JP2002534667A

JP2002534667A - 光ファイバ・ジャイロスコープのための強化構造

Info

Publication number: JP2002534667A
Application number: JP2000592594A
Authority: JP
Inventors: カリスゼク，アンドリュー・ダブリュー; サンダーズ，グレン・エイ; ラスコスキー，クラレンス・イー
Original assignee: ハネウェル・インコーポレーテッド
Priority date: 1998-12-31
Filing date: 1999-09-10
Publication date: 2002-10-15
Anticipated expiration: 2019-09-10
Also published as: DE69932638T2; EP1171753B1; DE69932638D1; JP4716572B2; EP1171753A1; CA2358072A1; US6320664B1; WO2000040924A1

Abstract

(57)【要約】光ファイバ・ジャイロスコープのための調整誤差縮小装置であり、これは、ジャイロスコープの動作環境によって誘発される複数の振動周波数における変調によって生じる光信号における振動効果を縮小させる強度サーボ又は補償器である。振動効果は、振幅形式のフォトダイオード出力からの信号において検出され、これが制御システムにおいて用いられて、複数の振動周波数における光の強度の振動をゼロにする。

Description

【発明の詳細な説明】【発明が属する技術分野】

本発明は、振動誤差縮小方式を有する光ファイバ・ジャイロスコープに関し、
更に詳しくは、ジャイロスコープ動作環境において、複数の振動周波数での振動
の調整に起因する回転速度の誤った指示を回避することに関する。

【従来の技術】

周波数で回転の減少体系と特に楽にするにせの指示が定格する振動エラーを振
動の整流によるようにしている光ファイバー・ジャイロスコープにかかわる。光ファイバー・ジャイロスコープは、そのようなジャイロスコープを支持してい
る目的の回転を感知する魅惑的な手段である。そのようなジャイロスコープは、とても小さくされることができて、かなりの衝
撃、温度変化と他の環境の極端に耐えるために造られることができる。可動部の欠如のために、それらはほとんどメンテナンスフリーであることができ
る、そして、それらは費用において経済的になるポテンシャルを有する。それらは、同じく他の種類の光学のジャイロスコープにおける問題であることが
できる低い回転率／速度の気持がよくわかることができる。図１で示すように、光ファイバー・ジャイロスコープは、コア上の、そして、そ
れの軸についての回転があるコイル状に巻かれた光ファイバー傷を感知されるよ
うにまわりでする。本光ファイバーは、一反の５０〜２，０００の計器の代表的である。くらい、そ
して‖電磁波か光波が紹介される閉じた光学通路と時計回りに繁殖する（ｃｗ）
一対のそのような波と本コイルを通る逆時計回りの（ｃｃｗ）指示へのスプリッ
トの部品にあるの両方最終的に、受光素子の上で打つ。本コアかコイル状に巻かれた光ファイバーの検知軸についての回転９１は、これ
らの波のうちの１つのための他の回転の方向における１つの回転の方向と光学距
離減少の効果的な光学距離増加を提供する。対立している結果は、回転のために他の方向で生じる。本波の間のそのような経路の長さ差は、どちらの回転方向（すなわち有名なｓａ
ｇｎａｃ結果）のためでものこれらの波の間の移相を紹介する。このジャイロスコープは、ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｉｃな光ファイバー・ジ
ャイロスコープ（ＩＦＯＧ）として知られている。回転とそう出力信号のための位相差シフトの量が反対の方向において走行してい
る２つの電磁波によって横切られたコイルを通して、全体の光学通路の長さに依
存するので、コイル状に巻かれた光ファイバーの使用はより望ましい、そして、
大きい位相差は長い光ファイバーにおいてそれによってコイル状に巻かれること
の結果、とられた比較的小さい体積において得られることができる。本受光素子に当たっている軸出力光の強度とそれゆえに、コイル状に巻かれた光
ファイバーを通り抜けた後にその上に打っている電磁波を進んでいる対立してい
る方向に答えて、受光素子システム・フォトダイオード（回線保護装置）から発
しているカレントは、高くしたコサイン関数をたどる。すなわち、出力電流３２は図２で示すようにこれらの２つの波の間の位相差〜（
」２）のコサインに依存する。コサイン関数が偶関数であるので、そのような出力関数は位相差シフトとそう指
示でない相対的な指示に関して、本回転の方向に関してコイル軸について指示を
与えない。それに加えて、ゼロのフェーズの近くのコサイン関数の変化率は非常に少ない、
そして、そのような出力関数は低い回転率／速度のための非常に低い感度を提供
する。これらの不満足な特性曲線のため、２つの対立している方向旅行用電磁波の間の
位相差は時々、コイル状に巻かれた光ファイバーの一方に隣接であるか横のもの
上の光学通路においてバイアス変調器と呼ばれる光学の位相変調器かことを置く
ことによって通常調整される。回転の感覚による検出をなしとげるために、Ｓａｇｎａｃ干渉計は、振動数ｆｂ
でｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｉｃなループ内部のカウンタ−繁殖しているビー
ムの間の微分位相の正弦波のまたは方形波変調によって、典型的にバイアスされ
る。この結果、他の波（対立している方向におけるコイルを横切る）が本コイルを出
ることに本変調器を通り抜ける一方、これらの反対の位置に指示された繁殖して
いる波のうちの１つは途中で本コイルに本変調器を通り抜ける。それに加えて、位相弁別整流器ＰＳＩ）、復調器システムか数字の復調器の一部
として奉仕することは、受光素子出力電流を象徴している信号を受け取るために
提供される。本位相変調器と本位相弁別整流器は変調信号発生器によって働かれることができ
る、あるいは、それについて、同期された微分はいわゆる「適当な」振動数で減
少するか、変調器を除去するために振幅変調を誘導した。図３ａ、３ｂ、４ａと４ｂは、起き上がるコサイン関数の上に変調と復調の結果
を示す。図３ａと３ｂにおいて、ジャイロスコープ光学の波の位相差Ａ〜は、ｃ２＝０の
ケースのための正弦波バイアス変調３３により調整される、そして、Ｑ：ｅ−。
それぞれ０。本受光素子対時間の結果として生ずる調整された輝度軸出力３４は、起き上がる
コサイン関数の右に見せられる。図としてと、３ａと３ｂが示す、Ｑ＝０のために、本位相変調は左右対称にＴａ
ｉｓｅｄコサイン関数の中心について適用される、そして、Ｑ：ｇ０のために、
本位相変調はａｓｙｍｍｅｔｒｉｃａｌｌｙに適用される。最初のケースにおいて、それがポイント・バイトでバイアスされる時として、本
センサーがポイントＡでバイアスされるとき、本軸出力は同じものである。受光素子軸出力上のｆｂの与えている平らな和声学だけ。２番目のケースにおいて本軸出力で‖Ａ、そして、回転率／速度を示すｆ．で、
重要な受光素子信号内容を与えるバイトが同等でない。ｆでのこの信号内容、位相弁別器（ＰＭ）によって回復される‖回転率／速度へ
の比例項が」１である。本信号は、同じく正負符号を反対の位置に指示された回転率／速度と交換する。
図４ａ、そして、４ｂは、Ｑ＝０とＷ＃（．ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ）０のた
めの方形波変調３６のケースを示す。実際問題として、方形波変調がポイントからＡ〜を切り換える値によって、変調
過渡状態３８を生産してここでＡ高くしたコサイン関数上のバイトを向ける。これらは、結果として生じる調整された受光素子カレントにおける垂直線対理想
的な受光素子のための受光素子に当たっている光学の輝度への比例項である時間
によって示される。回転がない場合、再びポイントで軸出力３７Ａ、そして‖回転の存在が本軸出力
を『Ｗ字』半分周期と「バイト」半分周期のために同等でなくする一方、バイト
が等しくて。図５ａ、５ｂとＳｅにおいて描写された方形波復調プロセスにおいて、バイアス
変調周波数ｆｂを持つ信号のコンポーネント同期は、ゼロの平均（バイアス変調
に同期させられる）の方形波復調器基準波形３９によって掛けることによって受
光素子信号から取り戻される。結果として生じる復調された軸出力４０の平均または装置制御文字コンポーネン
ト４１は、回転率／速度への比例項である。回転率／速度（図６において示される）を回復する１つの他の方法が、調整され
たシステムがサンプルをとられる方形波における受光素子の軸出力３７が示す数
字の復調体系のそれである、２番目の半分サイクルの間の最初の半分サイクルと
ポイントＢｉの間、Ａ。本サンプルイベントは、矢印によって象徴される。各サンプル４２はアナログ信号からディジタル１と本差まで、Ａｊｓの数字の和
の間で変換される、そして、Ｂｉの数字の和はＱへの比例項である。これらのケースの全てにおいて、ＰＳＤ／数字の復調器軸出力は、ゼロの移相で
大きい変化率を有している奇数の関数であって、このようにゼロの移相の両側に
代数符号を変える。それゆえに、位相弁別整流器ＰＳＤ／数字の復調器信号が、指示を提供すること
ができる‖回転が、どの方向の中で本コイルの軸について生じていて、すなわち
本検出回路が有するゼロの回転率／速度の近くのそうその出力信号が低い回転に
とても感覚による零点の近くの移相のための高い感度が定格する回転率／速度の
関数として、信号値の大きい変化率を提供することができる。もちろん、他のソース（すなわちエラー）のための移相が十分にｓｍａｌｌ−Ｉ
ｎ加算（これらの状況における信号が比較的低い回転率／速度で線であるこの出
力）である場合だけ、これは可能である。本復調器の出力信号／ＰＳ１のためにそのような特性）光学の位相変調のない受
光素子の出力電流の特性曲線の上の相当な改善が、ある。本

【従来技術】からのそのようなシステムの例は、図１において示される。本システムの光学の部分はすなわち、このシステムが相互であることを保証する
光学通路に沿った大幅に全く同じ光学通路が非相互の位相差シフトの特定の導入
を除いて、電磁波を伝播している対立している方向の各々のために生じるいくつ
かの特長を含む、そのことは下で記載される。コイル状に巻かれた光ファイバーはコアについてコイル１０を形づくる、あるい
は、一つのモード光ファイバーを用いているスプールは回転が感知されることに
なっている軸について巻きついた。単一モードファイバーの使用は、電磁式であるか軽い波のパスがユニークに確定
であるのを許して、同じくさらにそのような被きょう導波の同位相波面がユニー
クに確定であるのを許す。これは、大いに相互関係を維持することを援助する。それに加えて、本光ファイバーはそれにおけるそうポラライゼーション変動が、
磁界におけるファラデー効果によって、不可避の機械の応力によってまたは他の
ソースから紹介した、導くことができた繊維において、非常に重要な複屈折がカ
ウンタ−繁殖している波の間の位相差シフトを変えて造られるいわゆるポラライ
ゼーション−維持している繊維であることができる、比較的つまらなくなりなさ
い。このように、高い屈折率軸（すなわちより低速の伝搬軸）か低いインデックス軸
は、本システムにおける他の光学コンポーネントに従い、本電磁波を伝播するた
めに選ばれる。対立している指示においてコイル１０を通して繁殖する電磁波は、電磁波ソース
か、図１において光源１１から提供される。このソースは、広帯域光源（典型的に、８３０ナノメートル（ｎｍ）と１５５０
ｎｍの間の代表的な波長のレンジの上に典型的に本スペクトルの近いｉｎｆｔａ
ｒｅｄされた部品において、電磁波を提供する半導体ｓｕｐｅｒｌｕｍｉｎｅｓ
ｃｅｎｔなダイオードかまれなアース麻薬中毒の繊維光源）である。ソース１１は、レイリーとフレネル散乱のためにコイル３０における工事現場を
まきちらすことでこれらの波の間の移相差エラーを減らすために放射光線のため
の短いコヒーレントな長さを有しなければならない。広帯域ソースは、同じくポラライゼーションの間違った状態における光の伝搬に
起因したエラーを減らすのを手伝う。光源１１と光ファイバーの間で、そこのコイル１０が、ある。全面光学通路をい
くつかの光学通路部分に分類するいくらかの光学的結合コンポーネントに、光フ
ァイバー成形コイル１０の終了の拡張（部分）によって形づくられた図１におけ
る光学通路配列を示す。光ファイバーの部分が、最適の光の放射のポイントでの光源１１、それが同じく
光学の光束カップラーと呼ばれることができる最初の光学の方向性カップラー１
２か波コンバイナーに延びるポイントとｓｐｌｉｔｔｅｒ−に対して、そこから
正しい位置に置かれる光学の方向性カップラー１２は、そこに４つのポート（各終了上のその複数媒体
のうちの２つ）の間で延びる、そして、図１におけるカップラー１２の各終了の
上で示される光透過複数媒体を有する。これらのポートのうちの１つは、それに反して正しい位置に置かれた光源１１か
ら延びている光ファイバーを有する。光学の方向性カップラー１２の向き終了上の他のポートで、電気的に接続される
フォトダイオード１３に対して正しい位置に置かれるために延びるそれ以上の光
ファイバー正しい位置に置かれたｔｈｅｒａｇａｉｎｓｔは、写真検出システム
１４に見せられる。１３の検出電磁波か光が振る、その上に本光ファイバーの部分から打つことはそ
こで正しい位置に置いたフォトダイオードに対して、そして‖信号のコンポーネ
ント選択手段３５の反応としての写真カレントを提供する。この写真カレントは、その上に打っている２つのほとんどコヒーレントな光波の
場合指示を出されるように、そのような一対の大幅にコヒーレントな光波の間の
位相差のコサインに依存する写真カレント軸出力を提供する際の起き上がるコサ
イン関数をたどる。この受光素子デバイスは、非常に低いインピーダンスに打っている放射の線形関
数であって、典型的にピンフォトダイオードであることができる写真カレントを
提供するために動く。それについて偏光子１５に延びる他方の端で、光学の方向性カップラー１２は、
ポートに対してもう一つの光ファイバーを有する。光ファイバーのもう一つの部分を含んで、カップラー１２のその同じ側上の他の
ポートで、非反射する終了配列１６が、ある。それについて、電磁波か光を受け取る際に、何ででもの光学の方向性カップラー
１２は、変針する。そう大体半ばそれについて、入力ポートを有しているその終
了の反対側に、それの終了上のカップラー１２の２つのポートの各々で見かける
そのような光を送る。他方、そのような波か光がカップラー１２の同じ終了の上にあるポートに送られ
る否定は、入力軽いポートである。さらに一つの空間のモード繊維において、光が２つのポラライゼーション・モー
ドにおいて本繊維を通して繁殖することができるので、偏光子１５が使われる。
このように、偏光子１５があって１つのポラライゼーションの中で繁殖している
光にそのようなものを渡す目的で、同じポラライゼーションの時計回りにそれ（
ｃｗ）と逆時計回りの（ｃｅｗ）波が検知ループ１０にもたらされる、そして、
本ｃｗのための同じポラライゼーションの検知ループからの光だけとｃｃｗ波だ
けが妨げられるならば、本検出回路。しかし、偏光子１５が完全にそれがブロック化するつもりのポラライゼーション
の“１”の状態における光をブロック化するというわけではない。再び、これが通過している電磁波を進んでいる２つの対立している方向の間の小
さい非相互関係に至る‖それを通じて、そして、本システム環境の状態によって
変化することができるそれらの間で、小さい非相互の移相差は生じるここで、偏
光子１５は置かれる。この事については、使われた光ファイバーか本光源の幅広いバンド幅における高
い複屈折は再びこの結果として生ずる位相差を減らす際の援助を用いた、そのこ
とは上で指示を出した。それについて、偏光子１５はそこに含まれた電磁波伝送路により、どちらの終了
上でものポートをその間で正しい位置に置かれる。カップラー１２をするのと、同じ波伝送品質を有するそれ以上の光学の双方向カ
ップラー１７まで広げるもう一つの光ファイバー部分は、本ポートに対して光学
の方向性カップラー１２に接続されたそれの反対側に、それの終了に置かれる。
それ以上の光ファイバー部分を用いて、ポートが偏光子１５に再び連結されるカ
ップラー１７の同じ終了上のポートは、非反射する終了配列１８に接続している
。カップラー１７の１が接続される他方の端上のポートをそれにコイル１０にお
ける光ファイバーの１つの終了から延びている光学通路部分におけるそれ以上の
光学コンポーネントとみなして、カップラー１７におけるＴｈｅ他のポートは光
ファイバー１０の残留している終了に、直接に連結される。光学の位相変調器１９は、コイル１０と、それについて直接に連結された側の反
対側のコイル１０の側の上で、カップラー１７の間で提供される。光学の位相変調器１９は、そこに含まれた伝送複数媒体のどちらの終了上でもの
２つのポートをそれについて対立している終了の上で図１において示される。コイル１０からの光ファイバーは、変調器１９のポートに対して正しい位置に置
かれる。カップラー１７から延びている光ファイバーは、変調器１９の他のポートに対し
て正しい位置に置かれる。光変調１９が、それを送られた電磁波における位相差を紹介するようにするため
に電気の信号を受け取ることができる‖本伝送路の本屈折率を変えることか物理
的な長さによってそれを通じて‖そこに‖ために、これにより、本光学距離を変
えなさい。そのような電気の信号が、変調器１９にある変調周波数ｆ〜での正弦波電圧出力
信号がＣと等しいようにするつもりだったどちらでも提供しているバイアス変調
信号発生器２０によって、ｓｉｎ（ｗ，ｔ）を供給される‖どこでｗ．ラジアン振動数が、ｆｂとＣで変調周波数ｆｂか方形波変調信号の等価である‖
本変調の振幅が、ある。他の適当な定期的な波形が、代わりに使われることができた。これは、本電磁波によってたどられた光学通路か光波（ソース１１によって発さ
れる）に沿って形づくられた図１のシステムの光学の部分の説明書を完了する。
そのような電磁波はそのソース１１から光ファイバー部分まで光学の方向性カッ
プラー（ソース１１からのカップラー１２が消失するそのような波端末送信のそ
れについて、非反映している成端している配列１６が対立している終了上のポー
トに、連結したＳｏｍｅ）１２に連結される、しかし、本他のその波は光学の方
向性カップラー１７への送られた通しの偏光子１５である。カップラー１７が、ビームスプリッティング装置の役目を果たすここでそれについて本ポートを入れている電磁波が偏光子１５から受け取られて
、スプリットは大体それについて、それについて対立している終了上の２つのポ
ートの各々から、カップラー１７の対立している終了上の１つのポートのｏｕｔ
に電磁波を渡している１つの部分を持つ半分において、通しの光ファイバー・コ
イル１０、変調器１９と背をカップラー１７に渡す。そこで、この帰りの波の部分はカップラー１７の偏光子１５の連結終了上の他の
ポートに接続された非反射する配列１８において消失する、しかし、本他のその
波は偏光子１５に、そして、それの部分がフォトダイオード１３に送られるカッ
プラー１２にカップラー１７の他のポートを通り抜ける。それについて、偏光子１５からコイル１０まで渡された波の他の部品は、カップ
ラー１７のコイル１０の終了、変調器１９を通るパスとカップラー１７に再突入
する光ファイバー・コイル１０上の、そして、再び部分を持つ他のポートを最後
にフォトダイオード１３に当たる他の部分と同じパスをたどっていておく。指示を出されるように、フォトダイオード１３は２つの電磁波の輝度かその上
に打っている光波への軸出力写真カレントｉ比例項を提供して、したがって、本
位相差のコサインをそのダイオードに当たっているこれらの２つの波の間でたど
るのを期待される。正弦波のバイアス変調のために、フォトダイオード信号は、次の方程式によって
与えられる。

【数１】イオが逆時計回りの波とｑの間のどんな位相差でもない場合、受光素子１３での
光の強度絶対値であるところは、反応して共同作用の検出回路である。本カレントがフォトダイオード（１０のピーク値からいくらの準であるか破壊的
な干渉が２つの波の間で生じるか依存しているより安い価格まで変化する輝度）
１３上の２つの大幅にコヒーレント波出来事の結果として生ずる光学の輝度に依
存するので、これがある。そのような回転が本波の間のＯＲの位相差シフトを紹介するように、波のこの締
めしろはコイル状に巻かれた光ファイバー成形コイル１０の回転により、その軸
について変わる。さらにそれら付加変数移相が、このフォトダイオード出力電流において０の振
幅値を持つ変調器１９によって紹介する。

【数２】ここで、位相差変調の大きさは次の数式の通りである。

【数３】そして、ｃｏｓ（ｃｏｔ）として変化するつもりである。方形波変調（カレントが象徴されるフォトダイオード）のケースのために位相差変調の振幅が、どこにあるか（ｎ（Ｓ１〈（ナノ＋Ｉ）Ｔ２どこで‖ナノ＝（１つのピコ（１兆分の１を表
す接頭辞）２〜３）０。）４）７。。そして‖Ｔがバイアス変調周期であるところ。光学の位相変調器１９が本種類の中で上で記載されて、ＰＳＤに関連して使われ
る、あるいは、本出力を変換するための全面検出システムの一部としての数字の
復調器２３は写真検出システム（指示を出されるように、その出力信号において
情報を提供する信号関数に、コサイン関数を示された上記としてたどる）１４の
中で、コイル１０の軸について回転の率／速度とその回転の方向に関する両方と
もに合図する。このように、フォトダイオード１３を含む、写真検出システム１４からの出力信
号は電圧に召集されて、増幅器２１を通して提供される、そこで、それは拡大さ
れて、ＰＳＤ／数字の復調器手段２３に移った。写真検出システム１４、増幅器２１、ろ過器２２とＰ５Ｄ／ディジタル復調器
２３が、信号をコンポーネントと指令する選択手段３５。ＰＳＤ／数字の復調器２３は、フェーズ復調システムの一部として奉仕する。フォトダイオード１３に当たっている電磁波の相対的なフェーズの指示を提供す
るためにそのようなＰＳＤ／ディジタル復調器２３は、より高い奇数次高調波を
プラスしてフォトダイオード１３の出力信号の基本周波数ｆｂか変調信号発生器
２０の基本周波数の振幅を抜き出す。この情報が、ＰＳＤ／数字の復調器２３によって提供されるある。振動数フィートで本光学通路における光を調整する際に、バイアス変調器信号発
生器２０が上で記載されて、同じく、あっている調和成分がリードは写真検出シ
ステム１４における再び結合された電磁波によって生じた。運転中に、回転のため、本光学通路における通しのコイル１０を通過している電
磁波を伝播することは比較的ゆっくり変える２つの対立している方向における変
更が本位相差と比較した位相差は、変調器１９のために変わる。回転かＳａｇｎａｃ結果のためのどんな位相差でも、単に２つの電磁波の間の位
相差をシフトするだけである。写真検出システム１４の出力信号の変調周波数成分の振幅は、さらにこれらの位
相変調の振幅値が変調器１９とゼネレータ２０のために、振るａ）とｂ）の因子
だけによって修正されたこの位相差の絶対値によって、本システムを通していろ
いろなゲインを象徴している定数を課されるのを期待される。それから、ゼネレータ２０のためのこの正弦波の変調とこの信号コンポーネント
における変調器１９の定期的な結果が、ＰＳＤを含んでいるシステム／それにつ
いてちょうど振幅換算係数に従い復調器システム（検出回路）に出力信号を残し
ている数字の復調器２３における復調によって取られるのを期待される従って、増幅器２１の出力における電圧は、正弦波変調の場合には、典型的に
は次の通りである。

【数４】一定のキロは、本システムを通して増幅器２１の軸出力に、本ゲインを象徴す
る。記号０は、ｏ〜で本信号のフェーズに関してａ）で付加位相遅れを増幅器２
１の出力信号において代表する。写真カレントの上で。この移相は、写真検出システム１４においてこれくらい紹介される。それらが最初の方程式において上でしたように、以前の方程式において使われた
他の記号が同じ意味を有する。先の方程式は、次のように、ベッセル級数展開することができる。

【数５】２１がＰＳＤ２３の入力に適用される増幅器の軸出力でのこの信号が、バイア
ス変調器ゼネレータ２０からの後者が再び意味した信号である‖彼が、Ｃ，ｓｉ
ｎ（ｏ）Ｊに等しい）どこで‖（９は、変調周波数ｆのラジアン振動数同等物で
ある．．そのＰＳＤ２３を仮定することは、重要な信号だけを外へ選択する‖共同、それ
から、そのようなゼネレータ２０の出力信号を持つその検出回路の軸出力は、以
下である：

【数６】Ｖ２３−ｏｕ１；受光素子１３からのシステム利得のための〜−ｌ．；７ｋ’
Ｊ１（４Ｐｂ）Ｓ’ｎＰＲＴｈｅ定数Ｃａｃｃｏｕｎｔｓが、現在の通しのＰ
ＳＤ／数字の復調器２３を出力する。同様の結果が、写真カレントがある方形波バイアス変調に得させられる。ここで
、光電流は、次の通りである。

【数７】ＰＳＤ２３の出力は、次の通りである。

【数８】ここでＫ』は、カレント軸出力とＰＳＤ２３が出力した受光素子１４の間の増
幅器利得を含む定位性の定数である。被覆に彼これらの方程式からＰＳＤ／数字の復調器２３の保有の軸出力を見る回
転率／速度。しかし。本デバイスが図１のシステムにおける予想された結果をなしとげるの
を妨げることができるエラー術語が、そこにあることができる。予想された結果をなしとげることができないことの１つの理由は、振動数ｆで本
光学通路における光を調整する際にそのバイアス変調信号発生器２０である。通しの位相変調器１９より上に記載されるように、あっている調和成分が結果だ
けが写真検出システム１４において再び結合された電磁波、しかし、同じく直接
に補給品によって、変化している光学通路フェーズにおけるいくらかの調和成分
を生じなかって生じているｎｏｎｌｉｎｅａｒｌｉｔｉｅｓのため、ゼネレータ
２０と変調器１９において両方。最初の可能性として、その軸出力での２０が基本信号だけを含むことができな
い変調用発振器によって、振動数ｆを供給された出力信号である、しかし、ｂそれについて同じく有意調波。たとえそのような高調波の自由な信号が提供されることができたとしても、位相
変調器１９における非線形コンポーネント特性とヒステリシスがそのような調波
を提供された変化しているフェーズにもたらすことに終わることができて、これ
により‖本光学通路において。そのような高調波は、光ファイバー・ジャイロスコープの出力信号における重要
な率／速度偏り誤差に至ることができる。このように、ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｉｃな光ファイバー・ジャイロスコー
プは要求されるここで、変調システムのためのそのようなエラーは減らされるか
、除去される。「適当な」振動数が、それであるために起こる振動数を選ばれる
‖調整するもう一方の変調と同調的でない波１８０の度のうちの１つの。１８０度の２つの波の間の位相差を提供しているこの変調は、結果として生ずる
受光素子信号の変調器誘導された振幅変調を除去する結果を有する。「適当な」振動数の値は、本光ファイバーと等価屈折率ｔｈｅｒｅｆｏｒの長さ
から決定されることができる。すなわち本出力信号が打っている２つの電磁波の間の位相差のサインに依存する
サイン関数をＰＳＤ２３の結果として生ずる信号軸出力が、たどる‖フォトダイ
オード（コイル１０の軸についての回転のための主に移相）１３。サイン関数は零点でその最大の変化率を有している奇数の関数である、そして、
代数の変更は零点の両側に署名する。それゆえに、位相弁別器信号が、両方の指示を提供することができる‖回転が、
どの方向の中でコイル１０の軸について生じていて、その出力信号が低い回転率
／速度にとても感覚によるために、ゼロの回転率／速度（Ｌｅ）の近くの回転率
／速度の関数としての信号値の最大の変化率がゼロの移相の近くでその最大の感
度を有すると定めることができる。もちろん、他のソース（すなわちエラー）のための移相が十分に小さくされる場
合だけ、これは可能である。それに加えて、これらの状況におけるこの出力信号は、比較的低い回転率／速度
でのリニアであることに非常に近い。位相弁別器２３の出力信号のためのそのような特性は、本出力電流の特性曲線の
上の相当な改善である。受光素子１４の。それにもかかわらず、サイン関数をたどる際に、出力された位相弁別器２３は
、回転率／速度でのさらに零点からより少なくてより線でない軸出力に終わる。
大きい十分な回転率／速度が遭遇されるまで、本軸出力が再びリニアにならなく
て、ｍが整数である光学の位相差シフトＯｆ〜Ｒアｍｎを与える。実際、復調器２３の軸出力は、これらの値の近くの区域におけるｈ０つのＯｒｈ
＝アｍｎとリニアでの零点である。本ジャイロスコープを働きたいという強い欲求がヌルにある、これにより、ジャ
イロスコープ・スケールファクターにそれを得させることは出力信号サイズ、本
電子工学のゲインとその線の操作区域内部の有している位相弁別器２３の控えか
ら、そのヌル状態の近くで独立している。これは、コイル状に巻かれた光ファイバー１０を通して繁殖している電磁波を
進んでいる対立している方向によって使われた光学通路部分がコイル１０の終了
の近くで受光素子１３に届くために更なる位相変調器１９か周波数シフト装置を
加えることによって完成していることができる。この位相変調器１９か周波数シフト装置が、受光素子システム（すなわちいわゆ
る率／速度ループ）１４からのフィードバックループにおいて働かれて、位相変
調器１９の紹介された位相変化〜がちょうど本フェーズをキャンセルするのに十
分なようなものは本軸について回転から結果として起こている対立している旅行
用方向電磁波の間の差を桁送りする十分な負のフィードバックを提供する‖コイ
ル状に巻かれた光ファイバー１０、あるいは‖十分そのようなその次の関係が成立する。

【数９】そのような閉ループ方式被覆における結果として生じる受光素子１３のカレント
すぐに述べられなさい。次のように表すことができる。

【数１０】同様にして、矩形波変調の場合には、次の通りである。

【数１１】正弦波調整されたシステムとそれゆえに、もしものために率／速度ループの結果が小さな正味の平均移相〜Ｗでそこであるように、受光素子１３で過渡回転率／速度を除いて生じている０つのｍｎが変えるｋ＋ｂ
ｆｒｏｒｎとそれほど小さなネットは、位相弁別器２３によって感知された移相
を平均する。このように、常に、２３が近いこの位相弁別器の中で、装置制御文字の平均化さ
れた出力が、合図する、あるいは‖で、零点。代表的なサーボループの帰還利得が零点の近くのとても高い近い振動数であるの
で、これは真実である。ゼネレータ２０からの信号は、この付加位相変調器１９を働くための位相弁別器
２３に連結した、本変調器に回転のために本移相をキャンセルするのに十分な特別な移相を提供す
るか、〜ｒ＝を作るように指示している信号を提供することを通して、このよう
に、−〜Ｘｍｎは、それか関連した信号内部で、ｍの回転率／速度と本値の本
絶対値と方向に関して、本情報を含む。等級フィードバックループにおける位相弁別器２３に接続していたゼネレータ
２０からの出力信号のためのいくつかの帳票は、この付加光学の位相変調器１９
を働くことに提案された。１つの共通で良好な選択は、のこぎりの歯のような信号を光学の位相変調器１９
に適用するセロダイン・ゼネレータを用いることになっている。２ｎフェーズ振幅の理想的なのこぎりの歯信号が調整された電磁波（単側波帯変
調器）のための純粋な周波数変換に達することを提供することは示されることが
できるので、のこぎりの歯かのこぎりの歯のような信号は選ばれる。この結果、そのようなのこぎりの歯信号により働かれていた位相変調器を通り抜
けている光は、量によって翻訳されたその振動数を持つ変調器１９をのこぎりの
歯信号の振動数と等しくしておく。非理想ののこぎりの歯が、意志に純粋な周波数変換における結果がその代わりに
生じられた加えられた調和でそこでないということを知らせる、非常にほとんど
２．ｎ振幅の理想的な鋸波形を提供することによって、そして、本変調器の慎重
な設計によって小さくしておかれることができる。もう１種類の変調波形は、マイナスのこう配のランプが続いた立上りスロープ
の後に直線ランプで構成されている二つからなるランプ波形と呼ばれている。この場合、本フィードバックループは、〜、＝−ｎと〜Ｎ＝＋ｎにまたはより一
般に〜ｒｑ〜ｍｎと〜にかわるがわるに固着する。〜（ｍ＋２）ｎ。回転（本ｕｐ−のこう配絶対値）がない場合、ランプと下のランプは、等しい。回転の面前で、こう配絶対値は、回転率／速度絶対値に比例になっている２つの
ランプの間のこう配における差の絶対値により異なる。Ｗｈｉｃｈランプ（上に向かうランプか下のランプ）は、より大きなこう配絶対
値が回転の指示の指示であることを有する。この手法は、フライバックが本フェーズにおいてｓｈｉｆｉｅｒ電圧を必要と
した断食がないことはセロダイン波形を持つケースであるという性能利点を有す
る。本以下の説明は挿入図の目的のためのセロダイン・フィードバック変調の使
用を仮定する、しかし、二つからなるランプか他の変調体系は中古であることも
できた。それに加えて。バイアス変調とフィードバック・ランプが合計されることができ
て、一つであるか複合の位相変調器に適用されたと認める。それほど働かれた光学の位相変調器１９がコイル状に巻かれた光ファイバー１０
のオン一方であるので、もう一方が翻訳されたその振動数を有しない一方、それ
が本コイルを出るまで、本電磁波のうちの１つはコイル１０を入れることに翻訳
されたその振動数を有する。それゆえに、１つの波が、本結果を持つもう一方（両方とも本受光素子に届く
ことの同じ振動数を有するけれども）より高い振動数を有しているループを横切
る、なぜならば‖固定した変調器（またはセロダイン・ゼネレータ）振動数‖１
が、もう一方に関して量における受光素子１３で移相を本のこぎりの歯の振動数
と２ｎｚＡＬＨｅｒｅの繊維の光路長によって、Ａｆをセットするようにする
‖振動数とｒが本走行時間である変調器２０かゼネレータが、本コイルを通る光
波である。否定のフィードバックループのため、この移相は光波（回転に起因す
る）の間の移相を迎え撃つために行動するここで、本変調器は提供される。このように、本のこぎりの歯かのこぎりの歯のようなゼネレータ出力信号の振動
数は回転率／速度の指示である、そして、本のこぎりの歯の極性は本回転方向を
示す。等級フィードバックループの１つの例は、図７において示される。図１の回転率／速度インジケータに、フェーズ感覚による検出回路２３からの信
号は図７に含まれるサーボ電子工学２４へ行く。そのような位相差に答えて、サーボ電子工学２４は、信号２８の形でフェーズ−シフト１つの相対的なビーム
に、他のビームにお互いを持つフェーズに本ビームをもたらすために変調器１９
にフェーズ・ランプを供給するループ終了波形ゼネレータ２９によって提供され
るフェーズ・ランプ信号２５を出力する。サーボ電子工学２４かループからのどちらでも波形ゼネレータ２９を打ち切ると
いう信号は、本位相差の本絶対値と正負符号を光学の波の間で含む。加算アンプ２７は、信号２８において同じくこの位相変調器１９にバイアス変調
信号を供給する。セロダイン変調ケースにおけるのこぎりの歯の振動数のような、フェーズに、ビ
ームを戻すことを要求されたフィードバック信号は、検知ループの回転の率／速
度の指示である。この閉ループ・ケースにおいて選択の変調器が典型的に集中光学部品チップ（Ｉ
ＯＣ）上の位相変調器１９であること３０示された、７はのこぎりの歯であるこ
とができる要求されたフェーズ・ランプ信号か二つからなるランプ型三角波の必
要な高周波内容を適応させるために現れる。それから、回転を示す信号２５は、ループの回転率／速度の便利で容易に有効な
指示を提供する回転率／速度インジケータ２６に供給される。集中光学のチップ（ＩＯＣ）上の位相変調器１９を使用する３０。同じく１ＯＣ
上のｙ−接続３１としての図１のカップラー関数１７をインプリメントするか、
ＩＯＣチップ上の偏光子１５をインプリメントするか、一つのポラライゼーショ
ン設計を用いている自我ＯＣ導波管を造るために便利にある。Ｙ接合部３１は光学の光波か光線ｓｐｌｉｔｔｅｒ／ｃｏｍｂｉｎｅｒとみなさ
れることができる、カップラー１２現在、それが好きにしなさい。一般に、光ファイバー・ジャイロスコープが正確度を感知している予想された回
転を与えない理由が、あることができる。これらのうちの１つは、振動の存在による。本繊維の振動によって誘発された定期的な引伸しがあることができる、あるいは
、本光の後の干渉計ループにおける定期的なひずみは振動へのひずみ応答が等し
く左右対称に検知ループに位置した全ての繊維転轍器に、適用されるというわけ
ではないならば、コイル１０が２つの光波に定期的な位相差変調に引き起こすこ
とができる検知のまわりのカウンタ−伝播への２つの波へのスプリットである；
すなわち、左右対称に本ループの中心から位置した転轍器。振幅Ａ〜の、周波数ｆで、位相差シフト３を変えている今一時が、書き込まれる
ことができる

【数１２】１＋ｃ）どこで‖共同、＝２ｎｆ〜とＥは、任意のフェーズである。この場合それ相当のエラーために‖それ自体零点へのゼロの平均と平均を持つ速
く変化している関数にある、そして、時間の平均化されたエラーを引き起こさな
い。４１〜がｓｍａｌＩである限り、このエラーは本来大部分の用途における大きい
問題を引き起こさない。角周波数ｏでの、振動のための光学の位相差シフト８のもう一つの原因は、本当
のＡＣ回転率／速度を誘導する実際の口径か捻り振動のそれである。

【数１３】この結果が、同じ関数形式を本ジャイロスコープの＝Ａ〜ＣＯＳ（（０ｔ＋ｃ）
と本軸出力が適当にその軸出力を変化するようにすることによって正しく実際の
回転率／速度システム環境を示す振動によって誘発された位相差ｍｏｄＷａｔｉ
ｏｎ６と考える‖共同。再び、入力率／速度がこのケースのためのＡＣ現象であると仮定されたとき、理
想的なジャイロスコープ操作が装置制御文字も平均回転率／速度を示さないこと
は、注意されなければならない。しかし、２つの上記のどちらにおいてでも、状況（本ジャイロスコープにおける
他の同期に誘導された振動結果の存在）（位相差変調８と協力して）は不正に定
常状態回転率／速度の指示として現れるゼロ以外の平均値を持つ整流化されたエ
ラーを引き起こすことができる。そのような二次効果は、８を同期に本位相変調に関係がある（ｏ，．光学の回線
における振動によって誘発された第二調波位相変調のそれである。これが、２時にギター・ストリングのそれに同様の終了を取り付けられた繊維の
機械の励起によることができる‖ｏ）でどの振動‖干渉計ループの内側の繊維の
伸び興奮させる（ｏと２ｏ同時に。これがａｓｙｎｕｎｅｔｒｉｃａｌｌｙに本ループの中心に関して位置する、時
計回りで逆時計回りの光波の間の位相差変調が生じる繊維セグメントに適用され
る、の両方（ｏと２ｏ、８１＝＝Ａ〜”ｃｏｓ（（０”ｔ）によって象徴される
ことができる

【数１４】Ｎｅｇｌｅｃｔｉｎｇ定常状態または本数理解析を単純化する振動のためのｅｆ
ｆｏｒがそれに注意して引き出されることができる装置制御文字回転率／速度方
形波バイアス変調ｓｙｓｔｅｒｎが与えられるプリアンプｆ６Ｔの軸出力

【数１５】Ｖｏが定数であるところは、プリアンプ・ゲインと光学のパワーに関連した。上記の方程式において、Ｔは振動数ｆにあったバイアス変調信号の周期である。
そして、７０２の振幅。ｆｂで信号ｃｏｍｐｏｎｅｎ〜を選ぶ復調器２３への入力が、本書式の中では、
次の通りである。

【数１６】

【数１７】本ｄｅｍｏｄｕｌａｘｏｒの軸出力が、信号Ｖ字のｆｂで本周波数成分を選ぶ‖
Ｔｈｉｓが、示されることができる

【数１８】どこで‖Ｖｉ。定位性の定数が、ある。ｌｉｅｎｃｅをＡ〜ならば、そして、そこでゼロ以外にある整流化された偏り誤差が、すなわち回転率／速度の誤っている指示である。整流化されたエラーかバイアスは、ｍで、振幅Ａ〜の位相差変調と、２、３の百
のヘルツ代表的なジャイロスコープ用途デバイス・バンド幅における必要な振幅
Ｎｏｔｅの２０時に位相差変調の結果である。単にローパスフィルターｉｎｇだけによって、本ｋＨｚにおけるどんな術語でも
配置する軸出力は、ａｔｔｅｎ〜ｅｄであることができる。しかし、本ｋＨｚかより高い区域における振動のために、整流化されたエラーは
、ｒｅｒｎｏｖｅｄされなくて、モルを引き起こす。偏り誤差が、ダイナミック差動のひずみ（振動）と関連するある。Ｆｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ因子は、光ファイバー・ジャイロスコープによって
正確に計った回転率／速度の正確度に影響を及ぼす。そのような環境の結果は、振動を含む。移相を生じて、干渉計ループの光心に関して非対称の時間−変化している振動誘
導された機械のひずみこう配は、２つのカウンタ−繁殖している波の光学距離に
影響を及ぼす。回転によって誘発された信号から見分けのつかないこのフェーズ四すみの誤差
は、偏り誤差を紹介する。開ループ光ファイバー・ジャイロスコープにおける振動によって誘発されたフェ
ーズ・エラーは、直接にここで注意された書式におけるＳｈｕｐｅ方程式（レフ
リー［１１）に由来することができる。開ループ光ファイバ・ジャイロスコープにおける振動によって生じる位相誤差は
、次に示すシュープ（Ｓｈｕｐｅ）の方程式から直ちに導くことができる。（Ｄ
．Ｍ．Ｓｈｕｐｅ，”Ｔｈｅｒｍａｌｌｙｉｎｄｕｃｅｄｎｏｎｒｅｃｉｐ
ｒｏｃｉｔｙｉｎｔｈｅｆｉｂｅｒ−ｏｐｔｉｃｓｉｎｔｅｒｆｅｒｏ
ｍｅｔｅｒ”，ＡｐｐｌｉｅｄＯｐｔｉｃｓ，Ｖｏｌ．１９（５），１９８０
を参照のこと。）

【数１９】上記の方程式の分折することにより、振動によって生じる位相誤差は、干渉計
ループの中心から等距離にあるファイバの２つの無限小の長さにおける動的な長
軸方向の歪みに生じる際に関係していることが分かる。

【発明の概要】

光ファイバー・ジャイロスコープには、干渉計ループの中に複数の要素が存在
するのが典型的である。これらの要素とそのパッケージングとは、相互の相対的
な運動のためにジャイロにおいて誤差を生じさせることがある。これまでは、復
極（デポラライズ）されたジャイロスコープの機械的なパッケージングには、注
意が払われることはなかった。デポラライザ４３を有する復極されたジャイロス
コープ４５のための従来型のパッケージが、図８ｂに示されている。このパッケ
ージは、相互にボルト止めされた又は付着された複数のパッケージ・ポートを有
しうる。すなわち、コイル１０を保持するコイル・ボビン４６と、ＩＯＣ３０を
含む複数の複数の要素を保持するベース又はベースプレート４７と、ソース１１
と、デポラライザ４３を含むカプラ１２及びファイバ・バンドルと、カバー４８
と、デポラライザ又はそれ以外の要素を保持する別個の部材と、である。問題は、振動環境において、ＩＯＣ３０とコイル１０とデポラライザ４３とを
保持する複数の構造の間に、相対的な運動があってはならない、ということであ
る。このような相対運動が存在すると、ある振動周波数と潜在的にその振動周波
数の２倍の周波数とにおいて、それらの間のファイバが伸長する。これにより、
バイアス、又は、回転速度の誤指示として知られている誤差がＤＣにおいて生じ
る。成分実装構造の異なる共振が、この問題を生じさせる。本発明は、この誤差を生じさせる運動の問題点を解決する構造上の特徴を複数
有している。第１に、ＩＯＣ、デポラライザ及びコイルが、共通する偏向（ｄｅ
ｆｌｅｃｔｉｏｎ）モードでこれらの要素を振動させるパッケージ上に実装され
ている。これは、それらの間のリードについて正しい。これによって、相対運動
とこれらの要素の間での相対運動に起因する誤差とが除去される。第２に、サー
ボ・ループは、関心対象の振動周波数においてだけでなくその周波数の２倍の周
波数においても高いゲインを有していなければならない。第３に、減衰材料が、
ＩＯＣ、コイル及びデポラライザの間のすべてのリードに適用されなければなら
ない。成分の間の移動によってファイバ・リードが２つの異なる点の間で手動に
よって結合されてはならない。これは、振動と第２の高調変調において、ファイ
バをよじれさせるからである。以下で説明される実施例において、本発明のこれ
らの特徴は実現されている。

【発明の実施の形態】

本発明は、振動の抑制と光ファイバー・ジャイロスコープにおけるその結果に
関する。図８ａは、デポラライズ（復極）された光ファイバー・ジャイロスコー
プの基本的な回路図を示す。ソース１１は、光６１を、カプラ１２を介して、光
集積回路３０のスプリッタ３１まで送る。スプリッタは、光６１をビーム６２及
び６３に分割し、これらのビームは、感知ループ１０の中を対抗伝搬する。ビー
ム６２及び６３は、ループ１０から戻り、スプリッタ３１において合成されビー
ム６４になる。ビーム６４の少なくとも一部は、光検出器１３に向かう。ビーム
６４又はその一部は、ビーム６２及び６３の位相関係を示す強度を有する光ビー
ム６４を表す電気信号に変換される。光検出器１３の出力は、バイアス変調発生
器を含む電子回路５９に送られる。電子回路５９は、閉又は開ループ電子装置を
含みうる。回路５９の出力は、単に、開ループ構成に対するバイアス変調信号か
、又は、バイアス変調を組み入れる位相変調器１９のフィードバック信号であり
うる。変調器１９は、ビーム６２を、それがループ１０から戻る際に変調し、ビ
ーム６３を、それがループ１０に入る際に変調する。ＩＯＣ３０は、また、光ビ
ーム６１及び６３を偏光する偏光器（ポラライザ）を含む。デポラライザ４３は
、ビーム６２及び６３をデポラライズする。これらのデポラライザは、ライオッ
ト（Ｌｙｏｔ）デポラライザでありうる。本発明は、位相変調ω_ｖ及び２ω_ｖ’を同時に導く振動効果を縮小させること
により調整されたバイアス誤差を減衰させることに関する。これは、隣接する高
調波において、例えば、ω_ｖ及び２ω_ｖ’でのファイバ・ループにおける歪み振
動を同時には励起させないジャイロスコープにおける支持構造及び固定技術を用
いることによって効果的に達成することができる。第２に、本発明の要点は、閉
ループ動作に用いられる主サーボ・ループの速度を向上させることによって、ω
_ｖ及び２ω_ｖ’におけるネットの位相差変調を両方共に減衰することである。こ
れは、デポラライズされたジャイロスコープに特に有用である。ただし、これに
限定されることを意図しているのではない。デポラライズされたジャイロスコー
プは、サグナック（Ｓａｇｎａｃ）感知ループにおけるデポラライザなどの要素
を複数有している。従来型の光ファイバ・ジャイロスコープに付随する問題点は
、パッケージング技術が、第１及び第２の高調位相差変調を混合することによっ
て生じる振動調整誤差に特別に及び適切に対応していなかったという点にあった
。図９及び図１０にそれぞれ示されているＰＭ及びデポラライズされたジャイロ
スコープのための従来型のパッケージは、光学的な要素を有しており、これらの
要素は、振動環境において異なる複数の周波数で共振してそれらの間での相対的
な運動を生じさせるパッケージ要素の上にある干渉式ループの中に配置されてい
る。これらのファイバの幾何学的形状に応じて、第１高調波及び第２高調波両方
の位相差変調が生じうる。ファイバを適切に固定し減衰させることによって、こ
れらの効果を減衰させることができるが、十分に除去することはできない。これよりも優れた設計が、本発明の主題である。本発明では、ボビン４６上の
コイル１０と、光集積回路３０と、デポラライザ４３（デポラライズされた場合
）と、これらを接続するリードとを含む構成要素が、ジャイロスコープ・パッケ
ージの中において、シェル４８を有する共通の単一構造４７上に配置されている
。このようにして、すべての要素が振動の下では共通の偏向を経験し、主な要素
の間には相対的な運動は存在しない。しかし、ベンド及び減衰材料を用いてリー
ドを固定し、それによって、振動周波数ωｖ’の高調波２ｎωｖ’における運動
も抑制することが重要である。ここで、ｎは正の整数である。このような改良型
の構造が、デポラライズされた場合に関しては図１１ａ、図１１ｂ、図１２ａ及
び１２ｂに示されており、ＰＭの場合に関しては、図１３ａ及び図１３ｂに示さ
れている。これらの図には、振動に対する感度が減少するように最適化されたモジュール
型の干渉計ループの設計の３つの例が示されている。図１１ａ及び１１ｂは、コ
イル１０の頂部表面に軸方向に取り付けられたデポラライザ４３を有するシング
ル・モードのジャイロスコープ・アーキテクチャ４７を示しており、ＩＯＣ３０
が堅固なキャリア５１に付属している。図１２ａ及び図１２ｂは、コイル層とし
て巻かれたシングル・モードのジャイロスコープ・アーキテクチャ４７を示して
おり、ＩＯＣ３０がハブ５０に直接に取り付けられている。図１３ａ及び図１３
ｂは、コイル１０とＩＯＣ３０とが同じキャリア５０に付属しているＰＭジャイ
ロスコープ・アーキテクチャ４９を示している。これらのアーキテクチャは、そ
れぞれが、ジャイロスコープのシャーシ５３に取り付けられている。干渉ループ
の内部にはデポラライザは存在しない。単一軸のデポラライズされたジャイロスコープのそれぞれのパッケージは、ハ
ブ５０と、感知コイル１０と、デポラライザ４３と、光集積回路３０と、磁気シ
ールド４４とを有している。磁気シールドは、シェル４８の代わりである。感知
コイル１０のハブ５０は、壁部の厚い円筒であり、内部の１つ又は複数の取り付
け面５２は、コイル１０の両端から等しい距離に配置されている。このハブ５０
の幾何学的形状は、感知コイル１０における軸方向の熱勾配を最小化し、熱移動
の際にジャイロスコープの優れた性能が保証されるように選択されている。ハブ
５０は、動作周波数範囲内で、共振フリー構造となるように設計されている。自
己支持型の感知コイル１０は、振動減衰接着剤の非常に薄い層を用いることによ
って、ハブに結合されている。デポラライザは、感知コイル１０の平坦な端部に
付属する自己支持型コイル４３の形状でパッケージングされている（図１１ａ及
び図１１ｂ）。あるいは、デポラライザは、コイル１０の外側表面に結合された
１つ又は複数のコイル層の形状の感知コイル１０の巻きパターンの連続として、
巻かれていることもありうる（図１２ａ及び図１２ｂ）。ＩＯＣチップ３０は、
キャリア５１に取り付けられている。図１２ａ及び図１２ｂに示されているよう
に、キャリアは、ハブ５０の一体的な部分として、又は、ハブ５０に確実に付属
する別個の堅固で共振フリーなブラケット５１として形成することができる（図
１１ａ及び図１１ｂ）。干渉計ループにおけるすべての構成要素は、典型的には
、磁気シールド４４によって包囲されており（図１１ａ、１１ｂ、１２ａ及び１
２ｂ）、ループの関連バイアス感度を低下させている（ファラデー効果）。偏光維持ジャイロスコープ・パッケージングの例が、図１３ａ及び１３ｂに示
されている。この設計４９と先の設計４７及び４８と（それぞれ、図１１ａ、１
１ｂ、１２ａ及び１２ｂに示されている）の間の主な差異は、デポラライザ・フ
ァイバ又はデポラライザ・マイクロ・コイル４３が欠けている点である。ＰＭジ
ャイロスコープ構成４９では、感知コイル１０は、光集積回路３０のファイバ・
リード５４に直接に接続されている。この設計のすべてが、コイル１０と、デポラライザ４３（ＳＭジャイロスコー
プのみ）と、ＩＯＣチップ３０との間の相互接続ファイバ部分における動的な歪
みの差異を著しく縮小することができる。相互接続ファイバ５４（すなわち、リ
ード）の各部分は、非常に短く等しい長さを有するように設計されており、相互
に共通の堅固な支持構造に結合されている（すなわち、コイル１０、ハブ５０及
びＩＯＣキャリア３０）。振動ジャイロスコープの性能における更なる向上は、
考慮されているジャイロスコープ・パッケージングの例では、相互接続ファイバ
のルーティング経路に沿って隣接する構成要素の動的な変位の差異を縮小させる
ことによって達成されている。振動減衰ジェルが適用され、１対のファイバ・リ
ードにおいて、それらのリードが一方の支持要素から他方の支持要素まで信号を
伝送する際に、動的な歪み効果の残留を減衰させるのに用いられる。光ファイバ・ピッグテール７０を備えた図１５ａにおける光源６８などの装置
は、光ファイバ７０に対するブーツ６９の構造６８又はベース７１において最大
の硬度を提供するブーツ６９を有している。この硬度は、構造６８からの距離が
離れるにつれて漸減する。しかし、リードの振動を減少させるために、エポキシ
、ポッティング又はそれ以外の接着材料６０が１つ又は複数のリード７０に適用
され、図１５ｂに示されているように、それらが元々生じている構造６８に対す
る、そして、構造６８のサポート６７に対する相対的な振動を減少させている。
この材料は、構造６８からの距離と反比例するテーパ状の態様で適用される。光
ファイバ・リード７０を振動させることにより、光ファイバ・リード７０を伝搬
する光に位相シフトが生じ、それによって、例えば、ジャイロスコープの出力に
誤差が生じる傾向がある。振動の１サイクルの間には、２つの位相シフトがあり
、従ってその結果として、機械的な振動の第２高調波である位相シフトが生じる
。接着材料６０は、２つの重要な性質を有している。すなわち、エネルギ散逸フ
ァクタとヤング率（Ｙｏｕｎｇ’ｓｍｏｄｕｌｕｓ）とである。材料６０は、
また、装置６８への接続部からのファイバ７０の長さに反比例して変動する断面
７２である設計上の性質を有している。図１５ｂと図１５ｃの内部７３とに示さ
れているように、断面７２は、光ファイバ７０の長軸７４に垂直である。散逸フ
ァクタは、移動のエネルギを吸収して、光ファイバの１つ又は複数のリード７０
の全体的な機械エネルギを減少させる。これが、リードの減衰を生じさせる。こ
の材料に対するヤング率は、通常は、３５０万パスカル（約５００ｐｓｉ）より
も低いが、応用例によっては、７５０万パスカル（約１０００ｐｓｉ）程度まで
高くなりうる。ヤング率を用いた散逸ファクタの補正は、材料６０の種類ごとに
変動しうる。キャリア６７へのリード７０には特別の種類の結合ファイバが存在する。理想
的には、ファイバ７０は、その軸７４に沿って連続的に結合され、ファイバ・リ
ードの端部７５にテーパ状の部分を有しているのが好ましい。そうではなく、離
散的なファイバ結合方法が選択されてファイバ・リード７０をキャリア６７に付
着される場合には（例えば、センサの熱性能を向上させるために）、ファイバ７
０の軸７４に沿ったテーパ状の端部７５を用いて結合部を形成すべきである（対
称的なティアドロップ）。それによって、接着６０の結合部とファイバ７０との
境界における動的な接触歪み勾配が減少する。更に、ファイバ７０全体の長さは、図１５ｄに示されているように、ファイバ
の動的な変位を制限する振動減衰材料７６を用いてポットされていなければなら
ない。ポット材料のヤング率は、ポット材料７６とファイバ７０との質量によっ
て生じる内部効果を最小化するのに十分でなければならない。このアプローチは
、ファイバ・リード７０を構造６８及び７７の２つの堅固な機械的インターフェ
ースに結合させるのに用いられ、ファイバの長軸７４と垂直な相対的で動的な変
位を受ける（例えば、ファイバ・リードを、異なる変位又は変形を受ける２つの
機械的インターフェースの間のギャップを通してルーティングする）。好適なリ
ード付着材料７６は、変位の終点におけるファイバ７０のストレッチを回避すべ
きである。また、機械的インターフェースの境界における可撓的な接触歪みを、
ファイバ・リード７０のより長い部分にわたって分散させることによって減少さ
せる手段が提供されるべきである。これは、結合の長さに沿って変動する性質を
有し、相互接続を担っている中間部分ファイバ７０の中程の硬度がより大きいよ
うな材料７６を用いてファイバ７０をカプセル化することによって達成される（
例えば、結合された領域に沿ってＵＶ（紫外）光の露出が変動することの結果と
して、ＵＶ硬化性のカプセル化剤のヤング率が徐々に変化する）。別の方法とし
ては、ファイバ７０に沿って結合材料の断面積を徐々に変化させることがある。ＳＭジャイロスコープ・アーキテクチャでは、デポラライザ・ファイバ又はマ
イクロコイル４３が、感知コイル１０に直接に付属している（図１１ａ、図１１
ｂ、図１２ａ及び図１２ｂ）。この構成は、一体化された（そして、リードのな
い）コイル／デポラライザ・パッケージ４７、４８を生じさせるが、このパッケ
ージは、コイル／デポラライザの相互接続に関係する振動バイアス誤差を有しな
い。上述の改良されたＳＭ及びＰＭジャイロスコープ構成４７、４８及び４９では
、ファイバにおける第１及び第２高調波両方の動的歪みの大きさが非常に小さく
なり、その結果として、振動によって生じる位相差変調を著しく減少させること
ができる。振動調整誤差を減少させる別のそして最後の方法は、一次速度サーボ（ｐｒｉ
ｍａｒｙｒａｔｅｓｅｒｖｏ）の帯域幅を増加させ、それによって、周波数
ｆ_ｖにおいて振動によって生じる位相シフトδに対抗するというものである。図
１４は周波数を横軸にとってループ・サーボ・ゲインを示したグラフであるが、
この図には、関心対象である相対的な帯域幅が示されている。従来は、速度サー
ボの基本的な目的は、測定される回転速度と等しく方向が逆であるフィードバッ
ク位相シフトφ_ｆを提供することであった。これは、次の方程式に反映されてい
る。

【数２０】関心対象である回転速度は、ゆっくりと変化し、回転速度の範囲５８は、５０Ｈ
ｚなど、１００Ｈｚ未満であるのが典型的である。従って、必要な従来型の速度
ループ帯域幅５５は、図１４に示されているように、高々、数百Ｈｚである。しかし、ループ帯域幅を改善されたループ帯域幅５７に拡張して予測される振
動スペクトル５６の場合を超える周波数まで（すなわち、４ｋＨｚを超える値ま
で）著しく上昇させることによって、ｆ_ｖ及び２ｆ_ｖ’におけるネットの位相シ
フトを減衰させ、従って、ＤＣバイアス誤差を減衰させることができる。すなわ
ち、光検出器の電流は、次の値を与えるように、例えば、正弦変調の場合には、
閉じたループ・システムに対して修正される。

【数２１】十分に高い帯域幅を有することによって、位相シフトφ_ｆがφ_Ｒと等しく向きが
逆である低周波成分φ_ｆ０を含むだけでなく周波数ｆ_ｖ’ではΔφ_ｆであり周波
数２ｆ_ｖ’ではΔφ_２ｆという高周波成分をも有するような速度サーボを構成す
ることも可能である。この後者の項は、ｆ_ｖ及び２ｆ_ｖにおける振動によって生
じる位相変調に対して、向きが逆の位相シフトを生じさせる。従って、光検出器
電流は、次の数式によって表現することができる。

【数２２】ここで、β_１及びβ_２は、それぞれ、ｆ_ｖ及び２ｆ_ｖ’のフィードバック信号の
位相角を表している。ｆ_ｖにおけるネットの光位相シフトΔφ_ｎｖは、上の式に
示されている２つの項の合成である。

【数２３】数式２３と類似の方程式を、２ｆ_ｖ’におけるネットの位相シフトに対しても
書くことができる。速度ループの帯域幅が増加するにつれて、Δφ_ｆ及びΔφ_２
_ｆは、Δφ_ｖ及びΔφ_２ｖの値にそれぞれ近づき、β_１及びβ_２はε＋πに近づ
く。従って、ｆ_ｖにおけるΔφ_ｎｖとｆ_２ｖにおけるΔφ_ｎ２ｖというネットの
位相差変調は、ゼロに近づく。次の数式においてΔφにΔφ_ｎｖを代入し、Δφ
_２ｖにΔφ_ｎ２ｖを代入すると、Δφ_ｎｖ及びΔφ_ｎ２ｖがゼロに近づくと、調
整（ｒｅｃｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）項が消える。

【数２４】従って、本発明では、振動調整誤差を除去する又は減少させる関連の方法は、
速度フィードバック・ループの帯域幅を、回転の感知に必要な値をはるかに超え
て、予測される振動スペクトルをも超え、振動スペクトルの２倍を超える周波数
におけるゲインを有するまで、大幅に増加させる。周波数の関係は図１４に示さ
れている。この技術は、上述したパッケージング、ポッティング及び減衰の技術
と組み合わせて用いることができる。同様にして、矩形波変調方式と共にでも用
いることができる。最後に、注意すべきことであるが、議論を簡潔にするために
、以上の議論は、正弦的な振動入力に焦点を合わせたものである。実際は、現実
の環境では、ランダム又はより正確には擬似ランダム振動スペクトルとして知ら
れている正弦振動入力の重ね合わせが含まれる。この場合には、累積的な調整誤
差は、様々な周波数における振動から生じる誤差の寄与の組合せである。それぞ
れの誤差の寄与は、振動周波数のスペクトルによって励起される特定の周波数及
び隣接する高調波における非ゼロのネットの光位相シフトの結果である。単一の
周波数における調整誤差を除去するという以上で述べた技術は、複数の周波数の
スペクトル、すなわち、ランダムな振動入力にも同時に応用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】基本的な干渉式光ファイバー・ジャイロスコープを示している。

【図２】光ファイバ・ジャイロスコープの感知コイルにおいて対抗伝搬する光波の位相
差を横軸に取って表した光検出器の検出された光強度又は出力電流のグラフであ
る。

【図３】図３ａ及び図３ｂで構成されており、光波の位相差と、ゼロ及び非ゼロの回転
速度に対するジャイロスコープの出力とをそれぞれ示している。

【図４】図４ａ及び図４ｂで構成されており、矩形波変調の場合の、光波の位相差と、
ゼロ及び非ゼロの回転速度に対するジャイロスコープの出力とをそれぞれ示して
いる。

【図５】図５ａ、図５ｂ及び図５ｃで構成されており、バイアス変調信号と同期してい
る信号成分を示している。

【図６】光検出器の出力に対するサンプリング方式を示している。

【図７】速度フィードバック・ループと偏光維持（ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎｍａｉ
ｎｔａｉｎｉｎｇ）ファイバ・コイルとを有する干渉式光ファイバ・ジャイロス
コープを示している。

【図８】図８ａ及び図８ｂで構成されている。図８ａは、光ファイバ・デポラライザ、シングル・モードのコイル・ファイバ
及び速度サーボ・ループを備えた、デポラライズされた干渉式光ファイバ・ジャ
イロスコープを示している。図８ｂは、デポラライズされたジャイロスコープの典型的なパッケージの断面
である。

【図９】偏光維持ファイバ・コイルを用いているジャイロスコープのための従来型のパ
ッケージを示している。

【図１０】ファイバ・デポラライザとシングル・モード・ファイバ感知コイル戸を用いて
いるデポラライズされたジャイロスコープの改良型を示している。

【図１１】図１１ａ及び図１１ｂで構成されており、デポラライズされたジャイロスコー
プ・パッケージ構成の改良型を示している。

【図１２】図１２ａ及び図１２ｂで構成されており、デポラライズされたジャイロスコー
プ・パッケージ構成の改良型を示している。

【図１３】図１３ａ及び図１３ｂで構成されており、偏光維持光ファイバ・ジャイロスコ
ープのための改良型パッケージを示している。

【図１４】従来型の光ファイバ・ジャイロスコープの速度サーボのための帯域幅の考慮と
、振動調整誤差を縮小させるために必要な改良とを示している。

【図１５】図１５ａ、図１５ｂ、図１５ｃ及び図１５ｄで構成されており、光ファイバ・
リードの振動を最小化及び除去する例を示している。

【手続補正書】

【提出日】平成１３年１１月３０日（２００１．１１．３０）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【発明の名称】光ファイバ・ジャイロスコープのための強化構造

【特許請求の範囲】

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、振動誤差を縮小する機構を有する光ファイバ・ジャイロスコープに
関し、更に詳しくは、ジャイロスコープの動作環境における複数の振動周波数で
の振動の修正（調整、rectification）に起因する回転速度の誤った表示を回避
することに関する。

【０００２】

【従来の技術】光ファイバ・ジャイロスコープは、その光ファイバ・ジャイロスコープを支持
している物体の回転を感知するのに用いられる便利な装置である。このようなジ
ャイロスコープは、小型化が可能であるし、相当な機械的衝撃や温度変化又はそ
れ以外の厳しい環境にも耐えるように作成することもできる。光ファイバ・ジャ
イロスコープは、可動部分を有していないため、メンテナンスがほとんど不要で
あり、費用の面でも経済的なものとなる潜在性を有している。また、光ファイバ
・ジャイロスコープは、他のタイプの光学ジャイロスコープでは課題である低速
回転の感知もできる。

【０００３】光ファイバ・ジャイロスコープは、図１に示されているように、コア上でその
軸を中心として巻かれたコイル状の光ファイバを有し、この軸の周囲の回転が感
知される。光ファイバは、典型的には５０から２０００メートル程度の長さを有
し、閉じた光経路の一部である。電磁波又は光波がこの光経路の中に導かれて２
つに分割され、分割されたそれぞれの波は、時計回り（ｃｗ）及び反時計回り（
ｃｃｗ）の方向にコイルを介して伝播し、最終的には共に光検出器上に衝突する
。コアの感知軸を中心とする回転Ωは、又は、コイル状の光ファイバは、これら
の波の一方に関し、一方の回転方向では効果的な光経路長の増加を生じさせ、他
方の回転方向では光経路長の縮小を生じさせる。他方の回転では、逆の結果が生
じる。これらの波の間で経路長が異なることにより、一方の回転に関して、これ
らの波の間に位相シフトが生じる。これは、サグナック効果（Sagnac effect）
として広く知られている。このジャイロスコープは、干渉計光ファイバ・ジャイ
ロスコープ（ＩＦＯＣ）として知られている。コイル状の光ファイバを用いるこ
とが望まれるが、その理由は、回転に起因する位相差シフトの大きさは、従って
出力信号は、反対方向に移動する２つの電磁波がコイルを介して移動する光経路
全体の長さに依存し、従って、長い光ファイバであれば大きな位相差を得ること
ができるのであるが、コイル状にすることによって比較的小さな体積にすること
が可能であるからである。

【０００４】光検出器上に衝突する出力光強度は、従って、光検出器発光ダイオード（ＰＤ
）から生じる電流は、コイル状の光ファイバを通過した後でその上に衝突する逆
方向に移動する電磁波に応答して、上方向に移動された（raised、以下では簡単
に「上方移動された」と称する）余弦関数に従う。すなわち、出力電流３２は、
図２に示されているように、これら２つの波の間の位相差φ（Ω）の余弦に依存
する。余弦関数は偶関数であるから、その出力関数は、位相差シフトの相対的な
方向を示すことはなく、従って、コイル軸を中心とする回転の方向を示さない。
更に、位相がゼロの近くでは余弦関数の変化率は非常に小さいので、この出力関
数は、低い回転速度に関しては非常に低い感度しか有していない。

【０００５】これらの不十分な特性のために、反対方向に移動する２つの電磁波の間の位相
差は、コイル状の光ファイバの一方側の又はその一方側の近くの光経路に光位相
変調器を又は時にはバイアス変調器と称されるものを配置することによって、変
調されるのが通常である。回転の感知的な検出を達成するため、サグナック（Sa
gnac）干渉計は、干渉ループ内部の逆方向に伝搬するビームの間の位相差の正弦
又は矩形波変調により、周波数ｆ_bでバイアスされるのが典型的である。結果的
に、反対方向に伝搬するこれらの波は、その一方が、コイルに入る際に変調器を
通過し、コイルを反対方向に移動する他方が、コイルから出る際に変調器を通過
する。

【０００６】更に、復調器システム又はデジタル復調器の一部として機能する位相感知性検
出器ＰＳＤが設けられ、光検出器出力電流を表す信号を受信する。位相変調器と
位相感知性検出器とは、共に、変調信号発生器によって又は同期のとれたその派
生物によって、いわゆる「適切な」周波数で動作させ、変調器によって生じる振
幅変調を減少又は除去することができる。

【０００７】図３ａ、３ｂ、４ａ及び４ｂには、上方移動された余弦関数上に変調及び復調
の効果が示されている。図３ａ及び３ｂでは、ジャイロスコープ光波の位相差Δ
φが、Ω＝０及びΩ≠０のそれぞれの場合に対して、正弦波バイアス変調３３を
用いて変調されている。結果的に得られる光検出器の変調された強度出力３４は
、時間との関係で、上方移動された余弦関数の右側に示されている。図３ａ及び
３ｂが示すように、位相変調は、Ω＝０の場合には、上方移動された余弦関数の
中心に関して対称的になされ、Ω≠０の場合には、非対象的になされる。第１の
場合には、センサが点Ａにおいてバイアスされたときの出力は、点Ｂにおいてバ
イアスされたときと同じであって、光検出器出力上にｆ_bの偶高調波だけを与え
る。第２の場合には、出力は、ＡとＢとでは等しくなく、有意的な光検出器信号
コンテンツをｆ_bにおいて与え、これは、回転速度を示す。ｆ_bにおけるこの信号
コンテンツは、位相感知性変調器（ＰＳＤ）によって回復されるのであるが、回
転速度Ωに比例する。この信号は、また、反対方向の回転速度に対しては、符号
を変化させる。

【０００８】図４ａ及び４ｂには、Ω＝０及びΩ≠０の場合の矩形波変調３６がそれぞれ示
されている。ここでは、実際に、矩形波変調は、上方移動された余弦関数上の点
Ａから点Ｂへのスイッチングの値φΔだけの変調のトランジエントを生じている
。これらは、時間に対する結果的な変調後の光検出器電流における垂直方向のラ
インによって示されており、これは、理想的な光検出器の場合には光検出器上に
衝突する光強度に比例する。やはり、回転が存在しない場合には点Ａ及びＢにお
ける出力３７は等しいが、回転が存在する場合にはＡの半周期とＢの半周期とで
は出力が等しくない。

【０００９】図５ａ、５ｂ及び５ｃに示されている矩形波変調プロセスでは、バイアス変調
周波数ｆ_bと同期している信号成分は、平均がゼロでありバイアス変調に同期し
ている矩形波変調器基準波形３９を乗算することによって、光検出器信号から回
復される。結果的な復調された出力４０の平均又はＤＣ成分は、回転速度に比例
している。

【００１０】回転速度を回復する別の方法の１つとして、図６に示されているように、デジ
タル復調方式によるものがある。この方法では、矩形波変調システムにおける光
検出器の出力３７が、第１の半サイクルの間は点Ａ_iで、第２の半サイクルの間
は点Ｂ_iでサンプリングされる。サンプル・イベントは、矢印によって表されて
いる。各サンプル４２は、アナログ信号からデジタル信号に変換され、Ａｉのデ
ジタル和とＢｉのデジタル和との差はΩに比例する。

【００１１】これらのすべての場合で、ＰＳＤ／デジタル復調器の出力は、位相シフトがゼ
ロにおいて大きな変化率を有する奇関数であり、位相シフトがゼロの両側で代数
的な符号が変化する。従って、位相感知性の検出器であるＰＳＤ／デジタル復調
器信号は、コイルの軸を中心とする回転がどちらの方向に生じているかを示すこ
とができ、回転速度ゼロの近くでは回転速度の関数として信号値の大きな変化率
を提供することができる。すなわち、この検出器は、ゼロの近くでは位相シフト
に対して高い感度を有する。もとろん、これ以外の原因に起因する位相シフト、
すなわちエラーが十分に小さい場合にだけ、これが可能である。更に、このよう
な状況では、この出力信号は、比較的低い回転速度では線形に近い。復調器／Ｐ
ＳＤの出力信号に対するこのような特性は、光位相変調のない光検出器の出力電
流の特性と比較して、著しい改善である。

【００１２】従来技術によるこのようなシステムの例が、図１に示されている。このシステ
ムの光学的部分は、光経路に沿って複数の特徴を備えており、このシステムが相
互的（reciprocal）であることが保証されている。つまり、以下で見るように非
相互的な位相差シフトが特に導入されていないことを除いて、逆方向に伝搬して
いる電磁波のそれぞれに対し、実質的に同じ光経路が生じている。コイル状の光
ファイバが、その周りでの回転が感知される軸の周囲に巻かれたシングル・モー
ドの光ファイバを用いて、コア又はスプールを中心とするコイル１０を形成する
。シングル・モードのファイバを用いることによって、電磁波又は光波の経路が
一意的に画定されることが可能になり、また、このような導波管の位相面（phas
e fronts）も一意的に画定されることが可能になる。これは、相互性を維持する
ために大いに役立つ。

【００１３】更に、この光ファイバは、非常に重要な複屈折性が構築されるという点で、い
わゆる偏向維持型のファイバであってもよく、それによって、逆伝搬する波の間
の位相差シフトを変動させる可能性がある、磁場におけるファラデイ効果によっ
て又はそれ以外の原因により不可避的な機械的応力によって生じる偏向のゆらぎ
が、比較的小さくなる。このようにして、高屈折率の軸、すなわち、伝搬がより
低速である軸か、又は、低屈折率の軸が選択され、システムにおけるこれ以外の
光学的構成要素に応じて電磁波を伝搬させる。

【００１４】図１では、コイル１０を介して反対の方向に伝搬する電磁波が、電磁波源又は
光源１１から提供されている。このソースは、広帯域の光源、典型的には、半導
体スーパールミネセント・ダイオード又は希土類がドープされたファイバの光源
であり、典型的にはスペクトルの赤外線部分において、８３０ナノメータ（ｎｍ
）から１５５０ｎｍまでの波長範囲にわたって電磁波を提供する。ソース１１は
、短いコヒーレンス長を有していなければならず、それによって、放出される光
は、コイル１０における散乱サイトにおけるレイリー（Rayleigh）又はフレネル
（Fresnel）散乱によるこれらの波の間の位相シフト差エラーを減少させる。ま
た、この広帯域のソースは、誤った偏向状態での光の伝搬によって生じるエラー
を減少させるのに役立つ。

【００１５】図１では、光源１１と光ファイバ・コイル１０との間に、光ファイバを形成す
るコイル１０の端部が、光経路の全体を複数の光経路部分に分割するいくつかの
光結合構成要素まで伸長することによって形成されている光経路構成が示されて
いる。光ファイバの一部は、最適の光放出点において光源１１に接するように配
置されている。この最適な点からは、光ビーム・カプラ又は波コンバイナ及びス
プリッタとも称される第１の光指向性カプラ１２まで、ファイバが伸長している
。

【００１６】光指向性カプラ１２は、４つのポートの間で伸長する光伝送媒体を有し、この
媒体の各端部上に２つあり、これらは、図１において、カプラ１２の各端部上に
示されている。これらのポートの一方は、それに接するように配置された光源１
から伸長する光ファイバを有する。光指向性カプラ１２の感知端部上の他方のポ
ートには、光検出システム１４に電気的に接続された発光ダイオード１３に接す
るように配置されるように伸長する別の光ファイバがそれに接するように配置さ
れている様子が示されている。

【００１７】発光ダイオード１３は、接するように配置された光ファイバの部分からその上
に衝突する電磁波又は光波を検出し、信号成分選択手段３５に応答して光電流を
提供する。この光電流は、既に述べたように、その上にほぼコヒーレントな２つ
の光波が衝突している場合には、上方移動された余弦関数に従い、この実質的に
コヒーレントな光波の対の間の位相差の余弦に依存する光電流出力を提供する。
この光検出装置は、非常に低いインピーダンスで動作すると、衝突する放射の一
次関数である光電流を提供し、典型的にはｐ−ｉ−ｎ発光ダイオードでよい。

【００１８】光指向性カプラ１２は、ポラライザ１５まで伸長しているその他方の端部にお
けるポートに接する別の光ファイバを有している。カプラ１２の同じ側にある他
方のポートには、光ファイバの別の部分を含む、非反射性の終端構成１６が存在
している。

【００１９】光指向性カプラ１２は、電磁波又は光をその任意のポートで受け取ると、その
約半分が、入力側のポートを有する端部とは反対側端部でカプラ１２の２つのポ
ートのそれぞれにおいて生じるように、光を送信する。他方、入力側の光ポート
と同じ側のカプラ１２の端部にあるポートには、この波又は光は送られない。

【００２０】ポラライザ１５が用いられる理由は、シングル空間モード・ファイバにおいて
も、光は、このファイバを介して２つの伝搬モードで伝搬することがあるからで
ある。従って、ポラライザ１５は、伝搬している一方の偏向（ポラライゼーショ
ン）の光を通過させるために提供されており、それによって、同じ偏向の時計回
り（ｃｗ）及び反時計回り（ｃｃｗ）の波が感知ループ１０に導かれ、ｃｗ及び
ｃｃｗの波に対する同じ偏向の感知ループからの光だけが検出器において干渉さ
れる。しかし、ポラライザ１５は、阻止することが意図されている一方の偏向状
態の光の全体を阻止することはない。また、これにより、２つの反対方向に移動
しこれを通過する電磁波の間に僅かな非相反性（non-reciprocity）が生じ、従
って、これらの間に、僅かな非相反的な位相シフト差が生じるのであるが、これ
は、ポラライザ１５が配置されている環境条件と共に変動する可能性がある。こ
の点で、用いられている光ファイバの複屈折率と用いられている光源の帯域幅が
広いことが、既に述べたように、結果的に生じるこの位相差を減少させるのに役
立つ。

【００２１】ポラライザ１５は、その各端部にポートを１つ有し、その間には電磁波伝送媒
体が設けられている。光指向性カプラ１２に接続されているのとは反対側のポー
トには、別の光ファイバ部分が配置され、これは、カプラ１２と同じ電磁場伝送
媒体を有する別の双方向性の光カプラまで伸長している。

【００２２】ポートがポラライザ１５に結合されている側のカプラ１７のポートは、別の光
ファイバ部分を用いて、非反射性の終端構成１８に接続されている。カプラ１７
の他方の端部におけるポートを考察すると、一方は、コイル１０の中の光ファイ
バの一端から伸長している光経路部分における別の光学構成要素に接続されてい
る。カプラ１７の他方のポートは、光ファイバ１０の他方の端部に直接に結合さ
れている。コイル１０とカプラ１７との間には、直接に接続されている側とは逆
のコイル１０の側には、光位相変調器１９が設けられている。光位相変調器１９
は、それが含む伝送媒体の両端に２つのポートを有している。これは、図１にお
ける対向する両端に示されている。コイル１０からの光ファイバは、変調器１９
の一方のポートに接するように配置される。カプラ１７から伸長する光ファイバ
は、変調器１９の他方のポートに接するように配置される。

【００２３】光変調器１９は、電気信号を受信して、伝送媒体の屈折率か物理的長さかのい
ずれかを変化させて光経路長を変更することにより、それを通過して伝送される
電磁波に位相差を導入することができる。この電気信号は、Ｃ₁ｓｉｎ（ω_bｔ）
に等しい変調周波数を有する正弦電圧出力信号か又はｆ_bの矩形波変調信号を提
供するバイアス変調信号発生器２０によって、変調器１９に与えられる。ここで
、ω_bは変調周波数ｆ_bと等価なラジアンでの周波数であり、Ｃ₁は変調の振幅で
ある。これ以外の適切な周期性の波形を用いることもできる。

【００２４】これによって、ソース１１によって放出される電磁波又は光波が運ばれる光経
路に沿って形成されている図１のシステムの光学的な部分の説明は終了する。こ
のような電磁波は、ソース１１から光ファイバ部分を介して光指向性カプラに結
合されている。ソース１１からカプラ１２に入るこの波は、その一部が、その反
対側の端部のポート１２に結合された非反射性の終端構成において失われる。し
かし、その残りは、ポラライザ１５を介して光指向性カプラ１７に送られる。

【００２５】カプラ１７は、ビーム分割装置として機能し、そこでは、ポラライザ１５から
受信されてそのポートに入る電磁波はほぼ半分に分割され、その一方が、反対側
の端部にある２つのポートのそれぞれから放出される。カプラ１７の反対側の一
方のポートから出た電磁波は、光ファイバ・コイル１０と変調器１９とを通過し
て、カプラ１７に戻る。そこで、この戻ってきた波の一部は、カプラ１７のポラ
ライザ１５への接続端にある他方のポートに接続された非反射構成１８において
失われるが、その波の残りの部分は、カプラ１７の他方のポートを介してポララ
イザ１５とカプラ１２とまで送られ、そこで、その一部が発光ダイオード１３に
送られる。ポラライザ１５からコイル１０まで送られる波の残りの部分は、カプ
ラ１７のコイル１０側の端部にある他方のポートから出て、変調器１９を光ファ
イバ・コイル１０とを通過して、カプラ１７に再び入り、その一部は、他方の部
分と同じ経路を通って最終的には発光ダイオード１３上に衝突する。

【００２６】既に述べたように、発光ダイオード１３は、その上に衝突する２つの電磁波又
は光波の強度に比例する出力光電流ｉを提供し、従って、これらの２つの波の間
の位相差の余弦に従うと予測される。正弦バイアス変調に対しては、発光ダイオ
ード信号は、反時計回りの波の間に位相差が全くない場合の光検出器１３におけ
る光強度の大きさをＩ₀、検出器の応答係数をηとして、次のように表すことが
できる。

【００２７】

【数１】

【００２８】この理由は、この電流が、発光ダイオード１３上に入射する２つの実質的にコヒ
ーレントな波の結果的な光強度に依存するからである。この強度は、ピーク値の
Ｉ₀から、これら２つの波の間でどの程度構築的な又は破壊的な干渉が生じるの
かに応じてそれよりも小さな値まで変動する。波のこの干渉は、コイル１０を形
成するコイル状の光ファイバのその軸を中心とする回転と共に変化するが、とい
うのは、そのような回転がφ_Rの位相差シフトを与えるからである。更に、この
発光ダイオード出力電流には、振幅値φ_bを有する変調器１９によって追加的な
可変位相シフトが存在し、これは、ｃｏｓ（ω_bｔ）として変動する。

【００２９】矩形波変調の場合には、発光ダイオード電流は、次のように表すことができる
。

【００３０】

【数２】

【００３１】ここで、位相差変調の振幅は、ｎを０及び正の整数とし、Ｔをバイアス変調周期
として次のように書くことができる。

【００３２】

【数３】

【００３３】光位相変調器１９は、既に論じた種類のものであり、光検出器システム１４の出
力信号を回転速度とコイル１０の軸を中心とする回転方向との両方に関する情報
をその出力信号において提供する信号関数となるように上述のように余弦関数に
従って変換する全体的な検出システムの一部として、ＰＳＤ又はデジタル復調器
２３と共に用いられる。

【００３４】このように、発光ダイオード１３を含む光検出システム１４からの出力信号は
、電圧に変換されて、増幅器２１を介して提供され、増幅されてＰＳＤ／デジタ
ル復調器手段２３に送られる。光検出システム１４と、増幅器２１と、フィルタ
２２と、ＰＳＤ／デジタル復調器２３とは、信号成分選択手段３５を構成する。
ＰＳＤ／デジタル復調器２３は、位相復調システムの一部として機能する。この
ようなＰＳＤ／デジタル復調器２３は、発光ダイオード１３の出力信号の基本周
波数ｆ_b又は変調信号発生器２０の基本周波数プラスより高次の奇高調波の振幅
を抽出して、発光ダイオード１３上に衝突する電磁波の相対位相を示す。バイア
ス変調器信号発生器２０は、上述の周波数ｆ_bで光経路における光を変調する際
に、光検出システム１４において再合成された電磁波によって発生される高調波
成分に通じる。

【００３５】動作においては、光経路のコイル１０を通過して逆方向に伝搬する２つの電磁
波における位相差の変化は、回転のために、変調器１９に起因する位相差の変化
と比較すると、相対的にゆっくりと変動する。回転又はサグナック効果による位
相差が少しでもあると、２つの電磁波の間の位相差を単にシフトさせるだけであ
る。発光ダイオード１４の出力信号の変調周波数成分の振幅は、この位相差の大
きさによって設定され、ａ）変調器１９又は発生器２０に起因するこれらの波の
位相変調の振幅値と、ｂ）このシステムを通過する際の様々なゲインを表す定数
とのファクタ分だけ修正されると考えられる。次に、この信号成分における発生
器２０及び変調器１９に起因するこの正弦変調の周期的な効果は、ＰＳＤ／デジ
タル復調器２３を含むシステムにおける復調によって除去され、結果的に、復調
器システム（検出器）の出力信号はその振幅スケーリング・ファクタだけに依存
することになると予測される。

【００３６】従って、増幅器２１の出力における電圧は、正弦波変調の場合には、次のよう
に表されるのが典型的である。

【００３７】

【数４】

【００３８】定数ｋは、システムを通過して増幅器の出力に至るまでのゲインを表す。記号θ
は、光電流上のω_bでの信号の位相に対するω_bでの増幅器２１の出力信号におけ
る追加的な位相遅延を表す。この位相シフトは、このようにして、光検出システ
ム１４に導入される。数式４において用いられているこれ以外の記号は、上述の
数式１におけるのと同じ意味を有している。

【００３９】先の数式は、次のように、ベッセル級数に展開することができる。

【００４０】

【数５】

【００４１】増幅器２１の出力におけるこの信号は、バイアス変調器発生器２０からの信号と
同じように、ＰＳＤ２３の入力に与えられる。後者は、Ｃ₁ｓｉｎ（ω_bｔ）と等
しくなることが意図されている。ここで、ω_bは、変調周波数ｆ_bのラジアンでの
周波数等価物である。ＰＳＤ２３がω_bの関心対象の信号だけを取り出すと仮定
すると、そのような発生器２０の出力信号を伴う検出器の出力は、次の通りであ
る。

【００４２】

【数６】

【００４３】定数ｋ’は、ＰＳＤ／デジタル復調器２３を介する光検出器１３の出力電流から
のシステム・ゲインに対するものである。類似の結果は、光電流が次の数式７の通りであり、ＰＳＤ２３の出力が次の数
式８の通りである矩形波バイアス変調に対しても得られる。

【００４４】

【数７】

【００４５】

【数８】

【００４６】ただし、数式８において、Ｋ’’は、光検出器１４の電流出力とＰＳＤ２３の出
力との間の増幅器ゲインを含む比例定数である。これらの数式から分かるように
、ＰＳＤ／デジタル変調器２３の出力は、回転速度に依存する。

【００４７】しかし、この装置が図１のシステムにおいて予測される結果を達成することを
妨害するエラー項が存在する場合がある。予測される結果を達成できない理由の
１つは次の通りである。上述したように位相変調器１９を用いて周波数ｆ_bで光
経路の中の光を変調する際には、バイアス変調信号発生器２０は、結果的に、再
合成された電磁波によって光検出システム１４において高調波成分を生じさせる
だけでなく、発生器２０及び変調器１９の両方において生じる非線形性のために
変動する光経路位相においていくらかの高調波成分を直接的に与える。

【００４８】すなわち、第１の可能性としては、変調発生器２０がその出力において与える
出力信号は、周波数ｆ_bの基本信号だけでなく、有意的な高調波も含む可能性が
ある。たとえこのような高調波成分を有していない信号を提供することができる
場合でも、位相変調器１９における非線形成分特性及びヒステリシスが、結果的
に、提供されている変動する位相において従って更には光経路にそのような高調
波成分を生じさせることがある。このような高調波成分は、光ファイバ・ジャイ
ロスコープの出力信号における著しい速度バイアス・エラーにつながる可能性が
ある。従って、変調システムに起因するそのようなエラーが減少されている又は
除去されているような干渉計型光ファイバ・ジャイロスコープが要望されている
のである。

【００４９】「適切な」周波数は、波の一方の変調を他方の変調に対して結果的に位相を１
８０度ずらす周波数として選択される。２つの波の間に１８０度の位相差を提供
する変調は、結果的に得られる光検出器信号の変調器によって生じる振幅変調を
除去するという効果を有する。「適切な」周波数の値は、光ファイバの長さとそ
れに相当する等価的な屈折率とから決定することができる。

【００５０】ＰＳＤ２３の結果的な信号出力は正弦関数に従う。すなわち、この出力信号は
、主に、コイル１０の軸を中心とする回転に起因する位相シフトである、発光ダ
イオード１３上に衝突する２つの電磁波の間の位相差の正弦に依存する。正弦関
数は、ゼロにおいて最大の変化率を有し、ゼロの両側で代数的な符号が変化する
奇関数である。従って、位相感知性の変調器信号は、コイル１０の軸を中心とし
てどちらの方向への回転が生じているかを示すことができ、また、回転速度がゼ
ロである近傍で回転速度の関数として信号値の最大変化率を提供することができ
、従って、位相シフトがゼロである近傍で最大の感度を有し、それによって、そ
の出力信号は低い回転速度に対して極めて感度が高い。もちろん、これは、他の
原因、すなわちエラーに起因する位相シフトが十分に小さい場合にだけ、可能で
ある。更に、このような状況におけるこの出力信号は、回転速度が比較的低い場
合には、線形に非常に近い。位相感知性変調器２３の出力信号のこのような特性
は、光検出器１４の出力電流の特性に対する実質的な改善である。

【００５１】しかし、位相感知性の変調器２３の出力は、正弦関数に従う際には、回転速度
がゼロから離れるとますます線形ではなくなる出力を結果的に生じる。この出力
は、ｍを整数として最適な光位相差シフトφ_R＝±ｍπを与えるほど十分に大き
な回転速度となるまで、再び線形になることはない。実際、変調器２３の出力は
、φ_R＝０又はφ_R＝±ｍπであるときにはゼロであり、これらの値に近い領域で
は線形である。ジャイロスコープをゼロにおいて動作させる、従って、出力信号
のサイズや電子装置のゲインとは独立であり位相感知性の変調器２３をそのゼロ
条件後核の線形動作領域に留まらせるジャイロスコープのスケール・ファクタを
獲得する、という強い要求が存在する。

【００５２】これは、別の位相変調器１９又は周波数シフタを、コイル状の光ファイバ１０
を介して光検出器１３まで伝搬する逆方向に移動している電磁波によって用いら
れる光経路の部分におけるコイル１０の端部の近くに追加することによって達成
される。この位相変調器１９又は周波数シフタは、光検出器システム１４からの
フィードバック・ループ、すなわち、いわゆる速度ループにおいて動作され、十
分な負のフィードバックを提供し、それによって、位相変調器１９が生じさせた
位相変化φ_fは、コイル状の光ファイバ１０の軸を中心とする回転の結果として
生じる逆方向に移動する電磁波の間の位相シフト差を打ち消すのにちょうど十分
となっている。又は、次の数式９が成立するのに十分である。

【００５３】

【数９】

【００５４】このような閉ループ・システムの中の結果的な光検出器１３の電流は、正弦波
変調されたシステムに対しては、次の数式１０のように表すことができる。

【００５５】

【数１０】

【００５６】従って、φ_f＝−φ_R±ｍπである場合には、Ｖ_23-out＝０であることを示すこと
ができる。同様にして、矩形波変調の場合には、次の通りである。

【００５７】

【数１１】

【００５８】そして、閉ループ・システムがφ_f＝−φ_R±ｍπを調整すると、Ｖ_23-out＝０で
ある。速度ループの結果として、過渡的な回転速度の変化を除くと、光検出器１３で
は０±ｍπからのネットの平均位相シフトφ_N＝φ_f＋φ_Rはほとんど存在せず、
よって、位相感知性変調器２３によって感知されるネットの平均位相シフトはほ
とんどない。従って、この位相感知性の変調器２３のＤＣ平均化された出力信号
は、常にゼロに近い又はゼロである。典型的なサーボ・ループのフィードバック
・ゲインがゼロの近くで極端に高く近い周波数である場合に、特にそういえる。
位相感知性変調器２３に接続されておりこの追加的な位相変調器１９を動作させ
る発生器２０からの信号は、回転に起因する位相シフトを打ち消す又はφ_f＝−
φ_R±ｍπとするのに十分な特定の位相シフトをこの変調器に提供するように命
じる信号を提供することを通じて、それ自体又は関係する信号の内部に、回転速
度及びｍの値の大きさと方向とに関する情報を含むことになる。

【００５９】速度フィードバックにおける位相感知性変調器２３に接続された発生器２０空
の出力信号に対しては、この追加的な光位相変調器１９を動作させるために、複
数の形式が提案されてきている。１つの一般的で優れた選択肢として、セロダイ
ン（serrodyne）発生器を用いることがある。この発生器は、のこぎり歯状の信
号を光位相変調器１９に与える。のこぎり歯又はのこぎり歯状の信号が選択され
る理由は、位相振幅が２πである理想的なのこぎり歯信号が、変調された電磁波
に対する純粋な周波数変換と等しいシングル・サイドバンド変調器を提供するこ
とを示せるからである。結果的に、このようなのこぎり歯信号を用いて動作され
ている位相変調器を通過する光は、こののこぎり歯信号の周波数と等しい分だけ
周波数が変換された状態で、変調器１９から出力される。理想的ではないのこぎ
り歯信号は、結果的に、純粋な周波数変換を生じることはなく、発生した高調波
が付加されることになる。この高調波は、振幅が２πであるほぼ理想的なのこぎ
り歯波形を提供し、注意深く設計された変調器を用いることによって、小さく維
持することが可能である。

【００６０】別のタイプの変調波形は、デュアル・ランプ（dual ramp）波形と称される。
この波形は、正の勾配を有する線形ランプとそれに続く負の勾配を有するランプ
とで構成されている。この場合には、フィードバック・ループは、交互に、φ_N
＝−πとφ_N＝＋πとに、より一般的には、φ_N＝ｍπとφ_N＝（ｍ＋２）πとに
、ロックされる。回転が存在しない場合には、上向きランプと下向きランプとの
勾配の大きさは、等しい。回転が存在するときには、勾配の大きさは異なり、２
つのランプの間の勾配の差の大きさは、回転速度の大きさに比例する。上向きラ
ンプと下向きランプとのどちらのランプがより大きな勾配の大きさを有するかは
、回転方向の指示である。この技術には、セロダイン波形を用いる場合のように
、位相シフタ電圧において要求される高速のフライバックが存在しないという性
能上の利点がある。

【００６１】以下の議論では、例として、セロダイン・フィードバック変調を用いるが、デ
ュアル・ランプ又はそれ以外の変調方式を用いることも同様に可能である。更に
、バイアス変調とフィードバック・ランプとを、共に、シングル又はマルチ位相
変調器に追加することも可能である。

【００６２】このように動作する光位相変調器１９がコイル状の光ファイバ１０の一方の側
にあるため、電磁波の一方はコイル１０に入る際にその周波数が変換され、他方
の電磁波はコイルから出るまでその周波数が変換されることはない。従って、一
方の波は他方の波よりも高い周波数を有しながらループを横断し、その結果とし
て、固定された変調器（又は、セロダイン発生器）の周波数に対しては、光検出
器１３において、一方は他方に対してのこぎり歯の周波数と光ファイバの長さで
ある２πτΔｆとによって設定される量だけ位相がシフトされることになる。こ
こで、Δｆは変調器２０又は発生器の周波数であり、τは光波がコイルを伝搬す
る伝送時間である。この位相シフトは、回転に起因する光波の間の位相シフトを
打ち消すように作用する。これは、変調器が提供されている負のフィードバック
・ループのためである。このように、のこぎり歯又はのこぎり歯状の発生器出力
信号の周波数は回転速度を指示し、のこぎり歯の極性は回転の方向を指示する。

【００６３】速度フィードバック・ループの一例は、図７に示されている。図１の回転速度
インジケータにではなく、位相感知性検出器２３からの信号は、図７に組み入れ
られているサーボ電子装置２４に送られる。この位相差のために、サーボ電子装
置２４は、ループ閉波形（loop closure waveform）発生器２９によって提供さ
れる位相ランプ信号２５を出力する。発生器２９は、位相ランプを信号２８の形
式で変調器１９に与え、一方のビームを他方のビームに対して位相シフトさせ、
それによってこれらのビームが相互に同相にする。サーボ電子装置２４とループ
閉波形発生器２９とのいずれか一方からの信号は、光波の間の位相差の大きさと
符号とを含む。また、加算増幅器２７は、信号２８において、この位相変調器１
９にバイアス変調を与える。ビームを同相に戻すのに要求されるフィードバック
信号は、セロダイン変調におけるのこぎり歯の周波数のように、感知ループの回
転速度を示す。この閉ループの場合には、選択される変調器は、典型的には、図
７に示されている光集積チップ（integrated optic chip = IOC）位相変調器１
９であるが、これは、のこぎり歯又はデュアル・ランプ型の三角波である所望の
位相ランプ信号の必要な高周波コンテンツを与えるためである。次に、回転を示
す信号２５が、回転速度インジケータ２６に与えられる。このインジケータ２６
は、ループの回転速度を便利かつ容易に示す。ＩＯＣ３０上で位相変調器１９を
用いる場合には、図１のカプラ機能１７をＩＯＣ上のｙ接合３１として実装し、
ＩＯＣチップ上にポラライザ１５を実装するか又は単一の変更設計を用いてＩＯ
Ｃ導波管を構築するのが便利である。ｙ接合３１は、カプラ１２の場合と同様に
、光波又はビーム・スプリッタ／コンバイナと見ることができる。

【００６４】一般的に、光ファイバ・ジャイロスコープにおいて予測される回転感知精度が
得られないのには複数の理由がありうる。その１つとして、振動が存在すること
がある。光が２つの波に分割されて感知コイル１０の周囲を逆伝搬する後で、振
動によってファイバに周期的な伸長や干渉計ループにける周期的な歪みが生じ、
振動への歪み応答が感知ループにおいて対称的に配置されているつまりループの
中心から対称的に配置されているすべてのファイバの点に均等に与えられない場
合には、２つの光波に周期的な位相差変調が生じる可能性がある。振動周波数が
ｆであり振幅がΔφ_vであるこの時間変動する位相差シフトδは、次のように書
くことができる。

【００６５】

【数１２】

【００６６】ただし、ここでは、ω_v＝２πｆ_vであり、εは任意の位相である。この場合には
、δ自体に起因するエラーは、平均がゼロで高速に変動する関数であり、平均す
ればゼロであるために時間平均化されたエラーは生じない。Δφ_vが小さい限り
は、このエラーは、それ自体では、ほとんどの応用例において大きな問題を生じ
させることはない。振動に起因して角周波数ω_vにおいて光位相差シフトδが生
じる別の原因としては、真のＡＣ回転速度を生じさせる実際の角度又はねじれ振
動がある。この効果は、振動による位相差変調に対して次のような同じ関数形を
有する。

【００６７】

【数１３】

【００６８】そして、ジャイロスコープの出力は、その出力をω_vで適切に変動させることに
よって、実際の回転速度環境を正確に示す。ここでやはり注意すべきは、この場
合に入力速度がＡＣ現象であると想定されるときには、理想的なジャイロスコー
プの動作はＤＣ又は平均回転速度を示さない、ということである。しかし、上述
した２つの状況では共に、ジャイロスコープにおいて同期的に生じる他の振動の
効果が存在するために、（位相差変調δと組み合わされて）ゼロではない平均値
を有する修正されたエラーが生じ、これが、定常状態の回転速度を不正確に示す
ことになる。このような二次的な効果の１つとして、光回路において振動によっ
て生じる第２の高調波位相変調によるものがあり、これは、ω_vにおいて位相変
調δに同期的に関係している。これは、ギターの弦の場合のように２つの端部に
おいて固定されているファイバの機械的な励起に起因するものであり、ω_vでの
振動が干渉ループの中のファイバの伸長をω_v及び２ω_vで同時に励起させる。ル
ープの中心に対して非対称に配置されているファイバ・セグメントにこれが与え
られる場合には、時計回りの光波と反時計回りの光波との間の位相差変調がω_v
及び２ω_vの両方で生じ、これは、次のように表すことができる。

【００６９】

【数１４】

【００７０】数学的な解析を単純化するために定常状態又はＤＣ回転速度を無視すると、振動
に起因するエラーは、矩形波バイアス変調のための前置増幅器の出力が次のよう
に与えられることに注意することによって、導くことができる。

【００７１】

【数１５】

【００７２】ここで、Ｖ₀は、前置増幅器のゲインと光電流とに関係する定数である。また、
数式１５において、Ｔは、周波数がｆ_bで振幅はπ／２である場合のバイアス変
調信号の周期である。ｆ_bである信号成分を選択する、復調器２３への入力は、
次の形式を有することが示すことができる。

【００７３】

【数１６】

【００７４】ここで、δ₁及びδ₂は、次のように表すことができる。

【００７５】

【数１７】

【００７６】この復調器の出力は、ｆ_bである信号Ｖ_iの周波数成分を選択する。これは、Ｖ _i0 を比例定数として次のように書くことができる。

【００７７】

【数１８】

【００７８】従って、Δφ_2vと（Δφ_v）²とが非ゼロであるならば、修正されたバイアス・
エラーが、すなわち、回転速度の誤った指示が生じる。この修正されたエラー又はバイアスは、ω_vにおける振幅Δφ₁の位相差変調と
２ω_vにおける振幅Δφ_2vの位相差変調との結果である。注意すべきは、典型的
なジャイロスコープ適用装置では、数百ヘルツ前後の帯域幅が要求されるという
ことである。単に出力にローパスフィルタを適用することによって、ｋＨｚの範
囲のすべての項を減衰することができる。しかし、この修正されたエラーは、ｋ
Ｈｚ又はそれよりも高周波の領域での振動があるために、除去されることはなく
、エラーを生じさせる。

【００７９】バイアス・エラーは、動的な歪みの差異（振動）に関係する。環境的な要因が
、光ファイバ・ジャイロスコープによって測定される回転速度の精度に影響する
。このような環境的な効果には、振動が含まれる。時間変動する振動によって生
じる機械的な歪み勾配は、干渉計ループの光学的中心に対して非対称であり、２
つの逆伝搬する波の光経路長に影響し、位相シフトを発生させる。この位相シフ
ト・エラーは、回転によって生じる信号との区別が不可能であり、バイアス・エ
ラーを生じさせる。開ループ光ファイバ・ジャイロスコープにおける振動によっ
て生じる位相エラーは、次に示す形式を有するShupe方程式（参考文献［１］）
から直接に導くことができる。D. M. Shupe, "Thermally induced nonreciproci
ty in the fiber-optics interferometer", Applied Optics, Vol. 19(5), 1980
を参照のこと。

【００８０】

【数１９】

【００８１】上記の方程式を分析することにより、振動によって生じる位相誤差は、干渉計
ループの中心から等距離にあるファイバの２つの無限小の長さにおける動的な長
軸方向の歪みの発生に関係していることが分かる。

【００８２】

【発明の概要】光ファイバ・ジャイロスコープでは、干渉計ループの中に複数の要素が存在す
るのが典型的である。これらの要素とそのパッケージングとは、相互の相対的な
運動のためにジャイロにおいて誤差を生じさせることがある。従来、復極（デポ
ラライズ）されたジャイロスコープの機械的パッケージングに注意が払われるこ
とはなかった。デポラライザ４３を有する復極されたジャイロスコープ４５のた
めの従来型のパッケージが、図８ｂに示されている。このパッケージは、相互に
ボルト止めされた又は付着された複数のパッケージ・ポートを有しうる。すなわ
ち、コイル１０を保持するコイル・ボビン４６と、ＩＯＣ３０を含む複数の要素
を保持するベース又はベースプレート４７と、ソース１１と、デポラライザ４３
を含むカプラ１２及びバンドルと、カバー４８と、デポラライザ・ファイバ又は
それ以外の要素を保持する別個の部材と、である。

【００８３】問題は、振動環境において、ＩＯＣ３０とコイル１０とデポラライザ４３とを
保持する複数の構造の間での相対的な運動があってはならない、ということであ
る。このような相対運動が存在すると、ある振動周波数と潜在的にはその振動周
波数の２倍の周波数とにおいて、それら複数の構造の間にあるファイバが伸長す
る。これにより、バイアス、又は、回転速度の誤指示として知られている誤差が
ＤＣにおいて生じる。構成要素を取り付けている構造の異なる共振が、この問題
を生じさせる。

【００８４】本発明は、この誤差を生じさせる運動の問題点を解決する構造上の特徴を複数
有している。第１に、ＩＯＣとデポラライザとコイルとが、共通する偏向（defl
ection）モードでこれらの要素を振動させるパッケージ上に取り付けられている
。これは、それらの間のリードについても同じである。これによって、相対運動
とこれらの要素の間での相対運動に起因する誤差とが除去される。第２に、サー
ボ・ループは、関心対象の振動周波数においてだけでなくその周波数の２倍の周
波数においても高いゲインを有していなければならない。第３に、減衰材料が、
ＩＯＣとコイルとデポラライザとの間のすべてのリードに与えられなければなら
ない。構成要素間の移動によってファイバ・リードが２つの異なる地点の間で手
動によって結合されてはならない。というのは、振動と第２の高調変調において
、ファイバをよじれさせるからである。以下で説明される実施例において、本発
明のこれらの特徴は実現されている。

【００８５】

【発明の実施の形態】本発明は、光ファイバ・ジャイロスコープにおける振動の抑制とその効果とに
関する。図８ａは、デポラライズ（復極）された光ファイバ・ジャイロスコープ
の基本的な回路図を示す。ソース１１は、光６１を、カプラ１２を介して、光集
積回路３０のスプリッタ３１まで送る。スプリッタは、光６１をビーム６２及び
６３に分割し、これらのビームは、感知ループ１０の中を逆伝搬する。ビーム６
２及び６３は、ループ１０から戻り、スプリッタ３１において合成されビーム６
４になる。ビーム６４の少なくとも一部は、光検出器１３に向かう。ビーム６４
又はその一部は、ビーム６２及び６３の位相関係を示す強度を有する光ビーム６
４を表す電気信号に変換される。光検出器１３の出力は、バイアス変調発生器を
含む電子回路５９に送られる。電子回路５９は、閉又は開ループ電子装置を含み
うる。回路５９の出力は、単に、開ループ構成に対するバイアス変調信号か、又
は、バイアス変調を組み入れる（incorporate）位相変調器１９のフィードバッ
ク信号でありうる。変調器１９は、ビーム６２を、それがループ１０から戻る際
に変調し、ビーム６３を、それがループ１０に入る際に変調する。ＩＯＣ３０は
、また、光ビーム６１及び６３を偏光する偏光器（ポラライザ）を含む。デポラ
ライザ４３は、ビーム６２及び６３をデポラライズする。これらのデポラライザ
は、ライオット（Lyot）デポラライザでありうる。

【００８６】本発明は、位相変調ω_v及び２ω_vを生じさせる振動の効果を縮小させることに
より、調整されたバイアス誤差を減衰させることに関する。これは、隣接する高
調波である例えばω_v及び２ω_vでのファイバ・ループにおける歪み振動を同時に
は励起させないジャイロスコープにおいて、支持構造及び固定技術を用いること
によって効果的に達成することができる。第２に、本発明の要点は、閉ループ動
作に用いられる主サーボ・ループの速度を向上させることによって、ω_v及び２
ω_vにおけるネットの位相差変調を両方共に減衰することである。これは、デポ
ラライズされたジャイロスコープに特に有用である。ただし、これは、用途の限
定を意図しない。デポラライズされたジャイロスコープは、サグナック（Sagnac
）感知ループにおけるデポラライザなどの要素を複数有している。従来型の光フ
ァイバ・ジャイロスコープに付随する問題点は、パッケージング技術が、第１及
び第２の高調位相差変調を混合することによって生じる振動調整誤差に特別に及
び適切に対応していなかったという点にあった。

【００８７】図９及び図１０にそれぞれ示されているＰＭ及びデポラライズされたジャイロ
スコープのための従来型のパッケージは、光学的な要素を複数有しており、これ
ら複数の要素は、振動環境において異なる複数の周波数で共振してそれらの間で
の相対的な運動を生じさせるパッケージ要素の上にある干渉式ループの中に配置
されている。これにより、これら複数の要素を接続するファイバに歪みが生じる
ことがある。ファイバの幾何学的形状に応じて、第１高調波及び第２高調波両方
の位相差変調が生じうる。ファイバを適切に固定し減衰させることによって、こ
れらの効果を減少させることができるが、十分に除去することはできない。

【００８８】上述のものよりもはるかに優れた設計が、本発明の主題である。本発明では、
ボビン４６上のコイル１０と、光集積回路３０と、デポラライザ４３（デポララ
イズされた場合）と、これらを接続するリードとを含む構成要素が、ジャイロス
コープ・パッケージの中において、シェル４８を有する共通の単一構造４７上に
配置されている。このようにして、すべての要素が振動の下では共通の偏向を経
験し、主な要素の間には相対的な運動は存在しない。しかし、ベンド及び減衰材
料を用いてリードを固定し、それによって、振動周波数ω_vの偶数高調波２ｎω_v での運動も抑制することが重要である。ここで、ｎは正の整数である。このよう
な改良型の構造が、デポラライズされた場合に関しては図１１ａ、図１１ｂ、図
１２ａ及び１２ｂに示されており、ＰＭの場合に関しては、図１３ａ及び図１３
ｂに示されている。

【００８９】これらの図には、振動に対する感度が減少するように最適化されたモジュール
型の干渉計ループの設計の３つの例が示されている。図１１ａ及び１１ｂは、コ
イル１０の頂部表面に軸方向に取り付けられたデポラライザ４３を有するシング
ル・モードのジャイロスコープ・アーキテクチャ４７を示しており、ＩＯＣ３０
が堅固なキャリア５１に付属している。図１２ａ及び図１２ｂは、コイル層とし
て巻かれたデポラライザ４３を有するシングル・モードのジャイロスコープ・ア
ーキテクチャ４７を示しており、ＩＯＣ３０がハブ５０に直接に取り付けられて
いる。図１３ａ及び図１３ｂは、コイル１０とＩＯＣ３０とが同じキャリア５０
に付属しているＰＭジャイロスコープ・アーキテクチャ４９を示している。これ
らのアーキテクチャは、それぞれが、ジャイロスコープのシャーシ５３に取り付
けられている。干渉ループの内部に、デポラライザは存在しない。

【００９０】単一軸のデポラライズされたジャイロスコープのそれぞれのパッケージは、ハ
ブ５０と、感知コイル１０と、デポラライザ４３と、光集積回路３０と、磁気シ
ールド４４とを有している。磁気シールドは、シェル４８の代わりである。感知
コイル１０のハブ５０は、壁部の厚い円筒であり、内部の１つ又は複数の取り付
け面５２は、コイル１０の両端から等しい距離に配置されている。このハブ５０
の幾何学的形状は、感知コイル１０における軸方向の熱勾配を最小化し、熱移動
の際にジャイロスコープの優れた性能が保証されるように選択されている。ハブ
５０は、動作周波数範囲内で、共振フリー構造となるように設計されている。自
己支持型の感知コイル１０は、振動減衰接着剤の非常に薄い層を用いることによ
って、ハブに結合されている。デポラライザは、感知コイル１０の平坦な端部に
付属する自己支持型コイル４３の形状でパッケージングされている（図１１ａ及
び図１１ｂ）。あるいは、デポラライザは、コイル１０の外側表面に結合された
１つ又は複数のコイル層の形状の感知コイル１０の巻きパターンの連続として、
巻かれていることもありうる（図１２ａ及び図１２ｂ）。ＩＯＣチップ３０は、
キャリア５１に取り付けられている。図１２ａ及び図１２ｂに示されているよう
に、キャリアは、ハブ５０の一体的な部分として、又は、ハブ５０に確実に付属
する別個の堅固で共振フリーなブラケット５１として、形成することができる（
図１１ａ及び図１１ｂ）。干渉計ループにおけるすべての構成要素は、典型的に
は、磁気シールド４４によって包囲（封入）されており（図１１ａ、１１ｂ、１
２ａ及び１２ｂ）、ループの関連バイアス感度を低下させている（ファラデー効
果）。

【００９１】偏光維持ジャイロスコープ・パッケージングの例が、図１３ａ及び１３ｂに示
されている。この設計４９と先の設計４７及び４８と（それぞれ、図１１ａ、１
１ｂ、１２ａ及び１２ｂに示されている）の間の主な差異は、デポラライザ・フ
ァイバ又はデポラライザ・マイクロ・コイル４３が欠けている点である。ＰＭジ
ャイロスコープ構成４９では、感知コイル１０は、光集積回路３０のファイバ・
リード５４に直接に接続されている。

【００９２】この設計のすべてが、コイル１０と、デポラライザ４３（ＳＭジャイロスコー
プのみ）と、ＩＯＣチップ３０との間の相互接続ファイバ部分における動的な歪
みの差異を著しく縮小することができる。相互接続ファイバ５４（すなわち、リ
ード）の各部分は、非常に短く等しい長さを有するように設計されており、相互
に共通の堅固な支持構造に結合されている（すなわち、コイル１０、ハブ５０及
びＩＯＣキャリア３０）。振動ジャイロスコープの性能における更なる向上は、
考慮されているジャイロスコープ・パッケージングの例では、相互接続ファイバ
のルーティング経路に沿って隣接する構成要素の動的な変位の差異を縮小させる
ことによって達成されている。振動減衰ジェルが適用され、１対のファイバ・リ
ードにおいて、それらのリードが一方の支持要素から他方の支持要素まで信号を
伝送する際に、動的な歪み効果の残留を減衰させるのに用いられる。

【００９３】光ファイバ・ピッグテール７０を備えた図１５ａにおける光源６８などの装置
は、光ファイバ７０に対するブーツ６９の構造６８又はベース７１において最大
の剛性（rigidity）を提供するブーツ６９を有している。この剛性は、構造６８
からの距離が離れるにつれて漸減する。しかし、リードの振動を減少させるため
に、エポキシ、ポッティング又はそれ以外の接着材料６０が１つ又は複数のリー
ド７０に適用され、図１５ｂに示されているように、それらが元々生じている構
造６８に対する、そして、構造６８のサポート６７に対する相対的な振動を減少
させている。この材料は、構造６８からの距離と反比例するテーパ状の態様で適
用される。光ファイバ・リード７０を振動させることにより、光ファイバ・リー
ド７０を介して伝搬する光に位相シフトが生じ、それによって、例えば、ジャイ
ロスコープの出力に誤差が生じる傾向がある。振動の１サイクルの間に、２つの
位相シフトがあり、従ってその結果として、機械的な振動の第２高調波である位
相シフトが生じる。接着材料６０は、２つの重要な性質を有している。すなわち
、エネルギ散逸率（dissipation factor）とヤング率（Young's modulus）とで
ある。材料６０は、また、装置６８への接続部からのファイバ７０の長さに反比
例して変動する断面７２である設計上の性質を有している。図１５ｂと図１５ｃ
の内部７３とに示されているように、断面７２は、光ファイバ７０の長軸７４に
垂直である。散逸率は、移動のエネルギを吸収し、光ファイバの１つ又は複数の
リード７０の全体的な機械エネルギを減少させる。これが、リードの減衰を生じ
させる。この材料に対するヤング率は、通常は、３５０万パスカル（約５００ｐ
ｓｉ）よりも低いが、応用例によっては、７５０万パスカル（約１０００ｐｓｉ
）程度まで高くなりうる。ヤング率を用いた散逸率の補正は、材料６０の種類ご
とに変動しうる。

【００９４】キャリア６７へのリード７０には、特別の種類の結合ファイバが存在する。理
想的には、ファイバ７０は、その軸７４に沿って連続的に結合され、ファイバ・
リードの端部７５にテーパ状の部分を有しているのが好ましい。そうではなく、
離散的なファイバ結合方法が選択され、ファイバ・リード７０をキャリア６７に
付着される場合には（例えば、センサの熱性能を向上させるために）、ファイバ
７０の軸７４に沿ったテーパ状の端部７５を用いて結合部を形成すべきである（
対称的なティアドロップ）。それによって、接着６０の結合部とファイバ７０と
の境界における動的な接触歪み勾配が減少する。

【００９５】更に、ファイバ７０全体の長さは、図１５ｄに示されているように、ファイバ
の動的な変位を制限する振動減衰材料７６を用いてポットされていなければなら
ない。ポット材料のヤング率は、ポット材料７６とファイバ７０との質量によっ
て生じる内部効果を最小化するのに十分でなければならない。このアプローチは
、ファイバ・リード７０を構造６８及び７７の２つの堅固な機械的インターフェ
ースに結合させるのに用いられ、ファイバの長軸７４と垂直な相対的で動的な変
位を受ける（例えば、ファイバ・リードを、異なる変位又は変形を受ける２つの
機械的インターフェースの間のギャップを通してルーティングする）。好適なリ
ード接着材料７６は、変位の終点におけるファイバ７０のストレッチを回避すべ
きである。また、機械的インターフェースの境界における可撓的な接触歪みを、
ファイバ・リード７０のより長い部分にわたって分散させることによって減少さ
せる手段が提供されるべきである。これは、結合の長さに沿って変動する性質を
有し、相互接続を担っている中間部分ファイバ７０の中程の硬度がより大きいよ
うな材料７６を用いてファイバ７０をカプセル化することによって達成される（
例えば、結合された領域に沿ってＵＶ（紫外）光の露出が変動することの結果と
して、ＵＶ硬化性のカプセル化剤のヤング率が徐々に変化する）。別の方法とし
ては、ファイバ７０に沿って結合材料の断面積を徐々に変化させることがある。

【００９６】ＳＭジャイロスコープ・アーキテクチャでは、デポラライザ・ファイバ又はマ
イクロコイル４３が、感知コイル１０に直接に付属している（図１１ａ、図１１
ｂ、図１２ａ及び図１２ｂ）。この構成は、一体化された（そして、リードのな
い）コイル／デポラライザ・パッケージ４７、４８を生じさせるが、このパッケ
ージは、コイル／デポラライザの相互接続に関係する振動バイアス誤差を有しな
い。

【００９７】上述の改良されたＳＭ及びＰＭジャイロスコープ構成４７、４８及び４９では
、ファイバにおける第１及び第２高調波両方の動的歪みの大きさが非常に小さく
なり、その結果として、振動によって生じる位相差変調を著しく減少させること
ができる。

【００９８】振動調整誤差を減少させる別のそして最後の方法は、一次速度サーボ（primar
y rate servo）の帯域幅を増加させ、それによって、周波数ｆ_vにおいて振動に
よって生じる位相シフトδに対抗するというものである。図１４は周波数を横軸
にとってループ・サーボ・ゲインを示したグラフであるが、この図には、関心対
象である相対的な帯域幅が示されている。従来は、速度サーボの基本的な目的は
、測定される回転速度と等しく方向が逆であるフィードバック位相シフトφ_fを
提供することであった。これは、次の方程式に反映されている。

【００９９】

【数２０】

【０１００】関心対象である回転速度は、ゆっくりと変化し、回転速度の範囲５８は、５０Ｈ
ｚなど、１００Ｈｚ未満であるのが典型的である。従って、必要な従来型の速度
ループ帯域幅５５は、図１４に示されているように、高々、数百Ｈｚである。

【０１０１】しかし、ループ帯域幅を改善されたループ帯域幅５７に拡張して、予測される
振動スペクトル５６の場合を超える周波数まで（すなわち、４ｋＨｚを超える値
まで）著しく上昇させることによって、ｆ_v及び２ｆ_vにおけるネットの位相シフ
トを減衰させ、従って、ＤＣバイアス誤差を減衰させることができる。すなわち
、光検出器の電流は、次の値を与えるように、例えば、正弦変調の場合には、閉
じたループ・システムに対して修正される。

【０１０２】

【数２１】

【０１０３】十分に高い帯域幅を有することによって、位相シフトφ_fがφ_Rと等しく向きが逆
である低周波成分φ_f0を含むだけでなく周波数ｆ_vではΔφ_fであり周波数２ｆ_v
ではΔφ_2fという高周波成分をも有するような速度サーボを構成することも可能
である。この後者の項は、ｆ_v及び２ｆ_vにおける振動によって生じる位相変調に
対して、向きが逆の位相シフトを生じさせる。従って、光検出器電流は、次の数
式によって表現することができる。

【０１０４】

【数２２】

【０１０５】ここで、β₁及びβ₂は、それぞれ、ｆ_v及び２ｆ_vのフィードバック信号の位相角
を表している。ｆ_vにおけるネットの光位相シフトΔφ_nvは、上の式に示されて
いる２つの項の合成である。

【０１０６】

【数２３】

【０１０７】数式２３と類似の方程式を、２ｆ_vにおけるネットの位相シフトに対しても書
くことができる。速度ループの帯域幅が増加するにつれて、Δφ_f及びΔφ_2fは
、Δφ_v及びΔφ_2vの値にそれぞれ近づき、β₁及びβ₂はε＋πに近づく。従っ
て、ｆ_vにおけるΔφ_nvとｆ_2vにおけるΔφ_n2vというネットの位相差変調は、ゼ
ロに近づく。次の数式においてΔφにΔφ_nvを代入し、Δφ_2vにΔφ_n2vを代入
すると、Δφ_nv及びΔφ_n2vがゼロに近づくと、修正（rectification）項が消え
る。

【０１０８】

【数２４】

【０１０９】従って、本発明では、振動調整誤差を除去する又は減少させる関連の方法は、
速度フィードバック・ループの帯域幅を、回転の感知に必要な値をはるかに超え
て、予測される振動スペクトルをも超え、振動スペクトルの２倍を超える周波数
におけるゲインを有するまで、大幅に増加させる。周波数の関係は図１４に示さ
れている。この技術は、上述したパッケージング、ポッティング及び減衰の技術
と組み合わせて用いることができる。同様にして、矩形波変調方式と共にでも用
いることができる。最後に、注意すべきことであるが、議論を簡潔にするために
、以上の議論は、正弦的な振動入力に焦点を合わせたものである。実際は、現実
の環境では、ランダム又はより正確には擬似ランダム振動スペクトルとして知ら
れている正弦振動入力の重ね合わせが含まれる。この場合には、累積的な調整誤
差は、様々な周波数における振動から生じる誤差の寄与の組合せである。それぞ
れの誤差の寄与は、振動周波数のスペクトルによって励起される特定の周波数及
び隣接する高調波における非ゼロのネットの光位相シフトの結果である。単一の
周波数における調整誤差を除去するという以上で述べた技術は、複数の周波数の
スペクトル、すなわち、ランダムな振動入力にも同時に応用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】基本的な干渉式光ファイバ・ジャイロスコープを示している。

【図２】光ファイバ・ジャイロスコープの感知コイルにおいて逆伝搬（counter-propag
ate）する光波の位相差を横軸に取って表した光検出器の検出された光強度又は
出力電流のグラフである。

【図７】速度フィードバック・ループと偏光維持（polarization maintaining）ファイ
バ・コイルとを有する干渉式光ファイバ・ジャイロスコープを示している。

【手続補正書】

【提出日】平成１３年１２月４日（２００１．１２．４）

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１

【補正方法】変更

【補正の内容】

【図１】

【手続補正２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図２

【補正方法】変更

【補正の内容】

【図２】

【手続補正３】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図３

【補正方法】変更

【補正の内容】

【図３】

【手続補正４】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図４

【補正方法】変更

【補正の内容】

【図４】

【手続補正５】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図５

【補正方法】変更

【補正の内容】

【図５】

【手続補正６】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図６

【補正方法】変更

【補正の内容】

【図６】

【手続補正７】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図７

【補正方法】変更

【補正の内容】

【図７】

【手続補正８】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図８

【補正方法】変更

【補正の内容】

【図８】

【手続補正９】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１１

【補正方法】変更

【補正の内容】

【図１１】

【手続補正１０】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１２

【補正方法】変更

【補正の内容】

【図１２】

【手続補正１１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１３

【補正方法】変更

【補正の内容】

【図１３】

【手続補正１２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１４

【補正方法】変更

【補正の内容】

【図１４】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者サンダーズ，グレン・エイアメリカ合衆国アリゾナ州85225，スコッツデイル，イースト・カレ・デル・パロ・ヴェルデ 8938 (72)発明者ラスコスキー，クラレンス・イーアメリカ合衆国アリゾナ州85254，スコッツデイル，ノース・シックスティフィフス・プレイス 16213 Ｆターム(参考） 2F105 BB04 BB12 DD02 DE01 DE05 DE08 DE12 DE21 DE25 DF01 DF07

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光ファイバー・ジャイロスコープのための振動抑制構造であ
って、第１の複数の同心円状の円筒形の層に構成された第１の光ファイバであって、
前記同心円状の層はそれぞれが前記第１の光ファイバを複数の回転（ターン）だ
け有しており、前記回転はそれぞれが第１の所定の巻きパターンに構成されてい
る、第１の光ファイバと、第２の複数の同心円状の円筒形の層に構成された第２の光ファイバであって、
前記同心円状の層はそれぞれが第２の所定の巻きパターンに構成された複数の回
転を有している、第２の光ファイバと、支持構造であって、前記第１の光ファイバの前記回転と前記第２の光ファイバ
の前記回転とを支持するスプールと、前記スプールの第１の端部に付着した回路
キャリアと、を含む支持構造と、を備えていることを特徴とする振動抑制構造。
【請求項２】請求項１記載の振動抑制構造において、集中光学の回線をそれ以上にｃｏｒｎｐｉｉｓｉｎｇすることは前記回線キャ
リヤーの上でマウントしたことを特徴とする振動抑制構造。
【請求項３】請求項２記載の振動抑制構造において、前記最初のそして第２の光ファイバーを囲むシールド、前記スプール、前記回
線キャリヤー、そして、前記集中光学の回線を更に備えていることを特徴とする
振動抑制構造。
【請求項４】請求項３記載の振動抑制構造において、前記最初のそして第２の光ファイバーを取り囲んでいる前記シールド、前記ス
プール、前記回線キャリヤーと前記集中光学の回線内部であったダンピング材；
そして、お互いと関連する前記最初のそして第２の光ファイバー、前記スプール
、前記回線キャリヤーと前記集中光学の回線の振動が予め定められたレベルに限
られているために、前記ダンピング材は十分な値の散逸率存在を有するを更に備えていることを特徴とする振動抑制構造。
【請求項５】請求項４記載の振動抑制構造において、前記ダンピング材は
、そうお互いと関連する前記最初のそして第２の光ファイバー、前記スプール、
前記回線キャリヤーと集積回路の振動が制限される十分な値の中で、予め定めら
れたレベルに対してあっている弾性係数を有することを特徴とする振動抑制構造
。
【請求項６】請求項２記載の振動抑制構造において、前記最初のそして第２の光ファイバーは、前記回線キャリヤーに固定された光
ファイバー・リードを有する；前記集中光学の回線は、前記回線キャリヤーに固定された光ファイバー・リード
を有する；各々、距離ｆｔｏｍ前記集中光学の回線を持つ前記回線キャリヤーと最初の堅さ
減少と関連する最初の堅さは、前記集中光学の回線の光ファイバー・リードの中
で、前記回線キャリヤーへの前記集中光学の回線の光ファイバー・リードの各々
があるようなものは提供した材料をａｄｈｅＴｉｎｇする部分で結びつけられる
；そして、前記最初のそして第２の光ファイバーの光ファイバー・リードの各々は
、前記支持構造物への付着している材料の部分、前記最初のそして第２の光学の
ｆｉｂｍの光ファイバー・リードの各々が前記支持構造物に２番目の相対的な堅
さを備えているようなものをと距離を持つ２番目の堅さ減少で、前記最初のそし
て第２の繊維から結びつけられることを特徴とする振動抑制構造。
【請求項７】請求項６記載の振動抑制構造において、前記集中光学の回線
の、そして、前記最初のそして第２の光ファイバーの光ファイバー・リードの各
々に沿ったポイントでの最初の堅さと２番目の堅さは、それぞれ付着している材
料の弾性係数と光ファイバー・リードに沿ったポイントでのそれぞれの光ファイ
バー・リードの縦の軸への付着している材料垂線の横断面積への各比例項である
、そして、それぞれ、本横断面積は、距離により前記集中光学の回線とｆｒｏｒ
ｎ前記最初のそして第２の光ファイバーから減ることを特徴とする振動抑制構造
。
【請求項８】請求項６記載の振動抑制構造において、本第１、そして、第
２前記集積回路の光ファイバー・ロードの各々に沿ったポイントで堅さ、そして
、の剰余の第１と光ファイバーがそれぞれ各々である瞬間プロダクトを言われる
付着している材料と横断面ａｌ慣性モーメントの弾性のそれぞれ、光ファイバー
・リードと横断面ａｌ慣性モーメントに沿ったポイントでの光ファイバー・リー
ドの縦の軸への付着している材料垂線は、距離により前記集積回路と前記最初の
そして第２の光ファイバーから減ることを特徴とする振動抑制構造。
【請求項９】請求項６記載の振動抑制構造において、最初の堅さ、そして
、２番目のｓｔｉｆｆｈｅｓｓが、本光ファイバーのそのようなその運動が導く
散逸率を有する前記集積回路の、そして、前記最初のそして第２の光ファイバー
のそれぞれ相対的である前記支持にとって、構体は予め定められたレベルに限ら
れていることを特徴とする振動抑制構造。
【請求項１０】請求項６記載の振動抑制構造において、付着している材料
でポイント前記集積回路の、そして、前記第１の光ファイバー・リードの各々に
沿って、そして、第２それぞれ光ファイバー横断面を横切るひずみこう配を有す
る部分縦の軸に垂直な大体付着している材料の光ファイバー・リードと本ひずみ
に沿ったポイントでのそれぞれの光ファイバー・リード前記集積回路と前記第１
からの距離と第２を持つこう配減少光学の繊維それぞれことを特徴とする振動抑
制構造。
【請求項１１】請求項６記載の振動抑制構造において、それぞれ、前記集
中光学の回線の、そして、前記最初のそして第２の繊維の光ファイバー・リード
の各々に沿ったポイントでの付着している材料は、繊維ひずみかそのこう配垂線
をそれぞれ予め定められたレベルと本ひずみへのｂｏｎｄｅｄ．ｏｐｔｉｃａｌ
繊維リードか前記回線と前記最初のそして第２の光ファイバーからそのこう配減
少ｖｖｉｔｈな距離の縦の軸に変えることを特徴とする振動抑制構造。
【請求項１２】光ファイバ・ジャイロスコープのための振動抑制構造であ
って、ハブと、前記ハブ上に巻かれており、第１及び第２のファイバ端部リードを有する光フ
ァイバ感知コイルと、前記ハブの第１の端部に固定された光集積回路であって、前記光ファイバ感知
コイルの前記第１及び第２のリードに接続された第１及び第２のファイバ・リー
ドを有している、光集積回路と、前記ハブと感知コイルと光集積回路とを包囲しており、前記ハブに固定されて
いるシェルと、を備えており、前記感知コイルの前記第１及び第２のファイバ端部リードは前
記ハブに固定され、前記光集積回路の前記第１及び第２のファイバ・リードは前記ハブに固定され
ており、前記シェルは、減衰材料で少なくとも部分的に充填され、前記ハブと前記光集
積回路と前記ハブとの間の相対的な運動を抑制することを特徴とする振動抑制構
造。
【請求項１３】請求項１２記載の振動抑制構造において、前記ダンピング
材相対的な運動をｌｉｒｎｉｔする十分な値の散逸率が、そうする予め定められ
たレベルことを特徴とする振動抑制構造。
【請求項１４】請求項１２記載の振動抑制構造において、前記ダンピング
材相対的な運動を制限する十分な値の弾性係数が、そうする予め定められたレベ
ルことを特徴とする振動抑制構造。
【請求項１５】請求項１３記載の振動抑制構造において、振動が、含むこ
とを進める‖光学である繊維減極剤コイルは、前記ハブを巻いて進めたことを特
徴とする振動抑制構造。
【請求項１６】請求項１４記載の振動抑制構造において、含むことを組み
立てる‖光学である繊維減極剤コイルは、コイルを感知している前記光ファイバ
ーを巻いて進めたことを特徴とする振動抑制構造。
【請求項１７】光ファイバ・ジャイロスコープのための振動抑制構造であ
って、支持構造と、前記支持構造上に位置する光ファイバ感知コイルと、前記支持構造に固定された光集積回路と、前記支持構造と前記光ファイバ感知コイルと前記光集積回路とを包囲するシー
ルドと、を備えていることを特徴とする振動抑制構造。
【請求項１８】請求項１７記載の振動抑制構造において、前記シールド内部であって、前記支持構造物、前記光ファイバー検知コイルと前
記集中光学の回線の上で形づくられたダンピング材；前記シールドは、少くとも部分的に、前記支持構造物、コイルを感知している前
記光ファイバーと前記集中光学の回線の間の相対的な運動を制御するために前記
支持構造物、コイルを感知している前記光ファイバーと前記集中光学の回線の上
で形づくられるダンピング材でいっぱいであることを特徴とする振動抑制構造。
【請求項１９】請求項１８記載の振動抑制構造において、前記ダンピング
材相対的な運動を制限する十分な値の弾性係数が、そうする予め定められたレベ
ルことを特徴とする振動抑制構造。
【請求項２０】請求項１８記載の振動抑制構造において、前記ｄ＝ｐｉｎ
ｇ材料相対的な運動を制限する十分な値の散逸率が、そうするｐｒｅｄｅｔｅｎ
ｎｉｎｅｄされたレベルことを特徴とする振動抑制構造。
【請求項２１】光ファイバ・ジャイロスコープのための振動抑制構造であ
って、支持構造であって、第１及び第２の端部と壁部とこの円筒の前記壁部とほぼ平
行であり前記壁部からほぼ等距離にある長軸とを有する少なくとも部分的に中空
の円筒と、前記円筒内の前記第１及び第２の端部の間に位置しており前記長軸と
ほぼ垂直である少なくとも１つのほぼ平坦な表面と、を有する支持構造と、前記平坦な表面に固定されている光集積回路と、前記支持構造上に位置している感知コイルと、前記支持構造上に位置しているデポラライザ・コイルと、を備えていることを特徴とする振動抑制構造。
【請求項２２】請求項２１記載の振動抑制構造において、前記支持構造物
（前記集中光学の回線）を囲むことは、検知コイルを言った、そして、前記減極
剤コイルを特徴とする振動抑制構造。
【請求項２３】請求項２１記載の振動抑制構造において、前記集中光学の回線は前記減極剤コイルの最初のリードに接続された最初のリー
ドを有する、そして、２番目のリードは前記検知コイルの最初のリードに連結し
た；前記減極剤コイルは、前記検知コイルの２番目のリードに接続された２番目のリ
ードを有する；そして、前記ｄｅｐｏｌａｒｉ＝と検知の最初のリードと２番目のリードの各々
はコイル状に巻く、そして、前記集中光学の回線は付着している材料を持つ前記
支持構造物に取り付けられることを特徴とする振動抑制構造。
【請求項２４】請求項２３記載の振動抑制構造において、インナーの間で
間隔面前記シールドと前記支持構造物（前記集中光学の回線（言われる））の検
知コイルと前記減極剤コイルは、少くとも部分的にダンピング材でいっぱいであ
ることを特徴とする振動抑制構造。
【請求項２５】請求項２４記載の振動抑制構造において、前記ダンピング
材弾性係数前記ささえの間の相対的な運動を制限するのに十分にする構造、前記
集中光学の回線、前記検知コイルと前記減極剤が、ｔｏａをコイル状に巻く予め
定められたレベルことを特徴とする振動抑制構造。
【請求項２６】請求項２４記載の振動抑制構造において、前記ダンピング
材は、散逸率を前記支持構造物、前記集中光学の回線、前記検知コイルと前記減
極剤コイルの間の相対的な運動を予め定められたレベルに制限するのに十分にす
ることを特徴とする振動抑制構造。
【請求項２７】請求項２４記載の振動抑制構造において、前記ダンピング
材は、前記検知コイルにおいて誘導された差動のダイナミックひずみ、前記減極
剤コイルと前記検知コイルの、そして、前記減極剤の最初のそして第２のリード
の最初のそして第２の調和を制御するために適切な弾性係数を、予め定められた
レベルに構造を制御している振動に影響を及ぼしているフォースに起因するコイ
ル状に巻くようにすることを特徴とする振動抑制構造。
【請求項２８】請求項２４記載の振動抑制構造において、前記ダンピング
材は、散逸率を、予め定められたレベルに前記検知コイル、前記減極剤コイルと
前記検知コイルの、そして、前記減極剤コイルの最初のそして第２のリードにお
いて誘導された差動のダイナミックひずみの最初のそして第２の調和を制御する
ために適切にすることを特徴とする振動抑制構造。
【請求項２９】請求項２４記載の振動抑制構造において、前記ダンピング
材は、堅さを前記支持構造物、前記集中光学の回線、前記検知コイルと前記減極
剤コイルの間の相対的な運動を予め定められたレベルに制限するのに十分にする
ことを特徴とする振動抑制構造。
【請求項３０】請求項２４記載の振動抑制構造において、前記ダンピング
材は、堅さを、予め定められたレベルに前記検知コイル、前記減極剤コイルと前
記減極剤コイルの前記検知コイルの最初のそして第２のリードにおいて誘導され
た差動のダイナミックひずみの最初のそして第２の和声学を制御するために適切
にすることを特徴とする振動抑制構造。
【請求項３１】請求項２３記載の振動抑制構造において、前記減極剤と検
知コイルの最初のリードと２番目のリードの各々と前記集積回路を固着している
付着している材料は、各リードと前記支持構造物の間のひずみ、各より近いリー
ドのために前記集中光学の回線により大きになっているひずみ、前記減極剤コイ
ルと前記検知コイルを適用することを特徴とする振動抑制構造。
【請求項３２】請求項２３記載の振動抑制構造において、前記減極剤と検
知コイルの最初のリードと２番目のリードの各々と前記集積回路を固着している
付着している材料は、リードの予め定められたレベルの各片方におけるダイナミ
ック差動のひずみを減らすことを特徴とする振動抑制構造。
【請求項３３】請求項２３記載の振動抑制構造において、前記減極剤と検
知コイルの最初のリードと２番目のリードの各々と前記集積回路を固着している
ａｄｈｅＴｉｎｇしている材料は、各リードと前記支持構造物の間の堅さと前記
減極剤と検知コイルからの距離と前記集積回路を持つ堅さ減少を適用することを
特徴とする振動抑制構造。
【請求項３４】請求項２３記載の振動抑制構造において、前記減極剤と検
知コイルの最初のリードと２番目のリードの各々と前記ｉｎｔｅｇｍｔｅｄされ
た回線を固着している付着している材料は、それぞれ、それぞれの光ファイバー
・リードの縦の軸への付着している材料垂線と前記減極剤と検知コイルからの距
離を持つ横断面積減少の付着している材料と横断面積の弾性係数と前記集積回路
のプロダクトである堅さを適用することを特徴とする振動抑制構造。
【請求項３５】請求項２３記載の振動抑制構造において、前記減極剤の最
初のリードと２番目のリードの各々を固着している付着している材料と検知は、
コイル状に巻く、そして、前記集積回路は、付着している材料の弾性係数とそれ
ぞれの光ファイバー・リードの縦の軸への付着している材料垂線の慣性の横断面
ａｌｒｎｏｍｅｎｔのプロダクトである堅さを適用する、そして、ｃｒｏｓｓ
ｓｅｃｔｉｏｎａｌな慣性モーメントは、前記減極剤と〜ｉｎｇコイルからの距
離と前記集積回路により減ることを特徴とする振動抑制構造。
【請求項３６】請求項２３記載の振動抑制構造において、前記減極剤と検
知コイルの最初のリードと２番目のリードの各々と前記集積回路を固着している
付着している材料は、前記支持構造物と関連する最初のリードと前記よりｄｅｐ
ｏｌａｄｚｅｒで感知しているコイルと前記集積回路の２番目のリードの運動が
あるようなものは予め定められたレベルに制限した散逸率を有する堅さを適用す
ることを特徴とする振動抑制構造。
【請求項３７】請求項２３記載の振動抑制構造において、前記減極剤と検
知コイルの最初のそして第２のリードと前記集積回路の各々に沿ったポイントで
の付着している材料は、付着している材料の横断面を横切って、大体ひずみこう
配をそれぞれのリードの縦の軸と前記減極剤と検知コイルからの距離と前記集積
回路を持つひずみこう配減少に垂直にすることを特徴とする振動抑制構造。
【請求項３８】請求項２２記載の振動抑制構造において、２番目のプレー
ナｓ〜ｅ内部の前記円筒は、ジャイロスコープ・シャシーに取り付けられること
を特徴とする振動抑制構造。
【請求項３９】請求項請求項３８記載の振動抑制構造において、前記シー
ルドが、ある磁気シールドことを特徴とする振動抑制構造。
【請求項４０】光ファイバ・ジャイロスコープであって、支持構造と、前記支持構造上に巻かれた感知コイルと、前記支持構造上に取り付けられ、前記感知コイルに接続された光集積回路と、を備えていることを特徴とする光ファイバ・ジャイロスコープ。
【請求項４１】請求項４０記載の光ファイバ・ジャイロスコープにおいて
、前記集中光学の回線への光源ｃｏｕｐ）ｅｄ；軽い検出回路は、前記集中光学の回線に連結した；電子工学回線が、前記軽い検出回路に連結した、そして‖ために‖前記集中光学
の回線。を備えていることを特徴とする光ファイバ・ジャイロスコープ。
【請求項４２】請求項４１記載の光ファイバ・ジャイロスコープにおいて
、前記光源が、前記集中光学の回線に光を提供するためにある、そしてそれは２
つの光への光がそのカウンタ−伝播を放射するスプリットが、検知を言ったコイ
ル状に巻く；そして、振動が、言って２つのビームの位相差変調を引き起こすことができる振動の振動数の最初のそして第２の和声学での検知コイルことを特徴とする光フ
ァイバ・ジャイロスコープ。
【請求項４３】請求項４２記載の光ファイバ・ジャイロスコープにおいて
、前記支持構造物（前記検知コイル）を取り囲んでいるシェルが、集積化して言
った付着されたか、マウントされた光学の回線と他のコンポーネントが、言った
支持構造物；そして、前記シェル内部のダンピング材とおおう前記支持構造物（言われる）検
知コイル、前記集中光学の回線と他のコンポーネントが、タスク生成したために
‖またはマウントされたオン前記支持構造物ことを特徴とする光ファイバ・ジャ
イロスコープ。
【請求項４４】請求項４３記載の光ファイバ・ジャイロスコープにおいて
、前記ダンピング材が、剰余を有する引き起こされた位相差変調の最初の調波を
制限する弾性十分絶対値の予め定められたレベルへの振動ことを特徴とする光フ
ァイバ・ジャイロスコープ。
【請求項４５】請求項４３記載の光ファイバ・ジャイロスコープにおいて
、前記ダンピング材が、消散を有する絶対値の予め定められたレベルに振動に起
因した位相差変調の最初の調波を制限するのに十分な因子ことを特徴とする光フ
ァイバ・ジャイロスコープ。
【請求項４６】請求項４３記載の光ファイバ・ジャイロスコープにおいて
、前記ダンピング材が、剰余を有する引き起こされた位相差変調の第二調波を制
限するのに十分な弾性絶対値の予め定められたレベルへの振動によってことを特
徴とする光ファイバ・ジャイロスコープ。
【請求項４７】請求項４３記載の光ファイバ・ジャイロスコープにおいて
、前記ダンピング材が、消散を有する引き起こされた位相差変調の第二調波を制
限する因子十分絶対値の予め定められたレベルへの振動ことを特徴とする光ファ
イバ・ジャイロスコープ。
【請求項４８】請求項４２記載の光ファイバ・ジャイロスコープにおいて
、回線が位相変調器に閉ループ・フィードバックを提供する前記電子工学位相差を減らす前記集中光学の回線２前記検知ループにおける光束；そして、前記電子工学回線が、本第１を制限するためにｓｕｆｆｌｉｃｉｅｎｔ
な値で、バンド幅を有する予め定められた値への位相差変調の調波の絶対値であ
ることを特徴とする光ファイバ・ジャイロスコープ。
【請求項４９】請求項４２記載の光ファイバ・ジャイロスコープにおいて
、前記電子工学回線が、バンド幅を有する位相差変調の第二調波を制限する値十
分絶対値の予め定められた値ことを特徴とする光ファイバ・ジャイロスコープ。
【請求項５０】請求項４２記載の光ファイバ・ジャイロスコープにおいて
、前記検知コイル、前記集中光学の回線ともう一方のいくつかタスク生成された
か、前記支持構造物の上でマウントされたコンポーネントが、光学にする繊維は
、光学の連結のために導く；そして、光ファイバー・リードは、前記支持構造物に固定されることを特徴とす
る光ファイバ・ジャイロスコープ。
【請求項５１】請求項５０記載の光ファイバ・ジャイロスコープにおいて
、光ファイバー・リードは、各光ファイバー・リードに適用された付着している
材料を持つ前記支持構造物に固定される；そして、他のコンポーネントの付着している材料（前記集中光学の回線の光ファ
イバー・リードの各々を固定する）といくつかは、オン前記支持構造物をタスク
生成するか、マウントした。各リードと前記支持構造物の間のひずみ、前記集積
回路により近い各リードのためにより大きになっているひずみと他のコンポーネ
ントのいくつかをそれぞれ適用することを特徴とする光ファイバ・ジャイロスコ
ープ。
【請求項５２】請求項５０記載の光ファイバ・ジャイロスコープにおいて
、各々を固定している付着している材料の光学の前記集中光学の回線の繊維リー
ドと他のコンポーネントのいくつかタスク生成する‖または前記支持構造物の上
でマウントする、堅さ各々適用する‖光学のリードと前記支持が組み立てる、本
堅さが距離により減る繊維他のコンポーネントの前記集積回路といくつかそれぞ
れであることを特徴とする光ファイバ・ジャイロスコープ。
【請求項５３】請求項５０記載の光ファイバ・ジャイロスコープにおいて
、各々を固定している付着している材料の光学の前記集中光学の回線の繊維リー
ドと他のコンポーネントのいくつかタスク生成するまたは前記支持構造物の上で
マウントする、プロダクトである堅さを適用する付着している材料と横断面積の
弾性係数の‖付着するそれぞれの光ファイバー・リードの縦の軸への材料垂線、
そして、前記集中光学の回線からの距離により横断面積減少、そして、他のコン
ポーネントのいくつかそれぞれであることを特徴とする光ファイバ・ジャイロス
コープ。
【請求項５４】請求項５０記載の光ファイバ・ジャイロスコープにおいて
、各々を固着している付着している材料の光学の前記集中光学の回線の繊維リー
ドと他のコンポーネントのいくつか接続するまたは前記支持構造物の上でマウン
トする、プロダクトである堅さを適用するｉｎｅｆｆｉａの付着している材料と
横断面ａｌモーメントの弾性係数のそれぞれの光ファイバーの縦の軸への付着し
ている材料垂線慣性モーメントが距離により減るリードと横断面ａｌが、言った
他のコンポーネントの集中光学の回線といくつかそれぞれであることを特徴とす
る光ファイバ・ジャイロスコープ。
【請求項５５】請求項５０記載の光ファイバ・ジャイロスコープにおいて
、各々を固着している付着している材料の光学の前記集中光学の回線の繊維リー
ドと他のコンポーネントのいくつか付着か取り付かれたオン前記支持構造物は本
光ファイバーのそのようなその運動が前記集中光学の回線の中で導く散逸率を有
する堅さを適用する、そして、前記支持構造物に相対的な他のコンポーネントの
ｓｏｒｎｅは予め定められたレベルに限られていることを特徴とする光ファイバ
・ジャイロスコープ。
【請求項５６】請求項５０記載の光ファイバ・ジャイロスコープにおいて
、一緒に少くとも付着している材料部分前記集中光学の回線の光ファイバー・リ
ードの各々の長さの、そして、他のコンポーネントのいくつかが、接続する、前
記支持構造物の上でマウントする、有する付着している材料の横断面を横切るひ
ずみこう配大体それぞれのリードとひずみこう配の縦の軸への垂線前記集中光学
の回線からの距離ともう一方のいくつかを持つ減少コンポーネントそれぞれこと
を特徴とする光ファイバ・ジャイロスコープ。
【請求項５７】請求項５０記載の光ファイバ・ジャイロスコープにおいて
、それぞれ、前記集中光学の回線の、そして、前記最初のそして第２の繊維の光
ファイバー・リードの各々に沿ったポイントでの付着している材料は、繊維ひず
みかそのこう配垂線を前記回線と前記最初のそして第２の光ファイバーから、そ
れぞれ予め定められたレベルと本ひずみへの接着された光ファイバー・リードか
距離を持つそのこう配減少の縦の軸に変えることを特徴とする光ファイバ・ジャ
イロスコープ。
【請求項５８】請求項５０記載の光ファイバ・ジャイロスコープにおいて
、前記光源と軽い検出回路が、ある前記支持構造物の上でマウントしたことを特
徴とする光ファイバ・ジャイロスコープ。
【請求項５９】請求項５８記載の光ファイバ・ジャイロスコープにおいて
、前記検知コイルが、前記ささえに接着される接着材の層を持つｓｔｕｃｔｕｒ
ｅことを特徴とする光ファイバ・ジャイロスコープ。
【請求項６０】請求項５９記載の光ファイバ・ジャイロスコープにおいて
、前記シェルは、磁気シールドであることを特徴とする光ファイバ・ジャイロス
コープ。
【請求項６１】請求項４２記載の光ファイバ・ジャイロスコープにおいて
、前記電子工学回線のバンド幅が、ある本振動のスペクトルにことを特徴とする
光ファイバ・ジャイロスコープ。
【請求項６２】請求項６０記載の光ファイバ・ジャイロスコープにおいて
、前記支持構造物は、それが並行である縦の軸に、そして、の近くで垂直で前記
検知コイルが巻かれる外部円筒状の面から等距離に実装プレーンをしている部分
的にうつろなシリンダーであることを特徴とする光ファイバ・ジャイロスコープ
。
【請求項６３】請求項６２記載の光ファイバ・ジャイロスコープにおいて
、実装プレーンが、大体ある等距離の前記検知ｃｏｉｌ−の終了からことを特徴
とする光ファイバ・ジャイロスコープ。
【請求項６４】請求項６３記載の光ファイバ・ジャイロスコープにおいて
、前記ダンピング材が、ほとんど全てを置き換える前記シェル内部の間隔と本コ
ンポーネントと本光ファイバーの全てが導くおおいことを特徴とする光ファイバ
・ジャイロスコープ。
【請求項６５】請求項６４記載の光ファイバ・ジャイロスコープにおいて
、前記支持構造物の上で巻かれて、前記集中光学の回線の間で接続された減極剤
コイルを含んでいるｆｆｉｒｔｈｅｒと前記検知の少くとも１つの終了は、コイ
ル状に巻くことを特徴とする光ファイバ・ジャイロスコープ。
【請求項６６】請求項６５記載の光ファイバ・ジャイロスコープにおいて
、コイルが接着される前記減極剤は、言ったささえ接着材の層を持つ構造ことを
特徴とする光ファイバ・ジャイロスコープ。
【請求項６７】請求項６４記載の光ファイバ・ジャイロスコープにおいて
、前記検知コイルの前記集中光学の回線と少くとも１つの終了の間で接続された
減極剤コイルを含むことを特徴とする光ファイバ・ジャイロスコープ。
【請求項６８】請求項６７記載の光ファイバ・ジャイロスコープにおいて
、コイルが接着される前記減極剤は、言った縫物をすること接着材の層によりコ
イル状に巻きなさいことを特徴とする光ファイバ・ジャイロスコープ。
【請求項６９】光ファイバ・ジャイロスコープであって、光源と、集積回路であって、前記光源に結合されたスプリッタと少なくとも１つの変調
器とを有する集積回路と、前記スプリッタに結合された光検出器と、前記光検出器と前記少なくとも１つの変調器とに接続された電子回路と、を備えており、前記光源は前記スプリッタに光を提供し、前記スプリッタは前
記光を前記感知コイルの中を対抗伝搬する２つの光ビームに分割し、振動が、ある振動周波数の少なくとも１つ高調波で前記感知コイルにおいて前
記２つのビームの位相差変調を生じさせ、前記電子回路は、閉ループ・フィードバックを前記少なくとも１つ変調器に提
供して、前記感知ループの中を対抗伝搬する前記２つの光ビームの間の位相差を
減少させ、前記電子回路は、前記位相差変調の第１高調波を所定の大きさの値に制限する
のに十分な値を有する帯域幅を有することを特徴とする光ファイバ・ジャイロス
コープ。
【請求項７０】請求項６９記載の光ファイバ・ジャイロスコープにおいて
、前記電子工学回線は、値でバンド幅を位相差変調の第二調波を絶対値の予め定
められた値に制限するのに十分にすることを特徴とする光ファイバ・ジャイロス
コープ。
【請求項７１】請求項６９記載の光ファイバ・ジャイロスコープにおいて
、前記電子工学回線のバンド幅は、本振動のスペクトルより大きであることを特
徴とする光ファイバ・ジャイロスコープ。