JP2024000738A - 光ファイバジャイロスコープ - Google Patents

Abstract

【課題】シングルモード光ファイバコイルを通過する光の光量を安定化させることができる光ファイバジャイロスコープを提供する。【解決手段】シングルモード光ファイバ１６の両端のそれぞれとシングルモード光ファイバコイル１５の両端のそれぞれに、同じビート長を持つ計６本の偏波保持光ファイバ２１，２２，２３，２４，２５，２６が配置される。偏波保持光ファイバ２１の偏光主軸と光源１１からの直線偏光の偏光面がなす角度は４５度である。計６本の偏波保持光ファイバ２１，２２，２３，２４，２５，２６のそれぞれの光学的長さは、光源１１からの直線偏光のコヒーレント長よりも大である。シングルモード光ファイバ１５，１６を通過する過程での偏光回転を考慮した計６本の偏波保持光ファイバ２１，２２，２３，２４，２５，２６の光学的長さの合計は、光源１１からの直線偏光のコヒーレント長よりも大である。【選択図】図２

Description

本開示は、光ファイバジャイロスコープに関し、より詳しくは、光ファイバジャイロスコープに使用される光の非偏光化（つまり、人工的に非偏光状態を作り出すこと）に関する。

光ファイバジャイロスコープに使用される光の非偏光化の先行技術として、例えば、特許文献１が知られている。特許文献１に開示される光ファイバジャイロスコープ９００の光学系は、その基本構成要素として、
ａ）光源１１と、
ｂ）Ｙ字光導波路１３ａが形成された光学素子１３（例えば、ニオブ酸リチウム（LiNbO₃）の光学結晶である）と、
ｃ）シングルモード光ファイバコイル１５と、
ｄ）シングルモード光ファイバ１６と、
ｅ）第２偏波保持光ファイバ２２と、
ｆ）第３偏波保持光ファイバ２３と、
ｇ）第４偏波保持光ファイバ２４と、
ｈ）第５偏波保持光ファイバ２５と、
ｉ）第６偏波保持光ファイバ２６
を含んでいる。説明の便宜から、序数詞の一番目を「第２」とした。

これらの接続関係は下記のとおりである。
１）シングルモード光ファイバ１６の一端は光源１１に接続されており、
２）第２偏波保持光ファイバ２２の一端は、シングルモード光ファイバ１６の他端に接続されており（図中、区別を容易にするために、偏波保持光ファイバの線幅は、シングルモード光ファイバの線幅よりも太く示されている）、
３）Ｙ字光導波路１３ａの第１端は、第２偏波保持光ファイバ２２の他端に接続されており、
４）第３偏波保持光ファイバ２３の一端は、Ｙ字光導波路１３ａの第２端に接続されており、
５）第４偏波保持光ファイバ２４の一端は、第３偏波保持光ファイバ２３の他端に接続されており（図中、第３偏波保持光ファイバ２３と第４偏波保持光ファイバ２４の境界は、破線で示されている）、
６）シングルモード光ファイバコイル１５の一端は、第４偏波保持光ファイバ２４の他端に接続されており、
７）第５偏波保持光ファイバ２５の一端は、シングルモード光ファイバコイル１５の他端に接続されており、
８）第６偏波保持光ファイバ２６の一端は、第５偏波保持光ファイバ２５の他端に接続されており（図中、第５偏波保持光ファイバ２５と第６偏波保持光ファイバ２６の境界は、破線で示されている）、
９）Ｙ字光導波路１３ａの第３端は、第６偏波保持光ファイバ２６の他端に接続されている。

さらに、偏波保持光ファイバの主軸に関して、
Ａ）第３偏波保持光ファイバ２３の偏光主軸と第４偏波保持光ファイバ２４の偏光主軸がなす角度は４５度であり、
Ｂ）第５偏波保持光ファイバ２５の偏光主軸と第６偏波保持光ファイバ２６の偏光主軸がなす角度は４５度であり、
Ｃ）第２偏波保持光ファイバ２２の偏光主軸は、Ｙ字光導波路１３ａのＴＥモード（Transverse Electric mode）の電界方向と一致しており、
Ｄ）第３偏波保持光ファイバ２３の偏光主軸は、Ｙ字光導波路１３ａのＴＥモードの電界方向と一致しており、
Ｅ）第６偏波保持光ファイバ２６の偏光主軸は、Ｙ字光導波路１３ａのＴＥモードの電界方向と一致している。

さらに、第２偏波保持光ファイバ２２と第３偏波保持光ファイバ２３と第４偏波保持光ファイバ２４と第５偏波保持光ファイバ２５と第６偏波保持光ファイバ２６のそれぞれは、同じビート長を持っている。ビート長をＬ_bとし、光源１１からの光の波長をλとし、光源１１からの光のコヒーレント長をＬ_cとし、直交する二つの直線偏光の間にＬ_cよりも長い群遅延を与える偏波保持光ファイバの長さをＬとして、第２偏波保持光ファイバ２２の長さＬ₂と第３偏波保持光ファイバ２３の長さＬ₃と第４偏波保持光ファイバ２４の長さＬ₄と第５偏波保持光ファイバ２５の長さＬ₅と第６偏波保持光ファイバ２６の長さＬ₆に関して、
Ｌ₂≧Ｌ，Ｌ₄≧Ｌ，Ｌ₅≧Ｌ，
｜Ｌ₂＋Ｌ₃－Ｌ₄｜≧Ｌ，
｜Ｌ₂＋Ｌ₆－Ｌ₅｜≧Ｌ，
｜Ｌ₂＋Ｌ₃－Ｌ₄｜－｜Ｌ₂＋Ｌ₆－Ｌ₅｜≧Ｌ，
が成立している。これらの技術的特徴については、特許文献１の請求項１および図４を参照されたい。

光学素子１３は、実際には、シングルモード光ファイバコイル１５を時計回りに進むＣＷ（clockwise）光とシングルモード光ファイバコイル１５を反時計回りに進むＣＣＷ（counter-clockwise）光のそれぞれを位相変調するための位相変調器を含む。しかし、位相変調器は本発明と直截に関係せず、また、その構成と機能は周知であるので、その図示と説明を省略している。さらに、光ファイバジャイロスコープ９００は、実際には、ＣＷ光とＣＣＷ光が光学的に結合した干渉光を取り出すためにシングルモード光ファイバ１６に取り付けられている光カプラと、光カプラからの光を光電変換する光電変換器と、光電変換器からの電気信号に基づいて角速度検出などの信号処理を行うための信号処理回路などを含む。しかし、これらの構成要素は本発明と直截に関係せず、また、その構成と機能は周知であるので、その図示と説明を省略している。

特許文献１によると、光学系の大部分を安価なシングルモード光ファイバで構成することができ、且つ、非偏光状態の光がシングルモード光ファイバコイルを伝播することができる。

日本国特開2004-309466号公報

偏波保持光ファイバを用いてデポラライザ（depolarizer）を構成する場合、光ファイバジャイロスコープ９００において、シングルモード光ファイバ１６との光学的結合効率が高く、且つ、パワー密度が大きく、且つ、広帯域の光スペクトラムを有しており、且つ、時間的コヒーレンスの低い光を発する光源の使用が好ましい。このような光源１１として、例えばスーパールミネッセントダイオード（ＳＬＤ；Superluminescent diode）が使用される。ＳＬＤからの光は偏光特性を持っている。光源１１からの光に関して、直交する二つの直線偏光の偏光消光比が最大で例えば０～３ｄＢ程度である場合、直交する二つの直線偏光がシングルモード光ファイバ１６を通過する過程で偏光回転が生じた場合であっても、光学素子１３に入る当該二つの直線偏光の光強度に著しい差が無く、したがって、偏光子としての光学素子１３が一方の直線偏光を通過させても大きな光量変動は無い。

しかし、近年、半導体発光素子の性能向上に伴って、光源１１からの光である直交する二つの直線偏光の偏光消光比が例えば１０～１８ｄＢ程度に上昇している。このような偏光特性を有する光源１１からの光がシングルモード光ファイバ１６を通過する過程で偏光回転が生じた場合、偏光子としての光学素子１３が光強度の著しく小さい直線偏光を主に通過させることによって大きな光量変動が生じる可能性がある。つまり、シングルモード光ファイバコイル１５を通過する光の光量が大きく減少し、この結果、信号雑音比が悪化し、光ファイバジャイロスコープ９００の性能が劣化する。

このような技術課題を解決する単純な例は、光源１１とＹ字光導波路１３ａの第１端を偏波保持光ファイバで接続することである。しかし、光カプラとの接続およびコストの観点から、このような解決例を避けることが好ましい。

上述の技術課題に鑑みて、シングルモード光ファイバコイルを通過する光の光量を安定化させることができる光ファイバジャイロスコープが提供される。

ここで述べる技術事項は、特許請求の範囲に記載された発明を明示的にまたは黙示的に限定するためではなく、さらに、本発明によって利益を受ける者（例えば出願人と権利者である）以外の者が特許請求の範囲に記載された発明を限定するために提供されるものでもなく、単に、本発明の要点を容易に理解するために記載される。他の観点からの本発明の概要は、例えば、この特許出願の出願時の特許請求の範囲から理解できる。
この明細書で開示される光ファイバジャイロスコープは、上述の５本の偏波保持光ファイバに加えて、さらに１本の偏波保持光ファイバを含む。
計６本の偏波保持光ファイバのそれぞれは同じビート長を持つ。
光源とシングルモード光ファイバの一端は、追加された偏波保持光ファイバで互いに接続される。
追加された偏波保持光ファイバの偏光主軸と光源からの直線偏光の偏光面がなす角度は４５度である。
計６本の偏波保持光ファイバのそれぞれの光学的長さは、光源からの直線偏光のコヒーレント長よりも大である。つまり、直線偏光のコヒーレント長をＬ_cとし、ｉ番目の偏波保持光ファイバの物理的長さをＬ_iとし、偏波保持光ファイバの複屈折率をｎとしたとき、Ｌ_i×ｎ＞Ｌ_cである。
シングルモード光ファイバを通過する過程での偏光回転を考慮した計６本の偏波保持光ファイバの光学的長さの合計は、光源からの直線偏光のコヒーレント長よりも大である。この詳細については、後述の実施形態を参照されたい。

この明細書で開示される光ファイバジャイロスコープによれば、シングルモード光ファイバコイルを通過する光の光量を安定化させることができる。

先行技術の光ファイバジャイロスコープの光学的構成。 実施形態の光ファイバジャイロスコープの光学的構成。

図面を参照して実施形態の光ファイバジャイロスコープ１００の光学的構成を説明する。光ファイバジャイロスコープ１００は、実際には、ＣＷ光とＣＣＷ光のそれぞれを位相変調するための位相変調器、ＣＷ光とＣＣＷ光が光学的に結合した干渉光を取り出すためにシングルモード光ファイバに取り付けられている光カプラと、光カプラからの光を光電変換する光電変換器と、光電変換器からの電気信号に基づいて角速度検出などの信号処理を行うための信号処理回路などを含む。しかし、これらの構成要素は本発明と直截に関係せず、また、その構成と機能は周知であるので、その図示と説明を省略する。

光ファイバジャイロスコープ１００の光学系は、その基本構成要素として、
ａ）直線偏光を発する光源１１と、
ｂ）一端および他端を持っているシングルモード光ファイバ１６と、
ｃ）一端および他端を持っている第１偏波保持光ファイバ２１と、
ｄ）一端および他端を持っている第２偏波保持光ファイバ２２と、
ｅ）一端および他端を持っている第３偏波保持光ファイバ２３と、
ｆ）一端および他端を持っている第４偏波保持光ファイバ２４と、
ｇ）一端および他端を持っている第５偏波保持光ファイバ２５と、
ｈ）一端および他端を持っている第６偏波保持光ファイバ２６と、
ｉ）一端および他端を持っているシングルモード光ファイバコイル１５と、
ｊ）第１端と第２端と第３端を持っているＹ字光導波路１３ａが形成された光学素子１３と
を含んでいる。光学素子１３は、例えば、ニオブ酸リチウムの光学結晶であり、Ｙ字光導波路１３ａは、例えば、プロトン交換LiNbO₃光導波路である。プロトン交換LiNbO₃光導波路は、大きな偏光消光比を持っており、優れた偏光子として機能する。

これらの接続関係は下記のとおりである。
１）第１偏波保持光ファイバ２１の一端は、光源１１に接続されており（図中、区別を容易にするために、偏波保持光ファイバの線幅は、シングルモード光ファイバの線幅よりも太く示されている）、
２）シングルモード光ファイバ１６の一端は、第１偏波保持光ファイバ２１の他端に接続されており、
３）第２偏波保持光ファイバ２２の一端は、シングルモード光ファイバ１６の他端に接続されており、
４）Ｙ字光導波路１３ａの第１端は、第２偏波保持光ファイバ２２の他端に接続されており、
５）第３偏波保持光ファイバ２３の一端は、Ｙ字光導波路１３ａの第２端に接続されており、
６）第４偏波保持光ファイバ２４の一端は、第３偏波保持光ファイバ２３の他端に接続されており（図中、第３偏波保持光ファイバ２３と第４偏波保持光ファイバ２４の境界は、破線で示されている）、
７）シングルモード光ファイバコイル１５の一端は、第４偏波保持光ファイバ２４の他端に接続されており、
８）第５偏波保持光ファイバ２５の一端は、シングルモード光ファイバコイル１５の他端に接続されており、
９）第６偏波保持光ファイバ２６の一端は、第５偏波保持光ファイバ２５の他端に接続されており（図中、第５偏波保持光ファイバ２５と第６偏波保持光ファイバ２６の境界は、破線で示されている）、
１０）Ｙ字光導波路１３ａの第３端は、第６偏波保持光ファイバ２６の他端に接続されている。

もちろんであるが、第１偏波保持光ファイバ２１の軸芯と第２偏波保持光ファイバ２２の軸芯とシングルモード光ファイバ１６の軸芯は互いに一致しており、第３偏波保持光ファイバ２３の軸芯と第４偏波保持光ファイバ２４の軸芯と第５偏波保持光ファイバ２５の軸芯と第６偏波保持光ファイバ２６の軸芯とシングルモード光ファイバコイル１５の軸芯は互いに一致している。

さらに、偏波保持光ファイバの主軸に関して、
Ａ）第１偏波保持光ファイバ２１の偏光主軸と光源１１からの直線偏光の偏光面がなす角度は４５度であり、
Ｂ）第３偏波保持光ファイバ２３の偏光主軸と第４偏波保持光ファイバ２４の偏光主軸がなす角度は４５度であり、
Ｃ）第５偏波保持光ファイバの偏光主軸２５と第６偏波保持光ファイバ２６の偏光主軸がなす角度は４５度であり、
Ｄ）第２偏波保持光ファイバ２２の偏光主軸は、Ｙ字光導波路１３ａのＴＥモードの電界方向と一致しており、
Ｅ）第３偏波保持光ファイバ２３の偏光主軸は、Ｙ字光導波路１３ａのＴＥモードの電界方向と一致しており、
Ｆ）第６偏波保持光ファイバ２６の偏光主軸は、Ｙ字光導波路１３ａのＴＥモードの電界方向と一致している。

上記Ａ），Ｂ），Ｃ）の各条件によって、入射光が等強度で、直交する二つの偏光モード、つまり、偏波保持光ファイバの速軸（fast axis）の偏光モードと遅軸（slow axis）の偏光モードに分配される。上記Ｄ），Ｅ），Ｆ）の各条件によって、偏波保持光ファイバの例えば速軸の偏光モードとＹ字光導波路１３ａのＴＥモードが整合する。

さらに、第１偏波保持光ファイバ２１と第２偏波保持光ファイバ２２と第３偏波保持光ファイバ２３と第４偏波保持光ファイバ２４と第５偏波保持光ファイバ２５と第６偏波保持光ファイバ２６のそれぞれの光学的長さは、光源１１からの直線偏光のコヒーレント長よりも大である。つまり、第１偏波保持光ファイバ２１と第２偏波保持光ファイバ２２と第３偏波保持光ファイバ２３と第４偏波保持光ファイバ２４と第５偏波保持光ファイバ２５と第６偏波保持光ファイバ２６のそれぞれは同じ複屈折率ｎを持っており、光源１１からの直線偏光のコヒーレント長がＬ_cであり、第１偏波保持光ファイバ２１の物理的長さがＬ₁であり、第２偏波保持光ファイバ２２の物理的長さがＬ₂であり、第３偏波保持光ファイバ２３の物理的長さがＬ₃であり、第４偏波保持光ファイバ２４の物理的長さがＬ₄であり、第５偏波保持光ファイバ２５の物理的長さがＬ₅であり、第６偏波保持光ファイバ２６の物理的長さがＬ₆であるとき、
α）Ｌ₁×ｎ＞Ｌ_c，
β）Ｌ₂×ｎ＞Ｌ_c，
γ）Ｌ₃×ｎ＞Ｌ_c，
δ）Ｌ₄×ｎ＞Ｌ_c，
ε）Ｌ₅×ｎ＞Ｌ_c，
ζ）Ｌ₆×ｎ＞Ｌ_c
が成立している。これらは、直交する二つの偏光モードが偏波保持光ファイバを通過することによって、直交する二つの偏光モードの間に群遅延差が与えられ、この結果、直交する二つの偏光モードが互いに干渉できなくなるための条件である。要するに、第１偏波保持光ファイバ２１と第２偏波保持光ファイバ２２と第３偏波保持光ファイバ２３と第４偏波保持光ファイバ２４と第５偏波保持光ファイバ２５と第６偏波保持光ファイバ２６のそれぞれは、Ｌ_c／ｎよりも長い物理的長さを持っていればよい。

一般に、偏波保持光ファイバのビート長をＬ_bとし、光源１１からの直線偏光の波長をλとして、ｎ＝λ／Ｌ_bが成立する。したがって、上記の条件をそれぞれ、
α）Ｌ₁×λ／Ｌ_b＞Ｌ_c，
β）Ｌ₂×λ／Ｌ_b＞Ｌ_c，
γ）Ｌ₃×λ／Ｌ_b＞Ｌ_c，
δ）Ｌ₄×λ／Ｌ_b＞Ｌ_c，
ε）Ｌ₅×λ／Ｌ_b＞Ｌ_c，
ζ）Ｌ₆×λ／Ｌ_b＞Ｌ_c
のように書き換えてもよい。

光源１１からの直線偏光は、条件Ａ）と条件α）によって、第１偏波保持光ファイバ２１の速軸の偏光モードと遅軸の偏光モードに等強度で分配され、且つ、伝播過程で速軸の偏光モードと遅軸の偏光モードの間の相関性が失われ、この結果、第１偏波保持光ファイバ２１によって光の非偏光状態が得られる。つまり、第１偏波保持光ファイバ２１は、光源１１からの直線偏光を非偏光化する（具体的には、第１偏波保持光ファイバ２１は、光源１１からの直線偏光を、互いに強度が等しく且つ互いに無相関な、直交する二つの偏光モードに変換する）。

第２偏波保持光ファイバ２２は、条件β）によって、第１偏波保持光ファイバ２１によって得られた非偏光状態を保存するが、条件Ｄ）によって、第２偏波保持光ファイバ２２の速軸の偏光モードが、Ｙ字光導波路１３ａをＴＥ導波モードで進行する。

Ｙ字光導波路１３ａは等強度で光を分岐する。

Ｙ字光導波路１３ａからのＴＥ導波モードの一方の光（つまり、ＣＷ光）は、条件Ｅ）によって、第３偏波保持光ファイバ２３の速軸に入るが、条件γ）によって、第３偏波保持光ファイバ２３は、Ｙ字光導波路１３ａからのＴＥ導波モードの光を、互いに無相関な、直交する二つの偏光モードに変換する。

第４偏波保持光ファイバ２４は、条件Ｂ）と条件δ）によって、第３偏波保持光ファイバ２３によって得られた光を非偏光化する（具体的には、第４偏波保持光ファイバ２４は、互いに強度が等しく且つ互いに無相関な、直交する二つの偏光モードに変換する）。

第５偏波保持光ファイバ２５は、条件ε）によって、シングルモード光ファイバコイル１５を伝播した第４偏波保持光ファイバ２４からの光の非偏光状態を保存する。

第６偏波保持光ファイバ２６は、条件Ｃ）と条件ζ）によって、第５偏波保持光ファイバ２５からの光の非偏光状態を保存するが、条件Ｆ）によって、第６偏波保持光ファイバ２６の速軸の偏光モードが、Ｙ字光導波路１３ａをＴＥ導波モードで進行する。

Ｙ字光導波路１３ａからのＴＥ導波モードの他方の光（つまり、ＣＣＷ光）は、条件Ｆ）によって、第６偏波保持光ファイバ２６の速軸に入るが、条件ζ）によって、第６偏波保持光ファイバ２６は、Ｙ字光導波路１３ａからのＴＥ導波モードの光を、互いに無相関な、直交する二つの偏光モードに変換する。

第５偏波保持光ファイバ２５は、条件Ｃ）と条件ε）によって、第６偏波保持光ファイバ２６によって得られた光を非偏光化する（具体的には、第５偏波保持光ファイバ２５は、互いに強度が等しく且つ互いに無相関な、直交する二つの偏光モードに変換する）。

第４偏波保持光ファイバ２４は、条件δ）によって、シングルモード光ファイバコイル１５を伝播した第５偏波保持光ファイバ２５からの光の非偏光状態を保存する。

第３偏波保持光ファイバ２３は、条件Ｂ）と条件γ）によって、第４偏波保持光ファイバ２４からの光の非偏光状態を保存するが、条件Ｅ）によって、第３偏波保持光ファイバ２３の速軸の偏光モードが、Ｙ字光導波路１３ａをＴＥ導波モードで進行する。

ところで、シングルモード光ファイバは、一般に、どのような偏光状態の光でも伝送でき、シングルモード光ファイバの環境外乱などによって、シングルモード光ファイバの内部の光の偏光状態は容易に変わる。つまり、直交する二つの偏光モードの偏光回転がシングルモード光ファイバを通過する過程で起こりえる。さらに、光学素子１３は、優れた偏光子であり偏光回転を起こさないが、偏光消光比が無限大の完全な偏光子ではないので、光学素子１３によって直交する二つの偏光モードの一方のみが完全に選択されるわけではない。その上、既述のとおり、各偏波保持光ファイバによって光の非偏光状態が生成されるが、これは自然光の非偏光状態とは異なり、人工的に作り出された非偏光状態である。したがって、直交する二つの偏光モードの偏光回転がシングルモード光ファイバを通過する過程で生じた場合、直交する偏光モードが複数の偏波保持光ファイバを通過した後で、直交する二つの偏光モードの相関性が復活する可能性がある。なぜなら、前段の偏波保持光ファイバによって前段の偏波保持光ファイバの光学的長さに応じた群遅延差が与えられた速軸の偏光モードと遅軸の偏光モードがそれぞれ、シングルモード光ファイバによる９０度の偏光回転によって、後段の偏波保持光ファイバの遅軸と速軸に入った場合、前段の偏波保持光ファイバの光学的長さに応じて得られた群遅延差が、後段の偏波保持光ファイバの光学的長さに応じて減少させられるからである。つまり、α），β），γ），δ），ε），ζ）の全ての条件を満足しても、光学素子１３に入るＣＷ光とＣＣＷ光のそれぞれについて、直交する二つの偏光モードの相関性が復活する可能性がある。したがって、光学素子１３に入るＣＷ光とＣＣＷ光について、このような可能性を排除するための条件が必要である。

この条件は次のとおりである：「シングルモード光ファイバ１６とシングルモード光ファイバコイル１５を通過する過程での偏光回転を考慮した計６本の偏波保持光ファイバの光学的長さの合計は、光源からの直線偏光のコヒーレント長よりも大である」。具体的には、
Ｉ）シングルモード光ファイバ１６を通過する過程で９０度の偏光回転が生じ、且つ、シングルモード光ファイバコイル１５を通過する過程で９０度の偏光回転が生じる場合について、
｜Ｌ₁－(Ｌ₂＋Ｌ₃＋Ｌ₄)－(Ｌ₅＋Ｌ₆)｜×ｎ＞Ｌ_c
の条件を満足すれば、直交する二つの偏光モードの相関性が復活する可能性を排除でき、
ＩＩ）シングルモード光ファイバ１６を通過する過程で９０度の偏光回転が生じ、且つ、シングルモード光ファイバコイル１５を通過する過程で９０度の偏光回転が生じない場合について、
｜Ｌ₁－(Ｌ₂＋Ｌ₃＋Ｌ₄)＋(Ｌ₅＋Ｌ₆)｜×ｎ＞Ｌ_c
の条件を満足すれば、直交する二つの偏光モードの相関性が復活する可能性を排除でき、
ＩＩＩ）シングルモード光ファイバ１６を通過する過程で９０度の偏光回転が生ぜず、且つ、シングルモード光ファイバコイル１５を通過する過程で９０度の偏光回転が生じる場合について、
｜Ｌ₁＋(Ｌ₂＋Ｌ₃＋Ｌ₄)－(Ｌ₅＋Ｌ₆)｜×ｎ＞Ｌ_c
の条件を満足すれば、直交する二つの偏光モードの相関性が復活する可能性を排除できる。

なお、Ｉ），ＩＩ），ＩＩＩ）の各条件を、
｜Ｌ₁－(Ｌ₂＋Ｌ₃＋Ｌ₄)－(Ｌ₅＋Ｌ₆)｜×λ／Ｌ_b＞Ｌ_c
｜Ｌ₁－(Ｌ₂＋Ｌ₃＋Ｌ₄)＋(Ｌ₅＋Ｌ₆)｜×λ／Ｌ_b＞Ｌ_c
｜Ｌ₁＋(Ｌ₂＋Ｌ₃＋Ｌ₄)－(Ｌ₅＋Ｌ₆)｜×λ／Ｌ_b＞Ｌ_c
に書き換えてもよい。

したがって、光ファイバジャイロスコープ１００では、光源１１から直交する二つの直線偏光の偏光消光比が大きい場合であっても、ＣＷ光とＣＣＷ光は、光量変動無く且つ互いに等強度で、Ｙ字光導波路１３ａの分岐点で、干渉する。

コストの観点からは、上述の条件α），β），γ），δ），ε），ζ），Ｉ），ＩＩ），ＩＩＩ）を満たす長さＬ₁と長さＬ₂と長さＬ₃と長さＬ₄と長さＬ₅と長さＬ₆の組み合わせのうち、長さＬ₁と長さＬ₂と長さＬ₃と長さＬ₄と長さＬ₅と長さＬ₆の合計が最小であることが好ましい。

＜補遺＞
例示的な実施形態を参照して本発明を説明したが、当業者は本発明の範囲から逸脱することなく、様々な変更を行い、その要素を均等物で置き換えることができることを理解するであろう。さらに、本発明の本質的な範囲から逸脱することなく、特定のシステム、デバイス、またはそのコンポーネントを本発明の教示に適合させるために、多くの修正を加えることができる。したがって、本発明は、本発明を実施するために開示された特定の実施形態に限定されるものではなく、添付の請求の範囲に含まれるすべての実施形態を含むものとする。

さらに、「第１」、「第２」などの用語の使用は順序や重要性を示すものではなく、「第１」、「第２」などの用語は要素を区別するために使用される。本明細書で使用される用語は、実施形態を説明するためのものであり、本発明を限定することを意図するものでは決してない。用語「含む」とその語形変化は、本明細書および/または添付の請求の範囲で使用される場合、言及された特徴、ステップ、操作、要素、および/またはコンポーネントの存在を明らかにするが、一つまたは複数の他の特徴、ステップ、操作、要素、コンポーネント、および/またはそれらのグループの存在または追加を排除しない。「および/または」という用語は、それがもしあれば、関連するリストされた要素の一つまたは複数のありとあらゆる組み合わせを含む。請求の範囲および明細書において、特に明記しない限り、「接続」、「結合」、「接合」、「連結」、またはそれらの同義語、およびそのすべての語形は、例えば互いに「接続」または「結合」されているか互いに「連結」している二つの間の一つ以上の中間要素の存在を必ずしも否定しない。請求の範囲および明細書において、「任意」という用語は、それがもしあれば、特に明記しない限り、全称記号∀と同じ意味を表す用語として理解されるべきである。例えば、「任意のＸについて」という表現は「すべてのＸについて」あるいは「各Ｘについて」と同じ意味を持つ。

特に断りが無い限り、本明細書で使用されるすべての用語（技術用語および科学用語を含む）は、本発明が属する分野の当業者によって一般に理解されるのと同じ意味を有する。さらに、一般的に使用される辞書で定義されている用語などの用語は、関連技術および本開示の文脈におけるそれらの意味と一致する意味を有すると解釈されるべきであり、明示的に定義されていない限り、理想的にまたは過度に形式的に解釈されるものではない。

本発明の説明において、多くの技法およびステップが開示されていることが理解されるであろう。これらのそれぞれには個別の利点があり、それぞれ他の開示された技法の一つ以上、または場合によってはすべてと組み合わせて使用することもできる。したがって、煩雑になることを避けるため、本明細書では、個々の技法またはステップのあらゆる可能な組み合わせを説明することを控える。それでも、明細書および請求項は、そのような組み合わせが完全に本発明および請求項の範囲内であることを理解して読まれるべきである。

以下の請求項において手段またはステップと結合したすべての機能的要素の対応する構造、材料、行為、および同等物は、それらがあるとすれば、他の要素と組み合わせて機能を実行するための構造、材料、または行為を含むことを意図する。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更と変形が許される。選択され且つ説明された実施形態は、本発明の原理およびその実際的応用を解説するためのものである。本発明は様々な変更あるいは変形を伴って様々な実施形態として使用され、様々な変更あるいは変形は期待される用途に応じて決定される。そのような変更および変形のすべては、添付の請求の範囲によって規定される本発明の範囲に含まれることが意図されており、公平、適法および公正に与えられる広さに従って解釈される場合、同じ保護が与えられることが意図されている。

１１ 光源
１３ 光学素子
１３ａ Ｙ字光導波路
１５ シングルモード光ファイバコイル
１６ シングルモード光ファイバ
２１ 第１偏波保持光ファイバ
２２ 第２偏波保持光ファイバ
２３ 第３偏波保持光ファイバ
２４ 第４偏波保持光ファイバ
２５ 第５偏波保持光ファイバ
２６ 第６偏波保持光ファイバ
１００ 光ファイバジャイロスコープ
９００ 光ファイバジャイロスコープ

Claims (2)

1. 光ファイバジャイロスコープであって、
   直線偏光を発する光源と、
   一端および他端を持っているシングルモード光ファイバと、
   一端および他端を持っている第１偏波保持光ファイバと、
   一端および他端を持っている第２偏波保持光ファイバと、
   一端および他端を持っている第３偏波保持光ファイバと、
   一端および他端を持っている第４偏波保持光ファイバと、
   一端および他端を持っている第５偏波保持光ファイバと、
   一端および他端を持っている第６偏波保持光ファイバと、
   一端および他端を持っているシングルモード光ファイバコイルと、
   第１端と第２端と第３端を持っているＹ字光導波路が形成された光学素子と
   を含み、
   前記第１偏波保持光ファイバの前記一端は、前記光源に接続されており、
   前記シングルモード光ファイバの前記一端は、前記第１偏波保持光ファイバの前記他端に接続されており、
   前記第２偏波保持光ファイバの前記一端は、前記シングルモード光ファイバの前記他端に接続されており、
   前記Ｙ字光導波路の前記第１端は、前記第２偏波保持光ファイバの前記他端に接続されており、
   前記第３偏波保持光ファイバの前記一端は、前記Ｙ字光導波路の前記第２端に接続されており、
   前記第４偏波保持光ファイバの前記一端は、前記第３偏波保持光ファイバの前記他端に接続されており、
   前記シングルモード光ファイバコイルの前記一端は、前記第４偏波保持光ファイバの前記他端に接続されており、
   前記第５偏波保持光ファイバの前記一端は、前記シングルモード光ファイバコイルの前記他端に接続されており、
   前記第６偏波保持光ファイバの前記一端は、前記第５偏波保持光ファイバの前記他端に接続されており、
   前記Ｙ字光導波路の前記第３端は、前記第６偏波保持光ファイバの前記他端に接続されており、
   前記第１偏波保持光ファイバの偏光主軸と前記直線偏光の偏光面がなす角度は４５度であり、
   前記第３偏波保持光ファイバの偏光主軸と前記第４偏波保持光ファイバの偏光主軸がなす角度は４５度であり、
   前記第５偏波保持光ファイバの偏光主軸と前記第６偏波保持光ファイバの偏光主軸がなす角度は４５度であり、
   前記第２偏波保持光ファイバの偏光主軸は、前記Ｙ字光導波路のＴＥモードの電界方向と一致しており、
   前記第３偏波保持光ファイバの偏光主軸は、前記Ｙ字光導波路のＴＥモードの電界方向と一致しており、
   前記第６偏波保持光ファイバの偏光主軸は、前記Ｙ字光導波路のＴＥモードの電界方向と一致しており、
   前記第１偏波保持光ファイバと前記第２偏波保持光ファイバと前記第３偏波保持光ファイバと前記第４偏波保持光ファイバと前記第５偏波保持光ファイバと前記第６偏波保持光ファイバのそれぞれは、同じビート長を持っており、
   前記ビート長をＬ_bとし、前記直線偏光の波長をλとし、前記直線偏光のコヒーレント長をＬ_cとし、前記第１偏波保持光ファイバの長さＬ₁と前記第２偏波保持光ファイバの長さＬ₂と前記第３偏波保持光ファイバの長さＬ₃と前記第４偏波保持光ファイバの長さＬ₄と前記第５偏波保持光ファイバの長さＬ₅と前記第６偏波保持光ファイバの長さＬ₆のうちの最小値をＬ_sとして、
   Ｌ_s×λ／Ｌ_b＞Ｌ_c、且つ、
   ｜Ｌ₁－(Ｌ₂＋Ｌ₃＋Ｌ₄)－(Ｌ₅＋Ｌ₆)｜×λ／Ｌ_b＞Ｌ_c、且つ、
   ｜Ｌ₁－(Ｌ₂＋Ｌ₃＋Ｌ₄)＋(Ｌ₅＋Ｌ₆)｜×λ／Ｌ_b＞Ｌ_c、且つ、
   ｜Ｌ₁＋(Ｌ₂＋Ｌ₃＋Ｌ₄)－(Ｌ₅＋Ｌ₆)｜×λ／Ｌ_b＞Ｌ_c
   が成立している
   光ファイバジャイロスコープ。
2. 請求項１に記載の光ファイバジャイロスコープにおいて、
   Ｌ_s×λ／Ｌ_b＞Ｌ_c、且つ、
   ｜Ｌ₁－(Ｌ₂＋Ｌ₃＋Ｌ₄)－(Ｌ₅＋Ｌ₆)｜×λ／Ｌ_b＞Ｌ_c、且つ、
   ｜Ｌ₁－(Ｌ₂＋Ｌ₃＋Ｌ₄)＋(Ｌ₅＋Ｌ₆)｜×λ／Ｌ_b＞Ｌ_c、且つ、
   ｜Ｌ₁＋(Ｌ₂＋Ｌ₃＋Ｌ₄)－(Ｌ₅＋Ｌ₆)｜×λ／Ｌ_b＞Ｌ_c
   を満たす、前記長さＬ₁と前記長さＬ₂と前記長さＬ₃と前記長さＬ₄と前記長さＬ₅と前記長さＬ₆の組み合わせのうち、前記長さＬ₁と前記長さＬ₂と前記長さＬ₃と前記長さＬ₄と前記長さＬ₅と前記長さＬ₆の合計が最小である
   ことを特徴とする光ファイバジャイロスコープ。

Images