JPH0774738B2 - 光ファイバ回転センサ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 この発明は、ジャイロスコープにおいて用いられるよう
な回転センサ、特に光ファイバ回転センサに関する。

通常、光ファイバ回転センサは、光波がループの周囲を
反対方向に伝播するように結合される、光ファイバ材料
のループを備える。このループの回転は、回転速度に対
応する位相差の量により、周知のSagnac効果に基づき、
反対方向に伝播する波間に相対的な位相差を生み出す。
再結合されると、この逆方向に伝播する波はループの回
転速度に応じて強度が変化する光出力信号を与えるよう
に、強め合いまたは弱め合い干渉する。通常、回転検出
は、この光出力信号の検出によりなされる。

従来のこの種の装置は、検出ループに入力される光を発
生しかつ導くための巨大な光学的構成要素を用いてい
た。これらの装置は、他の形式の回転センサをかなり改
善するものであったが、ある種の限界とその他の欠点を
有する。たとえば、様々な装置構成要素は、装置が正し
く動作するように、極めて小さな許容誤差範囲内で相互
に整列されていなければならない。この微妙な整列配置
を達成しかつ維持することはしばしば困難であり、特
に、この装置が機械的な振動、熱の変動および他の物理
的な障害にさらされている場合には特に困難である。

回転検出のためにSagnac効果を利用する回転センサは、
動作の安定性を与えるための補償装置を必要とする。補
償装置の一例は、（オプティクスレターズ1980年５月号
第５巻No.5）「低ドリフトの光ファイバ回転検出（Fibe
r Optic Rotation Sensing with Low Drift）」
と題されるウルリッヒ（Ulrich）による論文に開始され
ている。この方法は、逆方向に伝播する光波を変調しか
つこの変調周波数において光出力波を検出することを含
む。しかしながら、変調器に欠陥があるため、このよう
な変調は逆方向に伝播する波したがって光出力信号にお
いて振幅変調を生じがちである。この振幅変調は変調器
により直接引起こされるかもしれず、あるいはファイバ
への変調器の機械的な作用により引起こされる偏光変調
の発現であるかもしれない。いずれの場合においても、
このような振幅変調は、光出力信号を歪ませ、したがっ
て回転センサの精度を低下させるものであるため、不都
合なものである。

発明の要約 この発明は、検出ループおよび光を案内しかつ処理する
ための構成要素が、光ファイバ材料からなる連続的なと
ぎれていないストランドに沿って配置されかつ構成され
ている、すべての光ファイバ回転センサを与えることに
より、従来技術のこれらの問題点および他の問題点を解
消する。それによって整列配置の問題は低下されあるい
は克服され、それゆえに、この発明の回転センサは巨大
な光学的構成要素を利用する従来のセンサに比べて、か
なり機械的な衝撃に対して強くかつ影響されない。

この回転センサは、光ファイバからなる方向性結合器の
ようなすべての光ファイバ構成要素を備え、この光ファ
イバ方向性結合器は、（ａ）光源からの光を、検出ルー
プの周囲を逆方向に伝播する２個の波に分離し、かつ
（ｂ）逆方向に伝播する波を結合して光出力信号を与え
る。入力された光、逆方向に伝播する波および光出力信
号の正しい偏光は、光ファイバ偏光子および光ファイバ
偏光制御器により確立され、制御されかつ維持される。
第２の光ファイバ結合器が、連続したストランドからの
光出力信号を、出力信号強度に比例する電気信号を出力
する光検出器に結合するために設けられる。

回転センサの動作安定性および感度は、逆方向に伝播す
る波の位相変調により、および光出力信号の第１調波を
測定するための同期検出装置を用いることにより改善さ
れる。開示する検出装置では、この第１調波の大きさ
は、ループの回転速度に比例しており、したがってこの
ような第１調波の測定がループの回転速度を直接表示す
る。

（偏光変調により直接的あるいは間接的に）位相変調器
により引起こされる光出力信号の奇数調波における振幅
変調は、或る特定の周波数における位相変調を行なうこ
とにより解消され得ることがわかった。用いた検出装置
が、（たとえば第１調波のような）或る奇数調波のみを
検出するので、振幅変調を引起こす位相変調器の作用
は、このような周波数における動作により除去され得
る。このことは、回転検出における誤差の大きな発生源
を除去し、それによって回転センサの精度を向上させ
る。

この発明において用いる検出装置は回転検出精度を大き
く改善するが、回転検出における他の誤差発生源がこの
検出装置の有効性を制限し得ることもわかった。このよ
うな誤差源の１つは、地磁気による磁場のような周囲の
磁場により引起こされる。これらの周囲の磁場は、ファ
ラデ効果により、逆方向に伝播する波間に位相差を生じ
させ、このファラデ効果は光出力信号の強度に影響す
る。この発明では、周囲の磁場から回転センサを有効に
シールドするために、比較的大きな透磁性を有する材料
からなるハウジング内に回転センサを配置することによ
り、周囲の磁場の影響が減少されあるいは除去される。

この発明は、光学的分離装置を用いて、光出力信号が光
源に戻ることを防止する。好ましくは、この光学的分離
装置を用いることにより、連続的なファイバストランド
からの光出力信号を結合するための結合器の必要性を解
消する。この結合器の除去は、装置による損失を大きく
減少させ、それによって検出器における光出力信号の強
度を増加させる。

ここに開示した実施例では、戻り散乱の影響が、戻り散
乱光と逆方向に伝播する波との間のコヒーレンスを減少
するために、ファイバへの入力光を変調するための第２
の位相変調器を用いることにより減少される。代わり
に、このような戻り散乱の影響を、比較的短かなコヒー
レンス長を有する光源を用いることにより減少してもよ
い。

図面の簡単な説明 この発明のこれらの効果および他の効果は、図面を参照
することにより一層明確に理解される。

第１図は、この発明の回転センサの略図であり、光ファ
イバ材料からなる連続的なとぎれていないストランドに
沿って配置された光ファイバ構成要素を示し、かつ信号
発生器、光検出器、ロックイン増幅器およびこの検出装
置に関連するディスプレイをさらに示す。

第２図は、第１図の回転センサに用いるための光ファイ
バ方向性結合器の一実施例についての断面図である。

第３図は、第１図の回転センサに用いる光ファイバ偏光
子の一例を示す断面図である。

第４図は、第１図の回転センサに用いるための光ファイ
バ偏光制御器の一例を示す斜視図である。

第５図は、偏光子、偏光制御器およびそこから除去され
た位相変調器とともに、第１図の回転センサを略図的に
示す図である。

第６図は、光検出器により測定された、回転により誘起
されたSagnac位相差の関数として、光出力信号の強度を
表わしたグラフであり、複屈折により誘起された位相差
および振幅の変動の効果を表わす。

第７図は、各逆方向に伝播する波の位相変調および逆方
向に伝播する波間の位相差を示す、時間の関数としての
位相差を表わすグラフである。

第８図は、ループが載置しているときの、光検出器によ
り測定された、光出力信号強度上での位相変調の影響を
表わす略図である。

第９図は、ループが回転している場合の検出器により測
定された光出力信号強度への位相変調の影響を示す略図
である。

第10図は回転により誘起されたSagnac位相差の関数とし
てのアンプの出力信号を示すグラフであり、第１図の回
転センサについての動作範囲を表わす。

第11図は、逆方向に伝播する波への地磁気の影響を表わ
すために、第１図の回転センサのループ部分を単純化し
た略図である。

第12図は、検出ループを周囲の磁場からシールドするた
めに、検出ループを囲繞するためのハウジングを示す略
図である。

第13図は、光出力信号が光源に達するのを防止するため
に設けられた光学的分離装置とともに、第１図の回転セ
ンサを示す略図であり、かつ連続的なファイバストラン
ドから光出力信号を引出すのに結合器が必要でないよう
に、この分離装置により拒絶された光を検出するように
配置された光検出器を示す。

第14図は、光源から検出ループの方向へ伝播する光への
分離装置の影響を示す、光源と光学的分離装置との略図
である。

第15図は、第14図に相当する図であり、光出力信号がル
ープから戻り光源の方向に伝播するときの、光出力信号
への光学的分離装置の影響を示す略図である。

第16図は、磁気光学回転子を形成するために、光ファイ
バを巻回する好ましい方法を示す斜視図である。

第17図は、第13図に示した光学的分離装置において用い
るための磁気光学回転子の一例を示す略図である。

好ましい実施例の詳細な説明 第１図に示すように、この発明の回転センサは、連続的
な長さの光ファイバストランド12へ光を導くために、光
源10を備え、このストランド12の一部は検出ループ14に
巻回されている。この明細書で使用するとき、参照番号
12は、連続的な光ファイバストランド全体を示すもので
あり、他方補助的文字（A,B,Cなど）を伴う参照番号12
は、光ファイバ12の部分を示す。

図示した実施例では、光源10は、0.82ミクロンの大きさ
の波長を有する光を発生するガリウム砒素（GaAs）レー
ザを備える。特定の実施例によれば、光源10は、モデル
GO−DIPレーザダイオードを備えており、これはニュー
ジャージー州、サウスプレインフィールド、ハードレイ
Rd,3005のジェネラルオプトロニクスコーポレーション
（General Optronics Corp.,）から入手可能である。
ストランド12のような光ファイバストランドは、好まし
くは、たとえば外径が80ミクロン、コア部の径が４ミク
ロンの単一モードファイバである。ループ14は、スプー
ルまたは他の適切な支持部（図示せず）の周囲に巻回さ
れた複数の巻回数を有するファイバ12を備える。特定の
実施例では、このループ14は、14センチメートルの径の
ものの周囲に約1000回巻回されたファイバを有する。

好ましくは、ループ14は、中心から始まり対称的に巻回
されており、そのためループ14の対称的が近接してい
る。特に、このファイバはスプールの周囲に巻回されて
おり、そのためループ14の中央部分の巻回部は、スプー
ルに隣接する最も内側に位置しており、ループの端部の
方での巻回部はファイバループ14の両端部が中心の巻回
部に対して対称に配置されておりかつループ14の両端部
が中心巻回部に関して対称に配置されループ14の外側で
は自由に動き得るように、ループの両端部の方向での巻
回部分がスプールの最も外側に配置されている。このこ
とは、このような対称性が経時的に変化する温度勾配お
よび圧力勾配を逆方向に伝播する光波の双方へ同じ影響
を与えるので、回転センサの環境への感度も減少させる
ことがわかる。

光源10からの光は、光源10に対してファイバ12を突きあ
わせることにより、ファイバ12の一方端部に光学的に結
合される。この光を導きかつ処理するための様々な構成
要素が、連続的なストランド12に沿って様々な位置に配
置されすなわち形成される。これらの構成要素の相対的
な位置を述べるために、連続的なファイバ12がそれぞれ
12Aないし12Gで示された７個の部分に分けられて述べら
れるであろう。この部分12Aないし12Eは光源10に結合さ
れたループ14の一方側に存在し、かつ部分12Fおよび12G
はループ14の他方側に存在する。

部分12Aおよび12B間には偏光制御器24が光源10に隣接し
て設けられている。制御器24として用いるための偏光制
御器の好ましい形式は、1980年９月25日に発行されたエ
レクトロニクスレター（第16巻第25）に述べられてい
る。しかしながら、偏光制御器24についての記述が次に
与えられ、それによってこの制御器24が入力された光の
偏光の状態および方向の双方の調整を許容し得ることが
今や理解されるであろう。

次に、結合器26のポートC,Dを通過するファイバ28の第
２のストランドに光出力を結合するために、ファイバ12
がファイバの部分12B,12C間に配置される方向性結合器2
6のポートA,Bを通っており、このポートＣはポートＡと
結合器の同一の側に存在し、ポートＤはポートＢと結合
器の同一の側に存在する。ポートＤから延びるファイバ
28の端部は、点NC（接続されていないことを示す）にお
いて非反射性で終了しており、他方ポートＣから延びる
ファイバ28の端部は、光検出器30に光学的に結合されて
いる。特定の実施例によれば、光検出器30は、標準的な
逆バイアスされたシリコンPINタイプのフォトダイオー
ドである。この発明において用いるのに好ましい結合器
は、1980年５月27日に発行されたエレクトロニクスレタ
ー（第16巻第７号）において詳細に述べられている。

結合器26のポートＢから延びるファイバ部分12Cは、部
分12C,12D間に配置された偏光子32を通る。この偏光子3
2は、ファイバ12の或る偏光モードで光が通過すること
を許容し、他方他の偏光モードで光が通過することを防
止する。好ましくは、偏光制御器24が、入力光の偏光を
調整するのに用いられ、そのためこのような偏光は偏光
子32により通過されたものと実質的に同一である。これ
によって、入力光が偏光子を介して伝播するとき光出力
の損失が減少する。この発明において用いるのに好まし
い形式の偏光子は、1980年11月に発行されたオプティク
スレター（第５巻第11号）において記載されている。

偏光子32を通過した後、ファイバ12はファイバ部分12D,
12E間に配置される方向性結合器34のポートA,Bを通過す
る。好ましくは、この結合器34は結合器26に関して上述
したのと同一の形式のものが用いられる。ファイバ12
は、次に、ループ14に巻回され、偏光制御器36はループ
14とファイバ部分12Eとの間に配置される。この偏光制
御器36は、制御器24に関して議論した形式のものであっ
てもよく、かつループ14を介して逆方向に伝播する波の
偏光を調整するのに用いられ、そのためこれらの波の重
ね合わせにより形成される光出力信号は最小の光出力損
失を維持しつつ偏光子32により有効に通過される偏光を
有する。このように、双方の偏光制御器24,36を用いる
ことにより、ファイバ12を伝播する光の偏光は、最大限
の光出力を得るために調整され得る。

AC発電機40により駆動されかつライン39によりそれに接
続される変調器38は、ファイバ12上で、ループ14とファ
イバ部分12Fとの間に取付けられる。この変調器38は、P
ZTシリンダを備えており、この周囲にはファイバ12が巻
回されている。ファイバ12はこのシリンダに結びつけら
れており、発電機40からの変調信号に応答してシリンダ
が放射状に拡がるときにファイバ12は引き延ばされる。
この発明に用いるのにの好ましい代わりの形式の変調器
（図示せず）は、シリンダの端部において短い毛細管チ
ュブに結合されたファイバ12の４個の部分を長手方向に
引き延ばすPZTシリンダを備える。当業者は、この代替
の形式の変調器が変調器38よりも伝播する光信号に対し
てより小さな偏光変調を与えるかもしれないことを認識
するであろうが、次に、変調器38は偏光変調の好ましく
ない影響を除去する周波数で動作され得ることを理解す
るであろう。このように、いずれの形式の変調器も、こ
の発明に使用するのに好ましいものである。

次に、ファイバ12は、結合器34のポートC,Dを通り、こ
のファイバ部分12FはポートＤから延びており、ファイ
バ部分12GはポートＣから延びている。ファイバ部分12G
は、点「NC」（接続されていないことを意味する）にお
いて非反射性で終了している。AC発電機40からの出力信
号が、ライン44でロックイン増幅器46に与えられ、この
ロックイン増幅器46もまたライン48により、光検出器30
の出力を受入れるために接続されている。この増幅器46
への信号は、変調周波数で増幅器46が検出出力信号を同
期検出し得るために基準信号を与える。したがって、こ
の増幅器46は、変調器38の基本周波数（すなわち第１調
波）におけるバンドパスフィルタを与え、この周波数以
外の他のすべての周波数を遮断する。以下においては、
検出器出力信号の第１調波成分の大きさが操作範囲全体
にわたり、ループ14の回転速度に比例することが理解さ
れるであろう。増幅器46は、第１調波成分に比例する信
号を出力し、したがって回転速度を直接表示し、この回
転速度はライン49によりディスプレイ47へ増幅器の出力
信号を与えることよりディスプレイパネル47で視覚的に
ディスプレイされる。

結合器26,34 この発明の回転センサすなわちジャイロスコープにおい
て結合器26,34として用いるための好ましい光ファイバ
方向性結合器は、第２図に示される。この結合器は、そ
れぞれ直方体の基部すなわちブロック53A,53Bの光学的
に平坦な対向表面内に形成された長手方向に延びる弧状
の溝52A,52B内に取付けられた単一モード光ファイバ材
料からなる２本のストランド50A,50Bを含む。ブロック5
3Aと溝52A内に取付けられたストランド50Aは、この結合
器の半体51Aとして示され、ブロック53Bとこの溝52B内
に取付けられたストランド50Bとは結合器半体51Bとして
参照される。

弧状の溝52A,52Bは、ファイバ50の径に比べて比較的大
きな曲率半径を有しており、かつその内部に取付けられ
たときファイバ50が溝52の底壁により規定される経路に
適合することを可能とするファイバ径よりもやや大きな
幅を有している。この溝52A,52Bの深さは、それぞれブ
ロック53A,53Bの中心での最小の深さから、それぞれブ
ロック53A,53Bの端縁における最大深さにまで変化す
る。このことは、光ファイバストランド50A,50Bが溝52
A,52B内に取付けられた場合、中心に向かって次第に狭
まりかつブロック53A,53Bの両端に向かって次第に拡が
ることを可能とし、それによってモードの変動を介して
出力損失を引起こし得るファイバ50のすべての方向の鋭
い曲がりあるいは急な変化を除去する。示された実施例
では、溝52は断面長方形であるが、Ｕ字状断面あるいは
Ｖ字状断面のようなファイバ50に適合する他の適切な断
面形状を代わりに用い得ることが理解されるであろう。

示した実施例では、ブロック53の中心には、ストランド
50を取付ける溝52の深さがストランド50の径よりも小さ
く、他方ブロック53の両端縁では、溝52の深さはストラ
ンド50の径と少なくとも等しい大きさである。光ファイ
バ材料は各ストランド50A,50Bからたとえばラッピング
により、それぞれ楕円形状の平坦な表面を形成するよう
に除去され、この平面はブロック53A,53Bの対向表面と
同一平面である。光ファイバ材料が除去されたところの
これらの楕円表面は、この明細書中ではファイバの「対
向表面」として示される。したがって、除去された光フ
ァイバ材料の量は、ブロック53の両端縁の方で０から、
ブロック53の中心に向かって最大に次第に増加する。光
ファイバ材料のこの偏った除去は、ファイバが次第に狭
まりかつ拡がることを可能とし、これは逆向きの反射お
よび光エネルギの過剰な損失を避けるためには有利であ
る。

示した実施例では、結合器半体51A,51Bは同一でありか
つともにブロック53A,53Bの対向表面を位置決めするこ
とにより組立てられ、そのためストランド50A,50Bの対
向表面は対向関係にある。

屈折率整合オイルのような屈折率整合物質（図示せず）
が、ブロック53の対向表面間に設けられる。この物質
は、クラッド部の屈折率にほぼ等しい屈折率を有してお
り、かつ光学的に平坦な表面が永久に固定され得ること
を防止する。このオイルは、毛細管作用により、ブロッ
ク53間にも導入される。

相互作用領域54が、ストランド50の接合部に形成されて
おり、ここで光がエバネセントフィールド結合によりス
トランド間に伝送される。エバネセントフィールド結合
を確実に確保するために、ファイバ50から除去された材
料の量は、注意深く制御されねばならず、そのためスト
ランド50のコア部間のスペースは所定の「クリティカル
領域」内にあることがわかる。エバネセントフィールド
は、クラッド部内に延び、かつ各コア部の外側の距離に
応じて迅速に減少する。このように、各コア部が他方の
エバネセントフィールド内で実質的に位置決めされるこ
とを可能とするのに充分な量の材料が除去される。除去
される材料が少なすぎれば、コア部はエバネセントフィ
ールドが所望の案内モードの相互作用を引起こすことを
可能とするほど充分に近接せず、したがって不充分な結
合がもたらされる。逆に、除去される材料が多すぎれ
ば、ファイバの伝播特性は変化し、モードの変動に基づ
く光エネルギの損失をもたらす。しかしながら、ストラ
ンド50のコア部間のスペースがクリティカル領域内にあ
れば、各ストランドは、他のストランドからのエバネセ
ントフィールドエネルギのかなりの部分を受入れ、良好
な結合が大きなエネルギ損失なしに達成される。このク
リティカル領域は、ファイバ50A,50Bのエバネセントフ
ィールド結合を与えるのに充分な強度を有して重なり合
うことすなわち各コア部が他方のエバネセントフィール
ド内に存在することを確保する領域を含む。しかしなが
ら、先に示したように、モードの変動は、コア部が近接
しすぎた場合に発生する。たとえば、単一モード光ファ
イバにおけるHE₁₁モードのような弱い案内モードについ
ては、コア部を露出するためにファイバ50から充分な量
の材料が除去されたときにこのようなモードの変動が発
生する。このように、クリティカル領域は、かなりのモ
ードの変動により引起こされるパワーの損失なく結合を
生じるために、充分な強度でエバネセントフィールドが
重なり合う領域と定義される。

或る特定の結合器についてのクリティカル領域の面積
は、ファイバ自身のパラメータおよび結合器の幾何的形
状のような多数の相関要素に依存する。さらに、ステッ
プインデックス特性を有する単一モードファイバについ
ては、クリティカル領域は極めて狭い。示した形式の単
一モード光ファイバでは、結合器の中心におけるストラ
ンド50間の中心−中心間距離は、コア部の径の数倍（た
とえば２ないし３倍）以下であることが要求される。

好ましくは、ストランド50A,50Bは、（１）相互に同一
であり、（２）相互作用領域54において同一の曲率半径
を有し、かつ（３）各対向表面を形成するためにそこか
ら除去された光ファイバ材料の量に等しい。このよう
に、ファイバ50がその対向表面の平面内で相互作用領域
54を介して対称であり、そのため対向表面は重ね合わさ
れたとき同一の拡がりを有する。このことは、２本のフ
ァイバ50A,50Bが相互作用領域54において同一の伝播特
性を有し、それによって異なる伝播特性に関連される結
合の減衰を避ける。

ブロックすなわち基部53は、すべての好ましい剛性材料
により製造され得る。或る好ましい実施例では、基部53
は、ほぼ長さ１インチ（2.54センチメートル）、幅１イ
ンチ（2.54センチメートル）および厚み0.4インチ（1.1
6センチメートル）の大きさの溶融石英ガラスからなる
略直方体ブロックからなる。この実施例では、光ファイ
バストランド50は、エポキシ接着剤のような適切な接着
剤により溝52内に固定される。溶融石英ブロック53の１
つの効果は、ガラスファイバと類似した熱膨張係数を有
することであり、この効果は、ブロック53およびファイ
バ50が製造工程の間いずれかの熱処理にさらされる場
合、極めて重要である。ブロック53についての他の適切
な材料はシリコンであり、これもまたこの用途について
の優れた熱的特性を有する。

この結合器は、第２図に示すように、４個のポートA,B,
C,Dを備える。第２図の斜視図から観察したとき、それ
ぞれストランド50A,50Bに対応するポートA,Cは、結合器
の左側にあり、他方ストランド50A,50Bにそれぞれ対応
するポートB,Dは結合器の右側に存在する。議論のため
に、入力光がポートＡに与えられると仮定する。この光
は結合器を通り、ポートＢおよび／またはポートＤで出
力され、ストランド50間に結合される出力の量に依存す
る。この点に関し、用語「標準化された結合力」は、結
合された出力の総出力に対する比率として定義される。
上述の例では、標準化された結合出力は、ポートＤにお
ける出力のポードＢおよびポートＤにおける出力の合計
に対する比率に等しい。この比率もまた「結合効率」と
して示され、そのように用いられるときには通常パーセ
ントで表示される。したがって、用語「標準化された結
合出力」がこの明細書中で用いられるとき、対応する結
合効率は標準化された結合出力の100倍であることがわ
かる。この点について、実験は、第２図に示した形式の
結合器が100パーセントまでの結合効率を有することを
示した。しかしながら、この結合器は、ブロック53の対
向表面をオフセットすることにより、結合効率を０と最
大値との間の任意の所望の値に調整するためにチューニ
ングされ得る。このようなチューニングは、好ましく
は、ブロック53を相互に相対的に横方向に摺動させるこ
とにより達成され得る。

この結合器は、高度の方向性を有しており、結合器の一
方側に加えられる実質的にすべての出力がこの結合器の
他方側に伝えられる。すなわち、入力ポートＡに与えら
れる実質的にすべての光が、ポートＣに対する逆方向の
結合を生じることなく、出力ポートB,Dに伝えられる。
同様に、入力ポートＣに与えられる実質的にすべての光
が、出力ポートB,Dに与えられる。さらに、この方向性
は対称性を有する。このように、入力ポートＢまたは入
力ポートＤのいずれかに入力された光は、出力ポートA,
Cに伝えられる。さらに、この結合器は、偏光に関して
ほとんど選択性を有すぜ、したがって結合された光の偏
光を保持する。このように、たとえば垂直方向の偏光を
有する光線がポートＡに入力されると、ポートＡからポ
ートＢまで直線的に通過した光と同様に、ポートＡから
ポートＤに結合された光も垂直偏光を維持するであろ
う。

前述の説明から明らかなように、この結合器は、入力光
を２個の逆方向に伝播する波W1,W2（第１図を参照）に
分離するように機能することがわかる。さらに、この結
合器は、反対方向に伝播する波がループ14（第１図）を
横切ると、これを再結合するようにも機能する。

示した実施例では、各結合器26,34はこの結合効率の選
択が光検出器30（第１図）における最大光出力を与える
ので、50パーセントの結合効率を有する。この明細書で
用いるとき、用語「結合効率」とは、結合された出力の
総出力に対する比率であり、パーセントで表わされるも
のを示すものとして定義される。たとえば、第２図を参
照して、光がポートＡに入力されると、結合効率はポー
トＤにおける出力のポートＢおよびポートＤにおける出
力の合計に対する比に等しいであるだろう。さらに、結
合器34についての結合効率が50パーセントであれば、反
対方向に伝播する波W1,W2は量的に等しいことが確保さ
れる。

偏光子32 第１図の回転センサにおいて用いるのに好ましい偏光子
は、第３図に示される。この偏光子は複屈折結晶60を含
み、この複屈折結晶60はファイバ12により伝達される光
のエバネセントフィールド内に位置決めされている。こ
のファイバ12は、スロット62内に取付けられており、こ
のスロット62は略直方体石英ブロック64の上部表面63に
開口している。スロット62は、弧状の曲面状底部壁を有
しており、ファイバはこの底部壁に沿うようにスロット
62内に取付けられている。ブロック64の上部表面63は、
領域67内でファイバ12から一部のクラッド部を除去する
ようにラップされる。この結晶60は、ブロック64内に取
付けられており、結晶の下方表面68は結晶60をファイバ
12のエバネセントフィールド内に位置決めするために、
ブロック64の上部表面63に対向している。

ファイバ12と複屈折材料60の相対屈折率は、所望の偏光
モードの波の速度がファイバ12内でよりも複屈折結晶60
内でより大きく、他方好ましくない偏光モードの波の速
度が複屈折結晶60内よりもファイバ12内で大きいよう
に、選ばれている。好ましくない偏光モードの光がファ
イバ12から複屈折結晶60まで結合されるのに対して、好
ましい偏光モードの光はファイバ12のコア部により案内
され続ける。このように、偏光子32は、光が或る偏光モ
ードで通過し、他方他の偏光モードでは通過することを
防止されるように動作する。先に示したように、偏光制
御器24,36（第１図）が、入力光の偏光および光学的出
力信号を調整するのに用いられ、そのため偏光子を介し
ての出力損失は最小にされる。

偏光制御器24,36 第１図の回転センサに用いるのに好ましい偏光制御器の
一例は、第４図に示される。この制御器は、その内部に
複数個の直立ブロック72Aないし72Dが取付けられている
基部70を含む。ブロック72の一方側に隣接する部分間に
は、スプール74Aないし74Cが、それぞれシャフト76Aな
いし76Cに接線方向に取付けられている。シャフト76
は、相互に軸方向に整列されており、かつブロック72間
で回転可能に取付けられている。スプール74は、一般的
には円筒形状を有しており、かつシャフト76の軸に垂直
なスプール74の軸により、シャフト76に対して接線方向
に位置決めされている。ストランド12は、シャフト76内
の軸方向の孔を介して延びており、かつ３個のコイル78
Aないし78Cを形成するように、スプール74のそれぞれの
周囲に巻回されている。コイル78の半径は、ファイバ12
が各コイル78内で複屈折媒体を形成するために引張られ
ているように選ばれる。３個のコイル78Aないし78Cは、
ファイバ12の複屈折を調整するために、それぞれシャフ
ト74Aないし74Cの軸のまわりに相互に独立に回転可能に
されており、したがってファイバ12を通過する光の偏光
を制御する。

コイル78内の巻回部分の径と数とは、外側のコイル78A,
78Cが４分の１波長の空間的遅延を与え、他方中心コイ
ル78Dが２分の１波長の空間遅延を与えるようにされて
いる。４分の１波長コイル78A,78Cは、偏光の楕円性を
制御し、２分の１波長コイル78Bは偏光の方向を制御す
る。このことは、ファイバ12を通過する光の全範囲の偏
光調整を可能とする。しかしながら、（中心コイル78B
により与えられるのではなく）偏光の方向が２個の４分
の１波長コイル78A,78Cにより偏光の楕円性を正しく調
整することを介して間接的に制御され得るので、偏光制
御器が単に２個の４分の１波長コイル78A,78Cのみを備
えるように変形されてもよいことがわかる。したがっ
て、偏光制御器24,36は、４分の１波長コイル78A,78Cの
みを含むように第１図に示されている。この配置は、制
御器24,36の全体の大きさを小さくするものであるた
め、大きさに制限のあるこの発明の或る種の用途におい
て有利であるかもしれない。

このように、偏光制御器24,36は、入力光および反対方
向に伝播する波の双方の偏光の確立、維持および制御の
ための手段を与える。

位相変調あるいは偏光制御を伴わない動作 偏光子32（第１図）および位相変調器38の機能と重要性
をより一層理解するために、回転センサの動作が、ま
ず、これらの構成要素がこの装置から除去されているよ
うに説明される。したがって、第５図は、第１図の回転
センサから変調器38、偏光子32およびこれに関連する構
成要素が除去された回転センサを略図的に示す。

光は、レーザ光源10からファイバを伝播するためにファ
イバ12まで結合される。光が結合器26のポートＡに入
り、そこでは一部の光がポートＤにより失われる。残り
の光は、結合器34のポートＡからポートＢまで伝播し、
この結合器34では２個の反対方向に伝播する等しい大き
さの波W1,W2に分離される。波W1は、ループ14の周囲を
反時計方向にポートＢから伝播し、他方波W2はループ14
の周囲を反時計方向にポートＤから伝播する。波W1,W2
がループ14を横切った後、これらの波は光出力信号を形
成するために結合器34により再結合され、この光出力信
号は結合器34のポートＡから結合器26のポートＢまで伝
播する。一部の光出力信号は、光検出器30までファイバ
28に沿って伝播するために、結合器26のポートＢからポ
ートＣまで結合される。この光検出器30は、光出力信号
によりその上に印加された光の強度に比例する電気信号
を出力する。

この光出力信号の強度は、波W1,W2が結合器34で再結合
されすなわち重ね合わされたときに、波W1,W2間の干渉
の量および形式（すなわち強め合いあるいは弱め合い）
により変化するであろう。このとき、ファイバの複屈折
の影響を無視すれば、波W1,W2はループ14の周囲の同一
の光学的経路を通過する。このように、ループ14が静止
していると仮定すれば、波W1,W2が結合器34で再結合さ
れるとき、波W1,W2は位相差を発生せずに強め合い、か
つ光出力信号強度は最大となるであろう。しかしなが
ら、ループ14が回転されるとき、逆方向に伝播する波W
1,W2は、Sagnac効果により同位相でシフトし、そのため
結合器34で重ね合わされたとき光出力信号の強度を弱め
るように干渉し合うであろう。ループ14の回転により引
起こされる、波W1,W2間のこのようなSagnac位相差は、
次の関係式により定義される。

φ_ws＝８πNA/λｃ Ω …（１） 式中、Ａは光ファイバのループ14により結合される領域
を、Ｎは領域Ａの周囲の光ファイバの巻回数を、Ωはル
ープの平面に垂直な軸のまわりのループの角速度、なら
びにλおよびｃはループに与えられる光の波長および角
速度をそれぞれ示す。

光出力信号（I_T）の強度は、波W1,W2間のSagnac位相差
（φ_ws）の関数であり、次の式により定義される。

式中I₁およびI₂はそれぞれ、波W1,W2の個々の強度を示
す。

式（１）および（２）から、光出力信号強度が回転速度
（Ω）の関数であることがわかる。このように、この回
転速度の数値は、検出器30を用いて、光出力信号強度を
測定することにより得られ得る。

第６図は、曲線80を示し、これは光出力信号（I_T）の強
度と、反対方向に伝播する波W1,W2間のSagnac位相差
（φ_ws）との間の関係を表わす。この曲線80は、コサイ
ン曲線を示し、光出力信号強度はSagnac位相差（φ_ws）
が０であるときに最大となる。

反対方向に伝播する波W1、W2間の位相差源がループ14の
回転のみであると仮定すれば、この曲線80は垂直軸まわ
りに対称に変化するであろう。しかしながら、現実に
は、反対方向に伝播する波W1,W2間の位相差はループ14
の回転によるだけでなく、光ファイバ12の残留複屈折に
よっても引起こされ得る。ファイバの複屈折が単一モー
ドファイバ12の２個の偏光モードのそれぞれが異なる速
度で光を伝播させるので、複屈折により誘起させる位相
差が生じる。これは、非可逆的にかつ非回転性で誘起さ
れた位相差を波W1,W2間に発生し、これは、たとえば想
像線で示す曲線82により表わされるように、第６図の波
80を歪ませすなわちシフトするように波W1,W2を干渉さ
せる。このような複屈折により誘起された非可逆性の位
相差は、回転性を有するように誘起されたSagnac位相差
と見分けがつかず、かつ温度および圧力のようなファイ
バの複屈折を変化させる環境要素に依存する。したがっ
て、ファイバの複屈折は、光ファイバ回転センサの誤差
の主要な原因となる。

偏光子32による動作 ファイバの複屈折に基づく非可逆性動作の問題は、単一
の偏光モードのみの利用を許容し得る上述したような
（第１図の）偏光子32により、この発明の回転センサで
解決される。このように、偏光子32がこの装置に導入さ
れると、第５図の参照番号84により示される点では、偏
光子32を介して入力される光が所望の偏光モードでルー
プ14内を伝播する。さらに、逆方向に伝播する波が、光
出力信号を形成するために再結合されると、光出力信号
が結合器34のポートＡから結合器26のポートＢまで伝播
するとき光出力信号が偏光子32をも通過するので、ルー
プに入力された光と異なる偏光のすべての光は光検出器
30に達することを防止される。このように、光出力信号
が検出器30に達すると、この光出力信号はループに入力
される光と同一の偏光を正確に有するであろう。それゆ
えに、同一の偏光子32を介して入力光と出力光信号とを
通過させることにより、単に１個の光学的経路のみが用
いられ、それによって複屈折により誘起される位相差の
問題を解消し得る。さらに、偏光制御器24,36（第１
図）は、偏光子32における光出力損失を減少させるため
にしたがって検出器30における信号強度を最大とするた
めに、それぞれ、入力光の偏光および光出力信号を調整
するのに用いられ得ることがわかる。

位相変調器38における動作 第６図を再度参照して、曲線80はコサインの関数である
ため、光出力信号は波W1,W2間の小さな位相差（φ_ws）
に対して非線形であることがわかる。さらに、光出力信
号強度は、φ_wsの小さな値に対して、位相差における変
化に相対的に反応しない。この非線形性および無反応性
は、検出器30により測定された光強度（I_T）をループ14
の回転速度の信号表示Ω（式１）への変換を困難なもの
とする。

さらに、上述のように、偏光子32を用いることにより、
波W1,W2間の複屈折により誘起された位相差が除去され
るが、ファイバの複屈折により引起こされる偏光モード
間の交差結合は、このような交差結合光が偏光子32によ
り検出器30に達することを防止するため、光出力信号の
光学的強度を減少させる。このように、ファイバの複屈
折における変化は、第６図の曲線80の大きさを、たとえ
ば曲線84に示すように変化させる。第６図の曲線80,82,
84は拡大して描かれていないことが理解されるであろ
う。

前述の問題点は、位相変調器38、信号発生器40および第
１図に示すロックイン増幅器46を利用する同期検出装置
によりこの発明の回転センサにおいて解決される。第７
図を参照して、位相変調器38は、信号発生器40の或る周
波数において伝播する波W1,W2のそれぞれの位相を変調
する。しかしながら、第１図から明らかなように、位相
変調器38は、ループ14の一方端部に配置されている。こ
のように、波W1の変調は波W2の変調と同位相であること
は必ずしも必要ではない。実際、波W1,W2の変調は同位
相でないことが、この同期検出装置の正しい動作におい
て必要である。第７図を参照して、曲線90により表わさ
れる波W1の変調が曲線92により表わされる波W2の変調と
位相において180度ずれていることが好ましい。波W1の
波W2の変調に対するこのような180度の位相差を与える
変調周波数を用いることは、検出器30により測定される
光出力信号における変調器により誘起された振幅変調を
除去する点において特に効果的である。この変調周波数
（Fm）は、次の式により計算される。

fm＝c/2neq L …（３） 式中、Ｌは逆方向に伝播する波W1,W2についての結合器3
4と変調器38との間のファイバ長の差（すなわち、ルー
プ14の他方側での変調器38と対称点の間におけるファイ
バに沿って測定された距離）であり、neqは単一モード
ファイバ12についての透過屈折率であり、ならびにｃは
ループ14に入力される光の自由空間速度を示す。

この変調周波数（fm）では、曲線90,92による波W1,W2の
位相変調に基づく、相互に逆方向に伝播する波W1,W2間
の位相差が、第７図の曲線94により表わされる。波W1,W
2間の位相差のこの変調は、このような位相差φ_wmが回
転により誘起されたSagnac位相差φ_wsと見分けがつかな
いため、第６図の曲線80による光出力信号強度（I_T）を
変調するであろう。

前述の説明は、第８図および第９図を参照することによ
りより一層明確に理解され得るが、この第８図および第
９図は、第７図の曲線94により定義される位相変調φ_wm
の効果と、第６図の曲線80により表わされる光出力信号
の強度（I_T）に基づくSagnac位相差φ_wsの効果をグラフ
で表わすものである。しかしながら、第７図および第８
図の議論に先立ち、まず変調された光出力信号が波W1,W
2間の総位相差の関数であることを理解すべきである。
さらに、このような総位相差は、回転により誘起された
Sagnac位相差φ_wsおよび時間により変化する変調により
誘起された位相差φ_wmとからなる。このように、波W1,W
2間の総位相差φ_ｗは、次の式で表現され得る。

φ_ｗ＝φ_ws＋φ_wm …（４） したがって、回転により誘起された位相差φ_wsと同様に
変調により誘起された位相差φ_wmの効果が第８図および
第９図に関連して考慮されるので、曲線80についての水
平軸は、第６図に示すように総位相差が単に回転により
誘起された位相差よりも考慮されることを示すために、
φ_ｗとして表示されている。

今第８図を参照して、光出力信号（曲線80）の強度I_Tに
基づく位相変調φ_wm（曲線94）の効果が議論されるであ
ろう。第８図では、ループ14が静止していると仮定さ
れ、したがって光信号はSagnac効果により影響されな
い。特に、変調により誘起された位相差曲線94はその垂
直軸に対称に曲線80による光出力信号を変化させ、その
ため検出器30により測定される光学的強度は曲線96によ
り示すように、変調周波数の第２次調波に等しい周波数
で定期的に変化することがわかる。上で議論したよう
に、ロックイン増幅器46が変調器38の変調周波数（すな
わち第１次調波）において検出器の出力信号を同期検出
するために信号発生器40（第１図）により能動化される
ので、ならびに検出器出力信号が曲線96により示される
ように変調周波数の第２次調波であるので、増幅器の出
力信号は０であり、かつディスプレイ47は回転速度が０
であることを表示するであろう。たとえ複屈折により誘
起された振幅変動が第６図の曲線84に関して議論したよ
うに、光出力信号中に発生したとしても、第８図の曲線
96は第２次調波周波数を維持し続けるであろうことが理
解されるべきである。このように、この複屈折により誘
起された振幅変動は、増幅器46の出力信号に影響しない
であろう。それゆえに、この発明の検出装置は、実質的
に安定な動作点を与えるものであり、特にループ14が静
止しているとき複屈折の変化に変動されない。

ループ14が回転されるときには、先に議論したように、
逆方向に伝播する波W1,W2はSagnac効果に従い同位相で
シフトされる。Sagnac効果は、変調器38により生み出さ
れる位相差φ_wmに加えて位相差φ_wsを与え、そのため曲
線94全体が第９図に示す位置に等しい量だけ、第８図に
示す位置から同位相で移動される。このことは、光出力
信号が曲線80により非対照的に変化することを引起こ
し、それによって第９図の曲線96に示すようにこの信号
を調波的に歪ませ、結果、曲線98により想像線で示され
るように、変調器38の基本（すなわち第１次調波）周波
数で或る成分を含む。この曲線98のRMS値が回転により
誘起されたSagnac位相差φ_wsのサインに比例することが
わかるであろう。増幅器46は変調器38の基本周波数を有
する信号を検出するので、増幅器46は、ループの回転速
度を表示するための曲線98のRMS値に比例する信号をデ
ィスプレイ47へ出力するであろう。

第９図は、ループ14の（たとえば時計方向の）回転の一
方方向についての光出力信号の強度を表わす。しかしな
がら、ループ14が等しい速さで（たとえば反時計方向
に）逆方向に回転されるならば、光出力信号の強度波形
96は、曲線98が第９図に示される位置から180度シフト
されるように移動されることを除いては、第９図に示す
ものとほぼ同一であることが理解されるであろう。ロッ
クイン増幅器46は、信号発生器40よりの基準信号の位相
と曲線98についてこの180度の位相差とを比較すること
により、曲線98についての180度位相差を検出して、ル
ープの回転が時計方向であるか反時計方向であるかを決
定する。回転方向に依存して、増幅器46は、ディスプレ
イ47に対して正または負のいずれかの信号を出力する。
しかしながら、回転の方向とは無関係に、信号の大きさ
はループ14の回転速度に等しい。

増幅器の出力信号の波形は、曲線100のように第10図で
示される。この曲線100は曲がりくねっており、かつル
ープ14の回転が時計方向あるいは反時計方向であるかに
依存して回転速度０から正または負の方向に変動するこ
とがわかる。さらに、曲線100は、原点に関して対称的
に変動しかつ回転を測定するための相対的に幅の広い動
作範囲を与える、或る実質的に線形の部分102を有す
る。また、曲線100の傾斜は、その全線形動作範囲102に
わたり優れた感度を与える。

このように、同期検出装置を用いることにより、非線形
性の問題、感応しない問題ならびに複屈折により誘起さ
れる振幅変動の問題が減少されすなわち除去される。

この検出装置のさらに他の効果は、変調器38のような人
工の位相変調器の状態が、偏光変調を通じて直接的にあ
るいは間接的に光出力信号における振幅変調を引起こす
という事実に関する。しかしながら、式３に関しての議
論から思い起こされるように、波W1およびW2の変調間の
位相差が180度である特定の周波数で動作させることに
より、波が光出力信号を形成するように重ね合わされる
とき、変調器38により逆方向に伝播する波W1,W2のそれ
ぞれにより誘起される振幅変調の奇数調周波数成分が相
互に相殺される。このように、上述の検出装置は、光出
力信号の偶数調波（すなわち基本周波数）のみを検出す
るものであるため、振幅変調による影響は除去される。
それゆえに、式３により定義される特定の周波数で動作
させることにより、ならびに光出力信号の偶数調波のみ
を検出することにより、この発明の回転センサは、変調
器により誘起される振幅偏光変調とは独立に動作し得
る。

特定の周波数で動作するさらに他の利益は、波W1,W2が
光出力信号を形成するために重ね合わされたとき、この
逆方向に伝播する波W1,W2のそれぞれにおいて変調器38
により誘起された位相変調の偶数調波が相殺することに
ある。これらの偶数調波はこの検出装置により検出され
得る光出力信号にスプリアス偶数調波を生み出すので、
この除去は回転検出の精度を向上させる。

式３で定義される周波数で位相変調器38を動作すること
に加えて、位相変調量を調整し、光出力信号強度の検出
された第１次調波量を最大にすることが好ましい。なぜ
ならば、これにより回転検出感度および精度を改善し得
るからである。第７図、第８図および第９図においてｚ
で示された大きさにより表わされる波W1,W2間の変調器
により誘起された位相差の量が1.84ラジアンであると
き、光出力信号強度の第１次調波は最大となることがわ
かる。これは、２個の重ね合わされた波間の位相差φ_ｗ
と、それぞれ独立の強度I₁,I₂を有する重ね合わされた
波の総強度（I_T）についての次の式に関しより一層理解
され得るであろう。

φ_ｗ＝φ_ws＋φ_wm …（６） φ_wm＝z sin（２πfm t） …（７） φ_ｗ＝φ_ws＋z sin（２πfm t） …（８） cosφ_ｗフーリエ展開は、 で表わされる。

式中J_n（ｚ）は変数ｚのｎ次ベッセル関数であり、ｚは
波W1,W2間の変調器により誘起された位相差のピークの
大きさを示す。

それゆえに、I_Tの第１次調波のみを検出すれば、 となる。

このように、光出力信号強度の第１次調波は、第１次ベ
ッセル関数J₁（ｚ）の値に依存する。ｚが1.84ラジアン
に等しいときJ₁（ｚ）が最大であるので、位相変調の大
きさは、好ましくは、波W1,W2間の変調器により誘起さ
れた位相差（ｚ）の大きさが1.84ラジアンとなるように
選択される。

戻り散乱の影響の低減 周知のように、光ファイバ技術の現状は光学的に完全な
ものではなく、少量の光の散乱を引起こす欠点を有す
る。この減少は、レイリー散乱としてよく知られてい
る。このような散乱は光の一部がファイバから失われる
ことを引起こすけれども、このような損失の量は比較的
小さく、それゆえに、大きな問題ではない。レイリー散
乱に関連する主な問題は、失われる散乱光ではなく、む
しろもとの伝播方向と半体方向にファイバを電するよう
に光が反射されることにある。これは、通常戻り散乱光
として知られている。このような戻り散乱光は逆方向に
伝播する波W1,W2を備える光とコヒーレントであるた
め、伝播する波と強め合いの干渉あるいは弱め合いの干
渉を生じ、それによって装置内にノイズを発生しすなわ
ち検出器30により測定されるように、光出力信号強度に
おけるスプリアス変動をもたらす。

逆方向に伝播する波とコヒーレントな或る波からの戻り
散乱光の一部は、ループ14の中心のコヒーレントの長さ
内で散乱されるものである。このように、光源のコヒー
レンス長を減少させることにより、戻り散乱光と逆方向
に伝播する波との間のコヒーレンスは減少される。戻り
散乱光の残りの部分は、逆方向に伝播する波とコヒーレ
ントではなく、したがってそれらの間の干渉はランダム
に変化し、平均化される。それゆえに、この戻り散乱光
のコヒーレントでない部分は実質的に一定の強度を有
し、結果、光出力信号強度に大きな変動を引起こさな
い。したがって、この発明では、戻り散乱光の影響は、
たとえば１メートル内外の比較的短なコヒーレント長を
有するレーザを光源10として用いることにより減少され
る。特定の実施例によれば、光源10は上述のようにジェ
ネラルオプトロニクスコーポレーションから商業的に入
手し得るようなモデルGO−DIPレーザダイオードであっ
てよい。

戻り散乱光と逆方向に伝播する波との間の強め合い干渉
あるいは弱め合い干渉を防止する代わりの方法は、ルー
プ14の中心にこの装置に付加的な位相変調器（図示せ
ず）を設けることを含む。この位相変調器は、変調器38
と同期されていない。

伝播する波は、ループの周囲を通過する際この付加的な
位相変調器を一度だけ通過するであろう。波が付加的な
位相変調器に達する前に、伝播する波から発生する戻り
散乱については、光源から伝播する波および戻り散乱光
のいずれもが付加的な変調器を通過しないので、戻り散
乱はこの付加的な変調器により変調された位相を有する
ものではないであろう。

他方、波がこの付加的な位相変調器を通過した後に、伝
播する波から発生する戻り散乱については、伝播する波
が付加的な位相変調器を通過したときと、戻り散乱光が
付加的な位相変調器を通過したときとの２度、効果的に
位相変調されるであろう。

このように、付加的な位相変調器が位相シフトφ（ｔ）
を導入するならば、ループ14の中心以外のすべての点に
由来する戻り散乱波は、０または２φ（ｔ）のいずれか
の位相シフトを有し、そのいずれかは伝播する波につい
てのφ（ｔ）位相シフトに関して変化する時間である。
この干渉を変化させる時間は、平均化し、戻り散乱光の
影響を有効に除去する。

戻り散乱光からの強め合い干渉または弱め合い干渉を防
止する他の代わりの方法では、変調器38と同期されてい
ない付加的な位相変調器は、光源10の出力側に導入され
得る。

この場合、ループ14の中心以外のすべての点で発生する
戻り散乱は、戻り散乱光が発生する伝播する波よりも、
光源10から検出器30までの様々な光学的経路長を有する
であろう。

このように、伝播する波はループ14を１度通過し、他方
戻り散乱波およびそれが由来する伝播する波はループ14
の一部を２度通過する。この部分がループの２分の１で
あるならば、経路長は異なる。

経路長が異なるので、検出器30に達する伝播する波は、
同時に検出器30に達する戻り散乱波よりも異なる回数だ
け光源10で発生されねばならない。

光源10において付加的な位相変調器により投入される位
相差は、伝播する波に対して位相差φ（ｔ）を導入する
が、散乱光に対しては位相差φ（ｔ＋ｋ）を投入し、こ
のここでＫは、波がループ14を通過する間の時間差を示
す。φ（ｔ＋ｋ）がφ（ｔ）に関して時間により変化す
るので、戻り散乱干渉は、時間的に平均化され、戻り散
乱の影響を有効に除去する。

周囲の磁場の影響の低減 地磁気による磁場のような周囲の磁場は、逆方向に伝播
する波W1,W2間の位相差を導入することにより、この発
明の回転検出精度に制限を与えることがわかっている。
このような磁場は、逆方向に伝播する波W1,W2のいずれ
かの位相を、相互に相対的に反対方向にシフトさせ、一
方を導き他方を遅延させる。

波W1,W2のこの位相シフトは、波W1,W2の伝播方向に平行
なＢ場を有する周囲の磁場の成分に基づくものである。
この磁場成分は、ファラデー効果としてよく知られてい
る現象を生じ、このファラデー効果は、各波についての
偏光方向を回転させる。これは、この明細書においてフ
ァラデー回転として示される。光波の偏光を各偏光モー
ドで伝播する逆方向回転する２個の円偏光成分の合成と
して表現すれば、この磁場は、或る偏光モードでの光の
伝播速度を減少させ、他方他のモードでの光の伝播速度
を増加させることにより、このようなファラデー効果を
導くものと考えられ得る。

光波の偏光は、その楕円の程度により特徴付けられ得
る。楕円性が０であるならば、偏光は通常「直線」とし
て示される。この状態では、等しい量の光が各モードに
存在する。同様に、楕円度が１であるならば、この偏光
は円偏光として示され、すべての光が単一のモードとな
るであろう。さらに、楕円度が０と１との間にあると
き、この偏光は楕円偏光として示され、かつこのモード
は光の量と等しくはない。

波の偏光が直線であるとき、ファラデー効果に基づく偏
光モードの伝播速度における差の変化は、波の位相には
何ら影響しない。しかしながら、波の偏光が直線以外の
場合（すなわち楕円あるいは円偏光）、伝播速度におけ
る差の変化は、波の位相のシフトを引起こし、このよう
な位相シフト量は偏光の楕円度に依存する。偏光が円偏
光または楕円偏光であるとき、上述のように、２個の偏
光モードのそれぞれにおいて等しくない量の光が存在す
るので、一方のモードの伝播速度が増大するならば、他
方は減少し、合計の効果は波の伝播速度を増加または減
少させ、それによって波の位相をシフトさせる。たとえ
ば、ファラデー効果が１次モードについての伝播速度を
増大させ、かつ２次モードについての速度を減少させる
と仮定すれば、さらに１次モードの光が２次モードの光
よりもより拡がりを有するものと仮定すれば、このファ
ラデ効果は位相シフトをもたらすであろう。他方、２次
モードにおける光が１次モードよりもより拡がっている
と仮定すれば、ファラデー効果は遅延層をもたらすであ
ろう。

上で示したように、ファラデ効果から得られる位相シフ
トは、波W1,W2がループ14を介して逆方向に伝播すると
き、波W1,W2についての直線偏光を維持することにより
除去され得る。残念ながら、しかしながら、現在入手し
得る光ファイバは、ファイバを波W1,W2を通過するとき
偏光の各状態を変化させる残留複屈折を有するものであ
るため、これを実現することは困難である。たとえば、
波W1,W2がループ14に導入されたとき直線偏光であるな
らば、波がループ14を通過するとき、このような残留複
屈折がこの偏光をたとえば楕円のように変化させるであ
ろう。したがって、各波W1,W2がループ14を出て行くと
きファラデ効果に基づく位相シフトを示す。さらに、第
１図の実施例では、これらの位相シフトは半体方向であ
り、したがって波W1,W2間の位相差を生み出す。

前述の説明は、実施例を参照することによりより一層理
解され得る。この議論を単純化するために、多巻回ルー
プよりもむしろ単一巻回ループであるように示されてい
る第１図の回転センサのループ部分を、第11図に示す。
さらに、ファイバの残留複屈折は、参照番号117で示さ
れる点において、ループ14の中心に集中して存在すると
考えられる。また、地磁気の磁場（Ｂ場）は、矢印118
により示される方向にループの平面内に存在すると考え
られ、そのためこのＢ場は第11図で観察されるように、
ループの上部および底部に存在するファイバにほぼ平行
である。第１図の議論から思い起こされるように、波W
1,W2は、ループ14内に入るとき直線偏光でありかつ偏光
制御器36はこのファイバの複屈折を補償するように調整
されており、そのため波W1,W2がループ14から出て行く
とき、波W1,W2の偏光もまた直線である。さらに、ファ
イバの複屈折がループ14の周囲に対称に分散されている
限り、第11図の場合のように、そのように調整された制
御器36とともに波W1,W2の偏光は、ループ14の任意の点
の場合と同様であるだろう。この実施例では、ループ11
7の中心における複屈折が、４分の１波長だけ各波の位
相を変化させると考えられ、そのため曲線偏光の光は円
偏光に変換され、かつ逆の場合も同様となる。このよう
に、位相を等しい量だけすなわち４分の１波長だけシフ
トさせることにより、制御器36がこの位相の変化を補償
するように調整される。

直線偏光波W1がループ14を横切り始めるとき、制御器36
の複屈折は、その偏光状態をたとえば右手円偏光に変換
させる。この波W1がループ14の上部部分を通過すると
き、その位相はファラデー効果により、場118の存在に
基づきシフトされるであろう。ループ14の中心117にお
いて残留複屈折に達すると、波W1の円偏光は直線偏光に
変換されるであろう。波W1の偏光がループ14の底部部分
全体を通じて直線であり続けるので、場118は波W1に何
ら影響を与えないであろう。同様に、ループの下方部分
を最初に横切る波W2はこの下方部分で場118により影響
されない。なぜならばその偏光は点117における複屈折
に達するまで直線であり続けるであろうからである。こ
の点117において、波W2の偏光はたとえば右手円偏光に
変換されしたがって波W2がループの上部部分を横切る
と、その位相はファラデー効果により、場118の存在に
基づきシフトされるであろう。しかしながら、波W1,W2
がループ14の上部部分を同一の偏光で反対方向に伝播す
るが、場118が同一方向であり続けるため、場118により
誘起される波W1,W2の各位相シフトは反対方向となるで
あろう。このように、波W1,W2がファラデー効果により
結合器34に到達するとき、波W1,W2間には位相差が存在
するであろう。それゆえに、周囲の磁場は光ファイバ回
転センサにおける非可逆性挙動の原因となることがわか
る。

ファラデ効果による周囲の磁場により引起こされる回転
検出誤差を除去するために、この発明は、第12図に示
す、回転センサをシールドしあるいは分離するための、
特にこのような周囲の磁場からループ14と結合器34とを
シールドしすなわち分離するためのハウジング110を含
む。示した実施例では、ハウシング110は、周囲の磁気
的環境から回転センサを有効にシールドするのに充分な
透磁性を有するμメタルからなる円筒状チューブを備え
る。ハウジング110の大きさは、この回転センサの構造
的な大きさと周囲の磁場のホスティリティとを適合する
ように選ばれる。特定の実施例によれば、μメタルのシ
ールドは、直径７インチ、長さ18インチおよび厚み16分
の１インチである。いずれの場合でも、用いる大きさお
よび材料は、好ましくは、回転センサの検出精度と等し
い量だけ、ファイバへ悪影響を与える磁場を減少すべき
である。すなわち、磁場強度の減少は、回転検出精度が
このような磁場により生じたファラデー効果によって制
限されないようなものであるべきである。周囲の磁場
が、すべて、地磁気による磁場（すなわち約0.5ガウス
の磁場）に基づくものであると仮定すれば、上述のシー
ルドの例は、磁場を約100ないし0.005のファクタだけ減
少させ、これは約0.1度／時間の長期間の安定性を達成
するのに必要なものである。

ループ14を含む回転センサの光ファイバ構成要素が、ハ
ウジング110内に取付けられた基部プレート112上に取付
けられ得る。ハウジングの両端部は、μメタルキャップ
114により閉じられており、その一方は増幅器ライン48
および変調器ライン39の通過のための適切な開口116を
有する（第１図）。

光出力信号からの光源10の分離 第１図に関しての議論から想起されるように、光源10か
らの入力光の一部が結合器26により、ファイバ28に結合
され、ここで「NC」で印された非反射性未満で失われ
る。さらに、波W1,W2がループ14から戻り、かつ光出力
信号を形成するために結合されるとき、この信号の一部
が結合器34のポートＣを介して失われる。出力信号の残
りの部分は光源10の方向に戻るように伝播し、光源10で
は光出力信号の一部が結合器26により光検出器30への伝
播のために、ファイバ12からファイバ28まで結合され
る。光出力信号の残りの結合されていない部分は、レー
ザ光源10にファイバ12を介して伝播するが、失われる。
結合器26,34が50％の結合効率を有すると仮定すれば、
結合器26,34から生じるこの装置の損失は87.5％であ
る。結合器26単独では、光出力におけるこの損失は67.5
％となる。

これらの装置の損失を減少するために、この発明は、第
13図に示すように、光源10と偏光制御器24との間に配置
された光ファイバからなる分離器120を含む。この分離
器120は、偏光子122と、磁気回転子すなわちファラデ回
転子124とを備える。この実施例では、結合器26（第１
図）の必要性が、偏光子122により遮断される光の強度
を測定するために検出器30を配置することにより除去さ
れる。この光は、レンズ126により光検出器30上に焦点
が合わされる。

光ファイバ分離器の動作は、第14図および第15図を参照
して、より一層明確に理解され得る。まず第14図を参照
して、偏光子122により通過される光の偏光は、光源10
により生み出された光と整合されそのためファイバ12に
導入されるすべての光が偏光子122を通過し、磁気回転
子124に至る。しかしながら、この偏光整合は制御器24,
36に関して上で議論した形式の偏光制御器により達成さ
れ得ることが理解されるであろう。この議論のために、
光源10により発生した光を垂直方向の直線偏光と仮定
し、かつ偏光子122はこの方向の偏光を通過させ、他方
他の方向の偏光を遮断すると仮定する。この直線偏光
は、第14図において矢印WSで表わされている。

第14図から明らかなように、光源10により発生した光源
光WSは、偏光子122を通過する際の偏光を変化されな
い。しかしながら、この光が回転子124を通過すると
き、その偏光方向は45度だけ回転される。第13図に戻
り、次に、この光WSは偏光制御器24を介して伝播し、こ
の偏光制御器24ではその偏光は前に議論したように、偏
光子32を介してより効果的に通過するために調整され
る。たとえば、偏光子32が直線で垂直方向の偏光を有す
る光を通過するように設計されているならば、制御器24
は、回転子124により発生されたものと反対方向に、45
度だけ偏光の方向を回転するように調整されており、そ
のためこの光は再度垂直に変更される。次に、この光は
ループ14の周囲を伝播させるために、結合器34により逆
方向に伝播する波W1,W2に分離される。ループ14を横切
った後、波W1,W2は結合器34により再結合され、偏光子3
2を介して逆に伝播する光出力信号を形成する。偏光制
御器36が、逆方向に伝播する波の偏光を調整するのに用
いられ、そのため光出力信号がたとえば直線の垂直方向
の偏光で、偏光子32を有効に通過することを思い起こす
であろう。可逆装置である、偏光制御器24は、次に、光
出力信号の偏光の方向を45度だけ回転し、そのため、制
御器24から出ていくとき、制御器24に入ったときの光源
光と同一の偏光を有する。したがって、第15図に示すよ
うに、光出力信号WOが、観察者から見て、分離器120を
出ていく光源光WS（第14図）の偏光と同一の偏光で分離
器120に入るように示されている。光出力信号WOが回転
子124を通過するとき、偏光の方向はさらに45度だけ回
転される。偏光の方向が光の伝播方向と無関係に同一で
あることが回転子124の独特の特徴である。このよう
に、光源の光の最初の45度の回転と、光出力信号の第２
の45度の回転とが、光出力信号WOが回転子124を離れる
とき水平方向の偏光を有するように加わる。偏光子122
が通過する偏光に垂直な偏光を遮断するので、光出力信
号WOは、偏光子122を介して光源10まで伝播することを
防止される。偏光子122はファイバ12からの光を結合
し、その結果信号WOが方向性をもって分散する光の中で
偏光子122から発せられる。好ましくは、偏光子122は、
偏光子32に関して上で議論したものと同一の形式のもの
である。この形式の偏光子により遮断された光は相対的
に小さな入射角（たとえば20度）を有する直線的な光線
でそこから発せられ、したがって検出器30の感光性表面
は、特別に大きくあるいは独特の形状を有する必要はな
い。示した実施例では、この感光性表面は約１ミリの径
を有する。

この光は、上で述べたようにレンズ126を用いて検出器3
0上に焦点を合わすことにより、検出器30上に投射され
る。代わりに、たとえば500ミクロンのコア径を有する
光ファイバ（図示せず）を検出器30へ光を導くために用
いることができ、このファイバの一方端部を偏光子の真
近に位置決めすることにより、偏光子により遮断された
光をファイバに導入することができ、かつファイバの他
方端部を位置決めすることにより、ファイバからの光を
検出器30上に入射させることができる。たとえ偏光子12
2により遮断されたすべての光がたとえば焦点レンズあ
るいは案内ファイバのアラインメントの若干のずれに基
づき、検出器30の感光性表面上に投射されないとして
も、結合器26（第１図）の除去により生じる光出力信号
の強度の増加によりより以上にこれは補償されることが
わかる。

さらに、光がこの偏光子により遮断されたとき、偏光子
122から発せられた上述の直線光の方向は、他の伝播方
向よりも或る伝播方向から異なるものであるだろう。す
なわち、或る方向での伝播については、光は偏光子122
の一方側で発せられ、他方他の方向での伝播について
は、光は偏光子の他方側に発せられる。それゆえに、た
とえ光源光の偏光が偏光子を通過した光と正確に同一で
ない場合であっても、すべての偏光子により遮断された
光源光は検出器の方向を向かず、したがって光出力信号
強度の測定に干渉を与えない。

第16図に示すように、磁気光学回転子は、曲線部分と直
線部分とを有する一連のファイバループを与えるよう
に、軸170に巻回されたファイバ132を備える。軸170は
アルミニウムのような非磁性材料からなり、断面四角形
の中央バー部分170を備える。１対の円筒状部分174,176
は、中心部分172の両端部に形成されており、それらに
対して垂直である。この円筒部分174,176は、相互に直
角をなすように配向されている。第16図において観察さ
れるように、円筒状部分174は中央部分172の各平行側面
から突出する、右端部175（ａ）および左端部175（ｂ）
を有する。同様に、円筒状部分176は、中央部分172の各
平行側面から突出する、上端部177（ａ）および下端部1
77（ｂ）を有する。さらに、円筒部分174,176は、中心
部分172の側面と等しく、あるいはこれよりも大きい径
を有する。

ファイバ132は、まず円筒部分176の上端部177（ａ）の
周囲に巻回されて、２個の直線部分180,182に結合する
曲線状ファイバ部分178を形成する。次に、このファイ
バは水平方向円筒部分174の左端部175（ｂ）の周囲に巻
回されて、直線部分184と直線部分182とを接続する曲線
部分183を形成する。この巻回は、曲線部分184を直線部
分188に接続するために、垂直方向の円筒部分176の下端
部177（ｂ）の周囲に他の曲線部分186を形成することに
より続く。最後に、他の曲線部分190が、直線部分188を
直線部分192と接続するために水平部分174の右端部175
（ｂ）の周囲にファイバ132を巻回することにより形成
される。この巻回は、直線部分180,182,184,188,192が
相互に平行であるようになされることが理解され得る。
さらに、ファイバを前述のように巻回することにより、
曲線部分178,186が水平方向平面内に存在し、曲線部分1
83,190が垂直平面内に存在する。

説明を明確にするために、単に４個の巻回部（曲線部
分）のみが第16図のファイバ132に設けられているが、
ファイバ132はさらに多くの巻回部を与えるように同一
の方法で巻回されていてもよい。さらに、以下の記載か
ら理解され得るように、曲線部分は２分の１回転を備え
るように示されているが、これはＮ＋1/2回転（ｎは整
数）を備え、さらに第16図に示すように直線部分が位置
決めされることを許容する。

軸170を第17図に示すように磁石200の極間に位置決めす
ることにより磁場がファイバ132に与えられ、そのため
この磁石のＢ場はファイバ132の直線部分に平行であ
る。磁石200はいずれの形式すなわち形状を有するので
あってもよい。たとえば、電磁石あるいは永久磁石のい
ずれであってもよい。さらに、この磁石は、たとえばト
ロイド形状をしていてもよく、または馬蹄形のものであ
ってもよい。

光が直線部分180,182,184,188,192を介して伝播すると
き、その偏光方向はファラデー効果より磁場により回転
される。第16図に示すようにファイバ132が巻回される
と、ファイバ132を伝播する光は或る直線部分から他の
直線部分へ通過する際その偏光の方向を逆転する。した
がって、光はたとえば直線部分180,184,192を介してＢ
場と同一の方向に伝播するが、たとえば直線部分182,18
8を介してＢ場から方向に伝播するであろう。それゆえ
に、磁場はファラデ効果によりその偏光を回転し、その
ため固定の（すなわち静止した）観察者の視点からは、
いずれかの２個の隣接する直線部分180,182,184,188,19
2におけるファラデー回転が同一方向であるように見え
るであろう。しかしながら、たとえこれらの回転が同一
の方向であったとしても、これらは通常、相互に加わる
わけではない。なぜならば、曲線部分178,183,186,190
の周囲に伝播することにより、或る直線部分での（静止
した観察者から見た）偏光の方向が逆転され、隣接する
直線部分の光と鏡像をなし、したがっていずれかの２個
の直線部分におけるファラデー効果による回転が相殺
し、合計０の回転を与えるからである。第16図の磁気光
学回転子は、曲線部分178,183,186,190を形成すること
により、（すなわち円筒状部分174,176の直径と、ファ
イバ132の巻回数とを選択することにより）この問題を
解消し、そのためこれらの曲線部分は、２分の１波長の
偏光モードすなわち180度の位相差の光間に空間的な分
離を与えるのに充分な直線複屈折をそれぞれ生み出す。
このことは、より有利には、観察者から見た偏光方向が
各直線部分180,182,184,188,192のいずれかにおいて同
一であるようにし、そのためファラデ回転は相互に相殺
するよりも相互に加わり合う。したがって、一連の直線
部分を設けることにより、たとえ１個の直線部分につい
てのファラデ回転が比較的小さいものであっても、大き
なファラデ回転が得られる。

ファイバ132に与えられる磁場（Ｂ場）の強度がほぼ100
0ガウスであるならば、以下に記載される特性により巻
回されたファイバが、いずれの方向でもファイバを伝播
する光に対して45度の総ファラデー回転を与えるであろ
う。このように、光波が或る方向でファイバ132を伝播
するならば、ならびに他の方向でファイバを戻るなら
ば、合計のファラデー回転は90度となるであろう。この
ファラデ回転の量は、第14図および第15図に関して議論
したように、光学的分離器としてこの磁気光学回転子を
用いることを許容する。

たとえば、或る実施例では、合計32の巻回部が用いられ
る。この実施例の特性は以下のとおりである。

曲線部分の数:32 直線部分の数:33 １個の直線部分の長さ:12cm 軸上円筒部分の径:2.5cm 各曲線部分の巻回数:1.5 ファイバの外径:110ミクロン 光の波長:0.633ミクロン ファイバの全長:4メートル すべて概略値である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 ３１９３１１ (32)優先日 1981年11月９日 (33)優先権主張国 米国（ＵＳ） 審判番号 平3−15929 (72)発明者 レフイ−バ・エルベイ・シ− アメリカ合衆国94303カリフオルニア州パ ロ・アルト・モレノ・アベニユ992 (72)発明者 バ−グ・ラルフ・アラン アメリカ合衆国94303カリフオルニア州パ ロ・アルト・モレノ・アベニユ992 (56)参考文献 特開 昭55−93010（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−94680（ＪＰ，Ａ) 英国特許2050598（ＧＢ，Ａ) 「ＰＲＯＣＥＥＤＩＮＧ ＯＦ ＴＨＥ ＳＯＣＩＥＴＹ ＯＦ ＰＨＯＴＯ−Ｏ ＰＴＩＣＡＬ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴＡＴ ＩＯＮ ＥＮＧＩＮＥＥＲＳ，ＶＯＬ. 157（1978）」Ｐ．131〜Ｐ．136 「Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．Ｖｏ ｌ．35 Ｎｏ．12（1979）」Ｐ．914〜Ｐ. 917 「ＯＰＴＩＣＳ ＬＥＴＴＥＲＳ Ｖｏ ｌ．５ Ｎｏ．11（1980）」Ｐ．479〜Ｐ. 481 「ＯＰＴＩＣＳ ＬＥＴＴＥＲＳ Ｖｏ ｌ．５ Ｎｏ．５（1980）」Ｐ．173〜Ｐ. 175

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】第１の直線部（12A−12E）、ループ部（1
   4）及び第２の直線部（12F、12G）を順次構成している
   中断のない光ファイバ； 該第１の光ファイバ直線部の端に光学的に結合され、該
   第１の光ファイバ直線部を経由して該光ファイバループ
   部へと光を伝播している光源（10）； 該光ファイバループ部内の光の位相を変調するための位
   相変調器（38）； 別の付加光ファイバ（28）；および 該付加光ファイバ中の光を光出力信号として検出して該
   検出された光出力信号に応答して該光ファイバループ部
   の回転速度を決定している検出手段（30、46）とからな
   るサニャック型光ファイバ回転センサであって、 該第１と第２の光ファイバ直線部のコアが局所的に平行
   に並置されて第１のエバネセントフィールド結合をな
   し、該第１の光ファイバ直線部中の光の一部を該第２の
   光ファイバ直線部へと導入して該光ファイバループ部を
   反対方向に回って伝播する２つの光に該光源からの光を
   分け、そして該第１の光ファイバ直線部、該光ファイバ
   ループ部、それから該第２の光ファイバ直線部へと伝播
   してきた該第２の光ファイバ直線部中の光の一部を該第
   １の光ファイバ直線部へと戻して該光ファイバループ部
   を反対方向に伝播する２つの光が該第１の光ファイバ直
   線部上で重畳されるようにしており、 該変調器の変調周波数は、該光ファイバループ部を逆方
   向に伝播する２つの光波に対する位相変調間の位相差が
   該第１の光ファイバ直線部上で重畳されるとき180゜に
   近づくよう、該変調器の動作可能な最高実用周波数とな
   るよう選ばれ、 該第１の光ファイバ直線部と該付加光ファイバのコアが
   局所的に平行に並置されて第２のエバネセントフィール
   ド結合をなし、該第１の光ファイバ直線部上に重畳され
   ている２つの光の一部を該付加光ファイバへと導入して
   おり、そして 該第１と第２のエバネセントフィールド結合の間の該第
   １の光ファイバ直線部が複屈折性の直線偏光子（32）を
   形成し、該直線偏光子は該光ファイバループ部を伝播す
   る光が直線偏光されるよう単一の直線偏光のみの光を通
   過させるものである光ファイバ回転センサ。
2. 【請求項２】請求の範囲第１項に記載の回転センサにお
   いて、 該検出器は、光出力信号における該変調周波数の基本周
   波数成分のみを検出するための該位相変調器に同期した
   ロックイン増幅器（46）を含むものであるサニャック型
   光ファイバ回転センサ。
3. 【請求項３】請求の範囲第２項に記載の回転センサにお
   いて、 該検出装置のロックイン増幅器は該変調周波数を中心と
   する狭帯域フィルタ特性を与える増幅器（46）からなる
   ものであるサニャック型光ファイバ回転センサ。
4. 【請求項４】請求の範囲第１項に記載の回転センサにお
   いて、 該位相変調器で誘起された振幅変調の奇数高調波成分が
   該選択された変調周波数で打ち消されているサニャック
   型光ファイバ回転センサ。
5. 【請求項５】請求の範囲第１項に記載の回転センサにお
   いて、 該変調器の変調周波数はc/2nLとして選ばれ、ここでＬ
   は光ファイバに沿って測られた該位相変調器と該光ファ
   イバループ部の一端との間の長さと該位相変調器と該光
   ファイバループ部の他端との間の長さの差、ｃは光の自
   由空間速度、そしてｎは該光ファイバループ部における
   等価屈折率であるサニャック型光ファイバ回転センサ。
6. 【請求項６】請求の範囲第１項に記載の回転センサにお
   いて、 該光ファイバループ部は支持体上の周りの複数の巻回か
   らなり、該巻回の中央部は該支持体に接して内側にそし
   て該巻回の両端は該支持体の外側に位置するようになっ
   ており、該光ファイバループ部を形成する光ファイバの
   両端が該中央部に関し対称となるよう構成されているサ
   ニャック型光ファイバ回転センサ。
7. 【請求項７】請求の範囲第１項に記載の回転センサにお
   いて、 該第１のエバネセントフィールド結合個所と該光ファイ
   バループ部との間の該第１の光ファイバ直線部に該光フ
   ァイバループ部を伝播する光の偏光を制御する偏光制御
   器（36）が設けられているサニャック型光ファイバ回転
   センサ。
8. 【請求項８】請求の範囲第７項に記載の回転センサにお
   いて、 該偏光制御器は複数巻回の光ファイバコイルとして形成
   され、該コイルの直径は該光ファイバにストレスを与え
   て複屈折性を生じさせることで該ループを伝播する光波
   の偏光を制御しているサニャック型光ファイバ回転セン
   サ。
9. 【請求項９】請求の範囲第１項に記載の回転センサにお
   いて、 周囲の磁場から該光ファイバループ部を遮蔽して、該ル
   ープ中を伝播する光波上への磁場の影響を軽減する遮蔽
   （110）を含むサニャック型光ファイバ回転センサ。
10. 【請求項１０】請求の範囲第９項に記載の回転センサに
    おいて、 該遮蔽は高透磁率材料の該光ファイバループ部のための
    ハウジングからなるサニャック型光ファイバ回転セン
    サ。