JP2013068604A - 中空コア共振フィルタのためのシステムおよび方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】中空コア共振フィルタのためのシステムおよび方法を提供すること。
【解決手段】１つの実施形態では、中空コアファイバ共振空胴は、第１の端部および第２の端部を有する中空コアファイバと、各々中実コアファイバ材料の第１のピグテイルファイバおよび第２のピグテイルファイバとを含む。第１のピグテイルの先端部は、第１のピグテイルからの光を第１の自由空間間隙を横切らせて中空コアファイバに結合させるように第１の端部に光学的に位置合わせされる。第２のピグテイルの先端部は、第２のピグテイルからの光を第２の自由空間間隙を横切らせて中空コアファイバに結合させるように第２の端部に光学的に位置合わせされる。第２のピグテイルの先端部は、第２の端部から受け取った光を反射して第２の自由空間間隙を横切らせて第２の端部に戻すように被覆される。第１のピグテイルの先端部は、第１の端部から受け取った光を反射して第１の自由空間間隙を横切らせて第１の端部に戻すように被覆される。
【選択図】図１
【解決手段】１つの実施形態では、中空コアファイバ共振空胴は、第１の端部および第２の端部を有する中空コアファイバと、各々中実コアファイバ材料の第１のピグテイルファイバおよび第２のピグテイルファイバとを含む。第１のピグテイルの先端部は、第１のピグテイルからの光を第１の自由空間間隙を横切らせて中空コアファイバに結合させるように第１の端部に光学的に位置合わせされる。第２のピグテイルの先端部は、第２のピグテイルからの光を第２の自由空間間隙を横切らせて中空コアファイバに結合させるように第２の端部に光学的に位置合わせされる。第２のピグテイルの先端部は、第２の端部から受け取った光を反射して第２の自由空間間隙を横切らせて第２の端部に戻すように被覆される。第１のピグテイルの先端部は、第１の端部から受け取った光を反射して第１の自由空間間隙を横切らせて第１の端部に戻すように被覆される。
【選択図】図１
Description
本発明は、中空コア共振フィルタのためのシステムおよび方法に関する。
政府の権利
[0001]本発明は、ＤＡＲＰＡによって与えられたＨＲ００１１−０８−Ｃ−００１９の下で政府の援助によりなされた。政府は本発明に一定の権利を有することができる。
政府の権利
[0001]本発明は、ＤＡＲＰＡによって与えられたＨＲ００１１−０８−Ｃ−００１９の下で政府の援助によりなされた。政府は本発明に一定の権利を有することができる。
[0002]共振光ファイバジャイロ（ＲＦＯＧ）からの回転速度信号の精度は、少なくとも部分的にジャイロ共振空胴（ジャイロ共振キャビティ）中の光の品質の関数である。ＲＦＯＧで使用される典型的なレーザ光源からの光は狭い帯域幅を有し、位相ノイズおよび強度ノイズの両方を含む。光がＲＦＯＧ共振空胴に入る前に、光から位相を取り除くことは有利である。位相ノイズを除去する１つの方法は、中実コア（ソリッドコア）単一モードファイバのセグメントの両端に高反射光学被覆を付けることによって共振空胴を形成することである。ファイバの長さおよび被覆の透過率は、設計の帯域幅にわたりレーザ出力から位相ノイズを除去し、ＲＦＯＧ速度信号中のランダム強度ノイズ（ＲＩＮ）を低減するように選ぶことができる。この技法は十分に機能するが、ジャイロ速度感度を向上させるには、レーザによってもたらされる強度を増加させることによってジャイロ信号の強度を増加させることが有利である。共振フィルタ中で循環する光はフィルタの入力または出力よりもはるかに強いので、共振フィルタ中の循環強度は、中実コア共振フィルタを構成するガラス中に誘発ブリユアン散乱（ＳＢＳ）を生成するのに必要なだけの十分な大きさに容易になりうる。ＳＢＳは、非常に短い時間間隔にわたって１０ＧＨｚ以上だけ光周波数を不規則に変化させ、それが共振フィルタ出力を損ない、位相ノイズの所望の除去を妨げる。約９９％の空気と１％のガラスとのハニカムフォトニック構造を包む固体ガラス円筒を含む中空コアファイバは、空気充満コアで光のほとんどすべてを搬送する。空気は中実コアファイバよりも非常に高いＳＢＳ閾値を有し、ハニカムフォトニック構造は高パワー共振フィルタで使用するのに十分適する。しかし、中空コアファイバの端面にわたる連続した表面がないために、有効な高反射光学被覆を中空コアファイバのファイバ端部に付けることができない。ファイバ先端部、レンズ、およびエタロンを複雑に構成して、中空コア共振フィルタを生成することができる。しかし、ファイバ先端部、レンズ、およびエタロンごとの３個の自由度のために、共振フィルタは、使用可能な共振フィルタを得るのに２４個の自由度を最適化することが必要となる。
[0003]上述の理由で、および本明細書を読み、理解する際に当業者には明らかになる後述の他の理由で、中空コアファイバ共振フィルタのためのシステムおよび方法が当技術分野では必要とされる。
[0004]本発明の実施形態は中空コアファイバ共振フィルタの方法およびシステムを提供し、以下の明細書を読み、研究することによって理解されるはずである。
[0005]中空コア共振フィルタのためのシステムおよび方法が提供される。１つの実施形態では、中空コアファイバ共振空胴は、第１の端部および第２の端部を有する中空コアファイバと、中実コアファイバ材料の第１のピグテイルファイバと、中実コアファイバ材料の第２のピグテイルファイバとを含む。第１のピグテイルファイバのファイバ先端部は、第１のピグテイルファイバからの光を第１の自由空間間隙を横切らせて中空コアファイバに結合させるように中空コアファイバの第１の端部に光学的に位置合わせされる。第２のピグテイルファイバのファイバ先端部は、第２のピグテイルファイバからの光を第２の自由空間間隙を横切らせて中空コアファイバに結合させるように中空コアファイバの第２の端部に光学的に位置合わせされる。第２のピグテイルファイバのファイバ先端部は、中空コアファイバの第２の端部から受け取った光を反射して第２の自由空間間隙を横切らせて中空コアファイバの第２の端部に戻すように被覆される。さらに、第１の中実コアファイバのファイバ先端部は、中空コアファイバの第１の端部から受け取った光を反射して第１の自由空間間隙を横切らせて中空コアファイバの第１の端部に戻すように被覆される。
[0005]中空コア共振フィルタのためのシステムおよび方法が提供される。１つの実施形態では、中空コアファイバ共振空胴は、第１の端部および第２の端部を有する中空コアファイバと、中実コアファイバ材料の第１のピグテイルファイバと、中実コアファイバ材料の第２のピグテイルファイバとを含む。第１のピグテイルファイバのファイバ先端部は、第１のピグテイルファイバからの光を第１の自由空間間隙を横切らせて中空コアファイバに結合させるように中空コアファイバの第１の端部に光学的に位置合わせされる。第２のピグテイルファイバのファイバ先端部は、第２のピグテイルファイバからの光を第２の自由空間間隙を横切らせて中空コアファイバに結合させるように中空コアファイバの第２の端部に光学的に位置合わせされる。第２のピグテイルファイバのファイバ先端部は、中空コアファイバの第２の端部から受け取った光を反射して第２の自由空間間隙を横切らせて中空コアファイバの第２の端部に戻すように被覆される。さらに、第１の中実コアファイバのファイバ先端部は、中空コアファイバの第１の端部から受け取った光を反射して第１の自由空間間隙を横切らせて中空コアファイバの第１の端部に戻すように被覆される。
[0006]好ましい実施形態の説明および以下の図に照らして考えると、本発明の実施形態はより容易に理解することができ、本発明のさらなる利点および使用が明確になる。
[0012]慣例に従って、様々な記載のフィーチャは正しい縮尺で描かれておらず、本発明に関連するフィーチャを強調するように描かれている。参照文字は図および本文の全体を通して同様な要素を示す。
[0013]以下の詳細な説明では、本明細書の一部を形成し、本発明を実施することができる特定の例示的な実施形態のために示される添付図面が参照される。実施形態は当業者が本発明を実施できるように十分に詳細に説明され、他の実施形態を利用することができること、および本発明の範囲から逸脱することなく論理的、機械的、および電気的改変を行うことができることが理解されるべきである。したがって、以下の詳細な説明は限定的な意味でとらえられるべきではない。
[0014]本発明の実施形態は中空コアファイバ共振空胴を可能にし、空胴のミラー化部分は、共振空胴を形成するファイバから切り離されている。代わりに、反射表面（すなわち、所望の透過および反射特性を有するミラー）が中実コアファイバの入力ファイバ先端部および出力ファイバ先端部に置かれ、それはある長さの中空コアファイバ中に光を供給および反射する。これにより、ミラー化被覆を受け入れないはずの中空コアファイバを使用してファイバ共振空胴を形成することができる。アセンブリには、４つの光学要素の位置合わせ、すなわち、各々が１つの自由度±ｚしかもたないファイバ先端部の位置合わせしか必要としない。本発明の実施形態は、さらに、ミラー化中実コアファイバを中空コアファイバに光学的に結合および位置合わせするためのシリコンファイバ位置合わせベンチをもたらす。
[0015]図１は、本発明の１つの実施形態の中空コアファイバ共振空胴装置を１００で全体的に示す図である。中空コアファイバ共振空胴１００は、入力端部１２０および出力端部１２２を有する長さｌの中空コアファイバ１１０を含む。１つの実施形態では、中空コアファイバ１１０はＰＺＴ１１５に巻きつけられる。中空コアファイバ共振空胴１００は第１のピグテイルファイバ１３０および第２のピグテイルファイバ１３２をさら含み、それらは共にある長さの中実コアファイバ材料を有する。１つの実施形態では、入力ファイバ１３０および出力ファイバ１３２は共にある長さの偏波保持（ＰＭ）ファイバである。入力ファイバ１３０および出力ファイバ１３２の中実コアファイバ先端部（１３１および１３３で示される）は、それぞれ中空コアファイバ１１０の入力端部１２０および出力端部１２２に隣接して位置合わせされる。ファイバ先端部１３１および１３３の面は各々低透過率被覆（１４０および１４２で示される）で被覆される。すなわち、被覆１４０および１４２はミラーとして有効に機能する。この構成により、中空コアファイバ１１０は、被覆された中実コアファイバ先端部１３１および１３３と共に、中実コアピグテイルファイバ１３０および１３１の入力先端部および出力先端部の高反射被覆間の中空コアファイバ１１０に由来する共振空胴を形成する。
[0016]動作中の１つの実施形態では、（例えば、レーザダイオードなどの光源からの）光１７０は、第１のピグテイルファイバ１３０から中空コアファイバ共振空胴１００に入り、低透過率被覆１４０を透過して中空コアファイバ１１０に入る。低透過率被覆１４２において、受け取った光のわずかな割合のみが第２のピグテイルファイバ１３２を通って出ていく。光の残りは、低透過率被覆１４２によって反射されて中空コアファイバ１１０に戻る。反射された光が低透過率被覆１４０に達した後、光のわずかな割合のみが第１のピグテイルファイバ１３０に送出されて戻る。光１７０が依然として光源から入ることに加えて、光の残りは中空コアファイバ１１０の第１の端部１２０に再度反射されて戻る。したがって、共振空胴は被覆１４０および１４２に由来して機能して、中空コアファイバ１１０の端部１２０と１２２との間で光の反射と次の再反射を繰り返して行う。動作中の１つの実施形態では、光はピグテイルファイバ１３０または１３２の一方から空胴１００に入り、共振空胴フィルタを形成することができる。動作中の代替の実施形態では、光は、両方のピグテイルファイバ１３０および１３２から空胴１００に同時に入り、それにより、２つの独立した共振フィルタ空胴を形成することができる。
[0017]低透過率被覆１４０および１４２を生成するための材料の選択に対する考慮事項には、中空コアファイバ１１０の長さおよびその屈折率と、空胴１００で共振することができる特定の帯域幅の光に対する全体としての中空コアファイバ共振空胴１００の所望の透過率とが含まれる。
[0018]図１に示した構成において、中実コアファイバ先端部１３１および１３３は各々中空コアファイバ１１０のそれぞれの端部１２０および１２２から距離δに位置づけられる。距離δにより、先端部１３１および１３３は、光を中空コアファイバ空胴１１０に効率的に結合するために中空コアファイバ端１２０および１３３のレーリー範囲内に配置される。光はファイバから自由空間に出ていくのに際して回折し、それにより、ビームのモードフィールド直径ビームは拡大される。レーリー範囲ｚｒ、モードフィールド半径ω０、およびある長さのファイバを出ていく波長λの光を用いて、出口からの任意の距離のモードフィールド半径ω（δ）は、
の関係式から、および図２Ａに示すように、出口における１／ｅ２強度半径のモードフィールド半径から見い出される（ここで、ω０＝ω（０））。理想的には、ファイバ間の離隔はδ≒０である。しかし、δ＝０．２５μおよび公称５．６μモードフィールド半径の場合でさえ、共振モードで中空コアファイバを出ていく光は、２δ往復を移動して中空コアファイバに戻り、中空コアファイバに再進入する場合モードフィールド半径を５．６００１７０μにしか拡大しない。重なり積分を使用し、最初のパワーと再取り込みパワーとの差を最初のパワーで正規化することによって、モードフィールド半径の増加に起因する公称損失を計算すると、わずか１４ｐｐｍの損失が示される。この手法の別の有用な特質は、被覆１４０、１４２を短い区間のＰＭファイバに付けてピグテイルファイバ１３０および１３２を形成し、ピグテイルファイバ１３０および１３２は、次に、ファイバ共振空胴１００の外側の接合に関して性能ペナルティを無視できるような低損失接合により他のデバイスのリード線（光源または光検出器のリード線など）に取り付けることができることである。
[0019]中実コアファイバと中空コアファイバとの間の間隙１２５が寄生共振器と考えられる場合、δ＜λ／２であると、寄生空洞は共振モードを維持しないことになることは明らかである。
[0020]図２Ｂに示されるプロットは、妥当な長さのＰＭファイバの入力リード線および出力リード線は、中空コアファイバ共振フィルタを励振するのに使用される事実上任意のレーザ出力パワーについてＳＢＳ閾値より下で容易に動作することができることを示している。共振器の出力は常に入力よりも少ないので、出力の中実コアファイバは、やはり、ＳＢＳ閾値より下で動作する。
[0021]共振空胴１００の実装は、中実コアファイバの先端部１３１および１３３と中空コアファイバの端部１２０および１２２との間の機械的位置合わせのための安定な自動調心機械的取付け具から利益を得る。１つのそのような構造体はシリコンにエッチングされたＶ溝である。シリコンＶ溝は、同様の直径の中実コアファイバおよび中空コアファイバに十分な位置合わせをもたらす。異なる直径のファイバの収容は並置した異なるＶ溝により行われる。すなわち、異なる直径のファイバのコア間の位置合わせはＶ溝幅を変更することによって達成することができる。図１に示した実施形態において、この位置合わせは中空コアファイバ１１０の端部ごとにファイバ位置合わせベンチ１５０で達成される。
[0022]図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃ、図３Ｄ、および図３Ｆは、共振空胴１００用のファイバ位置合わせベンチ１５０として使用するためにエッチングされたシリコン結晶基板３１０から構成されたファイバ位置合わせベンチ３００を示す図である。シリコン結晶３１０では、エッチングされたＶ溝の幅は、中空コアファイバおよび中実コアファイバの直径から、
を使用して計算され、ここで、ｙはそれぞれのファイバコアの中心の設計深さであり、ｒ１およびｒ２はそれぞれのファイバのファイバ半径であり、ｘ１およびｘ２はシリコンＶ溝のそれぞれの表面の幅であり、θ＝３５．３°は、エッチングされていないシリコン表面とエッチングされた溝壁との間の５４．７°の角度の余角である。
[0023]基板３１０にエッチングされた大きいＶ溝３１２および３１４はジャケット付きファイバを収容し、一方、大きいＶ溝３１２および３１４と合体する小さいＶ溝３１６および３１８は、結合されるべき２つのファイバコア、すなわち、ジャケットが剥きとられた中空コアファイバおよび中実コアファイバを収容する。コアを位置合わせし、ある距離（すなわち、図１に示されたようなδ）をレーリー範囲内で離してそれぞれのＶ溝にファイバを固定するために、液体として塗布され、硬化する接着剤を使用して、ファイバは所定位置に保持される。例えば、中空コアファイバ共振空胴１００においてファイバ位置合わせベンチ３００を利用する１つの実施態様では、ジャケット付きの第１のピグテイルファイバ１３０はＶ溝３１２内に配置され、剥きとりと被覆とが行われている中実コアファイバ先端部１３１はＶ溝３１６内に配置されることになる。同様に、ジャケット付きの中空コアファイバ１１０の一部はＶ溝３１４に配置され、裸にされた端部１２０はＶ溝３１８内に位置づけられることになる。次に、中実コアファイバ先端部１３１および裸にされた端部１２０は、レーリー範囲内で互いから距離δであるように精密位置合わせされうる（例えば、顕微鏡を使用して）。次に、位置合わせが維持されるように、接着剤が各ファイバに塗布される。
[0024]ファイバ位置合わせベンチ３００はＶ溝３１６および３１８を横断する横断Ｖ溝（cross-cut V-groove）３２０をさらに含み、その場所で、中実コアファイバ先端部１３１と裸にされた端部１２０は合致する。図３Ｅに詳しく示されるように、シリコン結晶基板３１０内のこの位置のエッチングされた横断Ｖ溝３２０は、支持が取り除かれ、ファイバ先端部１３１および裸にされた端部１２０は結合点で片持ち梁で残されることになる。これは、製作の間にファイバ先端部を覆うか、または部分的に覆うような接着剤の這い上がりを無効にする。すなわち、横断Ｖ溝３２０は、毛管作用により、中実コアファイバ先端部１３１および裸にされた端部１２０に塗布された接着剤が間隙１２５に入るのを阻止する。
[0025]図３Ｃおよび図３Ｄにおいて、１つの実施形態におけるファイバ位置合わせベンチ３００の一部を形成するファイバ位置合わせベンチカバー３５０が示される。ファイバ位置合わせベンチカバー３５０は、塵および凝縮液を間隙１２５に入れないようにして、設置される２本のファイバ間の光結合を妨害しないように働く。１つの実施形態では、ファイバ位置合わせベンチカバー３５０は、Ｖ溝３１２および３１４によって保持されるジャケットファイバを収容するように大きさを合わせられた１組のＶ溝３５２および３５４と、ファイバ位置合わせベンチカバー３５０が基板３１０上に封止される（図３Ｃに示される）ときファイバ位置合わせベンチ３００内のファイバ位置合わせが乱されないような空胴３５６とを含む。
[0026]１つの実施形態では、中実コアファイバ先端部１３３および端部１２２は、上述と全く同じ方法でファイバ位置合わせベンチ３００の第２の実装を使用して一緒に結合されることになる。ファイバ位置合わせベンチ３００は、中実コアファイバと中空コアファイバとを結合することによって中空コアファイバ共振空胴を形成することに関連して説明されたが、本開示を検討した当業者は、他の実施形態では、ファイバ位置合わせベンチ３００は２つの中実コアファイバフィルタまたは２つの中空コアファイバフィルタを一緒に結合するのにも有用であることを理解されよう。
[0027]図４は、図１で上述したような中空コアファイバ共振空胴１００の２つの実装形態を含む共振光ファイバジャイロスコープ４００の本発明の１つの実施形態の図を示す。これらは、中空コアファイバ共振フィルタ４１０および中空コアファイバ共振フィルタ４２０として図４に示される。本開示を検討した後の当業者は、図４が、中空コアファイバ共振空胴をそのようなデバイスに統合する方法を示す目的のための共振光ファイバジャイロスコープの簡単化した図であることを理解されよう。そのため、当業者には既知である強度変調器などの他の構成要素は、簡単にするためこの図から省略されている。
[0028]図４において、第１のレーザ光源４０２は、上述のような共振空胴を形成する第１の中空コアファイバ共振フィルタ４１０に光を供給する。次に、第１のレーザ光源４０２からの光は、第１のサーキュレータ４１２を通ってカプラ４１４を介して回転速度感知ループ４３０に進む。この光は回転速度感知ループ４３０を通過し、第２のサーキュレータ４２２を通って「右回り光検出器」として指定された光検出器４２６に出ていき、光検出器４２６から、時間で変化する強度変動が測定され、回転速度に換算される。
[0029]第２のレーザ光源４０４は、上述のような共振空胴を同様に形成する第２の中空コアファイバ共振フィルタ４２０に光を供給する。次に、第２のレーザ光源４０４からの光は、第２のサーキュレータ４２２を通ってカプラ４２４を介して回転速度感知ループ４３０に進む。この光は回転速度感知ループ４３０を通過し、第１のサーキュレータ４１２を通って「左回り光検出器」として指定された光検出器４１６に出ていき、光検出器４１６から、時間で変化する強度変動が同様に測定され、回転速度に換算される。
[0030]この実施形態では、中空コアファイバ共振フィルタ４１０および４２０は各々それぞれのレーザからの光の位相ノイズを除去するように機能する。さらに、中空コアファイバ共振フィルタ４１０および４２０は中実コアではなく中空コアを利用しているので、レーザ光源４０２および４０４の出力の光信号強度は、光強度が増加するとき寄生効果を生ずることなしに、中実コア共振フィルタを利用する先行技術の共振光ファイバジャイロスコープよりも高く設定することができる。そのため、中空コアファイバ共振フィルタ４１０および４２０を含むことは、共振光ファイバジャイロスコープ４００からの回転速度測定の精度を向上させるように働く。
[0031]図５は、中空コア共振フィルタに関する本発明の１つの実施形態の方法である。代替の実施形態において、図５に関して説明する方法が当てはまり、図１〜図４に関して上述した実施形態と全体的にまたは部分的に組み合わせることができる。この方法は５００で始まり、第１の中実コアファイバを通して光ビームを送出する。この方法は５１０に進み、第１の中実コアファイバの端部からの光ビームを第１の自由空間間隙を横切らせて中空コアファイバの第１の端部に光学的に結合させる。第１の中実コアファイバの端部は、中空コアファイバの第１の端部から受け取った光ビームを反射して第１の自由空間間隙を横切らせて中空コアファイバの第１の端部に戻すように被覆される。この方法は５２０に進み、中空コアファイバの第２の端部からの光ビームを第２の自由空間間隙を横切らせて第２の中実コアファイバの端部に光学的に結合させる。第２の中実コアファイバの端部は、中空コアファイバの第２の端部から受け取った光ビームを反射して第２の自由空間間隙を横切らせて中空コアファイバの第２の端部に戻すように被覆される。
[0032]中実コアファイバの中実コアファイバ先端部は、それぞれ、中空コアファイバの第１の端部および第２の端部に隣接して位置合わせされる。ファイバ先端部１３１および１３３の面は各々低透過率被覆（１４０および１４２で示される）で被覆される。中実コアファイバ先端部の面に付けられる被覆はミラーとして効果的に機能して、光を反射して中空コアファイバに戻す。この構成により、中空コアファイバは、被覆された中実コアファイバ先端部と共に、中実コアピグテイルファイバの入力先端部および出力先端部の高反射被覆間の中空コアファイバに由来する共振空胴を形成する。例えば、１つの実施形態では、（例えば、レーザダイオードなどの光源からの）光は、第１の中実コアファイバから中空コアファイバ共振空胴に入り、低透過率被覆を通って中空コアファイバに入る。第２の中実コアファイバの低透過率被覆に達するのに際して、光のわずかな割合のみが第２の中実コアを通って出ていく。残りは反射されて中空コアファイバに戻る。光は再び中空コアファイバを通って横断し、第１の中実コアファイバに付けられた低透過率被覆に当たるのに際して、光のわずかな割合のみが送出されて第１の中実コアファイバに戻り、残りは再び反射されて中空コアファイバの第１の端部に戻り、光源から入る光に加えられる。したがって、共振空胴は中実コアファイバの先端部の高反射で低透過率の被覆に由来して機能して、中空コアファイバの２つの端部間で光の反射と次の再反射を繰り返して行う。上記で述べたように、１つの実施形態では、第１および第２の自由空間間隙は、レーリー範囲未満である中実コアファイバと中空コアファイバとの間の距離を与える。さらに、１つの実施形態では、中実コアファイバと中空コアファイバとの位置合わせは、図１および図３Ａ〜図３Ｂに関して上述したものなどのファイバ位置合わせベンチにより達成される。
例示の実施形態
[0033]例１は中空コア共振フィルタのための方法を含み、この方法は、第１の中実コアファイバを通して光ビームを送出するステップと、第１の中実コアファイバの端部からの光ビームを第１の自由空間間隙を横切らせて中空コアファイバの第１の端部に光学的に結合させるステップと、中空コアファイバの第２の端部からの光ビームを第２の自由空間間隙を横切らせて第２の中実コアファイバの端部に光学的に結合させるステップとを含み、第２の中実コアファイバの端部は、中空コアファイバの第２の端部から受け取った光ビームを反射して第２の自由空間間隙を横切らせて中空コアファイバの第２の端部に戻すように被覆され、第１の中実コアファイバの端部は、中空コアファイバの第１の端部から受け取った光ビームを反射して第１の自由空間間隙を横切らせて中空コアファイバの第１の端部に戻すように被覆される。
例示の実施形態
[0033]例１は中空コア共振フィルタのための方法を含み、この方法は、第１の中実コアファイバを通して光ビームを送出するステップと、第１の中実コアファイバの端部からの光ビームを第１の自由空間間隙を横切らせて中空コアファイバの第１の端部に光学的に結合させるステップと、中空コアファイバの第２の端部からの光ビームを第２の自由空間間隙を横切らせて第２の中実コアファイバの端部に光学的に結合させるステップとを含み、第２の中実コアファイバの端部は、中空コアファイバの第２の端部から受け取った光ビームを反射して第２の自由空間間隙を横切らせて中空コアファイバの第２の端部に戻すように被覆され、第１の中実コアファイバの端部は、中空コアファイバの第１の端部から受け取った光ビームを反射して第１の自由空間間隙を横切らせて中空コアファイバの第１の端部に戻すように被覆される。
[0034]例２は例１の方法を含み、第１の中実コアファイバの端部および中空コアファイバの第１の端部は、レーリー範囲未満の距離δだけ第１の自由空間間隙によって離隔される。
[0035]例３は例１〜例２のいずれかの方法を含み、第２の中実コアファイバの端部および中空コアファイバの第２の端部は、レーリー範囲未満の距離δだけ第２の自由空間間隙によって離隔される。
[0036]例４は例１〜例３のいずれかの方法を含み、第１の中実コアファイバをファイバ位置合わせベンチの第１のＶ溝内に固定し、中空コアファイバの第１の端部をファイバ位置合わせベンチの第２のＶ溝内に固定することによって第１の中実コアファイバと中空コアファイバの第１の端部とを位置合わせするステップをさらに含み、ファイバ位置合わせベンチはシリコン結晶材料から形成される。
[0037]例５は例４の方法を含み、ファイバ位置合わせベンチは第１の中実コアファイバと中空コアファイバの第１の端部との間の結合点に横断Ｖ溝を含み、横断Ｖ溝は、第１の中実コアファイバの一部および中空コアファイバの端部の一部が結合点で片持ち梁にされるように支持を取り除く。
[0038]例６は中空コアファイバ共振空胴を含み、共振空胴は、第１の端部および第２の端部を有する中空コアファイバと、中実コアファイバ材料の第１のピグテイルファイバと、中実コアファイバ材料の第２のピグテイルファイバとを含み、第１のピグテイルファイバのファイバ先端部は、第１のピグテイルファイバからの光を第１の自由空間間隙を横切らせて中空コアファイバに結合させるように中空コアファイバの第１の端部に光学的に位置合わせされ、第２のピグテイルファイバのファイバ先端部は、第２のピグテイルファイバからの光を第２の自由空間間隙を横切らせて中空コアファイバに結合させるように中空コアファイバの第２の端部に光学的に位置合わせされ、第２のピグテイルファイバのファイバ先端部は、中空コアファイバの第２の端部から受け取った光を反射して第２の自由空間間隙を横切らせて中空コアファイバの第２の端部に戻すように被覆され、第１のピグテイルファイバのファイバ先端部は、中空コアファイバの第１の端部から受け取った光を反射して第１の自由空間間隙を横切らせて中空コアファイバの第１の端部に戻すように被覆される。
[0039]例７は例６の共振空胴を含み、第１のピグテイルファイバおよび第２のピグテイルファイバの一方または両方は、ある長さの偏波保持ファイバを含む。
[0040]例８は例６〜例７のいずれかの共振空胴を含み、第１のピグテイルファイバのファイバ先端部を第１のＶ溝内に、および中空コアファイバの第１の端部を第２のＶ溝内に固定するシリコン材料の第１のファイバ位置合わせベンチをさらに含む。
[0040]例８は例６〜例７のいずれかの共振空胴を含み、第１のピグテイルファイバのファイバ先端部を第１のＶ溝内に、および中空コアファイバの第１の端部を第２のＶ溝内に固定するシリコン材料の第１のファイバ位置合わせベンチをさらに含む。
[0041]例９は例８の共振空胴を含み、第１のファイバ位置合わせベンチは、第１の中実コアファイバの一部および中空コアファイバの端部の一部が結合点で片持ち梁にされるように、第１のピグテイルファイバのファイバ先端部と中空コアファイバの第１の端部との間の結合点に横断Ｖ溝をさらに含む。
[0042]例１０は例６〜例９のいずれかの共振空胴を含み、第１のピグテイルファイバのファイバ先端部および中空コアファイバの第１の端部はレーリー範囲未満の距離δだけ第１の自由空間間隙によって離隔される。
[0043]例１１は例６〜例１０のいずれかの共振空胴を含み、第２のピグテイルファイバのファイバ先端部および中空コアファイバの第２の端部はレーリー範囲未満の距離δだけ第２の自由空間間隙によって離隔される。
[0044]例１２は例６〜例１１のいずれかの共振空胴を含み、第１のピグテイルファイバのファイバ先端部に付けられた第１の被覆および第２のピグテイルファイバのファイバ先端部に付けられた第２の被覆は各々第１のピグテイルに入るある帯域幅の光が中空コアファイバ内で共振することになるような透過および反射の性質を有する。
[0045]例１３は共振光ファイバジャイロスコープを含み、このジャイロスコープは、第１のレーザ光源と、入力端部および出力端部を有する第１の中空コアファイバ共振空胴フィルタであり、第１の中空コアファイバ共振空胴フィルタの第１の端部が第１のレーザ光源に結合される、第１の中空コアファイバ共振空胴フィルタと、第１の端部および第２の端部を有する回転速度感知ループと、第１の中空コアファイバ共振空胴フィルタの出力端部、第１の光検出器、および回転速度感知ループの第１の端部に結合された第１のサーキュレータであり、第１の中空コアファイバ共振空胴フィルタから受け取った光を回転速度感知ループの第１の端部に、および回転速度感知ループの第１の端部から受け取った光を第１の光検出器に渡す、第１のサーキュレータと、第２のレーザ光源と、入力端部および出力端部を有する第２の中空コアファイバ共振空胴フィルタであり、第２の中空コアファイバ共振空胴フィルタの第１の端部が第２のレーザ光源に結合される入力部である、第２の中空コアファイバ共振空胴フィルタと、第２の中空コアファイバ共振空胴フィルタの出力端部、第２の光検出器、および回転速度感知ループの第２の端部に結合された第２のサーキュレータであり、第２の中空コアファイバ共振空胴フィルタから受け取った光を回転速度感知ループの第２の端部に、および回転速度感知ループの第２の端部から受け取った光を第２の光検知器に渡す、第２のサーキュレータとを含み、第１の中空コアファイバ共振空胴フィルタおよび第２の中空コアファイバ共振空胴フィルタは各々第１の端部および第２の端部を有する中空コアファイバと、中実コアファイバ材料の第１のピグテイルファイバと、中実コアファイバ材料の第２のピグテイルファイバとを含み、第１のピグテイルファイバのファイバ先端部は、第１のピグテイルファイバからの光を第１の自由空間間隙を横切らせて中空コアファイバに結合させるように中空コアファイバの第１の端部に光学的に位置合わせされ、第２のピグテイルファイバのファイバ先端部は、第２のピグテイルファイバからの光を第２の自由空間間隙を横切らせて中空コアファイバに結合させるように中空コアファイバの第２の端部に光学的に位置合わせされ、第２のピグテイルファイバのファイバ先端部は、中空コアファイバの第２の端部から受け取った光を反射して第２の自由空間間隙を横切らせて中空コアファイバの第２の端部に戻すように被覆され、第１のピグテイルファイバのファイバ先端部は、中空コアファイバの第１の端部から受け取った光を反射して第１の自由空間間隙を横切らせて中空コアファイバの第１の端部に戻すように被覆される。
[0046]例１４は例１３のジャイロスコープを含み、第１のピグテイルファイバおよび第２のピグテイルファイバの一方または両方は、ある長さの偏波保持ファイバを含む。
[0047]例１５は例１３〜例１４のいずれかのジャイロスコープを含み、第１の中空コアファイバ共振空胴フィルタおよび第２の中空コアファイバ共振空胴フィルタは各々第１のピグテイルファイバのファイバ先端部を第１のＶ溝内に、および中空コアファイバの第１の端部を第２のＶ溝内に固定するシリコン材料の第１のファイバ位置合わせベンチと、第２のピグテイルファイバのファイバ先端部を第３のＶ溝内に、および中空コアファイバの第２の端部を第４のＶ溝内に固定するシリコン材料の第２のファイバ位置合わせベンチとをさらに含む。
[0047]例１５は例１３〜例１４のいずれかのジャイロスコープを含み、第１の中空コアファイバ共振空胴フィルタおよび第２の中空コアファイバ共振空胴フィルタは各々第１のピグテイルファイバのファイバ先端部を第１のＶ溝内に、および中空コアファイバの第１の端部を第２のＶ溝内に固定するシリコン材料の第１のファイバ位置合わせベンチと、第２のピグテイルファイバのファイバ先端部を第３のＶ溝内に、および中空コアファイバの第２の端部を第４のＶ溝内に固定するシリコン材料の第２のファイバ位置合わせベンチとをさらに含む。
[0048]例１６は例１５のジャイロスコープを含み、第１のファイバ位置合わせベンチおよび第２のファイバ位置合わせベンチは各々横断Ｖ溝をさらに含む。
[0049]例１７は例１３〜例１６のいずれかのジャイロスコープを含み、第１のピグテイルファイバのファイバ先端部および中空コアファイバの第１の端部はレーリー範囲未満の距離δだけ第１の自由空間間隙によって離隔される。
[0049]例１７は例１３〜例１６のいずれかのジャイロスコープを含み、第１のピグテイルファイバのファイバ先端部および中空コアファイバの第１の端部はレーリー範囲未満の距離δだけ第１の自由空間間隙によって離隔される。
[0050]例１８は例１３〜例１７のいずれかのジャイロスコープを含み、第２のピグテイルファイバのファイバ先端部および中空コアファイバの第２の端部はレーリー範囲未満の距離δだけ第２の自由空間間隙によって離隔される。
[0051]例１９は例１３〜例１８のいずれかのジャイロスコープを含み、第１のピグテイルファイバのファイバ先端部に付けられた第１の被覆および第２のピグテイルファイバのファイバ先端部に付けられた第２の被覆は各々第１のピグテイルに入るある帯域幅の光が中空コアファイバ内で共振することになるような透過および反射の性質を有する。
[0052]例２０は例１３〜例２０のいずれかのジャイロスコープを含み、第１の光検知器は、回転速度感知ループを左回りに通って移動する光の時間で変化する強度変動を測定し、第２の光検知器は、回転速度感知ループを右回りに通って移動する光の時間で変化する強度変動を測定する。
[0053]特定の実施形態が本明細書で図示および説明されたが、同じ目的を達成するように意図されるいかなる構成も示された特定の実施形態の代わりに用いることができることが当業者なら理解されよう。本出願は本発明の任意の改変形態または変更形態を含むことが意図される。したがって、本出願は、本発明の任意の改変形態または変更形態を含むことが明白に意図される。したがって、本発明は本明細書の特許請求の範囲およびその均等物によってのみ限定されることが明白に意図される。
１００ 中空コアファイバ共振空胴
１１０ 中空コアファイバ
１１５ ＰＺＴ
１２０ 中空コアファイバの入力端部
１２２ 中空コアファイバの出力端部
１２５ 間隙
１３０ 第１のピグテイルファイバ、入力ファイバ
１３１、１３３ ファイバ先端部
１３２ 第２のピグテイルファイバ、出力ファイバ
１４０、１４２ 低透過率被覆
１５０ ファイバ位置合わせベンチ
１７０ 光
３００ ファイバ位置合わせベンチ
３１０ シリコン結晶基板
３１２、３１４ 大きいＶ溝
３１６、３１８ 小さいＶ溝
３２０ 横断Ｖ溝
３５０ ファイバ位置合わせベンチカバー
３５２、３５４ Ｖ溝
３５６ 空胴
４００ 共振光ファイバジャイロスコープ
４０２ 第１のレーザ光源
４０４ 第２のレーザ光源
４１０ 第１の中空コアファイバ共振フィルタ
４１２ 第１のサーキュレータ
４１４、４２４ カプラ
４１６、４２６ 光検出器
４２０ 第２の中空コアファイバ共振フィルタ
４２２ 第２のサーキュレータ
４３０ 回転速度感知ループ
１１０ 中空コアファイバ
１１５ ＰＺＴ
１２０ 中空コアファイバの入力端部
１２２ 中空コアファイバの出力端部
１２５ 間隙
１３０ 第１のピグテイルファイバ、入力ファイバ
１３１、１３３ ファイバ先端部
１３２ 第２のピグテイルファイバ、出力ファイバ
１４０、１４２ 低透過率被覆
１５０ ファイバ位置合わせベンチ
１７０ 光
３００ ファイバ位置合わせベンチ
３１０ シリコン結晶基板
３１２、３１４ 大きいＶ溝
３１６、３１８ 小さいＶ溝
３２０ 横断Ｖ溝
３５０ ファイバ位置合わせベンチカバー
３５２、３５４ Ｖ溝
３５６ 空胴
４００ 共振光ファイバジャイロスコープ
４０２ 第１のレーザ光源
４０４ 第２のレーザ光源
４１０ 第１の中空コアファイバ共振フィルタ
４１２ 第１のサーキュレータ
４１４、４２４ カプラ
４１６、４２６ 光検出器
４２０ 第２の中空コアファイバ共振フィルタ
４２２ 第２のサーキュレータ
４３０ 回転速度感知ループ
Claims (3)
- 中空コア共振フィルタのための方法であって、
第１の中実コアファイバ１３０を通して光ビームを送出するステップと、
前記第１の中実コアファイバ１３０の端部１３１からの前記光ビームを第１の自由空間間隙１２５を横切らせて中空コアファイバ１１０の第１の端部１２０に光学的に結合させるステップと、
前記中空コアファイバ１１０の第２の端部１２２からの前記光ビームを第２の自由空間間隙１２５を横切らせて第２の中実コアファイバの端部１３３に光学的に結合させるステップと
を含み、
前記第２の中実コアファイバの前記端部１３３が、前記中空コアファイバ１１０の前記第２の端部１２２から受け取った前記光ビームを反射して前記第２の自由空間間隙１２５を横切らせて前記中空コアファイバ１１０の前記第２の端部１２２に戻すように被覆１４２され、
前記第１の中実コアファイバ１３０の前記端部１３１が、前記中空コアファイバ１１０の前記第１の端部１２０から受け取った前記光ビームを反射して前記第１の自由空間間隙１２５を横切らせて前記中空コアファイバ１１０の前記第１の端部１２０に戻すように被覆１４０される方法。 - 中空コアファイバ１１０の共振空胴であって、
第１の端部１２０および第２の端部１２２を有する中空コアファイバ１１０と、
中実コアファイバ材料の第１のピグテイルファイバ１３０と、
中実コアファイバ材料の第２のピグテイルファイバ１３２と
を含み、
前記第１のピグテイルファイバのファイバ先端部１３１が、前記第１のピグテイルファイバ１３０からの光を第１の自由空間間隙１２５を横切らせて前記中空コアファイバ１１０に結合させるように前記中空コアファイバ１１０の前記第１の端部１２０に光学的に位置合わせされ、
前記第２のピグテイルファイバのファイバ先端部１３３が、前記第２のピグテイルファイバからの光を第２の自由空間間隙１２５を横切らせて前記中空コアファイバ１１０に結合させるように前記中空コアファイバ１１０の前記第２の端部１２２に光学的に位置合わせされ、
前記第２のピグテイルファイバ１３２の前記ファイバ先端部１３３が、前記中空コアファイバ１１０の前記第２の端部１２２から受け取った光を反射して前記第２の自由空間間隙１２５を横切らせて前記中空コアファイバ１１０の前記第２の端部１２２に戻すように被覆１４２され、
前記第１のピグテイルファイバ１３０の前記ファイバ先端部１３１が、前記中空コアファイバ１１０の前記第１の端部１２０から受け取った光を反射して前記第１の自由空間間隙１２５を横切らせて前記中空コアファイバ１１０の前記第１の端部１２０に戻すように被覆１４０される共振空胴。 - 前記ファイバ先端部１３１および前記中空コアファイバ１１０の前記第１の端部１２０がレーリー範囲未満の距離δだけ前記第１の自由空間間隙１２５によって離隔され、
前記ファイバ先端部１３３および前記中空コアファイバ１１０の前記第２の端部１２２が前記レーリー範囲未満の距離δだけ前記第２の自由空間間隙１２５によって離隔される請求項１に記載の方法または請求項２に記載の共振空胴。
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