JPH0587581A - 光フアイバジヤイロ - Google Patents
光フアイバジヤイロInfo
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- JPH0587581A JPH0587581A JP3245966A JP24596691A JPH0587581A JP H0587581 A JPH0587581 A JP H0587581A JP 3245966 A JP3245966 A JP 3245966A JP 24596691 A JP24596691 A JP 24596691A JP H0587581 A JPH0587581 A JP H0587581A
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- Japan
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- light
- optical fiber
- coil
- opticalfiber
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C19/00—Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
- G01C19/58—Turn-sensitive devices without moving masses
- G01C19/64—Gyrometers using the Sagnac effect, i.e. rotation-induced shifts between counter-rotating electromagnetic beams
- G01C19/72—Gyrometers using the Sagnac effect, i.e. rotation-induced shifts between counter-rotating electromagnetic beams with counter-rotating light beams in a passive ring, e.g. fibre laser gyrometers
- G01C19/721—Details
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
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- Remote Sensing (AREA)
- Gyroscopes (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 光ファイバジャイロを安価に構成する。
【構成】 光源１１から0.８３μm 波長の光を光分岐器
１２，偏光子１３，光分岐器１４を通じて、1.３μm
（または1.５５μm ）波長帯の偏波面保存光ファイバよ
りなる光ファイバコイル１６の両端に右回り光、左回り
光として入射する。光ファイバコイル１６を伝搬した両
光の光分岐器１４での干渉光を、偏光子１３，光分岐器
１２を通じて光検出器１８で受光して電気信号に変換す
る。光ファイバコイル１６の一端に挿入した光位相変調
器１７により変調信号発生器１９からの正弦波信号で右
回り光、左回り光を位相変調し、光検出器１８の出力を
同期検波回路２１により正弦波信号で同期検波する。
１２，偏光子１３，光分岐器１４を通じて、1.３μm
（または1.５５μm ）波長帯の偏波面保存光ファイバよ
りなる光ファイバコイル１６の両端に右回り光、左回り
光として入射する。光ファイバコイル１６を伝搬した両
光の光分岐器１４での干渉光を、偏光子１３，光分岐器
１２を通じて光検出器１８で受光して電気信号に変換す
る。光ファイバコイル１６の一端に挿入した光位相変調
器１７により変調信号発生器１９からの正弦波信号で右
回り光、左回り光を位相変調し、光検出器１８の出力を
同期検波回路２１により正弦波信号で同期検波する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、光ファイバコイルに
右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。
右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。
【０００２】
【従来の技術】図４に従来の光ファイバジャイロを示
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。
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。
【０００３】光ファイバコイル１６を伝搬した右回り光
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。
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。
【０００４】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。
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。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来においては、光源
１１としてＣＤプレイヤなどの多量生産品における光源
として用いられている、短波長帯（0.８〜0.９μm ）の
光を出射する安価なものが用いられていた。これに応じ
て光ファイバコイル１６も短波長帯用の偏波面保存光フ
ァイバをコイルとしたものが用いられていた。
１１としてＣＤプレイヤなどの多量生産品における光源
として用いられている、短波長帯（0.８〜0.９μm ）の
光を出射する安価なものが用いられていた。これに応じ
て光ファイバコイル１６も短波長帯用の偏波面保存光フ
ァイバをコイルとしたものが用いられていた。
【０００６】しかし、光ファイバの多くの需要先は光通
信の伝送路であり、このため、長波長帯（1.２〜1.７μ
m ）の光を伝搬させるための長波長帯用の光ファイバが
多量にかつ安価に生産されているが、短波長帯の光ファ
イバは特殊用途にしか用いられておらず、生産量がわず
かであり、比較的高価なものとなっていた。このため、
短波長帯の光ファイバを用いる従来の光ファイバジャイ
ロは高価なものとなっていた。
信の伝送路であり、このため、長波長帯（1.２〜1.７μ
m ）の光を伝搬させるための長波長帯用の光ファイバが
多量にかつ安価に生産されているが、短波長帯の光ファ
イバは特殊用途にしか用いられておらず、生産量がわず
かであり、比較的高価なものとなっていた。このため、
短波長帯の光ファイバを用いる従来の光ファイバジャイ
ロは高価なものとなっていた。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この発明によれば、光源
としては従来と同様に、安価な短波長帯（0.８〜0.９μ
m ）のものを用いるが、光ファイバコイルは長波長帯
（1.２〜1.７μm ）用の光ファイバで構成される。本来
は、短波長帯の光を長波長帯の光ファイバに入射する
と、光ファイバの伝搬はマルチモードになる。従って、
短波長帯の光源を用い、長波長帯用の光ファイバで光フ
ァイバコイルを構成して光ファイバジャイロを構成した
場合は、マルチモードになるため、通常よりも誤差が大
きくなることが予想される。しかし、長波長帯の光ファ
イバをコイルボビンに巻きコイルとすると、その光ファ
イバの曲率が比較的大きくなり、その光ファイバの伝送
遮断波長が短波長側に下り、高次モードの発生を少なく
することが可能となる。光ファイバジャイロでは、光フ
ァイバを数十〜数百メートルも細径のコイルボビンに何
ターンも巻き付けた光ファイバコイルを用いるため、高
次モードの発生を十分抑えることができる。
としては従来と同様に、安価な短波長帯（0.８〜0.９μ
m ）のものを用いるが、光ファイバコイルは長波長帯
（1.２〜1.７μm ）用の光ファイバで構成される。本来
は、短波長帯の光を長波長帯の光ファイバに入射する
と、光ファイバの伝搬はマルチモードになる。従って、
短波長帯の光源を用い、長波長帯用の光ファイバで光フ
ァイバコイルを構成して光ファイバジャイロを構成した
場合は、マルチモードになるため、通常よりも誤差が大
きくなることが予想される。しかし、長波長帯の光ファ
イバをコイルボビンに巻きコイルとすると、その光ファ
イバの曲率が比較的大きくなり、その光ファイバの伝送
遮断波長が短波長側に下り、高次モードの発生を少なく
することが可能となる。光ファイバジャイロでは、光フ
ァイバを数十〜数百メートルも細径のコイルボビンに何
ターンも巻き付けた光ファイバコイルを用いるため、高
次モードの発生を十分抑えることができる。
【０００８】以上のことを理論的に説明する。一般に、
光ファイバの規格化周波数Ｖは次式で表わせる。
光ファイバの規格化周波数Ｖは次式で表わせる。
【０００９】
【数１】 こゝで、 Δ：コア／クラッド比屈折率差 ｎ：コアの屈折率 ａ：コアの半径 λ：光源の波長 （１）式において、波長が0.８３μm の光源からの光
を、0.８３μm 波長用の光ファイバと、1.３μm 波長用
の光ファイバとにそれぞれ入射させた場合のモード数を
計算する。まず、それぞれの規格化周波数をＶ1 ，Ｖ2
とおくと、 Ｖ1 ≒ 1. ７７ Ｖ2 ≒ 4. ０７ となる。こゝで、0.８３μm 用の光ファイバはΔ＝0.
４，２ａ＝3.６μm ，1.３μm 用の光ファイバは２ａ＝
8.３μm とする。その時の最高時のモード数Ｍを求め
る。Ｍは一般に次の様に表わされる。
を、0.８３μm 波長用の光ファイバと、1.３μm 波長用
の光ファイバとにそれぞれ入射させた場合のモード数を
計算する。まず、それぞれの規格化周波数をＶ1 ，Ｖ2
とおくと、 Ｖ1 ≒ 1. ７７ Ｖ2 ≒ 4. ０７ となる。こゝで、0.８３μm 用の光ファイバはΔ＝0.
４，２ａ＝3.６μm ，1.３μm 用の光ファイバは２ａ＝
8.３μm とする。その時の最高時のモード数Ｍを求め
る。Ｍは一般に次の様に表わされる。
【００１０】 Ｖ／（π／２）−１＜Ｍ≦Ｖ／（π／２） (2) 上で求めたＶ1 ，Ｖ2 を（２）式に代入して、それぞれ
のＭをＭ1 ，Ｍ2 とおくと、 Ｍ1 ＝１ Ｍ2 ＝２ となる。つまり、0.８３μm の光源に対し、0.８３μm
用の光ファイバを用いた場合、つまり光源に対して適切
な光ファイバを使用した場合は高次モードは１次モード
のみであり、0.８３μm の光源に対し、1.３μm 用の光
ファイバ、つまり光源に対し不適切な光ファイバを用い
てもこの例の場合は２次モードの１つのみが前者に対し
て多く発生するだけであることがわかる。この２次モー
ドは光ファイバをきつく曲げることなく、通常に使用し
た場合に発生するモードである。従って、光ファイバジ
ャイロの光ファイバコイルの様に細径に光ファイバを巻
いた場合は、この２次モードは伝搬途中で漏洩してしま
うことが予想される。つまり、短波長の光源に長波長用
の光ファイバをした場合でも、光ファイバジャイロの性
能を劣化するおそれはない。以上述べたことは、偏波面
保存光ファイバでもシングルモード光ファイバでも同様
である。
のＭをＭ1 ，Ｍ2 とおくと、 Ｍ1 ＝１ Ｍ2 ＝２ となる。つまり、0.８３μm の光源に対し、0.８３μm
用の光ファイバを用いた場合、つまり光源に対して適切
な光ファイバを使用した場合は高次モードは１次モード
のみであり、0.８３μm の光源に対し、1.３μm 用の光
ファイバ、つまり光源に対し不適切な光ファイバを用い
てもこの例の場合は２次モードの１つのみが前者に対し
て多く発生するだけであることがわかる。この２次モー
ドは光ファイバをきつく曲げることなく、通常に使用し
た場合に発生するモードである。従って、光ファイバジ
ャイロの光ファイバコイルの様に細径に光ファイバを巻
いた場合は、この２次モードは伝搬途中で漏洩してしま
うことが予想される。つまり、短波長の光源に長波長用
の光ファイバをした場合でも、光ファイバジャイロの性
能を劣化するおそれはない。以上述べたことは、偏波面
保存光ファイバでもシングルモード光ファイバでも同様
である。
【００１１】
【実施例】図１にこの発明の実施例を示し、図４と対応
する部分に同一符号を付けてある。この実施例では光源
１１として波長が0.８３μm のものを用い、光ファイバ
コイル１６は波長が1.３μm 帯用の偏波面保存光ファイ
バで構成され、その他は図４と同一である。光ファイバ
コイル１６に1.５５μm 波長帯用の偏波面保存光ファイ
バを用いてもよい。
する部分に同一符号を付けてある。この実施例では光源
１１として波長が0.８３μm のものを用い、光ファイバ
コイル１６は波長が1.３μm 帯用の偏波面保存光ファイ
バで構成され、その他は図４と同一である。光ファイバ
コイル１６に1.５５μm 波長帯用の偏波面保存光ファイ
バを用いてもよい。
【００１２】図２に示すように、光源１１として0.８３
μm 波長のものを用い、光ファイバコイル１６は1.３μ
m 波長帯または1.５５μm 波長帯のシングルモード光フ
ァイバで構成され、ＬＹＯＴ形デポラライザ２４が光フ
ァイバコイル１６の一端に直列に挿入される。シングル
モード光ファイバの光ファイバコイル１６で偏光方向と
直角な成分が生じるが、デポラライザ２４により、これ
ら互いに直角な偏光成分が同一強度で、かつ位相差が大
とされ、相関性がない、つまり干渉性のない状態にし、
光ファイバコイル１６を伝搬した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
にされる。
μm 波長のものを用い、光ファイバコイル１６は1.３μ
m 波長帯または1.５５μm 波長帯のシングルモード光フ
ァイバで構成され、ＬＹＯＴ形デポラライザ２４が光フ
ァイバコイル１６の一端に直列に挿入される。シングル
モード光ファイバの光ファイバコイル１６で偏光方向と
直角な成分が生じるが、デポラライザ２４により、これ
ら互いに直角な偏光成分が同一強度で、かつ位相差が大
とされ、相関性がない、つまり干渉性のない状態にし、
光ファイバコイル１６を伝搬した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
にされる。
【００１３】図３に示すように、光源１１として0.８３
μm 波長のものを用い、光ファイバコイル１６を1.３μ
m 波長帯または1.５５μm 波長帯のシングルモード光フ
ァイバのコイル１６ａと、その両端と光分岐器１４とを
接続する1.３μm 波長帯または1.５５μm 波長帯の偏波
面保存光ファイバ１６ｂ，１６ｃとで構成する。シング
ルモード光ファイバコイル１６ａで生じる偏光方向と直
角な成分と、もとの偏光成分との位相差が偏波面保存光
ファイバ１６ｂ，１６ｃとシングルモードファイバコイ
ルとで大きくされ、両直角な偏光成分がそ相互に干渉し
ないようにされる。偏波面保存光ファイバ１６ｂ，１６
ｃはその一部がシングルモード光ファイバコイル１６ａ
に巻き込まれていてもよい。
μm 波長のものを用い、光ファイバコイル１６を1.３μ
m 波長帯または1.５５μm 波長帯のシングルモード光フ
ァイバのコイル１６ａと、その両端と光分岐器１４とを
接続する1.３μm 波長帯または1.５５μm 波長帯の偏波
面保存光ファイバ１６ｂ，１６ｃとで構成する。シング
ルモード光ファイバコイル１６ａで生じる偏光方向と直
角な成分と、もとの偏光成分との位相差が偏波面保存光
ファイバ１６ｂ，１６ｃとシングルモードファイバコイ
ルとで大きくされ、両直角な偏光成分がそ相互に干渉し
ないようにされる。偏波面保存光ファイバ１６ｂ，１６
ｃはその一部がシングルモード光ファイバコイル１６ａ
に巻き込まれていてもよい。
【００１４】上述において、光分岐器１２，１４として
は光ＩＣで構成してもよい。また上述では、この発明を
開ループ形光ファイバジャイロに適用したが、閉ループ
形光ファイバジャイロに適用することもできる。
は光ＩＣで構成してもよい。また上述では、この発明を
開ループ形光ファイバジャイロに適用したが、閉ループ
形光ファイバジャイロに適用することもできる。
【００１５】
【発明の効果】以上述べたように、この発明によれば安
価な短波長帯の光源を用い、かつ光ファイバコイル１６
としては安価な長波長帯の光ファイバで構成したものを
用いるため、全体として安価に構成することができ、し
かもその長波長帯の光ファイバで発生する高モードは光
ファイバコイル１６の曲げにより、外部に放出されるよ
うにすることにより、光ファイバジャイロの誤差を大き
くするおそれはない。
価な短波長帯の光源を用い、かつ光ファイバコイル１６
としては安価な長波長帯の光ファイバで構成したものを
用いるため、全体として安価に構成することができ、し
かもその長波長帯の光ファイバで発生する高モードは光
ファイバコイル１６の曲げにより、外部に放出されるよ
うにすることにより、光ファイバジャイロの誤差を大き
くするおそれはない。
【図１】この発明の実施例を示すブロック図。
【図２】この発明の他の実施例を示すブロック図。
【図３】この発明の更に他の実施例を示すブロック図。
【図４】従来の光ファイバジャイロを示すブロック図。
Claims (1)
- 【請求項１】 光源より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に右回り光、左回り光とし
て入射し、これら右回り光および左回り光の上記光ファ
イバコイルを伝搬した光を上記光分岐手段で干渉させ、
その干渉光の強度を光検出器で電気信号に変換し、その
電気信号から、上記光ファイバコイルにその軸心回りに
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、 上記光源は短波長帯の光を出射するものであり、 上記光ファイバコイルは長波長帯用の光ファイバにて構
成されていることを特徴とする光ファイバジャイロ。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3245966A JPH087072B2 (ja) | 1991-09-25 | 1991-09-25 | 光ファイバジャイロ |
| DE69206731T DE69206731T2 (de) | 1991-09-25 | 1992-09-24 | Optischer Faserkreisel |
| EP92116374A EP0534435B1 (en) | 1991-09-25 | 1992-09-24 | Fiber optic gyro |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3245966A JPH087072B2 (ja) | 1991-09-25 | 1991-09-25 | 光ファイバジャイロ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0587581A true JPH0587581A (ja) | 1993-04-06 |
| JPH087072B2 JPH087072B2 (ja) | 1996-01-29 |
Family
ID=17141488
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3245966A Expired - Lifetime JPH087072B2 (ja) | 1991-09-25 | 1991-09-25 | 光ファイバジャイロ |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0534435B1 (ja) |
| JP (1) | JPH087072B2 (ja) |
| DE (1) | DE69206731T2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007010896A (ja) * | 2005-06-29 | 2007-01-18 | Fujikura Ltd | 偏波保持光ファイバ及び光ファイバジャイロ |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2607998B2 (ja) * | 1991-12-03 | 1997-05-07 | 日本航空電子工業株式会社 | 光ファイバジャイロ |
| US5854678A (en) * | 1996-06-28 | 1998-12-29 | Honeywell Inc. | Three-axis fiber optic gyroscope having a single source and multi-coupler configuration |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA1319542C (en) * | 1986-09-19 | 1993-06-29 | George A. Pavlath | Dual fiber optic gyroscope |
| US5137360A (en) * | 1990-12-21 | 1992-08-11 | Honeywell Inc. | Fiber optic gyro with a source at a first wavelength and a fiber optic loop designed for single mode operation at a wavelength longer than the first wavelength |
-
1991
- 1991-09-25 JP JP3245966A patent/JPH087072B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1992
- 1992-09-24 EP EP92116374A patent/EP0534435B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1992-09-24 DE DE69206731T patent/DE69206731T2/de not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007010896A (ja) * | 2005-06-29 | 2007-01-18 | Fujikura Ltd | 偏波保持光ファイバ及び光ファイバジャイロ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0534435A1 (en) | 1993-03-31 |
| DE69206731D1 (de) | 1996-01-25 |
| EP0534435B1 (en) | 1995-12-13 |
| DE69206731T2 (de) | 1996-06-20 |
| JPH087072B2 (ja) | 1996-01-29 |
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