JPH03506077A - リング干渉計 - 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】 リング干渉計 この発明はリング干渉計に関する。

ジャイロメータのようなある種の干渉計システムにおいては、いわゆる“最小相 反”のような特殊な配置を使用することにより、非相反効果によりもたらされる 位相シフトをより厳密に相殺することができる。これらの非相反効果とは、特に ファラデー効果（コリニア磁気光学効果）及びサグナック効果のことであるが、 それに依れば、相対論的慣性効果によりガリレイ基準フレームに対する干渉計の 回転が伝播時間の対称性を消失させている。

最小相反の配置を有するジャイロメークが既に知られている。

非常に簡単には、この配置はスプリット装置から構成される装置の中に入射光を 注入するために必要な３つの単一モードゲートがある。

スプリッタの単一人出力部を構成している均一モードフィルタによりシステムの 光学的相反性が完全にされる。１つの実施態様によれば、スプリッタは多機能で ある：スプリッタは光を偏波することによりフィルタモードを確実にすると共に 、逆回転の彼の変調により検出された信号を処理できるようにしている。そのシ ステムには更に光源とオプトエレクトロニクス検出装置がある。

この周知の装置の好ましい実施態様によれば、上述の種々の構成装置は寸法の小 さな１つの箱の中に一緒に集められており、しがもその箱は電源供給ケーブルと 、検出器から来る情報のための輸送ケーブルにより、電子モニタ装置に接続され ている。

これらの電気的なケーブルは、例λシールドが十分であっても！磁的な妨害を受 け、検出される信号の測定が乱される。

二の発明の目的は、離された所にある電源供給部と処理センタを有するリング状 の干渉計であり、この干渉計は大きさを可能な限り小さくすることが可能であり 、しかも電磁的な妨害による乱れの危険性を事実上熱《すことができる。

この発明による干渉計を構成しているオプトエレク｝・ロニクス検出器は、測定 ヘッドから離されて置かれており、しかも光ファイバによりそれに接続されてい る。この光ファイバはマルチモードファイバであることが好ましい。

この発明の実施態様によれば、光源も測定ヘッドから離されており、光ファイバ によりそれに接続されている。

この発明は、以下の添付の図に示したいくつかの実施態様の詳細な記載を読むこ とにより更に良く理解できる；図１は従来の技術のリング干渉計を簡略化した図 であり、図２は図１の干渉計に使用されている光切換器の断面図であり、 図３はこの発明によるリング干渉計を簡略化した図であり、図４は図３の干渉計 に使用されている光切換器の断面図であり、 図５はこの発明による他のリング干渉計を簡略化した図であるウ リングタイプの干渉計システムには、図１に示すように光ａ１があり、切換器３ とスプリッタ、すなわち入出力ゲー１・４を通してファイバ光リング２に接続さ れている。検出器５も切換器３に接続されている。

位相シフト情報を含んだ光束の１部をサンプリングすることにより干渉計の検出 器を構成している切換器３により、リング２かも戻る光束の有効分を検出できる が、切換器３は更に検出ａ５の方向に光束の有効分を向けろことができる。

切換器３から下方の部分６が廚密に単一モード（空間的な意味と偏波的な意味に おいて）、すなわちその部分が単一モードである単一モード光ファイバ２と７（ ファイバ７は切換器３とスプリッタ４の間）から構成されているならば、このシ ステムには相反性が得られる。このように切換器３に必要なのは、単一モード光 ファイバ８により光源ｌに接続するための２つの単一モードゲ−１・ど、更にフ ァイバ７との入出力接続のみである。

切換器３ど検出器５の間の接続９は単一モードと同様（こマルチモードであって も良い。

切換器３（図２）は、例えば適当な基部ｌ］の中に突き刺すことにより曲ってい る単一・モードファイバ１０により作られている。このファイバの表面を局部的 にすり減らし、更にこのようにしで得られた面１２を研摩した後、使用している 波長に対しトランスペアレントであり屈折率がファイバの屈折率より大きい材料 のブロック１３１．才、その面の上に重ねられている。このように５フアイバに より輸送される（リング２から来る）光束の有効部分は外部と結合することがで きる。この光束はブロックｌ３の中を伝播し、しがも反射と焦点を合わせた後に オブ１・工Ｉノクトロニクス検出器ｊ４に向かう。ブロック１３の幾何学的な非 対称性により、検出器のフィールドの外側及びブロック（光線Ｒ’）の外側にお いて、犬もとの干渉計どいう意味でサンプリングされた光束の部分が屈折される 。切換器３と検出器５の間にある光波の伝播に対するマルチモード特性は、干渉 計システムの１能を乱すことが無く、それにより全体の相反性が保たれる。

検出器Ｊ４と、検出器からの信号を処理するためと電源供給のためにあり離れた 所にあるセンタｌ５との間の接続は、シールドされた電気的なケ・−プルにより 構成されているが、このケーブルはしばしば比較的長く、上述のように電磁的な 乱ねにより妨害されることがある。

図３にこの発明による略図を示す干渉計システムでは、この種の妨害の危険性が ない。実際に、干渉計ヘッド１６にはいかなるオブ１・エレク｝・ロニクス検出 器もなく、この検出器ｌ７は遠くにある処理センタ１８と離されている．ヘッド １５と検出器１７の間の接続は、光フアイバ接続］９により行われている。この ファイバｌ９は単一モードと同様にマルチモードであっても良い。この場合には 、単純性と接続の容易性を得るため、マルチモードの方が好ましい。

センタｌ８には基本的ｉご、検出器１７から生ずる信号を処理する電子装置２０ ど、ヘッド１６の位相変調器としての変調を行いフィードバック信号を作るため の装置２１と、電源安定化とモニタを行う光源へのエネルギ供給装置２２がある 。ことらの構成装置は全て良く知られたものであり、詳細には記載していない。

構成装置２１、２２とヘッド｝６の間の接続はそれぞれ電気ケーブル２４、２５ で行われている。ケーブル〕９、２４、２５は適当なコネクタ２６によりヘッド １６に接続されている。

切換器２７（図４）は基部２９の中で曲・ってい゛る単一モード光ファイバ２８ から作られている。ファイバ２８は局部的にしかも表面的に３０の所ですり減ら され研摩されている。ブロック３１はファイバ２８の屈折率より大きい材料で作 られており、この研摩された面に対し重ねられている。ブロック３１の幾何学的 構造は、ファイバ２８からサンプリングされた光束の有効部分の一部分３２がこ のブロックの１つの面に沿って屈折されるようになっている。ここに示した実施 態様では、ブロック３ｌはプリズムのような形をしている。

マルチモード光ファイバ３３は、基部２９に固く固定された固定スリーブ３４に より保持されており、屈折ビーム３２の有効部分を受けるブロック３１の面３５ と接触して置かれている。ファイバ３３の対称（軸方向）な軸３６は、光エネル ギの結合を最適にするようにビーム３２の平均の方向に沿って並べられている（ ブロック３１からファイバ３３の中にビームが通過する時、ビーム３２の屈折角 は無視される）。ブロック３１とファイバ３３の間の光結合を良好にするため、 紫外線放射により１合され、しかも好都合なことに屈折率が適当な粘着剤がイン ターフェイスに使われている。

ある実施態様によれば、シリカが注入された基板の上の平均屈折率がｎ１＝１． ４６の光ファイバが使用されており、ブロック３１の屈折率はそれより高＜　ｎ ２＝　１．５２である。これらの条件のもとでは屈折率の法則に従い、ブロック ３１内の光の脱出角θｌ１１（ファイバ２８の研摩面に対して）は１６°のオー ダである。この方向では回折は非常に弱（，１０１のオーダである。対照的に、 研摩面に対して角度ｒｎを有する平面では、回折角αは１０°から２０°のオー ダである。

このうち大きな（１５°を越える）角は従来の開口数を有したマルチモード光フ ァイバとの結合を有効にすることと矛盾しない（光ファイバの開口数は定義によ り、ビームの受は入れ角の半分の正弦である）、、この場合はｓｉｎ　ｅｍ＝０ ．２５となる。

方向性のある切換器の原理によれば、実用的な意味と反対の意味にあり単一モー ドファイル２８の外側に屈折される光エネルギ（光線３７）は、マルチモードフ ァイバ３３の中では結合されておらず、干渉計の信号対雑音比を劣化させない。

位相シフトにより干渉計の測定において有効となり、ファイバ３３内で結合され ている光束３２はファイバ３３により遠隔の横部器Ｊ７の方向に向けられている 。ファイバ３３と検出器１７の間の結合はそれ自体が周知の方法で行われる。こ のように作られたリング干渉計は基本的に測定ヘッド１６、モニタ装置１８、接 続１９．２４．２５、オプトエレクトロニクス検出器１７から構成されており、 このオプトエレクトロニクス検出器は増幅段２０に出来るだけ近い所のモニタ装 置１８の中にあり、これにより電磁的孔れに対しシステムの感度が減少する。測 定ヘッドとモニタ装置の間の電気的接続は光源に対し、更に変調とフィードバッ ク接続に対し特別な接続となるようにされている。測定に有利な信号は光彩式で 伝播し、それにより電磁放射に対する絶縁が保証され、電気的な接続間の干渉妨 害が制限される。ヘッド１６とモニタ装置１８の間の接続が光学的及び電気的な ケーブルを混在したもので行われることは勿論である。

図５の実施態様によれば、単一モードファイバを用いて測定ヘッドと接続するこ とにより、光源は測定ヘッドの外側に置かれている。

事実、慣性タイプの光ジヤイロメータでは、厳密な単一モード特性（空間的意味 及び偏波的意味において）は重要な基本的な基準である。必要とされる精度の程 度により光源から生ずる光束の偏波の状態をモニタするには偏波保持単一モード 接続が必要となる。この理由により光源と干渉計の間の単一モード接続に使用さ れるコネクタは、既知の単一モードコネクタの場合に入射偏波を保持する必要が ある。コネクタ（適当な場合は組み継ぎ）の偏波軸は規則正しく並べられている 。

図５のシステムの場合、測定ヘッド１６′は電気ケーブル２４′　と２本の光ケ ーブル１９′　　と３８によりモニタ装置１８′　に接続されている。ケーブル ２４′　により変調とフィードバック信号を測定ヘッドの位相変調器（図示して いない）に加えることができる。マルチモードファイバ１９′　により干渉計と 装置１８′の検出器１７′の間に光学的な接続が与えられる。線形偏波保持単− モードファイバ３８により光源３９（装置１８′の中にある）と干渉計１６゛の 間に光学的な接続が与えられる。装置１３’　には更に検出器１７′により送ら れた信号を処理する回路２０′がある。

図５の装置が好都合なのは、検出器１７が信号を処理する回路２０′　に出来る だけ近い所にあるからであり、更に光＃ｉ３９も電力供給源と安定化装置の非常 に近（にあるからである。多（の応用において、光源について温度安定を行うこ とが必要であり、測定場所から遠隔操作が十分に行うことができる装置１８′の 中に加えることが容易であり、更に測定ヘッド１６′がかなり温度変化を受ける 危険があるにも拘らず、環境からの影響を容易に防ぐことができる。

国＠調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．　電源供給部と処理センタから離されており、オプトエレクトロエクス検出 器（１７、１７′）が測定ヘッド（１６）から遠い所に置かれており、更に光フ ァイバ（１９）により測定ヘッド（１６）に接続されていることを特徴とするリ ング干渉計。 ２．　前記光ファイバがマルチモードファイバであることを特徴とする請求項１ 記載の干渉計。 ３．　オプトエレクトロニクス検出器が処理センタ（１８、１８′）の中に置か れていることを特徴とする請求項１又は２に記載の干渉計。 ４．　光源（１）と測定ヘッド（１６）の間に切換器（２７）があり、その切換 器が局部的にしかも表面的にはがされており湾曲した単一モードファイバ（２８ ）と、研摩されはがされた領域（３０）と、幾何学的に非対称な材料のブロック （３１）から成り、しかもこのブロックは使用した波長に対しトランスペアレン トであり、それ故屈折率がファイバの屈折率より大きく、ファイバの研摩面に対 して重ねられており、前記光ファイバ（３３）によりオプトエレクトロニクス検 出器が前記ブロックの１つの面（３５）に重ねられた測定ヘッドに接続されてい ることを特徴とする前記請求項のいずれか１つに記載の干渉計。 ５．　干渉計の光源、（３９）が離されておりしかも他の光ファイバ（３８）に より接続されていることを特徴とする前記請求項のいずれか１つに記載の干渉計 。 ６．　前記他の光ファイバが単一モードファイバであることを特徴とする請求項 ５記載の干渉計。 ７．　前記他の光ファイバが線形偏波保持単一モードファイバであることを特徴 とする請求項６記載の干渉計。 ８．　光源が処理センタ（１８′）の中にあることを特徴とする請求項５、６、 ７のいずれかに記載の干渉計。