JPH07120268A - 光干渉角速度計の光集積回路支持構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 リング干渉計を構成する光ファイバコイルに
供給する光の分岐および結合のために光導波路を構成し
た光集積回路が熱的な歪みによる屈折率の変化によっ
て、光干渉角速度計の出力に誤差を生じないようにす
る。 【構成】 光集積回路３０を、この光集積回路を構成す
る電気光学結晶と同じ電気光学結晶、またはこの電気光
学結晶と同程度の熱膨張係数を有する材料からなる補強
板５０に固定し、この補強板５０が弾性を有する接着剤
５１によりリング干渉計の支持構造体１０に弾性的に固
定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、光の分岐および結合
のために光集積回路として構成された光導波路が用いら
れた光干渉角速度計における光集積回路支持構造に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】光源からの光を二つに分岐してリング干
渉計を構成する光ファイバコイルに伝搬させ、また光フ
ァイバコイルを伝搬した二つの光を結合させて干渉光と
して光検出器に導くのに、光ファイバカプラの代わりに
光集積回路として構成された光導波路が用いられた光干
渉角速度計は、従来、図９に示すように、円板状の支持
構造体６０の一面側の周縁部にリング干渉計を構成する
多層に巻装された光ファイバコイル６１が取り付けら
れ、光ファイバコイル６１の内側において支持構造体６
０上に光源６２，光検出器６３および光集積回路７０が
配され、光集積回路７０が、例えばニオブ酸リチウムか
らなる電気光学結晶に例えばチタンが帯状に拡散されて
形成された、中央の幹部（みきぶ）７１と、幹部７１の
一端側において幹部７１と連続する一対の枝部７２ａお
よび７２ｂと、幹部７１の他端側において幹部７１と連
続する一対の枝部７３ａおよび７３ｂとからなる光導波
路７４を有するものにされ、光集積回路７０の一端およ
び他端に光結合器７６および７７が設けられ、光導波路
７４の枝部７２ａおよび７２ｂが光ファイバコイル６１
の一端６１ａおよび他端６１ｂに接続され、枝部７３ａ
および７３ｂが光ファイバ７８および７９によって光源
６２および光検出器６３に接続され、支持構造体６０の
他面側に電気回路部８０が取り付けられた構成になって
いる。

【０００３】なお、図示していないが、光導波路７４の
枝部７２ａおよび７２ｂのいずれか一方または双方に対
しては位相変調用の電極対が設けられるとともに、電気
回路部８０には上記の電極対に対して位相変調信号を供
給する位相変調信号発生回路と光検出器６３の出力信号
を上記の位相変調信号で同期検波して光干渉角速度計の
出力を得る同期検波回路が設けられる。

【０００４】そして、光源６２からの光が光ファイバ７
８を通じて光導波路７４の枝部７３ａから幹部７１を通
って枝部７２ａおよび７２ｂに供給されることによって
二つに分岐され、その際、そのいずれか一方または双方
の光が上記の電極対への上記の位相変調信号の供給によ
って位相変調され、その二つの光が、一方は左回り光と
して光ファイバコイル６１の一端６１ａから、他方は右
回り光として光ファイバコイル６１の他端６１ｂから、
それぞれ光ファイバコイル６１に供給され、この光ファ
イバコイル６１を伝搬した二つの光が、上記の左回り光
は光ファイバコイル６１の他端６１ｂから光導波路７４
の枝部７２ｂを通じて、上記の右回り光は光ファイバコ
イル６１の一端６１ａから光導波路７４の枝部７２ａを
通じて、それぞれ光導波路７４の幹部７１に供給される
ことによって一つに結合され、その得られた干渉光が光
導波路７４の枝部７３ｂから光ファイバ７９を通じて光
検出器６３に供給されて電気信号に変換され、その電気
信号が上記の位相変調信号で同期検波されて光干渉角速
度計の出力が得られる。

【０００５】また、上述した従来の光干渉角速度計にお
いては、図１０および図１１に示すように、上述した支
持構造体６０の一面上に基板９１が取り付けられ、この
基板９１上に光集積回路７０が接着剤９２によって直
接、固定される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の光干渉
角速度計においては、基板９１上に光集積回路７０が接
着剤９２によって直接、固定されるので、外部から熱が
加えられたとき光集積回路７０を構成する電気光学結晶
と基板９１との熱膨張係数の違いから光集積回路７０に
大きな熱応力が発生して光集積回路７０を構成する電気
光学結晶に熱的な歪みを生じ、電気光学結晶の屈折率が
変化して光干渉角速度計の出力に誤差を生じる不都合が
ある。

【０００７】この発明においては、光の分岐および結合
のために光集積回路として構成された光導波路が用いら
れた光干渉角速度計において、光集積回路を構成する電
気光学結晶に熱的な歪みをほとんど生じず、電気光学結
晶の熱的な歪みによる屈折率の変化によって光干渉角速
度計の出力の誤差をほとんど生じないようにしたもので
ある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明においては、光
源、リング干渉計を構成する光ファイバコイル、光検出
器および光源からの光を二つに分岐して光ファイバコイ
ルに供給するとともに光ファイバコイルを伝搬した二つ
の光を結合させて光検出器に供給する光導波路が形成さ
れた光集積回路を設けるが、特に、その光集積回路を、
この光集積回路を構成する電気光学結晶と同じ電気光学
結晶、またはこの光集積回路を構成する電気光学結晶と
同程度の熱膨張係数を有する材料からなる補強板に固定
し、この補強板をリング干渉計の支持構造体に弾性的に
固定する。

【０００９】

【作 用】上記のように構成されたこの発明の光干渉角
速度計においては、外部から熱が加えられたとき補強板
と支持構造体との熱膨張係数の違いから補強板に熱応力
が発生しても、補強板が支持構造体に弾性的に固定され
ているため補強板が支持構造体に対して変位して、その
熱応力が吸収されるとともに、光集積回路と補強板は同
一の電気光学結晶または同程度の熱膨張係数を有する材
料によって形成されているため両者の熱膨張係数の違い
によって光集積回路に直接大きな熱応力が発生すること
もないので、光集積回路を構成する電気光学結晶に熱的
な歪みをほとんど生じず、電気光学結晶の熱的な歪みに
よる屈折率の変化によって光干渉角速度計の出力に誤差
を生じることがほとんどない。

【００１０】

【実施例】まず、この発明が適用される光干渉角速度計
の一例を図１を参照して説明する。アルミニウムやステ
ンレスなどからなる円板状の支持構造体１０の一面側の
周縁部にリング干渉計を構成する多層に巻装された光フ
ァイバコイル２１が取り付けられ、光ファイバコイル２
１の内側において支持構造体１０上に光源２２，光検出
器２３および光集積回路３０が配され、光集積回路３０
が、例えばニオブ酸リチウムからなる電気光学結晶に例
えばチタンが帯状に拡散されて互いに分離されて並行し
て形成された分岐用光導波路３１および結合用光導波路
３２を有するものにされ、分岐用光導波路３１が、光集
積回路３０の一端側における一対の枝部３１ａおよび３
１ｂと、これと連続する光集積回路３０の他端側におけ
る幹部３１ｃとからなるものにされ、結合用光導波路３
２が、光集積回路３０の一端側における幹部３２ｃと、
これと連続する光集積回路３０の他端側における一対の
枝部３２ａおよび３２ｂとからなるものにされ、光集積
回路３０の一端および他端に光結合器３３および３４が
設けられ、分岐用光導波路３１の枝部３１ａおよび３１
ｂが光ファイバコイル２１の一端２１ａおよび他端２１
ｂに接続され、分岐用光導波路３１の幹部３１ｃと結合
用光導波路３２の幹部３２ｃが光ファイバ３５によって
接続され、結合用光導波路３２の枝部３２ａおよび３２
ｂが光ファイバ３６および３７によって光源２２および
光検出器２３に接続され、支持構造体１０の他面側に電
気回路部４０が取り付けられる。

【００１１】図示していないが、分岐用光導波路３１の
枝部３１ａおよび３１ｂのいずれか一方または双方に対
しては位相変調用の電極対が設けられるとともに、電気
回路部４０には上記の電極対に対して位相変調信号を供
給する位相変調信号発生回路と光検出器２３の出力信号
を上記の位相変調信号で同期検波して光干渉角速度計の
出力を得る同期検波回路が設けられる。

【００１２】そして、光源２２からの光が光ファイバ３
６を通じて結合用光導波路３２の枝部３２ａから幹部３
２ｃを通り、光ファイバ３５を通じて分岐用光導波路３
１の幹部３１ｃから枝部３１ａおよび３１ｂに供給され
ることによって二つに分岐され、その際、そのいずれか
一方または双方の光が上記の電極対への上記の位相変調
信号の供給によって位相変調され、その二つの光が、一
方は左回り光として光ファイバコイル２１の一端２１ａ
から、他方は右回り光として光ファイバコイル２１の他
端２１ｂから、それぞれ光ファイバコイル２１に供給さ
れ、この光ファイバコイル２１を伝搬した二つの光が、
上記の左回り光は光ファイバコイル２１の他端２１ｂか
ら分岐用光導波路３１の枝部３１ｂおよび幹部３１ｃと
光ファイバ３５を通じて、上記の右回り光は光ファイバ
コイル２１の一端２１ａから分岐用光導波路３１の枝部
３１ａおよび幹部３１ｃと光ファイバ３５を通じて、そ
れぞれ結合用光導波路３２の幹部３２ｃに供給されるこ
とによって一つに結合され、その得られた干渉光が結合
用光導波路３２の枝部３２ｂから光ファイバ３７を通じ
て光検出器２３に供給されて電気信号に変換され、その
電気信号が上記の位相変調信号で同期検波されて光干渉
角速度計の出力が得られる。

【００１３】図３および図４は、この発明の光干渉角速
度計における光集積回路の支持構造の一例を示し、光集
積回路３０が、光集積回路３０を構成する電気光学結晶
であるニオブ酸リチウム、または光集積回路３０を構成
する電気光学結晶であるニオブ酸リチウムと同程度の熱
膨張係数を有するＫモネルからなる補強板５０に接着剤
などによって固定され、補強板５０が適当な弾性を有す
る接着剤５１によって例えば３点において上述した支持
構造体１０に固定される。

【００１４】この例においては、外部から熱が加えられ
たとき補強板５０と支持構造体１０との熱膨張係数の違
いから補強板５０に熱応力が発生しても、補強板５０が
弾性を有する接着剤５１によって支持構造体１０に固定
されているため補強板５０が光集積回路３０と一体に支
持構造体１０に対して支持構造体１０の板面方向に変位
して、その熱応力が吸収されるとともに、光集積回路３
０と補強板５０は同一の電気光学結晶または同程度の熱
膨張係数を有する材料によって形成されているため両者
の熱膨張係数の違いによって光集積回路３０に直接大き
な熱応力を発生することもないので、光集積回路３０を
構成する電気光学結晶に熱的に歪みをほとんど生じず、
電気光学結晶の熱的な歪みによる屈折率の変化によって
光干渉角速度計の出力に誤差を生じることがほとんどな
い。

【００１５】図５および図６は、この発明の光干渉角速
度計における光集積回路の支持構造の他の例を示し、光
集積回路３０が上述した補強板５０に接着剤などによっ
て固定されるとともに、支持構造体１０に台部１１と前
後左右の薄板状支持片１２が形成され、光集積回路３０
が固定された補強板５０が支持構造体１０の台部１１上
に載置されて接着剤５２によって支持構造体１０の薄板
状支持片１２に固定される。

【００１６】この例においては、外部から熱が加えられ
たとき補強板５０と支持構造体１０との熱膨張係数の違
いから補強板５０に熱応力が発生しても、補強板５０が
支持構造体１０の薄板状支持片１２に固定されているた
め図７に一部を拡大して示すように支持構造体１０の薄
板状支持片１２が弾性変形することによって補強板５０
が光集積回路３０と一体に支持構造体１０に対して支持
構造体１０の板面方向に変位して、その熱応力が吸収さ
れるとともに、光集積回路３０と補強板５０は同一の電
気光学結晶または同程度の熱膨張係数を有する材料によ
って形成されているため両者の熱膨張係数の違いによっ
て光集積回路３０に直接大きな熱応力が発生することも
ないので、光集積回路３０を構成する電気光学結晶に熱
的な歪みをほとんど生じず、電気光学結晶の熱的な歪み
による屈折率の変化によって光干渉角速度計の出力に誤
差を生じることがほとんどない。

【００１７】図８は、この発明の光干渉角速度計におけ
る光集積回路の支持構造の更に他の例を示し、光集積回
路３０が上述した補強板５０に接着剤などによって固定
されるとともに、支持構造体１０に台部１３および左右
における支持溝１４と薄板状支持片１５の組が形成さ
れ、光集積回路３０が固定された補強板５０が支持構造
体１０の台部１３上に載置されて接着剤５３によって支
持構造体１０の支持溝１４および薄板状支持片１５に固
定される。

【００１８】この例においても、図５，図６および図７
に示した例と同様の作用を生じ、同様の効果が得られ
る。なお、光集積回路としては図１，図３に示したもの
に限らず図２に示すように分岐用光導波路３１の枝部３
１ａおよび３１ｂと結合用光導波路３２の枝部３２ａお
よび３２ｂが光集積回路３０の一端側に形成され、分岐
用光導波路３１の幹部３１ｃおよび結合用光導波路３２
の幹部３２ｃが光集積回路３０の他端側に形成されたも
のでもよく、更に図９中に示した光集積回路７０でもよ
い。

【００１９】

【発明の効果】この発明によれば、光集積回路を、この
光集積回路を構成する電気光学結晶と同じ電気光学結
晶、またはこの光集積回路を構成する電気光学結晶と同
程度の熱膨張係数を有する材料からなる補強板に固定
し、この補強板を支持構造体に弾性的に固定するので、
光集積回路を構成する電気光学結晶に熱的な歪みをほと
んど生じず、電気光学結晶の熱的な歪みによる屈折率の
変化によって光干渉角速度計の出力に誤差を生じること
がほとんどない。

【００２０】なお、図１，図２に示したようにリング干
渉計を構成する光ファイバコイル２１の内側に配される
光集積回路３０が分岐用光導波路３１および結合用光導
波路３２が互いに分離されて並行して形成されたものに
されている場合には、光集積回路３０の一端から他端ま
での長さを図９に示した従来の光干渉角速度計のそれの
半分程度に小さくすることができ、これに伴って光集積
回路３０が内側に配される光ファイバコイル２１のルー
プ径を図９に示した従来の光干渉角速度計のそれに比べ
て著しく小さくすることができるので、光干渉角速度計
全体を従来の光干渉角速度計に比べて著しく小型化する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明が適用されるべき光干渉角速度計の一
例を示す斜視図。

【図２】この発明が適用されるべき光干渉角速度計の他
の例を示す平面図。

【図３】この発明の光干渉角速度計の光集積回路支持構
造の一例を示す平面図。

【図４】この発明の光干渉角速度計の光集積回路支持構
造の一例を示す側面図。

【図５】この発明の光干渉角速度計の光集積回路支持構
造の他の例を示す平面図。

【図６】この発明の光干渉角速度計の光集積回路支持構
造の他の例を示す断面図。

【図７】この発明の光干渉角速度計の光集積回路支持構
造の他の例を示す熱応力発生時の一部の断面図。

【図８】この発明の光干渉角速度計の光集積回路支持構
造の更に他の例を示す断面図。

【図９】従来の光干渉角速度計の一例を示す斜視図。

【図１０】従来の光干渉角速度計における光集積回路の
支持構造を示す斜視図。

【図１１】従来の光干渉角速度計における光集積回路の
支持構造を示す側面図。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 加来 良二 東京都渋谷区道玄坂１丁目21番６号 日本 航空電子工業株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源と、リング干渉計を構成する光ファ
   イバコイルと、光検出器と、上記光源からの光を二つに
   分岐して上記光ファイバコイルに供給するとともに上記
   光ファイバコイルを伝搬した二つの光を結合させて上記
   光検出器に供給する光導波路が形成された光集積回路と
   を備えた光干渉角速度計の光集積回路支持構造におい
   て、 上記光集積回路が、この光集積回路を構成する電気光学
   結晶と同じ電気光学結晶、またはこの光集積回路を構成
   する電気光学結晶と同程度の熱膨張係数を有する材料か
   らなる補強板に固定され、この補強板が上記リング干渉
   計の支持構造体に弾性的に固定されていることを特徴と
   する光干渉角速度計の光集積回路支持構造。