JP2514530B2 - 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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Description
回り光と左回り光とを伝搬させ、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。
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
一方の光はデポラライザ(偏光解消器)15を介してシ
ングルモード光ファイバコイル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。
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。
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を伝搬した右回り光と、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。
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を伝搬中に、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の伝搬速度が異な
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。
15を挿入し、一方の偏光成分とこれと直角な他方の偏
光成分との間で強度が等しく、かつ位相差を大きくつ
け、相関性がない、つまり干渉性のないような状態(無
偏光状態)にし、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しないようにしていた。デ
ポラライザ15としてはLYOT形ファイバデポラライ
ザが一般的である。このデポラライザは2本の定偏波光
ファイバ(偏波面保存光ファイバ、つまり複屈折性光フ
ァイバ)をその主軸を45°互いに傾むけて接続したも
のである。
ファイバを用い、デポラライザ15を省略したものもあ
る。
として偏波面保存光ファイバを用いたものは、偏波面保
存光ファイバの価格が高いため、光ファイバコイル16
の価格が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。シングルモード光ファイバを光フ
ァイバコイル16として使用する場合は価格が安くなる
が、デポラライザ15を用いるため製造に手間がかか
る。つまりデポラライザ15は前述したように2本の偏
波面保存光ファイバを、主軸を45°ずらして融着接続
するが、その主軸の角度ずれに対する要求精度が極めて
高い。加えて光ファイバジャイロの温度変化等の外乱に
対するドリフトを低減するために、SPIE Vol.412, P.
268 〜271 (1983)で述べられている Quadrapole 巻線を
行うことが効果的であるが、Quadrapole巻線はファイバ
全長の中心に対し外乱の影響を対称にしてドリフトを低
減する手法であるため、デボラライザがコイル一端に配
置された構成では、外乱の影響がデボラライザの存在に
より非対称となるため、ドリフト低減効果が十分に得ら
れないという問題があった。
イバコイルはシングルモード光ファイバコイルの両端に
偏波面保存光ファイバが接続されて構成され、これら両
偏波面保存光ファイバの長さをl1 ,l2 、ビート長を
LPB、シングルモード光ファイバコイルのビート長をL
SB、長さをL、光源の光のコヒーレント長をLC 、波長
をλとすると、 l1 −l2 >LPB{(LC /λ)+(L/LSB)} を満足するように両偏波面保存光ファイバの長さl1 ,
l2 が選定されている。
する部分に同一符号を付けてある。この発明においては
光ファイバコイル16はシングルモード光ファイバコイ
ル16aと、その両端に接続された偏波面保存光ファイ
バ16b,16cとより構成される。これら偏波面保存
光ファイバ16b,16cの各長さをl1 ,l2 、各ビ
ート長をLPB、シングルモード光ファイバコイル16a
のビート長(コイルに巻かれた状態での)をLSB、その
コイル長をL、光源11の光の波長をλ、そのコヒーレ
ント長をLC とすると l1 −l2 >LPB{(LC /λ)+(L/LSB)} … (1) を満すように偏波面保存光ファイバ16b,16cの各
長さl1 ,l2 が選定されている。
折が存在しない為、偏波安定性が無く、偏波間の位相差
も発生しない為に偏波間の干渉が発生する。しかし、シ
ングルモード光ファイバをコイルに巻いた時、ある程度
の複屈折が発生する為、偏波面の安定性が得られる。と
ころが、シングルモード光ファイバコイル16aを直接
光分岐器14、光位相変調器17に接続すると、両端は
コイル状に巻かれていない為に複屈折が発生しない。し
かしこの発明ではシングルモード光ファイバコイル16
aの両端に偏波面保存光ファイバ16b,16cが接続
されて偏波面の安定性が確保されている。しかも光ファ
イバコイル16の全体で複屈折が発生している為に、偏
波間の位相差が発生し、偏波間の干渉をも抑える事がで
きる。
b,16cの長さによっては、2本の偏波面保存光ファ
イバ16b,16cと、シングルモード光ファイバ16
aとの主軸を合わせて接続する必要があり非常に面倒で
ある。しかしこの発明では(1)式を満すように偏波面
保存光ファイバ16b,16cの各長さが選定されてい
るためそのような面倒は生じない。
6aで生じる偏波間の位相差φS は2πL/LSBで与え
られる。一方偏波面保存光ファイバ16b,16cの複
屈折により生じる位相差は、一方の偏波面保存光ファイ
バよりの光が他方の偏波面保存光ファイバに対し偏光方
向が90°ねじられて入射されるような場合は両偏波間
の位相が最も小となる最悪の状態である。この時の両偏
波面保存光ファイバ16b,16cにより生じる偏波間
の位相差φP は2π(l1 −l2 )/LPBとなる。
位相差、つまりφP とφS の差が使用光源11の光のコ
ヒーレント長LC から考えて干渉しない位相差であれば
良い。つまり 2πLC /λ<φP −φS (φP >φS ) を満足する、即ち(1)式を満すl1 ,l2 であれば、
シングルモード光ファイバコイル16aと、偏波面保存
光ファイバ16b,16cとを偏波方向(主軸)を合せ
ることなく、ランダムに接続する事ができ、製造時間の
短縮が可能となる。偏波面保存光ファイバ16b,16
cの一部はコイルとして巻かれていることが好ましい。
また光分岐器12,14、偏光子、光位相変調器17も
偏波面保存光ファイバで構成するとよい。光分岐器14
としては光ICで構成してもよい。またこの発明は開ル
ープ形光ファイバジャイロのみならず、閉ループ形光フ
ァイバジャイロにも適用できる。
存光ファイバのみを使用した光ファイバコイル16のか
わりに2本の短尺の偏波面保存光ファイバをシングルモ
ード光ファイバコイルの両端に接続し、しかも(1)式
を満足させているため、低価格で構成でき、かつ製造も
容易で精度の良い光ファイバジャイロを得る事が可能と
なる。
Claims (1)
- 【請求項1】 光源から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左回り光及び右回り光
として入射し、これら両光の前記光ファイバコイルを伝
搬した光を、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
イバコイルにそ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コイ
ルの両端に偏波面保存光ファイバが接続されて構成さ
れ、 前記両端の偏波面保存光ファイバの長さをl1 ,l2 、
前記光源の光のコヒーレント長さLC 、前記偏波面保存
光ファイバのビート長をLPB、前記シングルモード光フ
ァイバコイルのビート長をLSB、前記シングルモード光
ファイバコイルの長さをL、波長をλとすると、 l1 −l2 >LPB{(LC /λ)+(L/LSB)} を満足するように前記両偏波面保存光ファイバの長さl
1 ,l2 が選定されていることを特徴とする光ファイバ
ジャイロ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12744292A JP2514530B2 (ja) | 1992-05-20 | 1992-05-20 | 光ファイバジャイロ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12744292A JP2514530B2 (ja) | 1992-05-20 | 1992-05-20 | 光ファイバジャイロ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05322590A JPH05322590A (ja) | 1993-12-07 |
JP2514530B2 true JP2514530B2 (ja) | 1996-07-10 |
Family
ID=14960042
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP12744292A Expired - Fee Related JP2514530B2 (ja) | 1992-05-20 | 1992-05-20 | 光ファイバジャイロ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2514530B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1416251A1 (en) | 2002-11-01 | 2004-05-06 | Japan Aviation Electronics Industry, Limited | Fiber optic gyroscope |
-
1992
- 1992-05-20 JP JP12744292A patent/JP2514530B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1416251A1 (en) | 2002-11-01 | 2004-05-06 | Japan Aviation Electronics Industry, Limited | Fiber optic gyroscope |
US6990269B2 (en) | 2002-11-01 | 2006-01-24 | Japan Aviation Electronics Industry Limited | Fiber optic gyroscope |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH05322590A (ja) | 1993-12-07 |
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