈することがなく、より大きいダイ
ナミックレンジおよび周波数応答性をもたらすことができる。
【０００３】 ファイバ光電流センサはファラデー効果の原理のもとで動作する。ワイヤ内を
流れる電流はファラデー効果によって電流を運ぶワイヤに巻いた光ファイバ内を
伝わる光の偏光面を回転する、磁界を生じる。ファラデーの法則は次のように説
明される。
流れる電流はファラデー効果によって電流を運ぶワイヤに巻いた光ファイバ内を
伝わる光の偏光面を回転する、磁界を生じる。ファラデーの法則は次のように説
明される。
【０００４】
【数１】
【０００５】 ここで、Ｉは電流であり、Ｈは磁界で、積分は電流が巡る閉じた１パスを通じて
得る。感知ファイバが電流を伝えるワイヤの周りに巻かれるとすれば、感知ファ
イバの各点は磁界に対して一定した感度を有し、ファイバ内部における光の偏光
面の回転はワイヤ内を運ばれる電流の大きさに依存し、ワイヤの直ぐ近くを運ば
れる電流によって引き起こされる磁界のような表面的に発生したすべての磁界に
対しては不感である。磁界が存在する場合において光の偏光面が回転する角度Δ
φは次式によって与えられる。
得る。感知ファイバが電流を伝えるワイヤの周りに巻かれるとすれば、感知ファ
イバの各点は磁界に対して一定した感度を有し、ファイバ内部における光の偏光
面の回転はワイヤ内を運ばれる電流の大きさに依存し、ワイヤの直ぐ近くを運ば
れる電流によって引き起こされる磁界のような表面的に発生したすべての磁界に
対しては不感である。磁界が存在する場合において光の偏光面が回転する角度Δ
φは次式によって与えられる。
【０００６】
【数２】
【０００７】 ここで、Ｖはグラスファイバのヴァーデット定数である。感知光ファイバは、実
際上、光路自身が閉じている場合、その光路に沿ってワイヤを流れる電流に比例
する磁界の線積分を実行する。それゆえ、Δφ＝ＶＮＩを得る。ここで、Ｎは電
流を運ぶワイヤに巻くファイバの巻数である。電流によって光の偏光が生じ、そ
れに応じて回転がもたらされるとき、回転は明確な直線偏光状態を示して感知領
域に達したときに注入光を入射して観測し、その後、感知領域を出た後に光波の
偏光状態を分析する。
際上、光路自身が閉じている場合、その光路に沿ってワイヤを流れる電流に比例
する磁界の線積分を実行する。それゆえ、Δφ＝ＶＮＩを得る。ここで、Ｎは電
流を運ぶワイヤに巻くファイバの巻数である。電流によって光の偏光が生じ、そ
れに応じて回転がもたらされるとき、回転は明確な直線偏光状態を示して感知領
域に達したときに注入光を入射して観測し、その後、感知領域を出た後に光波の
偏光状態を分析する。
【０００８】 関連技術としての典型的な光ファイバ電流センサは、参照によってここに取り
入れられる、“ファイバ光干渉計回路および磁界センサ”の名称を与えられるジ
ェームス・エヌ・ブレイクに付与された１９９７年７月１日発行の米国特許第５
，６４４，３９７号明細書に開示されている。光ファイバ電流センサは、また、
参照によってここに取り入れられる、“ファイバ光学装置および正確な電流感知
方法”の名称を与えられるジェームス・エヌ・ブレイクに付与された１９９７年
１２月９日発行の米国特許第５，６９６，８５８号明細書に開示されている。
入れられる、“ファイバ光干渉計回路および磁界センサ”の名称を与えられるジ
ェームス・エヌ・ブレイクに付与された１９９７年７月１日発行の米国特許第５
，６４４，３９７号明細書に開示されている。光ファイバ電流センサは、また、
参照によってここに取り入れられる、“ファイバ光学装置および正確な電流感知
方法”の名称を与えられるジェームス・エヌ・ブレイクに付与された１９９７年
１２月９日発行の米国特許第５，６９６，８５８号明細書に開示されている。
【０００９】 この関連技術の電流感知によれば、測定は多くの困難を伴う。光学要素は税関
における計量のようなある用途に求められる精度をを保って偏光状態の変化を測
定するためには例外的に安定でなければならない。これに加えて、感知領域内で
複屈折があると、電流だけでなく、偏光面を回転させることにより弁別できない
信号を生じる。感知ファイバの振動のような機械的なじょう乱は時間的に変化す
る電流による弁別できない信号を生じる、時間的に変化する複屈折を生じる。同
様に、また、熱的じょう乱により測定上の誤差が発生する。
における計量のようなある用途に求められる精度をを保って偏光状態の変化を測
定するためには例外的に安定でなければならない。これに加えて、感知領域内で
複屈折があると、電流だけでなく、偏光面を回転させることにより弁別できない
信号を生じる。感知ファイバの振動のような機械的なじょう乱は時間的に変化す
る電流による弁別できない信号を生じる、時間的に変化する複屈折を生じる。同
様に、また、熱的じょう乱により測定上の誤差が発生する。
【００１０】 したがって、回転ならびに温度および振動のような時間変化の影響に対して不
感であって、しかも、感知領域で例外的に安定な光学要素および低複屈折性を必
要としない、ファイバ光電流磁界ループセンサに対する要望が生じている。
感であって、しかも、感知領域で例外的に安定な光学要素および低複屈折性を必
要としない、ファイバ光電流磁界ループセンサに対する要望が生じている。
【００１１】 本発明の要旨 本発明に従って従来の光センサからもたらされる不利な点を取り除きまたは実
質的に減少させる光干渉計電流センサ形態が提供される。
質的に減少させる光干渉計電流センサ形態が提供される。
【００１２】 この電流センサは感知ループを形成する偏光維持ファイバを備え、回転補償フ
ァイバコイルを有する。環状に逆向きに伝播する偏向した光波は光路に沿って伝
播し、磁界が保たれる感知媒体を通過する。磁界のもとで光波内に生じる異なる
位相シフトを光検出器によって検出し、得られたパラメータ検出値を信号処理電
子回路によって測定する。
ァイバコイルを有する。環状に逆向きに伝播する偏向した光波は光路に沿って伝
播し、磁界が保たれる感知媒体を通過する。磁界のもとで光波内に生じる異なる
位相シフトを光検出器によって検出し、得られたパラメータ検出値を信号処理電
子回路によって測定する。
【００１３】 全導波形電流センサは直線状に偏光した光波を環状に偏光した光波に変換する
、ファイバクオータ光波コンバータを備える。このクオータ光波コンバータは、
好ましくは、長いビート長さの偏光維持ファイバの短い区域で構成される。感知
手段またはループは低直線複屈折性光ファイバか、あるいは高円複屈折性光ファ
イバから製作する。後者の光ファイバは製造中ファイバをスピニング加工するこ
とにより製作することができる。
、ファイバクオータ光波コンバータを備える。このクオータ光波コンバータは、
好ましくは、長いビート長さの偏光維持ファイバの短い区域で構成される。感知
手段またはループは低直線複屈折性光ファイバか、あるいは高円複屈折性光ファ
イバから製作する。後者の光ファイバは製造中ファイバをスピニング加工するこ
とにより製作することができる。
【００１４】 ループセンサ形態は導体内に生じる電流の磁界を検出する。しかしながら、サ
グナック干渉計(Sagnac interferometer)として知られるセンサはループの回転
変位を感知する。この回転に伴う影響について光回路内に挿入するファイバルー
プまたはコイルを用いて補償する。この補償は感知ループの回転または振動によ
って生じる誤差を補償するものである。この補償ループまたはコイルは電流感知
ループまたはコイルの回転感知積（ＲＳＰ）と同一のＲＳＰを有する。ＲＳＰは
ループまたはコイルによって囲われる面積に巻数を乗じて求める。ＮSＡS＝−Ｎ C ＡC 、ここで、ＮCＡCは補償コイルのＲＳＰであり、ＮSＡSは感知コイルのＲ
ＳＰである。マイナス（−）符号は補償コイルが電流感知ループまたはコイルの
極性と反対の感知軸極性を有することを表わす。それゆえ、補償コイルの回転感
度は感知コイルの回転感度に等しく、それと反対であり、電流センサ全体を通じ
て回転感度が存在しない。
グナック干渉計(Sagnac interferometer)として知られるセンサはループの回転
変位を感知する。この回転に伴う影響について光回路内に挿入するファイバルー
プまたはコイルを用いて補償する。この補償は感知ループの回転または振動によ
って生じる誤差を補償するものである。この補償ループまたはコイルは電流感知
ループまたはコイルの回転感知積（ＲＳＰ）と同一のＲＳＰを有する。ＲＳＰは
ループまたはコイルによって囲われる面積に巻数を乗じて求める。ＮSＡS＝−Ｎ C ＡC 、ここで、ＮCＡCは補償コイルのＲＳＰであり、ＮSＡSは感知コイルのＲ
ＳＰである。マイナス（−）符号は補償コイルが電流感知ループまたはコイルの
極性と反対の感知軸極性を有することを表わす。それゆえ、補償コイルの回転感
度は感知コイルの回転感度に等しく、それと反対であり、電流センサ全体を通じ
て回転感度が存在しない。
【００１５】 本発明の別の形態はコイルまたはループを切り換える。すなわち、光回路内の
補償コイルの軸極性が反転するように回転補償（ＲＣ）ループまたはコイルを固
定して構成することである。これは測定によってセンサの非相互的光位相シフト
を較正し、精密な電流感知を果たすべく、回転レートに影響されないように取り
除きあるいは無効にすることができる。センサの最初の読みは回転に対する感度
を測定し、あるいは較正して行い、次いで、２回目の電流の読み取りのためにＲ
Ｃコイルを切り換える。これは回転または振動による影響がどの程度かを明らか
にする。それゆえ、センサは、初めに、較正を行い、次いで、回転または振動が
感度に影響を及ぼさない状態で正確に電流を感知することができる。これに代わ
るものでは、補償コイルは回転に対する感度を連続して取り除くように所定の位
置で測定を継続してもよい。
補償コイルの軸極性が反転するように回転補償（ＲＣ）ループまたはコイルを固
定して構成することである。これは測定によってセンサの非相互的光位相シフト
を較正し、精密な電流感知を果たすべく、回転レートに影響されないように取り
除きあるいは無効にすることができる。センサの最初の読みは回転に対する感度
を測定し、あるいは較正して行い、次いで、２回目の電流の読み取りのためにＲ
Ｃコイルを切り換える。これは回転または振動による影響がどの程度かを明らか
にする。それゆえ、センサは、初めに、較正を行い、次いで、回転または振動が
感度に影響を及ぼさない状態で正確に電流を感知することができる。これに代わ
るものでは、補償コイルは回転に対する感度を連続して取り除くように所定の位
置で測定を継続してもよい。
【００１６】 光電流センサはバイアス変調周波数が低ドリフトクロージャ電子回路に好まし
い十分に低いレベルになるようにサグナック感知ループまたはコイルの固有の周
波数を下げるための小さいＲＳＰおよびディレイラインコイルを有する感知ルー
プまたはコイルを備えてもよい。このディレイラインコイルは感知ループまたは
コイルのＲＳＰと比べて大きいＲＳＰを備え、重大な関係を持つ回転感度のみ有
する。一形態は第１のディレイラインコイルの回転感度を無効にするように巻き
方を相手と逆にする第２のディレイラインコイルを使用することができる。
い十分に低いレベルになるようにサグナック感知ループまたはコイルの固有の周
波数を下げるための小さいＲＳＰおよびディレイラインコイルを有する感知ルー
プまたはコイルを備えてもよい。このディレイラインコイルは感知ループまたは
コイルのＲＳＰと比べて大きいＲＳＰを備え、重大な関係を持つ回転感度のみ有
する。一形態は第１のディレイラインコイルの回転感度を無効にするように巻き
方を相手と逆にする第２のディレイラインコイルを使用することができる。
【００１７】 実施例の説明 サグナックループに基づくセンサ形態は全導波形光電流センサ１０である。図
１ａを参照すると、サグナック干渉計電流センサの本体部分は偏光維持ファイバ
から構成されている。超ルミネセンスダイオード、発光ダイオード、レーザダイ
オードまたは規定量の金属酸化物をドープしたファイバ光源のような光源１４は
ファイバ１２に伝播される、ブロードバンド光を発生する。この光は方向カップ
ラー１６を通過し、集積光回路（ＩＯＣ）２０の偏光器１８によって直線状に偏
光した光波となる。この直線偏光波は、次いで、Ｙ字結合カップラー２１によっ
て逆向きに伝播する２つの直線偏光光波２３、２４としてセンサループに伝播す
る。位相変調器２２は逆向きに伝播する光波を位相変調するために周期的なバイ
アス変調信号２５およびフィードバック信号２６を加える。この光波２３は感知
コイル３０に入射する前に、偏光維持（ＰＭ）ファイバ２８の軸に対して４５度
の角度で傾いた主軸を有するクオータ光波コンバータ２７を通過する。光波２３
は低複屈折性ファイバまたは高円複屈折性ファイバからなる感知コイル３０を通
って進む。光波２４はＰＭファイバからなる回転補償（ＲＣ）コイル２９を通っ
て進む。コイル２９を出た光波２４はコイル２９のＰＭファイバの軸に対して４
５度の角度で傾いた複屈折主軸を有するクオータ光波コンバータ３１を通過する
。
１ａを参照すると、サグナック干渉計電流センサの本体部分は偏光維持ファイバ
から構成されている。超ルミネセンスダイオード、発光ダイオード、レーザダイ
オードまたは規定量の金属酸化物をドープしたファイバ光源のような光源１４は
ファイバ１２に伝播される、ブロードバンド光を発生する。この光は方向カップ
ラー１６を通過し、集積光回路（ＩＯＣ）２０の偏光器１８によって直線状に偏
光した光波となる。この直線偏光波は、次いで、Ｙ字結合カップラー２１によっ
て逆向きに伝播する２つの直線偏光光波２３、２４としてセンサループに伝播す
る。位相変調器２２は逆向きに伝播する光波を位相変調するために周期的なバイ
アス変調信号２５およびフィードバック信号２６を加える。この光波２３は感知
コイル３０に入射する前に、偏光維持（ＰＭ）ファイバ２８の軸に対して４５度
の角度で傾いた主軸を有するクオータ光波コンバータ２７を通過する。光波２３
は低複屈折性ファイバまたは高円複屈折性ファイバからなる感知コイル３０を通
って進む。光波２４はＰＭファイバからなる回転補償（ＲＣ）コイル２９を通っ
て進む。コイル２９を出た光波２４はコイル２９のＰＭファイバの軸に対して４
５度の角度で傾いた複屈折主軸を有するクオータ光波コンバータ３１を通過する
。
【００１８】 クオータ光波コンバータ２７、３１の目的は偏光維持ファイバ２８からの直線
偏光光波２３およびコイル２９のＰＭファイバからの直線偏光光波２４を環状に
偏光する光波に変換することである。感知コイル３０内において左渡しに環状に
偏光する光波と対照的に、右渡しを使用する利点は基本的にない。感知コイル３
０はその感知軸と平行な方向に電流３３を運ぶ導体３２を取り囲む。この感知コ
イル３０はコイルのファイバ巻線が配置される平面に対して垂直である。感知コ
イル３０を出た後、光波２３はさらに伝播し、クオータ光波コンバータ３１を通
過し、光波２４はクオータ光波コンバータ２７を通過する。クオータ光波コンバ
ータ２７、３１は偏光維持ファイバ２８およびＰＭファイバからなるコイル２９
の軸に合わせて光波２３、２４を元の直線偏光光波にそれぞれ変換する。光波２
３、２４がＩＯＣ２０および方向カップラー１６を通過して戻るとき、その出力
信号３５をループクロージャ電子回路３４に与える光検出器３４に当たる。ルー
プクロージャ電子回路３４はバイアス変調信号２５およびフィードバック信号２
６を位相変調器２２に出力する。バイアス変調信号発生器１８ａはループクロー
ジャ電子回路３４に送るバイアス変調信号を発生する。ループクロージャ電子回
路３４は信号２６を互いに反対の位相を保って逆向きに伝播する光波２３、２４
を生じさせる位相変調器２２にフィードバック信号として出力する。信号２６の
可変特性はワイヤ３２を流れる電流によって生じる光位相の変換についての指示
である。この信号２６の特性は電流３３の大きさおよび符号を示す信号３７に電
子回路３４によって処理される。
偏光光波２３およびコイル２９のＰＭファイバからの直線偏光光波２４を環状に
偏光する光波に変換することである。感知コイル３０内において左渡しに環状に
偏光する光波と対照的に、右渡しを使用する利点は基本的にない。感知コイル３
０はその感知軸と平行な方向に電流３３を運ぶ導体３２を取り囲む。この感知コ
イル３０はコイルのファイバ巻線が配置される平面に対して垂直である。感知コ
イル３０を出た後、光波２３はさらに伝播し、クオータ光波コンバータ３１を通
過し、光波２４はクオータ光波コンバータ２７を通過する。クオータ光波コンバ
ータ２７、３１は偏光維持ファイバ２８およびＰＭファイバからなるコイル２９
の軸に合わせて光波２３、２４を元の直線偏光光波にそれぞれ変換する。光波２
３、２４がＩＯＣ２０および方向カップラー１６を通過して戻るとき、その出力
信号３５をループクロージャ電子回路３４に与える光検出器３４に当たる。ルー
プクロージャ電子回路３４はバイアス変調信号２５およびフィードバック信号２
６を位相変調器２２に出力する。バイアス変調信号発生器１８ａはループクロー
ジャ電子回路３４に送るバイアス変調信号を発生する。ループクロージャ電子回
路３４は信号２６を互いに反対の位相を保って逆向きに伝播する光波２３、２４
を生じさせる位相変調器２２にフィードバック信号として出力する。信号２６の
可変特性はワイヤ３２を流れる電流によって生じる光位相の変換についての指示
である。この信号２６の特性は電流３３の大きさおよび符号を示す信号３７に電
子回路３４によって処理される。
【００１９】 図１ｂはコンバータ３１がＩＯＣ２０と回転補償コイル２９との間にある点を
除いて図１ａと同一のサグナック干渉計電流センサを示している。図３において
、これに代えて、コンバータ２７、３１はＩＯＣ２０とコイル４４、４３との間
にそれぞれ配置される。同様に、図６において、これに代えて、コンバータ２７
、３１はカップラー５１とコイル４８、４７（フリッパ３８を含む）との間にそ
れぞれ配置される。
除いて図１ａと同一のサグナック干渉計電流センサを示している。図３において
、これに代えて、コンバータ２７、３１はＩＯＣ２０とコイル４４、４３との間
にそれぞれ配置される。同様に、図６において、これに代えて、コンバータ２７
、３１はカップラー５１とコイル４８、４７（フリッパ３８を含む）との間にそ
れぞれ配置される。
【００２０】 クオータ光波コンバータ２７、３１における角度の狂い、またはふれ、または
クオータ光波操作のいずれかによリ生じる非理想的性質により電流センサ１０の
出力３７にもっぱら２次数級の誤差が発生する。クオータ光波コンバータの誤差
は最後には共通の入／出力ポートにおいて偏光器１８によって除かれる、偏光維
持ファイバ２８、ＰＭファイバループ２９の未使用軸に伝播される光を生じる。
クオータ光波操作のいずれかによリ生じる非理想的性質により電流センサ１０の
出力３７にもっぱら２次数級の誤差が発生する。クオータ光波コンバータの誤差
は最後には共通の入／出力ポートにおいて偏光器１８によって除かれる、偏光維
持ファイバ２８、ＰＭファイバループ２９の未使用軸に伝播される光を生じる。
【００２１】 ファイバクオータ光波コンバータ２７、３１は比較的小さい直径に巻く低複屈
折性ファイバから構成される。しかしながら、この方法で構成したクオータ光波
コンバータの特性は劣ることが判明した。代替的方法は長さの短い偏光維持ファ
イバを使用することである。この偏光維持ファイバの偏光ビート長さは、好まし
くは、補償コイル２９、ＰＭファイバ２８と感知コイル３０との間のファイバを
分割するのに十分な長さである。
折性ファイバから構成される。しかしながら、この方法で構成したクオータ光波
コンバータの特性は劣ることが判明した。代替的方法は長さの短い偏光維持ファ
イバを使用することである。この偏光維持ファイバの偏光ビート長さは、好まし
くは、補償コイル２９、ＰＭファイバ２８と感知コイル３０との間のファイバを
分割するのに十分な長さである。
【００２２】 図１ｃは必ずしも不連続にしないで連続して巻く補償コイル２９および感知コ
イル３０を示している。これらのコイルはちょうど１つのコイル６６のように不
分割の光ファイバと共にあるパターンで巻くようにする。得られるコイル６６は
回転レートに対して実質的に不感であり、同時に、測定される電流３３ついては
感知することができる。この１つのコイルによる補償および感知方法を利用でき
る形態は複線巻き、または単線巻きの多様な形態がある。
イル３０を示している。これらのコイルはちょうど１つのコイル６６のように不
分割の光ファイバと共にあるパターンで巻くようにする。得られるコイル６６は
回転レートに対して実質的に不感であり、同時に、測定される電流３３ついては
感知することができる。この１つのコイルによる補償および感知方法を利用でき
る形態は複線巻き、または単線巻きの多様な形態がある。
【００２３】 図２は回転補償コイル２９を有する電流センサ４０を示している。この補償コ
イル４０はフリップ手段で切り換えられ、したがって、感度軸を反転させ、また
は任意的に接続位置を切り換え、もしくは光回路内で接続位置に対して極性を反
転させる。“フリッパ”３８は使用者が望むときにはいつもこの接続の交換およ
び極性切り換えを行うことができる。
イル４０はフリップ手段で切り換えられ、したがって、感度軸を反転させ、また
は任意的に接続位置を切り換え、もしくは光回路内で接続位置に対して極性を反
転させる。“フリッパ”３８は使用者が望むときにはいつもこの接続の交換およ
び極性切り換えを行うことができる。
【００２４】 補償コイル２９をフリップで切り換えるためにリードファイバ３９をＩＯＣ２
０と接続したファイバから切り離し、同時に、リードファイバ３９をコンバータ
３１と結ぶファイバに接続する。また、コンバータ３１と結ぶファイバからのリ
ードファイバ４１の切り離しおよびＩＯＣ２０と結ぶファイバに対するリードフ
ァイバ４１の接続がフリップの一部として係わる。再び補償コイル２９を切り換
えるためにはリードファイバ３９、４１がＩＯＣ２０およびコンバータ３１とそ
れぞれ結ぶファイバと再接続される。これに代えて、補償コイルは通常では１８
０度だけ感度軸を反転させるためにコイルを単に回転させるヒンジ手段に装着し
てもよい。これは、また、軸フリップの別の形態を構成するので、フリップと呼
ぶ。
０と接続したファイバから切り離し、同時に、リードファイバ３９をコンバータ
３１と結ぶファイバに接続する。また、コンバータ３１と結ぶファイバからのリ
ードファイバ４１の切り離しおよびＩＯＣ２０と結ぶファイバに対するリードフ
ァイバ４１の接続がフリップの一部として係わる。再び補償コイル２９を切り換
えるためにはリードファイバ３９、４１がＩＯＣ２０およびコンバータ３１とそ
れぞれ結ぶファイバと再接続される。これに代えて、補償コイルは通常では１８
０度だけ感度軸を反転させるためにコイルを単に回転させるヒンジ手段に装着し
てもよい。これは、また、軸フリップの別の形態を構成するので、フリップと呼
ぶ。
【００２５】 電流インジケータ４２に表示される電流値の読みはコイル２９が切り換える前
と、コイル２９が切り換わった後とを指示する。ゼロ電流値を感知する場合、幾
分かの読みの狂いは較正センサ４０でゼロになるまでゼロ点合わせを行う。これ
は高精度回転レートのためにセンサ４０内の光波２３、２４の非相互的光位相シ
フトを較正することを可能にする。この後、電流３３を測定するためにコイル２
９を再び切り換え、センサ４０を回転に対して不感とし、一方、電流を感知でき
るようにする。それゆえ、このセンサ４０により回転感度がなく、電流を高い精
度を保って測定できる較正を果たすことが可能になる。別の使い方はセンサが双
方に対して感知できるとき、電流の影響を無効にする回転レートを使用すること
である。言い換えると、補償コイル２９が反転し、感知コイル３０が電流および
回転を感知する間、電流３３によって変化した光波２３と光波２４と間の位相関
係を無効にするために回転が使用できる。
と、コイル２９が切り換わった後とを指示する。ゼロ電流値を感知する場合、幾
分かの読みの狂いは較正センサ４０でゼロになるまでゼロ点合わせを行う。これ
は高精度回転レートのためにセンサ４０内の光波２３、２４の非相互的光位相シ
フトを較正することを可能にする。この後、電流３３を測定するためにコイル２
９を再び切り換え、センサ４０を回転に対して不感とし、一方、電流を感知でき
るようにする。それゆえ、このセンサ４０により回転感度がなく、電流を高い精
度を保って測定できる較正を果たすことが可能になる。別の使い方はセンサが双
方に対して感知できるとき、電流の影響を無効にする回転レートを使用すること
である。言い換えると、補償コイル２９が反転し、感知コイル３０が電流および
回転を感知する間、電流３３によって変化した光波２３と光波２４と間の位相関
係を無効にするために回転が使用できる。
【００２６】 図３は短い感知コイル３０およびディレイラインコイル４３を備えた回転補償
機構を有する電流センサ５０を示している。この形態はバイアス変調信号周波数
が低ドリフトループクロージャ電子回路３６に好ましい十分に低いレベルになる
ように感知コイルまたはループ３０の固有周波数を下げるために使用することが
できる。ディレイラインコイル４３は感知コイル３０と比べて長くしている。コ
イル４３の回転感度は重大な関係を持つ。一形態は短い感知コイル３０との関わ
りに配慮してディレイラインコイル４３の回転感度を無効にするように回転防止
用ディレイラインコイル４４を使用することがでる。コイル４３、４４の大部分
は、多分、２重巻き形態に、ただし、コイル内部で同一光ビームの方向を反対に
向けるために逆の回転感度を保つように同一方向に向きを揃えて巻く。感知コイ
ルおよび補償コイルの正味の回転感度をゼロの値で等しくするように一方のコイ
ルを他方のコイルよりも長くしてもよい。この補償コイルは、また、一方のコイ
ルがフリップできるように独立して巻くことができる。
機構を有する電流センサ５０を示している。この形態はバイアス変調信号周波数
が低ドリフトループクロージャ電子回路３６に好ましい十分に低いレベルになる
ように感知コイルまたはループ３０の固有周波数を下げるために使用することが
できる。ディレイラインコイル４３は感知コイル３０と比べて長くしている。コ
イル４３の回転感度は重大な関係を持つ。一形態は短い感知コイル３０との関わ
りに配慮してディレイラインコイル４３の回転感度を無効にするように回転防止
用ディレイラインコイル４４を使用することがでる。コイル４３、４４の大部分
は、多分、２重巻き形態に、ただし、コイル内部で同一光ビームの方向を反対に
向けるために逆の回転感度を保つように同一方向に向きを揃えて巻く。感知コイ
ルおよび補償コイルの正味の回転感度をゼロの値で等しくするように一方のコイ
ルを他方のコイルよりも長くしてもよい。この補償コイルは、また、一方のコイ
ルがフリップできるように独立して巻くことができる。
【００２７】 本発明およびその利点が詳細に説明されているが、添付の請求の範囲によって
定義されるように、本発明の意図するところおよび発明の範囲から離れることな
く、多様な変更、置換および変形がなし得ると理解することができる。これらの
場合の多くのものにおいてサグナックファイバループは図１ｂに示すように感知
コイルがその巻きパターンにおいて自身の回転補償を保ってモノリミック（また
は分割しない）コイルであるように連続して巻く。したがって、これは回転感度
がないサグナック干渉計である。
定義されるように、本発明の意図するところおよび発明の範囲から離れることな
く、多様な変更、置換および変形がなし得ると理解することができる。これらの
場合の多くのものにおいてサグナックファイバループは図１ｂに示すように感知
コイルがその巻きパターンにおいて自身の回転補償を保ってモノリミック（また
は分割しない）コイルであるように連続して巻く。したがって、これは回転感度
がないサグナック干渉計である。
【００２８】 すべてではなく、幾つかの明らかな置換は図４に示す形態５５を含む。図２の
カップラー１６は前方において幾分かの力が本質的に失われることなく、光４５
が光源１４からコイル３０に導くことができる、図４に示す光サーキュレータ５
４によって置換してもよい。同様に、コイル３０から戻る光波２３、２４はその
半分を光源１４に当てるのに代えて、すべてを光検出器３４に向けることができ
る。この方法では、光サーキュレータ５４は５０／５０カップラーで失われる（
ラウンドトリップ）光の７５％を節約することができる。光サーキュレータ５４
は直線を保って光を偏光し、前方においてファラデー回転体を通して４５度だけ
回転させる光アイソレータと同様なものである。光サーキュレータ５４に戻る光
はさらに４５度回転し、それゆえ、光サーキュレータの偏光器を通過しない。偏
光器が偏光ビームスプリッタであるならば、この戻る光は典型的には光検出器５
７に対して信号光として伝播する方向に９０度の角度で分離する。
カップラー１６は前方において幾分かの力が本質的に失われることなく、光４５
が光源１４からコイル３０に導くことができる、図４に示す光サーキュレータ５
４によって置換してもよい。同様に、コイル３０から戻る光波２３、２４はその
半分を光源１４に当てるのに代えて、すべてを光検出器３４に向けることができ
る。この方法では、光サーキュレータ５４は５０／５０カップラーで失われる（
ラウンドトリップ）光の７５％を節約することができる。光サーキュレータ５４
は直線を保って光を偏光し、前方においてファラデー回転体を通して４５度だけ
回転させる光アイソレータと同様なものである。光サーキュレータ５４に戻る光
はさらに４５度回転し、それゆえ、光サーキュレータの偏光器を通過しない。偏
光器が偏光ビームスプリッタであるならば、この戻る光は典型的には光検出器５
７に対して信号光として伝播する方向に９０度の角度で分離する。
【００２９】 ＩＯＣ２０自身はリチウムニオブ酸塩プロトン交換導波管、リチウムニオブ酸
塩チタニウム拡散導波管、ポリマー導波管、ガリウムヒ素化合物導波管またはリ
チウムタンタル酸塩導波管を用いて実施してもよい。これに加えて、上記材料は
ファイバ光カップラーおよび光ファイバ（または光導波路）偏光器によってそれ
ぞれ置換される、Ｙ字結合カップラー２１および偏光器１８と共に、位相変調器
２２のみを製造するために使用してもよい。クローズドループシステムで使用す
る位相変調器１８の別の可能性として光導波路、ただし、銅線と結ぶファイバ、
電子光ポケットセルを使用することができる。感知コイル３０を構成するファイ
バは低複屈折性熱処理ファイバ、スパン高円複屈折性ファイバまたは円複屈折を
生じるねじれ形に巻くファイバのいずれかである。これらのすべてのコイルファ
イバの概念においては感知ファイバが光波の円偏光を維持し、または保存するこ
とを意図する。
塩チタニウム拡散導波管、ポリマー導波管、ガリウムヒ素化合物導波管またはリ
チウムタンタル酸塩導波管を用いて実施してもよい。これに加えて、上記材料は
ファイバ光カップラーおよび光ファイバ（または光導波路）偏光器によってそれ
ぞれ置換される、Ｙ字結合カップラー２１および偏光器１８と共に、位相変調器
２２のみを製造するために使用してもよい。クローズドループシステムで使用す
る位相変調器１８の別の可能性として光導波路、ただし、銅線と結ぶファイバ、
電子光ポケットセルを使用することができる。感知コイル３０を構成するファイ
バは低複屈折性熱処理ファイバ、スパン高円複屈折性ファイバまたは円複屈折を
生じるねじれ形に巻くファイバのいずれかである。これらのすべてのコイルファ
イバの概念においては感知ファイバが光波の円偏光を維持し、または保存するこ
とを意図する。
【００３０】 ループクロージャ機構は典型的には光検出器５７に接続する増幅器５６の出力
をディジタル化する処理を伴う。出力信号はループクロージャ電子回路５９のア
ナログ／ディジタル（Ａ／Ｄ）変換器５８を通してアナログ電圧からディジタル
電圧に変換する。Ａ／Ｄ変換器５８は前置増幅器５６の出力をディジタル信号に
標本化するか、または変換する。これは前置増幅器５６の出力を周期的に、典型
的には、バイアス変調信号発生器１８ａから与えられる信号のバイアス変調周期
の半変調サイクル毎に数回にわたって標本化する。Ａ／Ｄ変換器５８の出力は電
流３３の信号指示値の変動に対して２半サイクル間で比較される。電流変動が生
じたとき、ディジタル／アナログ（Ｄ／Ａ）変換器６１を通して位相変調器２２
に加えるループクロージャ波形信号６２を変化させる。逆向きに伝播する光波２
３、２４間の位相（φ）を再調整するために用いられるループクロージャ波形信
号６２はのこぎり波信号６３（いわゆるセロダインランプ波形）、ディジタル相
ステップ波形６４または２重ランプ波形６５である（それぞれ図５ａ、図５ｂ、
図５ｃ参照）。これらのすべてはコイル３０における時間遅れの利点を獲得し、
発生した光波２３と光波２４との間の位相差（電流３３によって発生するものと
等しく、反対方向に向く）を与えること可能するために干渉計ループ３０のそれ
ぞれの側に非対称に加える。のこぎり波またはセロダイン波形は２πの位相シフ
トの倍数と関係するフライバックまたはリセットと共に、電流３３の大きさに比
例する漸増位相スロープを有する。２重ランプ波形は電流に比例する上昇スロー
プおよび下降スロープの双方がその値を変化しながら、正に向かうランプと負に
向かうランプとが交互に入れ替わる。すべてのランプ形式は導体３２内を流れる
電流３３の方向反転を指示するために反転可能である。
をディジタル化する処理を伴う。出力信号はループクロージャ電子回路５９のア
ナログ／ディジタル（Ａ／Ｄ）変換器５８を通してアナログ電圧からディジタル
電圧に変換する。Ａ／Ｄ変換器５８は前置増幅器５６の出力をディジタル信号に
標本化するか、または変換する。これは前置増幅器５６の出力を周期的に、典型
的には、バイアス変調信号発生器１８ａから与えられる信号のバイアス変調周期
の半変調サイクル毎に数回にわたって標本化する。Ａ／Ｄ変換器５８の出力は電
流３３の信号指示値の変動に対して２半サイクル間で比較される。電流変動が生
じたとき、ディジタル／アナログ（Ｄ／Ａ）変換器６１を通して位相変調器２２
に加えるループクロージャ波形信号６２を変化させる。逆向きに伝播する光波２
３、２４間の位相（φ）を再調整するために用いられるループクロージャ波形信
号６２はのこぎり波信号６３（いわゆるセロダインランプ波形）、ディジタル相
ステップ波形６４または２重ランプ波形６５である（それぞれ図５ａ、図５ｂ、
図５ｃ参照）。これらのすべてはコイル３０における時間遅れの利点を獲得し、
発生した光波２３と光波２４との間の位相差（電流３３によって発生するものと
等しく、反対方向に向く）を与えること可能するために干渉計ループ３０のそれ
ぞれの側に非対称に加える。のこぎり波またはセロダイン波形は２πの位相シフ
トの倍数と関係するフライバックまたはリセットと共に、電流３３の大きさに比
例する漸増位相スロープを有する。２重ランプ波形は電流に比例する上昇スロー
プおよび下降スロープの双方がその値を変化しながら、正に向かうランプと負に
向かうランプとが交互に入れ替わる。すべてのランプ形式は導体３２内を流れる
電流３３の方向反転を指示するために反転可能である。
【００３１】 別の形態６０は図６に示されるオープンジャイロスコープである。光源１４は
カップラー１６および偏光器５３を通って前方に進む光４５を放射する。カップ
ラー５１は光４５をＣＷ光波２３およびＣＣＷ光波２４に分離するために使用す
る。バイアス変調信号発生器１８ａから出力されるバイアス位相変調信号はサグ
ナックループ３０内を伝わる光波２３および光波２４に対して与えられる。これ
は本体部を取り囲むファイバ４７有するピエゾエレクトリック（ＰＺＴ）シリン
ダ４６に電圧を印加して行われる。光波２３、２４は補償コイル４８、クオータ
光波コンバータ２７およびＰＺＴファイバコイル４７、クオータ光波コンバータ
３１をそれぞれ通ってサグナックループ３０に進む。補償コイル４８のＲＳＰは
感知コイル３０のＲＳＰのみならず、ＰＺＴシリンダ４６のＲＳＰについても受
け持つ。フリッパ３８は省略されている。これに代わるものでは、ＰＺＴシリン
ダファイバコイル４７はコイル４８の代わりに補償コイルとして使用してもよく
、上述した説明に従いフリッパ３８によって切り換えてもよい。光検出器３４の
出力は増幅され、バイアス変調信号との協調を保つ信号に応じて位相検出器（Ｐ
ＳＤ）に入力される。それゆえ、ＰＳＤ４９の出力は導体３２内を流れるそのと
きの電流３３に比例する。インジケータ５２はＰＳＤ４９の出力を受け取り、こ
れを電流３３の大きさを示す読み取り可能な指示値に変換する。
カップラー１６および偏光器５３を通って前方に進む光４５を放射する。カップ
ラー５１は光４５をＣＷ光波２３およびＣＣＷ光波２４に分離するために使用す
る。バイアス変調信号発生器１８ａから出力されるバイアス位相変調信号はサグ
ナックループ３０内を伝わる光波２３および光波２４に対して与えられる。これ
は本体部を取り囲むファイバ４７有するピエゾエレクトリック（ＰＺＴ）シリン
ダ４６に電圧を印加して行われる。光波２３、２４は補償コイル４８、クオータ
光波コンバータ２７およびＰＺＴファイバコイル４７、クオータ光波コンバータ
３１をそれぞれ通ってサグナックループ３０に進む。補償コイル４８のＲＳＰは
感知コイル３０のＲＳＰのみならず、ＰＺＴシリンダ４６のＲＳＰについても受
け持つ。フリッパ３８は省略されている。これに代わるものでは、ＰＺＴシリン
ダファイバコイル４７はコイル４８の代わりに補償コイルとして使用してもよく
、上述した説明に従いフリッパ３８によって切り換えてもよい。光検出器３４の
出力は増幅され、バイアス変調信号との協調を保つ信号に応じて位相検出器（Ｐ
ＳＤ）に入力される。それゆえ、ＰＳＤ４９の出力は導体３２内を流れるそのと
きの電流３３に比例する。インジケータ５２はＰＳＤ４９の出力を受け取り、こ
れを電流３３の大きさを示す読み取り可能な指示値に変換する。
【図１ａ】 図１ａは回転補償を有するサグナック電流感知ループを示すブロック図である
。
。
【図１ｂ】 図１ｂは回転補償を有するサグナック電流感知ループを示すブロック図である
。
。
【図１ｃ】 図１ｃは補償コイルおよび感知コイルが連続巻き光ファイバからなる、電流セ
ンサを示すブロック図である。
ンサを示すブロック図である。
【図２】 図２は切り換えできる補償コイルまたはループを有するサグナック電流感知ル
ープを示すブロックである。
ープを示すブロックである。
【図３】 図３は補償ディレイラインを有するサグナック電流センサを示すブロック図で
ある。
ある。
【図４】 図４は光サーキュレータを有するサグナック電流センサを示すブロック図であ
る。
る。
【図５ａ】 図５ａはサグナック電流センサのクローズドループフィードバック波形を示す
波形図である。
波形図である。
【図５ｂ】 図５ｂはサグナック電流センサの異なる波形を示す波形図である。
【図５ｃ】 図５ｃはサグナック電流センサの異なる波形を示す波形図である。
【図６】 図６はサグナック電流センサのオープンループ形態を示すブロックである。
【手続補正書】
【提出日】平成１３年５月３０日（２００１．５．３０）
【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
【補正の内容】
【図１ａ】
【図１ｂ】
【図１ｃ】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５ａ】
【図５ｂ】
【図５ｃ】
【図６】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ )，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ， ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ， ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，Ｃ Ｕ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ， ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，Ｌ Ｋ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ， ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，Ｔ Ｍ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ ，ＺＷ
Claims (31)
- 【請求項１】 光源と、前記光源と結ばれるカップラーと、前記カップラー
と結ばれるクオータ光波コンバータと、前記クオータ光波コンバータと結ばれる
感知ループと、前記感知ループおよび前記カップラーと結ばれる回転感度補償ル
ープと、前記カップラーと結ばれる検出器とを備えてなるファイバ光電流センサ
。 - 【請求項２】 さらに、較正目的のために、前記スプリッタおよび前記感知
コイルにかけての前記補償コイルの接続を反転する装置を備える請求項１に記載
のファイバ光電流センサ。 - 【請求項３】 光源と、前記光源と結ばれるカップラーと、前記カップラー
と結ばれるスプリッタと、前記スプリッタと結ばれる偏光コンバータと、前記偏
光コンバータと結ばれる感知コイルと、前記スプリッタおよび前記感知コイルと
結ばれる補償コイルとを備えてなるファイバ光電流センサ。 - 【請求項４】 前記補償コイルが第１のディレイラインコイルである請求項
３に記載のファイバ光電流センサ。 - 【請求項５】 前記第１のディレイラインコイルが結ばれる側と相対する他
の側に前記スリッタおよび前記感知コイルと結ばれる第２のディレイラインコイ
ルを備える請求項４に記載のファイバ光電流センサ。 - 【請求項６】 前記感知コイルが前記第１のディレイラインコイルの回転感
度よりも小さい回転感度を備える請求項４に記載のファイバ光電流センサ。 - 【請求項７】 前記第１のディレイラインコイルの回転感度が前記感知コイ
ルの回転感度に対して極性が反対である請求項６に記載のファイバ光電流センサ
。 - 【請求項８】 前記感知コイル、前記第１のディレイラインコイルおよび前
記第２のディレイラインコイルの回転感度の合計がゼロに等しくなるようにした
請求項７に記載のファイバ光電流センサ。 - 【請求項９】 前記感知ループがある位相関係を有する逆向きに伝播する光
波のための媒体である請求項８に記載のファイバ光電流センサ。 - 【請求項１０】 前記位相関係が前記感知コイルに最も近い電流の磁界の影
響を受けるようにした請求項９に記載のファイバ光電流センサ。 - 【請求項１１】 逆向きに伝播する光波が前記第１および第２のディレイラ
インコイル、前記スプリッタおよび前記カップラーを通って前記検出器に入り、
前記検出器が光波を検出し、光波および位相関係を表わす電気信号を出力するよ
うにした請求項１０に記載のファイバ光電流センサ。 - 【請求項１２】 前記検出器と結ばれ、位相関係に従って前記感知コイルに
最も近い電流の大きさを示す信号を出力する処理用電子回路を備える請求項１１
に記載のファイバ光電流センサ。 - 【請求項１３】 第１の光ビームを与える光源手段と、第１の光ビームをあ
る位相関係を有する第２および第３の光ビームに分離し上記第２および第３の光
ビームを合成するスプリッタ手段と、逆向きに伝播する上記第２および第３の光
ビームおよび最も近い電流によって変化する位相関係を受け入れ上記第２および
第３のビームを前記スプリッタ手段に戻す感知手段と、前記感知手段の回転感度
により位相関係が変化したとき位相関係を補償する補償手段と、上記第２および
第３の光ビームを検出し上記第２および第３のビームの位相関係を示す電気信号
を出力する検出手段と、上記電気信号を処理し前記感知手段に最も近い電流の大
きさを指示するインジケータ手段とを備えてなるファイバ光電流センサ。 - 【請求項１４】 さらに、前記第１の光ビームを偏光する偏光手段と、第２
および第３の光ビームの偏光を他の偏光に変換するコンバータ手段とを備える請
求項１３に記載のファイバ光電流センサ。 - 【請求項１５】 前記感知手段の回転感度によって引き起こされる位相関係
の変化に対する前記保証手段による補償を反転するフリッパ手段を備える請求項
１４に記載のファイバ光電流センサ。 - 【請求項１６】 前記補償手段が反転し、前記感知手段が電流および回転を
感知する間、電流によって変化した位相関係を無効にするために回転が使用でき
る請求項１５に記載のファイバ光電流センサ。 - 【請求項１７】 前記フリッパ手段が前記ファイバ光電流センサを較正する
手段である請求項１５に記載のファイバ光電流センサ。 - 【請求項１８】 光源と、前記光源と結ばれる偏光器と、前記偏光器と結ば
れる第１のポート、第２のポートおよび第３のポートを有するスプリッタと、前
記スプリッタの該第２のポートと結ばれる第１の接続端を有する第１の直線／円
偏光コンバータと、前記第１の直線／円偏光コンバータの第２の接続端と結ばれ
る第１の接続端および第２の接続端を有する感知コイルと、前記感知コイルの該
第２の接続端と結ばれる第１の接続端および前記スプリッタの該第３のポートと
結ばれる第２の接続端を有する第１の回転感度補償コイルと、前記偏光器と結ば
れる検出器とを備えてなるファイバ光電流センサ。 - 【請求項１９】 さらに、前記スプリッタと結ばれる位相変調器と、前記検
出器と結ばれる信号処理器と、前記信号処理器と結ばれるバイアス変調信号発生
器とを備えてなる請求項１８に記載のファイバ光電流センサ。 - 【請求項２０】 さらに、前記第１の回転感度補償コイルと前記感知コイル
との間にあって、前記第１の回転感度補償コイルの該第１の接続端と結ばれる第
１の接続端および前記感知コイルの該第２の接続端と結ばれる第２の接続端を有
する第２の直線／円偏光コンバータを備える請求項１９に記載のファイバ光電流
センサ。 - 【請求項２１】 さらに、前記第１の補償コイルの該第１および第２の接続
端、前記第２の直線／円偏光コンバータの該第１の接続端、前記スプリッタの該
第３のポートの間に結ばれる光スイッチを備える請求項２０に記載のファイバ光
電流センサ。 - 【請求項２２】 さらに、前記スプリッタの該第２のポートと結ばれる第１
の接続端および前記第１の直線／円偏光コンバータの該第１の接続端と結ばれる
第２の接続端を有する第２の補償コイルを備える請求項２１に記載のファイバ光
電流センサ。 - 【請求項２３】 前記第１および第２の補償コイルがディレイラインコイル
である請求項２２に記載のファイバ光電流センサ。 - 【請求項２４】 さらに、前記第１の回転感度補償コイルと前記スプリッタ
との間にあって、前記スプリッタの該第３のポートと結ばれる第１の接続端およ
び前記第１の回転感度補償コイルの該第２の接続端と結ばれる第２の接続端を有
する第２の直線／円偏光コンバータを備える請求項１９に記載のファイバ光電流
センサ。 - 【請求項２５】 さらに、前記第１の直線／円偏光コンバータの該第２の接
続端と結ばれる第１の接続端および前記感知コイルの該第１の接続端と結ばれる
第２の接続端を有する第２の回転感度補償コイルを備える請求項２４に記載のフ
ァイバ光電流センサ。 - 【請求項２６】 さらに、前記第１の補償コイルの該第１および第２の接続
端と、前記第２の直線／円偏光コンバータの該第２の接続端との間に結ばれ、前
記第１の補償コイルの該第１および第２の接続端の接続を切り換える光スイッチ
を備える請求項２５に記載のファイバ光電流センサ。 - 【請求項２７】 第１の光ビームを与えるブロードバンド光源と、前記光源
と結ばれるカップラーと、前記カップラーと結ばれる第１のポートおよび第２お
よび第３のポートを有し、第１の光ビームを偏光し、これを前記第２および第３
のポートからそれぞれ射出する第２および第３の光ビームに分離する集積光回路
と、前記集積光回路の該第２のポートと結ばれる第１の接続端および第２の接続
端を有する偏光維持ファイバと、前記偏光維持ファイバの該第２の接続端と結ば
れる第１の接続端および第２の接続端を有する第１の偏光コンバータと、前記第
１の偏光コンバータの該第２の接続端と結ばれる第１の接続端および第２の接続
端を有し、第１の回転感度を備える光ファイバ感知コイルと、前記感知コイルの
該第２の接続端と結ばれる第１の接続端および第２接続端を有する第２の偏光コ
ンバータと、前記第２の偏光コンバータの該第２の接続端と結ばれる第１の接続
端および前記集積光回路の該第３のポートと結ばれる第２の接続端を有し、前記
感知コイルの第１の回転感度にほぼ等しく、それと反対の第２の回転感度を備え
る光ファイバ補償コイルと、前記カップラーと結ばれる検出器とを備えてなるフ
ァイバ光電流センサ。 - 【請求項２８】 前記第２の光ビームが前記偏光維持ファイバ、前記第１の
偏光コンバータ、前記感知コイル、前記第２の偏光コンバータおよび前記補償コ
イルを通り、前記集積光回路の該第３のポートにかけて伝播し、上記第３の光ビ
ームが前記補償コイル、前記第２の偏光コンバータ、前記感知コイル、前記第１
の偏光コンバータおよび前記偏光維持ファイバを通り、前記集積光回路の該第２
のポートにかけて伝播し、前記感知コイル内で逆向きに伝播する上記第２および
第３のビームが前記感知コイルに最も近い導体内を流れる電流の影響を受ける位
相関係を有し、前記集積光回路の該第３および第２のポートに入る上記第２およ
び第３のビームが前記集積光回路の該第１のポートから前記カップラーにかけて
射出するように第４の光ビームに合成され、前記検出器が前記カップラーからの
上記第４の光ビームを受け取り、これを前記集積光回路に戻る上記第２および第
３の光ビームの位相関係を示す情報を表わす電気信号に変換し、前記位相関係が
前記感知コイルに最も近い導体内を流れる電流の大きさを指示するようにした請
求項２７に記載のファイバ光電流センサ。 - 【請求項２９】 第１の光ビームを与えるブロードバンド光源と、前記光源
と結ばれる光サーキュレータと、前記光サーキュレータと結ばれる第１のポート
および第２および第３のポートを有し、第１の光ビームを偏光し、これを前記第
２および第３のポートからそれぞれ射出する第２および第３の光ビームに分離す
る集積光回路と、前記スプリッタの該第２のポートと結ばれる第１の接続端およ
び第２の接続端を有する偏光維持ファイバと、前記偏光維持ファイバの該第２の
接続端と結ばれる第１の接続端および第２の接続端を有する第１の偏光コンバー
タと、前記第１の偏光コンバータの該第２の接続端と結ばれる第１の接続端およ
び第２の接続端を有し、第１の回転感度を備える光ファイバ感知コイルと、前記
感知コイルの該第２の接続端と結ばれる第１の接続端および第２接続端を有する
第２の偏光コンバータと、前記第２の偏光コンバータの該第２の接続端と結ばれ
る第１の接続端および前記スリッタの該第３のポートと結ばれる第２の接続端を
有し、前記感知コイルの第１の回転感度にほぼ等しく、それと反対の第２の回転
感度を備える光ファイバ補償コイルと、前記光サーキュレータと結ばれる検出器
とを備えてなるファイバ光電流センサ。 - 【請求項３０】 前記第２の光ビームが前記偏光維持ファイバ、前記第１の
偏光コンバータ、前記感知コイル、前記第２の偏光コンバータおよび前記補償コ
イルを通り、前記集積光回路の該第３のポートにかけて伝播し、上記第３の光ビ
ームが前記補償コイル、前記第２の偏光コンバータ、前記感知コイル、前記第１
の偏光コンバータおよび前記偏光維持ファイバを通り、前記集積光回路の該第２
のポートにかけて伝播し、前記感知コイル内で逆向きに伝播する上記第２および
第３のビームが前記感知コイルに最も近い導体内を流れる電流の影響を受ける位
相関係を有し、前記集積光回路の該第３および第２のポートに入る上記第２およ
び第３のビームが前記集積光回路の該第１のポートから前記サーキュレータにか
けて射出するように第４の光ビームに合成され、前記検出器が前記サーキュレー
タからの上記第４の光ビームを受け取り、これを前記集積光回路に戻る上記第２
および第３の光ビームの位相関係を示す情報を表わす電気信号に変換し、前記位
相関係が前記感知コイルに最も近い導体内を流れる電流の大きさを指示するよう
にした請求項２９に記載のファイバ光電流センサ。 - 【請求項３１】 光源と、前記光源と結ばれる偏光器と、前記偏光器と結ば
れる第１のポートおよび第２のポート有するスプリッタと、前記スプリッタの該
第２のポートと結ばれる第１の接続端を有する偏光コンバータと、前記偏光コン
バータの第２の接続端と結ばれる第１の接続端および前記スプリッタの第３のポ
ートと結ばれる第２の接続端を有し、回転レートに対して不感で、電流の大きさ
を測定するために電流に感度を保つ巻線パターンを備える感知コイルとを具備し
てなるファイバ光電流センサ。
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