JPH02210214A - 光ファイバジャイロ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は自動車や航空機などのジャイロコンパスに使用
される光ファイバジャイロに関するもの（従来の技術） 自動車、船舶、航空機等の移動物体の回転角度の検知に
使用されるジャイロコンパスの一つに光ファイバジャイ
ロがある。従来の光ファイバジャイロは第４図のように
、光源Ａと、第−及び第二カップラーＢ、Ｄと、光フア
イバコイルＥと、変調器Ｆと、光電変換器Ｇとからなり
、それらが光ファイバａにより連結されている。°。

この光ファイバジャイロでは、光源Ａがら出た光は第一
カップラーＢを経て第二カップラーＤに至り、第二カッ
プラーＤにおいて右回り光Ｈと左回り光Ｊに二分され、
前記右回り光Ｈは光フアイバコイルＥから変調器Ｆを経
て第二カップラーＤに戻り、同様に左回り光Ｊは変調器
Ｆから光フアイバコイルＥを経て第二カップラーＤに戻
る。さらに前記両光Ｈ，Ｊは再び第一カップラーＢを経
て光電変換器Ｇに至り、同変換器Ｇにおいて前記右回り
光Ｈと左回り光Ｊとの加算強度が出力される。ここで光
ファイバジャイロが回転されると、その回転角速度に応
じて前記光フアイバコイルＥにおいて前記両光Ｈ，Ｊ間
の位相差が変化し、前記光電変換器Ｇの出力が変化する
。この現象はサニヤック効果として知られ、同効果によ
る位相差Δφは。

Δψ＝（４πΩＬＲ）／　（えＣ）　・・・　■として
表わされる。前記＠式中、Ｌは前記光フアイバコイルＥ
の光ファイバ長、Ｒは同光フアイバコイルＥの半径、え
は光の波長、Ｃは光の速度。

Ωは光ファイバジャイロの回転角速度である。

ちなみに光ファイバジャイロは前記カップラーが一個で
も成立するが、通常は前記右回り光Ｈと左回り光Ｊの光
路長差を補正するために、第４図のように二個のカップ
ラーを組合わせて構成されている。

前記変調器Ｆは同ジャイロに生じる微少回転に対する感
度を向上させるやめに、前記両光Ｈ，Ｊに時間遅れのあ
る位相変調を加えるためのものであり、通常は圧電素子
の円筒に光ファイバが巻き付けられている。

（従来技術の問題点） 従来の光ファイバジャイロでは、サニヤック効果による
位相差Δφが前記０式に示されるように、光フアイバコ
イルＥの半径Ｒ及び同コイルＥの光ファイバ長りに比例
して表わされるため、同位相差Δφを太き（して光ファ
イバジャイロの感度を向トさせるには、前記コイルの半
径Ｒ及び光ファイバ長りのいずれか若しくは両方を太き
（しなければならない、しかし、そのようにするとジャ
イロが大型になり、また高価になるといった問題があっ
た。

（発明の目的） 本発明の目的は、小型で、安価で、その上高感度である
光ファイバジャイロを提供することにある。

（問題点を解決するための手段） 本発明の光ファイバジャイロは第１図のように一つの光
源Ａからの光が偏波光に変更され、その偏波光が右回り
光７と左回り光９とに分岐されて偏波カップラー３を通
して光フアイバコイル１の両端に別々に入光され、同コ
イルｌが回転されることにより生ずる前記両光７，９間
の位相差（サニヤック効果）から前記回転の回転角速度
が検出されるようにした光ファイバジャイロであって、
前記光ファイバコイル１として偏波面保存光ファイバ２
が用いられ、同光ファイバ２の両端の偏波軸が９０度回
転された状態で偏波カップラー３に接続されてなること
を特徴とするものである。

ここで、偏波カップラー３とはある特定の角度の偏波成
分に対しては結合し、それに直角な偏波成分に対しては
結合しないカップラー（既存のもの）であり、偏波軸と
は前記結合する偏波面軸を言う。

（作用） 本発明の光ファイバジャイロでは、第１図に示すように
光源Ａを出た光は第一カツブラーＢかも偏光子４に至り
、同偏光子４において特定の偏波光のみとなり、第二カ
ップラー５において二倍されて別々に偏波カップラー３
に入光し、同カップラー３から出射される光のうち一方
の光は光フアイバコイル１の偏波面保存光ファイバ２の
一端６に入光して右回り光７となり、他方の光は変調器
Ｆの同偏波面保仔光ファイバ２の他端８に入光して左回
り光９となる。前記右回り光７はその偏波面を維持され
て前記偏波面保存光ファイバ２の他端８かも偏波カップ
ラー３に至るが、第１図のように同ファイバ２の両端が
９０度捩られた状態で偏波カップラー３に接続されてい
るので、同右回り光７の偏波面は９０度回転して偏波カ
ップラー３の偏波軸に対して直角な偏波面を有する光と
なって同カップラー３に入光する。このため、開先は同
カップラー３内で結合せず、最初の入光時とは９０度回
転した偏波面を有する偏波光ｌＯとなって、再び前記偏
波面保存光ファイバ２の一端６に入光し、前述と同様に
偏波面が維持された状態で同ファイバ２から変調器Ｆに
入り、同ファイバ２の他端８に至る。この偏波光１０は
この他端８において偏波面が更に９０度、即ち最初の入
光時とは１８０度回軸回転た状態で同カップラー３に入
光するので、同偏波面が偏波カップラー３の偏枝軸に一
致する。このためここで光結合し、前記第二カップラー
５から偏光子４及び第一カップラーＢを経て光電変換器
Ｇに達する。つまり光源Ａから発した光のうち右回り光
７は、光ファイバコイル１内を二層した後、光電変換器
Ｇに達する。

同様に前記左回り光９も光フアイバコイル１内を二層し
た後、光電変換器Ｇに達する。

（実施例） 第１図は本発明の光ファイバジャイロの一実施例である
。

同図に示すｌは偏波面保存光ファイバ２をコイル状にし
てなる光フアイバコイルである。このフィル１は、同フ
ァイバ２の両端６．８が９０度捩られた状態で偏波カッ
プラー３に接続されている。第１図の実施例では偏波面
保存光ファイバ２として、第２図のようにクラッド１３
内のコア１１の両側に円形断面の応力付与部１２が設け
られたＰＡＮＤＡ型のものが使用されているが、同ファ
イバ２は第３図に示すようにコア１１を内包するクラッ
ド１３の外側に楕円形断面の応力付与部Ｉ２が形成され
、同応力付与部１２の外側にジャケットＩ４が被覆され
たものや、図示されていない楕円クラッドファイバや長
方形コアファイバなどを使用しても良い。

第１図に示す４は第一カップラーＢと第二カップラー５
との間に設けられた偏光子であり、これは同偏光子４に
入光された光源Ａからの光を特定の偏波光のみに限定す
るためのものである。

第１図のＡは光源、Ｇは光電変換器、日は第一カップラ
ー、５は第二カラブラー、３は偏波カップラーであり、
これらは接続用光ファイバ２１〜２６で接続されている
。この場合、本発明の作用を確実にするために、第１図
の偏光子４より右側にある接続用の光ファイバ２４．２
５．２６及び変調器Ｆには偏波面保存光ファイバを、第
二カップラー５には偏波カップラーを用いるのが望まし
い。

（発明の効果） 本発明の光ファイバジャイロは、光フアイバコイル１が
偏波面保存光ファイバ２によって形成され、同光ファイ
バ２の両端の偏波軸が９０度回転された状態で偏波カッ
プラー３に接読されているため、光源Ａより出た右回り
光７及び左回り光９は、夫々光フアイバコイル内を二層
した後、光電変換器Ｇに達する。従ってサニヤック効果
による位相差Δψは次式で表わされる。

Δφ　＝（８πΩＬＲ）／　（λＣ）＝２Δψ、・・−
■ このため本発明の光ファイバジャイロでは光ファイバ長
し及びコイル半径Ｒが、従来の光フアイバコイルと同じ
もので２倍の位相差を得ることができ、２倍の感度をも
った高感度光ファイバジャイロを得ることができる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の光ファイバジャイロの一実施例を示す
説明図、第２図、第３図は同ジャイロに使用される異な
る偏波面保存光ファイバの断面図、第４図は従来の光フ
ァイバジャイロの説明図である。 ｌは光フアイバコイル ２は偏波面保存光ファイバ ３は偏波カップラー ４は偏光子 ７は右回り光 ９は左回り光 Ａは光源

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　一つの光源Ａからの光が偏波光に偏光され、その偏波
   光が右回り光７と左回り光９とに分岐されて偏波カップ
   ラー３を通して光ファイバコイル１の両端に別々に入光
   され、同コイル１が回転されることによって生ずる前記
   両光７、９間の位相差（サニャック効果）から前記回転
   の回転角速度が検出されるようにした光ファイバジャイ
   ロであって、前記光ファイバコイル１として偏波面保存
   光ファイバ２が用いられ、同光ファイバ２の両端の偏波
   軸が９０度回転された状態で前記偏波カップラー３に接
   続されてなることを特徴とする光ファイバジャイロ。