JPH04364419A - 光回転検出装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、乗物体等に使用される
光回転検出装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】角速度センサとして使用されるジャイロ
からは、角速度だけでなく、それを積分することにより
、方位のデータも得ることができる。そのようなジャイ
ロの内で、光ファイバジャイロは可動部が全くなく且つ
小型化が可能であり、更に最小検出可能角速度（感度）
、ドリフト、可測範囲（ダイナミックレンジ）、スケー
ルファクタの安定性において、従来のジャイロに比較し
て優れているために、近年注目され、開発されている。

【０００３】そのような光ファイバジャイロには、その
光路を偏波面保存光ファイバで構成するものと、シング
ルモード光ファイバで構成するものとがあり、信号処理
方式としては、位相バイアス方式、位相変調方式、周波
数変調方式などがある。次に、光路をシングルモード光
ファイバで構成した、位相変調方式光ファイバジャイロ
を例にとり、図１を用いて、その原理を説明する。

【０００４】半導体レーザのような発光素子である光源
９１からの光は、光路１０１、カプラ９２、光路１０２
を経て、偏光子９４に入力され、偏光子９４を通過した
光は、光路１０５を介してカプラ９５に入力され、そこ
で光路１０５と光路１０８にそれぞれ均等に分けられる
。この二つの光は、一端を周波数で駆動される圧電振動
子に巻き付け、もう一端をセンサコイル９６を構成する
ように巻いたシングルモード光ファイバの両端に結合さ
れる。

【０００５】そして、このシングルモード光ファイバの
両端に結合された光は、それぞれ、光ファイバセンサ内
を右回りと左回りに伝搬し、カプラ９５により合成され
る。合成された光は所定の光学系を介し、フォトダイオ
ードのような受光素子に入射される。

【０００６】光がセンサコイルを伝搬するとき、センサ
コイルが回転を受けていると、いわゆるサニャック効果
により、右回り光と左回り光とに位相差ができる。この
位相差の検出は、右回り光と左回り光との干渉光のビー
ト成分を検出することによって行なう。一方、光ファイ
バは、圧電振動子に巻き付けられた部分において、圧電
振動子の伸縮に応じて光ファイバの長さが変化し、光が
その部分を伝搬するときに位相変調を受ける。

【０００７】上記のような、光路をシングルモードファ
イバで構成する光ファイバジャイロは、光路を偏波面保
存光ファイバで構成するものに比べ、コストが安いとい
う利点を持つが、偏波面の制御になお問題を残している
。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記の従来の構成では
、位相変調器がシングルモード光ファイバで構成されて
いるため、温度変化や圧電振動子の伸縮などにより光路
がストレスを受けると偏波面が変動し、これがドリフト
成分となって出力されるという問題がある。本発明は上
記従来技術の課題を解決するもので、低ドリフトの出力
が得られ、しかも低コストの光回転検出装置を提供する
ことを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、光源と、前記光源から射出した光を二分
岐する第１のカプラと、前記偏光子から射出した光を二
分岐する第２のカプラと、前記第２のカプラに結合され
、ＬＹＯＴ（リョー）型のファイバタイプの偏光解消装
置の一部または全部を圧電物質に巻回した、偏光解消機
能を有する位相変調器を有し、サニャック効果を生じる
センシングループ部と、前記センシングループ部を経て
前記偏光子を通過し前記第１のカプラで二分岐された光
の一方を受光する受光手段とを有する。また、これらの
構成に加え、受光手段からの出力に基づき、その出力を
処理し、位相変調器を制御する制御部をも有する。

【００１０】

【作用】本発明は上記構成によって、偏光解消装置の挿
入が、センシングループ６内での偏波面の変動による干
渉雑音を取り除き、偏光解消装置を巻き付けた位相変調
器の存在が、位相変調器の伸縮による偏波面の変動を抑
制し、また、位相変調と偏光解消を同時に行うことによ
ってセンシングループ部を左回りに回る光と右回りに回
る光の光路の対称性を向上させ、より干渉雑音を低減す
る。上記構成の採用により、製造の際に必要な融着箇所
を減らすことができ、必要とする材料も節約できる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例について、図面を参照
しながら説明する。

【００１２】（実施例１）図１は本発明の実施例におけ
る光回転検出装置の模式図を示す。

【００１３】図１において、１はスーパールミネッセン
スダイオードからなる光源であり、光源１からの光を二
分岐するカプラであり、４は光の偏光方向を規定するた
めの偏光子（例えば積層型偏光子）で、５は偏光子４に
より偏光された光を二分岐するためのカプラである。６
はセンシングループであり、サニャック効果により位相
差を設けるためのものである。８は図２に示すような、
圧電振動子に、ＬＹＯＴ（リョー）型のファイバタイプ
の偏光解消装置を巻き付けて形成した偏光解消機能を有
する位相変調器で、通過する光を無偏光化し、かつ所定
量の位相差を与えるものである。偏光解消装置により伝
搬光を強制的に偏光解消することで、センシングループ
６内での偏波面の変動による不要干渉成分を取り除くこ
とができる。

【００１４】３は伝搬された光を電気信号に変換するフ
ォトダイオードである。フォトダイオード３で受光した
光入力信号は、不図示の信号処理系へ入力される。この
信号処理系は、所定の制御部をも含み位相変調器等を制
御する。上記カプラ２、５としては、安価で信頼製の高
いシングルモード光ファイバを用いたファイバ型カプラ
を用いている。

【００１５】本実施例では光路１１、２１、３１、４１
、５１、６１、８２にはシングルモード光ファイバを用
い、光路８１については、ＬＹＯＴ（リョー）型のファ
イバタイプの偏光解消装置を用いている。ＬＹＯＴ（リ
ョー）型のファイバタイプの偏光解消装置は、長さ比１
：２の二つの偏波面保存光ファイバの主軸角を４５°傾
斜させ融着させたものである。

【００１６】位相変調器８の伸縮により光路８１には相
当のストレスがかかる。光路８１をシングルモードファ
イバで構成すると、光路８１を通る光の偏光状態は、こ
のストレスに応じて変化する。このような偏光状態の変
動を抑制するため、ストレスによる偏波状態の変動の少
ない偏波面保存光ファイバで構成されたＬＹＯＴ（リョ
ー）型の偏光解消装置を用いる。

【００１７】光路８１に、ＬＹＯＴ（リョー）型のファ
イバタイプの偏光解消装置を用いることは、また、セン
シングループ内を左回りに回る光と右回りに回る光の光
路の対称性を向上させ、干渉雑音成分を取り除くことに
も寄与する。

【００１８】ＬＹＯＴ（リョー）型のファイバタイプの
偏光解消装置は、二つの偏波面保存光ファイバを融着さ
せたものであるが、本実施例では、この二つの偏波面保
存光ファイバのうち一方を圧電振動子に巻き付けている
。これは、位相変調器の伸縮によるストレスが融着部分
にかかることによって、偏光解消度が変化するのを防ぐ
ためである。

【００１９】次に図１に基づき、本光回転検出装置の動
作を、簡単に説明する。光源１より出力された光出力は
、光路１１を通り、カプラ２に入射する。カプラ２によ
り、二分岐された光は、偏光状態を１方向のみに規定す
る偏光子４、光路４１を通過後、カプラ５に入射する。 カプラ５に入射した光は、光路５１、８２にそれぞれ均
等に２分岐される。光路５１への入射光は、光路８１を
通過後、センシングループ６を時計回り（ＣＷ方向）に
進行後、光路８１および光路８２を通過後カプラ５に逆
方向で入射する。光路８１において、ここを通過する光
は偏光解消されるとともに位相変調を受ける。この位相
変調は、センシングループの内で発生するサニャック位
相の検出感度を高めるために、予め設定された光学的位
相を付加する役割を担うものである。

【００２０】また、光路８２に対する入射光は、上述の
光波と全く逆方向に進行する。つまり、光路８２、８１
、６１をこの順序に通過した光はセンシングループ６内
を反時計回り（ＣＣＷ方向）に伝搬後、光路５１を逆方
向に進行し、カプラ５に入射する。つまり、カプラ５で
、互いに逆方向に二分岐された光波は、センシングルー
プ６を伝搬後、再度カプラ５で結合される。結合された
光は光路４１を通過後、偏光子４、光路２１、カプラ２
を逆方向に伝搬して、光路３１により、フォトダイオー
ド３に入射され電気信号に変換される。

【００２１】上記の構成による、静止状態での出力信号
のドリフトの測定結果を図３（ａ）に示し、従来例によ
る同じ測定結果図３（ｂ）に示す。横軸は時間であり、
縦軸は零点ドリフトで、回転角度で表示されている。実
施例の測定結果は、従来例の測定結果に比べ、出力のド
リフトが小さく、測定誤差が小さいことがわかる。

【００２２】本実施例では、偏光解消装置の挿入が、セ
ンシングループ６内での偏波面の変動による干渉雑音成
分を取り除き、偏波面保存光ファイバで構成された偏光
解消装置を圧電振動子に巻き付けた位相変調器の存在が
、位相変調器８で発生する偏波面の変動を抑制し、また
、位相変調と偏光解消を同時に行うことによってセンシ
ングループ部を左回りに回る光と右回りに回る光の光路
の対称性を向上させ、より干渉雑音を低減する。

【００２３】

【発明の効果】以上のように本発明は、偏光解消装置を
挿入することにより、センシングループ６内での偏波面
の変動による干渉雑音成分を取り除き、位相変調器部分
の光路をファイバ型の偏光解消装置で構成することによ
り、位相変調器の伸縮による偏光状態の変動を抑制し、
また、位相変調と偏光解消を同時に行うことによってセ
ンシングループ部を左回りに回る光と右回りに回る光の
光路の対称性を向上させ、より干渉雑音を低減すること
ができる。本発明は、コストに利点はあるが、精度に問
題のあるシングルモード光ファイバで光路を構成した光
ファイバジャイロの精度を向上させるものである。さら
に、上記構成の採用により、製造の際に必要な融着箇所
を減らすことができ、材料も節約できるため、より一層
のコスト低下が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例における光回転検出装置の模式
図

【図２】本発明の実施例における位相変調器部分の模式
図

【図３】（ａ）本実施例の測定結果である出力信号の時
間変化を表す図 （ｂ）従来例の測定結果である出力信号の時間変化を表
す図

【図４】従来例における光回転検出装置の模式図

【符号の説明】

１　　光源 ２　　カプラ ３　　フォトダイオード ４　　偏光子 ５　　カプラ ６　　センシングループ ７　　位相変調器 ８　　偏光解消手段と位相変調器 ９　　圧電振動子 １０　　ファイバ型偏光解消装置

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　光源と、前記光源から射出した光が入
   射するサニャック効果を有するセンシングループ部と、
   前記センシングループ部から射出した光を受光する受光
   手段とを有する光回転検出装置であって、圧電物質に偏
   光解消装置の一部または全部を装着して形成した位相変
   調器を有する光回転検出装置。
2. 【請求項２】　　光源と、前記光源から射出した光を二
   分岐する第１のカプラと、前記第１のカプラにより分岐
   された光の一方が入射する偏光子と、前記偏光子から射
   出した光を二分岐する第２のカプラと、前記第２のカプ
   ラに結合され、圧電素子から成る圧電物質にファイバ型
   の偏光解消装置を卷回して形成した位相変調器を有し、
   サニャック効果を生じるセンシングループ部と、前記セ
   ンシングループ部を経て前記偏光子を通過し前記第１の
   カプラで二分岐された光の一方を受光する受光手段とを
   有する光回転検出装置。