JP2016042089A

JP2016042089A - 偏光結晶導波路カプラを有した共振光ファイバジャイロスコープ

Info

Publication number: JP2016042089A
Application number: JP2015160323A
Authority: JP
Inventors: ティエチュン・チウ; Tiequn Qiu; グレン・エイ・サンダース; A Saunders Glenn; リー・ケイ・ストランドジョード; K Strandjord Lee
Original assignee: Honeywell International Inc
Current assignee: Honeywell International Inc
Priority date: 2014-08-18
Filing date: 2015-08-17
Publication date: 2016-03-31
Also published as: EP2988096A1; EP2988096B1; US9395184B2; US20160047655A1

Abstract

【課題】不要な偏波を除去し、バイアス誤差を低減した共振光ファイバジャイロスコープを提供する。【解決手段】光ファイバ共振器は、第１結晶格子軸を有した偏光単結晶材料１１０と、結晶材料１１０に形成された第１導波路１１２と、結晶材料１１０に形成され、第１導波路１１２と平行に置かれた第２導波路１１４と、第２導波路１１４の端部ポートに接続される光ファイバ検知コイルとを備える。第１導波路１１２は、第２導波路１１４へ接近して第１及び第２導波路１１２、１１４の間に結合領域１１８を画定する屈曲部を備える。第１及び第２導波路１１２、１１４は、前記第１結晶格子軸に揃った偏波状態を有する光を導波するように偏光される。【選択図】図１

Description

[0001] 共振光ファイバジャイロスコープ（resonant fiber optic gyroscope）（ＲＦＯＧ）の動作では、高帯域電子サーボを用いてレーザ光源の周波数を光ファイバリング共振器の共振周波数にロックすることが望まれる。現在、このことは共振器からの反射ポートの検出器信号を用いることによって達成されることが可能であるが、それは反射ポートからの信号がレーザ光源からの光の周波数変化に対して高速な応答を有しているからである。反射ポートからの出力信号は、レーザから直接やってくる光を含むと共に、共振器コイルの出力からやってくる光も含む。それとは対照的に、透過ポートからの出力信号は、共振器コイルの中を巡回した光のみを含む。この理由のため、反射ポートからの光は、透過ポートからの光に比べて光周波数の変化に対してずっと速い応答を有する。更に、透過ポートの出力は共振器コイルの中を伝搬した光のみを含むので、透過ポートからの光は、回転速度の測定誤差の原因となり得るバイアスを生じさせる、空間若しくは偏波モードの不整合又は相互結合を有した光を含まないだろう。対称的に、今日のＲＦＯＧにおける反射ポートの出力は、共振器の偏波固有状態（Eigen-state of polarization）（ＥＳＯＰ）と整合しない偏波を有した光の成分を含み、それが共振の線形状の非対称性を引き起こすと共に、反射ポートにおいてなされた回転速度の測定値を得ることを不適切にするバイアス誤差をもたらす。

[0002] 上述された理由のため、及び本明細書を読んで理解すれば当業者に明らかとなるであろう後述される他の理由のため、ＲＦＯＧの反射ポートにおける共振の非対称性を低減又は除去するシステム及び方法に対する要求が当該分野に存在する。

[0003] 本発明の実施態様は、ＲＦＯＧの反射ポートにおける共振の非対称性を低減又は除去する方法及びシステムを提供し、以下の明細を読んで検討することによって理解されるだろう。

[0004] 一実施態様では、光ファイバ共振器が提供される。共振器は、第１結晶格子軸を有した偏光単結晶材料と、前記偏光単結晶材料に形成された第１導波路と、前記偏光単結晶材料に形成され、前記第１導波路と平行に置かれた第２導波路と、光ファイバ検知コイルと、を備え、前記第１導波路は、前記第２導波路へ接近して前記第１導波路と前記第２導波路の間に結合領域を画定する屈曲部を備え、前記第１導波路と前記第２導波路は、前記第１結晶格子軸に揃った偏波状態を有する光を導波するように偏光され、前記第２導波路と前記光ファイバ検知コイルは、リング共振器を形成するように共振器配置に結合され、前記第２導波路は、前記光ファイバ検知コイルの第１端部に結合された第１ポートと前記光ファイバ検知コイルの第２端部に結合された第２ポートとを備える。

[0005] 好ましい実施態様の記載と以下の図に照らして考慮された時、本発明の実施態様はより簡単に理解され、本発明の更なる利点と効用はより容易に明らかとなることが可能である。

[0006] 図１は、本発明の一実施態様の結晶導波路カプラを示す図面である。 [0007] 図２は、本発明の一実施態様のＲＦＯＧファイバ検知コイルと共に結晶導波路カプラを示す図面である。 [0008] 図３は、本発明の一実施態様のＲＦＯＧファイバ検知コイルと共に結晶導波路カプラの別の実施態様を示す図面である。 [0009] 図４は、本発明の一実施態様の過程を示すフローチャートである。

[0010] 一般的な慣例に従って、説明される様々な特徴は一定の縮尺で描かれず、本発明に関連する特徴を強調するように描かれる。符号は図及び文章の全体にわたって同様の要素を記述する。

[0011] 以下の詳細な説明では、その一部をなす添付図面への参照がなされ、添付図面には、本発明が実施されることのできる具体的な例示の実施態様の例として示されている。これらの実施態様は、当業者が本発明を実施することができるように十分に詳しく説明され、また、他の実施態様が利用され得ること、並びに、本発明の範囲を逸脱することなく論理的、機械的、及び電気的な変更がなされ得ることが、理解されなければならない。したがって、以下の詳細な説明は、限定的な意味に捉えられてはならない。

[0012] 本発明の実施態様は、共振器ファイバセンサの反射ポートの出力信号から不必要な偏波状態と空間モードを除去する共振器光ファイバジャイロスコープのためのシステム及び方法を提供する。所望の偏波状態と空間モード以外の全てを除去することは、反射ポートからの出力信号が光ファイバセンサコイルの回転速度を決定するのに好適であり得るということを意味する。より具体的には、本開示は、結晶導波路カプラを利用して光を光ファイバセンサコイルの中へ、また光ファイバセンサコイルから外へ結合するジャイロスコープ向け共振器の実施態様を紹介する。結晶導波路カプラは、２以上の導波路を備えた単結晶材料を備える。単結晶材料は、導波路の中を進む光が同じ偏波状態にロックされるような偏光性が高い導波路をもたらす。更に、その材料の結晶構造は全体にわたって一様であるので、導波路の中を進む光は、各導波路内で材料の同一の軸に等しく揃って、同じ１つの空間モードを共有するだろう。

[0013] 図１は、１００において全体的に、本開示の一実施態様の結晶導波路カプラ１１０を示す図面である。結晶導波路カプラ１１０は、限定ではないが例えばプロトン交換されたＬｉＮｂＯ_３結晶などの、単一偏波光導波路を作製するのに適した単結晶材料を備える。一実装例では、ＬｉＮｂＯ_３基板が溶解有機酸の中に置かれてＨ＋イオン（即ちプロトン）が基板の結晶格子中のＬｉ＋イオンに置き換わるプロトン交換処理を用いて、単一偏波光導波路を得ることができる。これは結晶導波路カプラ１１０の結晶軸に沿って偏光した光に対してのみ導波を生じさせ、導波されない交差偏波を有する光に対して非常に高い消光比を与える。図１を参照すると、導波路の表面に平行なｚ軸に沿った結晶導波路カプラ１１０における偏波は、材料の結晶構造によって維持される。導波路の表面に垂直なｘ軸上にある光の偏波は維持されず、この配置状態を有した光は導波路内で急速にパワーを失うだろう。

[0014] 図１に示された実施態様において、結晶導波路カプラ１１０は（１１２及び１１４に示される）２つの導波路を備える。カプラ１１０が共振器光ファイバジャイロスコープにおいて用いられる一実施態様の文脈では、第１導波路１１２が、光ファイバ検知コイル内への入力レーザ光の導波と、光ファイバ検知コイルから外への出力レーザ光の導波のために利用されることができる。そして第２導波路１１４が、光ファイバ検知コイルと光ファイバ検知コイルの２つの端部をつなぐ導波路部分１１４とを含むリング共振器の光路の中を巡回する光の導波のために用いられる。そのような実施態様は以下でより詳細に論じられる。

[0015] 図１に示されるように、導波路の一方は直線状であるが、他方は結合領域を形作る屈曲部を有している。結晶導波路カプラ１１０の場合、導波路１１２は、導波路１１４へ接近して結合領域１１８を画定する屈曲部を備える。結合領域１１８内では、導波路１１２を伝搬する光の一部が、導波路１１４の中へ結合されるだろう。同様に、導波路１１４を伝搬する光の一部が、導波路１１２の中へ結合されるだろう。導波路１１２及び１１４の両方が結晶材料の同一片に形成されているので、２つの導波路の主軸は一致し、これらの導波路中を進む光ビームもまた、結晶の好ましい主軸に揃った同一の偏波状態を有するだろう。導波路１１２及び１１４の両方が形成されている偏光結晶材料の共通のチップ（common chip）は一方の偏波状態のみを維持すると共に、一方の空間モードのみを維持するので、導波路１１２及び１１４から出力される２つの光ビームが揃うことが保証される。

[0016] 一実施態様では、光はファイバ導線１２２及び１２４において結晶導波路カプラ１１０へ入力され、ファイバ導線１２６及び１２８において結晶導波路カプラ１１０から出力される。共振器光ファイバジャイロスコープへの適用の場合、光ファイバ導線と結晶導波路カプラ１１０との交差における光損失は小さい必要があり、理想的には９０％より高い透過率を有する必要がある。加えて、各ファイバ導線１２２及び１２４から導波路１１２及び１１４への入力におけるレーザ光の反射は、理想的には最小化される必要がある。その理由のため、光が各ファイバ導線１２２及び１２４から導波路１１２及び１１４内へ結合される結晶導波路カプラ１１０の面１１６は、導波路の軸に対して垂直からずれた角度にある。例えば、面１１６は、後方反射と光損失をできるだけ減らすために斜めの角度に設けられる。望ましい後方反射限界を実現するのに必要とされる角度は、少なくとも結晶導波路カプラ１１０の結晶材料の屈折率に依存するだろう。ファイバ導線１２６及び１２８との接合部におけるカプラ１１０の表面は、同様に斜めの角度に設けられてよい。

[0017] 図２は、共振器光ファイバジャイロスコープにおいて用いられ得るリング共振器２００の全体図である。図２に示された実施態様では、時計回り（ＣＷ）及び反時計回り（ＣＣＷ）のレーザ光を光ファイバ検知コイル２１０内へ結合するために、結晶導波路カプラ１１０が利用される。

[0018] ＣＷ光路に関し、レーザ光源２０１からの光がサーキュレータ２０２に導入され、そこから導波路１１２に結合されたファイバ導線２２２へ出力される。光源２０１からの光の大部分は導波路１１２へ入力され、その一部分が導波路１１２から導波路１１４に結合される一方、残りの一部分はそのまま導波路１１２を通って伝搬し、結晶導波路カプラ１１０から外へ出てファイバ導線２２６に入る。導波路１１４に結合された一部分については、光はファイバ導線２２８から偏波保持（ＰＭ）ファイバを備えた光ファイバコイル２１０へ出力される。上で論じられたように、導波路１１２及び１１４は偏波と空間モードに関して同じように揃っているので、光ファイバコイル２１０、導波路１１４、並びにファイバ導線２２８及び２２４を含んだリング共振器に入力されるＣＷレーザ光の偏波状態は、導波路１１２及び１１４の両方における光の偏波状態と同じである。導波路１１４からコイル２１０へ出力される光の偏波状態は、光がコイル２１０の中を巡回する間保持される。コイル２１０の長さ分だけＣＷ方向に巡回した後、光はコイル２１０からファイバ導線２２４へ出力されて導波路１１４へ戻り、そこで一部分が再び導波路１１２に結合されてファイバ導線２２６へと伝搬する。こうして、ファイバ導線２２６のところで結晶導波路カプラ１１０を発する光信号は、光源２０１から直接導波路１１２を通り抜けた光と、光ファイバ共振器の中を端から端まで横断したＣＷ伝搬光との結合を含む。これらの成分の両方は、偏波状態と空間モードが互いに揃っている。ファイバ導線２２６から、光信号はサーキュレータ２０６に入力され、ＣＷ反射ポート２０８へと伝搬する。

[0019] ＣＣＷ光路に関し、レーザ光源２０５からの光がサーキュレータ２０６に導入され、そこから導波路に結合されたファイバ導線２２６へ出力される。光源２０５からの光の大部分は導波路１１２へ入力され、その一部分が導波路１１２から導波路１１４に結合される。残りの一部分はそのまま導波路１１２を通って伝搬し、結晶導波路カプラ１１０から外へ出てファイバ導線２２２に入る。導波路１１４に結合された一部分については、光はファイバ導線２２４から光ファイバコイル２１０へ出力される。導波路１１２及び１１４は偏波と空間モードに関して同じように揃っているので、共振器に入力されるＣＣＷレーザ光の偏波状態は、導波路１１２及び１１４の両方における光の偏波状態と同じである。導波路１１４からコイル２１０へ出力されるＣＣＷ光の偏波状態は、光がコイル２１０の中を巡回する間、ＰＭファイバによって保持される。コイル２１０の長さ分だけＣＣＷ方向に巡回した後、光はコイル２１０からファイバ導線２２８へ出力されて導波路１１４へ戻り、そこで一部分が再び導波路１１２に結合されてファイバ導線２２２へと伝搬する。こうして、ファイバ導線２２２のところで結晶導波路カプラ１１０を発する光信号は、光源２０５から直接導波路１１２を通り抜けた光と、光ファイバ共振器の中を端から端まで横断したＣＣＷ伝搬光との結合を含む。これらの成分の両方は、偏波状態と空間モードが互いに揃っている。ファイバ導線２２２から、光信号はサーキュレータ２０２に入力され、ＣＣＷ反射ポート２０４へと伝搬する。

[0020] 導波路１１２と導波路１１４は偏波状態が揃っており、そしてまた一方の空間モードだけを維持するので、ＣＷ反射ポート２０４及び２０８に到達する光は、不要な空間モード又は偏波状態からのいかなる光も含まず、したがってこれらのバイアス源からのいかなる回転速度バイアスも含まない。それはコイル２１０の中を進む光を示す。これにより、反射ポート２０４及び２０８から出力される光は、コイルセンサの回転速度を決定するのに用いられることが適したものとなる。更に、光信号は反射ポート２０４及び２０８からのものであるので、光源２０１及び２０５の周波数を共振器の共振周波数にロックするのに用いられることが可能である。ジャイロスコープが回転している時、ＣＷ及びＣＣＷレーザ光波は、もし共振器の共振にロックされれば、その回転によって誘起される周波数差を有するだろう。もしレーザ光波が共振器の同じ共振にロックされれば、その周波数差は、共振器の自由スペクトル領域の影響のない回転速度を示すだろう。共振器の自由スペクトル領域は、共振器内の光路長のもう１つの波長を追加するのに必要となる光源の周波数変化である。したがって、それは、同じ空間及び偏波モードの隣接する共振の間の入力周波数差である。

[0021] 図３は、例えば共振器光ファイバジャイロスコープにおいて用いるための共振器を全体的に３００において示す図である。図２に示された実施態様と同じように、図３に示された実施態様では、時計回り（ＣＷ）及び反時計回り（ＣＣＷ）のレーザ光を光ファイバ共振器内へ結合するために、結晶導波路カプラ３１０が利用される。結晶導波路カプラ３１０は図２におけるものと同じ導波路を備えるが、更に、ＣＷ及びＣＣＷ光が別々の光路を通ってコイル３４０内へそれぞれ結合されるように少なくとも１つの追加の導波路を備える。

[0022] ＣＷ光路に関し、レーザ光源３０１からの光がサーキュレータ３０２に導入され、そこから導波路３１２に結合されたファイバ導線３２２へ出力される。光源３０１からの光は導波路３１２へ入力され、その一部分が導波路３１２から導波路３１４に結合される一方、残りの一部分はそのまま導波路３１２を通って伝搬し、結晶導波路カプラ３１０から外へ出てファイバ導線３２７に入る。導波路３１４に結合された一部分については、光はファイバ導線３２８から偏波保持（ＰＭ）ファイバを備えた光ファイバコイル３４０へ出力される。導波路３１２及び３１４は偏波と空間モードに関して同じように揃っているので、光ファイバ共振器に入力されるＣＷレーザ光の偏波状態は、導波路３１２及び３１４の両方における光の偏波状態と同じである。導波路３１４からコイル３４０へ出力される光の偏波状態は、光がコイル３４０の中を巡回する間保持される。コイル３４０の長さ分だけＣＷ方向に巡回した後、光はコイル３４０からファイバ導線３２４へ出力されて導波路３１４へ戻り、そこで一部分が再び導波路３１２に結合されてファイバ導線３２７へと伝搬する。こうして、ファイバ導線３２７のところで結晶導波路カプラ３１０を発する光信号は、光源３０１から直接導波路３１２を通り抜けた光と、光ファイバ共振器の中を端から端まで横断したＣＷ伝搬光との結合を含み、両方の成分は、偏波状態と空間モードが互いに揃っている。ファイバ導線３２７から、光信号はＣＷ反射ポート３０８へと伝搬する。

[0023] ＣＣＷ光路に関し、レーザ光源３０５からの光がサーキュレータ３０６に導入され、そこから導波路３１６に結合されたファイバ導線３２６へ出力される。光源３０５からの光は導波路３１６へ入力され、その一部分が導波路３１６から導波路３１４に結合される一方、残りの一部分はそのまま導波路３１６を通って伝搬し、結晶導波路カプラ３１０から外へ出てファイバ導線３３０に入る。導波路３１４に結合された一部分については、光はファイバ導線３２４から光ファイバコイル３４０へ出力される。導波路３１６及び３１４はそれらの偏波と空間モードに関して同じように揃っているので、光ファイバ共振器に入力されるＣＣＷレーザ光の偏波状態は、導波路３１６及び３１４の両方における光の偏波状態と同じである。導波路３１４からコイル３４０へ出力される光の偏波状態は、光がコイル３４０の中を巡回する間、ＰＭファイバによって保持される。コイル３４０の長さ分だけＣＣＷ方向に巡回した後、光はコイル３４０からファイバ導線３２８へ出力されて導波路３１４へ戻り、そこで一部分が再び導波路３１６に結合されてファイバ導線３３０へと伝搬する。こうして、ファイバ導線３３０のところで結晶導波路カプラ３１０を発する光信号は、光源３０５から直接導波路３１６を通り抜けた光と、光ファイバコイル３４０の中を端から端まで横断したＣＣＷ伝搬光との結合を含む。これらの成分の両方は、偏波状態と空間モードが互いに揃っている。ファイバ導線３３０から、光信号はＣＷ反射ポート３０４へと伝搬する。

[0024] 有利なことに、ＣＷ反射ポート３０８とＣＣＷ反射ポート３０４の出力に加えて、共振器３００は、それぞれＣＷ及びＣＣＷ透過ポート３３２及び３３４も提供する。コイル３４０の中を伝搬したＣＷ伝搬光は、導波路３１４から導波路３１６に結合し、結晶導波路カプラ３１０から外へ出てファイバ導線３２６に入るだろう。ファイバ導線３２６から、この信号はサーキュレータ３０６へ入力され、ＣＷ透過ポート３３２において出力される。コイル３４０の中を伝搬したＣＣＷ伝搬光は、導波路３１４から導波路３１２に結合し、結晶導波路カプラ３１０から外へ出てファイバ導線３２２に入るだろう。ファイバ導線３２２から、この信号はサーキュレータ３０２へ入力され、ＣＣＷ透過ポート３３４において出力される。反射ポート３０８及び３０４から出力される光と異なり、透過ポート３３２及び３３４から出力される全ての光は、コイル３４０を横断してきている。導波路３１２、３１４、及び３１６は、カプラ３１０の結晶材料によって偏波状態が揃い、一方の空間モードだけを維持するので、透過ポート３３２及び３３４だけでなく反射ポート３０８及び３０４における光信号は、偏波状態と空間モードが互いに揃っている。

[0025] 結晶導波路カプラ１１０と結晶導波路カプラ３１０のいくつかの実施態様は、更に、光ファイバ共振コイル３４０への結合に先立ちそれぞれの導波路内の光を位相変調する（３５０及び３５２に示された）集積された位相変調器を含むことができる。一実施態様では、これらの位相変調器は、導波路を跨いで電圧を印加して導波路の屈折率を変化させる電極を備える。これらの実施態様は、位相変調器の機能を偏光結晶導波路カプラと組み合わせて、スペースを節約する１つのデバイスにする。

[0026] 上述された実施態様のうちの１又は複数についての動作は、図４に示されたプロセス４００によって説明されることができる。プロセスは、４１０において、レーザ源からの光を偏光結晶導波路カプラの第１導波路に入力するステップで始まる。プロセスは、第１導波路からの光を偏光結晶導波路カプラの第２導波路に結合するステップによって４２０へ進み、ここで光ファイバコイルが第２導波路に結合されている。第１及び第２導波路はカプラの結晶材料によって偏波状態が揃い、一方の空間モードだけを維持するので、これらの導波路の中を伝搬する光信号は、偏波状態と空間モードが互いに揃っている。方法は、第１導波路からの光を反射ポートにおいて出力するステップによって４３０へ進む。上で説明されたように、反射ポートから出力される光信号は、光源から直接の成分とコイルの中を巡回した成分とを含むだろう。しかし、両方の成分は、カプラの結晶構造によって偏波状態と空間モードが揃っているだろう。反射ポートからの信号は、望まれない偏波及び空間モードからの光を有さず、レーザ周波数を共振にロックするために（Ｐｏｕｎｄ−Ｄｒｅｖｅｒ−Ｈａｌｌループなどの）高速電子サーボによって用いられることが可能である。こうして、方法は、反射ポートからの光信号に基づいてレーザ源のレーザ周波数を光ファイバコイルの共振にロックするステップによって４４０へ進む。この方法を用いたジャイロは、バイアス性能を損なうことなく高ループ帯域幅の利点を有するだろう。

＜例示的実施態様＞
[0027] 例１は、第１結晶格子軸を有した偏光単結晶材料と、前記偏光単結晶材料に形成された第１導波路と、前記偏光単結晶材料に形成され、前記第１導波路と平行に置かれた第２導波路と、光ファイバ検知コイルと、を備える光ファイバ共振器であって、前記第１導波路は、前記第２導波路へ接近して前記第１導波路と前記第２導波路の間に結合領域を画定する屈曲部を備え、前記第１導波路と前記第２導波路は、前記第１結晶格子軸に揃った偏波状態を有する光を導波するように偏光され、前記第２導波路と前記光ファイバ検知コイルは、リング共振器を形成するように共振器配置に結合され、前記第２導波路は、前記光ファイバ検知コイルの第１端部に結合された第１ポートと前記光ファイバ検知コイルの第２端部に結合された第２ポートとを備える、光ファイバ共振器を含む。

[0028] 例２は、前記偏光単結晶材料は、プロトン交換されたＬｉＮｂＯ_３結晶を備える、例１に記載の共振器を含む。

[0029] 例３は、前記第１導波路は、第１ファイバ導線に結合された第１接合部と第２ファイバ導線に結合された第２接合部とを備え、前記第２導波路は、第３ファイバ導線に結合された第３接合部と第４ファイバ導線に結合された第４接合部とを備える、例１−２のいずれかに記載の共振器を含む。

[0030] 例４は、前記第１導波路は、第１レーザ光源からのレーザ光を前記第１導波路に入力するように構成された第１接合部と、前記第１導波路からの第１反射ポート信号を出力するように構成された第２接合部と、を備え、前記第１レーザ光源からの前記レーザ光の周波数は、前記第１反射ポート信号に基づいて前記リング共振器の共振周波数にロックされる、例１−３のいずれかに記載の共振器を含む。

[0031] 例５は、前記光ファイバ検知コイルは、偏波保持（ＰＭ）ファイバを備え、前記光ファイバ検知コイルの中を伝搬する前記第１レーザ光源からのあらゆるレーザ光は、前記第１反射ポート信号の偏波状態に揃った偏波状態を有する、例４に記載の共振器を含む。

[0032] 例６は、前記第１導波路の前記第２接合部は、更に、第２レーザ光源からのレーザ光を前記第１導波路に入力するように構成され、前記第１導波路の前記第１接合部は、更に、前記第１導波路からの第２反射ポート信号を出力するように構成され、前記第２レーザ光源からの前記レーザ光の周波数は、前記第２反射ポート信号に基づいて前記リング共振器の共振周波数にロックされる、例４−５のいずれかに記載の共振器を含む。

[0033] 例７は、前記光ファイバ検知コイルは、偏波保持（ＰＭ）ファイバを備え、前記光ファイバ検知コイルの中を伝搬する前記第２レーザ光源からのあらゆるレーザ光は、前記第２反射ポート信号の偏波状態に揃った偏波状態を有する、例６に記載の共振器を含む。

[0034] 例８は、前記偏光単結晶材料は、前記第１導波路と前記第２導波路の中を伝搬する光に対して１つの偏波状態と１つの空間モードのみを維持する、例１−７のいずれかに記載の共振器を含む。

[0035] 例９は、前記偏光単結晶材料に形成された第３導波路を更に備え、前記第３導波路は、前記第２導波路へ接近して前記第３導波路と前記第２導波路の間に結合領域を画定する屈曲部を備える、例１−８のいずれかに記載の共振器を含む。

[0036] 例１０は、前記第３導波路は、第２レーザ光源からのレーザ光を前記第３導波路に入力するように構成された第１接合部と、前記第３導波路からの第２反射ポート信号を出力するように構成された第２接合部と、を備え、前記第２レーザ光源からの前記レーザ光の周波数は、前記第２反射ポート信号に基づいて前記リング共振器の共振周波数にロックされる、例９に記載の共振器を含む。

[0037] 例１１は、第１結晶格子軸を有した偏光単結晶材料と、前記偏光単結晶材料に形成され、それぞれが前記第１結晶格子軸に揃った偏波状態を有する光を導波するように偏光された複数の導波路と、前記複数の導波路のうちの第１導波路と第２導波路との間にある前記偏光単結晶材料内の第１結合領域と、を備えた結晶導波路カプラと、前記複数の導波路のうちの前記第２導波路と、光ファイバ検知コイルと、を備えたリング共振器と、を備える共振器光ファイバジャイロスコープであって、前記第２導波路は、更に、前記光ファイバ検知コイルの第１端部に結合された第１ポートと前記光ファイバ検知コイルの第２端部に結合された第２ポートとを備える、共振器光ファイバジャイロスコープを含む。

[0038] 例１２は、前記偏光単結晶材料は、プロトン交換されたＬｉＮｂＯ_３結晶を備える、例１１に記載の共振器光ファイバジャイロスコープを含む。

[0039] 例１３は、前記第１導波路は、前記第２導波路へ接近して前記第１導波路と前記第２導波路の間に前記第１結合領域を画定する屈曲部を備える、例１１−１２のいずれかに記載の共振器光ファイバジャイロスコープを含む。

[0040] 例１４は、前記第１導波路は、第１レーザ光源からのレーザ光を前記第１導波路に入力するように構成された第１接合部と、前記第１導波路からの第１反射ポート信号を出力するように構成された第２接合部と、を備え、前記第１レーザ光源からの前記レーザ光の周波数は、前記第１反射ポート信号に基づいて前記リング共振器の共振周波数にロックされる、例１１−１３のいずれかに記載の共振器光ファイバジャイロスコープを含む。

[0041] 例１５は、前記光ファイバ検知コイルは、偏波保持（ＰＭ）ファイバを備え、前記光ファイバ検知コイルの中を伝搬する前記第１レーザ光源からのあらゆるレーザ光は、前記第１反射ポート信号の偏波状態に揃った偏波状態を有する、例１４に記載の共振器光ファイバジャイロスコープを含む。

[0042] 例１６は、前記複数の導波路のうちの第３導波路と前記第２導波路との間にある前記偏光単結晶材料内の第２結合領域を更に備える、例１１−１５のいずれかに記載の共振器光ファイバジャイロスコープを含む。

[0043] 例１７は、前記第３導波路は、第２レーザ光源からのレーザ光を前記第２導波路に入力するように構成された第１接合部と、前記第２導波路からの第２反射ポート信号を出力するように構成された第２接合部と、を備え、前記第２レーザ光源からの前記レーザ光の周波数は、前記第２反射ポート信号に基づいて前記リング共振器の共振周波数にロックされる、例１６に記載の共振器光ファイバジャイロスコープを含む。

[0044] 例１８は、前記光ファイバ検知コイルは、偏波保持（ＰＭ）ファイバを備え、前記光ファイバ検知コイルの中を伝搬する前記第２レーザ光源からのあらゆるレーザ光は、前記第２反射ポート信号の偏波状態に揃った偏波状態を有する、例１７に記載の共振器光ファイバジャイロスコープを含む。

[0045] 例１９は、前記第３導波路は、更に、前記第１レーザ光源からのレーザ光を第１透過ポート信号として出力するように構成され、前記第１導波路は、更に、前記第２レーザ光源からのレーザ光を第２透過ポート信号として出力するように構成される、例１６−１８のいずれかに記載の共振器光ファイバジャイロスコープを含む。

[0046] 例２０は、前記複数の導波路のうちの少なくとも１つは、更に、光位相変調器を形成する一組の電極を備える、例１１−１９のいずれかに記載の共振器光ファイバジャイロスコープを含む。

[0047] 本明細書において特定の実施態様が例示され説明されてきたけれども、それと同じ目的を達成するように意図されたあらゆる改変が、示された当該特定の実施態様に取って代わることができる、ということが当業者によって理解されるだろう。この出願は、本発明のあらゆる翻案又は変形を網羅するように意図される。したがって、この発明は、クレーム及びその均等物によってのみ限定される、ということが明白に意図される。

Claims

第１結晶格子軸を有した偏光単結晶材料（１１０、２１０、３１０）と、
前記偏光単結晶材料に形成された第１導波路（１１２、３１２）と、
前記偏光単結晶材料に形成され、前記第１導波路（１１２、３１２）と平行に置かれた第２導波路（１１４、３１４）と、
光ファイバ検知コイル（２１０、３４０）と、
を備える光ファイバ共振器であって、
前記第１導波路（１１２、３１２）は、前記第２導波路（１１４、３１４）へ接近して前記第１導波路（１１２、３１２）と前記第２導波路（１１４、３１４）の間に結合領域を画定する屈曲部を備え、
前記第１導波路（１１２、３１２）と前記第２導波路（１１４、３１４）は、前記第１結晶格子軸に揃った偏波状態を有する光を導波するように偏光され、
前記第２導波路（１１４、３１４）と前記光ファイバ検知コイル（２１０、３４０）は、リング共振器を形成するように共振器配置に結合され、前記第２導波路（１１４、３１４）は、前記光ファイバ検知コイル（２１０、３４０）の第１端部に結合された第１ポートと前記光ファイバ検知コイル（２１０、３４０）の第２端部に結合された第２ポートとを備え、
前記光ファイバ検知コイル（２１０、３４０）は、偏波保持（ＰＭ）ファイバを備え、
前記偏光単結晶材料は、前記第１導波路（１１２、３１２）と前記第２導波路（１１４、３１４）の中を伝搬する光に対して１つの偏波状態と１つの空間モードを維持する、
光ファイバ共振器。
前記第１導波路（１１２、３１２）は、
第１レーザ光源（２０１、３０１）からのレーザ光を前記第１導波路（１１２、３１２）に入力するように構成された第１接合部と、
前記第１導波路（１１２、３１２）からの第１反射ポート信号を出力するように構成された第２接合部と、
を備え、
前記第１レーザ光源（２０１、３０１）からの前記レーザ光の周波数は、前記第１反射ポート信号に基づいて前記リング共振器の共振周波数にロックされる、
請求項１に記載の共振器。
前記第１導波路（１１２、３１２）の前記第２接合部は、更に、第２レーザ光源（２０５、３０５）からのレーザ光を前記第１導波路（１１２、３１２）に入力するように構成され、
前記第１導波路（１１２、３１２）の前記第１接合部は、更に、前記第１導波路（１１２、３１２）からの第２反射ポート信号を出力するように構成され、
前記第２レーザ光源（２０５、３０５）からの前記レーザ光の周波数は、前記第２反射ポート信号に基づいて前記リング共振器の共振周波数にロックされる、
請求項２に記載の共振器。