JP2015215346A - 側波帯ヘテロダイン検出変調において周波数が重ならない共振型光ファイバジャイロ - Google Patents

Abstract

【課題】共振型光ファイバジャイロ（ＲＦＯＧ）を提供すること。【解決手段】ＲＦＯＧは、ファイバコイルと、第１のおよび第２のレーザと、第１および第２の位相変調器と、共通位相変調器とを備える。第１のレーザは、ＣＷ入力光をファイバコイルのＣＷ方向に伝搬するように発生させる。第２のレーザは、ＣＣＷ入力光をファイバコイルのＣＣＷ方向に伝搬するように発生させる。第１の位相変調器は、変調周波数ｆ１＝（ｎ＋０．５）＊ＦＳＲでＣＷ入力光を変調する。第２の位相変調器は、変調周波数ｆ２＝（ｍ＋０．５）＊ＦＳＲでＣＣＷ入力光を変調し、主要な側波帯の重なりが防がれるようになっている。第１の変調器および第２の変調器の位相変調振幅は、ＣＷおよびＣＣＷ入力光の光搬送波成分を実質的に抑制する。共通位相変調器は、共通位相変調周波数および共通位相振幅でＣＷおよびＣＣＷ入力光を変調するように構成されている。【選択図】図１

Description

本願発明の一実施例は、例えば、側波帯ヘテロダイン検出変調において周波数が重ならない共振型光ファイバジャイロに関する。

[0001]共振型光ファイバジャイロ（ＲＦＯＧ）は、共振器の時計回り（ＣＷ）方向および反時計回り（ＣＣＷ）方向の光の伝搬の間の共振周波数の差を検出することにより回転速度を測定する。ＲＦＯＧの回転速度が小さいとき、周波数の差はとても小さい。この場合には、背景反射光が逆方向に伝搬する光と干渉し、これは、回転速度の検出に大きな誤差を引き起こす。

[0002]この問題を克服する現在利用可能な技法は、レーザ周波数の重なりを防ぐためにいくつかの異なる共振モードを用いる。いくつかの現在利用可能な技法は、自由スペクトル領域（ＦＳＲ）の変動により引き起こされた誤差を取り去るために３つ以上のレーザを必要とする。他の現在利用可能な技法は、ＦＳＲを正確に測定して取り去るために周波数切替え技法を用いる。これらの現在利用可能な技法は、複雑さおよびＲＦＯＧのコストを増す。

本願発明の一実施例は、例えば、側波帯ヘテロダイン検出変調において周波数が重ならない共振型光ファイバジャイロに関する。

[0003]本出願は、共振型光ファイバジャイロ（ＲＦＯＧ）に関する。共振型光ファイバジャイロは、ファイバコイルと、第１のレーザと、第２のレーザと、第１の位相変調器と、第２の位相変調器と、共通位相変調器とを備える。ファイバコイルは、共振器を形成する。第１のレーザは、時計回り（ＣＷ）入力光をファイバコイルのＣＷ方向に伝搬するように発生させる。第２のレーザは、反時計回り（ＣＣＷ）入力光をファイバコイルのＣＣＷ方向に伝搬するように発生させる。第１の位相変調器は、ＣＷ方向にファイバコイルの中に結合される前に、ｎがゼロまたは正の整数である場合に、第１の変調周波数ｆ_１＝（ｎ＋０．５）＊ＦＳＲでＣＷ入力光を変調する。第１の変調器の位相変調振幅は、ファイバコイルの中に結合される前にＣＷ入力光の光搬送波成分を実質的に抑制するように選択される。第２の位相変調器は、ｍがゼロまたは正の整数であると共にｎとは異なる場合にＣＣＷ方向にファイバコイルの中に結合される前に第２の変調周波数ｆ_２＝（ｍ＋０．５）＊ＦＳＲでＣＣＷ入力光を変調する。整数ｎおよびｍは、ＣＷ入力光およびＣＣＷ入力光の主要な側波帯の重なりを防ぐように選択される。第２の変調器の位相変調振幅は、ファイバコイルの中に結合される前にＣＣＷ入力光の光搬送波成分を実質的に抑制するように選択される。共通位相変調器は、共通位相変調周波数および共通位相振幅でＣＷ入力光およびＣＣＷ入力光を変調するように構成されている。

[0004]図面が例示的実施形態だけを示しており、したがって範囲の限定とみなされるべきでないと理解され、例示的実施形態は、以下の添付図面を用いることによって追加の特定および詳細を用いて説明される。

[0005]搬送周波数を抑制すると共に側波帯ヘテロダイン検出変調を実施する２レーザＲＦＯＧ構成の一実施形態のブロック図である。 [0006]２つの異なる変調方式について、共振器のＦＳＲモード、ＣＷ搬送周波数、ＣＣＷ搬送周波数、変調されたＣＷ搬送周波数の上側側波帯および下側側波帯、ならびに変調されたＣＣＷ搬送周波数の上側側波帯および下側側波帯の間の例示的な周波数の関係を示す図である。 ２つの異なる変調方式について、共振器のＦＳＲモード、ＣＷ搬送周波数、ＣＣＷ搬送周波数、変調されたＣＷ搬送周波数の上側側波帯および下側側波帯、ならびに変調されたＣＣＷ搬送周波数の上側側波帯および下側側波帯の間の例示的な周波数の関係を示す図である。 [0007]搬送周波数を抑制すると共に側波帯ヘテロダイン検出変調を実施する３レーザＲＦＯＧ構成の一実施形態のブロック図である。 [0008]共振型光ファイバジャイロにおいて搬送周波数を抑制すると共に側波帯ヘテロダイン検出変調を実施する方法の一実施形態の流れ図である。

[0009]一般的な慣行によれば、記載された様々な特徴は、原寸に比例して描いたものではなく、例示的実施形態に関連した特定の特徴を強調するように描かれる。参照符号は、図およびテキスト全体を通じて同じ要素を示す。

[0010]以下の詳細な説明では、その一部を形成する添付図面の参照がなされ、そこには特定の例示の実施形態が示されている。しかし、他の実施形態が利用されてもよいこと、および論理的、機械的、および電気的な変更がなされてもよいことを理解されたい。さらに、図面および明細書に示されたこの方法は、個々の他のステップが実行され得る順序を限定するものとして解釈されるべきでない。したがって、以下の詳細な説明は、限定の意味でとらえられるべきではい。

[0011]後述の実施形態は、レーザの個数を減少させ、時計回り（ＣＷ）光ビームおよび反時計回り（ＣＣＷ）光ビームの搬送波を抑制するために「搬送波抑制変調」（ＣＳＭ）を用いてＲＦＯＧの動作を簡単にする。位相変調振幅は、ほとんどすべての光搬送波電力をその変調側波帯に変換するように注意深く選択され、それにより各光ビームの搬送波が、完全に抑制される。搬送波抑制変調に加えて、本明細書に記載されたＲＦＯＧの実施形態は、検出可能なパワーを有する何らかのＣＥおよびＣＣＷ周波数成分の重なりを防ぐために、ＣＷ光ビームおよびＣＣＷ光ビームについての異なる変調周波数を選択する。このように、ＣＷおよびＣＣＷ共振検出のために同じ搬送周波数を有する２つのレーザは、相互干渉することなく同じ共振へロックされる。加えて、共通変調は、側波帯ヘテロダイン検出（ＳＨＤ）変調のためにＣＷ光ビームとＣＣＷ光ビームの両方に適用される。この簡単にされたＲＦＯＧ構成は、性能の改善、および現在利用可能なＲＦＯＧ構成についてコストの減少をもたらす。

[0012]図１は、搬送周波数を抑制すると共に側波帯ヘテロダイン検出変調を実施する２レーザＲＦＯＧ構成の一実施形態のブロック図である。ＲＦＯＧ１０は、ファイバコイル１５０と、第１のレーザ１０６と、第２のレーザ１０５と、第１の側波帯ヘテロダイン検出（ＳＨＤ）変調発生器１０１と、第２の側波帯ヘテロダイン検出（ＳＨＤ）変調発生器１０２と、第１のカプラ１５１と、第２のカプラ１５２と、第１の検出器１１８と、第２の検出器１１９と、第３の検出器１１６と、第４の検出器１１５と、第１の光サーキュレータ１１４と、第２の光サーキュレータ１１３と、第１の位相変調器１１２と、第２の位相変調器１１１と、共通変調信号発生器２９０と、圧電トランスデューサ（ＰＺＴ）１５５と、第１のサーボ２５１と、第２のサーボ２５２と、第１のバイアス補正サーボ２６１と、第２のバイアス補正サーボ２６２とを備える。

[0013]ＲＦＯＧのセンシングファイバコイル１５０は、共振器を形成しており、これは本明細書において「共振器１５０」および「センシング共振器１５０」とも呼ばれる。共振周波数（ｆ_ｒ）は、
ｆ_ｒ＝ｋ＊ｃ／Ｌ＝ｋ＊ＦＳＲ 式（１）
のように数学的に記述され、ただし、ｋは正の整数、Ｌは共振器１５０の（ファイバの屈折率を考慮に入れた）共振器往復光路長であり、ｃは光速である。

[0014]第１のレーザ１０６は、時計回り（ＣＷ）光１２６を共振器１５０のＣＷ方向に伝搬するように発生させる。第１のレーザ１０６は、本明細書において「ＣＷレーザ１０６」とも呼ばれる。ＣＷ光１２６は、本明細書において「ＣＷ入力光１２６」とも呼ばれる。第１の位相変調器１１２は、ＣＷ入力光１２６が共振器１５０の中に結合される前に、ＣＷ入力光１２６を変調する。第１の位相変調器１１２から出力されたＣＷ入力光１２６は、第１の光サーキュレータ１１４を通過させられて、第１のカプラ１５１を介してジャイロ共振器１５０の中に結合する。第１のカプラ１５１は、（図１に示された）ＣＷ方向に第１のレーザ１０６のＣＷ光１２６を共振器１５０の中に結合する。第１の光サーキュレータ１１４は、第１のレーザ１０６からのＣＷ入力光１２６を第１のカプラ１５１へ向けると共に、第１のカプラ１５１からのＣＣＷ出力光１３１を第４の検出器１１５へ向ける。

[0015]第２のレーザ１０５は、反時計回り（ＣＣＷ）光１２５を共振器１５０のＣＣＷ方向に伝搬するように発生させる。第２のレーザ１０５は、本明細書において「ＣＣＷレーザ１０５」とも呼ばれる。ＣＣＷ光１２５は、本明細書において「ＣＣＷ入力光１２５」とも呼ばれる。第２の位相変調器１１１は、ＣＣＷ入力光１２５が共振器１５０の中に結合される前に、ＣＣＷ入力光１２５を変調する。第２の位相変調器１１１から出力されたＣＣＷ入力光１２５は、第２の光サーキュレータ１１３を通過させられて、第２のカプラ１５２を介してジャイロ共振器１５０の中に結合する。第２のカプラ１５２は、ＣＣＷ方向に第２のレーザ１０５のＣＣＷ光１２５を共振器１５０の中に結合する。第２の光サーキュレータ１１３は、第２のレーザ１０５からのＣＣＷ入力光１２５を第２のカプラ１５２へ向けると共に、第２のカプラ１５２からのＣＷ出力光１３０を第３の検出器１１６へ向ける。

[0016]第１の検出器１１８は、本明細書においてＣＷ反射信号検出器１１８とも呼ばれる。第１の検出器１１８は、第１のカプラ１５１から伝送されたＣＷ出力光１２８を受け入れる。第２の検出器１１９は、本明細書においてＣＣＷ反射信号検出器１１９とも呼ばれる。第２の検出器１１９は、第２のカプラ１５２からＣＣＷ出力光１２９を受け入れる。第３の検出器１１６は、ＣＷ伝送信号検出器１１６とも呼ばれる。第３の検出器１１９は、第２のカプラ１５２から第２の光サーキュレータ１１３を介してＣＷ出力光１３０を受け入れる。第４の検出器１１５は、本明細書においてＣＣＷ伝送信号検出器１１５とも呼ばれる。第４の検出器１１５は、第１のカプラ１５１から第１の光サーキュレータ１１４を介してＣＣＷ出力光１３１を受け入れる。

[0017]ＣＷ入力光１２６が第１のカプラ１５１の中に結合される前に、第１の位相変調器１１２は、ｎがゼロまたは正の整数である場合に、以下の第１の変調周波数、すなわち、
ｆ_１＝（ｎ＋０．５）＊ＦＳＲ 式（２）
でＣＷ入力光１２６を変調する。第１のＳＨＤ変調発生器１０１は、ＣＷ入力光１２６に適用される位相変調の振幅を制御する信号３１４を供給するために第１の位相変調器１１２に通信可能に結合される。第１の位相変調器１１２の位相変調振幅は、ＣＷ光１２６が共振器１５０の中に結合される前に、ＣＷ光１２６の光搬送波成分ｆ_ｃ，ｃｗを実質的に抑制するように選択される。ＣＷ入力光１２６の位相変調は、図２および図３に示されるように、ＣＷ搬送周波数ｆ_ｃ，ｃｗを抑制することに加えて、上側側波帯および下側側波帯を発生させる。

[0018]当業者に知られているように、位相変調振幅は、以下の式、すなわち、
Ｅ（ｎω）＝Ｊ_ｎ（Ｍ）Ｅ_０ｅ^{（ｉｎωｔ）} 式（３）
に基づいて変調された出力の搬送波および側波帯の強度を決定し、ただし、第ｎ高調波（搬送波の場合、ｎ＝０）の電磁場は、ラジアンを単位にした位相変調振幅Ｍに対して、ベッセル関数Ｊ_ｎ（Ｍ）に比例している。本明細書に記載されたＲＦＯＧの実施形態では、変調振幅は、第１のレーザ１０６と第２のレーザ１０５の両方についての搬送周波数を実質的に抑制する値を選択するようにＭを設定することにより正確に制御される。例えば、Ｍ＝２．４０５またはＭ＝５．５２であるとき、Ｊ_０（Ｍ）＝０であり、搬送波強度は、ゼロに等しく、したがって抑制される。他のより大きい値のＭは、当業者に知られているように、搬送波強度を抑制する。

[0019]同様に、ＣＣＷ入力光１２５が第２のカプラ１５２の中に結合される前に、第２の位相変調器１１１は、ｍがゼロまたは正の整数であると共に式３のｎとは異なる場合に、以下の第２の変調周波数、すなわち、
ｆ_２＝（ｍ＋０．５）＊ＦＳＲ 式（４）
で第２のレーザ光１２５を変調する。整数ｎおよびｍは、ＣＷおよびＣＣＷ光の主要な側波帯の重なりを防ぐように選択される。第２のＳＨＤ変調発生器１０２は、ＣＣＷ入力光１２５に適用される位相変調の振幅を制御する信号３２４を供給するために第２の位相変調器１１１に通信可能に結合される。第２の位相変調器１１１の位相変調振幅は、ＣＣＷ入力光１２５が共振器１５０の中に結合される前に、ＣＣＷ入力光１２５の光搬送波成分ｆ_{ｃ，ＣＣＷ}を実質的に抑制するように選択される。ＣＣＷ入力光１２５のこの変調は、図２および図３に示されるように、ＣＣＷ搬送周波数ｆ_{ｃ，ＣＣＷ}を抑制することに加えて、上側側波帯および下側側波帯をやはり発生させる。

[0020]図２および図３は、２つの異なる変調方式について、共振器１５０の共振モード３００、ＣＷ搬送周波数ｆ_{ｃ，ＣＣＷ}３５０、ＣＣＷ搬送周波数ｆ_{ｃ，ＣＣＷ}３６０、搬送周波数ｆ_ｃ，ｃｗ３５０で変調されたＣＷの３５５で全体的に表された上側側波帯および下側側波帯、および搬送周波数ｆ_{ｃ，ＣＣＷ}３５０で変調されたＣＣＷの３６５で全体的に表された上側側波帯および下側側波帯の間の例示的な周波数の関係を示す。共振器１５０は、図２および図３の第１列に矢印３００で示されている多くの共振周波数を有する。隣接した共振モード３００は、自由スペクトル領域（ＦＳＲ）により隔てられている。共振モード３００は、本明細書では「共振モード３００」とも呼ばれる。

[0021]ＣＷレーザ１０６が変調されないとき、それは、図２および図３の第２列に示されたたった１つの周波数成分（すなわち、ＣＷ搬送周波数ｆ_ｃ，ｃｗ３５０）を含む。ＣＣＷレーザ１０５が変調されないとき、それは、図２および図３の第４列に示されたたった１つの周波数成分（すなわち、ＣＣＷ搬送周波数ｆ_{ｃ，ＣＣＷ}３６０）を含む。ＣＷ搬送周波数ｆ_{ｃ，ＣＣＷ}３５０およびＣＣＷ搬送周波数ｆ_{ｃ，ＣＣＷ}３６０は、２つの隣接した共振モード３０１と３０２の中間にある同じ周波数である。

[0022]変調周波数ｆ_１＝ｆ_ＣＷ＝（ｎ＋０．５）ＦＳＲがＣＷ入力光１２６に加えられると共に、変調周波数ｆ_２＝ｆ_ＣＣＷ＝（ｍ＋０．５）ＦＳＲがＣＣＷ入力光１２５に加えられ、ただしｎ≠ｍであるとき、（図２および図３の第３列の）ＣＷ入力光１２６の発生した側波帯３５５は、（図２および図３の第５列の）ＣＣＷ入力光１２５の発生した側波帯３６５と重ならない。図２に示された変調方式では、ｎ＝０およびｍ＝６である。図３に示された変調方式では、ｎ＝５およびｍ＝６である。

[0023]図２に示された例示的な変調については、ＳＨＤ変調は、変調周波数ｆ_ＣＷ＝（０．５）ＦＳＲ（すなわち、ｎ＝０）でＣＷ入力ビーム１２６に加えられて、（０．５）ＦＳＲの倍数だけＣＷ搬送周波数ｆ_ｃ，ｃｗからずれた周波数である上側側波帯Ｕ−１、Ｕ−２、およびＵ−３、ならびに下側側波帯Ｌ−１、Ｌ−２、およびＬ−３を生成する。図２の第３列に示されるように、ＣＷ搬送周波数ｆ_ｃ，ｃｗは、上述のように、加えられた位相変調の振幅によりゼロ（またはほとんどゼロ）へ抑制されてしまっている。

[0024]図２に示された例示的な変調については、ＳＨＤ変調は、変調周波数ｆ_ＣＷ＝（６．５）ＦＳＲ（すなわち、ｍ＝６）でＣＣＷ入力ビーム１２５に加えられて、（６．５）ＦＳＲの倍数だけＣＣＷ搬送周波数ｆ_{ｃ，ＣＣＷ}からずれた周波数である上側側波帯Ｕ−１１、Ｕ−１２、およびＵ−１３、ならびに下側側波帯Ｌ−１１、Ｌ−１２、およびＬ−１３を生成する。図２の第５列に示されるように、ＣＣＷ搬送周波数ｆ_{ｃ，ＣＣＷ}は、上述のように、加えられた位相変調の振幅によりゼロ（またはほとんどゼロ）へ抑制されてしまっている。このように、両方のレーザ搬送周波数は、同じ２つの共振モード（例えば、図２および図３に示された共振モード３０１および共振モード３０２）の間でロックされる。レーザ搬送周波数ｆ_ｃ，ｃｗ＝ｆ_{ｃ，ＣＣＷ}は、（ｆ_ｃ，ｃｗ＝ｆ_{ｃ，ＣＣＷ}における）残りの搬送波電力がＣＷ伝送信号検出器１１６およびＣＣＷ伝送信号検出器１１５に到達しないように、ファイバコイル１５０の共振でロックされない。

[0025]上側側波帯Ｕ−１、Ｕ−２、およびＵ−３、ならびに下側側波帯Ｌ−１、Ｌ−２、およびＬ−３（図２の第３列）はいずれも、上側側波帯Ｕ−１１、Ｕ−１２、およびＵ−１３、ならびに下側側波帯Ｌ−１１、Ｌ−１２、およびＬ−１３（図２の第５列）のいずれとも重ならない。このように、ＣＷ入力光１２６およびＣＣＷ入力光１２５の重なった搬送周波数成分におけるパワーはなく、ＣＷ入力光１２６とＣＣＷ入力光１２５の間の干渉はない。上側側波帯Ｕ−１、Ｕ−２、およびＵ−３、ならびに下側側波帯Ｌ−１、Ｌ−２、およびＬ−３は、本明細書においてＣＷ入力光１２６の主要な側波帯と呼ばれる。上側側波帯Ｕ−１１、Ｕ−１２、およびＵ−１３、ならびに下側側波帯Ｌ−１１、Ｌ−３２、およびＬ−１３は、本明細書においてＣＣＷ入力光１２５の主要な側波帯と呼ばれる。図２に示された側波帯３５５および３６５の多くは、共振器１５０を通過し、対応する検出器（例えば、第１の検出器１１８、第２の検出器１１９、第３の検出器１１６、および第４の検出器１１５）に到達する。

[0026]ＣＷレーザ１０６の側波帯成分の光パワーは、高調波の次数が増加するにつれて素早く減少する。ＣＣＷ入力光１２５の第１高調波（第５列の側波帯Ｕ−１１およびＬ−１１）の周波数において、ＣＷ上側側波帯および下側側波帯（図２の第３列）のパワーは、ゼロに近くにすでに減じられており、２つの側波帯の間に無視できる程度の干渉をもたらす。ＣＣＷ入力ビーム１２５の第１側波帯（第５列の側波帯Ｕ−１１およびＬ−１１）とＣＷ入力ビーム１２６の第１３側波帯（図示せず）との重なりが存在することに留意されたい。しかし、ＣＷ入力ビーム１２６の第１３側波帯は、無視できる程度である振幅１．６×１０^−９（すなわち、式３によれば、Ｊ_１３（２．４０５）＝１．６×１０−９）を有する。無視できる程度のパワーを含む高次側波帯は、ＣＷ入力光およびＣＣＷ入力光の主要な側波帯ではなく、搬送波（例えば、３５０および３６０）が実質的に抑制される場合に、ＲＦＯＧ１０（図１）の性能の劣化を引き起こさない。

[0027]図３に示された例示的な変調については、ＳＨＤ変調は、変調周波数ｆ_ＣＷ＝（５．５）ＦＳＲ（すなわち、ｎ＝５）でＣＷ入力ビーム１２６に加えられて、（５．５）ＦＳＲの倍数だけＣＷ搬送周波数ｆ_ｃ，ｃｗからずれた周波数である上側側波帯Ｕ−２１、Ｕ−２２、およびＵ−２３、ならびに下側側波帯Ｌ−２１、Ｌ−２２、およびＬ−２３を生成する。図３の第３列に示されるように、ＣＷ搬送周波数ｆ_ｃ，ｃｗは、上述のように、加えられた位相変調の振幅を適切に選択することによりゼロ（またはほとんどゼロ）へ抑制されてしまっている。

[0028]図３に示された例示的な変調については、ＳＨＤ変調は、変調周波数ｆ_ＣＷ＝（６．５）ＦＳＲ（すなわち、ｍ＝６）でＣＣＷ入力ビーム１２５に加えられて、（６．５）ＦＳＲの倍数だけＣＣＷ搬送周波数ｆ_{ｃ，ＣＣＷ}からずれた周波数である上側側波帯Ｕ−３１、Ｕ−３２、およびＵ−３３、ならびに下側側波帯Ｌ−３１、Ｌ−３２、およびＬ−３３を生成する。図３の第５列に示されるように、ＣＣＷ搬送周波数ｆ_{ｃ，ＣＣＷ}は、上述のように、加えられた位相変調の振幅を適切に選択することによりゼロ（またはほとんどゼロ）へ抑制されてしまっている。

[0029]上側側波帯Ｕ−２１、Ｕ−２２、およびＵ−２３、ならびに下側側波帯Ｌ−２１、Ｌ−２２、およびＬ−２３（図３の第３列）はいずれも、上側側波帯Ｕ−３１、Ｕ−３２、およびＵ−３３、ならびに下側側波帯Ｌ−３１、Ｌ−３２、およびＬ−３３（図３の第５列）のいずれとも重ならない。このように、ＣＷ入力光１２６およびＣＣＷ入力光１２５の重なった搬送周波数成分におけるパワーはなく、ＣＷ入力光１２６とＣＣＷ入力光１２５の間の干渉はない。これらの上側側波帯Ｕ−２１、Ｕ−２２、およびＵ−２３、ならびに下側側波帯Ｌ−２１、Ｌ−２２、およびＬ−２３（図３の第３列）の各々は、上側側波帯Ｕ−３１、Ｕ−３２、およびＵ−３３、ならびに下側側波帯Ｌ−３１、Ｌ−３２、およびＬ−３３（図３の第５列）の各々から少なくとも１ＦＳＲだけずれていることに留意されたい。上側側波帯Ｕ−２１、Ｕ−２２、およびＵ−２３、ならびに下側側波帯Ｌ−２１、Ｌ−２２、およびＬ−２３は、本明細書においてＣＷ入力光１２６の主要な側波帯と呼ばれる。上側側波帯Ｕ−３１、Ｕ−３２、およびＵ−３３、ならびに下側側波帯Ｌ−３１、Ｌ−３２、およびＬ−３３は、本明細書においてＣＣＷ入力光１２５の主要な側波帯と呼ばれる。図３に示された側波帯３５５および３６５の多くは、共振器１５０を通過し、対応する検出器（例えば、第１の検出器１１８、第２の検出器１１９、第３の検出器１１６、および第４の検出器１１５）に到達する。

[0030]ＣＷ光１２６およびＣＣＷ光１２５は、共通の位相変調周波数（ｆ_ｃ）および振幅でやはり変調される。本実施形態の一実施では、図１に示されるように、共通位相変調は、ファイバコイル１５０が巻かれていると共に共通変調信号発生器２９０が適用される圧電トランスデューサ（ＰＺＴ）１５５で発生させられる。共通変調信号発生器２９０は、圧電トランスデューサ１５５を駆動してファイバコイル１５０の長さを周期的に増減させ、ＣＷ光１２６とＣＣＷ光１２５の両方が、ファイバコイル１５０を通じて伝搬している間に共通に変調されるようになっている。ファイバコイル１５０の長さＬは、共通変調信号発生器２９０から受信した周期信号２９１に応じてＰＺＴ１５５により周期的に変調される。当業者に知られているように、圧電トランスデューサ１５５は、電圧の印加によって膨張または収縮するチタン酸ジルコン酸鉛トランスデューサ１５５とすることができる。このように、共通変調は、共通位相変調周波数（ｆ_ｃ）および共通位相振幅でＣＷ光１２６およびＣＣＷ光１２５に加えられる。共振周波数ｆ_ｃで共通変調を行う他の技法も可能であり、その１つは、図４を参照して以下に説明される。

[0031]このように、ＣＷ光１２６およびＣＣＷ光１２５は、それぞれ二重に変調される。（ＣＷ入力光１２６に第１の位相変調器１１２により与えられると共に、ＣＣＷ入力光１２５に第２の位相変調器１１１により与えられる）二重変調の第１の変調プロセスは、ＣＷ光１２６およびＣＣＷ光１２５によって異なる変調周波数（側波帯）を発生させる。二重変調の第２の変調プロセスは、ＣＷ光１２６とＣＣＷ光１２５の両方により共有された共通変調である。このように、第１のレーザ１０６および第２のレーザ１０５は、それらが互いに干渉しないように搬送波電力を実質的に抑制した状態で、一方は時計回り（ＣＷ）方向、および他方は反時計回り（ＣＣＷ）方向について、同じ共振モードにロックされる。

[0032]第１の検出器１１８は、出力（信号３１０）を第１のサーボ２５１に送る。第１のサーボ２５１は、本明細書において「第１のＰｏｕｎｄ−Ｄｒｅｖｅｒ−Ｈａｌｌ（ＰＤＨ）サーボ２５１」とも呼ばれる。第２の検出器１１９は、出力（信号３２０）を第２のサーボ２５２に送る。第２のサーボ２５２は、本明細書において「第２のＰｏｕｎｄ−Ｄｒｅｖｅｒ−Ｈａｌｌ（ＰＤＨ）サーボ２５２」とも呼ばれる。

[0033]第１の補正サーボ２６１および第２の補正サーボ２６２は、それぞれのＣＷ伝送信号検出器１１６およびＣＣＷ伝送信号検出器１１５からＲＦＯＧ信号を使用して、それぞれの第１のＰＤＨサーボ２５１および第２のＰＤＨサーボ２５２におけるバイアス誤差を補正する。第３の検出器１１６は、出力（信号３１６）を第１の補正サーボ２６１へ送る。第１の補正サーボ２６１は、調整オフセット信号３１７を第１のＰＤＨサーボ２５１へ供給する。信号３１７は、本明細書において「第１の調整オフセット信号３１７」とも呼ばれる。第４の検出器１１５は、出力（信号３２６）を第２の補正サーボ２６２へ送る。第２の補正サーボ２６２は、調整オフセット信号３２７を第２のＰＤＨサーボ２５２へ供給する。信号３２７は、本明細書において「第２の調整オフセット信号３２７」とも呼ばれる。

[0034]第１のバイアス補正サーボ２６１は、第３の検出器１１６から受信した信号３１６の二重復調に基づいて、第１の調整オフセット信号３１７を第１のＰＤＨサーボ２５１に供給する。第３の検出器１１６から受信した信号３１６の二重復調は、２＊ｆ_１での初期復調と、それに続く共通変調周波数ｆ_ｃでの復調とを伴う。このように、第１の信号３１６（ＣＷ信号）は、第１のバイアス補正サーボ２６１で二重復調され、第１の調整オフセット信号３１７は、第１のＰＤＨサーボ２５１で第１のバイアス補正サーボ２６１から受信される。

[0035]第２のバイアス補正サーボ２６２は、第４の検出器１１５から受信した信号３２６の二重復調に基づいて第２の調整オフセット信号３２７を第２のＰＤＨサーボ２５２へ供給する。第４の検出器１１５から受信した信号３２６の二重復調は、２＊ｆ_２での初期復調と、それに続く共通変調周波数ｆ_ｃでの復調とを伴う。このように、第２の信号３２６（ＣＣＷ信号）は、第２のバイアス補正サーボ２６２で二重復調され、第２の調整オフセット信号３２７は、第２のＰＤＨサーボ２５２で第２のバイアス補正サーボ２６１から受信される。この二重変調および復調プロセスは、ＲＦＯＧでは、本明細書において側波帯ヘテロダイン検出（ＳＨＤ）とも呼ばれる。

[0036]第１のＰＤＨサーボ２５１は、第１の検出器１１８から受信した周波数ｆ_１＝（ｎ＋０．５）＊ＦＳＲの信号３１０の復調に対応する第１のレーザの周波数ｆ_ｃ，ｃｗを制御する。具体的には、第１のＰＤＨサーボ２５１は、必要に応じて、第１の検出器１１８から受信した周波数ｆ_１＝（ｎ＋０．５）＊ＦＳＲの信号の復調に対応する第１のレーザ１０６の周波数ｆ_ｃ，ｃｗの調整を引き起こす信号３１５を送信することにより第１のレーザの周波数ｆ_ｃ，ｃｗを制御する。第２のＰＤＨサーボ２５２は、第２の検出器１１９から受信した周波数ｆ_２＝（ｍ＋０．５）＊ＦＳＲの信号３２０の復調に対応する第２のレーザの周波数ｆ_{ｃ，ＣＣＷ}を制御する。具体的には、第２のＰＤＨサーボ２５２は、必要に応じて、第２の検出器１１９から受信した周波数ｆ_２＝（ｍ＋０．５）＊ＦＳＲの信号３２０の復調に対応する周波数ｆ_{ｃ，ＣＣＷ}の調整を引き起こす信号３２５を送信することにより第２のレーザ周波数ｆ_{ｃ，ＣＣＷ}を制御する。

[0037]２つのレーザ搬送波ｆ_ｃ，ｃｗおよびｆ_{ｃ，ＣＣＷ}の周波数の差（ｆ_ｃ，ｃｗ−ｆ_{ｃ，ＣＣＷ}）は、ジャイロ回転速度の直接的尺度である。例えば、プロセッサ（図示せず）は、信号３１５と３２５の周波数の差を決定して、回転時の２つのレーザ搬送周波数ｆ_ｃ，ｃｗおよびｆ_{ｃ，ＣＣＷ}の周波数の差を決定する。本実施形態の一実施では、第１のＰＤＨサーボ２５１は、ジャイロスコープのシステム１０の別の部分へ回転速度を示す情報を送信する。本実施形態の別の実施では、第２のＰＤＨサーボ２５２は、ジャイロスコープのシステム１０の別の部分へ回転速度を示す情報も送信する。本実施形態のさらなる別の実施では、第２のＰＤＨサーボ２５２だけが、ジャイロスコープのシステム１０の別の部分へ回転速度を示す情報も送信する。

[0038]図４は、搬送周波数を抑制すると共に側波帯ヘテロダイン検出変調を実施する３レーザＲＦＯＧ構成の一実施形態のブロック図である。共振型光ファイバジャイロ１１は、図１０のＲＦＯＧ１０における２つのレーザではない３つのレーザを含む。３つのレーザ構成は、第１のレーザ１０６および第２のレーザ１０５を第３のレーザ１０７に光学的に位相ロックする光位相ロックループ（ＯＰＬＬ）／共通変調器（ｍｏｄ）２８０を備える。第３のレーザ１０７は、ＰＤＨサーボ２５３を介してファイバコイル１５０にロックされる。ＲＦＯＧ１１は、（ＣＷ方向またはＣＣＷ方向に）共振器１５０の中に結合される前に、第３の変調周波数ｆ_３で第３のレーザ光１２７を変調する第３の位相変調器１１３も備える。

[0039]図１のＲＦＯＧ１０を参照して上述されたように、第１の位相変調振幅は、ＣＷ入力光１２６の搬送波電力を抑制するように設定され、第２の位相変調振幅は、ＣＣＷ入力光１２５の搬送波電力を抑制するように設定される。ＲＦＯＧ１１、第１の位相変調振幅、第２の位相変調振幅、および第３の位相変調振幅は、図１を参照して上述されたように、入力光１２７の搬送波電力を抑制するように設定される。

[0040]ＲＦＯＧ１１は、以下のように動作する。第３のレーザ１０７が共振器１５０にロックされ、ＯＰＬＬ／共通変調器２８０を介して第１のレーザ１０６および第２のレーザ１０５にロックされる。ＯＰＬＬ／共通変調器２８０は、第３のレーザ１０７と第１のレーザ１０６と第２のレーザ１０５の間の周波数オフセットを決定する。共通位相振幅と共に共通周波数変調ｆ_ｃが、ＯＰＬＬ／共通変調器２８０を通じて加えられ、第３のレーザ１０７と第１のレーザ１０６と第２のレーザ１０５の間の周波数の差が変調されるようになっている。このように、ＲＦＯＧ１１は、共通変調が共振器１５０に加えられるかのように機能する。第１のレーザ１０６および第２のレーザ１０５への変調はＳＨＤ変調であり、一方、第３のレーザへの変調はＰＤＨ変調である。ＳＨＤ変調は、ＰＤＨサーボ２５３が、第３のレーザ１０７を共振器１５０にロックするためにＣＷ反射信号検出器１１８を使用すると共に、共通変調ｆｃが第３のレーザ１０７に加えられないという点で、ＰＤＨ変調とは異なる。第１のレーザ１０６および第２のレーザ１０５は、二重変調（すなわち、上記のＳＨＤおよび共通変調）で制御され、一方、第３のレーザ１０３は、ＰＤＨサーボ２５３およびＰＤＦ変調器１０３により単に制御される。したがって、ＲＦＯＧ１１の共通変調は、ＰＴＺを介したファイバコイル１５０の変調によりなされない。

[0041]図４の例示的実施形態では、第３の変調周波数を有する第３のレーザ光１２７は、ＣＷ入力光１２６と共にＣＷ方向にファイバコイル１５０の中に結合される。ＣＷ入力光１２６およびＣＷ入力光１２７は、第１の光サーキュレータ１１４へ入力される前に、カプラ２９で組み合わされる。第３の位相変調器１１３は、以下の第３の変調周波数、すなわち、
ｆ_３＝（ｐ＋０．５）＊ＦＳＲ 式（５）
でＣＷ入力光１２７を変調し、ただし、ｐはゼロまたは正の整数であり、式２中のｎとは異なり、式（４）のｍとは異なる。第３の位相変調振幅は、上述のように、入力光１２７の搬送波電力を抑制するように設定される。

[0042]第３のレーザ１０７は、本明細書において「ＯＰＬＬ／共通変調器２８０」とも呼ばれるＯＰＬＬ２８０を介して第１のレーザ１０６および第２のレーザ１０５に光学的に位相ロックされる。第１の光サーキュレータ１１４は、第３のレーザ１０７からの入力光１２７および第１のレーザ１０６からのＣＷ入力光１２６を第１のカプラ１５１へ向ける。第３の位相変調器１１３は、第１の光サーキュレータ１１４を介して共振器１０５の中に結合される前に、第３の変調周波数ｆ_３で第３のレーザ１０７を変調する。ＯＰＬＬ／共通変調器２８０は、第１のレーザ１０６、第２のレーザ１０５、および第３のレーザ１０７の間の相対周波数を変調するように構成されている。このように、ＣＷ光１２６およびＣＣＷ光１２５は、それぞれ二重に変調される。

[0043]サーボ２５３（本明細書において「ＰＤＨサーボ２５３」とも呼ばれる）は、ＣＷ反射信号検出器１１８から受信した第３の変調周波数ｆ_３で復調された信号３１０に基づいて、第３のレーザ１０７の周波数を制御する。Ｐｏｕｎｄ−Ｄｒｅｖｅｒ−Ｈａｌｌバイアス補正サーボ２６３は、２＊ｆ_１での初期復調と、それに続くＣＷ伝送信号検出器１１６から受信した信号の共通変調周波数ｆ_ｃでの復調とに基づいて調整オフセット信号３３７をサーボ２５３に供給する。共振追跡バイアス補正サーボ２８５（すなわち、共振追跡サーボ２８５）は、２＊ｆ_２での初期復調と、それに続くＣＣＷ伝送信号検出器１１５から受信した信号３３６の共通変調周波数ｆ_ｃでの復調とに基づいて、第２のレーザ１０５の周波数を調整するように、オフセット信号３３５をＯＰＬＬ／共通変調器２８０に供給する。

[0044]本実施形態の別の実施では、第３の変調周波数を有する第３のレーザ光１２７は、ＣＣＷ入力光１２５と共にＣＣＷ方向にファイバコイル１５０の中に結合される。この代替の実施形態では、ＣＣＷ入力光１２５およびＣＣＷ入力光１２７は、第２の光サーキュレータ１１３へ入力される前にカプラで組み合わされ、補正サーボは、本文献を読んで理解した当業者に理解可能であるように切り替えられる。

[0045]図５は、共振型光ファイバジャイロにおいて搬送周波数を抑制すると共に側波帯ヘテロダイン検出変調を実施する方法５００の一実施形態の流れ図である。方法５００は、共振型光ファイバジャイロの同じ２つの共振モードの間のＣＷ入力光およびＣＣＷ入力光の搬送周波数をロックし、それにより時計回り（ＣＷ）側波帯周波数成分が反時計回り（ＣＣＷ）側波帯周波数成分からずらされ、搬送波電力が抑制される。本実施形態の一実施では、方法５００の方法は、図１に示されたＲＦＯＧ１０を用いて実施される。方法５００は、他のＲＦＯＧ構成を用いて実施できることを理解されたい。

[0046]ブロック５０２において、第１の位相変調は、ｎがゼロまたは正の整数である場合に、（ｎ＋０．５）の自由スペクトル領域（ＦＳＲ）倍の周波数でＣＷ入力光に加えられる。第１の位相変調振幅は、図１を参照して上述されたように、ＣＷ入力光の搬送波電力を抑制するように設定される。

[0047]ブロック５０４において、ｍがゼロまたは正の整数であると共にｎとは異なる場合に、（ｍ＋０．５）のＦＳＲ倍の周波数を用いた第２の位相変調が、ＣＣＷ入力光に加えられる。第２の位相変調振幅は、図１を参照して上述されたように、ＣＣＷ入力光の搬送波電力を抑制するように設定される。

[0048]第１の位相変調で変調されたＣＷ入力光は、第１のカプラでＣＷ方向にファイバコイルの中に結合される。第２の位相変調で変調されたＣＣＷ入力光は、第２のカプラでＣＣＷ方向にファイバコイルの中に結合される。

[0049]ブロック５０６において、共通変調が、ＣＷ入力光およびＣＣＷ入力光に加えられる。本実施形態の一実施では、共通周期的変調信号が、共通変調信号発生器から圧電トランスデューサへ供給される。本実施形態の別の実施では、図４を参照して上述されたように、第３のレーザがＯＰＬＬ／共通変調器と共に使用されて、共通変調を与える。

[0050]第１のカプラからのＣＷ出力光は、第１の検出器で受信される。第２のカプラからのＣＣＷ出力光は、第２の検出器で受信される。第２のカプラからのＣＷ出力光は、第３の検出器で受信される。第１のカプラからのＣＣＷ出力光は、第４の検出器で受信される。

[0051]第１のレーザからのＣＷ入力光は、第１の光サーキュレータで第１のカプラへ向けられる。第１のカプラからのＣＣＷ出力光は、第１の光サーキュレータで第４の検出器へ向けられる。第２のレーザからのＣＣＷ入力光は、第２の光サーキュレータで第２のカプラへ向けられる。第２のカプラからのＣＷ出力光は、第２の光サーキュレータで第３の検出器へ向けられる。

[0052]ブロック５０８において、第１のレーザの周波数は、第１の検出器から第１のサーボへ入力される周波数ｆ_１＝（ｎ＋０．５）＊ＦＳＲでの信号の復調に基づいて制御される。ブロック５１０において、第２のレーザの周波数は、第２の検出器から第２のサーボへ入力される周波数ｆ_２＝（ｍ＋０．５）＊ＦＳＲでの信号の復調に基づいて制御される。

[0053]ブロック５１２において、調整オフセット信号は、２＊ｆ_１での初期復調と、それに続く第１のバイアス補正サーボで第３の検出器から受信した信号の共通変調周波数ｆ_ｃでの復調とに基づいて、第１のサーボへ供給される。

[0054]ブロック５１４において、調整オフセット信号は、２＊ｆ_２での初期復調と、それに続く第２のバイアス補正サーボで第４の検出器から受信した信号の共通変調周波数ｆ_ｃでの復調とに基づいて、第２のサーボに供給される。

[0055]ブロック５１６において、回転速度は、当業者により理解されるように、第１のレーザの第１の搬送周波数と第２のレーザの第２の搬送周波数との間の周波数の差に基づいて決定される。

[0056]例による実施形態
[0057]実施例１は、共振器を形成するファイバコイルと、時計回り（ＣＷ）入力光をファイバコイルのＣＷ方向に伝搬するように発生させる第１のレーザと、反時計回り（ＣＣＷ）入力光をファイバコイルのＣＣＷ方向に伝搬するように発生させる第２のレーザと、ｎがゼロまたは正の整数である場合にＣＷ方向にファイバコイルの中に結合される前に第１の変調周波数ｆ_１＝（ｎ＋０．５）＊ＦＳＲでＣＷ入力光を変調する第１の位相変調器であって、第１の変調器の位相変調振幅が、ファイバコイルの中に結合される前にＣＷ入力光の光搬送波成分を実質的に抑制するように選択される第１の位相変調器と、ｍがゼロまたは正の整数であると共にｎとは異なる場合にＣＣＷ方向にファイバコイルの中に結合される前に第２の変調周波数ｆ２＝（ｍ＋０．５）＊ＦＳＲでＣＣＷ入力光を変調する第２の位相変調器であって、ｎおよびｍは、ＣＷ入力光およびＣＣＷ入力光の主要な側波帯の重なりを防ぐように選択され、第２の変調器の位相変調振幅は、ファイバコイルの中に結合される前にＣＣＷ入力光の光搬送波成分を実質的に抑制するように選択される第２の位相変調器と、共通位相変調周波数および共通位相振幅でＣＷ入力光およびＣＣＷ入力光を変調するように構成される共通位相変調器とを備えた共振型光ファイバジャイロ（ＲＦＯＧ）を含む。

[0058]実施例２は、ＣＷ入力光に適用される位相変調の振幅を制御する信号を供給するために第１の位相変調器に通信可能に結合された第１の側波帯ヘテロダイン検出変調器と、ＣＣＷ入力光に適用される位相変調の振幅を制御する信号を供給するために第２の位相変調器に通信可能に結合された第２の側波帯ヘテロダイン検出変調器とをさらに備えた実施例１の共振型光ファイバジャイロを含む。

[0059]実施例３は、ＣＷ方向にＣＷ入力光をファイバコイルの中に結合する第１のカプラと、ＣＣＷ方向にＣＣＷ入力光をファイバコイルの中に結合する第２のカプラとをさらに備えた実施例２の共振型光ファイバジャイロを含む。

[0060]実施例４は、第１のカプラからＣＷ出力光を受信する第１の検出器と、第２のカプラからＣＣＷ出力光を受信する第２の検出器と、第２のカプラからＣＷ出力光を受信する第３の検出器と、第１のカプラからＣＣＷ出力光を受信する第４の検出器とをさらに備えた実施例３の共振型光ファイバジャイロを含む。

[0061]実施例５は、第１のレーザから第１のカプラへＣＷ入力光を向けると共に第１のカプラから第４の検出器へＣＣＷ出力光を向ける第１の光サーキュレータと、第２のレーザから第２のカプラへＣＣＷ入力光を向けると共に第２のカプラから第３の検出器へＣＷ出力光を向ける第２の光サーキュレータとをさらに備えた実施例４の共振型光ファイバジャイロを含む。

[0062]実施例６は、第１の検出器から第１のサーボへ入力される周波数ｆ_１＝（ｎ＋０．５）＊ＦＳＲでの信号の復調に基づいて第１のレーザの周波数を制御するように構成された第１のサーボと、第２の検出器から第２のサーボへ入力される周波数ｆ２＝（ｍ＋０．５）＊ＦＳＲでの信号の復調に基づいて第２のレーザの周波数を制御するように構成された第２のサーボとをさらに備えた実施例４または５の共振型光ファイバジャイロを含む。

[0063]実施例７は、２＊ｆ_１での初期復調と、それに続く第３の検出器から受信した信号の共通変調周波数での復調とに基づいて、調整オフセット信号を第１のＰＤＨサーボへ供給する第１のバイアス補正サーボと、２＊ｆ_２での初期復調と、それに続く第４の検出器から受信した信号の共通変調周波数での復調とに基づいて、調整オフセット信号を第２のＰＤＨサーボへ供給する第２のバイアス補正サーボとをさらに備えた実施例６の共振型光ファイバジャイロを含む。

[0064]実施例８は、共通位相変調器が、ファイバコイルが巻かれている圧電トランスデューサ（ＰＺＴ）と、周期的変調信号を圧電トランスデューサへ供給するように構成された共通変調信号発生器とを備え、ファイバコイルの長さが、周期信号に応じて周期的に増減される、実施例７の共振型光ファイバジャイロを含む。

[0065]実施例９は、ファイバコイル中を伝搬するように光を発生させる第３のレーザであって、第１のカプラが第３のレーザからファイバコイルへ光を結合する第３のレーザと、（ｐ＋０．５）のＦＳＲ倍の第３の変調周波数ｆ３を用いて第３のレーザにより発生した第３のレーザ光を変調する第３の位相変調器であって、ただし、ｐはゼロまたは正の整数であり、ｎとは異なり、ｍとは異なり、ｎ，ｍおよびｐはＣＷ入力光およびＣＣＷ入力光の主要な側波帯の重なりを防ぐように選択され、第２の位相変調振幅は、ファイバコイルの中に結合される前に第３のレーザ光の搬送波電力を抑制するように設定され、第３の変調器の位相変調振幅は、ファイバコイルの中に結合される前に、第３のレーザ光の光搬送波成分を実質的に抑制するように選択される第３の位相変調器と、第１のレーザおよび第２のレーザを第３のレーザに光学的に位相ロックすると共に、第１のレーザ、第２のレーザ、および第３のレーザの間の相対周波数を変調するように構成された光位相ロックループ／共通変調器とをさらに備えた実施例４〜８のいずれか１つの共振型光ファイバジャイロを含む。

[0066]実施例１０は、第１の検出器からＰｏｕｎｄ−Ｈａｌｌ−Ｄｒｅｖｅｒサーボへ入力される周波数ｆ３＝（ｐ＋０．５）＊ＦＳＲでの信号の復調に基づいて第３のレーザの周波数を制御するＰｏｕｎｄ−Ｈａｌｌ−Ｄｒｅｖｅｒサーボと、２＊ｆ_１での初期復調と、それに続く第３の検出器から受信した信号の共通変調周波数での復調とに基づいて、調整オフセット信号をＰｏｕｎｄ−Ｈａｌｌ−Ｄｒｅｖｅｒサーボへ供給するＰｏｕｎｄ−Ｈａｌｌ−Ｄｒｅｖｅｒバイアス補正サーボと、２＊ｆ２での初期復調と、それに続く第４の検出器から受信した信号の共通変調周波数での復調とに基づいて、第２のレーザの周波数を調整するようにオフセット信号を光位相ロックループへ供給する共振追跡バイアス補正サーボとをさらに備えた実施例９の共振型光ファイバジャイロを含む。

[0067]実施例１１は、共振型光ファイバジャイロにおいて搬送周波数を抑制すると共に側波帯ヘテロダイン検出変調を実施するように時計回り（ＣＷ）入力光および反時計回り（ＣＣＷ）入力光をロックする方法であって、ｎがゼロまたは正の整数である場合に、（ｎ＋０．５）の自由スペクトル領域（ＦＳＲ）倍の周波数でＣＷ入力光に第１の位相変調を加えるステップであって、第１の位相変調振幅がＣＷ入力光の搬送波電力を抑制するように設定される第１の位相変調を加えるステップと、ｍがゼロまたは正の整数であると共にｎとは異なる場合に、（ｍ＋０．５）のＦＳＲ倍の周波数でＣＣＷ入力光に第２の位相変調を加えるステップであって、第２の位相変調振幅が、ＣＣＷ入力光の搬送波電力を抑制するように設定され、ｎおよびｍは、ＣＷ入力光およびＣＣＷ入力光の主要な側波帯の重なりを防ぐように選択される第２の位相変調を加えるステップと、ＣＷ入力光およびＣＣＷ入力光に共通変調を加えるステップとを含む。

[0068]実施例１２は、第１のカプラでＣＷ方向に第１の位相変調で変調されたＣＷ入力光をファイバコイルの中に結合するステップと、第２のカプラでＣＣＷ方向に第２の位相変調で変調されたＣＣＷ入力光をファイバコイルの中に結合するステップとをさらに含み、ＣＷ入力光およびＣＣＷ入力光に共通変調を加えるステップが、共通周期的変調信号を共通変調信号発生器から圧電トランスデューサへ供給するステップをさらに含んだ１１の方法を含む。

[0069]実施例１３は、第１のカプラからのＣＷ出力光を第１の検出器で受信するステップと、第２のカプラからのＣＣＷ出力光を第２の検出器で受信するステップと、第２のカプラからのＣＷ出力光を第３の検出器で受信するステップと、第１のカプラからのＣＣＷ出力光を第４の検出器で受信するステップとをさらに含んだ実施例１２の方法を含む。

[0070]実施例１４は、第１の光サーキュレータで第１のレーザからのＣＷ入力光を第１のカプラへ向けるステップと、第１の光サーキュレータで第１のカプラからのＣＣＷ出力光を第４の検出器へ向けるステップと、第２の光サーキュレータで第２のレーザからのＣＣＷ入力光を第２のカプラへ向けるステップと、第２の光サーキュレータで第２のカプラからのＣＷ出力光を第３の検出器へ向けるステップとをさらに含んだ実施例１３の方法を含む。

[0071]実施例１５は、第１の検出器から第１のサーボへ入力される周波数ｆ_１＝（ｎ＋０．５）＊ＦＳＲでの信号の復調に基づいて第１のレーザの周波数を制御するステップと、第２の検出器から第２のサーボへ入力される周波数ｆ２＝（ｍ＋０．５）＊ＦＳＲでの信号の復調に基づいて第２のレーザの周波数を制御するステップとをさらに含んだ実施例１３または１４の方法を含む。

[0072]実施例１６は、２＊ｆ_１での初期復調と、それに続く第１のバイアス補正サーボで第３の検出器から受信した信号の共通変調周波数での復調とに基づいて調整オフセット信号を第１のサーボへ供給するステップと、２＊ｆ２での初期復調と、それに続く第２のバイアス補正サーボで第４の検出器から受信した信号の共通変調周波数での復調とに基づいて、調整オフセット信号を第２のサーボに供給するステップとをさらに含んだ実施例１５の方法を含む。

[0073]実施例１７は、ｎがゼロまたは正の整数である場合に、（ｐ＋０．５）の自由スペクトル領域（ＦＳＲ）倍の周波数で第３のレーザにより発生した第３の入力光に第３の位相変調を加えるステップであって、第１の位相変調振幅が、ＣＷ入力光の搬送波電力を抑制するように設定される第３の位相変調を加えるステップと、光位相ロックループ／共通変調器を介して第１のレーザおよび第２のレーザに第３のレーザを光学的に位相ロックするステップと、光位相ロックループ／共通変調器で第１のレーザ、第２のレーザ、および第３のレーザの間の相対周波数を変調するステップと、Ｐｏｕｎｄ−Ｈａｌｌ−Ｄｒｅｖｅｒサーボでの第３の変調周波数で復調された信号に基づいて第３のレーザの周波数を制御するステップと、Ｐｏｕｎｄ−Ｈａｌｌ−Ｄｒｅｖｅｒバイアス補正サーボからＰｏｕｎｄ−Ｈａｌｌ−Ｄｒｅｖｅｒサーボへ調整オフセット信号を供給するステップであって、上記調整信号が、２＊ｆ_１での初期復調と、それに続く第３の検出器から受信した信号の共通変調周波数での復調とに基づいている調整オフセット信号を供給するステップと、２＊ｆ_２での初期復調と、それに続く第４の検出器から受信した信号の共通変調周波数での復調とに基づいて、第２のレーザの周波数を調整するようにオフセット信号を共振追跡バイアス補正サーボから光位相ロックループへ供給するステップとをさらに含んだ実施例１１〜１６のいずれか１つの方法を含む。

[0074]実施例１８は、第１のレーザの第１の搬送周波数と第２のレーザの第２の搬送周波数との間の周波数の差に基づいて回転速度を決定するステップとをさらに含んだ１１の方法を含む。

[0075]実施例１９は、ＣＷ入力光の搬送波電力を抑制するように設定される第１の位相変調振幅、およびｎがゼロまたは正の整数である場合に（ｎ＋０．５）の自由スペクトル領域（ＦＳＲ）倍の第１の周波数で時計回り（ＣＷ）入力光に第１の位相変調を加える手段と、ｍがゼロまたは正の整数であると共にｎとは異なる場合に、ＣＣＷ入力光の搬送波電力を抑制するように設定される第２の位相変調振幅、および（ｍ＋０．５）のＦＳＲ倍の第２の周波数で反時計回り（ＣＣＷ）入力光に第２の位相変調を加える手段であって、ｍおよびｎの値がＣＷ入力光およびＣＣＷ入力光の主要な側波帯の重なりを防ぐように選択される第２の位相変調を加える手段と、ＣＷ入力光およびＣＣＷ入力光に共通変調を加える手段と、第１の信号を二重復調する手段と、第２の信号を二重復調する手段と、第１の搬送周波数と第２の搬送周波数の間の周波数の差に基づいて回転速度を決定する手段を含む、ジャイロスコープの回転速度を検出するシステムを含む。

[0076]実施例２０は、第１の信号を二重復調する手段から第１の調整オフセット信号を受信する手段と、第２の信号を二重復調する手段から第２の調整オフセット信号を受信する手段とをさらに含んだ実施例１９のシステムを含む。

[0077]特定の実施形態を本明細書に図示および記載してきたが、同じ目的を達成するために計算された任意の構成が図示した特定の実施形態の代わりに用いられてもよいことが当業者により理解されよう。したがって、本発明は、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らかに意図される。

１０ ジャイロスコープのシステム、ＲＦＯＧ
１１ 共振型光ファイバジャイロ、ＲＦＯＧ
２９ カプラ
１０１ 第１の側波帯ヘテロダイン検出（ＳＨＤ）変調発生器
１０２ 第２の側波帯ヘテロダイン検出（ＳＨＤ）変調発生器
１０３ 第３のレーザ、ＰＤＦ変調器
１０５ 第２のレーザ、ＣＣＷレーザ、共振器
１０６ 第１のレーザ、ＣＷレーザ
１０７ 第３のレーザ
１１１ 第２の位相変調器
１１２ 第１の位相変調器
１１３ 第２の光サーキュレータ、第３の位相変調器
１１４ 第１の光サーキュレータ
１１５ 第４の検出器、ＣＣＷ伝送信号検出器
１１６ 第３の検出器、ＣＷ伝送信号検出器
１１８ 第１の検出器、ＣＷ反射信号検出器
１１９ 第２の検出器
１２５ 反時計回り（ＣＣＷ）光、ＣＣＷ入力光、第２のレーザ光、ＣＣＷ入力ビーム
１２６ 時計回り（ＣＷ）光、ＣＷ入力光、ＣＷ入力ビーム
１２７ 第３のレーザ光、入力光、ＣＷ入力光
１２８ ＣＷ出力光
１２９ ＣＣＷ出力光
１３０ ＣＷ出力光
１３１ ＣＣＷ出力光
１５０ ファイバコイル、共振器、ジャイロ共振器
１５１ 第１のカプラ
１５２ 第２のカプラ
１５５ 圧電トランスデューサ（ＰＺＴ）、チタン酸ジルコン酸鉛トランスデューサ
２００ 共振モード
２５１ 第１のサーボ、第１のＰｏｕｎｄ−Ｄｒｅｖｅｒ−Ｈａｌｌ（ＰＤＨ）サーボ
２５２ 第２のサーボ、第２のＰｏｕｎｄ−Ｄｒｅｖｅｒ−Ｈａｌｌ（ＰＤＨ）サーボ
２５３ ＰＤＨサーボ、サーボ
２６１ 第１のバイアス補正サーボ、第１の補正サーボ
２６２ 第２のバイアス補正サーボ、第２の補正サーボ
２６３ Ｐｏｕｎｄ−Ｄｒｅｖｅｒ−Ｈａｌｌバイアス補正サーボ
２８０ 光位相ロックループ（ＯＰＬＬ）／共通変調器（ｍｏｄ）、ＯＰＬＬ
２８５ 共振追跡バイアス補正サーボ、共振追跡サーボ
２９０ 共通変調信号発生器
２９１ 周期信号
３００ 隣接した共振モード、共振モード
３０１ 共振モード
３０２ 共振モード
３１０ 信号
３１４ 信号
３１５ 信号
３１６ 信号、第１の信号
３１７ 信号、調整オフセット信号、第１の調整オフセット信号
３２０ 信号
３２４ 信号
３２５ 信号
３２６ 信号、第２の信号
３２７ 信号、調整オフセット信号、第２の調整オフセット信号
３３５ オフセット信号
３３６ 信号
３３７ 調整オフセット信号
３５０ ＣＷ搬送周波数（ｆ_{ｃ，ＣＣＷ}）
３５５ 発生した側波帯
３６０ ＣＣＷ搬送周波数（ｆ_{ｃ，ＣＣＷ}）
５００ 方法
３６５ 発生した側波帯

Claims (3)

1. 共振型光ファイバジャイロ（ＲＦＯＧ）であって、
   共振器を形成するファイバコイルと、
   時計回り（ＣＷ）入力光を前記ファイバコイルの前記ＣＷ方向に伝搬するように発生させる第１のレーザと、
   反時計回り（ＣＣＷ）入力光を前記ファイバコイルの前記ＣＣＷ方向に伝搬するように発生させる第２のレーザと、
   ｎがゼロまたは正の整数である場合に、前記ＣＷ方向に前記ファイバコイルの中に結合される前に第１の変調周波数ｆ_１＝（ｎ＋０．５）＊ＦＳＲで前記ＣＷ入力光を変調する第１の位相変調器であって、前記第１の変調器の位相変調振幅が、前記ファイバコイルの中に結合される前に前記ＣＷ入力光の光搬送波成分を実質的に抑制するように選択される第１の位相変調器と、
   ｍがゼロまたは正の整数であると共にｎとは異なる場合に、前記ＣＣＷ方向に前記ファイバコイルの中に結合される前に第２の変調周波数ｆ_２＝（ｍ＋０．５）＊ＦＳＲで前記ＣＣＷ入力光を変調する第２の位相変調器であって、ｎおよびｍは、前記ＣＷ入力光および前記ＣＣＷ入力光の主要な側波帯の重なりを防ぐように選択され、前記第２の変調器の位相変調振幅は、前記ファイバコイルの中に結合される前に前記ＣＣＷ入力光の光搬送波成分を実質的に抑制するように選択される第２の位相変調器と、
   共通位相変調周波数および共通位相振幅で前記ＣＷ入力光および前記ＣＣＷ入力光を変調するように構成されている共通位相変調器と、
   前記ＣＷ入力光に適用される前記位相変調の振幅を制御する信号を供給するために前記第１の位相変調器に通信可能に結合された第１の側波帯ヘテロダイン検出変調器と、
   前記ＣＣＷ入力光に適用される前記位相変調の前記振幅を制御する信号を供給するために前記第２の位相変調器に通信可能に結合された第２の側波帯ヘテロダイン検出変調器と
   を備えた共振型光ファイバジャイロ（ＲＦＯＧ）。
2. 前記ＣＷ方向に前記ＣＷ入力光を前記ファイバコイルの中に結合する第１のカプラと、
   前記ＣＣＷ方向にＣＣＷ入力光を前記ファイバコイルの中に結合する第２のカプラと、
   前記第１のカプラからＣＷ出力光を受信する第１の検出器と、
   前記第２のカプラからＣＣＷ出力光を受信する第２の検出器と、
   前記第２のカプラからＣＷ出力光を受信する第３の検出器と、
   前記第１のカプラからＣＣＷ出力光を受信する第４の検出器と、
   第１のサーボであって、前記第１の検出器から前記第１のサーボへ入力される周波数ｆ_１＝（ｎ＋０．５）＊ＦＳＲでの信号の復調に基づいて前記第１のレーザの周波数を制御するように構成された第１のサーボと、
   第２のサーボであって、前記第２の検出器から前記第２のサーボへ入力される周波数ｆ_２＝（ｍ＋０．５）＊ＦＳＲでの信号の復調に基づいて前記第２のレーザの周波数を制御するように構成された第２のサーボと、
   ２＊ｆ_１での初期復調と、それに続く前記第３の検出器から受信した信号の共通変調周波数での復調とに基づいて、調整(adjustment)オフセット信号を前記第１のＰＤＨサーボへ供給する第１のバイアス補正サーボと、
   ２＊ｆ_２での初期復調と、それに続く前記第４の検出器から受信した前記信号の前記共通変調周波数での復調とに基づいて、調整オフセット信号を前記第２のＰＤＨサーボへ供給する第２のバイアス補正サーボと
   をさらに備えた請求項１に記載の共振型光ファイバジャイロ。
3. 共振型光ファイバジャイロにおいて搬送周波数を抑制すると共に側波帯ヘテロダイン検出変調を実施するように時計回り（ＣＷ）入力光および反時計回り（ＣＣＷ）入力光をロックする方法であって、
   ｎがゼロまたは正の整数である場合に、自由スペクトル領域（ＦＳＲ）の（ｎ＋０．５）倍の周波数でＣＷ入力光に第１の位相変調を加えるステップであって、前記第１の位相変調振幅が前記ＣＷ入力光の搬送波電力を抑制するように設定される第１の位相変調を加えるステップと、
   ｍがゼロまたは正の整数であると共にｎとは異なる場合に、前記ＦＳＲの（ｍ＋０．５）倍の周波数でＣＣＷ入力光に第２の位相変調を加えるステップであって、前記第２の位相変調振幅が、前記ＣＣＷ入力光の搬送波電力を抑制するように設定され、ｎおよびｍは、前記ＣＷ入力光および前記ＣＣＷ入力光の主要な側波帯の重なりを防ぐように選択される第２の位相変調を加えるステップと、
   第１のカプラで前記ＣＷ方向に前記第１の位相変調で変調された前記ＣＷ入力光をファイバコイルの中に結合するステップと、
   第２のカプラで前記ＣＣＷ方向に前記第２の位相変調で変調された前記ＣＣＷ入力光を前記ファイバコイルの中に結合するステップと、
   前記ＣＷ入力光および前記ＣＣＷ入力光に共通(common)変調を加えるステップと、
   第１の検出器から第１のサーボへ入力される周波数ｆ_１＝（ｎ＋０．５）＊ＦＳＲでの信号の復調に基づいて第１のレーザの周波数を制御するステップと、
   第２の検出器から第２のサーボへ入力される周波数ｆ_２＝（ｍ＋０．５）＊ＦＳＲでの信号の復調に基づいて第２のレーザの周波数を制御するステップと、
   ２＊ｆ_１での初期復調と、それに続く第１のバイアス補正サーボで第３の検出器から受信した前記信号の共通変調周波数での復調とに基づいて第１のサーボに調整オフセット信号を供給するステップと、
   ２＊ｆ_２での初期復調と、それに続く第２のバイアス補正サーボで第４の検出器から受信した前記信号の前記共通変調周波数での復調とに基づいて第２のサーボに調整オフセット信号を供給するステップと
   を含む方法。

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