JPH03503927A - 改善されたバイアス安定度と再現性を有する光ファイバジャイロスコープ及びその製造方法 - 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】 改善されたバイアス安定度と再現性を有する光フアイバジャイロスコープ及びそ の製造方法遣Ｉ塑１五 本発明は回転センサに関し、詳しくは光フアイバ回転センサに関する。さらに詳 しくはバイアスが安定でかつ再現性のある光フアイバ回転センサである。

光フアイバリング干渉針は注入された対向伝播光信号を導く光フアイバループよ り構成されている。少なくとも１個の閉ループを有し、あるいは多数の閉ループ を有してもよい０本明細書では単一ループの光フアイバ材料として説明する。ル ープを通過した後、対向伝播信号は結合し、建設的あるいは破壊的に互いに干渉 して計数可能な干渉縞をつくる。電気的カウンタによる計数値は装置の出力電気 信号を形成している。光信号の強度は対向伝播信号の相対位置に依存する。

光信号が注入される光フアイバリング干渉計を用いて光フアイバループの回転を 検知している。ループに囲まれた検知軸のまわりのループの回転は対応伝播信号 間に位相差を生しさせる９位相差の置はループの角速度を測定するための債であ る。対応伝播信号のビートによ−、てつくられる光学的干渉縞はループの回転速 度を測定するのに用いられる。

慣性航行に適するためには、回転センサは時間当たり０．０１度未満から毎秒当 たり１０００　（すなわち１０３）度を超える非常に広範な回転速度検知範囲を 有する必要がある。時間当たり０．０１度は毎秒当たり（２，７７）（１０−” ）度である。１０１と（２，７７）（１０−’）との比は（３，６）（１０”） であってダイナミ・ツクレンジは８０ｄＢを超える。

多くの光フアイバ角速度センサにおいて光信号は偏光を受ける。

あるセンサにおいては注入信号を故意に偏光させる。

もし速度センサの光ファイバが完全であると（あるいは少な（とも高品質である と）、抽出信号の偏光時性は既知である。従って、光フアイバ回転検知システム の誤差は、光信号の注入時に低品質のポラライザによって生じた偏光の変化に一 部依存している。

光信号の偏光と光フアイバ内の光信号の伝播に詳しくなることは本発明の理解を 促進することに留意されたい。

光ファイバは中央のコアとこれをとりまくクラッドより構成される。クラッドの 屈折率はコアのそれよりも小さい、コアの直径は非常に小さいので、たったひと つの空間モードの光しか通さない。

光信号は、その周波数に等しい周波数を有した直交する電界と磁界のベクトルよ りなる時間的に変化する電磁場によって表わせることは周知である。導波構造内 を伝播する電磁波は一連の電磁波伝播モードによって記述できる。各モードが異 なった伝播速度を有した導波構造内の電界と磁界の許容分布は、導波構造の正規 モードの場分布と呼ばれているや 回転センサのバイアスエラーは入力信号がない時に出力される信号であり、この 信号は光フアイバサグナックリングを回転センサとして使用する際の主たるエラ ー源である。もしバイアスが既知の定数であると、出力信号からこの値を引いて 回転角度あるいは速度の正しい値を得ることができるが、バイアスは時間および 温度が変化すると一定の値を維持しない。

光フアイバジャイロスコープのバイアスエラーの主たる源は、不完全なポラライ ザと光フアイバ内の偏光の相互結合である。

通常デシベルで測定されるポラライザの減衰率は、入力信号の不要偏光信号に対 する出力信号の不要偏光信号の比である。このエラー源は、オブトレッタ（Ｏｐ ｔ、ＬｅＬｔ、　）第２０巻第６号第１５４頁（１９８１）の中でキニトナによ って初めて確認された。理想的なポラライザは無限の（非常に大きい）減衰率を 有すべきである。最大バイアスエラーは、 φｅ　＝２ｓ　ｌａｗ　／ａＡ　ｌ　ｌ　ｔｉｙ／１ｘｘｌＣ表わすことができ 、ここでφｅは最大位相バイアスニー５−１８は・）？ラライザの場減衰率、ｈ とｈはポラライザの４ｒ：ｒ４軸に直交して平行な７、光源からポラライザに入 力される場、ｔ、ｌｖはファイバループ内の偏光の相互結合、干してｔ８８はフ ァイバループの偏光維持である０等式（１）を光フアイバジャイロスコープ用に 変形する。光フアイバジャイロスコープでは入力光信号は完全には偏光されず、 あるいは入力光信号がジャイロスコ・−ブ内で脱偏光されると、ｈは伝播軸に直 交しかつ伝播軸に位置合せした電昇に対してコヒーレントな、ポラライザに送ら れる電界成分を表わし、モしてｔｘｌ’は光フアイバループ内のコヒー１／ント 偏光の相互結合を表わす。

偏光した光信号で動作している光ファイバジャイロスニｉ・−ブは、バイアスエ ラーを０．０１度／時間未満に保つためには１００ｄＲを超える減衰率を有した ポラライザが必要である。偏光してない光信号を用いる光フアイバジャ１０フコ −・ブは、６０〜１００ｄＢの範囲のｆ！ｉｉ衰率を必要とし、ジャイロスコー プの全体にわたって高品質の偏光維持（ＰＭ）ファイＩイを使用することが必要 である。

光フアイバ回転センサのＷ線（リニア）偏光状態は、・−；ルグの米国特許第４ ．３８６，８２２号に記載された光フアイバポラライザ等の直線ポラライザによ って達成できる。バルクの開示した光フアイバポラライザは水晶内の曲線状の溝 に光ファイバのある長さが配設されている。基板と光ファイバの領域は研摩され 、ファイバからクラッドのある部分を除去して相互作用領域を形成している６溝 内のファイバ部分は、研摩された表面の方向に向けて見ると、凸状にカーブして いる。光フアイバ材料のコア近くの相互作用領域にわたって複屈折水晶が基板上 に設けられている。水晶は光；パマイバ内を伝播する光信号の光路の一部と交差 するように配ｌされているので、微弱場結合によって不要偏光の光信号が光ファ イバから水晶に結合される。

複屈折水晶は異なった偏光の信号に対して異なった信号速度を有している。水晶 内の波動速度が光フアイバ内の波動速度未満である偏光があると、光ファイバに 運ばれる光信号は水晶中にバルク波動を励振し、このバルク波動によって光信号 は光ファイバから水晶中に逃れる。水晶中の波動速度が光フアイバ中よりも大き い偏光に対しては水晶中にバルク波動が励振されないので、そのような偏光を有 した光は光フアイバ内に導かれた状態を保つ、水晶の屈折率は以下のようになっ ている。すなわち、水晶の主軸のひとつに沿った偏光を有する信号は水晶中を光 フアイバ中よりも遅く伝Ｐａ＋、、第２の主軸に沿った偏光を有する信号は水晶 中を光フアイバ中よりも早く伝播する。ポラライザに入力する偏光状態は任意で ある。ポラライザは光ファイバからの不要偏光の光信号を結合し、所定の望まし ２い偏光のみを有した光信号を光フアイバ中に伝播させる。

自然に成長させた水晶を使用するポラライザは結晶構造で決まる所定の屈折率の みを有し、これら屈折率は必要なものでない場合がある。水晶は基板に適切に接 着できないこともあり、また、通常、環境に対して安定でない。

慣性航行システムに使用するのに適した回転センサの標準仕様によれば、非常に 安定でなければならず、そして摂氏−５５度から＋１２５度までの温度範囲で動 作しなければならない、有効な水晶ポラライザは水晶の屈折率に大きく依存して いる。残念なことに、複屈折水晶の屈折率は温度に感応する程度が大きい。

もし伝播軸に直交するポラライザの入力光が伝播軸に平行な光に対してコヒーレ ンスの度合が小さく、またファイバループが小さなコヒーレンス相互結合しか有 していないと、ポラライザの減衰率に対する要求をかなり低減させることができ る。

ポラライザの軸に対する電界の入力成分のコヒーレンス、ならびにループのコヒ ーレンス相互結合は、偏光維持ファイバと広帯域光源とを用いることによって減 少できる。ファイバの主軸が正確にポラライザの軸に位置合せされていないと、 信号はやはりコヒーレントである。主軸の位置合せおよび主軸を既知の配向に保 つことはジャイロスコープの製造中は困難であるので、ファイバの軸とポラライ ザの軸の位置合せは困難である。

偏光維持ファイバの両輪にコヒーレントに送られた光信号のコヒーレンスは０． ３から１．Ｏｍの距離で１％減少する。ファイバの不完全性の故に、長いファイ バはコヒーレンスを１％未満に減少させない。２個の偏光の導波不完全性と損失 差、および他の影響ある工程はコヒーレンスを保持する傾向にある。これら不完 全性と損失は、製造業者の制御範囲を超えているという意味で重要である。２個 の偏光間のコヒーレンスを減少させる唯一の実際的な方法は偏光維持ファイバの 複屈折を増加させることのように思われる。増加させた複屈折によって、異なっ た偏光信号は短い距離でコヒーレンスを失ない、影響を与える工程が高いレベル に行きつくことを防ぐ。

複屈折をつくるには、ファイバは通常歪誘起された複屈折あるいはだ円コアを有 する。追加された歪誘起複屈折はファイバをこわし、極端なだ円コアは許容でき ない程大きな損失をもたらすだろう。

偏光間のコヒーレンスの程度を小さくする、ポラライザ軸と導波主軸との正確な 位置合せと増加させた複屈折は、集積光回路技術を用いてループカブラとポララ イザとをＬｉＮｂＯ３の基板上に形成することによって達成される。ファイバル ープと、スーパ発光ダイオード（ＳＬＤ）／光検出器とＬｉＮｂＯ３チップとの 間に、高品質（すなわち高減衰率）の偏光維持ファイバをジャイロスコープは使 用している。

光学的な損失はＬｉＮｂＯ３にやはり問題として存在する。　ＬｉＮｂＯ３中の 集積光回路の長期安定性は重要な問題としてやはり存在する。

さらに、ＬｉＮｂＯ３中の集積光回路の高散乱損失（０，１〜０．５６Ｂ／　ａ Ｉｌ＞は、雑音、バイアスエラーおよびスケールファクタエラーをつくるので光 フアイバジャイロスコープの性能を制限する。

又１立量！ 本発明は、改善したバイアス安定性と再現性を有しポラライザの減衰率を非常に 減少させた光フアイバジャイロスコープに関し７、そのようなジャイロスコープ を製造する方法にも関する。

本発明の可能な実施例の光フアイバジャイロスコープは、たった２０〜５０ｄＢ の減衰率しか有さない少なくとも１個のポラライザを使用する。

本発明の製造方法は、低損失、低散乱および非常に高い複屈折を有し２集積ある いはバルク光学素子を有しないファイバジャイロスコープの製造に用いることが できる。この方法は連続ファイバおよびスプライスされた素子を有した両タイプ のジャイロスコープにも使用できる。

可逆ポラライザは双方向性の２ポートポラライザである。すなわち、第１のボー トに入る信号がポラライザの所定の偏光を有している場合にのみ第２のボートか ら出力される。同様に、第２のボートに入る信号がポラライザの所定の偏光を有 している場合にのみ第１のボートから出力される。

本発明の光フアイバ回転センサは以下の要素から構成されている。

１、好ましくは溶融シリカで形成された基板であって、第１の光ファイバを、そ のある長さの第１の領域を基板上に設けて担持している。

２、第１の光ファイバの第１の領域の第１の部分に形成された第１のプレーナな りラッド表面。

３、　ある長さの第２の領域を基板上に設けた第２の光ファイバ。

４、第２の光ファイバの第２の領域の第２の部分に形成された第２のプレーナな りラフト表面。

５、第１の光フアイバカプラが各々第１および第２の光ファイバの第１と第２の 領域の間に形成されている。

６、好ましくはＳＬＤ等のコヒーレントでないあるいは部分的にコヒーレントで ない光源手段は第１の光ファイバに光信号を送るよう配置されている。

７゜　可逆ポラライザが第１の光ファイバのプレーナなりラッド表面に形成され でいる。ポラライザの伝播軸は第１の光コア・イルの複屈折軸と位置合せされて おり、第１の光ファイバと相互作用することによって、第１の光ファイバによっ て導かれる光信号から不要の直線偏光成分を取除くとともに所望の直線偏光成分 を減衰させることなく第１の光ファイバに進行させる。

８、　光ファイバの検知コイルが第１と第２の光フアイバ間に光を導くよう構成 され、第１と第２の光ファイバと光カブラとは検知コ・イルに対向伝播光信号を 送るよう動作する。

本発明による光フアイバ回転センサはさらに以下の要素を有する。

９、中央コアと周辺クラフトどを有し基板に設けられた第３の光ファイバの第３ の領域であって、この一部はクラッドが取除かれ変形されて第３のプレーナなり ラフト表面を形成している。

１０、第２の光カプラが各々第１と第３の光ファイバの第１と第３の領域に形成 されている。

１１、光信号周波数定定化手段が、光信号源から受けて印加された信号の周波数 を検知して光信号源に周波数制御信号を送るように接続されている。

フオーム複屈折ポラライザ、プラズモンポラライザ、およびバルク水晶ポラライ ザ等の導波ポラライザはファイバ上に直接設けることができる。ファイバのクラ ッドは部分的に取除かれ、ポラライザはファイバの微弱場内の位置でファイバの 残りの部分の研磨された表面に取付けられる。ファイバは分離する必要はない。

バルク水晶ポラライザを本発明に使用できるが、ファイバに設けたプラズモンポ ラライザかフオーム複屈折ポラライザを使用するのが好ましいと考えられる。

クラッドの一部はファイバのある区間にわたって取除かれる。

取除かれる部分はコア領域内に延在してもよく、あるいはコアがら少し離れてい てもよい。

フオーム複屈折スタックは以下の４つの構成に設計調整できる。

すなわち（１）ＴＥモードは減衰し、ＴＭモードは減衰しない、（２）両モード とも減衰しない、（３）ＴＭモードは減衰し、ＴＥモードは減衰しない、あるい は（４）両モードが減衰する。このようにスタックはポラライザあるいはシンク として使用される。

フオーム複屈折スタックは、処理する光信号の半波長未満の周期を有した空間的 周期的なスタックである。スタックは伝播モードの一方あるいは両方を放出する か、あるいは、熱としてのエネルギを一方あるいは両方のモードから吸収するに 充分な厚みを有している。ファイバの微弱基にスタックを置くとファイバのエネ ルギはスタックに結合される。

プラズモンスタックも使用できる。このようなスタックは厚い金属片をスタック の外側に有した一対の誘電体フィルムを有している０本発明の集積構造は２本の ファイバとこれらに結合された第１のファイバを使用する。２個のシンクが２個 のカブラに取付けられ、装置から不要な信号を排除している。好ましくはフオー ム複屈折ポラライザである導波ポラライザは、可逆ポラライザとして２個のカブ ラ間で第１のファイバに特殊な方法で取（づけられている、他の２個の導波ポラ ライザは第１のファイバに取付けられ、カブラは可逆性ポラライザと第２および 第３のポラライザとの間に配置されている。

本発明の光フアイバ回転センサはさらに以下の要素を有する。

１２、第１のフオーム複屈折ポラライザが基板と第１のクラッド表面とに形成さ れ、第１の光カブラは第１のフオーム複屈折ポラライザと可逆性ポラライザとの 間に位置している。

１３、第２のフオーム複屈折ポラライザを第１のクラフト表面に形成して、第２ の光カブラが第２のフオーム複屈折ポラライザと可逆ポラライザとの間に位置さ せることもできる。

１４、可逆性ポラライザは、少なくともひとつの金属層を有したプラズモンポラ ライザで構成し７この金属層を第１のブレーナなりランド表面に堆積して、ポラ ライザの伝播軸を第１の光ファイバの複屈折軸に自己整合的に位置合せすること もできる。

１５、可逆性ポラライザはさらに異なった屈折率の複数の誘電体層より構成でき る。あるいは、これらの層は両方ともあるいは一方が誘電体層あるいは金属層で もよい、フオーム複屈折ポラライザにおいて、例えばシリカとチタニア等の２個 の誘電体が通常使用され、一対のフィルムの全体の厚さが光信号の半波長未満の 第１の空間周期を形成する０例えば、ファイバのコアは５〜１０ミクロンの直径 でクラッドは８０ミクロン程度の直径としてもよい。

クラッドの一方の半径からおそらく３０ミクロンが切りとられる。

シリカとチタニアを交互に積層した複数のフィルムから形成されたおそら（１０ ミクロン厚のフオーム複屈折スタックを切りとられたクラッドの研磨表面に固着 できる。

１６、可逆性ポラライザを、 （ａｌ　　すべでのクラッドと一部のコアを取除いた第１の光ファイバの位置に 形成されたコア表面、とそして（ｂｌ　　コア表面に置かれたフオーム複屈折ス タックとから構成してもよい。

１７、光フアイバプラズモンポラライザを、（ａｌ　　コア表面に形成した金属 フィルムと、そして山）　金属層とコア表面との間に置かれた誘電体層とから構 成してもよい。

光フアイバ回転センサをつくる本発明の方法は以下のステップより構成される。

好ましくは単一モードファイバを用いる。多モードファイバ以外の他のファイバ を使用してもよい。

本発明で使用するファイバは単一モードファイバである。多モードファイバは使 用しなくてもよい、偏光維持ファイバを使用してもよい。

第２と第３のファイバは離間して配置されたカブラによって第１のファイバに結 合される。

３本のファイバの所定領域が研磨されポラライザとシンクとを受容するほど平坦 な面を有する。

３本のコア・ｆバとそれらのカブラは基板に固定して取付けられる。ポラライザ とシンクを取付ける領域はフォトレジスト材料で覆われ、現像されてこれら領域 から接着剤をエツチングして取除く。

クラ・、・ド部分をエツチングして取除くと、′２アイバの微弱基がポラライザ とシンクとをさえぎることを確実にする。

ボらライザとシンクのフィルムは、マスクと微弱場内の所定の領域への選択的堆 積とを用いて、研磨クラッド表面に堆積される。

ポラライザとシンクがクラッド上の層として積上、ぼられた後に、全体の装置は フィルム保護のために好ましくはボトトに入れられる。

例えば集積光回路でみられる従来技術の複屈折は１未満の程度である０本発明の スタックにみられる複屈折は２程度であり、約０．１０から０．１７の複合屈折 率を有している。

このような高い複屈折は光フアイバジャイロのエラーを低減するや 図面の簡単な説明 第１図はニオブ酸リチウムチップを有した従来の光フアイバジャイロスコープを 示す図、 第２図は光ファイバのコイルと、ジャケットを取除いた裸の光ファイバの隣接し ゛Ｃ結合されるある一対の長さ部分を示す図、第３図は基板に取付けられた第２ 図に示す裸の光ファイバのある長さ部分を示す図、 第４図は第３図の基板の傾斜端部、裸ファイバの領域、そして基板の端部で研磨 表面より下に設けられたジャケット付ファイバの領域を示す図、 第５図は第３図の線５−５に沿った断面図で基板上で離間した裸のファイバを示 す図、 第６図は第３図の＆１１６−６に沿った断面図で裸のファイバの２本のある長さ 部分の間に形成された光カプラの中央領域を示す図、第７図は誘電体の交互にな った２層のスタックを示す正面図、第８図は第３図の基板の領域と基板に設けら れた光ファイバの一方の長さ部分の領域とをカバーするために形成されたマスク を承ず平面図、 第９図は第８図の基板に形成された誘電体のスタックを示す平面図、 第１０図は第８図の基板に形成された一対の誘電体スタックとポラライザを示す 平面図、 第１１図は、第８図の基板とファイバの断面図であり、異なった直径のファイバ を基板に取付ける方法を示す図、第１２図は第８図の基板とファイバとを取付け た本発明の完結し、た光フアイバジャイロスコープの平面図、第１３図は第１２ 図のシステムに含めることのできる位相変調器の断面図、 第１４図は第１３図の位相変調器の断６面図、第１５図は光入力信号と光出力信 号を示した回転半波長板周波数シフタの概略図、 第１６図は第１５図の周波数シフタが波動信号に及ぼす影響を説明するグラフ、 第１７図は光ファイバに入り込む音響波の前面を示す図、第１８図は第１２図の 光フアイバジャイロスコープに含めてもよい周波数シックを示す図、 第１９図は第１２図の光フアイバジャイロスコープに含めてもよい周波数シフタ を制御する回路の回路図、第２０図と第２１図は第１９図の周波数シフタが光信 号に及ぼす影響を説明する波動周波数ベクトル図、第２２図は第１２図のシステ ムに含む光信号源を安定化する周波数制御デバイスの概略説明図、 第２３図は第２２図の周波数制御デバイスに含めてもよい偏光維持ファイバの断 面図、 第２４図は第２３図の偏光維持ファイバを形成するのに使用できる交互に設けた 誘電体層のスタックの正面図、第２５Ａ図と第２５Ｂ図は、第１２図のシステム に含む光信号源を安定化するのに使用できるデバイスの概略説明図、第２６図は 第１２図のシステムに含む光信号源を安定化する熱的に補償した参照干渉計デバ イスの概略説明図、第２７図は第２６図の熱的に補償した参照干渉計の、入力光 の偏光に対する結晶配向を説明する概略図、第２８図は光フアイバジャイロスコ ープの光源として使われる一例としてのスーパ発光ダイオードのスペクトルを説 明するグラフ、 第２９図は第２６図の熱的に補償した参照干渉計によってつくられる干渉縞の規 程を干渉計の光路差の関数として説明するグラフ、 第３０図は第１図の熱的に補償した参照干渉計の出力を説明するグラフ、 第３１図は第２６図の熱的に補償した参照干渉計に含まれる水晶の長さの比の関 数として摂氏１度当たりの部分位相シフトを説明するグラフ、 第３２図は本発明の可能な実施例の光源、安定化システムに含むことのできる参 照干渉計の出力のスロープ感震を参照干渉針の光路差の関数として表わしたグラ フ、 第３３図は光フアイバ回転センサのスケールファクタの安定化を参照干渉針の光 路差に対して表わしたグラフ、第３４図は光フアイバ回転センサのスケールファ クタのシフトを光源のスペクトル分布の中心軌跡に対して説明したグラフ、第３ ５図は第１２図の光フアイバジャイロスコープに含めることのできるフオーム複 屈折カットオフポラライザを説明する図、そして 第３６図は第３５図のフオーム複屈折カットオフポラライザの断面図である。

用１ν旦尖隻■夏脱皿 １、Ｌｔ 本発明が従来技術に対して有している利点を説明するために、第１図を参照して 従来技術のオプティカルジャイロスコープ３０の簡単な説明をする。スーパー発 光ダイオード光源３２は光ファイバ３４に光を送る。光は双方向性カブラ３６に 進みここで光ファイバ３４からの光を光ファイバ３８に結合する。ファイバ３４ に滞まる光源３２−からの光は、カブラ３６から；、オブ酸リチウムで形成され た基板３７に進む、カブラ３６と基板３７との間の長さのファ・イル３４は時に は空間フィルタと呼ばれる。７字状のカブラ４０は周知のドーピング技術で基板 ３７に形成されている。

ポラライザ４２はカブラ４０の第１の脚の上に上層として形成されている。光フ ァイバ４８のループ４６の端部５０と５２は、各々、カブラ４０の一対の１１５ ４と５６からの光を受けるように接続され、ループ４６は２個の対向光信号を導 く、ループ４６を通過した後の対向信号は脚５６と５４に送られ、そこからファ イバ３４に再結合される。再結合された信号はカブラ脚４４内で合成され互いに 干渉して、図面に垂直な軸のまわりのループ４６の回転を示す縞パターンを形成 する。カブラ３６は干渉信号の一部をファイバ３８に結合する。検波器６０はフ ァイバ３８からの信号を受けて、ループ４６の回転を示す電気信号を形成する。

本発明の装置を比較するために第１２図を参照されたい。光フアイバジャイロス コープ７０は光源７２を有し、この光源は好ましくは広帯域の光をつくるスーパ ー発光ダイオード（Ｓ　Ｌ　Ｄ）である、光フアイバジャイロスコープ７０にＳ ＬＤを使用するとカー効果の誤差が減少する。

光源７２は光信号を光ファイバ７４に送る。光ファイバ７４は好ましくは溶融シ リカより成る基板７６に載っている。光信号は始めに基板７６上のファイバ７４ 近くに形成されたフオーム複屈折ポラライザ７５を通過する。信号はファイバ７ ４から光カブラ７８に進み、ここで光ファイバ７４と８０の光が結合する。光源 ７２からの光の一部はファイバ８０に入り、基板７６上に形成してもよい波長制 御デバイス８２を通過する。

ファイバ７４に滞まっている光源７２からの光は基板７Ｇ上に形成された可逆ポ ラライザ８６を進み第１の方向性光カブラ８７に到達する。カブラ８７を遣る光 はファイバ７４の近くで基板７６上に形成されたフオーム複屈折ポラライザ９１ を通過する。

フオーム複屈折ポラライザ９１近くのファイバ７４の一部を通過した後、信号は 好まし２くは同様に基板７６上に形成された位相変調器８８に入り込む。位相変 調された信号は光ファイバ７４に形成されたコイル９０を結社方向に進む。

ＣＷと表示した矢印は時計方向の信号を示す、カブラ８７は左側からコイル９０ に入力する光の約５０％を結合して反時計方向の信号をつくる５　０１５０信号 スブリフタとして動作することが好ましい、コイル９０を通過した後、時計方向 信号は周波数シフタ９２を通過して右側からカブラ８７に入り込む。

ＣＣＷと表示した矢印は反時計方向信号を示す０反時計方向信号はコイル９０に 入る前に周波数シフタ９２を通過する。

位相変調器８８はコイル９０を通過した後の反時計方向信号を位相変調する０位 相変調されたＣＣＷ信号は次に右側からカブラ８７に入り込む。反時計方向信号 の半分はカブラ８７を通過して可逆ポラライザ８６に向う０時計方向信号の半分 はカブラ８７で結合されて可逆ポラライザ８６に向う。カブラ８７を通過する時 計方向信号の一部と、結合した反時計方向信号の一部は吸収パッド９４に送られ 、ここで信号がファイバ７４から去ったりコイル９０で反射して戻されることを 防いでいる。

２個の信号の一部はカブラ８７で結合して干渉パターンを形成する０合成信号は 可逆ポラライザ８６からカブラ７８に進み、ここで干渉信号の一部がファイバ８ ０に結合される。干渉パターンの一部は検波器９６に送られ、時計方向信号と反 時計方向信号の位相差の測定用の電気信号がつくられる。この位相差は検知軸の まわりのコイル回転速度に関連している。

光フアイバジャイロスコープ７０の部品、および部品を基板７６上に形成する方 法を以下詳細に述べる。

■、光１１−工べ２土工三ム旦ニブ皇、１益Ａ、洸１シ！仁ベオじ乙九工Ｊ− 好ましくはカブラ７８と８７は実質的に同一であるので、カブラ７８のみについ て詳述する。

第２図を参照するに、ある長さを有した２本の通常の非偏光維持ファイバ１０２ と１０４、すなわち光ファイバ７４の２区分は数１にわたってそのジャケット１ ０６と１０７をはがしている。

第４図は基Ｆｉ７６の研磨面より下の端部１０８の側面図である。

第４図において、好まＬ＜は、基板７６の端部は傾斜していて、ファイバジャケ ット１０６を基板７６の頂面より下のレベルにしている。第４図はジャケット１ ０６のみしか示していないが、第４図で示す技術は基板７６にファイバセグメン ト１０４を配置するのにも用いられる。ジャケット１０６と１０７は例えばエポ キシレジン等の適当な接着剤で基板７６に接着される。

第３−２５および６図を参照するに、ファイバ７４は中央コア１１０とそれを取 囲むクランド１１２を持つように形成されている。第６図に示すように、ファイ バセグメント１０２と１０４は集束してカブラ７８で互いに結合し、研磨したフ ァイバのクラッドセグメントは互いに近接して基板７６上に置かれる７方向性カ ブラ７８は２本のファイバセクション１０２と１０４間に互いに溶融することに よって形成されている。クラッド１１２と基板７６間の溶融接合１１３は第５図 と第６図に示されている。ファイバセクション１０２と１０４も好ましくはカブ ラ°１８の近くで基板７６に溶融されている。ファイバの互いに近接したセグメ ンＩ・にエネルギを与えてこれらを互いに溶融するとともに基Ｆｉ、７６にも溶 融している。ファイバセグメント１０２と１０４にエネルギを与える好ましい方 法はレーザ（図示せず）を用いてそれらの温度を溶融点温度に上げてファイバを 互いに溶融するとともに基板７６にも溶融している。

さらに第６図を参照するに、並置された領域１１２Ａと１０４Ａとは相互作用領 域１１５を形成し、ここで各ファイバセグメント１０２と１０４を進んだ微弱な 光の場は他のファイバセグメントと相互に作用しあう、光は相互作用領域１１５ において微弱な光の場の結合によってファイバセグメント間で伝播される。ファ イバセグメント１０２は中央コア１ｉ０Ａとこの周囲のクラ７ド１１２Ａより成 る。ファイバセグメント１０４はコアｌｌ０Ｂとクラッド１１２とより成り、こ れらは各々コア１１０Ａとクラッド１１２Ａと実質的に同一である。コア１１０ Ａの屈折率はクラッド１１２Ａのそれよりも大きく、コアｌｌ０Ａの直径は、内 部を伝播する光がコアとクラッドのインタフェースで内部的に全反射するように なっている。ファイバセグメント１０２に導かれる光エネルギの大部分はコアｌ ｌ０Ａに限られる。しかし、ファイバセグメント１０２と１０４の波動方程式を 解き境界条件をあてはめると、主としてコア１１０内であるが、そのエネルギ分 布は、ファイバの中心からの半径が増加するに従って振幅が指数関数的に減衰す るクランド１１２に延在する領域にも及んでいる。クラッド１１２内の指数関数 的にエネルギ分布が減衰する領域は微弱基と一般に称されている。ファイバセグ メント１０２を伝播する光エネルギがファイバセグメント１０４内に充分な距離 入り込むと、エネルギは両者で結合される。

第２図においてカブラ７８は７８Ａ、７８Ｂ、７８Ｇ、７８Ｄと表示した４個の ボートを有する。カブラ７８の各々右側と左側のポー）　７８　Ａと７８Ｂはフ ァイバセグメント１０２に対応する。

同様にボート７８Ｇと７８Ｄはファイバセグメント１０４に対応する。入力光信 号はファイバ１０２を介してボート７８に印加されるものとする。ファイバ１０ ２と１０４間の結合量に従って、光はカブラ７８を通過してボート７８Ｂと７８ １）の一方あるいは両方から出る。

“結合係数″を全出力量に対する結合量の比と定義する。上述の例では、保合係 数はポー１７８Ｂと７８Ｄでの全出力量に対するボート７８Ｄでの出力量の比で ある。この比は通常％で表わされる“結合効率”とも時には称されている。従っ てここで“結合係数”という用語を用いる時は、対応する結合効率は結合係数の １００倍に等しいものと理解されたい、カブラ７８は零からｌの所望の値の結合 係数に同調することができる。これは微弱基のオーバラップ領域の寸法を特定す ることによ、で、特にコア１ｉ０Ａと１１０Ｂの離間度をｔ＋１１１することに ょっ゛ζ可能であるウカブラは大きな方向性を有し、−側に与えられたほぼすべ ての光量は他側のボートに到達する。ボート７８Ａと７８Ｂの一方あるいは両方 に送り込まれるほぼすべての信号は、みるべき逆方向結合を行なわず、ボート７ ８Ｂと７８Ｄに送られる。方向性の特徴は、ボート７８Ｂと７８Ｄの一方あるい は両方に入る光もボート７８Ａと７８Ｇに送られるという点で双方向である。カ ブラ７８は光の偏光を伝搬しこれを維持する。

ファイバセグメント１０２と１０４の一方で結合された光はπ７′２の位相シフ トを受けるが、カブラ７８を結合なしで通過する光はその位相がシフトしない０ 例えば、もしカブラ７８の係合係数が０．５で光信号がポー）・７８　Ａに送ら れると、ボート７８　Ｂ　、！＝７８Ｄの出力信号は等しい振幅である。しかし １．ボート７８Ｄに送られた信号はボート７８Ｂに送られた信号よりもπ７／２ の位相シフトを受ける。

Ｂ、微量１１ｊ、１ｉ５− 第３図において、基板７６とジャケットをはがしたファイバセグメント１０２と １０４とは、光源７２（第１２図）から受ける光信号の１／４波長よりも良好に 、光学的に平坦に磨かれる。この研磨によってファイバセグメント１０２と１０ ４の各々の表面１１４と１１６とが形成される。ファイバセグメント１０２と１ ０４の微弱基をさえぎるには、表面はコアとクラッドの境界から約１ミクロン以 下である。

複屈折ポラライザを形成する、人工誘電体と光ファイバに案内される光の微弱基 との相互作用は、本発明の譲受入りフトンシステムインコーボレーテソド社に譲 渡されジッージ・ニー・パブラスによって１９８４年３月１６日に出願された特 許出願筒５８９．９７７号で、１９８７年５月１９日に特許された米国特許第４ ．６６６．２３５号、名称“安定光フアイバポラライザ１に記載されている。

フオーム複屈折ポラライザは人工的に作られた複合周期的格子構造を有し、２種 以上の異なった材料の２種以上の厚みを有し、各空間周期で異なった屈折率を有 している。連続的に重なりあったフィルムの多数の空間ｍ期は、ファイバの微弱 基をさえぎるために、ファイバコア上、内、あるいは近くに積層して配置されて いる。あたかも同質の複屈折材料で形成されたように、このポラライザは光を偏 光し濾波する。

第８〜１０図および第１２図において、フオーム複屈折ポラライザ７５は研磨し たファイバ上クシ９ン１０２に形成されている。

第７図に示すようにフオーム複屈折ポラライザは、各々異なった誘電率ｎ１とｎ ２および異なった厚みｔ、と１Ｋを有した一対の誘電材料の交互の層１２０と１ ２２に形成された複合格子構造として構成できる。このようなデバイスはあたか も同質の複屈折材料として作用する。誘電体の２個の隣接する層が結合した厚み は、フオーム複屈折ポラライザの周期Ｐと呼ばれる。この周期Ｐは従ってｐ＝ｔ 、＋ｔ、である。入力光の波長の半分よりも短い周期を有した格子は回折オーダ をつ（らない、サブミクロン製造の現状の技術を使うことによって、光フアイバ センサ技術で通常用いられるコヒーレント光の波長のほぼ半分以下の期間を有し たフオーム複屈折ポラライザをつくることが可能である。

第１の誘電体層の厚みを期間ｐに対する割合ｑとして表わすと、第１の誘電体層 １２０の厚みはｑｐで表わされるので便利である。

例えば、期間ｐは１０００オングストロームで第２の誘電体層の厚みｑｐは１０ ０オングストロームである。第１の誘電体層は二酸化シリコングラスで好便に形 成でき、第２の誘電体層は二酸化チタニウムグラスでよい０層１２０と１２２の 屈折率はクラッド１１２のそれと異ならせる。クラッドは通常フッ素をドープし たシリカである。

１ｔｔｔｉスペクトラムの光領域においてフオーム複屈折ポラライザの１ｔｔｔ ｉ特性を厳格に計夏することは困難である。この問題は、格子期間が光の波長よ りもかなり短かく、回折をさけるために半波長よりも短いと仮定すると、非常に 簡単になる。もし格子期間がファイバ中の光の波長の半分以下であると回折オー ダがなく、そしてフオーム複屈折ポラライザは異方性媒質として作動する。

フオーム複屈折ポラライザは２個の等質な誘電体であるファイバクラフトとそし て　　　との間にサントイフチされた周期的階層媒体として取扱うことができる 。フオーム複屈折ポラライザ７５近くのクラッド１１２は充分薄い必要があり、 それによってファイバ７４内を伝播する光エネルギの微弱場がフオーム複屈折ポ ラライザのスタックと相互作用を及ぼして、ファイバ７４からのエネルギの第１ の偏光モードをフオーム複屈折ポラライザに結合するとともにエネルギの第２の 偏光モードがファイバ７４内に滞まれるようにする。スタックの層に平行で垂直 に偏光した電界を有する光信号は異なった屈折率を受ける。ポラライザ７５の実 効誘電率は層１２０と１２２に平行な偏光の信号に対してはある値をとり、層に 垂直な偏光に対しては他の値をとり、そしてこの異なった誘電率はスタックの形 状に依存する。従ってポラライザ７５はフオーム複屈折であると言われる。

Ｃ−左ｙｈｔニー２（と云−４９ コア１１０の内部の光の場をのがれるために、第３５図と第３６図に示すよ・う に、光フアイバジャイロスコープ７０に使用されるカットオフポラライザ１５０ がコア１１０内部で研磨して形成されている。カットオフポラライザ１５０は基 板７６に設けられる光ファイバ７４のセグメント１５２を含んでいる。フオーム 複屈折ポラライザ７５と同様に、フオーム複屈折スタック１５６は、光ファイバ ７４のセグメント１５２のほどブレーナな相互作用領域１５８の近くに位置して いる。

ここで用いる複屈折の量は、光信号を導く媒体の２個の偏光依存屈折率の差を意 味する。光フアイバ内の光速はＶ　＝　ｃ　／　ｎで、ここでＣは光の自由空間 速度であり、ｎはファイバの屈折率である。ファイバ７４が小さな屈折率を有す る偏光成分は大きな速度を有し、従って、他の偏光成分よりもファイバ７４内の 伝播時間が短かい、ファイバ７４は複屈折であり、２個の偏光成分はファイバ内 を進行するに従って位相シフトを受ける。

もしファイバ７４が光エネルギの単一モードしか運ばないように設計されている と、コア１１０は直径約５ミクロンの円断面を通常有する。クラッド１１２の屈 折率かは＼°均一でコアの屈折率より小さいと、ファイバ７４に導かれる光エネ ルギの殆んどすべてはコア１１０に制限される。しかし、ファイバセグメンＩ・ １５２が非対称な屈折率分布を有していると、コア１１０はカットオフ直径を有 する。コアの直径がカットオフ直径よりも小さいと、光エネルギをコア１１０に 排他的に制限できない、カットオフポラライザ１５０はカットオフ特性を用いて 、相互作用領域１５８に平行な偏光をファイバ７４から除外する。

第３６図において、偏光の混じりあった光が図面に入り込む方向にポラライザ１ ５０に入力すると、相互作用領域の屈折率の非対称は、相互作用領域１５Ｂに平 行な偏光成分をファイバから放射させてしまう０通常の約定によると伝播方向は Ｘ軸である。右手の座標系を仮定すると、Ｘ軸は第３５図の面内に入り込み、ｙ 軸はこの面に横たわってＸ軸と２軸の両輪に直交する。相互作用領域に直交する 偏光の場合、フオーム複屈折スタック１５６の屈折率はクラッドのそれとほとん ど等しく、このようなエネルギはコアとクラッドの境界での内部反射によって導 かれる０表面に直交する偏光成分はコアの実効断面積の減少にあうので、導かれ た信号の微弱場の領域が増加してカットオフに至る。

第３６図の研磨された表面がコアの近くかあるいは内部であるかによって、また 、誘電体層の屈折率と厚みがどれほどかによって、以下の状況が実現され得る。

１、複屈折をつくると、光信号の両偏光（即ち、スタックの層に平行なものと直 交するもの）はファイバに伝播するが、異なった速度である。

２　光信号の一方の偏光が伝播し、他方の偏光がカフ）オフされるがかなり減衰 すると、光の２種類の偏光の速度がまたもや異なる。このような複屈折は単一偏 光ループのカプラーポラライザモジュールで起こる。

３、両方の光信号偏光がカットオフ（減衰）であると、それらの速度は異なる。

光エネルギは反射することなく減衰し、このことはファイバジュイロスコープの 第１および第２の方向性カブラの終端で有用である。

Ｄ、亘柑亥Ａ石 第１３図と第１４図において、位相変調器８８によって、光信号等の電磁波キャ リア信号に対して検出可能な位相シフトを加えることができる０位相シフトは検 出器９６に接続された受信機によって復号化でき、復号化された情報が抽出され る。変調器８８は、エポキシレジン層１８４あるいは他の適切な接着剤によって 基板７６とファイバ１０２に固定されたぼりペレーナなトランスジューサ１８３ を有している。トランスジューサ１８３は好ましくは、アルミニウム等の適切な 導電材料の上部電極１９２と下部電橋１９４との間にサンドウィッチされた圧電 材料１ｉ１１９０で形成されている。変調器８８に使うのに好ましい圧電材料は ニオブ酸リチウムである。

信号発生器（図示せず）からの交互に極性を変える電圧が印加されると、圧電層 １９０はトランスジューサ１８３のブレーナ表面に直交する方向に伝播する音響 信号を発生する９層１９０の材料は、音響波エネルギの長手方向モードあるいは シェアモードを発生させるためにファイバ７４に対して直交するか同一線上に振 動を起こすようにボールすることができる。

層１９０が振動すると、ファイバ７４の光軸に直交する方向に伝播する音響信号 が発生する。このバルク音響波の中心周波数の波長は圧電層１９０の厚みの半分 に等しい、電極１９２と１９４は真空蒸着あるいは同様の薄膜技術を用いて所望 の厚さにできる。

ブロック１８２内のファイバ７４の領域、特に相互作用領域２２０に近い領域を 光信号が通過すると、この光は圧電トランスジューサ１８３の振動によって励振 されたバルク音響波と相互に作用する。

下部電極１９４、接着層１８４および圧電層１９０の寸法と材料は、合成音響イ ンピーダンスかトランスジューサ１８３に対向するファイバセグメント１０２の 領域の音響インピーダンスとマ・２チングするよ・）に選ばれる１位相変調器８ 日に加えられるエネルギに応じて、音響インピーダンスのこのマツチングによっ て最大音響エネルギがファイバ１０２のコア１１０に確実に送られる。

位相変！ｊｉ器８８の好ましい実施例では、圧電材料層１９０は二オグ酸リチウ ム（ＬｉＮ６０３）　ｔＩ！ｉ品より成り、１００ミクロン程度の厚さであり、 アルミニウム電極は２０００オングストロ一ム程度の厚さである。

このようにデバイスの針設は層１９０の音響インピーダンスに支配される０図示 の簡明化のために、第１３図と第１４図の相対寸法は異ならせている。伝播する 音Ｗ信号とファイバセグメント１０２に導かれる光信号との相互作用によってフ ァイバコア１１０の材料のダイポールモーメントが再配列されて、伝播される信 号に検出可能な位相シフトが生じる０位相シフトの大きさは、主として、光ｆ１ ７２から送られる光量と、トランスジューサ１８３近くのファイバセグメント１ ０２の長さの関数である。

トランスジューサ１８３によって励振された音響信号は、ファイバ媒質の屈折率 を所定量Δｎ変化させる。屈折率のこの変化は、ファイバ内に発生し７た音響歪 波の振幅の直接関数である。音響信号のパワーＰは電圧１ｆｆ（図示せず）によ って送られたパワーの関数である。挿入損は小さいので、音響波パワーは人力パ ワーよりもいくぶん小さいだけである。

光フアイバセグメント１０２近くの圧電トランスジューサ１８３の制御された振 動によって、音響波がファイバ内に励振される。

位相変調器８８はファイバ１０２によって導かれる光の位相シフトを与える。

Ｅ９周１』しダ乙久 第１５図は角速度ｆで回転する半波長板２３０に入力する円偏光を示す。入力光 波は周波数ｆ０を有するものとして図示している。信号は正の２方向に伝播して おり、同一大きさで９０度位相の異なるＸおよびｙ方向の２個の偏光ベクトルを 有している。従って、伝播方向に向かって見た場合に偏光ベクトルは時計方向に ２軸のまわりを角速度ｆ０で回転するようにみえる。半波長板２３０は偏光ベク トルと同一方向に回転するので、出力信号は入力信号に対してｒｏ＋２ｆの周波 数を持つように周波数シフトされる。

第１６図は単側波帯抑圧キャリア位相シフタとして動作する周波数シフタ９１（ 第１２図）から出力され得る周波数を示すグラフである。入力周波数がｆｏであ ると、半波長板を入力信号の偏光方向に周波数ｆで回転させるとｆｏ　＋２　ｆ の出力がでる０円偏光されノこ入力信号の偏光方向に逆に周波数ｆで半波長板２ ３０を回転させるとｆ、−２ｆの出力周波数がでる０回転周波数ｆを制御するこ とによって、半波長板の出力周波数を（ｆ　６（＋／−）　２　ｆ　、、、　） の範囲にすることができる。ここでｆ　１１１１１＋は半波長板２３０の最大回 転周波数である。

周波数シフタ９１の出力の振幅は、 φ（ｔ）　＝Ａｅｘｐ　（ｉ（ｆｅ＋２ｆ）ｔ）　＋Ｂｅｘｐ　（ｉ（ｆｄ）　 　＝１５）出力信号の強度は振幅の二乗であり、 Ｉ＝ｌ　　φ（ｔ）ｌ”　　　・・・　（６）＝　Ａ”　　＋　Ｂ”　　＋　２ 　Ａ　Ｂｃｏｓ（２ｆｔ、）　　・・・　（７）として与えられる。

係数Ａは通常Ｂよりかなり大きいのでＢｔは無視できる。

光フアイバジャイロスコープ７０に使用できる交流周波数シフタを第１８図に示 す。周波数シフタ９２は溶融水晶等の材料で形成されブロック３２４に保持され る長さ３２２の光ファイバ７４と、基板７６とを有する９例えば２個の金属Ｃｒ −Ａν層３２７と３３２間に設けられたＰＺＴ板で形成されるトランスジューサ ３３０はフ゛ロンク３２４に設けられる。トランスジューサ３３０：、！適切な 発振器（図示せず）によって駆動し７て角度分でファイバ内に音響信号を励振で きる。

ファイバ７４は単一伝播モードの２＠の直交する偏光信号をサポートする単一モ ードファイバである。ファイバは、複屈折であり、ファイバ内の電界の異なった 方向に異な−、た屈折率を有しているので、２個の偏光を有する６２個の偏光は 通常結合しないので一方の信号から他方の信号−・のエネルギの伝播はない。コ ア・イルに空間的に周期的な歪パターンを加えるとこれら２個の異なった偏光信 号間に結合が生じ両者の間でパワーの交換がなされる。

歪パターンの空間同梱がファイバのビート長と同一のときのみパワーの伝達が蓄 積的となる。第１７図を参照するに、光ファイバのビート長はＬ＋＋＝λ／Δｎ であり、ここでΔｎは２個の偏光の屈折率の差であり、λは光の波長である。歪 が複屈折の主軸に４５度で向けられた時に、２個の偏光が最っとも効率よく結合 することが見出された。

トランスジューサ３３０は進行音響信号を形成し、この信号はファイバセグメン ト３２２内に移動する歪バタ・−ンを生ぜさせる。

結合領域が移動するのでファイバに沿って移動する歪パターンは、一方から他方 へ結合された信号の周波数を移動する歪パターンの周波数に等しい量だけシスト する。簡便のために信号の一方の偏光を“遅い”と呼び他方の偏光を“早い”と 呼ぶ、誘電体媒体中の光信号の速度は光の自由空間速度を誘電体の屈折率で割っ たもので、Ｖ　＝　ｃ　／　ｎである。従って複屈折媒体中において、屈折率の 大きい偏光は遅い信号であり、屈折率の小さい偏光は早い信号であることがわか る。

第１７図において、波長λ、の平面音響波の前面はファイバセグメント３２２に 入力する。音響信号の伝播方向にビート長Ｌｌ成分が音響信号波長に等しい時に 位相マツチングが起こる。従ってＬ　ｓ　５ｉｎ−ｅ＝＝λ。であることがわか る、信号の速度と周波数と波長間の周知の関係を用いて上述の等式から音波信号 の波長を消去すると音響信号の周波数はｆ　＝　Ｖ　／　（Ｌ　ａ　ｓｉｎ　（ ）−）として与えられ、ここで■はコア・イル内での音響信号速度である。

音響信号とファイバによって伝播する２個の偏光との相互作用の特定の性質は、 周波数−波数ダイアダラムも用いて示すことができる。

第２０図を参照するに、音響信号がファイバ７４内の光と同一方向に進むと、早 いモードで偏光されある周波数を有する光は遅いモードと結合してその結果周波 数がω＋ω８となる。ここでω、は音響信号の周波数である。遅いモードで進行 する光は早いモードと結合して周波数がω−ω、にシフトする。

第２１図に示すように、音響信号はファイバ７４内の光信号と反対方向に進むと 、システムの周波数シスト特性は逆転する。すなわち、早いモードで伝播する光 が遅いモードと結合すると周波数はω−ω、に変化し、連いモードで伝播する光 が早いモードと結合すると周波数がω＋ω、に変化する。

従って単一偏光の光のみが、周期的に移動する歪パターンを有するファイバ７４ のセグメントに入ると、周波数シフタ３２０は単側波帯周波数シックである。実 際上、ジャイロスコープに含まれるポラライザの有限減衰率と他の要因によって 、選択された偏光は、キャリア周波数とそして逆の周波数シフトを有する側波帯 の量が小さい。

第１９図は周波数シフタ９２の出力周波数を制御して不要キャリア周波数成分を 最小にするフィードバンクシステム２８５を示す。

電圧［３００は電圧制御発振器３０２に電圧■を供給し、電圧制御発振器３０２ は■の関数である周波数ｆを有した振動電圧をつくる。電圧制御発振器３０２の 出力は可変利得増幅器３０４によって増幅され制御信号がつくられ、この制御信 号は周波数シフタ９２とダブラ２０６に与えられる。ダブラ２０６は周波数２１ を有した出力信号をロックイン増幅器に与え、ロックイン増幅器２９８が等式（ ７）の第３項の周波数２１を有した信号のみを増幅するようにさせる。

周波数シフタ９２は光源７２から周波数ｆ、の光信号を入力する。この入力信号 は、光源９０から周波数シフタ９２を見たときに時計方向の円偏光を有する０周 波数シフタ９２の出力の増幅は等式（５）によって与えられる。Ｂｅｘｐ　（ｉ （ｆａｔ））の項は周波数シフタ９２をチャネル通過するキャリア信号の不要ス ペクトラムを表わす０周波数シフタ９２の出力信号は信号スプリッタ２９２に入 力され、この信号スプリッタは例えば入力光の約１０％をポラライザに送ること ができる。

出力信号の不要部分は入力信号と同一の偏光を有しており、出力強度の必要部分 は逆の偏光を有している。ポラライザ２９４は各光信号の一部のみを伝達する。

ポラライザ２９４の出力は光検出器２９６に入力され、この光検出器２９６は等 式（７）の第３項を示すエラー信号をつくる。

エラー信号はロックイン増幅器２９８に送られる。ロックイン増幅器２９８の出 力は、等式（７）の第３項２　Ａ　Ｂ　ｃｏｓ　（２ｆ　ｔ）の係数２ＡＢに比 例した電圧である。ロックイン増幅器２９８出力はフィルタ２０８を介して、接 地入力をひとつ有したコンパレータ３１０に進む。もしコンパレータ３１０に送 られた２ＡＢに比例する電圧が零でないと、コンパレータ３１０は出力電圧を発 生し、この電圧は可変利得増幅器３０４の利得制御端子に負帰還信号として送ら れ、周波数シフタ９２に送られる制御信号の電圧を増加させるか減少させる。負 帰還信号は係数Ｂを減少させこれによってエラー信号を減少させ、もって周波数 シフタ９２の出力が所望の周波数を有することとなる。

Ｆ、友皿彼１■宏定且 スケールファクタの安定性は高精度光フアイバジャイロスコープの性能に対して 臨界的である。センサの回転速度をセグナック位相シフトに関連づけるスケール ファクタは、ファイバ長の変化と光源の動作波長の変動に敏感である。スーパ発 光ダイオード（ＳＬＤ）にとって、周囲温度と駆動電流の変化はアクティヴ領域 の温度変動を起こし放出波長に変動をもたらす。典型的には、ＳＬＤ放出波長の 温度依存性は摂氏１度に対して０．２ナノメータである。温度調整手段のみによ って所要の波長安定性を得るためには、ＳＬＤの温度を２−３ミリ度の範囲で一 定に保つ必要がある。ＳＬＤの放出スペクトルをモニタする基準干渉計を用いる ことによって厳密な温度安定性の必要性がなくなる。放出スペクトルの変化がエ ラー信号をつくり、このエラー信号を処理してダイオードにフィードバックする ことにより波長を一定に保つ。

長いコヒーレンス長のレーザは、キャビィティー長をロックする温度安定化した 走査ファプリーペロ干渉計を用いることによって容易に安定化できる。しかし、 ＳＬＤの広いスペクトル帯域のために、ダイオードの放出波長をモニタする光ス ペクトルアナライザを使用できない、ＳＬＤの典型的な１０ナノメータ放出波長 を分析するためには、ファプリーペロ干渉計のミラーを約１ミクロンという実際 的ではない間隔で離さなければならない。

実際的な波長測定装置はジャイロの大きさよりも小さく設計してジャイロの枠体 内に収める必要がある。波長安定化デバイスは容積でたったの２〜３ＣＩＩ”の 必要がある。

光検知システムはその光源として、例えばスーパ発光ダイオード７２のような広 帯域光源、あるいは、例えば単一モードあるいはマルチモードの半導体ダイオー ドレーザのような狭帯域光源（図示せず）を使用できる。光源は、サグチックリ ング光フアイバ回転センサに適した周波数安定性が必要である。

構造で分類すると少なくとも３種のレーザダイオードがある。

簡単なダイオードレーザは単一の半導体材料でつくられているので単一構造レー ザと呼ばれている。典型的な一重多構造半導体しレーザはアルミニウムーガリウ ム−砒化物の層をひとつ余計に持ち、ガリウム−砒化物のガリウム原子のあるも のがアルミニウム原子に置換されている。典型的な二重多構造半導体レーザはア ルミニウムーガリウム−砒化物の二層で離間された三層のガリウム−砒化物を有 している。第２２図において、光信号源７２によって発生ずる波長を制御する光 源コントローラシステム８００は、光カブラ７８、ある長さの偏光維持ファイバ ４０４、ポラライザ４０６、アナライザ４０８、光検出器４１０１増幅器４１２ 、バンドパスフィルタ４１４、同期検出器４１６、位相変調器４１８、ドライバ 発振器４２０、そして光源ドライバ４２２を有している。

光源７２からの光の一部はファイバ８０に結合する。光信号は次にポラライザ４ ０６に進み、ポラライザは４５度に直線偏光された信号をファイバ４０４の主軸 に送りだす、ファイバ４０４は後述する種々の技術で形成できる偏光維持ファイ バである。偏光維持ファイバ４０４は異なった偏光に対して大きく変化する屈折 率を有している。ファイバ４０４に送られる光はファイバの両輪に沿った偏光成 分を有しているのでこれら円偏光は混合することなくファイバ４０４内を伝播す る。

直交する早い波と遅い波が重なるので、ファイバ４０４は送られた直線偏光信号 をだ円偏光信号に変換する。あるタイプの偏光維持ファイバ（第２３図）は層状 コア４５０とこれを囲むクラッド４５２とを有する。コア４５０は異なった偏光 の信号に対して異なった屈折率を有するのでコアの伝播定数は偏光に依存する。

クラッド４５２はコアのどの屈折率よりも小さい屈折率を有してでいる。大きな 屈折率を有した材料の方から２個の異なった誘電体の境界に入力した光は、もし 入射角が臨界角度よりも小さいと内部で反射する。従って偏光維持ファイバは両 方の偏光の光を導く、コアの伝播定数は２個の偏光に対して異なっていて非縮退 であるので、両者のあいだでエネルギは容易に結合しない。偏光維持ファイバ８ ０によって伝播する光は偏光の変化をうけない。

複屈折特性を有するコアは、層が特定の屈折率と厚みを有するよう適切に材料を 選択することによって合成できる。

第２３図を参照するに、コア４５０は第１の材料の層４５３〜４５５と、第１の 材料と異なった屈折率を有する第２の材料の層４５６と４５７とより構成されて いる。コア４５０は２種類の材料の多数の層より構成できるが、図示および説明 の便宜のために５個の層４５３〜４５７しか示されていない。

大抵の光ファイバのようにコア４５０は断面が円形として示されている。コア４ ５０とクラッド４５２を構成する材料は、２軸とｙ軸に沿った偏光のコアの屈折 率がクラッドの屈折率よりも大きくなるように選択される。従って、フオーム複 屈折ファイバ８０に送られるＺ軸に沿った偏光の信号はＺ軸で偏光された状態を 維持する。

通常の光ファイバとは異なり、フオーム複屈折単一モードファイバ４０４は、そ の中を伝播する信号の偏光状態を維持する。２個の偏光の屈折率の差はファイバ ４０４中で充分に大きく、２個の直交する偏光を有し、た信号の伝播定数にかな りの差がある０通常の条件では、伝播定数の差によって偏光状態間の縮退かなく なり、一方の偏光の信号が他方の偏光の信号と結合するのを防いでいる。信号間 のエネルギの結合は信号が本質的に同一速度であることが必要である。もし速度 が異なると、二つの状態間でみるべき結合はない。

第２４図に示すように、第２２図の偏光維持ファイバ４０４は、異なった屈折率 を有した材料の交互の層４６４と４６８のスタック４６６から形成できる。スタ ック４６６は加熱されて本質的にモノリシックなグロックを形成する。このブロ ックは一連のダイスを通して引抜き成型されるが、周知の方法で引伸ばされて、 その寸法をコア４５０として使用に適する値まで減少させる。引抜きの前に、円 断面を有したコアをつくるために、ブロックを円筒状に形成するためにグライン ドしてもよい、コ゛７４５０の両層折率よりも小さい屈折率を有したクラッドは 、コアにバルク二酸化シリコンＳｔｏｗを溶融したり、Ｓｉｎｇのチューブをコ アに押しつぶしたり、あるいは混合ガスから５ｉＯ１の反応性堆積を用いたりす る標準的な技術によって付加できる。

大きな屈折率のスタック４６６の素子としてＧｅＯｘを用いることができ、小さ な屈折率のスタック４６６の素子としてＳｔｏｗを用いることができる。低い損 失及び物理的な適合性の故に、シリカとゲルマニウムの両者を用いる。

適切な各部の厚みをもって互いに非等質的に結合することによって、溶融シリカ でクラッドを形成しても充分な両ｎｌとｎ、を有したコア４５０が形成される。

純粋なバルクＳ　ｉ、ＯｔからＳｉＯオ板をつくるには、既存の良好な光学的製 造技術を用いることができるが、Ｇｅ０ｔ素子を機械的製造技術で形成するには 薄ずすぎる。Ｇｅｏｚ層は５ｉｆｔ基板にＧｅ０ｚフイルムをスパッタするが、 ＳｉｎｇをＧｅ層でコーティングしてこれをチューブ炉内でＧｅ０ｔに酸化する ことによって形成できる。

偏光維持ファイバ４０４（第２２図）として使用するに適した他の高複屈折ファ イバは以下の米国特許に開示されている。

１９８５年１０月２９日付のバガバチューラ等の特許第４．５４９，７８１号、 “偏光維持単一モードウェーブガイド”、１９８５年７月１６日付のブライベル 等の特許第４，５２９，４２６号、“高複屈折率ファイバの製造方法７． １９８４年８月１４日付のフェーバ等の特許第４．４６５，３３６号、“ウェー ブガイドとその製造方法”、および１９８５年１２月３１日付のバークレーの特 許第４，５６１．８７１号、“偏光維持光ファイバの製造方法”。

もし圧電トランスジューサを駆動する参照信号が正弦波であって、スクイーザ周 波数と呼ばれる変調周波数がω、であると、遅い信号と早い信号との遅延時間τ は以下のように表わされるτ田τ０＋Δτｃｏｓω、ｔ　　　−（８）もしωτ ＝２ｘｍであると、ここでｍは整数、遅延時間は最大あるいは最小である。遅延 時間の偏位は出力強度を変える。第２２図を参照するに、ファイバ８０、素子７ ８．４０６および２９、および位相変調器４１８を通過した信号はアナライザ４ ０８に入力する。アナライザ４０８に入力する光信号はＩ＝（１＋ｃｏｓω）と して表わせ、ここでωは光周波数であり、τはファイバ８０の長さ全体での早い 偏光と遅い偏光との間の遅延時間である。位相変調器４１８は早い信号と遅い信 号の相対位相を変調する。ドライバ発振器４２０は位相変調器４１８を駆動する 周波数ω、を有した交流源である。

光変調器４１Ｂが作動する時の検出器からの電気出力電流は以下のように表わせ る。

１〜（１−１−ｃｏｓ　　（（ＩＩ）　ｒ＋ｄ、　ｃｏｓ　ωｔ　）　）　−（ ９）アナライザ４０８からの出力信号はダイオード４１０と増幅器４１２を介し てバンドパスフィルタ４１４に送られる。フィルタ、１１４はスクィーザ周波数 ω、の信号を周期検出器４１６あるいはロックイン増幅器（図示せず）に送り、 ここでスクィーザドライバ４２０からの参照信号を受ける。

復調後の信号は Ｓｉ　Ｎ５ｉｎ　ωｒ　Ｊ、（φ、）−（１０）ここでＪ、は第１種の一次ベン セル関数である。この信号は光ａ周波数をサーボ制御してＳＩを零に強制的にす るのに使われる。

第２５Ａと２５Ｂ図は光源７２の波長を安定化する互いに異なったシステム５０ ０を示す、第２５Ａ図において、光源７２からの光はファイバ８０に送られ、カ ブラ７８を介してポラライザ５０２に送られる。ポラライザ５０２はどのような タイプのポラライザデバイスでもよいが、好ましくは第１２図の可逆ポラライザ ８６と類似したものである。ポラライザ５０２の軸は受光の偏光の方向に対して ４５度の角度に合わされている。光は早い信号と遅い信号とのエネルギを５−０ １５０に分波する第１の複屈折水晶５０４に送られる。光は早い信号と遅い信号 とのエネルギを同様に５０１５０に分波する第２の複屈折水晶５０６に送られる 。

水晶５０６の出力信号はだ円偏光信号である。水晶５０６からの信号は偏光波長 スプリッタ５０８に送られ、その出力強度は１　ｏ　　（１＋−ｃｏｓ　φ）と ＪＤ（１ｃｏｓ　φ）となる。ここでαは水晶５０４と５０６によってつくられ た複屈折位相シフトである。正確な光源の周波数では偏光信号スプリッタ５０８ から送られる光信号の強度は等しい。すなわち、 １　ｏ（１＋ｃｏｓ　φ）　＝　Ｉ　ｏ（１−ｃｏｓφ）−（１１）偏光信号ス プリッタ５０８からの２個の信号の振幅あるいは強度は、２個の信号の強度差を 示す信号で光源７２の駆動電流をサーボ制御することによって等しくされる０強 度Ｅ　ｏ（１＋ｃｏｓ　φ）を有した信号は検出器５１０に入力し、他方の信号 は検出器５１２に入力する。検出器５１０と５１２は、各々、入力された信号の 強度を示す信号ｉ、とｉ、とをつくる。これら信号ｉ＋　とｉｔは作動増幅器５ １４に送られて信号差の測定に用いる信号をつくる。

増幅された差信号は制御信号として電流源５１６に送られ、この電流源は光源７ ２に制御された注入電流を供給して出力波長を所望の（直に調整する。光Ｂ７２ より送られる光の周波数は、ＳＬＤ光源が電流源５１Ｇから受ける注入電流に比 例している。

第２５Ｂ図はもうひとつの光源制御システム５１８を示す、光ｓｒ２からファイ バ８０に送られた光はさらにカブラ７８を介してマツハーツエンダー干渉計５２ ０に送られる。マツハーツエンダー干渉計５２０は、カブラ５２４、ファイバ８ ０、光ファイバ５２６およびカブラ５２８とより成る０例えばマイケルソン干渉 計（図示せず）等の２信号干渉計のいかなるタイプのものでもマツハーツエンダ ー干渉計５２０の代わりに使用してもよい。

ファイバ８０と５２６のカブラ５２４と５２８間の領域は光路差Ｃτを有し１、 ここでＣは光速でありτはファイバ８０と５２６内でのカブラ５２４と５２８間 の光の伝搬時間差である。干渉計５２０が安定な参照値を与えるためには、光路 差は温度変化に対して不惑であることが必要である。

カブラ５２８の出力端子は各々検出器５３０と５３２に接続されている。検出器 がつくる電気信号ｉ＋　とｉｔは各々が検知した光信号の強度を測定するための ものである。信号ｉ、とＬは差動増幅器５３４に送られ、増幅された差信号はロ ーパスフィルタ５３６に送られる。フィルタ５３６の出力はＶＬＰとあられされ ている。信号■、アは電圧−電流発生器５３８に送られ、ｈ−αｖｔｒをつくる 。ｉｉ流ｉ、はＳＬＤ光？Ｉｘ７２に印加される注入電流を制御するサーボ電流 である。

直交偏光された早い信号と遅い信号が重畳しているので、ファイバ８０は入力さ れた直線偏光信号をだ円偏光信号に変換する。

以下の例では検出器５３０と５３２の電流出力は、ｉ１＝　（に＋５１ｏ（ω） 　　（１−ｃｏｓ　（１）　Ｔ　］　ｄ　ω）　／（５＋Ｊω）　ｄ　（１１） 　−０７３ｉｔ＝　（ＫｚＳｌｏ（ω）　　［１＋ｃｏｓ　ωｒ　］　ｄ　（１ ７１／（Ｔｏ（ω）　ｄ　（Ｌｌ）　−０３）である。

平衡した検出器構成では定数に、とに７はアンペアで表わされ等しい。差動増幅 器の出力は以下の如しやｖｃ＝Ｇ（ｉ＋−１ｔ） ＝６（にｚ−に＋）　＋　（Ｇ（Ｋ！＋に＋）、５１ｅ（ω）ｃｏｓｅＴ　ｄ　 （１）　）　／（５１・（ω）ｄω）　　・・・（ロ）Ｋ　＋””　Ｋ　ｘであ って光源のスペクトル幅が零に近ずく平衡構成の理想的な場合には、 ω０τ＝（Ｎ＋！４）ｔ、　Ｎ＝Ｏ１１，２、・０５１の時に差動増幅器の出力 Ｖ、は零となる。

等式（６）を用いると、干渉計の出力位相シフトはωτ冨ω０τ＋　ε　τ−５ τ であり、ここで６丁は零出力動作点ωＣτに関する干渉計の位相シフトであって 、Ｓτはフィードバック（サーボ）位相シフトとである。εを新しい周波数変数 とすると、等式（４）は以下のようになる。

Ｖｓ　””Ｇ（ｌｈ−に＋）　＋Ｇ（Ｋｚ＋Ｋｉ）＝　（，５Ｉ＊（ε）ｃｏｓ 　（ω＋％）　ｔｔ＋ｔ　ｒ−５Ｔ）　ｄ　ｔ）　／（，５１，（ε）ｄａ）　 ・・・（１７）＝Ｇ（Ｌ−Ｋｉ）＋Ｇ（Ｋｔ＋Ｋｉ）（−１）’　（Ａ（ｒ）ｓ ｉｎ　５ｒ−Ｂ（ｒ　）ｃｏｓ　ｓ　ｒ　）　−（１Ｂ）ここで　＾（ｒ）＝　 （５ｉｏ（ｇ）ｃｏｓｅ　＝　ｄ　ｔ　）　／　（５１ｅ（ｅ）ｄａ　）　−０ ９８（ｒ）＝　（５１ｏ（ｔ）ｓｉｎεｒｄ　ｅ　）　／　ｉｌ＋（ｇ）ｄａ　 ）　−＠ＶＧ　””Ｇ（Ｋ、’に＋）十Ｇ（Ｋｘ＋Ｋｉ）　　（−１）”　（Ａ ”（ｒ）＋８”（ｒ）　　）　”’Ｘ　ｓｉｎ　（ｓｒ−ｔａｎ−’（Ｂ（ｒ） ／Ａ（ｒ）　）　＝（２１）である。

（Ａ”（τ）＋８”（τ））−／ｌ　という表現は干渉計の２本の脚の光路差の 視程関数であり、ｊａｎ−’　（Ｂ（τ）／＾（τ）〕は等式（６）に与えられ た始点に関する入力位相ソフトであり、Ｓτはフィードバック位相シフトである 。変数Ｖ、、（）、およびｅ−、は以下のように定義される。

■７＝〔八〇（τ）＋Ｂ嶽τ）：ｌ　ｌ／ｌ　　　　・・・（２２）（）１　　 ＝ｊａｎ　−’　（Ｒ（ｒ）／Ａ（ｒ）　　）　　　　　−（２３）＝ｊａｎ　 −’　（（，５１ｏ（ε）ｓｉｎεｒｄ　　ｅ　）　／（，５Ｉｏ（ｔ　）ｃｏ ｓ　ｅ　ｄ　ｅ　）　）　　　　　　−（２４）仔ｆ　＝Ｓτ　　　　　　　　 　　　　　　　　　・・・（２５）等式（２２）、（２３）、（２４）および（ ２５）の表現はすべて時間に対する関数である。これらを等式（２１）に代入す ると以下の式が得られる。

ＶＧ（ｔ）＝Ｇ（Ｋｇ−に＋）＋Ｇ（Ｋｔ＋Ｌ）　（−１）’Ｖ、　（ｔ）　Ｘ ５ｉｎ　　Ｃｅ−ｔ　　（Ｌ）　　　−ｅ−Ａ　（ｔ）　　）　　　　　　・＝ （２６）第２５Ｂ図のローパスフィルタ５３６の入力はＶｉ（ｔ＞であり、キャ パシタＣの出力はＶＬｒ（ｔ）である。両電圧を結合する２ノ一ド等式は （１／Ｒ）　（ＶＧ（ｔ）−ＶＬＦ（ｔ、）　）　＝Ｃｄ／ｄｔ　（ｖｔＰ（ｔ ）　）−（２７）となる。電圧Ｖ１．Ｆは電圧−電流コンバータ５３８の入力で あり、このコンバータは以下の出力電流をつくる。

Ｌ　−−αＶｔｐ　　　−（２Ｂ＞ フィードバンクｉｔｉに関して差動増幅器５３４の電圧出力は、ＶＧ（ｔ）＝− （ＲＣ／α）　ｄ／ｄｔ口ｒ（ｔ）　）　−（１／２）　Ｌ（ｔ）・・・（２つ ）となる。

フィードバック電流は、光源周波数のナーボ変化によって光源位相からのフィー ドバック位相シフトをつくる。等式（２４）と（２５）からこの位相シフトは ｅ−ｔ　（ｔ）　＝ｓ（ｔ）＝ｓｉｒ（ｔ）　　　　・・−（３０）となり差動 増幅器の出力は ＶＧ　（ｔ）　−（ＲＣ／（αＢ）　、ｌ　ｄ／ｄｔ　（ｅ−、（τ））−＜１ ／　Ｃｔ　β）　　ｅ−ｘ　（ｔ、）　　　　　−＜３１ンとなる。

入力とフィードバック位相シフトに関する完結したサーボ等式は等式（２４〉と （３０）とから ｄ／ｄｔｅ−ｒ　（ｔ）　＋（１／ＲＣ）ｅ−ｆ（ｔ）　＝（１／１ｉｃ）　（ ２βＧ）〔（にｘ−Ｋｎ）　　＋Ｇ（Ｋｘ＋に＋）（−１）’　Ｖ　Ｔ（ｔ）ｓ ｉｎ（仔ｔ　（ｔ）　−ｅ−ｉ　（ｔ）　）　　・・・（３２）等式（３２）は 非直線微分方程式である。より扱いやすくするためにある近似を行う。視程関数 ■７は、通常、光源のスペクトル領域の変化に対して受ける影響は非常に弱く一 定とみなせる。サーボトラッキングが良好であると、フィードバック位相シフト と入力位相シフトの差仔、〜０４は充分に小さく５ｉｎ（ｅ−ｒ　（ｔ）　−ｅ −ｔ　（ｔ））−（ｅ−ｔ　（ｔ）　−ｅ−ａ　（ｔ））テある。

（−１）　’項はサーボフィードバックに関する縞次数の極性を示す。αあるい はＧの適切な極性を選ぶことによって、この項による不確実性を除去できる。等 式（３２）の直線化した形は以下のようになる。

ｄ／ｄｔ（３−ｙ　（ｔ）　＋　（（１＋ｘ）／Ｔ）　ｅ−、（ｔ）　＝（Ｘ／ Ｔ　）　　（ｅ−ｒ　（ｔ）−（１／Ｖｔ）　　（Ｋｇ−Ｋｎ）／＜１’［＊＋ に＋））−（３３）ここで ｅ８（ｔ）−ｔａｎ　’　　！　（５Ｎｏ（ｇ）ｓｉｎεｒ：　ｄ　ｔ　）　Ｘ （Ｔｏ（ｇ）ｃｏｓｅＴ　ｄ　ｔ　）　−’１　　　−（３４）ｅ−ｔ　　（ｔ ）＝ｓ（ｔ）　ｒ　、　　　　　　　　　　　　　　　−（３５）Ｔ＝ＲＣ・・ ・（３６） Ｘ＝ａβＧ（Ｋ２＋Ｋｌ）Ｖ　ｙ　　　　　　　　　　　・＝　（３７）等式（ ３３）の駆動環は一定値ｅ−ｉ（ｔ）に対して得られる。

等式（３３）の定常解は一定値’）ｉ（ｔ）に対して得られる。

ｅ−ｔ　＝　（Ｘ／（１＋ｘ）　）　　（ｅ−ｔ（ｔ）−（（ＫｒＫｄ／　（（ Ｋｚ＋に＋）Ｖｒ　）　）　）・・・（３８） 全体の利得が大きくなると、フィードバック位相シフトと、オフセットを引いた 入力位相シフトは互いに近すき両者の差は非常に小さくなりサーボトラッキング が緻密になる。

等式（３３）のもうひとつの解は正弦波入力に対して得られｅ−直（ｔ）＝φ。

ｓｉｎΩｔ　　　　　　　・・・（３９）となる０位相ｅ−ｔは φｒ（ｔ）＝（（Ωｔ）”　＋（１＋λ戸）ｌ／！Ｘ５ｉｎ　（Ωｔ−ｔａｎ　 −’　（Ωｔ／（ｂｘ）　）　−Ｘ（Ｋｚ−に＋）／　（Ｖｙ　（１＋ｘ）（Ｋ ｘ＋に＋））　　・−（４ｏ）となる、高周波ではΩ、は全体の利得よりもずっ ど大きく、ＡＣフィードバック訂正は零に近づく、低周波ではＸはΩ、よりもず っと大きく、そして等式（３８）に類似したφ１　（１）の表現が得られるや φｒ　（ｔ）　ｚ　（Ｘ／（１＋ｘ）　）　　（φｃｓｉｎΩ（ｔ−Ｔ／Ｘ）− （Ｋｇ−に＋）／（Ｖ、　　（Ｋ！＋ＫＩ））　　）　　　　　　　　・　（４ １）全体の利得Ｘが１よりもっと大きくなるどｅ−ｉ（ｔ）−φ、（ｔ）は零に 近づくことに留意されたい。

第２６図と第２７図において、光源７２（第２２図）を安定化する温度補償され た参照干渉計５４０は基台５４４上に以下の素子を配設している。レンズ５４２ は、光１ＩＩ７２から光を受ける光ファイバ８０からの光を受ける。レンズ５４ ２は信号を偏光ビームスプリッタ５４６上に焦点を合わせる。このビームスプリ ンタは好ましくはバルク光学デバイスであって光入力を光軸に対して４５度偏光 される。光軸は、ファイバ８０から受ける光信号と同一線上の軸として簡便に定 義する。

偏光ビームスプリッタ５４６を通過した光は第１の水晶５４８に送られる。水晶 ５４８を通過した信号は水晶５４８の近くに配設された第２の水晶５５０に送ら れる。他の材料も使うことができるが、水晶５４８は好ましくはニオブ酸リチウ ムで形成され水晶５５０はタンタルリチウムで形成される。これら両水晶５４８ と５５０は複屈折の電子光学的活性な材料である。

他の水晶材料の対を使用することができるが、参照干渉計５４０において電子光 学的水晶は位相感応検出にとって好ましい、電子光学的水晶５４８を通過した光 信号の位相を変調するために、交流電圧がリード５５２と５５４を介して発振器 ５５１から送られる。

水晶５５０を通過した光は第２の偏光ビームスプリッタ５５８に送られる。偏光 ビームスプリッタ５５８は入力光を光軸に対して４５度の線に沿って偏光する。

偏光ビームスプリッタ５５８を通過した光はレンズ５６０そして次に検出器５６ ２に送られる。

一対のアブソーバ５６７と５６８は各々ポラライザ５４６と５５８によって拒否 された信号を受け、拒否された光が検出器５６２に送られる信号に影響を及ぼす ことを防いでいる。

基台５４４およびこれに配置されたすべての素子は好ましくは密閉容器５７０内 に密閉される。

ニオブ酸リチウム水晶５４８とタンタルリチウム水晶５５０の光軸に対して４５ 度偏光された光信号に対して、２個の直交偏光成分の位相差は Ｙ＝２ｚＳ／λ　　　　　　　−（４２）であり、ここにλば光源信号の波長で ある。水晶を伝播する２個の異なった偏光信号の光路差Ｓは Ｓ　＝　Ｌ　ＩＢ　＋　＝　Ｌ　＊　Ｂ　ｔ　　　　　　・・・（４３）であり 、ここにＬ＋、ＬｘとＢ＋、Ｂｚは各々水晶の長さと複屈折を表わす。

第２７図を参照するに、ｅ、に対して平行に偏光され複屈折水晶５４８に入力す る準単色光信号に対する電界ＥｉはＢ＋（ｘ、ｔ）＝ｅ＋Ｅｏｃｏｓ（Ｋｘ−ｔ ）　　　　　＝（４７）となりここでに＝２π／λは波数、ωは信号の周波数数 ラジアン／秒、そしてｘ、！：ｔは各々変位と時間の座標である。２個の水晶５ ４８と５５０の光軸は互いに平行で人力信号の偏向に対して４５度である。水晶 ５５０を出てレンズ５６０に向う信号は、互いに位相がシフトした２個の直交偏 光成分である。正常および異常な２個の偏光信号の電界分布は、各々、Ｅｓ　＝ Ｅｃｏｓ（Ｋｏ＋１．＋　＋に＊ｚＬｚ　−−（１１ｔ　）　　　−（４８）と Ｅａ　＝　Ｅｃｏｓ　（にｅ＋Ｌ＋　＋ＫｏｚＬｔ　　ａｌ　ｔ　）　　　　・ ・’（４９）である。

Ｌ＋　とり、ｔは各々水晶５４Ｂと５５０の長さであり、Ｋ、とＫ。

は水晶中の正常と異常の信号の信号番号である。偏向ビームスプリッタ５５８は 透過した信号の偏向がｅ、に平行となるように方向づけられている。透過あるい は反射されるパワーの時間平均はＰｔ　＝　（！４）　　（Ｐａ　（］＋Ｖｅｏ ｓ（Ｙ）　）　］　　　−（５０）とＰｒ−（Ｋ）　　（Ｐａ　（１−Ｖｃｏｓ （Ｙ）　）　）　　　＝（５１）である。Ｐｏは電界振幅Ｅ０の二棄である。Ｓ ＬＤ等の広帯域の光源では等式（５０）と（５１）の余弦関数は縞視程関数■が 乗算される。

第３０図に示すよ・うに、１０ナノメータのスペクトル幅を有したＳ　Ｌ　Ｉ＞ では、視程関数は零光路差での最大（＃’ｌから約６０ミクロンでの零にまで単 調減少する。干渉針の光路差を波長の整数体止することによって、干渉計５４０ は最大パワーＰ１　（等式（５０）から）を送りだし反射パワーＰｒを小さくす る。第２８図に示すように中心波長８２０ナノメータのＳＬＤにとっては、干渉 計５４０の光路差は８．２ミクロンである。

温度不感の参照干渉計にとっては、位相差の温度導関数ｄＹ／ｄＴは零でなけれ ばならない。

等式（４２）を温度に関して微分してその結果を零に設定すると、Ｌ＋／Ｌ＊＝ ＫＪｔ／に１Ｂ＋　　　　　　　　　・・・（４４）が与えられ、ここに に□　＝　（１／Ｂｉ）ｄＢｉ／ｄＴ　＋（１／Ｌｉ）ｄＬｉ／ｄＴ　　　　　 ・・・（４５）は温度に対する複屈折の正規化変化率と各水晶の温度膨張係数の 合計である。ｉと１．２である。

干渉計５４０で良好な縞視程にとっては、２個の異なった偏光信号間の光路差は 光源のコヒーレンス長Ｘ　ｃｏｈよりも小さい必要がある０等式（４４）と、光 路差が光源のコヒーレンス長よりも小さいという要求を用いることによって、水 晶５４８と５５０の絶対長の上限が得られる。水晶５４８の上限長さは、Ｌ＋＜ Ｘｃｏｈ／　（Ｂｌ（１−Ｋｌ／にり　）　　　　　”１４６）となる。

第２８図はＳＬＤのスペクトルをプロットした一例を示す。

ＳＬＤは５７ミクロンのコヒー　レンス長と８２０ナノメータの中心波長を有す る。従って、ニオブ酸リチウム水晶５４８の最大長は６３５ミクロンである０等 式（４４）から決まる長さ比Ｌ＋／Ｌｚ−１、０９２より１．タンタルリチウム 水晶５５０の最大長は５８２ミクロンである。従って、干渉計５４０の２個の水 晶５４８と５５０の全最大長は１．２１７ｍである。

第２９図はＳＬＤかｌｂの光によって干渉計５４０が送出する信号をプロントし た一例を示すや 第３０図は光路差の関数としての干渉パターンの視程を示すグラフである。

信号処理を容易にする最適信号対雑音比に対しては、干渉計５４０の縞視程は１ に近くなければならない、光路差が８．２ミクロンで、零光路差から１０番目の 縞に固定するよう設計されている。２個の直交偏光信号の光路差を波長の整数倍 にすることによって、信号がポラライザ５４６と平行になされた時に第二のポラ ライザ５５８の信号が最大となることを確実にしている。８．２ミクロンの光路 差では、２個の水晶５４８と５５０の長さは各々９１ミクロンと８４ミクロンで ある。

第３１図は長さ比Ｌｌ／’Ｌ！の関数としての１度Ｃ当たりの部分位相シフ）　 （（ｄＹ／ｄＴ）／Ｙ　）をプロットした図である。長さ比１％の誤差は水晶５ ４８と５５０の絶対是の誤差（＋／−）０．５ミクロンに対応し、この誤差にお いて干渉計５４０の１度Ｃ当たりの部分位相シフトは３．３ｐｐ論／度Ｃである や水晶温度を（＋／−）０、５度Ｃに制御することによって、干渉計５４０の位 相シフトを３　ｐｐｕ以内に抑えることができ、これは波長を１０ｐｐｍ一定に 抑える値である。

ＳＬＤの波長シフトの位相感応検出用のエラー信号は、ニオブ酸リチウム水晶５ ４８の位相減速を電子光学的に変調することによって得られる。第２６図に示す ように、水晶５４ＢはＸ軸でカットされ、電極１００はＸＺ軸に接着していいる 。電極１００と同様の他の電極（図示せず）は他側のｘ−ｚ面に設けられている 。この構成において、水晶５４８の所望の位相シフトを達成するのに必要な電圧 を少なくするために、大きなｒ。を子光学係数を用いられている。ｎｏ　＝２． ２５９８、ｒ　ａｚ＝　（３２Ｘ　Ｉ　Ｏ−”）メータ／ボルト、そしてｒ　ｘ ｔ−（６，８Ｘ　１０−”）の許容された値を用いると、９１ミクロン長のニオ ブ酸リチウム水晶２０のスケールファクタは０．１ラジアン−メータ／ボルトで ある。

必要な印加電圧を減少させるために、干渉計５４０内の光信号は、干渉針長さの 約５倍である。１．０ミリメータのレイリー範囲を有して１８ミクロンの波長半 径にゆるやかに焦点合せをしている。この比較的大きなレイリー範囲によって、 １７５ミクロン長の干渉計の全長に亘ってはヌプレーナな波動前面を確実にして いる。水晶５４８と５５０はｙ−ｚ面で２５０ミクロンの方形断面にカットされ 、この大きさはなんらみるべき回折効果もなく焦点合せした光信号を受は入れる のに充分である。ニオブ酸リチウム水晶のＸ−Ｚ面の電極が２５０ミクロン離れ ていると、スケールファクタは０６４４ミリラジアン／ポルトである。

干渉計内の２個の異なった偏光信号の位相差は電子光学水晶５４８に電界を加え ることによって変化できる。振幅Ｅ、とある角周波数の正弦波電場は位相差を変 調し、位相感応検出用のエラー信号を与える。

等式（５０）により偏光ビームスプリッタ５５８から送られるパワー１コ Ｐｔ　＝Ｐｏ　（１＋Ｖ　ｃｏｓ（ｙ＋ｚ　ｃｏｓ　ａｒｔ））　　　　＝（５ ２）であり、ここでｙは水晶５４８に電界が加わらない時の干渉計５４０の位相 減速であり、２は電気的に誘導された位相減速である。

ＳＬＤの放出スペクトルの波長シフトは、変調周波数の基本周波数の信号として 検出される。

光源安定化システム５４０が起動されると、水晶５４８と５５０によって起きる 位相シフトＦは、ＳＬＤの放出波長のドリフトによって起こる位相シフト誤差ｙ と対向する。従って送られたパワーＰ、は ＰＬ　＝Ｐ＠　（１＋Ｖ　ｃｏｓ（ｙ−Ｆ＋ｚ　ｃｏｓ　ωｔ））　　　　＝４ ５３）となる１等式（１ｊ）を展開するとベッセル関数級数となる。

Ｐｌ、　　＝Ｐ、＋！’ｅ　（Ｊｅ（Ｚ）ｃｏｓ（ｙ−Ｆ）＋Ｊ＋（Ｚ）ｓｊｎ （ａｒｔ）ｓｉｎ（ｙ−Ｆ）＋Ｊｘ（Ｚ）ｃｏｓ（２ωｔ）ｃｏｓ（ｙ−Ｆ）＋ −）　　　　＝（５４）サーボシステムはωのスペクトル近辺のすべての情報を 処理して他の項を無視する。等式（５４）からサーボシステムに入力される実効 入力信号は Ｐｚ（ｅｆｆ）＝ＰｏＪ＋　（ｚ）ｓｉｎ（ａ＋　ｔ）ｓｊｎ（ｙ−Ｆ）　　　 　＝・（５５）である。

実効入力信号（等式（５５）　）は水晶５４８内で周波数ωの局発信号と混合さ れる０周波数ωの信号反応発振器５５１からミキサ５６４に送られ、光検出器５ ６２からの電気信号と混合される。

増幅器５６６は交流周波数成分を濾波してミキサ５６４からの信号を増幅する。

増幅器５６６からのフィールドバック信号はＳＬＤの放出波長を安定化する。フ ィールドバック信号はＦＢ−ＰＯ＾５ｉｎ（ｙ−Ｆ）　　　　　　　　　　　　 　・＝　＜５６）で与えられ、ここにＡはフィールドバック増幅器５６６の利得 を表わす、信号ＦＢは光ｓ７２に送られ放出光信号の周波数を制御する。固体光 源においては信号ＦＢは注入電流を制御する０本発明の種々の実施例による周波 数安定化装置はガス放電レーザ（図示せず）と用いられて放電が起こる共振キャ ビィティの長さを制御する。

フィールドバック信号の目的は位相シフトｙを打消す位相シフトＦをつくること である。フィールドバック位相シフトが光源の波長変化によって起こる位相シフ ）ｙをトラッキングする能力は、増幅器５６Ｇのグイ・−ルドバソクルーブ利得 によって決まる。上述したサーボシステムのループ利得は、好ましくは、ｙ−Ｆ がつねに０．１ラジアンよりも小さくなるよう充分大きい（＞１’００）。

等式（５４）の３ｔｒｉ（Ｙ−Ｆ）項は無視できる誤差で（ｙ　−Ｆ　）に近似 できる。従ってサーボシステムは直線範囲で動作し、波長安定化を与えるパラメ ータは以下のごとし。

ｐｏ＝マイクロワット、 Ｇ−ループ利得（ラジアン単位）＝２００以上、ＢＷ＝ループ帯域；１００七、 Ｙ＝ループ帯域＝１００七、 Ｚ＝ピーク位相変調振幅−０，１ラジアン、ｄ−サーボシステムダンピング係数 〉０．５波長安定化システム１０は光源の波長安定化を１０ｐｐｍより良好に維 持する。

光信号源の温度変化は出力波長を変化させる。この温度を制御することによって 光源の出力波長を制御できる。基台５４４は好ましくはベルティエ効果を呈する 材料で形成され、光源はこの基台と熱的に接触した状態で設置される。水晶５４ ８と５５０によって起こる位相変化は温度変化によって起こる位相変化と対向す る。グイ・−ドパツク信号は光源の電熱ヒータを制御し、ヒータは光源の波長を 制御する。

誘電体スタック１２５（第９図）を堆積する前に、好ましくは基板とファイバは 第２図に示すようにマスクされる。マスク１２４は、誘電体スタックの層が可逆 ポラライザ８６の位置する基板部分に堆積されるのを防ぐ、誘電体スタックはマ スク１２４の領域頃外はフライバフ４上のどの領域にも堆積される。

フォー、Ｉ４複屈折スタック１０９（第９図）の堆積後に、マスク１２４を取り 除き、次にシリカ基板（第９図には参照番号なし、第１２図参照ンを取り除く０ 次に、金属層、一層あるいは多層の誘電体Ｊ！！（バクファ）、そして金属層あ るいは第２の誘電体スタン・グイ・基太土に堆積！７て（第１０図）ポラライザ ８６を形成する。

マスク１２４が堆積していた裸の研磨されたファイバ上の堆積領域のみがファイ バの光信号の偏光を変える。最初の誘電体スタック１２５（第９図）が約１５ミ クロンより大きい厚さを有している時だけ可逆ポラライザ８６は適切に機能する 。もし誘電体スタック１２５が充分に厚（ないと、これをマスクして後続の堆積 が研磨されたファイバの裸の領域に制限されるようにし、基板上の他の素子との 干渉を避けなければならない、第１０図は誘電体スタック１２５とポラライザ８ ６の堆積後の基板を示す、最後に、堆積した誘電体あるいは金属のスタックを窒 化シリコン等の物質で覆って汚染を防ぐ。

基板７６に接着されるファイバ７４（第１１，１２図）は均一な直径の必要はな い、上述したプロセスは双円錐のテーバを有したファイバを使用できる。そのよ うなテーバは、微弱基をさらにポラライザスタック内に位置させることによって ポラライザ８６の特性を最適化するのに使用できる０例えば、不均一な直径が用 いられると、コアとクランドの境界の上面の端部を第１１図に示すのと同しレベ ルあるいは他のレベルに配置するために余計な加工が必要となる。そのような加 工は鉄のミリングあるいはシリコンウェハーの異方性エンチングで行なえる。

■、λ朋−９利、心。

本発明は従来技術に対して以下の利点を有している。誘電体スタックによって生 しるフオーム複屈折は、Ｌ、ＮｂＯ３の複屈折よりも大きい、非常に大きい値（ Δｎ≧０．１）にできる。大きな複屈折は短い脱偏光長となり、そして偏光の度 合が小さい、小さい偏光度合によって、偏光に必要とする長さが短くなるという 相互的な効力があり、ジャイロの特性が改善される。

上述した装置と技術を用いることによって、ファイバは単一偏光信号を導（よう 形成できる。単一偏光ファイバを使用すると非可逆光の量がさらに減少して、ジ ャイロで用いられる可逆光との干渉が減る。

バイアスが減少し、特性がさらに改善され、ポラライザの減衰比の要求が減少す る。

研磨および堆積技術によって、基板７６上のファイバ７４の被屈折軸が可逆ポラ ライザ８６の伝播軸に自己整合的に配置される。

従来の研磨技術を用いることによって１個あるいはそれ以下のアークセフ（ａｒ ｃ−ｓｅｃ）の自己整合が実現でき、ジャイロスコープの可逆光と干渉できる非 可逆光の量が減少する。バイアス誤差とポラライザ減衰比との要求もこの自己整 合によって減少する。

誘電体スタックを用いて、制御された人工複屈折をつくる能力によって、ファイ バの空間モードとポラライザスタックの空間モード間のマツチングが可能となり 、ファイバをコア内部まで研磨するかあるいはコア近くのみ研磨するかに関係す る減衰率が増加する。さらにポラライザスタックとファイバの屈折率の温度マツ チングによって熱的に安定なポラライザを製造できる。

検知ループに使用するファイバは市販の単一モードファイバでよいのでコストが 下がる。

アクティヴコントローラ、連続的デボラライザおよび個別的デボラライザ、およ び偏光維持ファイバ等の従来の偏光安定化デバイスをループ内あるいはモジュー ル７０の前に用いることができる。これらデバイスの目的は信号強度の維持にあ る０本発明によって形成した光フアイバ回転センサのバイアスをこれらデバイス はさらに減少さゼることはない、簡単なアクティヴサーボ、低品質のデボラライ ザ、あるいは品質の劣るＰＭファイイル１０’ｄ８以下の減衰率）を使用するこ ともでき、システムが簡素になる。ライフサイクルのコストが減少する。

このプロセスは集積光回路および電子回路の多くの技術を用いているので、モジ ュールをバッチプロセスでつくることができコストと製造時間が減少する。

■、勤皇方店 ジャイロスコープシステムとその種々な素子について説明したので、光フアイバ ジャイロスコープの動作方法を詳細に説明する（第１２図参照）。

位相変調器を時間間隔もで通過する時計方向光信号は、ｔｍ　５ｉｎ（ω、１） の位相シフトを受ける。ここでｆ、とω、の位相変調器８８によって送られる信 号の、各々、振幅と周波数である。

周波数シフタ９２は時計方向信号の周波数をｆゆからｆ、＋Δｆにシフトし、時 計方向信号の偏光を早い信号から遅い信号に変える０時計方向信号は次に双方向 性カブラ８７、ポラライザ８６および双方向性カブラ７８を通過して光検出器９ ６に送られる。光検出器に入力する時計方向信号の全位相変化はｆ　ｃｗ＝１／ ２ｒｔ　＋　Ｌ　ｓｘｎ　ω、ｔ　＋２ｚｆｅＴ　　・・（５７）で与えられ、 ここで「。は光源の周波数、Ｔはループの伝播時間、そしてｒ、はサグナック位 相シフトである。

周波数シフタを通過した後、反時計方向信号の周波数は【。トΔｆとなる０周波 数シフタは反時計方向信号の偏光をも早い信号から遅い信号に変える９反時計信 号は位相変調器を時間ｔ＋−Ｔで伝播する。ここでＴは上記で定義した値である ０反時計方向信号は位相変調器でｆｌｌｓｉｎ（ω（ｔ＋Ｔ））の位相シフトを 受ける。

反時計方向信号は双方向性カブラ８７、直線ポラライザ８６および双方向ポララ イザ７８を介して光検出器９６に伝播する０反時計方向信号の全位相変化は、 ｆｃｃｗ＝−１／２Ｌ＋Ｌ　ｓｉｎω、（ｔ＋Ｔ）＋２ｘ　（ｒｏ＋Δｔ）　　 ・（５７＾）で与えられ、ここでの変数は上記で定義した値である。好ましくは ホトダイオードであり時計方向と反時計方向の両信号が入力する検出器からの光 電流信号Ｓは ５＝（１／２）Ｓｏ　（１＋ｃｏ３（ｆｅｗ−ｆｃｃｗ）　）　　　”’（５８ ）で与えられ、ここでＳは振幅定数である。

ω、＝π／Ｔをとりあげると等式（５８）の信号は５−（１／２）Ｓｏ　（１＋ ｃｏｓ（Ｌ＋２ｔΔｆＴ）＋２ｆｍ　ｓｉｎ　ａ＋、ｔ））　・＝（５９）とな る。

システムパラメータに関してサグナック位相シフトは２ｘＬＤΩ／（λＣ）＝− ２にΔｆｎＬ／Ｃ・＝　（６０）となるのでΩ＝−λｎΔｆ／Ｄである。ここで λは音源の光の自由空間での波長、ｎは導波モードでの実効屈折率、Ｄは検知ル ープの直径、Ωは検知ループの入力回転比、そしてＣは光の自由空間速度である 。

必須の動作上の特徴は、時計方向と反時計方向の信号が同一偏光路を含む個別の 光路を通り、かつ、時計方向と反時計方向の信号が方向性カブラで再結晶する時 にそれらの位相差を零にするように周波数シフトΔｆを調節していることである 。このため回転速度は、所望の位相差零を得るのに必要な周波数シフト量によっ て決定できる０回転速度を見出するのに必要なものは、光源の波長、ファイバの 導波モードでの実効屈折率、そして検知ループの直径がすべてである。

本発明を特定の実施例を参照して説明したが、これら実施例は好ましい実施例の 例示であり、以下の請求の範囲で定義する本発明の可能な実施例の範囲から逸脱 することな（改変が可能であることを理解されたい。

ＦＩｏ、　３ ＦＩｏ、　５　　　　　　　　ＦＩ６．６、ｒｉｃｅ、　ｉｉ ｆ／θ／４ ＦＩＧ、　１５ Ｆ／θ／６ Ｆ／θ／９ ＦＩＧ、　２０　　　　　　　ＦＩＧ、２／Ｈθ２４ 光路差 ＦＩＧ、３２ １．懸ｆ、・′ヤ２・；２・ 波長、ｎｒｎ Ｆ１３２θ 光路差、ｕｒｒ＋ ！：″″ｉＧ、　　　、＝ン９ 光路差、ｕｍ ｆ７θ３０ スケールノアフタの安定性ＶＳ。

光路差 ＦＩ６．　３３ 中心軌跡シフト ＦＩ６．３４ ｆ７θ３６ 国際調査報告 国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．基板と、 中央コアと周辺クラッドを有した第１の光ファイバであって、第１の光ファイバ の第１の長さ部分は前記クラッドを取り除いて第１のプレーナなクラッド表面を 形成する領域を有し、前記第１の光ファイバの第１の長さ部分ば前記基板に配設 され、中央コアと周辺クラッドを有した第２の光ファイバであって、第２の光フ ァイバの第２の長さ部分は前記クラッドを取り除いて第２のプレーナなクラッド 表面を形成する領域を有し、前記第２の光ファイバの第２の長手部分は前記基板 に配設され、前記第１と第２の光ファイバ間に形成された第１の光ファイバカプ ラと、 前記第１のファイバに光信号を導く手段と、前記第１の光ファイバのプレーナな クラッド表面に形成された第１の導波可逆ポラライザであって、このポラライザ は、前記第１の光ファイバの複屈折軸に一致した伝播軸を有し、前記第１の光フ ァイバと相互に作用して第１の光ファイバによって導かれる光信号から第１の所 定の直線偏光成分を除去するとともに第２の所定の直線偏光成分を第１の光ファ イバ内を減衰させずに伝播させることができ、 中央コアと周辺クラッドを有した第３の光ファイバであって、第３の光ファイバ の第３の長さ部分は前記クラッドを取除いて第３のプレーナなクラッド表面を形 成する領域を有し、前記第３のイバの第３の長部分は前記基板に配設され、前記 第１と第３の光ファイバ間に形成された第２の光ファイバカブラと、そして 前記第１と第３の光ファイバ間の両方向に光信号を導くように配設された光ファ イバの角速度検知コイルであって、前記第１と第３の光ファイバおよび前記第２ の光ファイバカプラとは協働して対向する光信号を前記検知コイルに導く、光フ ァイバ回転センサ。 ２．光信号を導く手段の光信号の周波数を安定化する手段をさらに有し、該手段 は、光信号を受け、光信号の周波数と所定周波数の変位測定用のエラー信号をつ くり、そしてこのエラー信号を光信号を導く手段に送るように接続されている、 請求の範囲第１項の光ファイバ回転センサ。 ３．前記基板と第１のクラッド表面とに取付けられた第２の導波複屈折ポラライ ザであって、前記第１の光ファイバカプラは前記第２の導波複屈折ポラライザと 第１の導波可逆ポラライザとの間に位置し、そして 前記第２のクラッド表面に取付けられた第３の導波複屈折ポラライザであって、 前記第２の光ファイバカプラは前記第３の導波複屈折ポライザと第１の導波可逆 ポラライザとの間に位置し、前記第２と第３の導波複屈折ポラライザをさらに有 する請求の範囲第２項の光ファイバ回転センサ。 ４．前記導波ポラライザの少なくともひとつはフォーム複屈折ポラライザである 請求の範囲第３項の光ファイバ回転センサ。 ５．前記導波ポラライザの少なくともひとつはプラズモン複屈折ポうライザてあ る請求の範囲第３項の光ファイバ同転センサ。 ６．前記導波ポラライザの少なくともひとつはバルク異方性水晶複屈折ポラライ ザである請求の範囲第３項の光ファイバ回転センサ。 ７．前記第１の光ファイバは偏光維持ファイバである請求の範囲第３項の光ファ イバ回転センサ。 ８．前記導波可逆ポラライザは前記第１のプレーナなクラッド表面に堆積した少 なくともひとつの材料層より成り、その偏光伝播軸は第１の光ファイバの複屈折 軸に自己整合的に位置合せされている請求の範囲第１項の光ファイバ回転センサ 。 ９．前記可逆ポラライザは異なった屈折率の複数の層より成る請求の範囲第８項 の光ファイバ回転センサ。 １０．前記各ポラライザは、 前記第１の光ファイバの位置に形成されたコア表面であって、前記クラッドの少 なくとも一部がコア表面とコアの領域に向けて第１の光ファイバから取除かれ、 そして前記光ファイバの微弱場をさえぎるために前記コア表面に置かれたフォー ム複屈折ポラライザとより成る請求の範囲第９項の光ファイバ回転センサ。 １１．前記ポラライザは、 前記第１の光ファイバの位置に形成されたコア表面であって、前記クラッドの少 なくとも一部がコア表面とコアの領域に向けて第１の光ファイバから取除かれ、 そして前記光ファイバの微弱場をさえぎるために前記コア表面に置かれた金属フ ィルムとより成る請求の範囲第８項の光ファイバ回転センサ。 １２．前記ポラライザは、さらに、前記金属層とコア表面との間に誘電体層を有 する請求の範囲第１１項の光ファイバ回転センサ。 １３．前記ポラライザは、 前記第１の光ファイバの位置に形成されたコア表面であって、前記クラッドの少 なくとも一部がコア表面とコアの領域に向けて第１の光ファイバから取除かれ、 そして前記光ファイバの微弱場をさえぎるために前記コア表面に置かれたバルク 異方性水晶とより成る請求の範囲第８項の光ファイバ回転センサ。 １４．基板を形成し、 第２と第３の光ファイバを第１の光ファイバに結合する２個の光ファイバカプラ を形成し、 前記光ファイバの所定の領域においてファイバの微弱場内に対してクラッドの一 部を除去し、 前記所定の領域に残っている表面を研磨し、前記ファイバとカプラを基板に固着 させ、そして前記所定の領域の前記ファイバ上に光ファイバジャイロ素子を形成 するステップより成る光ファイバ回転センサの形成方法。 １５．前記所定の領域は、前記第１の光ファイバの両端、前記第１の光ファイバ のカプラ間、前記第２の光ファイバの両端、および前記第２の光ファイバの第１ の端部に位置している請求の範囲第１４項の方法。 １６．前記第１の光ファイバの前記所定の領域に導波複屈折ポラライザを形成し 、前記第２の光ファイバの第１の端部と前記第３の光ファイバの第１の端部の前 記所定の領域内にエネルギを除去するシンクを形成し、そして前記第３の光ファ イバの第２の端部の前記所定の領域に変調器を形成するステップをさらに有する 請求の範囲第１５項の方法。 １７．前記第１の光ファイバの第１の端部と第１の光ファイバのカプラ間との前 記所定の領域に導波複屈折ポラライザを形成し、前記第２の光ファイバの第１の 端部と前記第３の光ファイバの第１の端部の前記所定の領域内にエネルギを除去 するシンクを形成し、前記第３の光ファイバの第２の端部の前記所定の領域に導 波複屈折ポラライザを形成し、そして前記第１の光ファイバの第２の端部の前記 所定の領域に変調器を形成するステップをさらに有する請求の範囲第１５項の方 法。 １８．前記光ファイバ、素子および基板を密封する保護カバーを形成するステッ プをさらに有する請求の範囲第１４項の方法。 １９．前記光ファイバ、素子および基板を密封する保護カバーを形成するステッ プをさらに有する請求の範囲第１５項の方法。 ２０．前記光ファイバ、素子および基板を密封する保護カバーを形成するステッ プをさらに有する請求の範囲第１６項の方法。 ２１．前記光ファイバ、素子および基板を密封する保護カバーを形成するステッ プをさらに有する請求の範囲第１７項の方法。 ２２．前記カプラ間のポラライザは（１）フォーム複屈折可逆ポラライザ、（２ ）プラズモンポラライザ、あるいは（３）バルク異方性水晶ポラライザより成る 群から遊ばれ、他の２個のポラライザは（１）フォーム複屈折可逆ポラライザ、 （２）プラズモンポラライザ、あるいは（３）バルク異方性水晶ポラライザより 成る群から選ばれ、前記シンクは（１）フォーム複屈折ポラライザあるいは（２ ）プラズモンポラライザより成る詳より選ばれる請求の範囲第１９項の方法。 ２３．前記カプラ間のポラライザは（１）フォーム複屈折可逆ポラライザ、（２ ）プラズモンポラライザ、あるいは（３）バルク異方性水晶ポラライザより成る 群から選ばれ、他の２個のポラライザは（１）フォーム複屈折ポラライザ、（２ ）プラズモンポラライザ、あるいは（３）バルク異方性水晶ポラライザより成る 群から選ばれ、前記シンクは（１）フォーム複屈折ポラライザあるいは（２）プ ラズモンポラライザより成る群より選ばれる請求の範囲第２０項の方法。 ２４．前記カプラ間のポラライザは（１）フォーム複屈折可逆ポラライザ、（２ ）プラズモンポラライザ、あるいは（３）バルク異方性水晶ポラライザより成る 群から選ばれ、他の２個のポラライザは（１）フォーム複屈折ポラライザ、（２ ）プラズモンポラライザ、あるいは（３）バルク異方性水晶ポラライザより成る 群から選ばれ、前記シンクは（１）フォーム複屈折ポラライザあるいは（２）プ ラズモンポラライザより成る群より選ばれる請求の範囲第２１項の方法。