JPH09318368A - 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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- JPH09318368A JPH09318368A JP8138633A JP13863396A JPH09318368A JP H09318368 A JPH09318368 A JP H09318368A JP 8138633 A JP8138633 A JP 8138633A JP 13863396 A JP13863396 A JP 13863396A JP H09318368 A JPH09318368 A JP H09318368A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical fiber
- light
- light source
- coupler
- earth element
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Abstract
(57)【要約】
【課題】光源として希土類元素ドープ光ファイバを用い
る光ファイバジャイロの構造を簡単化することを目的と
する。 【解決手段】 光源と受光器と２つのカプラと光ファイ
バループとを含む光ファイバジャイロにおいて、光源は
希土類元素ドープ光ファイバと励起用光源とを含み、希
土類元素ドープ光ファイバは第１のカプラの一端に接続
され励起用光源は第１のカプラの他端に接続されてい
る。
る光ファイバジャイロの構造を簡単化することを目的と
する。 【解決手段】 光源と受光器と２つのカプラと光ファイ
バループとを含む光ファイバジャイロにおいて、光源は
希土類元素ドープ光ファイバと励起用光源とを含み、希
土類元素ドープ光ファイバは第１のカプラの一端に接続
され励起用光源は第１のカプラの他端に接続されてい
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は光のサグナック効果を利
用して角速度を検出するための光ファイバジャイロに関
する。
用して角速度を検出するための光ファイバジャイロに関
する。
【０００２】
【従来の技術】光のサグナック効果を利用して角速度を
計測する光ファイバジャイロには、干渉型と共振型が知
られている。干渉型の光ファイバジャイロは、典型的に
は、光ファイバループよりなる１本の長い光路に互いに
反対方向に光を伝播させこの２つの伝播光を合成して干
渉光を生成し、この干渉光に含まれる位相差より角速度
を求めるように構成されている。
計測する光ファイバジャイロには、干渉型と共振型が知
られている。干渉型の光ファイバジャイロは、典型的に
は、光ファイバループよりなる１本の長い光路に互いに
反対方向に光を伝播させこの２つの伝播光を合成して干
渉光を生成し、この干渉光に含まれる位相差より角速度
を求めるように構成されている。
【０００３】図４を参照して従来の干渉型のうち位相変
調方式の光ファイバジャイロを説明する。光ファイバジ
ャイロは、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、１０６と
を有する。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。
調方式の光ファイバジャイロを説明する。光ファイバジ
ャイロは、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、１０６と
を有する。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。
【０００４】光源１０１より出力された光は第１のカプ
ラ１０５及び偏光子１０４を経由して第２のカプラ１０
６に導かれ、この第２のカプラ１０６によって２つの光
に分岐される。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。
ラ１０５及び偏光子１０４を経由して第２のカプラ１０
６に導かれ、この第２のカプラ１０６によって２つの光
に分岐される。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の間に位相差Δφが
生ずる。この位相差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の間に位相差Δφが
生ずる。この位相差Δφは角速度Ωに比例し、次の式で
表される。
【０００６】
【数１】Δφ＝（２πＬＤ／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、Ｄ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、Ｄ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】信号発生器１０９は角周波数をωP の基準
信号を生成し、それを位相変調器１０８及び同期検波器
１１０に供給する。位相変調器１０８は、信号発生器１
０９から供給された角周波数をωP の基準信号によって
光ファイバループ１０３内を互いに反対方向に伝播する
光を位相変調する。
信号を生成し、それを位相変調器１０８及び同期検波器
１１０に供給する。位相変調器１０８は、信号発生器１
０９から供給された角周波数をωP の基準信号によって
光ファイバループ１０３内を互いに反対方向に伝播する
光を位相変調する。
【０００９】位相変調器１０８は光ファイバループ１０
３の一端に配置されており、光ファイバループ１０３内
を右周りに伝播する光は光ファイバループ１０３の出口
で位相変調され、左周りに伝播する光は光ファイバルー
プ１０３の入口で位相変調される。
３の一端に配置されており、光ファイバループ１０３内
を右周りに伝播する光は光ファイバループ１０３の出口
で位相変調され、左周りに伝播する光は光ファイバルー
プ１０３の入口で位相変調される。
【００１０】光ファイバループ１０３を互いに反対方向
に伝播した光は第２のカプラ１０６によって合成され、
干渉光が生成される。斯かる干渉光は偏光子１０４、第
１のカプラ１０５を経由して受光器１０２によって検出
される。受光器１０２によって出力される電流信号は電
流・電圧変換器１０７によって電圧信号Ｖに変換され
る。斯かる電圧信号Ｖは次のように表される。
に伝播した光は第２のカプラ１０６によって合成され、
干渉光が生成される。斯かる干渉光は偏光子１０４、第
１のカプラ１０５を経由して受光器１０２によって検出
される。受光器１０２によって出力される電流信号は電
流・電圧変換器１０７によって電圧信号Ｖに変換され
る。斯かる電圧信号Ｖは次のように表される。
【００１１】
【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−・・・｝］
【００１２】ここで、ｚは位相変調度、Ｊ0 、Ｊ1 、Ｊ
2 、・・・はベッセル関数、Ｋは比例定数、ｔは時間で
ある。
2 、・・・はベッセル関数、Ｋは比例定数、ｔは時間で
ある。
【００１３】同期検波器１１０は、信号発生器１０９か
ら供給された角周波数をωP の基準信号によって電圧信
号Ｖを同期検波する。それによって出力電圧Ｖに含まれ
る角周波数ｎωP 成分のうち角周波数成分ωP が同期検
波され、ｓｉｎΔφに比例する出力２ＫＪ1 （ｚ）ｓｉ
ｎΔφが出力される。こうして、サグナック位相差Δφ
を求めて、数１の式より角速度Ωが求められる。
ら供給された角周波数をωP の基準信号によって電圧信
号Ｖを同期検波する。それによって出力電圧Ｖに含まれ
る角周波数ｎωP 成分のうち角周波数成分ωP が同期検
波され、ｓｉｎΔφに比例する出力２ＫＪ1 （ｚ）ｓｉ
ｎΔφが出力される。こうして、サグナック位相差Δφ
を求めて、数１の式より角速度Ωが求められる。
【００１４】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。セロダイン方式では、図示のように、位
相変調器１０８の他に更にセロダイン位相変調器１０
８’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。セロダイン方式では、図示のように、位
相変調器１０８の他に更にセロダイン位相変調器１０
８’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。
【００１５】光ファイバループ１０３内を右周りに伝播
する光は、光ファイバループ１０３の入口でセロダイン
位相変調器１０８’によってセロダイン変調され、光フ
ァイバループ１０３の出口で位相変調器１０８によって
位相変調される。光ファイバループ１０３内を左周りに
伝播する光は、光ファイバループ１０３の入口で位相変
調器１０８によって位相変調され、光ファイバループ１
０３の出口でセロダイン位相変調器１０８’によってセ
ロダイン変調される。
する光は、光ファイバループ１０３の入口でセロダイン
位相変調器１０８’によってセロダイン変調され、光フ
ァイバループ１０３の出口で位相変調器１０８によって
位相変調される。光ファイバループ１０３内を左周りに
伝播する光は、光ファイバループ１０３の入口で位相変
調器１０８によって位相変調され、光ファイバループ１
０３の出口でセロダイン位相変調器１０８’によってセ
ロダイン変調される。
【００１６】光源１０１は発光ダイオード（ＬＥＤ）又
はスーパー・ルミネッセント・ダイオード（ＳＬＤ）等
の半導体発光素子が使用される。光源１０１として希土
類元素添加（ドープ）光ファイバが使用されることがで
きる。希土類元素は、エルビウムＥｒ、ネオジムＮｄ、
プラセオジムＰｒ等が使用される。
はスーパー・ルミネッセント・ダイオード（ＳＬＤ）等
の半導体発光素子が使用される。光源１０１として希土
類元素添加（ドープ）光ファイバが使用されることがで
きる。希土類元素は、エルビウムＥｒ、ネオジムＮｄ、
プラセオジムＰｒ等が使用される。
【００１７】図５を参照して従来の光ファイバジャイロ
の他の例を説明する。この例は、特開平４−９８１１７
号に開示されたものであり、詳細は同公報を参照された
い。光源１０１は希土類元素ドープ光ファイバ１０１Ａ
と励起用光源１０１Ｂと光アイソレータ１０１Ｃとダイ
クロイックミラー１０１Ｄとを含む。本例の光ファイバ
ジャイロは図４に示した従来の光ファイバジャイロと比
較して、光源１０１の構成が異なりそれ以外は同様な構
成であってよい。
の他の例を説明する。この例は、特開平４−９８１１７
号に開示されたものであり、詳細は同公報を参照された
い。光源１０１は希土類元素ドープ光ファイバ１０１Ａ
と励起用光源１０１Ｂと光アイソレータ１０１Ｃとダイ
クロイックミラー１０１Ｄとを含む。本例の光ファイバ
ジャイロは図４に示した従来の光ファイバジャイロと比
較して、光源１０１の構成が異なりそれ以外は同様な構
成であってよい。
【００１８】希土類元素ドープ光ファイバ１０１Ａはエ
ルビウムドープ光ファイバ（ＥＤＦ）であってよい。励
起用光源１０１Ｄは半導体レーザ（ＬＤ）が用いられて
よい。
ルビウムドープ光ファイバ（ＥＤＦ）であってよい。励
起用光源１０１Ｄは半導体レーザ（ＬＤ）が用いられて
よい。
【００１９】励起用光源１０１Ｂからの励起光はダイク
ロイックミラー１０１Ｄによって偏向され希土類元素ド
ープ光ファイバ１０１Ａに導かれる。励起光によって希
土類元素ドープ光ファイバ１０１Ａは発光する。希土類
元素ドープ光ファイバ１０１Ａからの光はダイクロイッ
クミラー１０１Ｄ及び光アイソレータ１０１Ｃを経由し
て第１のカプラ１０５に導かれる。
ロイックミラー１０１Ｄによって偏向され希土類元素ド
ープ光ファイバ１０１Ａに導かれる。励起光によって希
土類元素ドープ光ファイバ１０１Ａは発光する。希土類
元素ドープ光ファイバ１０１Ａからの光はダイクロイッ
クミラー１０１Ｄ及び光アイソレータ１０１Ｃを経由し
て第１のカプラ１０５に導かれる。
【００２０】上述のように、第１のカプラ１０５に導か
れた光は偏光子１０４を経由して第２のカプラ１０６に
導かれ、２つの光に分岐される。２つの光は光ファイバ
ループ１０３を互いに反対方向に伝播し、第２のカプラ
１０６によって合成され、干渉光が生成される。この干
渉光は偏光子１０４を経由して再び第２のカプラ１０５
に導かれ、受光器１０２によって受光される。
れた光は偏光子１０４を経由して第２のカプラ１０６に
導かれ、２つの光に分岐される。２つの光は光ファイバ
ループ１０３を互いに反対方向に伝播し、第２のカプラ
１０６によって合成され、干渉光が生成される。この干
渉光は偏光子１０４を経由して再び第２のカプラ１０５
に導かれ、受光器１０２によって受光される。
【００２１】光アイソレータ１０１Ｃは、同一波長の反
対方向の光が希土類元素ドープ光ファイバ１０１Ａに伝
播することを阻止するために設けられている。干渉光は
再び第２のカプラ１０５に導かれると２つの光に分岐さ
れ、一方は受光器１０２に導かれるが、他方は不要な光
として光源１０１に伝播する。光アイソレータ１０１Ｃ
は、この不要な光が希土類元素ドープ光ファイバ１０１
Ａに伝播することを阻止する。それによって希土類元素
ドープ光ファイバ１０１Ａの発光状態が安定化される。
対方向の光が希土類元素ドープ光ファイバ１０１Ａに伝
播することを阻止するために設けられている。干渉光は
再び第２のカプラ１０５に導かれると２つの光に分岐さ
れ、一方は受光器１０２に導かれるが、他方は不要な光
として光源１０１に伝播する。光アイソレータ１０１Ｃ
は、この不要な光が希土類元素ドープ光ファイバ１０１
Ａに伝播することを阻止する。それによって希土類元素
ドープ光ファイバ１０１Ａの発光状態が安定化される。
【００２２】
【発明が解決しようとする課題】図４の第１の例では、
光源１０１として、発光ダイオード（ＬＥＤ）又はスー
パー・ルミネッセント・ダイオード（ＳＬＤ）等の半導
体発光素子が使用される。半導体発光素子はスペクトル
幅が広く（コヒーレント長が短い。）、ジャイロ出力の
誤差を低減することができる利点を有するが、光源の波
長が温度によって変化するという欠点がある。典型的に
は、光源の波長λの温度変化率は約３００ｐｐｍ／°Ｃ
である。また光ファイバに結合することができる光量が
比較的少なく、高精度の光ファイバジャイロには使用す
ることができない欠点がある。
光源１０１として、発光ダイオード（ＬＥＤ）又はスー
パー・ルミネッセント・ダイオード（ＳＬＤ）等の半導
体発光素子が使用される。半導体発光素子はスペクトル
幅が広く（コヒーレント長が短い。）、ジャイロ出力の
誤差を低減することができる利点を有するが、光源の波
長が温度によって変化するという欠点がある。典型的に
は、光源の波長λの温度変化率は約３００ｐｐｍ／°Ｃ
である。また光ファイバに結合することができる光量が
比較的少なく、高精度の光ファイバジャイロには使用す
ることができない欠点がある。
【００２３】図５の第２の例では、光源１０１として希
土類元素ドープ光ファイバを用いる。この光源は波長λ
の温度変化が比較的少なく、光ファイバジャイロのセン
サ側の光ファイバ端部に容易に結合させることができる
利点を有する。
土類元素ドープ光ファイバを用いる。この光源は波長λ
の温度変化が比較的少なく、光ファイバジャイロのセン
サ側の光ファイバ端部に容易に結合させることができる
利点を有する。
【００２４】しかしながら、ここの光源は、励起用光源
と該励起用光源からの光を希土類元素ドープ光ファイバ
に導くための光結合器、例えばダイクロイックミラーを
必要とする。励起用光源は、典型的には波長λ＝０．９
８μｍ又は１．４８μｍの高出力半導体レーザである。
と該励起用光源からの光を希土類元素ドープ光ファイバ
に導くための光結合器、例えばダイクロイックミラーを
必要とする。励起用光源は、典型的には波長λ＝０．９
８μｍ又は１．４８μｍの高出力半導体レーザである。
【００２５】上述の２つの光ファイバジャイロの例で
は、２つのカプラ１０５、１０６を使用する。１つのカ
プラを用いた構造も可能であるが、光ファイバジャイロ
を高性能化する場合、通常２つのカプラが用いられる。
即ち、高性能光ファイバジャイロでは、２つのカプラ１
０５、１０６は、所謂ミニマムコンフィギュアレーショ
ンである。
は、２つのカプラ１０５、１０６を使用する。１つのカ
プラを用いた構造も可能であるが、光ファイバジャイロ
を高性能化する場合、通常２つのカプラが用いられる。
即ち、高性能光ファイバジャイロでは、２つのカプラ１
０５、１０６は、所謂ミニマムコンフィギュアレーショ
ンである。
【００２６】本発明は、斯かる点に鑑み、２つのカプラ
１０５、１０６を使用し、光源として希土類元素ドープ
光ファイバを用い、且つ構造が簡単な光ファイバジャイ
ロを提供することを目的とする。
１０５、１０６を使用し、光源として希土類元素ドープ
光ファイバを用い、且つ構造が簡単な光ファイバジャイ
ロを提供することを目的とする。
【００２７】本発明は、斯かる点に鑑み、２つのカプラ
１０５、１０６を使用し、光源として希土類元素ドープ
光ファイバを用い、且つ高精度な光ファイバジャイロを
提供することを目的とする。
１０５、１０６を使用し、光源として希土類元素ドープ
光ファイバを用い、且つ高精度な光ファイバジャイロを
提供することを目的とする。
【００２８】
【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、光源と受光器と光を合成し分岐する
２つのカプラと光ファイバループとを含み、上記光源か
らの光は第１のカプラを経由し第２のカプラによって２
つの光に分岐され、該２つの光は上記光ファイバループ
を互いに反対方向に伝播して上記第２のカプラによって
合成され干渉光が生成され、該干渉光は上記第１のカプ
ラを経由して上記受光器によって受光されるように構成
された光ファイバジャイロにおいて、上記光源は希土類
元素ドープ光ファイバと励起用光源とを含み、上記希土
類元素ドープ光ファイバは上記第１のカプラの一端に接
続され上記励起用光源は上記第１のカプラの他端に接続
されている。
図１に示すように、光源と受光器と光を合成し分岐する
２つのカプラと光ファイバループとを含み、上記光源か
らの光は第１のカプラを経由し第２のカプラによって２
つの光に分岐され、該２つの光は上記光ファイバループ
を互いに反対方向に伝播して上記第２のカプラによって
合成され干渉光が生成され、該干渉光は上記第１のカプ
ラを経由して上記受光器によって受光されるように構成
された光ファイバジャイロにおいて、上記光源は希土類
元素ドープ光ファイバと励起用光源とを含み、上記希土
類元素ドープ光ファイバは上記第１のカプラの一端に接
続され上記励起用光源は上記第１のカプラの他端に接続
されている。
【００２９】本発明によれば、光ファイバジャイロにお
いて、上記第１のカプラは入力光の波長に依らず入力光
を略々５０：５０の割合で２つの光に分岐するように構
成されている。上記第１のカプラと上記励起用光源の間
に上記励起用光源からの光は通過させるが上記光源から
の光と同一波長の光を遮断する第１のフィルタが設けら
れている。更に、上記受光器の入力側に上記光源からの
光と同一の波長の光を通過させるが上記励起用光源から
の光を遮断する第２のフィルタが設けられている。上記
第２のフィルタは上記受光器のケーシングの窓に配置さ
れている。
いて、上記第１のカプラは入力光の波長に依らず入力光
を略々５０：５０の割合で２つの光に分岐するように構
成されている。上記第１のカプラと上記励起用光源の間
に上記励起用光源からの光は通過させるが上記光源から
の光と同一波長の光を遮断する第１のフィルタが設けら
れている。更に、上記受光器の入力側に上記光源からの
光と同一の波長の光を通過させるが上記励起用光源から
の光を遮断する第２のフィルタが設けられている。上記
第２のフィルタは上記受光器のケーシングの窓に配置さ
れている。
【００３０】本発明によると、光ファイバジャイロにお
いて、上記希土類元素ドープ光ファイバの２つの端部の
うち上記第１のカプラに接続された端部と反対側の端部
に第２の受光器が設けられ、該第２の受光器によって上
記希土類元素ドープ光ファイバによって生成される光源
光の強度が監視されるように構成されている。上記希土
類元素ドープ光ファイバの２つの端部のうち上記第１の
カプラに接続された端部と反対側の端部は無反射処理が
なされていることを特徴とする。
いて、上記希土類元素ドープ光ファイバの２つの端部の
うち上記第１のカプラに接続された端部と反対側の端部
に第２の受光器が設けられ、該第２の受光器によって上
記希土類元素ドープ光ファイバによって生成される光源
光の強度が監視されるように構成されている。上記希土
類元素ドープ光ファイバの２つの端部のうち上記第１の
カプラに接続された端部と反対側の端部は無反射処理が
なされていることを特徴とする。
【００３１】
【発明の実施の形態】図１を参照して本発明の実施例に
ついて説明する。本例の光ファイバジャイロは、光源と
して希土類元素ドープ光ファイバ１０１Ａと励起用光源
１０１Ｂとを有する。本例の光ファイバジャイロは、光
源の構成以外は図４及び図５に示した従来の光ファイバ
ジャイロと同様な構成を有する。即ち、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１
０５、１０６と、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。
ついて説明する。本例の光ファイバジャイロは、光源と
して希土類元素ドープ光ファイバ１０１Ａと励起用光源
１０１Ｂとを有する。本例の光ファイバジャイロは、光
源の構成以外は図４及び図５に示した従来の光ファイバ
ジャイロと同様な構成を有する。即ち、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１
０５、１０６と、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。
【００３２】本例の光ファイバジャイロでは、励起用光
源１０１Ｂは第１のカプラ１０５の一方の光ファイバ端
に接続されている。本例の光ファイバジャイロは、図５
を参照して説明した従来の第２の例と比較して、ダイク
ロイックミラー１０１Ｄを使用して励起用光源１０１Ｂ
からの光を希土類元素ドープ光ファイバ１０１Ａに導く
代わりに、第１のカプラ１０５の光ファイバ端を経由し
て励起用光源１０１Ｂからの光を希土類元素ドープ光フ
ァイバ１０１Ａに導くように構成されている点が異な
り、それ以外の構成は同様であってよい。
源１０１Ｂは第１のカプラ１０５の一方の光ファイバ端
に接続されている。本例の光ファイバジャイロは、図５
を参照して説明した従来の第２の例と比較して、ダイク
ロイックミラー１０１Ｄを使用して励起用光源１０１Ｂ
からの光を希土類元素ドープ光ファイバ１０１Ａに導く
代わりに、第１のカプラ１０５の光ファイバ端を経由し
て励起用光源１０１Ｂからの光を希土類元素ドープ光フ
ァイバ１０１Ａに導くように構成されている点が異な
り、それ以外の構成は同様であってよい。
【００３３】図２を参照して説明する。図２は図１に示
した光ファイバジャイロの光源を含む主要部のみを示
す。第１のカプラ１０５は、波長λの大きさに依らず、
入力光を略等分に、即ち、略々５０：５０に分岐するよ
うに構成された分岐結合器であってよい。図示のよう
に、励起用光源１０１Ｂの出力側に第１のフィルタ１０
１Ｅと第２の光アイソレータ１０１Ｆが設けられてよ
い。また受光器１０２の入力側に第２のフィルタ１０２
Ａが設けられてよい。これらの光アイソレータ１０１
Ｃ、１０１Ｆ及びフィルタ１０２Ａ、１０１Ｅの機能に
ついては後に説明する。
した光ファイバジャイロの光源を含む主要部のみを示
す。第１のカプラ１０５は、波長λの大きさに依らず、
入力光を略等分に、即ち、略々５０：５０に分岐するよ
うに構成された分岐結合器であってよい。図示のよう
に、励起用光源１０１Ｂの出力側に第１のフィルタ１０
１Ｅと第２の光アイソレータ１０１Ｆが設けられてよ
い。また受光器１０２の入力側に第２のフィルタ１０２
Ａが設けられてよい。これらの光アイソレータ１０１
Ｃ、１０１Ｆ及びフィルタ１０２Ａ、１０１Ｅの機能に
ついては後に説明する。
【００３４】本例の光ファイバジャイロの動作を説明す
る。励起用光源１０１Ｂによって波長λ1 の励起用光Ｅ
が生成され光アイソレータ１０１Ｆ及び第１のフィルタ
１０１Ｅを経由して第１のカプラ１０５に導かれる。波
長λ1 の励起用光Ｅは第１のカプラ１０５によって２つ
の光（Ｅ／２＋Ｅ／２）に分岐され、一方は第１の光ア
イソレータ１０１Ｃを経由して希土類元素ドープ光ファ
イバ１０１Ａに導かれ、他方は不要な光として第２のフ
ィルタ１０２Ａに伝播する。
る。励起用光源１０１Ｂによって波長λ1 の励起用光Ｅ
が生成され光アイソレータ１０１Ｆ及び第１のフィルタ
１０１Ｅを経由して第１のカプラ１０５に導かれる。波
長λ1 の励起用光Ｅは第１のカプラ１０５によって２つ
の光（Ｅ／２＋Ｅ／２）に分岐され、一方は第１の光ア
イソレータ１０１Ｃを経由して希土類元素ドープ光ファ
イバ１０１Ａに導かれ、他方は不要な光として第２のフ
ィルタ１０２Ａに伝播する。
【００３５】希土類元素ドープ光ファイバ１０１Ａに導
かれた波長λ1 の励起用光Ｅは希土類元素ドープ光ファ
イバ１０１Ａのループを伝達する。それによって希土類
元素ドープ光ファイバ１０１Ａは波長λ2 の光源光Ｃを
生成する。この光源光Ｃは第１の光アイソレータ１０１
Ｃを経由して第１のカプラ１０５に導かれ、２つの光
（Ｃ／２＋Ｃ／２）に分岐される。一方は偏光子１０４
（図１）に導かれ、他方は不要な光として第１のフィル
タ１０１Ｅを伝播する。
かれた波長λ1 の励起用光Ｅは希土類元素ドープ光ファ
イバ１０１Ａのループを伝達する。それによって希土類
元素ドープ光ファイバ１０１Ａは波長λ2 の光源光Ｃを
生成する。この光源光Ｃは第１の光アイソレータ１０１
Ｃを経由して第１のカプラ１０５に導かれ、２つの光
（Ｃ／２＋Ｃ／２）に分岐される。一方は偏光子１０４
（図１）に導かれ、他方は不要な光として第１のフィル
タ１０１Ｅを伝播する。
【００３６】偏光子１０４（図１）に導かれた光は、上
述のように、第２のカプラ１０６によって２つに分岐さ
れ光ファイバループ１０３を互いに反対方向に伝播す
る。光ファイバループ１０３を互いに反対方向に伝播し
た光は第２のカプラ１０６によって合成され、波長λ2
の干渉光Ｇが生成される。この干渉光Ｇは位相変調され
ており、ジャイロ信号を含む。
述のように、第２のカプラ１０６によって２つに分岐さ
れ光ファイバループ１０３を互いに反対方向に伝播す
る。光ファイバループ１０３を互いに反対方向に伝播し
た光は第２のカプラ１０６によって合成され、波長λ2
の干渉光Ｇが生成される。この干渉光Ｇは位相変調され
ており、ジャイロ信号を含む。
【００３７】波長λ2 の干渉光Ｇは偏光子１０４を経由
して再び第１のカプラ１０５に導かれ、２つの光（Ｇ／
２＋Ｇ／２）に分岐される。一方は第２のフィルタ１０
２Ａを経由して受光器１０２に導かれ、他方は不要な光
として第１の光アイソレータ１０１Ｃを伝播する。
して再び第１のカプラ１０５に導かれ、２つの光（Ｇ／
２＋Ｇ／２）に分岐される。一方は第２のフィルタ１０
２Ａを経由して受光器１０２に導かれ、他方は不要な光
として第１の光アイソレータ１０１Ｃを伝播する。
【００３８】２つの光アイソレータ１０１Ｃ、１０１Ｆ
と２つのフィルタ１０１Ｅ、１０２Ａの機能について説
明する。励起用光源１０１Ｂからの励起用光Ｅ、希土類
元素ドープ光ファイバ１０１Ａからの光源光Ｃ及び偏光
子１０４（図１）からの干渉光Ｇは、カプラ１０５を通
過すると２つの光に分岐され、それぞれ不要な光を生成
する。光アイソレータ１０１Ｃ、１０１Ｆ及びフィルタ
１０１Ｅ、１０２Ａは斯かる不要な光を遮断する。
と２つのフィルタ１０１Ｅ、１０２Ａの機能について説
明する。励起用光源１０１Ｂからの励起用光Ｅ、希土類
元素ドープ光ファイバ１０１Ａからの光源光Ｃ及び偏光
子１０４（図１）からの干渉光Ｇは、カプラ１０５を通
過すると２つの光に分岐され、それぞれ不要な光を生成
する。光アイソレータ１０１Ｃ、１０１Ｆ及びフィルタ
１０１Ｅ、１０２Ａは斯かる不要な光を遮断する。
【００３９】光アイソレータ１０１Ｃ、１０１Ｆは同一
波長の光が逆方向に伝播することを阻止する。従ってこ
れは、反射光が同一経路を逆方向に伝播することを阻止
するために使用される。フィルタ１０１Ｅ、１０２Ａは
所定の波長の光のみを通過させ、それと異なる波長の光
が通過することを阻止する。
波長の光が逆方向に伝播することを阻止する。従ってこ
れは、反射光が同一経路を逆方向に伝播することを阻止
するために使用される。フィルタ１０１Ｅ、１０２Ａは
所定の波長の光のみを通過させ、それと異なる波長の光
が通過することを阻止する。
【００４０】第１の光アイソレータ１０１Ｃは、希土類
元素ドープ光ファイバ１０１Ａによって生成された波長
λ2 の光源光Ｃをカプラ１０５方向に導くが、同一波長
の逆方向の光、即ち、第１のカプラ１０５によって生成
された波長λ2 の干渉光Ｇが希土類元素ドープ光ファイ
バ１０１Ａに伝播することを阻止する。
元素ドープ光ファイバ１０１Ａによって生成された波長
λ2 の光源光Ｃをカプラ１０５方向に導くが、同一波長
の逆方向の光、即ち、第１のカプラ１０５によって生成
された波長λ2 の干渉光Ｇが希土類元素ドープ光ファイ
バ１０１Ａに伝播することを阻止する。
【００４１】第２の光アイソレータ１０１Ｆは、励起用
光源１０１Ｂによって生成された波長λ1 の励起用光Ｅ
を第１のカプラ１０５方向に導くが、同一波長の逆方向
の光、即ち、反射した励起用光Ｅが励起用光源１０１Ｂ
に戻ることを阻止する。
光源１０１Ｂによって生成された波長λ1 の励起用光Ｅ
を第１のカプラ１０５方向に導くが、同一波長の逆方向
の光、即ち、反射した励起用光Ｅが励起用光源１０１Ｂ
に戻ることを阻止する。
【００４２】第１のフィルタ１０１Ｅは、励起用光源１
０１Ｂによって生成された波長λ1の励起用光Ｅを通過
させて第１のカプラ１０５方向に導くが、カプラ１０５
によって生成された不要な光、即ち、希土類元素ドープ
光ファイバ１０１Ａからの波長λ2 の光源光Ｃが通過し
て励起用光源１０１Ｂに伝播することを阻止する。
０１Ｂによって生成された波長λ1の励起用光Ｅを通過
させて第１のカプラ１０５方向に導くが、カプラ１０５
によって生成された不要な光、即ち、希土類元素ドープ
光ファイバ１０１Ａからの波長λ2 の光源光Ｃが通過し
て励起用光源１０１Ｂに伝播することを阻止する。
【００４３】第２のフィルタ１０２Ａは、第１のカプラ
１０５を経由した波長λ2 の干渉光Ｇを通過させて受光
器１０２に導くが、カプラ１０５によって生成された不
要な光、即ち、励起用光源１０１Ｂからの波長λ1 の励
起用光Ｅが通過して受光器１０２に伝播することを阻止
する。
１０５を経由した波長λ2 の干渉光Ｇを通過させて受光
器１０２に導くが、カプラ１０５によって生成された不
要な光、即ち、励起用光源１０１Ｂからの波長λ1 の励
起用光Ｅが通過して受光器１０２に伝播することを阻止
する。
【００４４】こうして、希土類元素ドープ光ファイバ１
０１Ａに励起用光源１０１Ｂからの励起光Ｅ以外の不要
な光が入力されることが阻止され、受光器１０２に干渉
光Ｇ以外の不要な光が入力されることが阻止され、励起
用光源１０１Ｂに不要な光が入力されることが阻止さ
れ、希土類元素ドープ光ファイバ１０１Ａ、受光器１０
２及び励起用光源１０１Ｂが安定的に作動する。尚、２
つのフィルタ１０１Ｅ、１０２Ａが設けられている場合
には、光アイソレータ１０１Ｃ、１０１Ｆは省略されて
よい。
０１Ａに励起用光源１０１Ｂからの励起光Ｅ以外の不要
な光が入力されることが阻止され、受光器１０２に干渉
光Ｇ以外の不要な光が入力されることが阻止され、励起
用光源１０１Ｂに不要な光が入力されることが阻止さ
れ、希土類元素ドープ光ファイバ１０１Ａ、受光器１０
２及び励起用光源１０１Ｂが安定的に作動する。尚、２
つのフィルタ１０１Ｅ、１０２Ａが設けられている場合
には、光アイソレータ１０１Ｃ、１０１Ｆは省略されて
よい。
【００４５】第１及び第２のフィルタ１０１Ｅ、１０２
Ａは誘電体多層膜によって構成されててよい。希土類元
素ドープ光ファイバ１０１Ａに添加される希土類元素と
してエルビウムＥｒ、ネオジムＮｄ、プラセオジムＰｒ
等が知られている。エルビウムドープ光ファイバ（ＥＤ
Ｆ）の場合、励起用光源１０１Ｂからの励起用光Ｅの波
長λ1 はλ1 ＝１．４８μｍ又は０．９８μｍであり、
生成される光源光Ｃの波長λ2 はλ2 ＝１．５５μｍで
ある。
Ａは誘電体多層膜によって構成されててよい。希土類元
素ドープ光ファイバ１０１Ａに添加される希土類元素と
してエルビウムＥｒ、ネオジムＮｄ、プラセオジムＰｒ
等が知られている。エルビウムドープ光ファイバ（ＥＤ
Ｆ）の場合、励起用光源１０１Ｂからの励起用光Ｅの波
長λ1 はλ1 ＝１．４８μｍ又は０．９８μｍであり、
生成される光源光Ｃの波長λ2 はλ2 ＝１．５５μｍで
ある。
【００４６】本例によると、光源からの光の強度を一定
に維持するためのフィードバック系が設けられている。
この希土類元素ドープ光ファイバ１０１Ａの自由端面１
０１ａに近接してモニタ用受光器１０１Ｇが設けられ、
このモニタ用受光器１０１Ｇの出力信号は図示しない適
当な制御回路を経由して励起用光源１０１Ｂにフィード
バックされ、同時にモニタ表示器１０１Ｈに供給され
る。
に維持するためのフィードバック系が設けられている。
この希土類元素ドープ光ファイバ１０１Ａの自由端面１
０１ａに近接してモニタ用受光器１０１Ｇが設けられ、
このモニタ用受光器１０１Ｇの出力信号は図示しない適
当な制御回路を経由して励起用光源１０１Ｂにフィード
バックされ、同時にモニタ表示器１０１Ｈに供給され
る。
【００４７】希土類元素ドープ光ファイバ１０１Ａが生
成する光源光の強度が変化すると、モニタ用受光器１０
１Ｇの出力信号が変化する。励起用光源１０１Ｂはモニ
タ用受光器１０１Ｇの出力信号の変動に対応して出力光
を変化させる。それによって希土類元素ドープ光ファイ
バ１０１Ａからの光の強度は常に一定に維持される。
尚、同時に希土類元素ドープ光ファイバ１０１Ａからの
光の変動はモニタ表示器１０１Ｈによって視覚的に表示
される。
成する光源光の強度が変化すると、モニタ用受光器１０
１Ｇの出力信号が変化する。励起用光源１０１Ｂはモニ
タ用受光器１０１Ｇの出力信号の変動に対応して出力光
を変化させる。それによって希土類元素ドープ光ファイ
バ１０１Ａからの光の強度は常に一定に維持される。
尚、同時に希土類元素ドープ光ファイバ１０１Ａからの
光の変動はモニタ表示器１０１Ｈによって視覚的に表示
される。
【００４８】希土類元素ドープ光ファイバ１０１Ａの自
由端面１０１ａは無反射処理又は反射防止処理がなされ
てよい。希土類元素ドープ光ファイバ１０１Ａにて発生
した光は自由端面１０１ａに到達するが、そこは無反射
処理又は反射防止処理がなされているため反射すること
なく空中に放射される。従って、自由端面１０１ａにて
光が反射して光ファイバジャイロ側に伝播することが防
止される。
由端面１０１ａは無反射処理又は反射防止処理がなされ
てよい。希土類元素ドープ光ファイバ１０１Ａにて発生
した光は自由端面１０１ａに到達するが、そこは無反射
処理又は反射防止処理がなされているため反射すること
なく空中に放射される。従って、自由端面１０１ａにて
光が反射して光ファイバジャイロ側に伝播することが防
止される。
【００４９】図３を参照して受光器１０２及び第２のフ
ィルタ１０２Ａの配置及び構成例を説明する。受光器１
０２は典型的にはケーシング１０２−１とその内部に配
置された受光素子１０２−２とを有する。ケーシング１
０２−１の前面には窓１０２−３が形成されている。図
３Ａに示す例では、窓１０２−３の前方に且つそれより
隔置されて第２のフィルタ１０２Ａが配置されている。
ィルタ１０２Ａの配置及び構成例を説明する。受光器１
０２は典型的にはケーシング１０２−１とその内部に配
置された受光素子１０２−２とを有する。ケーシング１
０２−１の前面には窓１０２−３が形成されている。図
３Ａに示す例では、窓１０２−３の前方に且つそれより
隔置されて第２のフィルタ１０２Ａが配置されている。
【００５０】図３Ｂに示す例では、窓１０２−３に係合
するように第２のフィルタ１０２Ａが配置されている。
光ファイバ１０２−４はその端面がフィルタ１０２Ａに
近接するように配置される。こうして本例では、受光器
１０２と第２のフィルタ１０２Ａを一体化することがで
きるから、装置を小型化することができる。
するように第２のフィルタ１０２Ａが配置されている。
光ファイバ１０２−４はその端面がフィルタ１０２Ａに
近接するように配置される。こうして本例では、受光器
１０２と第２のフィルタ１０２Ａを一体化することがで
きるから、装置を小型化することができる。
【００５１】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。
【００５２】
【発明の効果】本発明によると、２つのカプラを使用
し、光源として希土類元素ドープ光ファイバを用いる光
ファイバジャイロにおいて、構造が簡単化することがで
きる利点を有する。
し、光源として希土類元素ドープ光ファイバを用いる光
ファイバジャイロにおいて、構造が簡単化することがで
きる利点を有する。
【００５３】本発明によると、２つのカプラを使用し、
光源として希土類元素ドープ光ファイバを用いる光ファ
イバジャイロにおいて、光源の作動を安定化することが
できるから、高精度な光ファイバジャイロを提供するこ
とができる利点を有する。
光源として希土類元素ドープ光ファイバを用いる光ファ
イバジャイロにおいて、光源の作動を安定化することが
できるから、高精度な光ファイバジャイロを提供するこ
とができる利点を有する。
【図１】本発明の光ファイバジャイロの例を示す図であ
る。
る。
【図２】本発明の光ファイバジャイロの主要部を示す図
である。
である。
【図３】本発明の光ファイバジャイロの受光器の構成例
を示す図である。
を示す図である。
【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 １０１Ａ 希土類元素ドープ光ファイバ １０１Ｂ 励起用光源 １０１Ｃ 光アイソレータ １０１Ｄ ダイクロイックミラー １０１Ｅ 第１のフィルタ １０１Ｆ 第２の光アイソレータ １０２ 受光器 １０２Ａ 第２のフィルタ 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
Claims (7)
- 【請求項１】 光源と受光器と光を合成し分岐する２つ
のカプラと光ファイバループとを含み、上記光源からの
光は第１のカプラを経由し第２のカプラによって２つの
光に分岐され、該２つの光は上記光ファイバループを互
いに反対方向に伝播して上記第２のカプラによって合成
され干渉光が生成され、該干渉光は上記第１のカプラを
経由して上記受光器によって受光されるように構成され
た光ファイバジャイロにおいて、 上記光源は希土類元素ドープ光ファイバと励起用光源と
を含み、上記希土類元素ドープ光ファイバは上記第１の
カプラの一端に接続され上記励起用光源は上記第１のカ
プラの他端に接続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２】 請求項１記載の光ファイバジャイロにお
いて、上記第１のカプラは入力光の波長に依らず入力光
を略々５０：５０の割合で２つの光に分岐するように構
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３】 請求項１又は２記載の光ファイバジャイ
ロにおいて、 上記第１のカプラと上記励起用光源の間に上記励起用光
源からの光は通過させるが上記光源からの光と同一波長
の光を遮断する第１のフィルタが設けられていることを
特徴とする光ファイバジャイロ。 - 【請求項４】 請求項１、２又は３記載の光ファイバジ
ャイロにおいて、 上記受光器の入力側に上記光源からの光と同一の波長の
光を通過させるが上記励起用光源からの光を遮断する第
２のフィルタが設けら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４記載の光ファイバジャイロにお
いて、 上記第２のフィルタは上記受光器のケーシングの窓に配
置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１、２、３、４又は５記載の光フ
ァイバジャイロにおいて、 上記希土類元素ドープ光ファイバの２つの端部のうち上
記第１のカプラに接続された端部と反対側の端部に第２
の受光器が設けられ、該第２の受光器によって上記希土
類元素ドープ光ファイバによって生成される光源光の強
度が監視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７】 請求項１、２、３、４、５又は６記載の
光ファイバジャイロにおいて、上記希土類元素ドープ光
ファイバの２つの端部のうち上記第１のカプラに接続さ
れた端部と反対側の端部は無反射処理がなされているこ
とを特徴とする光ファイバジャイロ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8138633A JPH09318368A (ja) | 1996-05-31 | 1996-05-31 | 光ファイバジャイロ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8138633A JPH09318368A (ja) | 1996-05-31 | 1996-05-31 | 光ファイバジャイロ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09318368A true JPH09318368A (ja) | 1997-12-12 |
Family
ID=15226618
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8138633A Pending JPH09318368A (ja) | 1996-05-31 | 1996-05-31 | 光ファイバジャイロ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09318368A (ja) |
-
1996
- 1996-05-31 JP JP8138633A patent/JPH09318368A/ja active Pending
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