JP2514491B2 - 光ファイバジャイロ - Google Patents
光ファイバジャイロInfo
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- JP2514491B2 JP2514491B2 JP3194050A JP19405091A JP2514491B2 JP 2514491 B2 JP2514491 B2 JP 2514491B2 JP 3194050 A JP3194050 A JP 3194050A JP 19405091 A JP19405091 A JP 19405091A JP 2514491 B2 JP2514491 B2 JP 2514491B2
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- JP
- Japan
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- optical fiber
- light
- polarization
- maintaining
- optical
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は光ファイバコイルに右
回り光と左回り光とを伝播させ、これら右回り光と左回
り光との位相差を検出して光ファイバコイルに印加され
るその中心回りの角速度を検出する光ファイバジャイロ
に関する。
回り光と左回り光とを伝播させ、これら右回り光と左回
り光との位相差を検出して光ファイバコイルに印加され
るその中心回りの角速度を検出する光ファイバジャイロ
に関する。
【０００２】
【従来の技術】図２に従来の光ファイバジャイロを示
す。光源１１からの光は光ファイバカプラなどの光分岐
器１２を通り、更に偏光子１３を通って所定の偏光方向
の成分のみが取り出され、その偏光子１３からの光は光
ファイバカプラなどの光分岐器１４で２分配され、その
一方の光は光ファイバコイル１６の一端に右回り光とし
て入射され、他方の光は光位相変調器１７を通って光フ
ァイバコイル１６の他端に左回り光として入射される。
す。光源１１からの光は光ファイバカプラなどの光分岐
器１２を通り、更に偏光子１３を通って所定の偏光方向
の成分のみが取り出され、その偏光子１３からの光は光
ファイバカプラなどの光分岐器１４で２分配され、その
一方の光は光ファイバコイル１６の一端に右回り光とし
て入射され、他方の光は光位相変調器１７を通って光フ
ァイバコイル１６の他端に左回り光として入射される。
【０００３】光ファイバコイル１６を伝播した右回り光
と左回り光とは光分岐器１４に戻って合成されて干渉
し、その干渉光は偏光子１３で所定の偏光方向の成分の
みが取り出され、その偏光子１３を通過した光は光分岐
器１２で分岐されて光検出器１８に入射され、その光の
強度に応じた電気信号に変換される。変調信号発生器１
９からの周期関数、例えば正弦波信号により光位相変調
器１７が駆動され、これを通過する光が位相変調され
る。光検出器１８の出力は同期検波回路２１で変調信号
発生器１９からの基準信号により同期検波され、その検
波出力は出力端子２２に出力される。
と左回り光とは光分岐器１４に戻って合成されて干渉
し、その干渉光は偏光子１３で所定の偏光方向の成分の
みが取り出され、その偏光子１３を通過した光は光分岐
器１２で分岐されて光検出器１８に入射され、その光の
強度に応じた電気信号に変換される。変調信号発生器１
９からの周期関数、例えば正弦波信号により光位相変調
器１７が駆動され、これを通過する光が位相変調され
る。光検出器１８の出力は同期検波回路２１で変調信号
発生器１９からの基準信号により同期検波され、その検
波出力は出力端子２２に出力される。
【０００４】光ファイバコイル１６に、その軸心回りの
角速度が印加されていない状態では、光ファイバコイル
１６を伝播した右回り光と、左回り光との位相差はゼロ
であり、同期検波回路２１の出力もゼロであるが、光フ
ァイバコイル１６に、その軸心回りの角速度が印加され
ると、これに応じて右回り光と左回り光とに位相差が生
じ、同期検波回路２１から、前記印加角速度の方向およ
び大きさに応じた極性およびレベルの出力が生じ、印加
角速度を検出することができる。
角速度が印加されていない状態では、光ファイバコイル
１６を伝播した右回り光と、左回り光との位相差はゼロ
であり、同期検波回路２１の出力もゼロであるが、光フ
ァイバコイル１６に、その軸心回りの角速度が印加され
ると、これに応じて右回り光と左回り光とに位相差が生
じ、同期検波回路２１から、前記印加角速度の方向およ
び大きさに応じた極性およびレベルの出力が生じ、印加
角速度を検出することができる。
【０００５】このように光ファイバジャイロは右回り光
と、左回り光との位相差を検出するものであるが、光フ
ァイバコイル１６を伝播中に、偏波状態が変化し、偏光
方向が直角な成分が生じると、光ファイバコイル１６に
複屈折性がわずか存在しているため、これら直角な偏光
方向の両光は光ファイバコイル１６の伝播速度が異な
り、従って、光分岐器１４で合成される右回り光の一方
の偏光成分と、左回り光の他方の偏光成分とが干渉する
と、右回り光と左回り光との位相差を正しく検出するこ
とができなくなる。
と、左回り光との位相差を検出するものであるが、光フ
ァイバコイル１６を伝播中に、偏波状態が変化し、偏光
方向が直角な成分が生じると、光ファイバコイル１６に
複屈折性がわずか存在しているため、これら直角な偏光
方向の両光は光ファイバコイル１６の伝播速度が異な
り、従って、光分岐器１４で合成される右回り光の一方
の偏光成分と、左回り光の他方の偏光成分とが干渉する
と、右回り光と左回り光との位相差を正しく検出するこ
とができなくなる。
【０００６】このような点から従来においては、光ファ
イバコイル１６に偏波面保存光ファイバを用いるのが一
般的であった。この場合は光ファイバコイル１６を伝播
する右回り光と左回り光との偏光状態が安定に保たれる
ので、ジャイロ性能が安定している。しかしながら、偏
波面保存光ファイバは高価であるため、光ファイバジャ
イロの全体の価格の半分程度にもなる欠点があった。
イバコイル１６に偏波面保存光ファイバを用いるのが一
般的であった。この場合は光ファイバコイル１６を伝播
する右回り光と左回り光との偏光状態が安定に保たれる
ので、ジャイロ性能が安定している。しかしながら、偏
波面保存光ファイバは高価であるため、光ファイバジャ
イロの全体の価格の半分程度にもなる欠点があった。
【０００７】この問題を解決し、安価で性能の安定した
光ファイバジャイロを、特願平３−１５８７６８で提案
した。これは図３に示すように光ファイバコイル１６と
して安価なシングルモード光ファイバ１６ａと、その両
端に接続した余長部の偏波面保存光ファイバ１６ｂとに
より構成し、コイル化の曲げによりシングルモード光フ
ァイバ１６ａに生じる複屈折性により、偏波面保存光フ
ァイバと同等の偏波保持性をもたせ、曲げが生じない余
長部分に偏波面保存光ファイバ１６ｂを用い偏光状態を
安定に保っている。なお曲げが生じない余長部分にシン
グルモード光ファイバを用いると、複屈折性が生じな
く、従って偏波面保存持性も生じなく、この部分を通る
光の偏光方向が不安定になり、偏光子１３を通った光強
度が変動する。このため前述のようにこの余長部分には
偏波面保存光ファイバ１６ｂが用いられる。
光ファイバジャイロを、特願平３−１５８７６８で提案
した。これは図３に示すように光ファイバコイル１６と
して安価なシングルモード光ファイバ１６ａと、その両
端に接続した余長部の偏波面保存光ファイバ１６ｂとに
より構成し、コイル化の曲げによりシングルモード光フ
ァイバ１６ａに生じる複屈折性により、偏波面保存光フ
ァイバと同等の偏波保持性をもたせ、曲げが生じない余
長部分に偏波面保存光ファイバ１６ｂを用い偏光状態を
安定に保っている。なお曲げが生じない余長部分にシン
グルモード光ファイバを用いると、複屈折性が生じな
く、従って偏波面保存持性も生じなく、この部分を通る
光の偏光方向が不安定になり、偏光子１３を通った光強
度が変動する。このため前述のようにこの余長部分には
偏波面保存光ファイバ１６ｂが用いられる。
【０００８】この構成により、安価でかつ全体を偏波面
保存光ファイバとした場合と同等の安定した光ファイバ
ジャイロが得られる。
保存光ファイバとした場合と同等の安定した光ファイバ
ジャイロが得られる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図３に
示した光ファイバジャイロにおいては、曲げ応力により
シングルモード光ファイバ１６ａに生じる複屈折性を利
用しているため、コイルボビンとシングルモード光ファ
イバ１６ａとの熱膨張の差により生じる熱応力の影響に
より、シングルモード光ファイバ１６ａに生じている複
屈折性が変化しやすく、光ファイバコイル１６における
偏波保持性の変化をまねき、つまり偏波保持軸が変化
し、この結果、偏光子１３を通過して光検出器１８に至
る干渉光の光量が変化するため、特に温度変化に対し、
光ファイバジャイロの出力変化が生じやすいという問題
がある。
示した光ファイバジャイロにおいては、曲げ応力により
シングルモード光ファイバ１６ａに生じる複屈折性を利
用しているため、コイルボビンとシングルモード光ファ
イバ１６ａとの熱膨張の差により生じる熱応力の影響に
より、シングルモード光ファイバ１６ａに生じている複
屈折性が変化しやすく、光ファイバコイル１６における
偏波保持性の変化をまねき、つまり偏波保持軸が変化
し、この結果、偏光子１３を通過して光検出器１８に至
る干渉光の光量が変化するため、特に温度変化に対し、
光ファイバジャイロの出力変化が生じやすいという問題
がある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明によれ
ば、光ファイバコイルをシングルモード光ファイバと、
その両端に接続した２本の偏波面保存光ファイバとによ
り構成し、そのシングルモード光ファイバの曲げ応力に
より生じる複屈折性を利用してそのシングルモード光フ
ァイバには偏波面保存光ファイバと同等の偏波面保存特
性が与えられており、かつ光分岐手段と、光ファイバコ
イル両端の前記２本の偏波面保存光ファイバとの接続点
において、前記偏波面保存光ファイバと前記光分岐手段
との主軸を互いに４５°傾斜させている。
ば、光ファイバコイルをシングルモード光ファイバと、
その両端に接続した２本の偏波面保存光ファイバとによ
り構成し、そのシングルモード光ファイバの曲げ応力に
より生じる複屈折性を利用してそのシングルモード光フ
ァイバには偏波面保存光ファイバと同等の偏波面保存特
性が与えられており、かつ光分岐手段と、光ファイバコ
イル両端の前記２本の偏波面保存光ファイバとの接続点
において、前記偏波面保存光ファイバと前記光分岐手段
との主軸を互いに４５°傾斜させている。
【００１１】請求項２の発明によれば、光ファイバコイ
ルをシングルモード光ファイバと、その両端に接続した
２本の偏波面保存光ファイバとにより構成し、そのシン
グルモード光ファイバの曲げ応力により生じる複屈折性
を利用してそのシングルモード光ファイバには偏波面保
存光ファイバと同等の偏波面保存特性が与えられてお
り、かつ光源よりの光を偏光子を通じて光分岐手段へ入
射し、その光分岐手段を偏波面保存光伝送路で構成し、
その光分岐手段と偏光子との主軸を互いに４５°傾斜さ
せている。
ルをシングルモード光ファイバと、その両端に接続した
２本の偏波面保存光ファイバとにより構成し、そのシン
グルモード光ファイバの曲げ応力により生じる複屈折性
を利用してそのシングルモード光ファイバには偏波面保
存光ファイバと同等の偏波面保存特性が与えられてお
り、かつ光源よりの光を偏光子を通じて光分岐手段へ入
射し、その光分岐手段を偏波面保存光伝送路で構成し、
その光分岐手段と偏光子との主軸を互いに４５°傾斜さ
せている。
【００１２】請求項１の発明、請求項２の発明において
も、光ファイバコイルに入射される光は偏波面保存光フ
ァイバの各互いに直交した二つの偏波保存軸のほゞ同一
強度の成分として伝播するため、シングルモード光ファ
イバの部分で複屈折性が変動し、その偏波保存軸方向が
変化しても、前記直角な二成分の偏光子の通過成分は、
一方が減少したとき、他方が増加し、常に一定となり、
干渉光の強度は変化しない。
も、光ファイバコイルに入射される光は偏波面保存光フ
ァイバの各互いに直交した二つの偏波保存軸のほゞ同一
強度の成分として伝播するため、シングルモード光ファ
イバの部分で複屈折性が変動し、その偏波保存軸方向が
変化しても、前記直角な二成分の偏光子の通過成分は、
一方が減少したとき、他方が増加し、常に一定となり、
干渉光の強度は変化しない。
【００１３】
【実施例】図１にこの発明による光ファイバジャイロの
要部を示し、図３と対応した部分に同一符号を付けてあ
る。この発明においては図３と同様に、光ファイバコイ
ル１６はシングルモード光ファイバ１６ａとその両端に
接続された２本の偏波面保存光ファイバ１６ｂとよりな
る。この例では光分岐器１４として偏波面保存光ファイ
バカプラを用いた場合である。この偏波面保存光ファイ
バカプラ１４と２本の偏波面保存光ファイバ１６ｂとの
接続点２３を分離し、かつその端面を拡大して示すよう
に、偏波面保存光ファイバカプラ１４の端面における互
いに直交する偏波保持軸２４ｘ（Ｘ軸）および２４ｙ
（Ｙ軸）と、２本の偏波面保存光ファイバ１６ｂの端面
における互いに直交する偏波保持軸２５ｘ（Ｘ軸）およ
び２５ｙ（Ｙ軸）とが軸心まわりに互いにほゞ４５°ず
らされている。
要部を示し、図３と対応した部分に同一符号を付けてあ
る。この発明においては図３と同様に、光ファイバコイ
ル１６はシングルモード光ファイバ１６ａとその両端に
接続された２本の偏波面保存光ファイバ１６ｂとよりな
る。この例では光分岐器１４として偏波面保存光ファイ
バカプラを用いた場合である。この偏波面保存光ファイ
バカプラ１４と２本の偏波面保存光ファイバ１６ｂとの
接続点２３を分離し、かつその端面を拡大して示すよう
に、偏波面保存光ファイバカプラ１４の端面における互
いに直交する偏波保持軸２４ｘ（Ｘ軸）および２４ｙ
（Ｙ軸）と、２本の偏波面保存光ファイバ１６ｂの端面
における互いに直交する偏波保持軸２５ｘ（Ｘ軸）およ
び２５ｙ（Ｙ軸）とが軸心まわりに互いにほゞ４５°ず
らされている。
【００１４】このため偏光子１３から偏波面保存光ファ
イバカプラ１４を通って接続点２３に達した光は、偏波
面保存光ファイバカプラ１４の偏波保持軸２４ｘまたは
２４ｙのどちらかを伝播してきた直線偏光であって、直
線偏光は接続点２３において２本の偏波面保存光ファイ
バ１６ｂにその偏波保持軸２５ｘ（Ｘ軸）に対して４５
°の角度で入射する。この結果、この直線偏光は偏波面
保存光ファイバ１６ｂを２つの直交する偏波保持軸２５
ｘ，２５ｙの二つの同一強度の成分に分けられて伝播す
る。つまり、偏波保持軸２５ｘ，２５ｙと平行した同一
強度の直線偏光が偏波面保存光ファイバ１６ｂに入射さ
れたことになる。これらが光ファイバコイル１６を通
り、更に光ファイバカプラ１４を通って偏光子１３に戻
った光の偏光子１３の通過成分についてみると、熱応力
変動などによりシングルモード光ファイバ１６ａの複屈
折性が変化して、その偏波保持軸が変化（回動）して
も、上記二つの成分の一方が増加するとき、他方が減少
し、常に一定となり、このため光検出器１８に達する光
の強度は一定となり、安定したジャイロ出力が得られ
る。
イバカプラ１４を通って接続点２３に達した光は、偏波
面保存光ファイバカプラ１４の偏波保持軸２４ｘまたは
２４ｙのどちらかを伝播してきた直線偏光であって、直
線偏光は接続点２３において２本の偏波面保存光ファイ
バ１６ｂにその偏波保持軸２５ｘ（Ｘ軸）に対して４５
°の角度で入射する。この結果、この直線偏光は偏波面
保存光ファイバ１６ｂを２つの直交する偏波保持軸２５
ｘ，２５ｙの二つの同一強度の成分に分けられて伝播す
る。つまり、偏波保持軸２５ｘ，２５ｙと平行した同一
強度の直線偏光が偏波面保存光ファイバ１６ｂに入射さ
れたことになる。これらが光ファイバコイル１６を通
り、更に光ファイバカプラ１４を通って偏光子１３に戻
った光の偏光子１３の通過成分についてみると、熱応力
変動などによりシングルモード光ファイバ１６ａの複屈
折性が変化して、その偏波保持軸が変化（回動）して
も、上記二つの成分の一方が増加するとき、他方が減少
し、常に一定となり、このため光検出器１８に達する光
の強度は一定となり、安定したジャイロ出力が得られ
る。
【００１５】接続点２３においては一般には光ファイバ
の融着接続が行われるが、レンズ結合、光ファイバ同士
の光接続などで結合させてもよい。光分岐手段１４とし
て光集積回路によるものを用いてもよい。二つの偏波面
保存光ファイバ１６ｂに、その二つの偏波保持軸２５
ｘ，２５ｙにそれぞれ平行な同一強さの直線偏光を入射
すればよいから、偏光子１３と光分岐手段１４との接続
において、偏光子１３側の例えば光ファイバの偏波保持
軸と、光分岐手段１４側の例えば光ファイバの偏波保持
軸とを互いに４５°かたむけて、偏光子１３側の一つの
偏波保持軸と平行した直線偏光を光分岐手段１４側へ入
射させてもよい。
の融着接続が行われるが、レンズ結合、光ファイバ同士
の光接続などで結合させてもよい。光分岐手段１４とし
て光集積回路によるものを用いてもよい。二つの偏波面
保存光ファイバ１６ｂに、その二つの偏波保持軸２５
ｘ，２５ｙにそれぞれ平行な同一強さの直線偏光を入射
すればよいから、偏光子１３と光分岐手段１４との接続
において、偏光子１３側の例えば光ファイバの偏波保持
軸と、光分岐手段１４側の例えば光ファイバの偏波保持
軸とを互いに４５°かたむけて、偏光子１３側の一つの
偏波保持軸と平行した直線偏光を光分岐手段１４側へ入
射させてもよい。
【００１６】
【発明の効果】以上述べたように、この発明によれば光
ファイバコイル１６をシングルモード光ファイバコイル
と、その両端に接続された２本の偏波面保存光ファイバ
とから構成しているため、安価に構成することができ、
しかも偏波面保存光ファイバに対し、その二つの偏波保
持軸とそれぞれ平行した二つの同一強度の直線偏光を入
射しているため、温度変化によりシングルモード光ファ
イバ１６ａの複屈折性が変化しても、安定したジャイロ
出力が得られる。
ファイバコイル１６をシングルモード光ファイバコイル
と、その両端に接続された２本の偏波面保存光ファイバ
とから構成しているため、安価に構成することができ、
しかも偏波面保存光ファイバに対し、その二つの偏波保
持軸とそれぞれ平行した二つの同一強度の直線偏光を入
射しているため、温度変化によりシングルモード光ファ
イバ１６ａの複屈折性が変化しても、安定したジャイロ
出力が得られる。
【図１】この発明の実施例の要部を示すブロック図。
【図２】従来の光ファイバジャイロを示すブロック図。
【図３】先に提案した光ファイバジャイロを示すブロッ
ク図。
ク図。
Claims (2)
- 【請求項１】 光源よりの光を光分岐手段にて分配し
て、光ファイバコイルの両端から右回り光および左回り
光として入射し、これら両光をその光ファイバコイル伝
播後に、前記光分岐手段で干渉させ、その干渉光の強度
を電気信号に変換し、その電気信号から前記光ファイバ
コイルの中心回りに印加される角速度を検出する光ファ
イバジャイロにおいて、 前記光ファイバコイルはシングルモード光ファイバとそ
の両端に接続された２本の偏波面保存光ファイバとから
なり、前記シングルモード光ファイバはコイルの曲げにより偏
波面保存光ファイバと同等の偏波面保存特性が与えられ
ており、 前記光分岐手段と前記２本の偏波面保存光ファイバとの
主軸が互いに４５°傾斜していることを特徴とする光フ
ァイバジャイロ。 - 【請求項２】 光源よりの光を偏光子を通じて光分岐手
段に入射して分配し、その分配光を光ファイバコイルに
その両端から右回り光および左回り光として入射し、こ
れら両光をその光ファイバコイル伝播後に、前記光分岐
手段で干渉させ、その干渉光を前記偏光子を通過させた
後、その強度を電気信号に変換し、その電気信号から前
記光ファイバコイルの中心回りに印加される角速度を検
出する光ファイバジャイロにおいて、 前記光ファイバコイルはシングルモード光ファイバとそ
の両端に接続された２本の偏波面保存光ファイバとから
なり、前記シングルモード光ファイバはコイルの曲げにより偏
波面保存光ファイバと同等の偏波面保存特性が与えられ
ており、 前記光分岐手段は、偏波面保存光伝送路よりなり、 その光分岐手段と前記偏光子との主軸が互いに４５°傾
斜していることを特徴とする光ファイバジャイロ。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3194050A JP2514491B2 (ja) | 1991-08-02 | 1991-08-02 | 光ファイバジャイロ |
| US07/897,748 US5187757A (en) | 1991-06-28 | 1992-06-12 | Fiber optic gyro |
| EP92110078A EP0520282B1 (en) | 1991-06-28 | 1992-06-15 | Fiber optic gyro |
| DE69225639T DE69225639T2 (de) | 1991-06-28 | 1992-06-15 | Optischer Faserkreisel |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3194050A JP2514491B2 (ja) | 1991-08-02 | 1991-08-02 | 光ファイバジャイロ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0534166A JPH0534166A (ja) | 1993-02-09 |
| JP2514491B2 true JP2514491B2 (ja) | 1996-07-10 |
Family
ID=16318118
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3194050A Expired - Lifetime JP2514491B2 (ja) | 1991-06-28 | 1991-08-02 | 光ファイバジャイロ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2514491B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002054933A (ja) * | 2000-08-14 | 2002-02-20 | Tokimec Inc | 光ファイバジャイロ |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62223614A (ja) * | 1986-03-26 | 1987-10-01 | Toshiba Corp | 光フアイバジヤイロ |
-
1991
- 1991-08-02 JP JP3194050A patent/JP2514491B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0534166A (ja) | 1993-02-09 |
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