JPH07294264A - 光ファイバジャイロ - Google Patents
光ファイバジャイロInfo
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- JPH07294264A JPH07294264A JP8687894A JP8687894A JPH07294264A JP H07294264 A JPH07294264 A JP H07294264A JP 8687894 A JP8687894 A JP 8687894A JP 8687894 A JP8687894 A JP 8687894A JP H07294264 A JPH07294264 A JP H07294264A
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- optical fiber
- light
- optical
- gyro
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 正確なジャイロ出力信号を出力することがで
きる光ファイバジャイロを提供することを目的とする。 【構成】 受光器１０２の入力側に光増幅器２００を設
け、この光増幅器２００によって干渉光を増幅すると同
時に振幅変調する。干渉光を増幅することによって受光
器１０２より出力される電流の信号レベルが高くなる。
干渉光を振幅変調することによって、ヘテロダインと同
様に、所望の中間周波数の側帯波を検波してジャイロ信
号を得ることができる。
きる光ファイバジャイロを提供することを目的とする。 【構成】 受光器１０２の入力側に光増幅器２００を設
け、この光増幅器２００によって干渉光を増幅すると同
時に振幅変調する。干渉光を増幅することによって受光
器１０２より出力される電流の信号レベルが高くなる。
干渉光を振幅変調することによって、ヘテロダインと同
様に、所望の中間周波数の側帯波を検波してジャイロ信
号を得ることができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は運動体の角速度を検出す
るための光ファイバジャイロに関する。
るための光ファイバジャイロに関する。
【０００２】
【従来の技術】光ファイバジャイロは光のサグナック効
果（サニャック効果）を利用して角速度を計測するよう
に構成されており、高い信頼性を有し装置を小型化する
ことができる利点がある。光ファイバジャイロのうち、
干渉型光ファイバジャイロと称する形式のものがあり、
これは複数回巻かれた光ファイバループよりなる１本の
長い光路を互いに反対方向に光を伝播させ斯かる２つの
伝播光の位相差より角速度を求めるように構成されてい
る。
果（サニャック効果）を利用して角速度を計測するよう
に構成されており、高い信頼性を有し装置を小型化する
ことができる利点がある。光ファイバジャイロのうち、
干渉型光ファイバジャイロと称する形式のものがあり、
これは複数回巻かれた光ファイバループよりなる１本の
長い光路を互いに反対方向に光を伝播させ斯かる２つの
伝播光の位相差より角速度を求めるように構成されてい
る。
【０００３】図４は位相変調方式の光ファイバジャイロ
の例を示す。光ファイバジャイロは、半導体レーザ、発
光ダイオード等の光源１０１と入射光を電流に変換する
受光器１０２と１本の光ファイバを複数回巻いて形成さ
れた光ファイバループ１０３と偏光子１０４と光ファイ
バを伝播する光を合成し又は分岐するカプラ１０５、１
０６とを有する。
の例を示す。光ファイバジャイロは、半導体レーザ、発
光ダイオード等の光源１０１と入射光を電流に変換する
受光器１０２と１本の光ファイバを複数回巻いて形成さ
れた光ファイバループ１０３と偏光子１０４と光ファイ
バを伝播する光を合成し又は分岐するカプラ１０５、１
０６とを有する。
【０００４】光源１０１より出力された光線は第１のカ
プラ１０５及び偏光子１０４を経由して第２のカプラ１
０６に導かれる。第２のカプラ１０６で光線は分岐さ
れ、斯くして分岐された２つの光線は光ファイバループ
１０３を互いに反対方向に伝播する。即ち、一方は光フ
ァイバループ１０３を右周りに伝播し、他方は左周りに
伝播する。
プラ１０５及び偏光子１０４を経由して第２のカプラ１
０６に導かれる。第２のカプラ１０６で光線は分岐さ
れ、斯くして分岐された２つの光線は光ファイバループ
１０３を互いに反対方向に伝播する。即ち、一方は光フ
ァイバループ１０３を右周りに伝播し、他方は左周りに
伝播する。
【０００５】光ファイバループ１０３に角速度Ωが加わ
ると、サグナック効果によって、光ファイバループ１０
３内を互いに反対方向に伝播する光に位相差Δφが生ず
る。斯かる位相差Δφは角速度Ωに比例し、次の式で表
される。
ると、サグナック効果によって、光ファイバループ１０
３内を互いに反対方向に伝播する光に位相差Δφが生ず
る。斯かる位相差Δφは角速度Ωに比例し、次の式で表
される。
【０００６】
【数１】Δφ＝（４πＬＲ／λＣ）Ω
【０００７】ここに、Ωは光ファイバループ１０３の中
心軸線周りの角速度、Ｒは光ファイバループ１０３のル
ープ径、Ｌは光ファイバループ１０３の長さ、λは光源
１０１から出力される光線の波長、Ｃは光速を表す。
心軸線周りの角速度、Ｒは光ファイバループ１０３のル
ープ径、Ｌは光ファイバループ１０３の長さ、λは光源
１０１から出力される光線の波長、Ｃは光速を表す。
【０００８】この光ファイバジャイロは、更に、電流電
圧変換器１０７と位相変調器１０８と信号発生器１０９
と同期検波器１１０とを有する。受光器１０２より出力
された電流は電流電圧変換器１０７によって電圧に変換
され電圧として出力される。位相変調器１０８は光ファ
イバループ１０３の一端に配置されており、信号発生器
１０９から供給された基準信号によって作動される。位
相変調器１０８によって光ファイバループ１０３内を互
いに反対方向に伝播する光が位相変調される。信号発生
器１０９から供給される信号の角周波数をωP とすれ
ば、電流電圧変換器１０７の出力電圧Ｖは、
圧変換器１０７と位相変調器１０８と信号発生器１０９
と同期検波器１１０とを有する。受光器１０２より出力
された電流は電流電圧変換器１０７によって電圧に変換
され電圧として出力される。位相変調器１０８は光ファ
イバループ１０３の一端に配置されており、信号発生器
１０９から供給された基準信号によって作動される。位
相変調器１０８によって光ファイバループ１０３内を互
いに反対方向に伝播する光が位相変調される。信号発生
器１０９から供給される信号の角周波数をωP とすれ
ば、電流電圧変換器１０７の出力電圧Ｖは、
【０００９】
【数２】Ｖ＝Ｋ［１＋ｃｏｓΔφ・｛Ｊ0 （ｚ）−２Ｊ
2 （ｚ）ｃｏｓ２ωP ｔ＋・・｝−ｓｉｎΔφ・｛２Ｊ
1 （ｚ）ｃｏｓωP ｔ−・・・｝］
2 （ｚ）ｃｏｓ２ωP ｔ＋・・｝−ｓｉｎΔφ・｛２Ｊ
1 （ｚ）ｃｏｓωP ｔ−・・・｝］
【００１０】となる。ここで、ｘは位相変調度、Ｊ0 、
Ｊ1 、Ｊ2 、・・・はベッセル関数、Ｋは比例定数、ｔ
は時間である。
Ｊ1 、Ｊ2 、・・・はベッセル関数、Ｋは比例定数、ｔ
は時間である。
【００１１】同期検波器１１０には信号発生器１０９か
ら角周波数ωP の信号が供給され、斯かる基準信号によ
って出力電圧Ｖの角周波数ｎωP 成分のうち角周波数成
分ω P が同期検波され、ｓｉｎΔφに比例する出力２Ｋ
Ｊ1 （ｘ）ｓｉｎΔφが出力される。こうして、Δφを
求めて、数１の式より角速度Ωが求められる。
ら角周波数ωP の信号が供給され、斯かる基準信号によ
って出力電圧Ｖの角周波数ｎωP 成分のうち角周波数成
分ω P が同期検波され、ｓｉｎΔφに比例する出力２Ｋ
Ｊ1 （ｘ）ｓｉｎΔφが出力される。こうして、Δφを
求めて、数１の式より角速度Ωが求められる。
【００１２】位相変調方式の光ファイバジャイロを改良
したものとしてセロダイン方式の光ファイバジャイロが
知られている。斯かるセロダイン方式では位相変調器１
０８の他に更にセロダイン位相変調器１０８’が設けら
れている。尚、セロダイン方式の光ファイバジャイロの
詳細については本願出願人と同一の出願人による特願平
４−３０６９７５号を参照されたい。
したものとしてセロダイン方式の光ファイバジャイロが
知られている。斯かるセロダイン方式では位相変調器１
０８の他に更にセロダイン位相変調器１０８’が設けら
れている。尚、セロダイン方式の光ファイバジャイロの
詳細については本願出願人と同一の出願人による特願平
４−３０６９７５号を参照されたい。
【００１３】図５に従来の光ファイバジャイロの他の例
を示す。この例では光集積回路１２０が使用されてい
る。光集積回路１２０は基板の上面に形成された導波路
を含み、斯かる導波路は２つのＹ分岐１２５、１２６を
含む。導波路及びＹ分岐１２５、１２６に沿って偏光子
１０４、位相変調器１０８及びセロダイン位相変調器１
０８’が形成されている。
を示す。この例では光集積回路１２０が使用されてい
る。光集積回路１２０は基板の上面に形成された導波路
を含み、斯かる導波路は２つのＹ分岐１２５、１２６を
含む。導波路及びＹ分岐１２５、１２６に沿って偏光子
１０４、位相変調器１０８及びセロダイン位相変調器１
０８’が形成されている。
【００１４】光集積回路１２０の両端には接続装置１１
６、１１６が装着されており、斯かる接続装置１１６、
１１６は光ファイバ１３１を有する。一方の接続装置１
１６によっては光集積回路１２０の導波路の端部は光フ
ァイバ１３１を経由して光ファイバループ１０３に接続
され、他方の接続装置１１６によっては光集積回路１１
５の導波路の端部は光ファイバ１３１を経由して光源１
０１及び受光器１０２に接続されている。
６、１１６が装着されており、斯かる接続装置１１６、
１１６は光ファイバ１３１を有する。一方の接続装置１
１６によっては光集積回路１２０の導波路の端部は光フ
ァイバ１３１を経由して光ファイバループ１０３に接続
され、他方の接続装置１１６によっては光集積回路１１
５の導波路の端部は光ファイバ１３１を経由して光源１
０１及び受光器１０２に接続されている。
【００１５】光源１０１より出力された光は第１及び第
２のＹ分岐１２５、１２６に導かれ、斯かる第２のＹ分
岐１２６にて分岐される。一方の伝播光は光ファイバル
ープ１０３を右周りに伝播し、他方の伝播光は光ファイ
バループ１０３を左周りに伝播する。
２のＹ分岐１２５、１２６に導かれ、斯かる第２のＹ分
岐１２６にて分岐される。一方の伝播光は光ファイバル
ープ１０３を右周りに伝播し、他方の伝播光は光ファイ
バループ１０３を左周りに伝播する。
【００１６】光ファイバループ１０３を右周りに伝播す
る光と左周りに伝播する光は第２のＹ分岐１２６にて合
成され、斯かる干渉光は第１のＹ分岐１２５を経由して
受光器１０２によって受光される。
る光と左周りに伝播する光は第２のＹ分岐１２６にて合
成され、斯かる干渉光は第１のＹ分岐１２５を経由して
受光器１０２によって受光される。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】従来の光ファイバジャ
イロでは、光源１０１より出力された光は受光器１０２
によって受光されるまでに減衰し、受光器１０２に到達
する光は極めて僅かである。
イロでは、光源１０１より出力された光は受光器１０２
によって受光されるまでに減衰し、受光器１０２に到達
する光は極めて僅かである。
【００１８】受光器１０２が受光する干渉光の強度が小
さいと電流電圧変換器１０７によって出力される電圧信
号のレベルが小さくなる。斯かる場合、同期検波器１１
０より出力される復調信号はドリフトを含むこととな
る。それによって、ジャイロ出力信号に誤差が生ずる。
さいと電流電圧変換器１０７によって出力される電圧信
号のレベルが小さくなる。斯かる場合、同期検波器１１
０より出力される復調信号はドリフトを含むこととな
る。それによって、ジャイロ出力信号に誤差が生ずる。
【００１９】本発明は、斯かる点に鑑み、受光器１０２
が受光する干渉光の強度が小さいことに起因してジャイ
ロ出力信号に誤差が生ずることがない光ファイバジャイ
ロを提供することを目的とする。
が受光する干渉光の強度が小さいことに起因してジャイ
ロ出力信号に誤差が生ずることがない光ファイバジャイ
ロを提供することを目的とする。
【００２０】本発明は、斯かる点に鑑み、受光器１０２
が受光する干渉光の強度が小さいことに起因して光ファ
イバジャイロのジャイロ出力信号に誤差が生じないため
の光増幅器を提供することを提供することを目的とす
る。
が受光する干渉光の強度が小さいことに起因して光ファ
イバジャイロのジャイロ出力信号に誤差が生じないため
の光増幅器を提供することを提供することを目的とす
る。
【００２１】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、例えば
図１に示すように、光源１０１と光ファイバループ１０
３と該光ファイバループ１０３を互いに反対方向に伝播
する光をそれぞれ位相変調する位相変調器１０８と上記
２つの伝播光の干渉光を検出する受光器１０２とを有
し、上記光ファイバループ１０３を互いに反対方向に伝
播する光の間に発生するサグナック位相差を検出するこ
とによって加速度を求めるように構成された光ファイバ
ジャイロにおいて、上記受光器１０２の入力側に上記干
渉光を増幅するための光増幅器２００を設けたことを特
徴とする。
図１に示すように、光源１０１と光ファイバループ１０
３と該光ファイバループ１０３を互いに反対方向に伝播
する光をそれぞれ位相変調する位相変調器１０８と上記
２つの伝播光の干渉光を検出する受光器１０２とを有
し、上記光ファイバループ１０３を互いに反対方向に伝
播する光の間に発生するサグナック位相差を検出するこ
とによって加速度を求めるように構成された光ファイバ
ジャイロにおいて、上記受光器１０２の入力側に上記干
渉光を増幅するための光増幅器２００を設けたことを特
徴とする。
【００２２】本発明によれば、例えば図１に示すよう
に、光ファイバジャイロにおいて、上記光増幅器２００
によって上記干渉光は振幅変調されるように構成されて
いる。
に、光ファイバジャイロにおいて、上記光増幅器２００
によって上記干渉光は振幅変調されるように構成されて
いる。
【００２３】本発明によれば、例えば図１に示すよう
に、光ファイバジャイロにおいて、上記光増幅器２００
によって振幅変調された上記干渉光は上記位相変調器１
０８による位相変調に使用される角周波数ωP と僅かに
異なる角周波数ωP ＋Δω P の正弦波成分を有するよう
に構成されている。
に、光ファイバジャイロにおいて、上記光増幅器２００
によって振幅変調された上記干渉光は上記位相変調器１
０８による位相変調に使用される角周波数ωP と僅かに
異なる角周波数ωP ＋Δω P の正弦波成分を有するよう
に構成されている。
【００２４】本発明によれば、例えば図１に示すよう
に、光ファイバジャイロにおいて、上記振幅変調の角周
波数ωP ＋ΔωP と上記位相変調の角周波数ωP の差の
角周波数ΔωP によって上記受光器の出力信号を同期検
波してジャイロ信号を得るように構成されている。
に、光ファイバジャイロにおいて、上記振幅変調の角周
波数ωP ＋ΔωP と上記位相変調の角周波数ωP の差の
角周波数ΔωP によって上記受光器の出力信号を同期検
波してジャイロ信号を得るように構成されている。
【００２５】本発明によれば、例えば図２に示すよう
に、光ファイバジャイロにおいて、上記光増幅器２００
は電源装置２０１と励起用の光源２０２とカプラ２０３
と光増幅用の光ファイバループ２０４とを含み、上記励
起用の光源２０２より出力された励起用の光は上記カプ
ラ２０３によって上記干渉光に加算され、更に、上記光
増幅用の光ファイバループ２０４によって増幅されるよ
うに構成されている。
に、光ファイバジャイロにおいて、上記光増幅器２００
は電源装置２０１と励起用の光源２０２とカプラ２０３
と光増幅用の光ファイバループ２０４とを含み、上記励
起用の光源２０２より出力された励起用の光は上記カプ
ラ２０３によって上記干渉光に加算され、更に、上記光
増幅用の光ファイバループ２０４によって増幅されるよ
うに構成されている。
【００２６】本発明によれば、例えば図２に示すよう
に、光ファイバジャイロにおいて、上記光増幅器２００
は更に上記光増幅用の光ファイバループ２０４の出力側
に光アイソレータ２０５を有する。
に、光ファイバジャイロにおいて、上記光増幅器２００
は更に上記光増幅用の光ファイバループ２０４の出力側
に光アイソレータ２０５を有する。
【００２７】本発明によれば、例えば図３に示すよう
に、光ファイバジャイロにおいて、上記電源装置２０１
は交流電源２１２と直流電源２１１と該２つの電源の出
力電流を加算する加算器２１３とを有する。
に、光ファイバジャイロにおいて、上記電源装置２０１
は交流電源２１２と直流電源２１１と該２つの電源の出
力電流を加算する加算器２１３とを有する。
【００２８】本発明によれば、例えば図２に示すよう
に、光ファイバジャイロにおいて、上記光増幅用の光フ
ァイバループ２０４は光ファイバに稀土類元素をドープ
して製造されたものである。
に、光ファイバジャイロにおいて、上記光増幅用の光フ
ァイバループ２０４は光ファイバに稀土類元素をドープ
して製造されたものである。
【００２９】本発明によれば、例えば図２に示すよう
に、光増幅器２００は電源装置２０１と該電源からの電
流信号によって駆動される励起用の光源２０２と該光源
２０２からの出力光を信号光に光学的に加算するカプラ
２０３と該カプラ２０３より出力された光を増幅する光
ファイバループ２０４とを有する。
に、光増幅器２００は電源装置２０１と該電源からの電
流信号によって駆動される励起用の光源２０２と該光源
２０２からの出力光を信号光に光学的に加算するカプラ
２０３と該カプラ２０３より出力された光を増幅する光
ファイバループ２０４とを有する。
【００３０】本発明によれば、例えば図２に示すよう
に、光増幅器２００において、上記光源からの出力光に
よって上記信号光は振幅変調される。
に、光増幅器２００において、上記光源からの出力光に
よって上記信号光は振幅変調される。
【００３１】本発明によれば、例えば図２に示すよう
に、光増幅器２００において、上記電源装置２０１は直
流電源２１１と交流電源２１２とを有し上記２つの電源
を加算した出力電流を供給するように構成されている。
に、光増幅器２００において、上記電源装置２０１は直
流電源２１１と交流電源２１２とを有し上記２つの電源
を加算した出力電流を供給するように構成されている。
【００３２】
【作用】本発明の光ファイバジャイロによると、受光器
１０２の入力側に光増幅器２００が設けられ、斯かる光
増幅器２００によって干渉光が増幅されるから、受光器
１０２より出力される電流の信号レベルが高くなる。従
って、同期検波器１１０によって検波された信号より正
確なジャイロ信号を得ることができる。
１０２の入力側に光増幅器２００が設けられ、斯かる光
増幅器２００によって干渉光が増幅されるから、受光器
１０２より出力される電流の信号レベルが高くなる。従
って、同期検波器１１０によって検波された信号より正
確なジャイロ信号を得ることができる。
【００３３】本発明の光ファイバジャイロによると、光
増幅器２００によって干渉光を増幅すると同時に振幅変
調することができるから、ヘテロダインと同様に所望の
中間周波数の側帯波を生成し、所望の中間周波数の側帯
波を検波してジャイロ信号を得ることができる。
増幅器２００によって干渉光を増幅すると同時に振幅変
調することができるから、ヘテロダインと同様に所望の
中間周波数の側帯波を生成し、所望の中間周波数の側帯
波を検波してジャイロ信号を得ることができる。
【００３４】
【実施例】以下に図１〜図３を参照して本発明の実施例
について説明する。図１に本発明による光ファイバジャ
イロの例を示す。この光ファイバジャイロは図４の光フ
ァイバジャイロを改良したもので、受光器１０２の入力
側に光増幅器２００が設けられている。即ち、光増幅器
２００はカプラ１０５と受光器１０２との間に配置され
ている。本例の光ファイバジャイロは、図４の従来の光
ファイバジャイロと比較して、光増幅器２００が設けら
れている点以外は従来の光ファイバジャイロと同様な構
成であってよい。
について説明する。図１に本発明による光ファイバジャ
イロの例を示す。この光ファイバジャイロは図４の光フ
ァイバジャイロを改良したもので、受光器１０２の入力
側に光増幅器２００が設けられている。即ち、光増幅器
２００はカプラ１０５と受光器１０２との間に配置され
ている。本例の光ファイバジャイロは、図４の従来の光
ファイバジャイロと比較して、光増幅器２００が設けら
れている点以外は従来の光ファイバジャイロと同様な構
成であってよい。
【００３５】本発明によると、光増幅器２００はカプラ
１０５より出力された干渉光を増幅することと振幅変調
することの２つの機能を有する。カプラ１０５より出力
された干渉光を増幅することによって受光器１０２より
出力される電流信号のレベルを充分大きくすることがで
きる。また、カプラ１０５より出力された干渉光を振幅
変調することによって、電流電圧変換器１０７より出力
される光の強さ信号Ｖに所望の中間周波数の側帯波を生
成することができる。従って、同期検波器１１０によっ
て所望の信号成分を容易に且つ正確に得ることができ
る。
１０５より出力された干渉光を増幅することと振幅変調
することの２つの機能を有する。カプラ１０５より出力
された干渉光を増幅することによって受光器１０２より
出力される電流信号のレベルを充分大きくすることがで
きる。また、カプラ１０５より出力された干渉光を振幅
変調することによって、電流電圧変換器１０７より出力
される光の強さ信号Ｖに所望の中間周波数の側帯波を生
成することができる。従って、同期検波器１１０によっ
て所望の信号成分を容易に且つ正確に得ることができ
る。
【００３６】図２に本例の光増幅器２００の構成例を示
す。本例の光増幅器２００は電源装置２０１と励起用の
光源２０２と第３のカプラ２０３と光増幅用の光ファイ
バループ２０４と光アイソレータ２０５とを含む。第１
のカプラ１０５より出力された干渉光は点２００ａを経
由して第３のカプラ２０２に導かれる。第３のカプラ２
０２にて、斯かる干渉光に励起用の光源２０２より出力
された励起光が光学的に加算される。
す。本例の光増幅器２００は電源装置２０１と励起用の
光源２０２と第３のカプラ２０３と光増幅用の光ファイ
バループ２０４と光アイソレータ２０５とを含む。第１
のカプラ１０５より出力された干渉光は点２００ａを経
由して第３のカプラ２０２に導かれる。第３のカプラ２
０２にて、斯かる干渉光に励起用の光源２０２より出力
された励起光が光学的に加算される。
【００３７】第３のカプラ２０２より出力された光は光
増幅用の光ファイバループ２０４に導かれ、それによっ
て増幅される。
増幅用の光ファイバループ２０４に導かれ、それによっ
て増幅される。
【００３８】斯かる光増幅用の光ファイバループ２０４
は、光ファイバに、例えば、稀土類元素をドープしたも
のであってよい。斯かる光増幅用の光ファイバループ２
０４は、例えば、光ファイバにエルビウムＥｒをドープ
したものであってよい。それによると、干渉光の波長が
１５５０ｎｍの場合、励起用の光源２０２の出力光とし
て波長９８０ｎｍ又は１４８０ｎｍのものが使用され
る。
は、光ファイバに、例えば、稀土類元素をドープしたも
のであってよい。斯かる光増幅用の光ファイバループ２
０４は、例えば、光ファイバにエルビウムＥｒをドープ
したものであってよい。それによると、干渉光の波長が
１５５０ｎｍの場合、励起用の光源２０２の出力光とし
て波長９８０ｎｍ又は１４８０ｎｍのものが使用され
る。
【００３９】光増幅用の光ファイバループ２０４によっ
て増幅された光は光アイソレータ２０５を経由して受光
器１０２に導かれる。光アイソレータ２０５は励起用の
光源２０２から出力された励起光の成分を除去する。そ
れによって、励起光の成分に起因する悪影響を除去する
ことができる。
て増幅された光は光アイソレータ２０５を経由して受光
器１０２に導かれる。光アイソレータ２０５は励起用の
光源２０２から出力された励起光の成分を除去する。そ
れによって、励起光の成分に起因する悪影響を除去する
ことができる。
【００４０】先ず光増幅器２００の増幅機能について説
明する。図２の光増幅器２００の入力光をＩ1 、出力光
をＩ2 とすると、増幅度ＫL は次のように表される。
明する。図２の光増幅器２００の入力光をＩ1 、出力光
をＩ2 とすると、増幅度ＫL は次のように表される。
【００４１】
【数３】ＫL ＝Ｉ2 ／Ｉ1
【００４２】斯かる増幅度ＫL は励起用の光源２０２よ
り出力された励起光ＩA に比例する。比例定数をＫLAと
すると、増幅度ＫL は次の式によって表される。
り出力された励起光ＩA に比例する。比例定数をＫLAと
すると、増幅度ＫL は次の式によって表される。
【００４３】
【数４】ＫL ＝ＫLAＩA
【００４４】図３に光増幅器２００に使用される電源装
置２０１の構成例を示す。斯かる電源装置２０１によっ
て光増幅器２００の振幅変調機能が提供される。本例の
電源装置２０１は直流電源２１１と交流電源２１２と加
算器２１３とを有する。交流電源２１２は位相変調器１
０８による位相変調に使用される角周波数ωP と僅かに
異なる角周波数ωP ＋ΔωP の電流信号を出力する。
置２０１の構成例を示す。斯かる電源装置２０１によっ
て光増幅器２００の振幅変調機能が提供される。本例の
電源装置２０１は直流電源２１１と交流電源２１２と加
算器２１３とを有する。交流電源２１２は位相変調器１
０８による位相変調に使用される角周波数ωP と僅かに
異なる角周波数ωP ＋ΔωP の電流信号を出力する。
【００４５】尚、図１にて信号発生器１０９は交流電源
２１２より供給された角周波数ωP＋ΔωP の電流信号
を入力して、位相変調器１０８に供給する角周波数ωP
の電流信号と同期検波器１１０に供給する角周波数Δω
P の電流信号を生成する。
２１２より供給された角周波数ωP＋ΔωP の電流信号
を入力して、位相変調器１０８に供給する角周波数ωP
の電流信号と同期検波器１１０に供給する角周波数Δω
P の電流信号を生成する。
【００４６】光増幅器２００のゲインＫL は次のように
表される。
表される。
【００４７】
【数５】 ＫL ∝ＫLA〔ｉD ＋ｉA ｓｉｎ（ωP ＋ΔωP ）ｔ〕
【００４８】ここに、ｉD は直流電源２１１からの電流
信号、ｉA ｓｉｎ（ωP ＋ΔωP ）ｔは交流電源２１２
からの電流信号である。
信号、ｉA ｓｉｎ（ωP ＋ΔωP ）ｔは交流電源２１２
からの電流信号である。
【００４９】従って、数２の式の比例定数Ｋは次のよう
に表される。
に表される。
【００５０】
【数６】 Ｋ＝Ｋ0 〔ｉD ＋ｉA ｓｉｎ（ωP ＋ΔωP ）ｔ〕
【００５１】ここにＫ0 は、比例定数ＫLAを含む総括的
な定数である。
な定数である。
【００５２】数６の式を数２の式に代入して、電流電圧
変換器１０７の出力信号Ｖが得られる。サグナック位相
差Δφを求めるために、斯かる電圧信号ＶよりｓｉｎΔ
φに比例した成分Ｖ1 を取り出すと、
変換器１０７の出力信号Ｖが得られる。サグナック位相
差Δφを求めるために、斯かる電圧信号ＶよりｓｉｎΔ
φに比例した成分Ｖ1 を取り出すと、
【００５３】
【数７】Ｖ1 ＝２Ｋ0 Ｊ1 （ｚ）ｃｏｓωP ｔ〔ｉD ＋
ｉA ｓｉｎ（ωP ＋ΔωP ）ｔ〕ｓｉｎΔφ−２Ｋ0 Ｊ
3 （ｚ）ｃｏｓ３ωP ｔ〔ｉD ＋ｉA ｓｉｎ（ωP ＋Δ
ωP ）ｔ〕ｓｉｎΔφ＋・・・＝２Ｋ0 Ｊ1 （ｚ）ｉD
ｃｏｓωP ｔｓｉｎΔφ＋Ｋ0 Ｊ1 （ｚ）ｉA 〔ｓｉｎ
（２ωP ＋ΔωP ）ｔ＋ｓｉｎΔωP ｔ〕ｓｉｎΔφ−
２Ｋ0 Ｊ3 （ｚ）ｉD ｃｏｓ３ωP ｔｓｉｎΔφ−Ｋ0
Ｊ3 （ｚ）ｉA 〔ｓｉｎ（４ωP ＋ΔωP ）ｔ＋ｓｉｎ
（−２ωP ｔ＋ΔωP ｔ〕ｓｉｎΔφ＋・・
ｉA ｓｉｎ（ωP ＋ΔωP ）ｔ〕ｓｉｎΔφ−２Ｋ0 Ｊ
3 （ｚ）ｃｏｓ３ωP ｔ〔ｉD ＋ｉA ｓｉｎ（ωP ＋Δ
ωP ）ｔ〕ｓｉｎΔφ＋・・・＝２Ｋ0 Ｊ1 （ｚ）ｉD
ｃｏｓωP ｔｓｉｎΔφ＋Ｋ0 Ｊ1 （ｚ）ｉA 〔ｓｉｎ
（２ωP ＋ΔωP ）ｔ＋ｓｉｎΔωP ｔ〕ｓｉｎΔφ−
２Ｋ0 Ｊ3 （ｚ）ｉD ｃｏｓ３ωP ｔｓｉｎΔφ−Ｋ0
Ｊ3 （ｚ）ｉA 〔ｓｉｎ（４ωP ＋ΔωP ）ｔ＋ｓｉｎ
（−２ωP ｔ＋ΔωP ｔ〕ｓｉｎΔφ＋・・
【００５４】従って、この式よりｓｉｎΔωP ｔを含む
項ΔＶ1 を取り出すと、
項ΔＶ1 を取り出すと、
【００５５】
【数８】ΔＶ1 ＝Ｋ0 Ｊ1 （ｚ）ｉA ・ｓｉｎΔωP ｔ
・ｓｉｎΔφ
・ｓｉｎΔφ
【００５６】こうして、電流電圧変換器１０７の出力信
号ＶよりｓｉｎΔωP ｔを含む項ΔＶ1 を取り出せば、
それより、ｓｉｎΔφの値が得られる。それによってサ
グナック位相差Δφが求められ、角速度Ωが求められ
る。
号ＶよりｓｉｎΔωP ｔを含む項ΔＶ1 を取り出せば、
それより、ｓｉｎΔφの値が得られる。それによってサ
グナック位相差Δφが求められ、角速度Ωが求められ
る。
【００５７】一般に数２の式の出力信号Ｖより、直接、
１倍波成分（角周波数ωP を含む項）を分離するのは困
難である。信号Ｖは１倍波成分ばかりでなく２倍波成分
（角周波数２ωP を含む項）等の高次成分を含む。２倍
波成分と１倍波成分は、周波数の差が大きくないから、
両者を分離するのは容易ではない。しかしながら、ｓｉ
ｎΔωP ｔの周波数ΔωP は２倍波成分の周波数２ωP
と大きく異なるからそれを分離するのは容易である。こ
れはヘテロダインとして知られている。
１倍波成分（角周波数ωP を含む項）を分離するのは困
難である。信号Ｖは１倍波成分ばかりでなく２倍波成分
（角周波数２ωP を含む項）等の高次成分を含む。２倍
波成分と１倍波成分は、周波数の差が大きくないから、
両者を分離するのは容易ではない。しかしながら、ｓｉ
ｎΔωP ｔの周波数ΔωP は２倍波成分の周波数２ωP
と大きく異なるからそれを分離するのは容易である。こ
れはヘテロダインとして知られている。
【００５８】図１を参照して説明した例は図４の従来例
に光増幅器２００を設けたものであるが、本発明は図５
の従来例に光増幅器２００を設けてもよい。
に光増幅器２００を設けたものであるが、本発明は図５
の従来例に光増幅器２００を設けてもよい。
【００５９】以上本発明の実施例について詳細に説明し
てきたが、本発明は上述の実施例に限ることなく本発明
の要旨を逸脱することなく他の種々の構成が採り得るこ
とは当業者にとって容易に理解されよう。
てきたが、本発明は上述の実施例に限ることなく本発明
の要旨を逸脱することなく他の種々の構成が採り得るこ
とは当業者にとって容易に理解されよう。
【００６０】
【発明の効果】本発明の光ファイバジャイロによると、
光増幅器２００によって干渉光が増幅されるから、受光
器１０によって出力される電流信号のレベルは充分大き
く、従って、正確なジャイロ信号を得ることができる利
点がある。
光増幅器２００によって干渉光が増幅されるから、受光
器１０によって出力される電流信号のレベルは充分大き
く、従って、正確なジャイロ信号を得ることができる利
点がある。
【００６１】本発明の光ファイバジャイロによると、光
増幅器２００によって干渉光が振幅変調されるから、電
流電圧変換器１０７より出力された光の強さを示す電流
信号Ｖより所望の中間周波数の側帯波を復調して、ジャ
イロ信号を得ることができる利点がある。
増幅器２００によって干渉光が振幅変調されるから、電
流電圧変換器１０７より出力された光の強さを示す電流
信号Ｖより所望の中間周波数の側帯波を復調して、ジャ
イロ信号を得ることができる利点がある。
【図１】本発明の光ファイバジャイロの構成例を示す図
である。
である。
【図２】本発明の光ファイバジャイロの光増幅器の構成
例を示す図である。
例を示す図である。
【図３】本発明の光増幅器の電源装置の構成例を示す図
である。
である。
【図４】従来の光ファイバジャイロの第１の例を示す図
である。
である。
【図５】従来の光ファイバジャイロの第２の例を示す図
である。
である。
１０１ 光源 １０２ 受光器 １０３ 光ファイバループ １０４ 偏光子 １０５、１０６ カプラ １０７ 電流電圧変換器 １０８、１０８’ 位相変調器 １０９ 信号発生器 １１０ 同期検波器 １１６ 接続装置 １１７ 接続部 １２０ 光集積回路 １２１ 光源 １２５、１２６ Ｙ分岐 １３１ 光ファイバ ２００ 光増幅器 ２０１ 電源装置 ２０２ 励起用の光源 ２０３ カプラ ２０４ 光ファイバループ ２０５ 光アイソレータ
Claims (11)
- 【請求項１】 光源と光ファイバループと該光ファイバ
ループを互いに反対方向に伝播する光をそれぞれ位相変
調する位相変調器と上記２つの伝播光の干渉光を検出す
る受光器とを有し、上記光ファイバループを互いに反対
方向に伝播する光の間に発生するサグナック位相差を検
出することによって加速度を求めるように構成された光
ファイバジャイロにおいて、 上記受光器の入力側に上記干渉光を増幅するための光増
幅器を設けたことを特徴とする光ファイバジャイロ。 - 【請求項２】 請求項１記載の光ファイバジャイロにお
いて、 上記光増幅器によって上記干渉光は振幅変調されるよう
に構成されていることを特徴とする光ファイバジャイ
ロ。 - 【請求項３】 請求項２記載の光ファイバジャイロにお
いて、 上記光増幅器によって振幅変調された上記干渉光は上記
位相変調器による位相変調に使用される角周波数ωP と
僅かに異なる角周波数ωP ＋ΔωP の正弦波成分を有す
るように構成されていることを特徴とする光ファイバジ
ャイロ。 - 【請求項４】 請求項３記載の光ファイバジャイロにお
いて、 上記振幅変調の角周波数ωP ＋ΔωP と上記位相変調の
角周波数ωP の差の角周波数ΔωP によって上記受光器
の出力信号を同期検波してジャイロ信号を得るように構
成されていることを特徴とする光ファイバジャイロ。 - 【請求項５】 請求項１〜４のいずれか１項記載の光フ
ァイバジャイロにおいて、 上記光増幅器は電源装置と励起用の光源とカプラと光増
幅用の光ファイバループとを含み、上記励起用の光源よ
り出力された励起用の光は上記カプラによって上記干渉
光に加算され、更に、上記光増幅用の光ファイバループ
によって増幅されるように構成されていることを特徴と
する光ファイバジャイロ。 - 【請求項６】 請求項５記載の光ファイバジャイロにお
いて、 上記光増幅器は更に上記光増幅用の光ファイバループの
出力側に光アイソレータを有することを特徴とする光フ
ァイバジャイロ。 - 【請求項７】 請求項１〜６のいずれか１項記載の光フ
ァイバジャイロにおいて、 上記電源装置は交流電源と直流電源と該２つの電源の出
力電流を加算する加算器とを有することを特徴とする光
ファイバジャイロ。 - 【請求項８】 請求項１〜７のいずれか１項記載の光フ
ァイバジャイロにおいて、 上記光増幅用の光ファイバループは光ファイバに稀土類
元素をドープして製造されたものであることを特徴とす
る光ファイバジャイロ。 - 【請求項９】 電源装置と該電源からの電流信号によっ
て駆動される励起用の光源と該光源からの出力光を信号
光に光学的に加算するカプラと該カプラより出力された
光を増幅する光ファイバループとを有する光増幅器。 - 【請求項１０】 請求項９記載の光増幅器において、上
記光源からの出力光によって上記信号光は振幅変調され
ることを特徴とする光増幅器。 - 【請求項１１】 請求項９又は１０記載の光増幅器にお
いて、上記電源装置は直流電源と交流電源とを有し上記
２つの電源を加算した出力電流を供給するように構成さ
れていることを特徴とする光増幅器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8687894A JPH07294264A (ja) | 1994-04-25 | 1994-04-25 | 光ファイバジャイロ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8687894A JPH07294264A (ja) | 1994-04-25 | 1994-04-25 | 光ファイバジャイロ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07294264A true JPH07294264A (ja) | 1995-11-10 |
Family
ID=13899100
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8687894A Pending JPH07294264A (ja) | 1994-04-25 | 1994-04-25 | 光ファイバジャイロ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07294264A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6836334B2 (en) * | 2001-10-31 | 2004-12-28 | Kvh Industries, Inc. | Angle random walk (ARW) noise reduction in fiber optic sensors using an optical amplifier |
-
1994
- 1994-04-25 JP JP8687894A patent/JPH07294264A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6836334B2 (en) * | 2001-10-31 | 2004-12-28 | Kvh Industries, Inc. | Angle random walk (ARW) noise reduction in fiber optic sensors using an optical amplifier |
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