JPH09505148A - 共振器光ファイバ・ジャイロスコープのカー効果誤差の削減 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 回転検出器におけるコイル状光ファイバ内に発生する光学カー効果によって生じる回転速度誤差を、前記コイル内を伝播する電磁波の振幅変調によって削減する光誤差削減装置。その中の振幅変調成分に基づいてコイルから入手した信号を、帰還ループで使用して前記誤差を削減またはなくする。

Description

【発明の詳細な説明】 共振器光ファイバ・ジャイロスコープのカー効果誤差の削減 本明細書により、ハネウェル社に譲渡された「Ｆｉｂｅｒ Ｏｐｔｉｃ Ｇｙ ｒｏｓｃｏｐｅ Ｒｅｆｒａｃｔｉｖｅ Ｉｎｄｅｘ Ｉｎｄｕｃｅｄ Ｅｒｒ ｏｒ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ」という名称の米国特許第５３４９４４１号を 参照する。 発明の背景 本発明は、回転検知に使用する光ファイバ・ジャイロスコープに関し、より特 定的には、共振器光ファイバ・ジャイロスコープに係わる。 光ファイバ・ジャイロスコープは、回転の検出に使用する魅力的な手段である 。きわめて小型に作ることができてしかもかなりの機械的衝撃、温度変化、およ びその他の苛酷な環境に耐えるように造ることができる。可動部品がないため、 ほとんど保守が必要なく、費用の点で経済的になり得る。また、他の種類の光学 式ジャイロスコープでは問題になる場合がある低速の回転速度にも感度が高い。 周知のサニャック効果を使用してその適切な軸を中心として回転を検出する様 々な形態の光学式慣性回転検出器がある。このような検出器には、リング・レー ザ・ジャイロスコープなど、その中の光学空洞に含まれるゲイン媒体を有する能 動光学ジャイロスコープと、干渉計光ファイバやリング共振器光ファイバ・ジャ イロスコープなど、主光路にゲイン媒体がない受動光学式ジャイロスコープが含 まれる。ジャイロスコープ内の主光路に能動媒体を持たないようにすることによ って、低回転速度ロックイン、バイアス・ドリフト、およびスケールファクタ変 動のある種の原因など、能動ジャイロスコープで生じるいくつかの問題が解消さ れる。 干渉計光ファイバ・ジャイロスコープは一般に、コイル状に形成されたかなり の長さの単一空間モード光ファイバを使用し、このかなりの長さの光ファイバは 比較的費用が高い。それに対して、共振器光ファイバ・ジャイロスコープは、比 較的巻き数の少ない単一空間モード光ファイバで造られ、干渉計光ファイバ・ジ ャイロスコープよりも経済的になる可能性がある。干渉計光ファイバ・ジャイロ スコープに使用されるコイル状の光ファイバは１００〜２，０００メートルであ るのに対して、共振器光ファイバ・ジャイロスコープは一般に、３〜５０メート ルの光ファイバを有する。さらに、共振器光ファイバ・ジャイロスコープは、ス ケールファクタの直線性とダイナミック・レンジの点である種の利点があるよう に思われる。 いずれのタイプの受動ジャイロスコープにおいても、これらのコイルは実質的 に閉じた光路の一部であり、その光路の中を電磁波すなわち光波が導かれ、１対 の波に分割されて光ファイバ・コイルを通って相反する方向に伝播し、両方の波 は最終的に光検出器に入射する。干渉計光ファイバ・ジャイロスコープでは両方 の波が単一の光検出器に入射し、共振器光ファイバ・ジャイロスコープでは両方 の波が１対の光検出器のうちのそれぞれ対応する一方に入射する。コイル状に巻 かれた光ファイバの中核の検出軸を中心とするいずれかの方向の回転によって、 この１対の電磁波の一方が、一方の回転方向では有効光路長が増加し、他方の回 転方向では有効光路長が減少する。１対の電磁波の他方についてはこのような回 転でそれと逆の結果が生じる。１対の電磁波の間のこのような経路長の相違によ って、干渉計光ファイバ・ジャイロスコープではそれらの波の間で対応する位相 シフトが生じ、共振器光ファイバ・ジャイロスコープではそれらの波について対 応する異なる光学空洞有効光路長が生じる。 この後者の場合、共振器光ファイバ・コイルでそれぞれ反対方向に巡回する１ 対の電磁波のうちの対応する一方の周波数を有効に調整するために１つまたは複 数の光学周波数シフタを使用する。これは、対応する入力電磁波の周波数をシフ トさせ、対象となる共振電磁波を生じさせる周波数シフタを使用して行われる。 その結果、フィードバック機構によって、１対の電磁波のそれぞれの周波数を、 その電磁波が共振器光ファイバ・コイルで受ける有効光路長と共振させておくこ とができる。したがって、それらの電磁波の間の周波数の相違は、共振器光ファ イバ・コイルがそれを中心として置かれている軸を中心としてその共振器光ファ イバ・コイルが受ける回転速度の尺度となる。このような共振において、各電磁 波は、共振器コイルに前にもたらされてまだ消散していない部分と、共振器コイ ルに現在もたらされている部分とを有し、ある周波数でそれらがすべて互いに同 相になり、したがってそれらが加法的に組み合わさって、その共振器において局 所的周波数範囲にわたってその電磁波の強度がピークに達する。 共振器光ファイバ・ジャイロスコープにおける１対の相反する電磁波のそれぞ れの間の周波数の相違は、共振器光ファイバ・コイルの軸を中心とする回転条件 が変化しないときに一定であることが望ましく、そのためそのような状況ではそ の共振器において安定した共振条件が生じることが必要である。さらに、対応す る入力電磁波がそれぞれの変調器を通って伝えられる、その目的のための１つま たは複数の集積光学位相変調器を操作することによって、共振器電磁波の周波数 シフトを実現すればいくつかの利点が得られる。それらの利点には、経済性、パ ッケージング体積、およびパフォーマンスが含まれる。周波数は時間を基準とし た位相の導関数によって得られるため、そのような位相変調器を使用してこれら の共振器電磁波対の構成要素間で一定した周波数の相違を得るには、位相変調器 が直線傾斜の形で位相を変化させることが必要である。 位相変調器に時間を基準として無限期間の直線傾斜を生じさせることは不可能 であるため、周期的に位相を基準値にリセットすることによる反復直線傾斜を使 用しなければならない。その結果できるのこぎり形位相変化波形によって、変調 器を通過する電磁波のセロダイン位相変調と呼ばれるものが得られる。 第１図に示す周知の共振器光ファイバ・ジャイロスコープ・システムを考えて 見る。連続経路光ファイバによって形成された光学空洞共振器１０は、入力方向 結合器１１と出力方向性光結合器１２とを備える。共振器１０は、２つの偏光固 有状態を有する単一空間モード光ファイバで形成されている。各状態での電磁波 の異なる光路長の回避は、各状態の偏光波を完全に混合するか、あるいは、偏光 子を使用して１つの偏光固有状態のみを存在させることによって解決する。第１ の態様では、そのような混合は、３〜５０メートルの長さの前記ファイバの２つ の端を、継ぎ目１３の相対する側でファイバの複屈折主軸が互いに９０度回転す るように継ぎ合わせて共振器コイルを製作することによって実現される。あるい は、継ぎ目の代わりにブロック１３を偏光子とすることもできる。共振器ファイ バは損失係数がαとされ、継ぎ目を使用する場合には、理想的な９０度の継ぎ目 を仮定して、複屈折主軸の伝搬定数を平均β_oとする。偏光子を使用する場合は 、伝搬定数は、十分に大きな吸光比がそのブロッキング軸を特徴づけると仮定し て、偏光子の透過軸を含む電磁波の可能な固有状態の光路の伝搬定数となる。 方向結合器１１は、融合部の両側でファイバが融合部に近づくに従って先細に なるように、入力光ファイバ１４を共振器１０内の光ファイバと適切に融合して 継ぎ合わせることによって製作する。方向結合器１１は、入力電磁波とその共振 器出力側での結果の電磁波との間でπ／２の位相シフトを生じさせ、出力電磁波 はさらに入力電磁波に対して結合器結合係数ｋ₁と結合器損失係数γ₁を特徴とす る。方向結合器１１はそれについて適合するパッケージング構成を有する。 方向結合器１２は、方向結合器１１と大体同じように製作されるが、この場合 は出力光ファイバ１５を共振器１０の光ファイバに融合する。方向結合器１２は 、結合器結合係数をｋ₂と、結合器損失係数をγ₂とする。 入力光ファイバ１４の両端はそれぞれ、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ₃）を 基材として形成された集積光学チップ１６に接続される。ファイバ１４のこれら の端は、集積光学チップ１６の基材に形成された集積光導波路１７および１８に 適切に結合されている。入力光ファイバ１４の端と集積光導波路１７および１８ との関係は、その間を電磁波が著しい損失なしに効率的に通過することができる ような関係である。集積導波路１７は、集積光学チップ１６の基材上に形成され た１対の金属板の間に形成され、位相変調器１９を形成する。同様に、集積導波 路１８は、基材上に形成された他の１対の金属板の間に形成され、集積光学チッ プ１６内にもう１つの位相変調器２０を形成する。集積導波路１７と１８は互い に合流して１つの集積導波路２１になり、それによって集積光学チップ１６に「 Ｙ」結合器を形成する。 レーザ２２から集積導波路２１に光を効率的に伝えることができるように、集 積導波路２１にレーザ２２を適切な方式で結合する。レーザ２２は典型的には、 スペクトル線幅が１〜数百Ｋｈｚの１．３μｍの波長を有する電磁放射線を放射 する固体レーザである。レーザ２２が動作する波長、すなわちその周波数ｆ_oは 、その入力端子での信号によって調整することができる。このような調整を行う 典型的な方法は、固体レーザの温度または固体レーザを流れる電流を制御するか 、 または固体レーザに「ポンピング」半導体発光ダイオードを使用することである 。後者の場合、レーザはＮｄ：Ｙａｇレーザとすることができる。ダイオードが 放射レーザの場合、レーザ・タイプは外部空洞レーザ、分布帰還形レーザ、また はその他の適合するタイプとすることができる。 したがって、レーザ２２によって可変周波数ｆ_oで放射された電磁波は集積導 波路２１に結合され、そこから２つの部分に分割されて１対の電磁波を形成し、 互いに反対方向の入力光路を伝播する。すなわち、集積導波路１７を通過した電 磁波部分は位相変調器１９を通って入力光ファイバ１４に入り、入力方向結合器 １１を通り、そこでフラクションｋ₁が連続的に共振器１０に結合され、共振器 １０を巡って第１の方向である反時計回りに反復的に伝わり、前記のように結合 器１１でその電磁波の継続的フラクション損失γ₁がある。その電磁波の残りの 部分は、共振器１０にも入らず、結合器１１でも失われず、そのまま入力光ファ イバ１４を伝わり続けて集積光導波路１８に入り、位相変調器２０を通って最終 的に集積導波路２１を通ってレーザに向かう。通常、レーザ２２はこのような戻 り電磁波がレーザ２２のレーザ発光部に到達するのを防ぐアイソレータを備え、 その特性がそのような戻り電磁波の影響を受けないようにしている。 同様に、レーザ２２からの電磁波部分は、集積導波路２１に入ってまず集積導 波路１８に入り、位相変調器２０を通って入力光ファイバ１４に入り、入力方向 結合器１１に入ってそこでそのフラクションｋ₁が連続的に共振器１０に結合さ れ、継続的フラクション損失γ₁を伴って、前述の共振器１０に結合された第１ の部分とは反対の方向（時計回り）に共振器１０を反復的に伝わる。共振器１０ に結合されず、方向結合器１１で失われない残りの部分は、入力光ファイバ１４ から集積導波路１７に入り位相変調器１９を通過して再び集積導波路２１を反対 方向に伝わってレーザ２２に戻る。 共振器１０内において１対の反対方向に伝播する電磁波である時計回りの電磁 波と反時計回りの電磁波はそれぞれ、結合器１２で連続的に失われるそれぞれの フラクションγ₂と共に、出力光ファイバ１５に連続的に結合されるフラクショ ンｋ₂を有する。反時計回りの電磁波は結合器１２とファイバ１５によって対応 する光検出器２３に送られ、時計回りの電磁波はそれらによって対応する光検出 器２４に送られる。これらの光検出器は出力光ファイバ１５の両端に配置されて いる。光検出器２３よび２４は典型的にはｐ−ｉ−ｎフォトダイオードであり、 それぞれが１対のバイアスおよび増幅回路２５および２６のうちの対応する一方 に接続されている。 レーザ２２によって放射された電磁放射線の周波数は、集積導波路２１での結 合された形態から集積導波路１７および１８で別々の部分に分割された後、位相 変調器１９に加えられたセロダイン波形によって周波数ｆ_oから対応する共振周 波数にシフトされた結果の部分を有する。集積導波路１７にそらされた電磁波の 部分は、位相変調器１９によって周波数ｆ_oから周波数ｆ_o＋ｆ₁にシフトされ、 この周波数シフトされた電磁波は、次に入力方向結合器１１によって反時計回り 電磁波として共振器１０に結合される。しかし、集積導波路２１から集積導波路 １８に送られた電磁波の部分は、第１図のシステムで周波数がシフトされない。 しかし、別法としてその周波数を位相変調器２０によってｆ_oからｆ_o＋ｆ₂に同 様にシフトし、コイル１０における時計回りの電磁波を形成することもできる。 この構成では、単一の生成器の絶対周波数値ではなく、そのような構成でシステ ム出力信号を得るために使用される２つのセロダイン生成器の間の周波数の相違 を測定するだけで済むことになり、その方がある種の状況では好都合な場合があ る。集積導波路１７の周波数のシフトは、前述のように位相変調器１９に適用さ れるセロダイン波形によって生じ、この位相変調器１９のためのセロダイン波形 は被制御セロダイン生成器２７から供給される。導波路１８の電磁波も周波数シ フトすることを選定した場合は、固定周波数セロダイン生成器によって同様のセ ロダイン波形を変調器２０に適用することになる。 したがって、被制御セロダイン生成器２７は、反復する直線傾斜可変周波数ｆ₁ を有するのこぎり波形出力信号を供給し、こののこぎり波形の周波数ｆ₁は第１ 図で生成器２７の上部に図示されている入力によって制御される。変調器２０の 制御の一部として選定した場合は、もう１つのセロダイン生成器からののこぎり 波形の反復直線傾斜周波数は、前記のように固定され、一定値ｆ₂に保持される ことになる。 被制御セロダイン生成器２７の構造的詳細は、第１図でその生成器を表す破線 内にさらに３つのブロックとして図示されている。生成器２７の周波数制御入力 は、電圧−周波数変換器２７’の入力である。変換器２７’の入力側の電圧に比 例する変換器２７’の出力信号の周波数によって、変換器２７’の出力が接続さ れているカウンタ２７”のカウント累積率が設定される。カウンタ２７”の出力 カウント合計がディジタル−アナログ変換器２７”に供給され、真のセロダイン 波形で発生する直線的「傾斜」に近い「階段」波形を形成する。 共振器１０内の時計回りの電磁波と共振器１０内の反時計回りの電磁波の周波 数は常に、それぞれが受ける有効光路長について、それらの電磁波を共振器１０ で共振させる値に向かって駆動されていなければならない。この有効光路長には 、光共振器を形成するループの面に対してほぼ垂直をなすその対称軸を中心とす る共振器１０の回転によって生じる光路長変動が含まれる。被制御セロダイン生 成器２７はそのセロダイン波形の周波数を外部から制御されているため、その周 波数値は共振器１０内の対応する反時計回りの電磁波が少なくとも定常状態にお けるその有効光路長と共振する点に調整することができる。当然ながら、共振器 １０の回転速度が十分に急速に変化する状況において共振を反映しない過渡効果 がある可能性がある。 一方、第１図に示すように変調器２０の制御の一部を形成するための別のセロ ダイン生成器からののこぎり波形がない場合、または別法として選定したもう１ つのセロダイン生成器ののこぎり波形に一定周波数を使用して変調器２０の制御 の一部を形成する場合、共振器１０内の時計回りの電磁波を他の手段によって調 整する必要がある。第１図で選定されている手段は、レーザ２２における光の周 波数値を調整することである。したがって、被制御セロダイン生成器２７ののこ ぎり波形の周波数値ｆ₁の調整をレーザ２２の周波数ｆ₀の調整とは独立して行う ことができ、それによって、定常状態では共振器１０内の反時計回りの電磁波と 時計回りの電磁波はそれぞれ異なる有効光路長を受けるにもかかわらず、両方の 電磁波はその中で共振することができる。 共振器１０内で相反する方向に伝播する反時計回りと時計回りの電磁波の周波 数を調整することは、それらの電磁波が受ける共振器１０の対応する強度スペク トルのピークのうちの１つのピークの中心で前記電磁波が動作するように、それ ぞれの電磁波の周波数を調整することである。反時計回りと時計回りの電磁波の 周波数を共振器強度スペクトルのうちの対応する１つのスペクトルの対応する共 振ピークの中心に維持することは、実際に共振ピークの中心がある点を示す何ら かの追加的な表示器を設けずに直接そのピークを推定しなければならないとすれ ば困難なことになる。したがって、第１図のシステムは、それぞれ位相変調器１ ９および２０を使用して、共振器１０内の反時計回りと時計回りの電磁波のそれ ぞれについてバイアス変調を導入する。それぞれの電磁波のこのようなバイアス 変調を対応する帰還ループで使用して、そのループがそれに基づいて動作する、 後に信号が続くループ弁別特性を与え、時計回りと反時計回りの電磁波の共振を それぞれ維持するのに必要な周波数ｆ₀とｆ₁を調整する。 バイアス変調生成器２８が制御変調器２０に直接周波数ｆ_mで正弦信号を与え る。同様に、もう１つのバイアス変調生成器２９が周波数ｆ_aの正弦波形を与え 、それがセロダイン生成器２７によって供給される周波数ｆ₁ののこぎり波形に 付加される。周波数ｆ_mとｆ_nは互いに異なり、共振器１０の光ファイバにおける 電磁波後方散乱の効果が削減される。バイアス変調生成器２８によって供給され る正弦信号は、ノード３０に送られる。バイアス変調生成器２９によって与えら れる正弦信号をセロダイン生成器２７によって与えられるのこぎり波形に付加す るのは、総和器３１で行う。 ノード３０に供給された正弦波形は電力増幅器３２で増幅される。この増幅器 ３２は位相変調器２０を動作させるのに十分な電圧を供給するために使用される 。同様に、総和器３１によって供給された合成出力信号は、位相変調器１９を動 作させる十分な電圧を供給するために使用されるもう１つの増幅器３３の入力端 子に供給される。 この構成では、集積導波路１７から共振器１０への入力電磁波は、以下の瞬時 電界周波数を有することになる。 ｆ₀＋ｆ₁−ｆ_nΔφ_nｓｉｎω_nｔ 上記で、Δφ_nは周波数ｆ_nでのバイアス変調位相変化の振幅である。共振器１ ０を介して光検出器２３に到達する電磁波のフラクションは、周波数が値ｆ₀＋ ｆ₁にシフトされるだけでなく、ｆ_nで有効に周波数変調される。したがって、共 振周波数とｆ₀＋ｆ₁との差に応じて、光検出器での強度はその中でｆ_nの整数倍 で起こる変動を有することになる（しかし、基本調波と奇数調波は厳密な共振で は発生しない）。これらの後者の成分は、（ａ）共振器１０の反時計方向におい て伝播定数に光路を乗じた積によって生じる位相シフトと、（ｂ）その方向の有 効光路長に沿った共振に必要な条件である２πの整数倍に等しい値からの回転お よびその他の原因による位相シフトとの総和で発生する偏移に関連する増幅因子 を有する。 共振器１０に向かう途中の集積導波路１８内の電磁波は、以下の瞬時周波数を 有することになる。 ｆ₀−ｆ_mΔφ_mｓｉｎω_mｔ 上記で、Δφ_mは周波数ｆ_mでのバイアス変調位相変化の振幅である。共振器１０ を介して光検出器２４に達するそのフラクションは、この場合、周波数値がｆ₀ で、ｆ_mで周波数変調されている。この場合も、光検出器２４での強度はｆ_mの整 数倍で変動を有するが、これらの時計回りの電磁波が正確に共振している場合は その基本調波と奇数調波にはない。これらの後者の成分も、（ａ）共振器１０の 時計方向において伝播定数に光路長を乗じた積によって生じる位相シフトと、（ ｂ）その方向の有効光路長に沿った共振に必要な条件である２πの整数倍に等し い値からの回転およびその他の原因による位相シフトとの総和で発生する偏移に 関連する増幅因子を有する。 光検出器２４の出力信号はｆ_mの周波数成分を有する。これは時計回りの共振 器１０における共振からの偏移の尺度である。バイアスおよび増幅光検出器回路 ２６の出力信号は、周波数成分ｆ_mを有する信号部分を通過させることができる フィルタ３４に供給される。同様に、光検出器２３の出力信号は、反時計回りの 共振からの偏移の尺度であるｆ_nの周波数成分を有し、したがって、光検出器バ イアスおよび増幅回路２５の出力には、周波数ｆ_nを有する信号成分を通過させ ることができるフィルタ３５を設ける。 次に、フィルタ３４からの出力信号は、位相検出器３６の動作信号入力端子に 送られる。位相検出器３６は、その復調信号入力端子でバイアス変調生成器２８ の周波数ｆ_mの正弦信号である出力信号も受信する位相感知検出器である。同様 に、フィルタ３５からの出力信号が、もう１つの位相検出器３７の動作信号入力 端子に送られる。この位相検出器３７は、その復調入力端子でバイアス変調生成 器２９の周波数ｆ_nの出力正弦信号も受信する。位相検出器３６および３７の出 力信号は、ループ弁別特性に従い、そのため共振器１０における対応する周波数 が共振からどの程度離れているかを示す。 位相検出器３６および３７が従う弁別特性は、共振ピークの両側の周波数の代 数符号を変化させ、共振ピークまたは共振中心でゼロ振幅を有する。実際には、 バイアス変調生成器出力信号の値が十分に小さい場合、位相検出器３６および３ ７の出力信号が従う特性は、対応する共振ピーク付近の強度スペクトルの周波数 に関する導関数に近くなる。したがって、位相検出器３６および３７の出力信号 が従う出力特性は、共振器１０で対応する電磁波の共振を維持するために周波数 の調整に使用される帰還ループに十分に適合する信号を供給する。 帰還ループにおけるエラーをなくす必要があり、したがって、位相検出器３６ の出力信号を積分器３８に供給し、位相検出器３７の出力信号をもう１つの積分 器３９に供給する。共振からの偏移がこれらの積分器に格納され、次に、電磁波 を強制的に共振器１０における共振に戻すためにループで使用される。積分器３ ８の出力信号が増幅器４０に供給される。増幅器４０は、レーザ２２に信号を供 給してレーザ２２によって放出される光の周波数ｆ₀を制御するために使用され 、それによってその周波数を調整する帰還ループが閉じられる。同様に、積分器 ３９の出力信号が増幅器４１に供給され、増幅器４１はその出力を被制御セロダ イン生成器２７の変調入力端子に供給し、したがってセロダイン周波数ｆ₁の調 整に使用される残りの帰還ループが完結する。 しかし、共振器１０の伝播特性のために、共振器内の相反する方向に伝播する 電磁波に特定の誤差が発生し、それらの電磁波間に周波数の相違が生じる。その 相違は、あたかも共振器が置かれている面に対して垂直な共振器の対称軸を中心 とする共振器１０の回転によって引き起こされたかのように見える。そのような 誤差の１つの原因は、それらの電磁波が伝播する光ファイバ材料（主として石英 ガラス）の非線形挙動によって、共振器１０を通って伝播する電磁波が受ける屈 折率に相違が生じるためである。 共振器コイル１０で使用される光ファイバの石英ガラスの構造は、電界におい て３次として特徴づけることができる非線形偏波密度を生じさせることがわかっ ている。これは、この材料が非線形誘電テンソルを有し、したがってコイルを相 反する方向に伝播する電磁波について異なる電磁波非線形屈折率を有することを 意味する。したがって、コイル１０を時計回りと反時計回りに伝播する電磁波の 伝播「定数」は、それを通る電磁波の電界強度に依存する付加非線形項、すなわ ち光学カー効果を示すことになる。これらの付加項は以下のように表すことがで きることがわかっている。 上式で、Δβ_Kcw（ｔ，ｚ）は、ｚで表されたコイル１０を伝播した距離を関数 とする、この効果による共振器コイル１０内の時計回りの電磁波の伝播「定数」 の変化であり、Δβ_Kccw（ｔ，ｚ）は、この効果による反時計回りに伝播する電 磁波の伝播「定数」の変化である。強度Ｉ_cw（ｔ，ｚ）は、時計回りの電磁波の 時点ｔおよびコイル１０に沿った位置ｚにおける強度であり、強度Ｉ_ccw（ｔ， ｚ）は、コイル１０を通る反時計回りの電磁波の同様の強度である。カー係数は ｎ₂で、Ａはファイバを通って伝播する電磁波が集束するファイバの断面積を表 し、ｃは真空における光の速さである。 おわかりのように、Ｉ_cw≠I_ccw場合、上記の最後の２つの式の値は異なり、こ れらの付加伝播「定数」項の相違は、コイル１０内を伝播する時計回りと反時計 回りの電磁波の強度に相違が生じたときのみ発生し得ることを示す。このような 強度の相違は、実際に回避することは不可能ではないが困難であり、したがって 、そのコイル内の相反する方向に伝播する各電磁波は異なる伝播定数を受ける ことになる。この状況の結果、それらの電磁波の共振周波数がそれに対応して相 違を生ずることがわかっており、これらの相違はそのコイルの回転から生じる共 振周波数の相違と事実上異ならない。したがって、このような非線形材料挙動に より、第１図のシステムの出力には誤差が生じることになる。 コイル１０内の電磁波の伝播「定数」におけるこれらの非線形項の発生によっ て生じるこのような誤差の性質は、コイル１０内を伝播するこれらの電磁波を表 す適切な表現を使用すればわかる。時計回りの電磁波に適することを示すことが できる１つのこのような表現は、以下のようにして得られる。 上式で、ｚは、結合器がｚ経路で有意の長さを有しないと仮定して、時計回りの 電磁波の結合器１１の出力で値ゼロを有し、時計回り電磁波の結合器１２への入 力で値ｌ₁、時計回り電磁波の結合器１１への入力で値Ｌを有する。したがって 、継ぎ目（または偏光子）１３を通過しない結合器１１から結合器１２までの距 離はｌ₁であり、継ぎ目（または偏光子）１３を通る結合器１２から結合器１１ までの距離はｌ₂であって、Ｌ＝ｌ₁＋ｌ₂である。 上式で有効伝播「定数」β_cwはコイル１０に沿った単位長当たりの有効位相変 化を示し、１対の項、すなわちβ_cw＝β₀−Δβ_m Ｓｉｎω_m ｔを含む。項β₀＝ ２πｎ_eff ｆ₀／ｃは、継ぎ目１３を使用した場合の共振器１０内の光ファイ バの２つの複屈折主軸の伝播定数の重み付き平均である。この平均は、前述のよ うな共振器の光ファイバにおける９０度の回転継ぎ目による軸間の変化に対応す る偏波状態における、共振器内の電磁波による各軸の移動量のフラクションに基 づく。回転が９０度以外の場合、これらの軸には不均一な重み付けが与えられる ことになる。一方、ブロック１３で継ぎ目ではなく偏光子を使用した場合は、ｎ_eff は屈折率の平均ではなくなり１つの屈折率となるため、伝播定数は１つしか なくなる（その他の屈折率の問題は無視する）。また、前掲のＥ_cwの式のパラメ ータθは、ブロック１３に偏光子ではなく継ぎ目がある場合の９０度の継ぎ目ま たはほぼ９０度の継ぎ目により付加される位相を反映する。 パラメータΔβ_m＝２πｎ_eff ｆ_m Δφ_m／ｃは、ピーク振幅変化Δφ_mで、率 ω_mで正弦波変調された入来電磁波による有効伝播定数の同等の変化である。パ ラメータ±φ_rは、共振器１０の全部を通る平面に垂直なその共振器１０の対称 軸を中心とする一方または他方の方向の回転によって引き起こされるサニャック 位相シフトを表す。係数αは、コイル１０の共振器光ファイバの単位長当たりの 損失を示す係数である。因子ｑは、「Ｙ」結合器２１による分流のためのレーザ ２２からの電磁波Ｅ_inの分割と、入力方向結合器１１に至るまでに累積する前記 電磁波の損失を表す。当然、ω_o＝２πｆ_oであり、レーザ２２によって供給され る電磁波の発振の周波数である。パラメータｕは電磁波がコイル１０を巡る循環 数のカウント・パラメータである。最後に、パラメータθ_Kcwは、カー効果によ る時計回りの電磁波におけるコイル１０を１回巡る間の位相変化を表す。 最後の等式は、実際には集積光導波路１８で始まる共振器１０を時計回りに移 動する電磁波のみの等式であるが、集積導波路１７で始まり、共振器１０内を反 対方向すなわち反時計回りに進む電磁波の同等の等式もまったく同様であり、し たがって本明細書では別途には記載しない。しかし、このような反時計回りの電 磁波は、どのような回転起因位相シフトの場合も反対の符号を有し、セロダイン 生成器２７の使用による周波数シフトのためにわずかに異なる有効伝播「定数」 β_ccwを有することになる。したがって、β_ccw＝β_0-1−Δβ_n ｓｉｎω_n ｔで ある。その場合、β_0-1＝２πｎ_eff（ｆ₀＋ｆ₁）／ｃおよびΔβ_n＝２πｎ_eff ｆ_n Δφ_n／ｃとなり、Δφ_nはバイアス変調正弦波のピーク振幅である。 前掲のＥ_cwの式とここでは記載しないＥ_ccwの同等の式から、これらの伝播電 磁波に関連する強度Ｉ_cw（ｔ，ｚ）とＩ_ccw（ｔ，ｚ）が得られる。したがって 、以下のようになる。 上式で、 および 同様に、 上記の時計回りの強度の各式を得る際に、無限等比級数の周知の制限と、周知の オイラーの式を使用した。 同様にして、反時計回りの強度も以下のように得られる。 上式で、ｐは導波路１７に入るＥ_inの分流と、方向性入力結合器１１に伝播する 累積損失を表し、この場合以下のようになる。 ここで、θ_Kccwは、反時計回りの電磁波が１回通過する場合の光学カー効果によ る共振器コイル１０の位相変化を表す。 これらの式は、三角恒等式を使用して、後述する以下の定義に基づく適切な代入 によってさらに整理することができる。 次に、共振器コイル１０を通る光路のカー効果による伝播「定数」の変化を積 分することによって時計回りのカー効果位相誤差を求めることができるため、こ れらの恒等式を使用してθ_Kcwの値を求めることができる。すなわち、 前掲のΔβ_Kcw（ｔ，ｚ）の等式から、この最後の式を以下のように書き換える ことができる。 この最後の式に含まれる積分を以下のようにして求めることができる。 積分を求めるこれらの式は、ｌ₁＝Ｌ／２を導入することによって簡潔化するこ とができる。これは典型的には第１図のシステムで発生する状況であるが、シス テムの正常な動作に必要な条件ではない。これを導入した場合、上記の積分を求 める式の括弧内の各項は等しくなり、θ_kcwの式を以下のように書くことができ る。 上式で、 同様にしてθ_Kccwを以下のように求めることができる。 前記のように、フォトダイオード２４に到達する時計回りに進む電磁波部分Ｉ_cw-d は、その周波数が帰還ループで制御され、レーザ２２を動作させて値ｆ_oを 設定し、定常状態においてその電磁波を共振器コイル１０で共振状態に維持する 。これは、レーザ２２の帰還ループで、ｆ_oの値を時計回りの電磁波が共振する のに十分な程度にシフトさせて、Ｉ_cw-dにおけるバイアス変調周波数ω_mのバイ アス変調周波数成分を強制的にゼロにすることによって行うことができる。この ような帰還処置によって、フォトダイオード２４において以下の時計回り電磁波 の強度が得られる。 このような共振条件では、共振器光ファイバ・コイル１０を通る光路全体にわた _Kcwは、カー効果位相変化θ_Kcwの時平均値である。この共振条件は、ブロック ができる（偏光子を使用しない場合は継ぎ目角度θを含めなければならない）。 同様にして、共振器コイル１０内の反時計回り電磁波の部分はフォトダイオー ド２３に入射し、そこから始まって制御セロダイン生成器２７に至る帰還ループ によって反時計回り電磁波の周波数ω₀＋ω₁が調整されて、共振器光ファイバ・ コイル１０においてその電磁波が定常条件で共振状態に維持される。この場合も 、これはこの帰還ループで、フォトダイオード２３での反時計回り電磁波の強度 Ｉ_ccw-dにおいてバイアス変調周波数ω_nのバイアス変調信号周波数成分を強制的 にゼロにすることによって行われ、以下の結果が得られる。 共振条件での上記の状況で、この場合も反時計回り電磁波のコイル１０内の光路 定した再生の整数サイクル数でなければならない。この条件は、ブロック１３に である。 上記各段落のこの２つの共振条件は、前述のように、第１図のシステムの定常 状態中維持される。したがって、これらの条件を維持する場合には、これらの共 振条件の等式におけるいずれの項の変化も互いにバランスしなければならない。 その結果、以下の条件も成立しなければならない。 記号の上のバーは、時平均値をとることを示す。フォトダイオード２３および２ 両方の２πとバイアス変調の振幅Δφ_mおよびΔφ_nよりもはるかに小さいため無 視することができる。 この最後の２つの等式と、前掲のθ_Kcwおよびθ_Kccwの式を使用して、以下の 結果が得られる。 したがって、バイアス変調周波数ω_mおよびω_nにおける共振のバイアス変調下で は、光学カー効果があるために、バイアス変調帰還ループによって設定された 化と等しくなる。カー効果によるこの時平均位相変化は、バイアス変調信号の振 幅が共振器１０における時平均強度に対して、共振器１０におけるそれぞれの伝 播方向ごとに異なる影響を与えるために起こる。その結果、さらに、帰還ループ は、共振器１０の回転速度だけでなく光学カー効果の存在にも起因する光周波数 を維持することになり、したがって誤差が生じる。この状況は、これらの帰還ル てはまる。上記の最後の２つの式は、カー効果がなければゼロになるはずである 。 周知のように、回転速度Ωの場合の共振器コイル１０における時計回りと反時 計回りの電磁波周波数の差は、以下の式で求められる。 上式で、Ａは共振器コイル１０によって囲まれた面積、Ｐはその面積の周囲長、 λは発生源１１によって放射された電磁波のスペクトルの中心の波長である。し たがって、カー効果による有効回転速度誤差Ω_Kcは以下のように書くことができ る。 上式で、Δｆ_Keは光学カー効果による時計回りと反時計回りの電磁波の共振周波 わたる振幅波サイクル数を得、それをその周囲全体にわたる伝播時間ｎ_eff Ｐ／ ので、この周波数差はリング１０の周囲を巡る時計回りと反時計回りの電磁波の 間に発生する総位相差に等しい。 したがって、前記のカーによる回転速度誤差Ω_Keの式は、その式と、この最後 下の結果が得られる。 したがって、回転速度誤差Ω_Keは、そこに発生する２つの時平均の値を求める事 によって得られる。すなわち、 これらの最後の式の積分は、比較的小さいバイアス変調による位相変化の振幅に 基づく小角度近似計算を使用して求めることができた。一般にはバイアス変調の 位相変化振幅間の差が以下のように小さいと仮定し、 以下のように定義すると、 以下のようになる。 このような状況における光学カー効果による回転誤差率は、以下のようになる。 カー効果による回転速度誤差のこの結果は、以下のように定義した２つの定数 ｃ₁およびｃ₂を導入することによって簡潔な形式で書くことができる。 そうすると、上記のカー効果による回転速度誤差の式は以下のように書くことが できる。 したがって、カー効果による回転速度誤差は、レーザ２２によって供給された 電磁波の入力強度に線形に依存することがわかる。さらに、この誤差は、集積光 学チップ１６内で「Ｙ」結合器を備える集積導波路接合部２１で相反する方向に 回転する電磁波に変換された入力電磁波の不等なフラクションｐとｑによる相反 する方向に回転する不等な電磁波が、バイアス変調振幅および周波数の相違によ って倍加され、その結果、それに対応する不等な変調伝播「定数」Δβ_mおよび Δβ_nが生じるために発生することがわかる。実際には、このような相違は通例 とは言わないまでもしばしば回避不能であり、その結果カー効果誤差が存在する ことになる。 多くの応用分野における共振器光ファイバ・ジャイロスコープにおいて適合す る確度を実現するために、このような誤差をかなり削減またはなくさなければな らない。この種の誤差を修正する１つの方式は、サンダースの米国特許第４６７ ３２９３号に記載されている。その特許では、帰還を使用して伝播電磁波のうち の１つの電磁波の強度を変え、前記の種類の誤差に基づく誤差信号を強制的に値 ゼロに近づけている。しかし、この構成は相反する方向に伝播する電磁波のうち の一方の電磁波の経路で強度変調器を使用してその電磁波の制御を行う必要があ る。十分な能力を持つその種の変調器は、意図された用途に適合する変調器を製 作するのが困難なため、一般に高価である。したがって、カー効果によるこの誤 差を別の方式で克服する光ファイバ・ジャイロスコープを提供することが望まし い。 前記の種類の誤差を修正する他の方法が、米国特許第５３４９４４１号に記載 されている。その特許では、そのような誤差がまったくあるいはほとんどないよ うにジャイロスコープ出力信号を補正する補正機構が記載されている。それにも かかわらず、そのような誤差を削減またはまったくなくしたジャイロスコープ・ システム出力信号を提供して、補正機構が必要ないようにすることが望ましい状 況がある。したがって、カー効果による前記の誤差を別の方式で克服する光ファ イバ・ジャイロスコープを提供することが依然として望ましい。 発明の概要 本発明は、閉じた光路内に形成され、コイル状光ファイバと外部光ファイバと の間で電磁波を結合させるように接続された結合器を有する、コイル状ファイバ の軸を中心とする回転を検知することができる回転検出器のコイル状光ファイバ 内で発生する光学カー効果によって生じる回転速度誤差を削減する誤差削減装置 を提供する。回転は、コイル状光ファイバを相反する方向に伝播し、それぞれが １対の光検出器のうちの対応する一方に入射するようにした１対の電磁波に基づ いて検出される。これらの相反する電磁波のうちの少なくとも一方が、位相変調 器の入力に供給される選択された信号によってその位相を変化させ、その電磁波 を受信する光検出器がそれに応答してその電磁波を表す出力信号を出力する。振 幅変調信号発生器が、コイル状光ファイバ内の相反する方向の電磁波の振幅変調 成分を供給するように動作する。バランス制御信号発生器が、振幅制御入力端子 を有し、相反する方向のコイル状光ファイバ電磁波内の位相変調成分を選択され たバランス制御周波数で出力することができるように位相変調器に電気的に接続 された出力端子を有する。この信号発生器は、供給する位相変調成分の振幅の値 を、その振幅制御入力端子に供給された信号の指示に従って調整することができ る。 信号成分位相検出器が、光検出器の出力信号を受信するように光検出器に電気 的に接続された検出入力端子を有する。この信号成分位相検出器は、選択された 復調周波数に基づいて、その検出入力端子で発生した信号の成分の振幅を表す出 力信号をその出力端子に出力する。振幅変調信号成分位相検出器が、バランス制 御信号発生手段の振幅制御入力端子に電気的に接続された出力端子を有し、信号 成分位相検出器の出力端子に電気的に接続された検出入力端子と、振幅変調信号 発生器に電気的に接続された復調入力端子の両方を有する。振幅変調信号成分位 相検出器は、その復調入力周波数に基づいてその検出入力端子に現れる信号の成 分の振幅を表す信号をその出力端子で出力する。振幅復調信号成分位相検出器に は、バランス制御信号発生手段の振幅制御入力端子に接続する前に時間の経過に 伴う誤差をなくするように積分器を組み込むことができる。 被制御周波数調整信号発生器が、選択された動作周波数で位相変調器に出力信 号を供給する。信号成分位相検出器が、光検出器出力信号から所望の信号成分を 抽出し、それに基づいて前記被制御周波数調整信号発生器に信号を供給し、その 動作の周波数を選択する。被制御周波数調整信号発生器は典型的には、基本的に セロダイン波形に従う出力波形を有する。信号成分選択器には、被制御周波数調 整信号発生器に接続する前に時間の経過に伴う誤差をなくするように積分器を組 み込むことができる。バランスされた制御信号発生手段を共振判定信号発生手段 として機能させる場合には、その出力が信号成分位相検出器の復調入力端子に供 給され、復調周波数を選択する。そうでない場合には、その目的のために別個の 共振判定信号発生手段を設ける。共振器コイル内の電磁波は、前述の結合器を介 して、またはやはりコイル状光ファイバに接続されたそれと他の外部光ファイバ との間で電磁波を結合する第２の結合器を介して、その電磁波に対応する光検出 器に到達することができる。 図面の簡単な説明 第１図は、信号処理機構と光伝送路および装置機構とを組み合わせる、従来技 術で周知の共振器光ファイバ・ジャイロスコープ・システムを示すシステム概略 図である。 第２Ａ図および第２Ｂ図は、信号処理機構と光伝送路および装置機構とを組み 合わせる、本発明を実施する共振器光ファイバ・ジャイロスコープ・システムの システム概略図である。 第３図は、信号処理機構と光伝送路および装置機構とを組み合わせる、本発明 の他の実施形態を実施する他の共振器光ファイバ・ジャイロスコープ・システム を示すシステム概略図である。 第４Ａ図および第４Ｂ図は、信号処理機構と光伝送および装置機構とを組み合 わせる、本発明の他の実施形態を実施する共振器光ファイバ・ジャイロスコープ ・システムを示すシステム概略図である。 第５図は、信号処理機構と光伝送経路および装置機構とを組み合わせる、本発 明の他の実施形態を実施する他の共振器光ファイバ・ジャイロスコープ・システ ムを示すシステム概略図である。 好ましい実施例の詳細な説明 第２Ａ図および第２Ｂ図に、第１図に図示するシステムにカー効果誤差制御帰 還ループが追加され、普通なら含まれる光学カー効果による誤差をかなり削減ま たはなくして信号検出器の回転速度を表す出力信号を供給する本発明の実施形態 を示す。第２Ａ図および第２Ｂ図は、図示されている対応する部品について第１ 図で使用されていたものと同じである。 第２Ａ図および第２Ｂ図には、第１図に図示されていなかった代替機構が図示 されており、第２Ｂ図の集積光学チップ１６内に破線で示されているもう１つの 位相変調器１９’の使用によって、総和器３１をなくすことができる。この状況 では、総和器３１をなくして被制御セロダイン生成器２７の出力が増幅器３３の 入力に直接接続されることになる。この構成におけるバイアス変調生成器２９の 出力は、第２Ａ図に示す破線の相互接続構成に従い、まずもう１つの増幅器３３ ’の入力に接続されることによって位相変調器１９’を動作させるのに必要な電 圧を供給する。第２Ａ図の増幅器３３’の出力は破線によって第２Ｂ図の位相変 調器１９’に接続され、それによってそれを通る電磁波が生成器２９から供給さ れる信号に従って位相変調されるようになっている。 第２Ａ図および第２Ｂ図のシステムの第１図と共通する部分（すなわち破線の 代替機構）におけるカー効果による回転速度誤差Ω_Keは、前記で第１図を参照し ながら示したように以下の通りであり、 これは、前述のように入力電磁波強度Ｉ₀を基準として線形である。このような 状況では、入力強度の対応する変化のために光学カー効果回転速度誤差に現れる 変化も線形に関係する。すなわち、 上式で、ΔΩ_Keは光学カー効果回転速度誤差変化で、ΔＩ₀は電磁波強度変化で ある。 したがって、入力強度がそのような変化を起こすように振幅変調によって入力 強度Ｉ_oを強制的に発生させた場合、入力強度Ｉ_oと光学カー効果による回転速度 誤差Ω_Keとの線形関係を求めることができる。これは、その関係が強度ΔＩ_oの 変化とカー効果誤差ΔΩ_Keの変化との間に現れるのと同じ線形関係となるためで ある。このようにして求められたΔΩ_KeとΔＩ₀との間の線形関係が、本質的に ゼロ値に強制することができるような性質であれば、光学カー効果による出力誤 差をかなり削減またはなくすことができる。 したがって、第２Ｂ図に示す振幅変調信号発生器５０を、レーザ２２によって 集積光学チップ１６内の入力導波路に供給される電磁波を正弦波形を使用して典 型的には１ないし数Ｋｈｚの範囲の変調周波数ｆ_amで変調する目的で、レーザ装 置２２に接続する。この目的のためにレーザ２２で任意の適合する電磁波変調装 置を使用することができ、典型的な構成は発生器５０からの信号によってレーザ ・ダイオードを通る電流を変調させることであろう。 レーザ２２からの電磁波強度のこのような振幅変調は以下のように表すことが できる。 は振幅変調のラジアン周波数すなわちω_am＝２πｆ_amである。この等式からΔＩ_o の値を上記のΔΩ_Keの等式に代入すると以下のようになる。 したがって、変調周波数ｆ_amにおける周波数成分の光学カー効果による出力誤差 の変化と振幅変調との関係を求めることができ、強度の変化と光学カー効果誤差 との関係は、制御可能なパラメータすなわちバイアス変調振幅Δβ_mおよびΔβ_n に一部依存することがわかる。その結果、光検出器信号処理回路２６または２５ から得られる周波数ｆ_mおよびｆ_nのバイアス変調信号振幅のうちのいずれか一方 にある周波数ｆ_amの振幅変調成分を強制的にゼロに近づけることによって光学カ ー効果による出力誤差をかなり削減またはなくすことができる。 それには、光検出器の信号処理回路２６または２５に入射する電磁波の強度の うちの対応する一方から得られる周波数ｆ_mおよびｆ_nのそれらのバイアス変調信 号振幅のうちの選択した一方を位相感知検出器３６または３７を介して供給して 、回転速度誤差を含む回転速度を表す信号を得る。次にそのような信号を別の位 相感知検出器に供給し、その検出器はその信号を周波数ｆ_amで復調してその周波 数でその中の対応する光学カー効果変動に線形に関係する振幅成分を入手する。 その位相感知検出器は、選択されたバイアス変調振幅を制御してその変動を削減 またはなくすると同時に光学カー効果誤差を削減またはなくするために使用され る、帰還ループの残りの部分について誤差信号源として動作するのに適した周波 数にわたって弁別特性に従う出力信号を有する。 位相感知検出器３７から信号入力端子で入力信号を受信するこのような位相感 知検出器５１を第２Ａ図に示す。しかし、位相感知検出器５１の入力信号は、そ の復調入力で振幅変調信号発生器５０からの信号を適切に位相調整することによ って積分器３９または増幅器４１の出力で得ることもできる。第２Ａ図に示すよ うにこの入力信号を位相検出器３７から取る場合には、周波数ω_am＝２πｆ_amは 、それがセロダイン生成器２７を制御するように動作する帰還ループの帯域幅の 外で発生し、したがってω_am付近の周波数で発生するコイル１０内の相反する方 向に伝播する電磁波間の位相変化に応答することができないような値でなければ な らない。これは、可能な場合には検出器５１のためのω_amの信号をゼロにするこ とになる。位相感知検出器５１の入力信号を増幅器４１の出力から取る他の代替 策を、第２Ａ図の破線内に示す。この入力信号代替策を使用する場合、周波数ω_am ＝２πｆ_amは、検出器５１が検出する信号がある場合、ω_am近くの周波数で生 じるコイル１０内の位相変化に応答することができるようにセロダイン生成器２ ７を制御するためにこの同じ帰還ループの帯域幅内に収まるほど小さい値でなけ ればならない。 位相感知検出器５１の出力信号Ｖ₅₁は、（ａ）ΔΩ_Keを表すその信号入力端子 で受け取る位相感知検出器３７の出力からの信号すなわちＶ₃₇と、（ｂ）その復 調入力端子で受け取る振幅変調信号発生器５０からの余弦信号すなわちｖ₅₀を互 いに乗じた時平均である。この時平均は、変調信号の期間Ｔ_am＝２π／ω_am＝１ ／ｆ_amにわたって取られる。したがって、位相感知検出器５１の出力信号Ｖ₅₁は 以下のように表すことができる。 定数Ｇは、バイアスおよび増幅電子部品２５、フィルタ３５、位相感知検出器３ ７および５１の有効ゲインと、振幅変調信号発生器５０からのその復調入力での 基準信号の振幅を表す。この定数はさらに、光検出器２３でｆ_nで受信した信号 とコイル１０の回転速度との間の比と、その速度での誤差を表す。 第１図のシステムに追加して第２Ａ図に示す補助帰還ループに積分器５２があ るために、この誤差信号、位相感知検出器５１の出力信号を使用してバイアス変 調振幅Δβ_nを調整してその誤差信号を値ゼロにする。積分器５２はその積分入 力端子で位相検出器５１からの出力信号を受け取り、その出力端子でその信号を 時積分した信号を出力し、それが増幅器５３に供給される。増幅器５３からの出 力は加算手段５４に供給され、そこで電圧基準源５５からの基準電圧と加算され る。加算された信号は加算手段５４の出力で第１図のバイアス変調生成器２９を 修正した生成器の入力に供給される。この修正されたバイアス変調生成器は第２ Ａ図で２９’として示されている。第１図のバイアス変調生成器２９の修正は、 その振幅値をバイアス変調振幅制御入力端子に供給される信号によって調整でき るようにしたことである。この入力端子には加算手段５４からの信号が供給され る。したがって、第２Ａ図のバイアス変調生成器２９’は、そのバイアス変調振 幅制御入力に加えられる信号の指示によって周波数ｆ_nでバイアス変調信号の振 幅Δβ_nを調整する機能を有する。 位相感知検出器５１からの出力信号は、その出力信号を表す上記の最後の等式 に、上記の最後の式の前の等式に示されているように振幅変調されたレーザ２２ による光学カー効果誤差の変化について求めた値を代入することによって求める ことができる。この代入を行い、積分を行うことによって、以下の結果が得られ る。 上記のように、追加された帰還ループは位相感知検出器５１のこの出力を強制的 にゼロにするように機能し、すなわちｖ₅₁＝０に強制する。このｖ₅₁の値を前の 式に代入することによって、強度と光学カー効果による誤差との関係が値ゼロを とるバイアス変調生成器２９’によって供給される周波数ｆ_nのバイアス変調信 号の振幅の値が得られる。すなわち、 このΔβ_nの値を上記の光学カー効果による誤差Ω_Keの上記の式に代入すること によって、以下の光学カー効果誤差の所望の結果が示される。 したがって、第２Ａ図および第２Ｂ図の帰還ループの追加によって、光学カー効 果による誤差を実質的になくすことができる。 電圧基準生成器５５によって供給される基準電圧を使用してシステムに所望の 初期条件が設定されることに留意されたい。生成器５５の出力における基準電圧 の値は、システム内の他の誤差発生源による誤差を削減したり、システム出力信 号の感度などを調整したりするように選定することができる。 第１図、第２Ａ図、および第２Ｂ図に示す中核システムとは異なる共振器光フ ァイバ・ジャイロスコープ・システムの実施形態はいくつかの変形がある。しか し、第１図の基本システムに追加される第２Ａ図および第２Ｂ図の誤差削減構成 は、本質的に第１図に示す基本システムのそのような変形と共にも使用すること ができる。 たとえば、第１図および第２図に示すシステムはしばしば「透過型」共振器光 ファイバ・ジャイロスコープ・システムと呼ばれる。他の代替策は第３図に示す 「反射」共振器光ファイバ・ジャイロスコープ・システムであり、このシステム でも本質的に同じ誤差削減システムの使用によって光学カー効果回転速度が削減 または除去される。 「反射型」共振器光ファイバ・ジャイロスコープ・システムにける主な相違は 、共振器１０をシステムの残りの部分と光学的に接続する結合器が１つしかない ことである。すなわち、第３図で１４、１５と符号が付けられた外部光ファイバ と共振器１０との間で電磁波を共振器１０に結合する１１、１２と符号が付けら れた結合器は、システムの入力光ファイバと出力光ファイバの両方として機能す る。これは、外部光ファイバ１４、１５から電磁波をそれぞれ光検出器２４、お よび２３に結合するさらに２つの光結合器１００および１０１の使用により可能 である。 これらの光検出器の出力は、それぞれ対応する光検出器バイアスおよび信号処 理回路２６および２５に供給される。次に、光検出器バイアスおよび信号処理回 路２６および２５は、第２Ａ図および第２Ｂ図のシステムで同様の符号が付けら れた光検出器バイアスおよび信号処理回路と同様にして、同じ種類の第３図の帰 還ループ構成に信号を供給する。 この場合も位相感知検出器５１の入力信号は、第３図で実線で示されているよ うに位相検知検出器３７の出力信号として取ることができる。または、この入力 信号は積分器３９または増幅器４１からの出力信号から取ることができる。ここ でも、位相感知検出器５１の入力信号を増幅器４１の出力から取る例を破線の形 で図示する。 この場合も、位相検出器５１の出力信号は積分器５２に供給され、そこで時積 分され、増幅器５３に供給される。加算手段５４が増幅器５３の出力から時積分 信号を入手し、それを電圧基準５５からの信号と合成し、合成された信号をバイ アス変調生成器２９’の振幅制御入力に供給する。この場合も前述のこの追加さ れた帰還ループが、第２Ａ図に示す対応する誤差制御帰還ループで行われるのと 同様の方式で光学カー効果による誤差を削減または除去する。 この場合の動作の主な相違は、光検出器２３および２４に到達する電磁波が共 振器１０内を循環していた電磁波だけでなく、光結合器１１、１２によって共振 器１０内に結合されない入力電磁波の対応する部分でもあることである。したが って、外部ファイバ１４、１５内に２対の電磁波があり、各対の各構成要素は他 方の構成要素とは異なる経路をたどり、各対が光検出器２３および２４のうちの 対応する一方に到達する。その結果、各対の構成要素はその対に対応する光検出 器に入射する際にその対内の他方の構成要素と干渉し合う。すなわち、光検出器 ２３に到達する電磁波の電界成分は以下のように表すことができる。 上式でＥ_d-23は、光検出器２３に到達する電磁波の電界構成要素を表し、ｑＥ’_in は集積導波路１７を介して供給された入力電磁波放射を表し、Ｅ_ccwは共振器 １０から外部ファイバ１４、１５に結合し戻された反時計回りの電磁波を表し、 定数ｃ₁およびｃ₂は、光検出器２３に到達するそれらの電磁波構成要素に及ぼす 様々な機能結合、損失、および位相遅延の効果を表す。 同様に、光検出器２４に到達する電磁波の電界構成要素は以下のように表すこ とができる。 上式で、Ｅ_d-24は光検出器２４に到達する電磁波の電界構成要素を表し、ｐＥ’_in は集積導波路１８を介して供給された外部ファイバ１４、１５内の電磁波電界 構成要素を表し、Ｅ_cwは共振器１０から外部光ファイバ１４、１５に結合し戻さ れた時計回りに伝播する電磁波を表し、定数ｃ₃およびｃ₄は光検出器２４に到達 するそれらの電磁波電界構成要素に及ぼす様々な機能結合、損失、および位相遅 延を表す。 光検出器２３と２４に到達する電磁波における２つの異なる光路からの電界構 成要素が到着と同時に互いに干渉するため、それらの検出器における強度は以下 のように書かなければならない。 上式で、σは２つの経路から対応する光検出器に到達する電磁波の構成要素間の 位相差である。その結果、第３図のシステムを特徴づける上記の２つの式は、第 ２Ａ図および第２Ｂ図のシステムを特徴づける前掲の式とは若干異なることにな る。実際には、そのような共振があることを前提として共振器１０内の共振の発 生によってその周波数で共振器内の電磁エネルギーがピークに達すると、第３図 の光検出器で相殺が起こることになり、したがって共振はそれらの光検出器に入 射する強度においてナルで表される。それにもかかわらず、これらの相違を考慮 に入れて第３図のシステムを分析すると、光学カー効果回転速度誤差について同 様の結果を示す式が得られる。したがって、第３図のシステムでも第２Ａ図およ び第２Ｂ図のシステムで使用したのと同様の誤差削減構成を使用することができ る。 前述のように、第２Ａ図および第２Ｂ図と、第３図に示すシステムは、もう１ つの帰還ループにおける周波数ｆ_nのバイアス変調信号の振幅Δβ_nを調整するこ とによって光学カー効果誤差をなくすことに成功する。このループは、コイル１ ０から信号を入手する対応する光検出器の後に続いて位相検出器の出力にもう １つの位相検出器を追加することによって設定され、その結果、ループは対応す るバイアス変調発生器をループ・アクチュエータとして動作させる。光学カー効 果誤差をなくすという所望の目的を達成するこのような帰還ループを示したが、 コイル１０にはバイアス変調信号の振幅を調整することによって削除または除去 することがわかっている他の誤差発生源もある。そのような１つの例は、共振器 １０内の伝播路に沿った屈折率のフラクションによる共振器１０の光ファイバ材 料を伝播する電磁波の後方錯乱による誤差の発生である。それらのフラクション は継ぎ目、不純物、または微細な亀裂によるもので、これらはすべてそのような 電磁波を反射させて逆方向に伝播させる。 したがって、バイアス変調信号振幅に対する矛盾する要求条件を回避するため に、少なくともある種の状況では代替方法によって光学カー効果回転速度誤差を 打ち消すと有利である。このような代替方法は、集積光学チップ１６内の位相変 調器に別の信号を供給することによって、あるいはその信号を受信するためにさ らに位相変調器を追加することによって、電磁波を直接、集積光学チップ１６上 で変調することによって行うことができる。この補助変調のための追加の信号は 、被制御正弦波信号発生器によって供給することができ、したがって電磁波にも う１つの周波数成分を導入する。たとえば、集積光学チップ１６内に設ける追加 の位相変調器を集積導波路１７の周辺に配置した場合、その導波路から共振器１ ０への入力電磁波は、以下のような瞬時電界周波数を有することになる。 ｆ₀＋ｆ₁−ｆ_nΔφ_nｓｉｎω_ntｓ−ｆ_bΔφ_bｓｉｎω_bｔ 上記で、ｆ_bは補助被制御正弦波発生器からの追加周波数であり、Δφ_bは周波数 ｆ_bでの補助バイアス変調位相変化の振幅である。周波数ｆ_bは、第４Ａ図および 第４Ｂ図のシステムにおける他の信号発生器のいずれの信号発生器からの出力信 号の周波数よりも大きい値でなければならず、特に、この正弦波信号の数サイク ルがバイアス変調信号ｆ_mおよびｆ_nの各サイクル中に完了するのに十分な大きさ であって、その結果、そのようなサイクル中の平均値として有効に出現する大き さでなければならない。このような導入により、コイル１０内の有効伝播「定数 」β_ccwが以下のように変わる。 β_ccw＝β_0-1−Δβ_nｓｉｎω_nｔ−Δβ_bｓｉｎω_bt 上式で、 このようなシステムを第４Ａ図および第４Ｂ図に示す。この場合も、第４Ａ図 および第４Ｂ図の様々な装置、伝送路、およびブロックに使用されている符号は 、第１図、第２Ａ図、および第２Ｂ図で図示されている対応する要素に使用した 符号と同じである。第２Ａ図の加算手段５４の出力が図のようにバイアス変調生 成器２９’の振幅制御端子に通じているのとは異なり、第４Ａ図の総和器５４の 出力は、第４Ｂ図の補助正弦波出力補正生成器６０の振幅制御入力端子に通じて いる。この第４Ｂ図では、この補正生成器の出力は、（バイアス変調生成器２９ の信号を第２Ａ図に示すように位相変調器に供給ずるオプションを設けるのでは なく）集積光学チップ１６内の追加の位相変調器１９’に接続されている。第４ Ａ図のバイアス変調生成器には、それと共に使用する振幅制御入力がなくなるた め、やはり２９という符号が付してある。 導波路１９’を通るこの補正信号の導入によって、コイル１０内の反時計回り の電磁波の挙動が変わる。これらの電磁波の強度は依然として、 および のように書くことができるが、カー効果による位相変化を除く、共振器光ファイ バ・コイル１０を通る光路全体にわたる反時計回り電磁波の総位相変化Δ_ccwは 、以下のようになる。 その結果、バイアス変調帰還ループによって設定された共振からの時計回りおよ び反時計回りの位相の時平均変化は以下のようになる。 同様に、時計回りの電磁波の場合、対応する平均は以下のようになる。 その結果、これらの式に基づく光学カー効果による回転速度誤差の最初の式は以 下のようになる。 この最後の光学カー効果による回転速度誤差の式に現れる２つの時平均は、以 下のように求められる。 および これらの結果は、以下の定義 および を行うと、書き換えることができる。そうすると、各時平均は以下のようになる 。 および これらの時平均の結果を前の光学カー効果による回転速度誤差の式に代入する と以下のようになる。 代数操作によって以下の式が得られる。 以下の定義 および を行うと、この回転速度誤差は以下のようになる。 この最後の式は、第２Ａ図および第２Ｂ図のシステムについて得た式と同じであ る。ただし、そのシステムの場合は定数Ｃ₁およびＣ₂であったが、ここでは定数 Ｃ’₁およびＣ’₂の異なる定義を使用している。さらに、前の第２Ａ図および第 ２Ｂ図のシステムの誤差の式で使用されていたΔβ_nをここではΔβ_rに置き換え ている。 したがって、この場合も、光学カー効果による回転速度誤差は、レーザ２２に よって供給される電磁波の入力強度に線形に依存することがわかる。その結果、 この場合も、対応する入力強度の変化による光学カー効果回転速度誤差の変化も 線形に関係する。したがって、振幅変調信号発生器５０によってレーザ２２から の同じ振幅変調された電磁波強度を供給した場合、以下の結果の式からわかるよ うに、変調周波数ｆ_amでの周波数成分において、光学カー効果による出力誤差の 変化と振幅変調の変化との間の関係を求めることができる。 上式で、以下の代入を行った。 この場合も、強度と光学カー効果誤差の変化は、バイアス変調振幅Δβ_mおよび Δβ_nとは異なる制御可能なパラメータΔβ_bに一部依存することがわかる。その 結果、前と同様に、フィルタ３５、位相感知検出器３７、および位相感知検出器 ５１によって、光検出器の信号処理回路２５から入手した周波数ｆ_nでのバイア ス変調信号振幅に存在する周波数ｆ_amでの振幅変調成分を強制的にゼロに近づけ ることによって、光学カー効果による出力誤差をかなり削減またはなくすことが できる。これらの成分を含む帰還ループは、積分器５２の存在を考慮して誤差信 号を値ゼロにするようにして補助変調振幅Δβ_bを調整するために使用する位相 検出器５１の出力で供給される誤差信号を有する。 位相感知検出器５１の出力信号は前述のようにして求められる。ただし、レー ザ２２の出力強度を振幅変調することによる光学カー効果誤差の変化について得 た式を代わりに使用し、以下の式が得られる。 信号Ｖ₅₁を強制的にゼロにした場合、すなわちＶ₅₁−０の場合、補助変調振幅に ついてその結果の式が以下のように得られる。 このΔβ_bの値が、光学カー効果による誤差を強制的にゼロにすることを証明す ることができる。したがって、位相感知検出器５１と積分器５２と増幅器５３と 補正生成器６０と、位相変調器１９’とを含む補助帰還ループによって、光学カ ー効果による回転速度情報の誤差をかなりなくすことができる。 第５図に、第４Ａ図および第４Ｂ図の透過型システムで使用されていたのと本 質的に同じ誤差削減システムを使用する反射型共振器光ファイバ・ジャイロスコ ープ・システムを示す。この誤差削減システムを除き、第５図のシステムは第３ 図のシステムとほぼ同様である。 以上、本発明について好ましい実施形態を参照しながら説明したが、当業者な ら本発明の精神および範囲から逸脱することなく形状および詳細に変更を加える ことができることがわかるであろう。

【手続補正書】特許法第１８４条の８ 【提出日】１９９６年２月２３日 【補正内容】 補正明細書 周波数は時間を基準とした位相の導関数によって得られるため、そのような位相 変調器を使用してこれらの共振器電磁波対の構成要素間で一定した周波数の相違 を得るには、位相変調器が直線傾斜の形で位相を変化させることが必要である。 いくつかの技術が関係すると考えられる。国際特許ＷＯ−Ａ−９３／１４３８ ０号は、閉じた光路を形成するコイル状光ファイバの対称軸を中心とする回転を 検出することかできるジャイロスコープにおいて、１対の複偏光主軸を有するコ イル状光ファイバに関連する異なる偏光モード特性と偏光モード結合によって生 じる回転速度誤差を削減する誤差削減装置を有する光ファイバ受動リング共振器 ジャイロスコープを開示している Ｋ．Ｔａｋｉｇｕｃｈｉ等による「Ｍｅｔｈｏｄ ｔｏ Ｒｅｄｕｃｅ ｔｈ ｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｋｅｒｒ−Ｅｆｆｅｃｔ−Ｉｎｄｕｃｅｄ Ｂｉａｓ ｉ ｎ ａｎ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｐａｓｓｉｖｅ Ｒｉｎｇ−Ｒｅｓｏｎａｔｏｒ Ｇｙｒｏ」と題する論文（ＩＥＥＥ Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇ ｙ Ｌｅｔｔｅｒｓ， Ｎｏ．２，Ｖｏｌ．４，Ｆｅｂｒｕａｒｙ １９９２の２ ０３〜２０６ページ）は、ジャイロにおけるカー効果によるバイアスを削減する 方法を明らかに組み込んだ光ファイバ光学受動リング共振器ジャイロスコープを 開示している。共振器に入る光波強度を低周波正弦波によって変調する。バイア スを変調周波数との同期検出によって得て、それを共振器コイル内の１つの光波 強度に帰還させてバイアスをゼロにする。 第１図に示す周知の共振器光ファイバ・ジャイロスコープ・システムを考えて 見る。連続経路光ファイバによって形成された光学空洞共振器１０は、入力方向 結合器１１と出力方向性光結合器１２とを備える。共振器１０は、２つの偏光固 有状態を有する単一空間モード光ファイバで形成されている。各状態での電磁波 の異なる光路長の回避は、各状態の偏光波を完全に混合するか、あるいは、偏光 子を使用して１つの偏光固有状態のみを存在させることによって解決する。第１ の態様では、そのような混合は、３〜５０メートルの長さの前記ファイバの２つ の端を、継ぎ目１３の相対する側でファイバの複屈折主軸が互いに９０度回転す るように継ぎ合わせて共振器コイルを製作することによって実現される。あるい は、継ぎ目の代わりにブロック１３を偏光子とすることもできる。共振器ファイ バは損失係数がαとされ、継ぎ目を使用する場合には、理想的な９０度の継ぎ目 を仮定して、複屈折主軸の伝搬定数を平均β₀とする。偏光子を使用する場合は 、伝搬定数は、十分に大きな吸光比がそのブロッキング軸を特徴づけると仮定し て、偏光子の透過軸を含む電磁波の可能な固有状態の光路の伝搬定数となる。 補正請求の範囲 １．コイル状光ファイバ（１０）と第１の外部光ファイバ（１４）との間で電磁 波を結合することができるように閉じた光路に接続された少なくとも第１のコイ ル結合器（１１）と共に前記閉じた光路に形成されたコイル状光ファイバ（１０ ）の軸を中心とする回転を検出することができる回転検出器における前記コイル 状光ファイバ（１０）内の光学カー効果によって生じる回転速度誤差を削減する 誤差削減装置であって、前記回転検出は、相反する方向のコイル状光ファイバ電 磁波を前記コイル状光ファイバ（１０）を通って相反する方向に伝播させ、その 結果、前記相反する方向のコイル状光ファイバ電磁波のそれぞれが、少なくとも 一部が、前記コイル状光ファイバ（１０）と前記外部光ファイバ（１４）のうち の選択された一方に結合された複数の光検出器内の第１と第２の光検出器（２３ 、２４）のうちの対応する一方に入射するようにし、前記相反する方向のうちの 一方の方向に伝播する前記相反する方向のコイル状光ファイバ電磁波のうちの少 なくとも一方が、第１の位相変調器（１９）の第１の入力に供給された第１の組 の選択された信号によってその位相を変化させられ、前記第１の光検出器（２３ ）がそれに対する対応する前記相反する方向のコイル状光ファイバ電磁波の前記 入射に応答して前記電磁波を表す出力信号を供給することに基づき、前記誤差削 減装置は、 選択されたバランス制御周波数で前記相反する方向のコイル状光ファイバ電磁 波内の位相変調成分を供給することができるように振幅制御入力端子と前記第１ の位相変調器（１９）に電気的に接続された出力端子とを有し、それによって供 給された前記位相変調成分の振幅の値を前記振幅制御入力端子に供給される第２ の組の選択された信号に従って調整することができるバランス制御信号発生手段 （２９）と、 第１の信号成分位相検出手段（３７）が、出力端子と、前記第１の光検出器出 力信号を受信するように前記第１の光検出器（２３）に電気的に接続された検出 入力端子とを有し、第１の選択された復調周波数に基づいてその前記検出入力端 子に現れた信号の成分の振幅を表す出力信号をその前記出力端子で供給すること ができる第１の信号成分位相検出手段（３７）とを備え、さらに、 前記相反する方向のコイル状光ファイバ（１０）電磁波内の振幅変調成分を供 給することができる振幅変調信号発生器手段（５０）と、 前記バランス制御信号発生手段（５０）振幅制御入力端子に電気的に接続され た出力端子と前記第１の信号成分位相検出手段出力信号を受信するように前記第 １の信号成分位相検出手段（３７）の出力端子に電気的に接続された検出入力端 子と前記振幅変調信号発生器手段（５０）に電気的に接続された復調入力端子と を有する振幅変調信号成分位相検出手段（５１）と備え、 前記振幅変調信号成分位相検出手段（５１）がその前記復調入力端子で供給さ れたその中に第２の選択された復調周波数で実質的な復調信号成分を有する信号 を使用して前記復調周波数に基づいてその前記検出入力端子に現れる信号の成分 の振幅を表す第２の組の選択された信号をその前記出力端子に出現させることが でき、第２の組の信号が前記第１の位相変調器（１９）を介して前記相反する方 向のコイル状光ファイバ電磁波内の前記位相変調成分の振幅の値を調整する前記 バランス制御信号発生手段（２９）の前記振幅入力端子に供給され、第２の組の 選択された信号によって表される対応する光学カー効果変動に関係する信号の成 分の振幅をゼロにし、それによって前記カー効果変動を削減またはなくし、した がって光学カー効果誤差を削除またはなくすことを特徴とする誤差削減装置。 ２．前記第１の外部光ファイバが前記第１の位相変調器（１９）に関して少なく ともその一部を通過する電磁波が前記第１の位相変調器（１９）も通過するよう に配置されてその位相が前記第１の位相変調器（１９）の第１の入力端子に供給 された選択された信号に応答して変化させられることを特徴とする請求項１に記 載の装置。 ３．前記バランス制御信号発生手段（２９）が、前記相反する方向のコイル状光 ファイバ電磁波内の位相変調成分を選択された第１の共振監視周波数で供給する ことができるように設けられている前記第１の位相変調器（１９）と任意の補助 位相変調器のうちの選択された１つに電気的に接続された出力を有する第１の共 振判定信号発生手段（２９）を備え、前記第１の共振判定信号発生手段（２９） の出力に電気的に接続された第１の入力端子と、第１の位相変調器と補助位相変 調器（１９）のうちの前記選択された１つに電気的に接続された出力端子とを有 する共振判定加算手段（３１）を介してそれに接続され、前記共振判定加算手段 （３１）は第２の入力も備え、その前記第１と第２の入力で供給された第３の組 の選択された信号を組み合わせて、前記組み合わされた信号に基づいてその前記 出力で出力信号を供給することができ、前記装置は、前記第１の信号成分位相検 出手段（３７）の出力に電気的に接続された周波数調整入力端子と前記共振判定 加算手段（３１）の第２の入力端子に電気的に接続された出力端子とを有する被 制御周波数調整信号発生器手段（２７）をさらに備え、前記被制御周波数調整信 号発生器手段（２７）は前記周波数調整入力端子に現れた信号に基づいて選択さ れた値の選択された第１のシフト動作周波数で反復される基本波形を有する出力 信号をその前記出力端子で供給することができ、前記第１の信号成分位相検出手 段（３７）は前記第１の共振判定信号発生手段（２９）の出力端子に電気的に接 続された復調入力端子を有し、前記第１の信号成分位相検出手段（３７）はその 前記復調入力端子で供給されたその中に前記復調周波数で実質的な復調信号成分 を有する信号を使用してその前記出力端子に前記復調周波数に基づいてその前記 検出入力端子で発生した信号の成分の振幅を表す出力信号を出現させることがで きることを特徴とする請求項１に記載の装置。 ４．前記第１の位相変調器（１９）に供給された選択された信号に応答して位相 を変化させると共に、電磁波が前記補助位相変調器に供給された選択された信号 に応答して位相を変化させるように前記第１の位相変調器（１９）に関して配置 された少なくとも１つの補助位相変調器（１９）をさらに備える請求項１に記載 の装置であって、前記装置は、選択された第１の共振監視周波数で前記相反する 方向のコイル状光ファイバ（１０）電磁波内の位相変調成分を供給することがで きるように設けられた前記第１の位相変調器（１９）と任意の前記補助位相変調 器（１９）のうちの選択された１つとに電気的に接続された出力端子を有する第 １の共振判定信号発生手段（２９）と、前記第１の信号成分位相検出手段（３７ ） の出力端子に電気的に接続された周波数調整入力端子を有し、前記相反する方向 のコイル状光ファイバ（１０）電磁波内の位相変調成分を供給することができる ように設けられた前記第１の位相変調器（１９）と任意の前記補助位相変調器（ １９）のうちの選択された１つに電気的に接続された出力端子とを有する被制御 周波数調整信号発生器手段（２７）とをさらに備え、前記被制御周波数調整信号 発生器手段（２７）は前記周波数調整入力端子に現れる信号に基づいて選択され た値の選択された第１のシフト動作周波数で反復される基本波形を有する出力信 号を前記出力端子で供給することができ、前記第１の信号成分位相検出手段（３ ７）は前記第１の共振判定信号発生手段（２９）の出力端子に電気的に接続され た復調入力端子を有し、前記第１の信号成分位相検出手段（３７）はその前記復 調入力端子で供給されたその中に前記復調周波数で実質的な復調信号成分を有す る信号を使用してその前記出力端子に前記復調周波数に基づいてその前記検出入 力端子で発生した信号の成分の振幅を表す出力信号を出現させることができるこ とを特徴とする請求項１に記載の装置。 ５．前記バランス制御信号発生手段は、前記振幅制御入力端子と前記出力端子を 有する第１の共振判定信号発生手段（２９）であり、前記バランス制御周波数は 第１の共振監視周波数であり、前記第１の信号成分位相検出手段（３７）は前記 第１の共振判定信号発生手段（２９）の出力端子に電気的に接続された復調入力 端子を有し、前記第１の信号成分位相検出手段（３７）はその前記復調入力端子 で供給されたその中に前記復調周波数で実質的な復調信号成分を有する信号を使 用してその前記出力端子に前記復調周波数に基づいてその前記検出入力端子で発 生した信号の成分の振幅を表す出力信号を出現させることかできることを特徴と する請求項１に記載の装置。 ６．前記第１位の外部光ファイバ（１４）と前記第１の位相変調器（１９）は、 電磁波の共通発生源（２２）から供給された相反する方向の電磁波を前記第１の 外部光ファイバ（１４）と前記第１の位相変調器（１９）の両方を介して相反す る方向に共通に伝播させることかできるコイル状光ファイバ（１０）入力手段の 一部であることを特徴とする請求項２に記載の装置。 ７．前記コイル状光ファイバ（１０）が、前記光ファイバの横断面上で互いに角 度をなす関係を有する対応する長軸に沿って異なる屈折率が現れるように複屈折 を示す単一空間モード光ファイバであり、前記コイル状光ファイバ（１０）を含 む前記閉じた光路が、前記軸のうちの一方に沿って伝播する電磁放射を前記軸の うちの他方の軸に沿って伝播するように電磁放射を転換する転換手段を有するこ とを特徴とする請求項２に記載の装置。 ８．前記コイル状光ファイバ（１０）が、前記光ファイバの横断面上で互いに角 度をなす関係を有する対応する長軸に沿って異なる屈折率が現れるように複屈折 を示す単一空間モード光ファイバであり、前記コイル状光ファイバを含む前記閉 じた光路が、一方の前記軸に沿った対応する偏光の電磁波を透過させ、他方の前 記軸に沿った他の対応する偏光の電磁波の透過を遮断する偏光子（１３）をその 中に有することを特徴とする請求項２に記載の装置。 ９．前記第１の外部光ファイバ（１４）が、第１の外部光ファイバ（１４）と前 記第１および第２の光検出器（２３、２４）のうちの対応する一方に至る対応す る出力光路（１５）との間で電磁波を結合することができるようにそれと接続さ れた第１と第２の出力結合器（１１、１２）を有することを特徴とする請求項２ に記載の装置。 １０．前記コイル状光ファイバが、前記コイル状光ファイバと第２の外部光ファ イバとの間で電磁波を結合することができるようにそれと接続された第２のコイ ル結合器を有し、前記第２のコイル結合器は、そこから放射される電磁波が前記 第１と第２の光検出器のうちの対応する一方に入射するようにそれぞれが配置さ れた１対の端部を有することを特徴とする請求項２に記載の装置。 １１．前記基本波形が、１つの振幅方向にかなり単調に変化する振幅の、比較的 長い期間とその後に続く反対の振幅方向にかなり単調に変化する振幅の、かなり 短い期間とから成ることを特徴とする請求項３に記載の装置。 １２．前記第２の光検出器（２４）が、他の対応する前記相反する方向のコイル 状光ファイバ（１０）電磁波のそれへの入射に応答して、前記電磁波を表す出力 信号も供給することを特徴とし、前記装置が前記第１の外部光ファイバ（１４） が第２の位相変調器（２０）に関して少なくともその一部を通過する電磁波が前 記第２の位相変調器（２０）も通過するように配置されてその位相が前記第２の 位相変調器（２０）の第１の入力端子に供給された選択された信号に応答して変 化させられる前記第２の位相変調器（２０）をさらに備え、前記第１の外部光フ ァイバ（１４）と前記第１および第２の位相変調器（１９、２０）が、電磁波の 共通の発生源手段（２２）から供給された相反する方向の電磁波を前記第１の外 部光ファイバ（１４）と前記第１および第２の位相変調器（１９、２０）のそれ ぞれを介して相反する方向に共通に伝播させることができるコイル状光ファイバ 入力手段の一部であり、前記共通の発生源手段（２２）は選択された信号が供給 されるとそれによって供給された前記電磁波に選択された周波数が現れる第１の 制御入力端子を有し、前記装置は、前記第２の位相変調器（２０）の第１の入力 端子に電気的に接続された出力端子を有する第２の共振判定信号発生手段（２８ ）をさらに備え、前記第２の共振判定信号発生手段（２８）は、第２の共振監視 周波数で実質的な信号成分を含む出力信号を供給することができ、前記装置は、 前記第２の光検出器出力信号を受信するように前記第２の光検出器（２４）に電 気的に接続された検出入力端子と前記第２の共振判定信号発生手段（２８）の出 力に電気的に接続された復調入力端子の両方の入力端子と、前記共通の発生源手 段（２２）の第１の制御入力端子に電気的に接続された出力端子とを有する第２ の信号成分位相検出手段（３６）をさらに備え、前記第２の信号成分位相検出手 段（３６）は、その前記復調入力端子で供給されたその中に選択された復調周波 数で実質的な復調信号成分を有する信号を使用してその前記出力端子に前記復調 周波数に基づいてその前記検出入力端子で発生した信号の成分の振幅を表す出力 信号を出現させることができることを特徴とする請求項３に記載の装置。 １３．前記第１の信号成分位相検出手段（３７）が、その前記出力端子と前記第 １の共振判定信号発生手段（２９）の振幅制御入力端子との間に電気的に接続さ れた積分器（３９）をさらに備えることを特徴とする請求項３に記載の装置。 １４．前記基本波形が、１つの振幅方向にかなり単調に変化する振幅の、比較的 長い期間とその後に続く反対の振幅方向にかなり単調に変化する振幅の、かなり 短い期間とから成ることを特徴とする請求項４に記載の装置。 １５．前記第２の光検出器（２４）が、対応する前記相反する方向のコイル状光 ファイバ（１０）電磁波のそれへの入射に応答して、前記電磁波を表す出力信号 も供給することを特徴とし、前記装置が前記第１の外部光ファイバ（１４）が第 ２の位相変調器（２０）に関して少なくともその一部を通過する電磁波が前記第 ２の位相変調器（２０）も通過するように配置されてその位相が前記第２の位相 変調器（２０）の第１の入力端子に供給された選択された信号に応答して変化さ せられる前記第２の位相変調器（２０）をさらに備え、前記第１の外部光ファイ バ（１４）と前記第１および第２の位相変調器（１９、２０）が、電磁波の共通 の発生源手段（２２）から供給された相反する方向の電磁波を前記第１の外部光 ファイバ（１４）と前記第１および第２の位相変調器（１９、２０）のそれぞれ を介して相反する方向に共通に伝播させることができるコイル状光ファイバ（１ ０）入力手段の一部であり、前記共通の発生源手段（２２）は選択された信号が 供給されるとそれによって供給された前記電磁波に選択された周波数が現れる制 御入力端子を有し、前記装置は、前記第２の位相変調器（２０）の第１の入力端 子に電気的に接続された出力端子を有する第２の共振判定信号発生手段（２８） をさらに備え、前記第２の共振判定信号発生手段（２８）は、第２の共振監視周 波数で実質的な信号成分を含む出力信号を供給することができ、前記装置は、前 記第２の光検出器出力信号を受信するように前記第２の光検出器（２４）に電気 的に接続された検出入力端子と前記第２の共振判定信号発生手段（２８）の出力 に電気的に接続された復調入力端子の両方の入力端子と、前記共通の発生源手段 （２２）の第１の制御入力端子に電気的に接続された出力端子とを有する第２の 信号成分位相検出手段（３６）をさらに備え、前記第２の信号成分位相検出手段 （３６）は、その前記復調入力端子で供給されたその中に選択された復調周波数 で実質的な復調信号成分を有する信号を使用してその前記出力端子に前記復調周 波数に基づいてその前記検出入力端子で発生した信号の成分の振幅を表す出力信 号を出現させることができることを特徴とする請求項４に記載の装置。 １６．前記第１の信号成分位相検出手段（３７）が、その前記出力端子と前記第 １の共振判定信号発生手段（２９）の振幅制御入力端子との間に電気的に接続さ れた積分器（３９）をさらに備えることを特徴とする請求項４に記載の装置。 １７．前記第１の共振判定信号発生手段（２９）が、前記第１の共振判定信号発 生手段（２９）の出力端子に電気的に接続された第１の入力端子と前記第１の位 相変調器（１９）の第１の入力端子に電気的に接続された出力端子とを有する共 振判定加算手段（３１）を介して前記第１の位相変調器（１９）にも電気的に接 続されたその前記出力端子を有し、前記共振判定加算手段（３１）は第２の入力 端子も有し、その前記第１および第２の入力端子で供給された選択された信号を 組み合わせ、前記組み合わせた信号に基づいてその前記出力端子で出力信号を供 給することができ、前記装置は、前記第１の信号成分位相検出手段（３７）の出 力端子に電気的に接続された周波数調整入力端子と前記共振判定加算手段（３１ ）の第２の入力端子に電気的に接続された出力端子とを有する被制御周波数調整 信号発生器手段（２７）をさらに備え、前記被制御周波数調整信号発生器手段（ ２７）は前記周波数調整入力端子に現れる信号に基づいて選択された値の選択さ れた第１のシフト動作周波数で反復される基本波形を有する出力信号を前記出力 端子で供給することができることを特徴とする請求項５に記載の装置。 １８．請求項５に記載の装置が、前記第１の位相変調器（１９）の第１の入力端 子に供給された選択された信号に応答して位相を変化させると共に、電磁波が前 記補助位相変調器（１９）の第１の入力端子に供給された選択された信号に応答 して位相を変化させるように前記第１の位相変調器（１９）に関して配置された 補助位相変調器（１９）をさらに備え、前記装置は、前記第１の信号成分位相検 出手段（３７）の出力端子に電気的に接続された周波数調整入力端子と、前記補 助位相変調器（１９）の第１の入力端子に電気的に接続された出力端子とを有す る被制御周波数調整信号発生器手段（２７）をさらに備え、前記被制御周波数調 整信号発生器手段（２７）は、前記周波数調整入力端子に現れた信号に基づいて 選択された値の選択された第１のシフト動作周波数で反復される基本波形を有す る出力信号をその前記出力端子で供給することができることを特徴とする請求項 ５に記載の装置。 １９．前記共通の発生手段（２２）が、それに前記振幅変調信号発生手段（５０ ）の出力端子が電気的に接続された第２の制御入力端子を有することを特徴とす る請求項１２に記載の装置。 ２０．前記共通の発生源手段（２２）が、それに前記振幅変調信号発生手段（５ ０）の出力端子が電気的に接続された第２の制御入力端子を有することを特徴と する請求項１５に記載の装置。 ２１．前記基本波形が、１つの振幅方向にかなり単調に変化する振幅の、比較的 長い期間とその後に続く反対の振幅方向にかなり単調に変化する振幅の、かなり 短い期間とから成ることを特徴とする請求項１７に記載の装置。 ２２．前記第２の光検出器（２４）か、対応する前記相反する方向のコイル状光 ファイバ（１０）電磁波のそれへの入射に応答して、前記電磁波を表す出力信号 も供給することを特徴とし、前記装置が前記第１の外部光ファイバ（１４）が第 ２の位相変調器（２０）に関して少なくともその一部を通過する電磁波が前記第 ２の位相変調器（２０）も通過するように配置されてその位相が前記第２の位相 変調器（２０）の第１の入力端子に供給された選択された信号に応答して変化さ せられる前記第２の位相変調器（２０）をさらに備え、前記第１の外部光ファイ バ（１４）と前記第１および第２の位相変調器（１９、２０）が、電磁波の共通 の発生源手段（２２）から供給された相反する方向の電磁波を前記第１の外部光 ファイバ（１４）と前記第１および第２の位相変調器（１９、２０）のそれぞれ を介して相反する方向に共通に伝播させることができるコイル状光ファイバ（１ ０）入力手段の一部であり、前記共通の発生源手段（２２）は選択された信号が 供給されるとそれによって供給された前記電磁波に選択された周波数が現れる第 １の制御入力端子を有し、前記装置は、前記第２の位相変調器（２０）の第１の 入力端子に電気的に接続された出力端子を有する第２の共振判定信号発生手段（ ２８）をさらに備え、前記第２の共振判定信号発生手段（２８）は、第２の共振 監視周波数で実質的な信号成分を含む出力信号を供給することができ、前記装置 は、前記第２の光検出器出力信号を受信するように前記第２の光検出器（２４） に電気的に接続された検出入力端子と前記第２の共振判定信号発生手段（２８） の出力に電気的に接続された復調入力端子の両方の入力端子と、前記共通の発生 源手段（２２）の第１の制御入力端子に電気的に接続された出力端子とを有する 第２の信号成分位相検出手段（３６）をさらに備え、前記第２の信号成分位相検 出手段（３６）は、その前記復調入力端子で供給されたその中に選択された復調 周波数で実質的な復調信号成分を有する信号を使用してその前記出力端子に前記 復調周波数に基づいてその前記検出入力端子で発生した信号の成分の振幅を表す 出力信号を出現させることができることを特徴とする請求項１７に記載の装置。 ２３．前記第１の信号成分位相検出器手段（３７）が、その前記出力端子と前記 第１の共振判定信号発生手段（２９）の振幅制御入力端子との間に電気的に接続 された積分器（３９）をさらに備えることを特徴とする請求項１７に記載の装置 。 ２４．前記基本波形が、１つの振幅方向にかなり単調に変化する振幅の、比較的 長い期間とその後に続く反対の振幅方向にかなり単調に変化する振幅の、かなり 短い期間とから成ることを特徴とする請求項１８に記載の装置。 ２５．前記第２の光検出器（２４）が、対応する前記相反する方向のコイル状光 ファイバ（１０）電磁波のそれへの入射に応答して、前記電磁波を表す出力信号 も供給することを特徴とし、前記装置が前記第１の外部光ファイバ（１４）が第 ２の位相変調器（２０）に関して少なくともその一部を通過する電磁波が前記第 ２の位相変調器（２０）も通過するように配置されてその位相が前記第２の位相 変調器（２０）の第１の入力端子に供給された選択された信号に応答して変化さ せられる前記第２の位相変調器（２０）をさらに備え、前記第１の外部光ファイ バ（１４）と前記第１および第２の位相変調器（１９、２０）が、電磁波の共通 の発生源手段（２２）から供給された相反する方向の電磁波を前記第１の外部光 ファイバ（１４）と前記第１および第２の位相変調器（１９、２０）のそれぞれ を介して相反する方向に共通に伝播させることができるコイル状光ファイバ（１ ０）入力手段の一部であり、前記共通の発生源手段（２２）は選択された信号が 供給されるとそれによって供給された前記電磁波に選択された周波数が現れる制 御入力端子を有し、前記装置は、前記第２の位相変調器（２０）の第１の入力端 子に電気的に接続された出力端子を有する第２の共振判定信号発生手段（２８） をさらに備え、前記第２の共振判定信号発生手段（２８）は、第２の共振監視周 波数で実質的な信号成分を含む出力信号を供給することができ、前記装置は、前 記第２の光検出器出力信号を受信するように前記第２の光検出器（２４）に電気 的に接続された検出入力端子と前記第２の共振判定信号発生手段（２８）の出力 に電気的に接続された復調入力端子の両方の入力端子と、前記共通の発生源手段 （２２）の第１の制御入力端子に電気的に接続された出力端子とを有する第２の 信号成分位相検出手段（３６）をさらに備え、前記第２の信号成分位相検出手段 （３６）は、その前記復調入力端子で供給されたその中に選択された復調周波数 で実質的な復調信号成分を有する信号を使用してその前記出力端子に前記復調周 波数に基づいてその前記検出入力端子で発生した信号の成分の振幅を表す出力信 号を出現させることができることを特徴とする請求項１８に記載の装置。 ２６．前記第１の信号成分位相検出器手段（３７）が、その前記出力端子と前記 第１の共振判定信号発生手段（２９）の振幅制御入力端子との間に電気的に接続 された積分器（３９）をさらに備えることを特徴とする請求項１８に記載の装置 。 ２７．前記共通の発生源手段（２２）が、それに前記振幅変調信号発生手段（５ ０）の出力端子が電気的に接続されている第２の制御入力端子を有することを特 徴とする請求項２２に記載の装置。 ２８．前記共通の発生源手段（２２）が、それに前記振幅変調信号発生手段（５ ０）の出力端子が電気的に接続されている第２の制御入力端子を有することを特 徴とする請求項２５に記載の装置。 【手続補正書】 【提出日】１９９６年９月１０日 【補正内容】 請求の範囲 １． コイル状光ファイバ（１０）と第１の外部光ファイバ（１４）との間で電 磁波を結合することができるように閉じた光路に接続された少なくとも第１のコ イル結合器（１１）と共に前記閉じた光路に形成されたコイル状光ファイバ（１ ０）の軸を中心とする回転を検出することができる回転検出器における前記コイ ル状光ファイバ（１０）内の光学カー効果によって生じる回転速度誤差を削減す る誤差削減装置であって、前記回転検出は、相反する方向のコイル状光ファイバ 電磁波を前記コイル状光ファイバ（１０）を通って相反する方向に伝播させ、そ の結果、前記相反する方向のコイル状光ファイバ電磁波のそれぞれが、少なくと も一部が、前記コイル状光ファイバ（１０）と前記外部光ファイバ（１４）のう ちの選択された一方に結合された複数の光検出器内の第１と第２の光検出器（２ ３、２４）のうちの対応する一方に入射するようにし、前記相反する方向のうち の一方の方向に伝播する前記相反する方向のコイル状光ファイバ電磁波のうちの 少なくとも一方が、第１の位相変調器（１９）の第１の入力に供給された第１の 組の選択された信号によってその位相を変化させられ、前記第１の光検出器（２ ３）がそれに対する対応する前記相反する方向のコイル状光ファイバ電磁波の前 記入射に応答して前記電磁波を表す出力信号を供給することに基づき、前記誤差 削減装置は、 選択されたバランス制御周波数で前記相反する方向のコイル状光ファイバ電磁 波内の位相変調成分を供給することができるように振幅制御入力端子と前記第１ の位相変調器（１９）に電気的に接続された出力端子とを有し、それによって供 給された前記位相変調成分の振幅の値を前記振幅制御入力端子に供給される第２ の組の選択された信号に従って調整することができるバランス制御信号発生手段 （２９）と、 第１の信号成分位相検出手段（３７）が、出力端子と、前記第１の光検出器出 力信号を受信するように前記第１の光検出器（２３）に電気的に接続された検出 入力端子とを有し、第１の選択された復調周波数に基づいてその前記検出入力端 子に現れた信号の成分の振幅を表す出力信号をその前記出力端子で供給すること ができる第１の信号成分位相検出手段（３７）とを備え、さらに、 前記相反する方向のコイル状光ファイバ（１０）電磁波内の振幅変調成分を供 給することができる振幅変調信号発生器手段（５０）と、 前記バランス制御信号発生手段（５０）振幅制御入力端子に電気的に接続され た出力端子と前記第１の信号成分位相検出手段出力信号を受信するように前記第 １の信号成分位相検出手段（３７）の出力端子に電気的に接続された検出入力端 子と前記振幅変調信号発生器手段（５０）に電気的に接続された復調入力端子と を有する振幅変調信号成分位相検出手段（５１）と備え、 前記振幅変調信号成分位相検出手段（５１）がその前記復調入力端子で供給さ れたその中に第２の選択された復調周波数で実質的な復調信号成分を有する信号 を使用して前記復調周波数に基づいてその前記検出入力端子に現れる信号の成分 の振幅を表す第２の組の選択された信号をその前記出力端子に出現させることが でき、第２の組の信号が前記第１の位相変調器（１９）を介して前記相反する方 向のコイル状光ファイバ電磁波内の前記位相変調成分の振幅の値を調整する前記 バランス制御信号発生手段（２９）の前記振幅入力端子に供給され、第２の組の 選択された信号によって表される対応する光学カー効果変動に関係する信号の成 分の振幅をゼロにし、それによって前記カー効果変動を削減またはなくし、した がって光学カー効果誤差を削除またはなくすことを特徴とする誤差削減装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．コイル状光ファイバと第１の外部光ファイバとの間で電磁波を結合すること ができるように閉じた光路に接続された少なくとも第１のコイル結合器と共に前 記閉じた光路に形成されたコイル状光ファイバの軸を中心とする回転を検出する ことができる回転検出器における前記コイル状光ファイバ内の光学カー効果によ って生じる回転速度誤差を削減する誤差削減装置であって、前記回転検出は相反 する方向のコイル状光ファイバ電磁波を前記コイル状光ファイバを通って相反す る方向に伝播させ、その結果、前記相反する方向のコイル状光ファイバ電磁波の それぞれが少なくとも一部が、それぞれが前記コイル状光ファイバと前記外部光 ファイバのうちの選択された一方に結合された複数の光検出器内の第１と第２の 光検出器のうちの対応する一方に衝突するようにし、前記相反する方向のうちの 一方の方向に伝播する前記相反する方向のコイル状光ファイバ電磁波のうちの少 なくとも一方が第１の位相変調器の第１の入力に供給された第１の組の選択され た信号によってその位相を変化させられ、前記第１の光検出器がそれに対する対 応する前記相反する方向のコイル状光ファイバ電磁波の前記衝突に応答して前記 電磁波を表す出力信号を供給することに基づき、前記誤差削減装置は、 前記相反する方向のコイル状光ファイバ電磁波内の振幅変調成分を供給するこ とができる振幅変調信号発生器手段と、 選択されたバランス制御周波数で前記相反する方向のコイル状光ファイバ電磁 波内の位相変調成分を供給することができるように振幅制御入力端子と前記第１ の位相変調器に電気的に接続された出力端子とを有するバランス制御信号発生手 段であって、さらにそれが供給する前記位相変調成分の振幅の値をその前記振幅 制御入力端子で供給される第２の組の選択された信号に従って調整することがで きるバランス制御信号発生手段と、 出力端子と、前記第１の光検出器出力信号を受信するように前記第１の光検出 器に電気的に接続された検出入力端子とを有し、第１の選択された復調周波数に 基づいてその前記検出入力端子に現れた信号の成分の振幅を表す出力信号をその 前記出力端子に供給することができる第１の信号成分位相検出手段と、 前記バランス制御信号発生手段振幅制御入力端子に電気的に接続された出力端 子と、前記第１の信号成分位相検出手段出力信号を受信するように前記第１の信 号成分位相検出手段に電気的に接続された検出入力端子と前記振幅変調信号発生 器手段に電気的に接続された復調入力端子とを有し、その前記復調入力端子で供 給されたその中に第２の選択された復調周波数で実質的な復調信号成分を有する 信号を使用し、前記復調周波数に基づいてその前記検出入力端子に現れる信号の 成分の振幅を表す第２の組の選択された信号をその前記出力端子に出現させるこ とができる振幅変調信号成分位相検出手段とを備える誤差削減装置。 ２．前記第１の外部光ファイバが前記第１の位相変調器に関して少なくともその 一部を通過する電磁波が前記第１の位相変調器も通過するように配置されてその 位相が前記第１の位相変調器の第１の入力端子に供給された選択された信号に応 答して変化させられることを特徴とする、請求項１に記載の装置。 ３．前記相反する方向のコイル状光ファイバ電磁波内の位相変調成分を選択され た第１の共振監視周波数で供給することができるように設けられている前記第１ の位相変調器と任意の補助位相変調器のうちの選択された１つに電気的に接続さ れた出力を有する第１の共振判定信号発生手段をさらに備える請求項１に記載の 装置であって、前記第１の共振判定信号発生手段の出力に電気的に接続された第 １の入力端子と、第１の位相変調器と補助位相変調器のうちの前記選択された１ つに電気的に接続された出力端子とを有する共振判定加算手段を介してそれに接 続され、前記共振判定加算手段は第２の入力も備え、その前記第１と第２の入力 で供給された第３の組の選択された信号を組み合わせて、前記組み合わされた信 号に基づいてその前記出力で出力信号を供給することができ、前記装置は、前記 第１の信号成分位相検出手段の出力に電気的に接続された周波数調整入力端子と 前記共振判定加算手段の第２の入力端子に電気的に接続された出力端子とを有す る被制御周波数調整信号発生器手段をさらに備え、前記被制御周波数調整信号発 生器手段は前記周波数調整入力端子に現れた信号に基づいて選択された値の選択 された第１のシフト動作周波数で反復される基本波形を有する出力信号をその前 記出力端子で供給することができ、前記第１の信号成分位相検出手段は前記第１ の共振判定信号発生手段の出力端子に電気的に接続された復調入力端子を有し、 前記第１の信号成分位相検出手段はその前記復調入力端子で供給されたその中に 前記復調周波数で実質的な復調信号成分を有する信号を使用してその前記出力端 子に前記復調周波数に基づいてその前記検出入力端子で発生した信号の成分の振 幅を表す出力信号を出現させることができることを特徴とする、請求項１に記載 の装置。 ４．前記第１の位相変調器に供給された選択された信号に応答して位相を変化さ せると共に、電磁波が前記補助位相変調器に供給された選択された信号に応答し て位相を変化させるように前記第１の位相変調器に関して配置された少なくとも １つの補助位相変調器をさらに備える請求項１に記載の装置であって、前記装置 は、選択された第１の共振監視周波数で前記相反する方向のコイル状光ファイバ 電磁波内の位相変調成分を供給することができるように設けられた前記第１の位 相変調器と任意の前記補助位相変調器のうちの選択された１つに電気的に接続さ れた出力端子を有する第１の共振判定信号発生手段と、前記第１の信号成分位相 検出手段の出力端子に電気的に接続された周波数調整入力端子を有し、前記相反 する方向のコイル状光ファイバ電磁波内の位相変調成分を供給することができる ように設けられた前記第１の位相変調器と任意の前記補助位相変調器のうちの選 択された１つに電気的に接続された出力端子を有する被制御周波数調整信号発生 器手段とをさらに備え、前記被制御周波数調整信号発生器手段は前記周波数調整 入力端子に現れる信号に基づいて選択された値の選択された第１のシフト動作周 波数で反復される基本波形を有する出力信号を前記出力端子で供給することがで き、前記第１の信号成分位相検出手段は前記第１の共振判定信号発生手段の出力 端子に電気的に接続された復調入力端子を有し、前記第１の信号成分位相検出手 段はその前記復調入力端子で供給されたその中に前記復調周波数で実質的な復調 信号成分を有する信号を使用してその前記出力端子に前記復調周波数に基づいて その前記検出入力端子で発生した信号の成分の振幅を表す出力信号を出現させる ことができることを特徴とする、請求項１に記載の装置。 ５．前記バランス制御信号発生手段は、前記振幅制御入力端子と前記出力端子を 有する第１の共振判定信号発生手段であり、前記バランス制御周波数は第１の共 振監視周波数であり、前記第１の信号成分位相検出手段は前記第１の共振判定信 号発生手段の出力端子に電気的に接続された復調入力端子を有し、前記第１の信 号成分位相検出手段はその前記復調入力端子で供給されたその中に前記復調周波 数で実質的な復調信号成分を有する信号を使用してその前記出力端子に前記復調 周波数に基づいてその前記検出入力端子で発生した信号の成分の振幅を表す出力 信号を出現させることができることを特徴とする、請求項１に記載の装置。 ６．前記第１位の外部光ファイバと前記第１の位相変調器は、電磁波の共通発生 源から供給された相反する方向の電磁波を前記第１の外部光ファイバと前記第１ の位相変調器の両方を介して相反する方向に共通に伝播させることができるコイ ル状光ファイバ入力手段の一部であることを特徴とする、請求項２に記載の装置 。 ７．前記コイル状光ファイバが、前記光ファイバの横断面上で互いに角度をなす 関係を有する対応する長軸に沿って異なる屈折率が現れるように複屈折を示す単 一空間モード光ファイバであり、前記コイル状光ファイバを含む前記閉じた光路 が、前記軸のうちの一方に沿って伝播する電磁放射を前記軸のうちの他方の軸に 沿って伝播するように電磁放射を転換する転換手段を有することを特徴とする、 請求項２に記載の装置。 ８．前記コイル状光ファイバが、前記光ファイバの横断面上で互いに角度をなす 関係を有する対応する長軸に沿って異なる屈折率が現れるように複屈折を示す単 一空間モード光ファイバであり、前記コイル状光ファイバを含む前記閉じた光路 が、一方の前記軸に沿った対応する偏光の電磁波を透過させ、他方の前記軸に沿 った他の対応する偏光の電磁波の透過を遮断する偏光子をその中に有することを 特徴とする、請求項２に記載の装置。 ９．前記第１の外部光ファイバが、第１の外部光ファイバと前記第１および第２ の光検出器のうちの対応する一方に至る対応する出力光路との間で電磁波を結合 することができるようにそれと接続された第１と第２の出力結合器を有すること を特徴とする、請求項２に記載の装置。 １０．前記コイル状光ファイバが、前記コイル状光ファイバと第２の外部光ファ イバとの間で電磁波を結合することができるようにそれと接続された第２のコイ ル結合器を有し、前記第２のコイル結合器は、そこから放射される電磁波が前記 第１と第２の光検出器のうちの対応する一方に衝突するようにそれぞれが配置さ れた１対の端部を有することを特徴とする、請求項２に記載の装置。 １１．前記基本波形が、１つの振幅方向にかなり単調に変化する振幅の、比較的 長い期間とその後に続く反対の振幅方向にかなり単調に変化する振幅の、かなり 短い期間とから成ることを特徴とする、請求項３に記載の装置。 １２．前記第２の光検出器が、他の対応する前記相反する方向のコイル状光ファ イバ電磁波のそれへの衝突に応答して、前記電磁波を表す出力信号も供給するこ とを特徴とし、前記装置が前記第１の外部光ファイバが第２の位相変調器に関し て少なくともその一部を通過する電磁波が前記第２の位相変調器も通過するよう に配置されてその位相が前記第２の位相変調器の第１の入力端子に供給された選 択された信号に応答して変化させられる前記第２の位相変調器をさらに備え、前 記第１の外部光ファイバと前記第１および第２の位相変調器が、電磁波の共通の 発生源手段から供給された相反する方向の電磁波を前記第１の外部光ファイバと 前記第１および第２の位相変調器のそれぞれを介して相反する方向に共通に伝播 させることができるコイル状光ファイバ入力手段の一部であり、前記共通の発生 源手段は選択された信号が供給されるとそれによって供給された前記電磁波に選 択された周波数が現れる第１の制御入力端子を有し、前記装置は、前記第２の位 相変調器の第１の入力端子に電気的に接続された出力端子を有する第２の共振判 定信号発生手段をさらに備え、前記第２の共振判定信号発生手段は、第２の共振 監視周波数で実質的な信号成分を含む出力信号を供給することができ、前記装置 は、前記第２の光検出器出力信号を受信するように前記第２の光検出器に電気的 に接続された検出入力端子と前記第２の共振判定信号発生手段の出力に電気的に 接続された復調入力端子の両方の入力端子と、前記共通の発生源手段の第１の制 御入力端子に電気的に接続された出力端子とを有する第２の信号成分位相検出手 段をさらに備え、前記第２の信号成分位相検出手段は、その前記復調入力端子で 供給されたその中に選択された復調周波数で実質的な復調信号成分を有する信号 を使用してその前記出力端子に前記復調周波数に基づいてその前記検出入力端子 で発生した信号の成分の振幅を表す出力信号を出現させることができることを特 徴とする、請求項３に記載の装置。 １３．前記第１の信号成分位相検出手段が、その前記出力端子と前記第１の共振 判定信号発生手段の振幅制御入力端子との間に電気的に接続された積分器をさら に備えることを特徴とする、請求項３に記載の装置。 １４．前記基本波形が、１つの振幅方向にかなり単調に変化する振幅の、比較的 長い期間とその後に続く反対の振幅方向にかなり単調に変化する振幅の、かなり 短い期間とから成ることを特徴とする、請求項４に記載の装置。 １５．前記第２の光検出器が、対応する前記相反する方向のコイル状光ファイバ 電磁波のそれへの衝突に応答して、前記電磁波を表す出力信号も供給することを 特徴とし、前記装置が前記第１の外部光ファイバが第２の位相変調器に関して少 なくともその一部を通過する電磁波が前記第２の位相変調器も通過するように配 置されてその位相が前記第２の位相変調器の第１の入力端子に供給された選択さ れた信号に応答して変化させられる前記第２の位相変調器をさらに備え、前記第 １の外部光ファイバと前記第１および第２の位相変調器が、電磁波の共通の発生 源手段から供給された相反する方向の電磁波を前記第１の外部光ファイバと前記 第１および第２の位相変調器のそれぞれを介して相反する方向に共通に伝播させ ることができるコイル状光ファイバ入力手段の一部であり、前記共通の発生源手 段は選択された信号が供給されるとそれによって供給された前記電磁波に選択さ れた周波数が現れる制御入力端子を有し、前記装置は、前記第２の位相変調器の 第１の入力端子に電気的に接続された出力端子を有する第２の共振判定信号発生 手段をさらに備え、前記第２の共振判定信号発生手段は、第２の共振監視周波数 で実質的な信号成分を含む出力信号を供給することができ、前記装置は、前記第 ２の光検出器出力信号を受信するように前記第２の光検出器に電気的に接続され た検出入力端子と前記第２の共振判定信号発生手段の出力に電気的に接続された 復調入力端子の両方の入力端子と、前記共通の発生源手段の第１の制御入力端子 に電気的に接続された出力端子とを有する第２の信号成分位相検出手段をさらに 備え、前記第２の信号成分位相検出手段は、その前記復調入力端子で供給された その中に選択された復調周波数で実質的な復調信号成分を有する信号を使用して その前記出力端子に前記復調周波数に基づいてその前記検出入力端子で発生した 信号の成分の振幅を表す出力信号を出現させることができることを特徴とする、 請求項４に記載の装置。 １６．前記第１の信号成分位相検出手段が、その前記出力端子と前記第１の共振 判定信号発生手段の振幅制御入力端子との間に電気的に接続された積分器をさら に備えることを特徴とする、請求項４に記載の装置。 １７．前記第１の共振判定信号発生手段が、前記第１の共振判定信号発生手段の 出力端子に電気的に接続された第１の入力端子と前記第１の位相変調器の第１の 入力端子に電気的に接続された出力端子とを有する共振判定加算手段を介して前 記第１の位相変調器にも電気的に接続されたその前記出力端子を有し、前記共振 判定加算手段は第２の入力端子も有し、その前記第１および第２の入力端子で供 給された選択された信号を組み合わせ、前記組み合わせた信号に基づいてその前 記出力端子で出力信号を供給することができ、前記装置は、前記第１の信号成分 位相検出手段の出力端子に電気的に接続された周波数調整入力端子と前記共振判 定加算手段の第２の入力端子に電気的に接続された出力端子とを有する被制御周 波数調整信号発生器手段をさらに備え、前記被制御周波数調整信号発生器手段は 前記周波数調整入力端子に現れる信号に基づいて選択された値の選択された第１ のシフト動作周波数で反復される基本波形を有する出力信号を前記出力端子で供 給することができることを特徴とする、請求項５に記載の装置。 １８．請求項５に記載の装置が、前記第１の位相変調器の第１の入力端子に供給 された選択された信号に応答して位相を変化させると共に、電磁波が前記補助位 相変調器の第１の入力端子に供給された選択された信号に応答して位相を変化さ せるように前記第１の位相変調器に関して配置された補助位相変調器をさらに備 え、前記装置は、前記第１の信号成分位相検出手段の出力端子に電気的に接続さ れた周波数調整入力端子と、前記補助位相変調器の第１の入力端子に電気的に接 続された出力端子とを有する被制御周波数調整信号発生器手段をさらに備え、前 記被制御周波数調整信号発生器手段は、前記周波数調整入力端子に現れた信号に 基づいて選択された値の選択された第１のシフト動作周波数で反復される基本波 形を有する出力信号をその前記出力端子で供給することができることを特徴とす る、請求項５に記載の装置。 １９．前記共通の発生源が、それに前記振幅変調手段の出力端子が電気的に接続 された第２の制御入力端子を有することを特徴とする、請求項１２に記載の装置 。 ２０．前記共通の発生源が、それに前記振幅変調手段の出力端子が電気的に接続 された第２の制御入力端子を有することを特徴とする、請求項１５に記載の装置 。 ２１．前記基本波形が、１つの振幅方向にかなり単調に変化する振幅の、比較的 長い期間とその後に続く反対の振幅方向にかなり単調に変化する振幅の、かなり 短い期間とから成ることを特徴とする、請求項１７に記載の装置。 ２２．前記第２の光検出器が、対応する前記相反する方向のコイル状光ファイバ 電磁波のそれへの衝突に応答して、前記電磁波を表す出力信号も供給することを 特徴とし、前記装置が前記第１の外部光ファイバが第２の位相変調器に関して少 なくともその一部を通過する電磁波が前記第２の位相変調器も通過するように配 置されてその位相が前記第２の位相変調器の第１の入力端子に供給された選択さ れた信号に応答して変化させられる前記第２の位相変調器をさらに備え、前記第 １の外部光ファイバと前記第１および第２の位相変調器が、電磁波の共通の発生 源手段から供給された相反する方向の電磁波を前記第１の外部光ファイバと前記 第１および第２の位相変調器のそれぞれを介して相反する方向に共通に伝播させ ることができるコイル状光ファイバ入力手段の一部であり、前記共通の発生源手 段は選択された信号が供給されるとそれによって供給された前記電磁波に選択さ れた周波数が現れる第１の制御入力端子を有し、前記装置は、前記第２の位相変 調器の第１の入力端子に電気的に接続された出力端子を有する第２の共振判定信 号発生手段をさらに備え、前記第２の共振判定信号発生手段は、第２の共振監視 周波数で実質的な信号成分を含む出力信号を供給することができ、前記装置は、 前記第２の光検出器出力信号を受信するように前記第２の光検出器に電気的に接 続された検出入力端子と前記第２の共振判定信号発生手段の出力に電気的に接続 された復調入力端子の両方の入力端子と、前記共通の発生源手段の第１の制御入 力端子に電気的に接続された出力端子とを有する第２の信号成分位相検出手段を さらに備え、前記第２の信号成分位相検出手段は、その前記復調入力端子で供給 されたその中に選択された復調周波数で実質的な復調信号成分を有する信号を使 用してその前記出力端子に前記復調周波数に基づいてその前記検出入力端子で発 生した信号の成分の振幅を表す出力信号を出現させることができることを特徴と する、請求項１７に記載の装置。 ２３．前記第１の信号成分位相検出器手段が、その前記出力端子と前記第１の共 振判定信号発生手段の振幅制御入力端子との間に電気的に接続された積分器をさ らに備えることを特徴とする、請求項１７に記載の装置。 ２４．前記基本波形が、１つの振幅方向にかなり単調に変化する振幅の、比較的 長い期間とその後に続く反対の振幅方向にかなり単調に変化する振幅の、かなり 短い期間とから成ることを特徴とする、請求項１８に記載の装置。 ２５．前記第２の光検出器が、対応する前記相反する方向のコイル状光ファイバ 電磁波のそれへの衝突に応答して、前記電磁波を表す出力信号も供給することを 特徴とし、前記装置が前記第１の外部光ファイバが第２の位相変調器に関して少 なくともその一部を通過する電磁波が前記第２の位相変調器も通過するように配 置されてその位相が前記第２の位相変調器の第１の入力端子に供給された選択さ れた信号に応答して変化させられる前記第２の位相変調器をさらに備え、前記第 １の外部光ファイバと前記第１および第２の位相変調器が、電磁波の共通の発生 源手段から供給された相反する方向の電磁波を前記第１の外部光ファイバと前記 第１および第２の位相変調器のそれぞれを介して相反する方向に共通に伝播させ ることができるコイル状光ファイバ入力手段の一部であり、前記共通の発生源手 段は選択された信号が供給されるとそれによって供給された前記電磁波に選択さ れた周波数が現れる制御入力端子を有し、前記装置は、前記第２の位相変調器の 第１の入力端子に電気的に接続された出力端子を有する第２の共振判定信号発生 手段をさらに備え、前記第２の共振判定信号発生手段は、第２の共振監視周波数 で実質的な信号成分を含む出力信号を供給することができ、前記装置は、前記第 ２の光検出器出力信号を受信するように前記第２の光検出器に電気的に接続され た検出入力端子と前記第２の共振判定信号発生手段の出力に電気的に接続された 復調入力端子の両方の入力端子と、前記共通の発生源手段の第１の制御入力端子 に電気的に接続された出力端子とを有する第２の信号成分位相検出手段をさらに 備え、前記第２の信号成分位相検出手段は、その前記復調入力端子で供給された その中に選択された復調周波数で実質的な復調信号成分を有する信号を使用して その前記出力端子に前記復調周波数に基づいてその前記検出入力端子で発生した 信号の成分の振幅を表す出力信号を出現させることができることを特徴とする、 請求項１８に記載の装置。 ２６．前記第１の信号成分位相検出器手段が、その前記出力端子と前記第１の共 振判定信号発生手段の振幅制御入力端子との間に電気的に接続された積分器をさ らに備えることを特徴とする、請求項１８に記載の装置。 ２７．前記共通の発生源が、それに前記振幅変調手段の出力端子が電気的に接続 されている第２の制御入力端子を有することを特徴とする、請求項２２に記載の 装置。 ２８．前記共通の発生源が、それに前記振幅変調手段の出力端子が電気的に接続 されている第２の制御入力端子を有することを特徴とする、請求項２５に記載の 装置。 ２９．発生源周波数で電磁放射を供給する発生源と、 前記発生源に接続され、第１と第２のポートを有し、第１および第２のポート でそれぞれ第１と第２の電磁波を供給する分割手段と、 共振条件を有する光ファイバ製の検出コイルと、 前記検出コイルに接続され、前記検出コイル内で第１および第２の電磁波が相 反する方向に伝播するように前記分割手段の第１および第２のポートから第１お よび第２の電磁波を前記検出コイルに結合入力し、第１および第２の電磁波を結 合出力する結合器手段と、 前記結合器手段に接続され、第１および第２の電磁波の部分を検出し、それぞ れ第１および第２の電気信号に加工する第１および第２の光検出器と、 前記第１の光検出器に接続され、第１の電磁波の周波数が前記検出コイルの共 振条件に近いことを示す第３の信号を供給する第１の位相検出器と、 前記分割手段に接続され、第１の電磁波を位相変調する第１の変調器と、 前記分割手段に接続され、第２の電磁波を位相変調する第２の変調器と、 前記第１の位相検出器と前記第１の変調器とに接続され、前記第１の位相検出 器からの第３の信号に従って、可変周波数を有する反復信号を供給し、第１の電 磁波の周波数を前記検出コイルの共振条件に変えるセロダイン生成器と、 前記第２の光検出器と前記発生源とに接続され、第２の電磁波の周波数が前記 検出コイルの共振条件に近いことを示す第４の信号を供給し、前記第２の電磁波 の周波数が前記検出コイルの共振条件と一致するように前記発生源を調整する第 ２の位相検出器と、 前記第１および第２の変調器と第１および第２の位相検出器とにそれぞれ接続 された第１および第２のバイアス生成器と、 前記第１の位相検出器に接続され、光学カー効果誤差を示す誤差信号を供給す る第３の位相検出器と、 前記第３の位相検出器と前記発生源とに接続され、前記発生源からの電磁放射 を変調する振幅変調信号発生器と、 非カー効果誤差を削減する電圧基準と、 前記第３の位相検出器と前記電圧基準とに接続され、前記第１の変調器に復号 誤差信号を供給して第１の電磁波の位相に影響を与え、その結果、前記検出コイ ル内の第１の電磁波の強度に影響を与えて光学カー効果誤差と非カー効果誤差を 削減する総和器とを備える、光学カー効果誤差の削減のための制御装置。 ３０．第１の光を供給する光源と、 前記光源に接続され、第１の光を第２の光と第３の光に分割するスプリッタと 、 第２の光と第３の光をそれぞれ受信する第１および第２の端部を有する第１の 光ファイバ・ループと、 前記第１の光ファイバ・ループ上に位置し、第２の光と第３の光をそれぞれ変 調する第１および第２の位相変調器と、 閉じた光路を有する第２の光ファイバ・ループと、 第２の光が前記第２の光ファイバ・ループの閉じた光路内で第１の伝播方向を 有し、第３の光が前記第２の光ファイバ・ループの閉じた光路内で第２の伝播方 向を有し、第１および第２の方向が互いに反対である、第２の光と第３の光を前 記第２の光ファイバ・ループに結合する第１の結合器と、 前記第２の光ファイバ・ループに結合され、前記第２の光ファイバ・ループの 閉じた光路内の第２の光を検出する第１の検出器と、 前記第２の光ファイバ・ループに結合され、前記第２の光ファイバ・ループの 閉じた光路内の第３の光を検出する第２の検出器と、 前記第１の検出器に接続され、第２の光信号の強度量を示す第１の振幅信号を 出力する第１の位相検出器と、 前記第１の位相検出器と前記第１の位相変調器とに接続され、第１の振幅信号 を受信して、第２の周波数を前記第２の光ファイバ・ループ内の共振周波数に維 持するように第２の光の第２の周波数を調整するセロダイン生成器と、 第２の振幅信号が前記光源に進んで第３の光の第３の周波数を前記第２の光フ ァイバ・ループ内の共振周波数に維持するように第１の光の第１の周波数を調整 する、第３の光信号の強度量を示す第２の振幅信号を出力する、前記第２の検出 器に接続された第２の位相検出器と、 前記第１の位相検出器に接続され、第１の振幅信号を受信し、カー効果誤差信 号を出力する第３の位相検出器と、 非カー効果誤差信号を出力する電圧基準源と、 前記第３の位相検出器と前記電圧基準源とに接続され、カー効果誤差信号と非 カー効果誤差信号を組み合わせて復号誤差信号を出力する総和器と、 前記総和器と前記第１の位相変調器とに接続され、復号誤差信号を受信し、第 ２の光信号の位相を調整する復号信号を出力し、その結果、前記第２の光ファイ バ・ループ内の第２の光信号の強度量に影響を与えて光ファイバ・ジャイロスコ ープ内のカー効果誤差と非カー効果誤差を削減する生成器とを備える光ファイバ ・ジャイロスコープ。