JPH10311729A - Light interference angular velocity meter - Google Patents

Light interference angular velocity meter

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JPH10311729A
JPH10311729A JP12085597A JP12085597A JPH10311729A JP H10311729 A JPH10311729 A JP H10311729A JP 12085597 A JP12085597 A JP 12085597A JP 12085597 A JP12085597 A JP 12085597A JP H10311729 A JPH10311729 A JP H10311729A
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JP
Japan
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optical fiber
polarization
optical
light
loop
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP12085597A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kazuhito Nagata
千仁 永田
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Japan Aviation Electronics Industry Ltd
Original Assignee
Japan Aviation Electronics Industry Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent an output error due to a thermal time-dependent disturbance of an optical fiber loop by a method without increasing the number of turns of the optical fiber loop. SOLUTION: A light source 1, a first optical fiber coupler 3, and a second optical fiber coupler 7 are successively connected by an optical fiber string 2 and a polarization beam splitter 22 is connected to the port for branching of the first optical fiber coupler 3. Both terminals of the optical fiber loop 8 are connected to both output ports of the second optical fiber coupler 7. X and Y polarization components being branched by the splitter 22 are photoelectrically converted by wave receivers 10a and 10b, are further detected by synchronous detectors 11a and 11b, respectively, and an interference light intensity of light in both directions of the optical fiber loop 8 is detected. The difference in the output of the detectors 11a and 11b is detected by a subtractor 23, and the detection output is multiplied by a correction coefficient using a multiplication means 24, thus generating a correction signal for the influence of inflation and contraction due to the temperature of the optical fiber loop. The difference between the correction signal and the output of one synchronization detector is detected by the subtractor 23 as the detection signal of an input angular velocity.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は光干渉角速度計
(干渉型光ファイバジャイロとも言う)に関し、特に光
ファイバループの熱的時間依存性外乱に起因する出力誤
差の対策に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical interference gyro (also referred to as an interference type optical fiber gyro), and more particularly to a measure against an output error caused by a thermal time-dependent disturbance of an optical fiber loop.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の光干渉角速度計を図5を参照して
略説する。偏波維持性の第1光ファイバカプラ3及びx
偏波を選択し、不要なy偏波を消光する偏光子5を敷設
した光ファイバ2の一端が光源1に接続され、光ファイ
バ2の他端が偏波維持性の第2光ファイバカプラ7の入
力ポートに接続される。x偏光は光ファイバカプラ7で
2分され、偏波維持性の光ファイバループ8を互いに反
対方向に周回する。すなわち、この光ファイバループ8
中ではx偏波モードのみが励振されている。両周回光は
第2光ファイバカプラ7で再び合波し、干渉して光ファ
イバ2のxモードを帰還し、第1光ファイバカプラ3を
介して受光器10に到る。
2. Description of the Related Art A conventional optical interference gyro will be briefly described with reference to FIG. Polarization maintaining first optical fiber coupler 3 and x
One end of an optical fiber 2 on which a polarizer 5 for selecting polarization and quenching unnecessary y-polarized light is connected to the light source 1, and the other end of the optical fiber 2 is connected to a polarization-maintaining second optical fiber coupler 7. Connected to the input port of The x-polarized light is split into two by an optical fiber coupler 7 and circulates in a polarization maintaining optical fiber loop 8 in opposite directions. That is, this optical fiber loop 8
In the figure, only the x polarization mode is excited. The two circulating lights are multiplexed again by the second optical fiber coupler 7, interfere with each other, return the x mode of the optical fiber 2, and reach the optical receiver 10 via the first optical fiber coupler 3.

【0003】ここで、光ファイバループ8にループを貫
く軸まわりの角速度運動があると、第2光ファイバカプ
ラ7で合波される光ファイバループ8の両周回光にサニ
ャック効果による位相差 Φs =(4πrL/cλ)Ω ……… (1) を生じる。そこで受光器10で検出される干渉光の強度
変動によって入力角速度Ωを知り得る。ここにrとLが
光ファイバループ8のそれぞれ半径と全長、cとλがそ
れぞれ真空中の光速度と光波長である。
Here, when the optical fiber loop 8 has an angular velocity motion about an axis passing through the loop, the phase difference Φ s due to the Sagnac effect is applied to both circulating lights of the optical fiber loop 8 multiplexed by the second optical fiber coupler 7. = (4πrL / cλ) Ω (1) Then, the input angular velocity Ω can be known from the intensity fluctuation of the interference light detected by the light receiver 10. Here, r and L are the radius and total length of the optical fiber loop 8, respectively, and c and λ are the light speed and light wavelength in vacuum, respectively.

【0004】実際の角速度計測には受光器到達光の直接
的なモニタでなく、位相変調法が行われる。最も単純に
はループ端点に敷設した光位相変調器14を十分な振動
数で駆動し、両周回光がこれを通過する時間差によって
合波光に振動位相差を作り、干渉光出力の当該振動成分
を同期検波器11で検波する。これによって入力角速度
の零点近傍に最大感度を作り、その極性と大きさを知り
得る。
In actual angular velocity measurement, a phase modulation method is performed instead of directly monitoring the light reaching the light receiver. In the simplest case, the optical phase modulator 14 laid at the loop end is driven at a sufficient frequency to generate an oscillating phase difference in the multiplexed light based on the time difference between the two circulating lights passing therethrough. Detection is performed by the synchronous detector 11. As a result, a maximum sensitivity is created near the zero point of the input angular velocity, and its polarity and magnitude can be known.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】干渉型光ファイバジャ
イロは、光ファイバループ8中の同一光路を通る両周回
光にサニャック効果以外の位相差がないことをたてまえ
とするが、先述の位相変調法がそれであるように、ルー
プ8中に光路長の時間的変動を起こす点があると、干渉
を形成する両光がこれを通る時間差によってサニャック
効果と見分けのつかない位相差を生じ、誤差の原因とな
る。
The interference type optical fiber gyro is based on the premise that there is no phase difference other than the Sagnac effect between the two circulating lights passing through the same optical path in the optical fiber loop 8. If, as is the case with the modulation method, there is a point in the loop 8 that causes a temporal variation of the optical path length, the light forming the interference will produce a phase difference indistinguishable from the Sagnac effect due to the time difference passing through it, resulting in an error. Cause.

【0006】センシングループ9は機械的に保全であっ
ても熱流束の印加は避けられない。光導波管の伝搬定数
の温度依存性は有意であり、かかる熱誘起時間依存性外
乱に対する対策は、光ファイバジャイロの課題である。
この誤差は、D.M.Shupeにより、APPlied Opties Vo
l 19,5,P.654;1980で指摘された。光の角周波数ω,光
ファイバの伝搬定数β,熱膨張係数α,全長Lのコイル
ファイバの局所的な温度の時間的変化率をTt と書く
と、干渉計に生じる位相差は Φ=(β/ω)(βT +βα)∫0 L t (u) ・(2u−L)du =∫0 L/2 2{Tt ( L/2+u′)−Tt ( L/2−u′)}u′du′ ………… (2) と書ける。ここでβT は伝搬定数の温度変化率、uは光
ファイバループの一端からの距離、u´は光ファイバル
ープの中間点からの距離であり、u´=u−L/2であ
る。(2)から位相差Φにはファイバ各点のTt がコイ
ル中央に関して反対称に寄与していることがわかる。
[0006] Even if the sensing loop 9 is mechanically conservative, application of a heat flux is inevitable. The temperature dependence of the propagation constant of an optical waveguide is significant, and measures against such heat-induced time-dependent disturbances are issues for optical fiber gyros.
This error is described by D.S. M. APPlied Opties Vo by Shupe
l 19,5, P.654; 1980. If the angular rate of light ω, the propagation constant β of the optical fiber, the coefficient of thermal expansion α, and the local temperature change rate of the coil fiber of the total length L are written as T t , the phase difference generated in the interferometer is Φ = ( β / ω) (β T + βα) ∫ 0 L T t (u) · (2u-L) du = ∫ 0 L / 2 2 {T t (L / 2 + u ') - T t (L / 2u' )} U'du '... (2) Here, β T is the temperature change rate of the propagation constant, u is the distance from one end of the optical fiber loop, u ′ is the distance from the middle point of the optical fiber loop, and u ′ = u−L / 2. From (2), it can be seen that Tt at each point of the fiber contributes to the phase difference Φ in an antisymmetric manner with respect to the center of the coil.

【0007】そこで従来では対策としてコイル全体を断
熱し、コイル中点より左右に等距離部分を隣接した層に
巻き、熱的環境すなわちTt が対称に分布するように巻
回する機械的な方法が知られていた。しかし、この方法
では光ファイバコイルは、その中点に対して左右の部分
を1層ずつ交互に巻線しなければならず、巻線工数が増
加し、原価高となる問題があった。
Therefore, conventionally, as a countermeasure, a mechanical method in which the entire coil is insulated, a portion equidistant to the left and right of the coil midpoint is wound on an adjacent layer, and the thermal environment, that is, a winding is performed so that Tt is symmetrically distributed. Was known. However, in this method, the left and right portions of the optical fiber coil must be alternately wound one layer at a time with respect to the midpoint thereof, resulting in an increase in the number of winding steps and an increase in cost.

【0008】本発明は従来のコイル中央に対して対称な
位置の巻線が隣接して、Tt が近似的に一致することを
期待するのに対し、Tt を共有する同一ファイバ内の直
交偏波モードを参照用に利用し、当該誤差に対し新しく
光学的対策を講じて上記問題を解決しようとするもので
ある。
The present invention expects that adjacent windings symmetrical with respect to the center of the coil are adjacent to each other, and that Tt approximately coincides with each other, whereas orthogonal windings in the same fiber sharing Tt are expected. The polarization mode is used for reference, and a new optical measure is taken against the error to solve the above problem.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】[Means for Solving the Problems]

(1)請求項1の光干渉角速度計では、光源に第1光導
波路を通じて第1光分岐結合手段の入力ポートが接続さ
れ、その第1光分岐結合手段の出力ポートに第2光導波
路を通じて第2光分岐結合手段が接続され、その第2光
分岐結合手段の2つの出力ポートに光ファイバループの
両端がそれぞれ接続される。第1光分岐結合手段の分岐
用ポートに偏光ビームスプリッタが接続される。
(1) In the optical interference gyro according to claim 1, the input port of the first optical branching / coupling means is connected to the light source through the first optical waveguide, and the output port of the first optical branching / coupling means is connected to the output port through the second optical waveguide. Two optical branching / coupling means are connected, and both ends of the optical fiber loop are respectively connected to two output ports of the second optical branching / coupling means. A polarization beam splitter is connected to a branching port of the first optical branching / coupling means.

【0010】第2光分岐結合手段と光ファイバループに
よりセンシングループが構成される。第1,第2光導波
路がx,y偏波モードを有する偏波維持性光導波路より
成り、光ファイバループが、複屈折性偏波維持性光ファ
イバループより成り、x,y偏波モードが励振される。
偏光ビームスプリッタにより分岐、出力されたx,y偏
波成分は第1,第2受光器にそれぞれ入力され、光ファ
イバループのx及びy偏波モードにおける両廻り光の干
渉光強度がそれぞれ検出される。
A sensing loop is formed by the second optical branching / coupling means and the optical fiber loop. The first and second optical waveguides are composed of polarization maintaining optical waveguides having x and y polarization modes, the optical fiber loop is composed of a birefringent polarization maintaining optical fiber loop, and the x and y polarization modes are Excited.
The x and y polarization components branched and output by the polarization beam splitter are respectively input to the first and second optical receivers, and the interference light intensities of the two-way light in the x and y polarization modes of the optical fiber loop are respectively detected. You.

【0011】第1,第2受光器の出力信号成分の差が第
1減算器で検出され、第1減算器の出力が乗算手段によ
り所定の補正係数と乗算されて、光ファイバループの温
度による膨張収縮の影響に対する補正信号が生成され、
その補正信号と第1,第2受光器の一方の出力信号成分
との差が入力角速度の検出信号として第2減算器で検出
される。
The difference between the output signal components of the first and second photodetectors is detected by a first subtractor, and the output of the first subtractor is multiplied by a predetermined correction coefficient by a multiplying means, and the output is multiplied by the temperature of the optical fiber loop. A correction signal is generated for the effects of expansion and contraction,
The difference between the correction signal and one of the output signal components of the first and second light receivers is detected by the second subtractor as a detection signal of the input angular velocity.

【0012】(2)請求項2の発明では、前記(1)に
おいて、第1光分岐結合手段が、偏波無依存性で3dBの
分岐比を有する偏波維持性光ファイバカプラより成り、
第2光分岐結合手段が偏波維持性光ファイバカプラまた
は複屈折性の基板型光分岐導波路より成り、第1,第2
光導波路が、偏波維持性光ファイバストリングより成
り、偏光ビームスプリッタが、光ファイバ型偏光ビーム
スプリッタより成る。
(2) In the invention of claim 2, in the above (1), the first optical branching / coupling means comprises a polarization maintaining optical fiber coupler having polarization independence and having a branching ratio of 3 dB,
The second optical branching / coupling means comprises a polarization maintaining optical fiber coupler or a birefringent substrate type optical branching waveguide.
The optical waveguide comprises a polarization maintaining fiber optic string, and the polarization beam splitter comprises an optical fiber type polarization beam splitter.

【0013】(3)請求項3の光干渉角速度計では、第
1光ファイバカプラ及びx偏波を選択する第1偏光子を
敷設した偏波維持性の第1光ファイバストリングの一端
が第1光源に接続され、第1光ファイバストリングの他
端が偏波維持性の第2光ファイバカプラの一方の入力ポ
ートに接続され、その第2光ファイバカプラの2つの出
力ポートに複屈折性、偏波維持性の光ファイバループの
両端がそれぞれ接続される。第3光ファイバカプラ及び
y偏波を選択する第2偏光子を敷設した偏波維持性の第
2光ファイバストリングの一端が第2光源に接続され、
第2光ファイバストリングの他端が第2光ファイバカプ
ラの他方の入力ポートに接続される。第2光ファイバカ
プラと光ファイバループによりセンシングループが構成
され、光ファイバループがx,y両偏波モードで励振さ
れる。
(3) In the optical interference gyro according to claim 3, one end of the polarization-maintaining first optical fiber string in which the first optical fiber coupler and the first polarizer for selecting x-polarization are laid is the first. The other end of the first optical fiber string is connected to one input port of a polarization-maintaining second optical fiber coupler, and birefringent and polarized light is connected to two output ports of the second optical fiber coupler. Both ends of the wave maintaining optical fiber loop are connected. One end of a polarization-maintaining second optical fiber string in which a third optical fiber coupler and a second polarizer for selecting y-polarization are laid is connected to a second light source,
The other end of the second optical fiber string is connected to the other input port of the second optical fiber coupler. A sensing loop is formed by the second optical fiber coupler and the optical fiber loop, and the optical fiber loop is excited in both x and y polarization modes.

【0014】第1光ファイバカプラの分岐用ポートに第
1受光器が接続されて、光ファイバループのx偏波モー
ドにおける両廻り光の干渉光強度が検出され、第3光フ
ァイバカプラの分岐用ポートに第2受光器が接続され
て、光ファイバループのy偏波モードにおける両廻り光
の干渉光強度が検出される。第1,第2受光器の出力信
号成分の差が第1減算器で検出され、第1減算器の出力
が乗算手段により所定の補正係数と乗算されて、光ファ
イバループの温度による膨張収縮の影響に対する補正信
号が生成され、その補正信号と第1,第2受光器の一方
の出力信号成分との差が入力角速度の検出信号として第
2減算器で検出される。
A first optical receiver is connected to the branch port of the first optical fiber coupler, and the interference light intensity of the two-way light in the x polarization mode of the optical fiber loop is detected. A second optical receiver is connected to the port, and the interference light intensity of the two-way light in the y-polarization mode of the optical fiber loop is detected. The difference between the output signal components of the first and second light receivers is detected by a first subtractor, and the output of the first subtractor is multiplied by a predetermined correction coefficient by a multiplying means, so that the expansion and contraction due to the temperature of the optical fiber loop is reduced. A correction signal for the influence is generated, and a difference between the correction signal and one output signal component of the first and second light receivers is detected by the second subtractor as a detection signal of the input angular velocity.

【0015】(4)請求項4の発明では、前記(3)に
おいて、第1,第2光源の光を用いる代わりに1つの光
源の光を光ファイバ型偏光ビームスプリッタで分波し、
そして得られたx,y偏波成分を用いる。 (5)請求項5の発明では、前記(3)において、第
1,第2光源がある周期で交番に駆動され、交番に該セ
ンシングループに光を供給する。
(4) In the invention of claim 4, in (3), instead of using the light of the first and second light sources, the light of one light source is demultiplexed by an optical fiber type polarizing beam splitter,
Then, the obtained x, y polarization components are used. (5) In the invention of claim 5, in the above (3), the first and second light sources are alternately driven in a certain cycle, and alternately supply light to the sensing loop.

【0016】(6)請求項6の光干渉角速度計では、偏
波維持性の第1光ファイバカプラ及びx偏波を選択する
第1偏光子を敷設した偏波維持性の第1光ファイバスト
リングの一端が第1光源に接続され、第1光ファイバス
トリングの他端が偏波維持性の第2光ファイバカプラの
一方の入力ポートに接続され、第2光ファイバカプラの
2つの出力ポートに複屈折性、偏波維持性の光ファイバ
ループの両端がそれぞれ接続される。偏波維持性の第3
光ファイバカプラ及びy偏波を選択する第2偏光子を敷
設した偏波維持性の第2光ファイバストリングの一端が
第2光源に接続され、第2光ファイバストリングの他端
が第2光ファイバカプラの他方の入力ポートに接続され
る。第2光ファイバカプラ及び光ファイバループにより
センシングループが構成され、光ファイバループが、
x,y両偏波モードで励振される。
(6) In the optical interference gyro according to claim 6, a polarization maintaining first optical fiber string in which a polarization maintaining first optical fiber coupler and a first polarizer for selecting x polarization are laid. Is connected to the first light source, the other end of the first optical fiber string is connected to one input port of the polarization maintaining second optical fiber coupler, and is connected to two output ports of the second optical fiber coupler. Both ends of the refractive and polarization maintaining optical fiber loop are connected. 3rd polarization maintenance
One end of a polarization-maintaining second optical fiber string having an optical fiber coupler and a second polarizer for selecting y-polarization is connected to a second light source, and the other end of the second optical fiber string is connected to a second optical fiber. Connected to the other input port of the coupler. A sensing loop is configured by the second optical fiber coupler and the optical fiber loop, and the optical fiber loop is
It is excited in both x and y polarization modes.

【0017】第1,第2光源の出射光は、変調手段によ
り周波数f1 及びf2 でそれぞれ強度変調され、光ファ
イバループの両廻り光は、光位相変調器により周波数f
m で位相変調され、第1,第3光ファイバカプラの分岐
用ポートに第1,第2受光器がそれぞれ接続される。第
1,第2受光器の出力は第1,第2同期検波器にそれぞ
れ入力されて、周波数|f1 −fm |及び|f2 −fm
|の成分がそれぞれ検波され、光ファイバループのx,
y偏波モードにおける両廻り光の干渉光強度がそれぞれ
検出される。
The light emitted from the first and second light sources is intensity-modulated by the modulating means at frequencies f 1 and f 2 , respectively, and the light traveling around the optical fiber loop is converted to the frequency f by the optical phase modulator.
The phase is modulated by m , and the first and second optical receivers are respectively connected to the branch ports of the first and third optical fiber couplers. The outputs of the first and second photodetectors are input to the first and second synchronous detectors, respectively, and the frequencies | f 1 -fm | and | f 2 -fm
| Components are detected, and x,
The interference light intensities of both round lights in the y-polarization mode are detected.

【0018】第1,第2同期検波器の出力の差が第1減
算器で検出され、第1減算器の出力が乗算手段により所
定の補正係数と乗算されて、光ファイバループの温度に
よる膨張収縮の影響に対する補正信号が生成され、その
補正信号と該第1,第2同期検波器の一方の出力との差
が入力角速度の検出信号として第2減算器で検出され
る。
The difference between the outputs of the first and second synchronous detectors is detected by a first subtractor, and the output of the first subtractor is multiplied by a predetermined correction coefficient by a multiplying means, and the expansion of the optical fiber loop due to the temperature. A correction signal for the effect of contraction is generated, and a difference between the correction signal and one output of the first and second synchronous detectors is detected by the second subtractor as a detection signal of the input angular velocity.

【0019】(7)請求項7の発明では、前記(6)に
おいて、第1,第2光源がスーパールミネッセントダイ
オードより成り、周波数f1 及びf2 による光強度変調
が該ダイオードの駆動電流を操作する直接変調とされ
る。 (8)請求項8の発明では、前記(1),(3)及び
(6)のいずれかにおいて、第2光分岐結合手段または
第2光ファイバカプラが、偏波無依存性で3dBの分岐比
を有する。
[0019] (7) In the invention of claim 7, in the (6), first, second light source is made of a super luminescent diode, the driving current of the light intensity modulation by the frequency f 1 and f 2 is the diode The operation is directly modulated. (8) In the invention of claim 8, in any one of the above (1), (3) and (6), the second optical branching / coupling means or the second optical fiber coupler is a polarization-independent 3 dB branch. Having a ratio.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】光ファイバジャイロの角速度検出
原理であるサニャック効果は(1)式に見られるように
媒質の屈折率の影響を受けないことを特徴とするが、熱
誘起時間依存性外乱による誤差は(2)式に見るように
ファイバの伝搬定数βとその温度変化率BT に依存して
いる。さらに、このβとBT は偏波維持性光ファイバ中
のx,y両偏波モードにおいて異なる値を持つ。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The Sagnac effect, which is the principle of detecting the angular velocity of an optical fiber gyro, is characterized by being free from the influence of the refractive index of the medium, as shown in equation (1). error depends on the propagation constants β and its temperature change rate B T of the fiber as seen in equation (2) by. Furthermore, the β and B T is x in the polarization maintaining property optical fiber, with different values in y both polarization modes.

【0021】そこでかかる偏波維持性光ファイバでセン
シングコイルを構成する光ファイバジャイロにおいて、
従来一方の偏波モードのみの光を伝送させていたのに対
し、両偏波モードを同時に励振させて各別々に信号を取
り出した場合、角速度による位相差出力は、両モードの
励振が同一波長の光によるものならば、そのまま一致
し、もし有意な波長差を有する別個の光によってもそれ
ぞれ適切な(1)式の係数に相当するスケールファクタ
で換算された角速度相等出力は一致するのに対し、熱誘
起時間依存性外乱による誤差としての出力は、一般に一
定の係数比によって互いに相違する。従って、両出力の
差分を検出すれば、その差分は当該誤差を表しており、
補正信号として利用できる。
Therefore, in such an optical fiber gyro that forms a sensing coil with such a polarization maintaining optical fiber,
Conventionally, only one polarization mode was transmitted, but if both polarization modes were excited at the same time and signals were separately extracted, the phase difference output due to angular velocity would be the same wavelength when both modes were excited at the same wavelength. In the case of the light of the formula (1), the outputs match as they are, and even if the light has a significant wavelength difference, the outputs of the angular velocity phase and the like converted by the scale factors corresponding to the coefficients of the appropriate equation (1) match. In general, outputs as errors due to heat-induced time-dependent disturbance differ from each other depending on a constant coefficient ratio. Therefore, if the difference between the two outputs is detected, the difference indicates the error,
It can be used as a correction signal.

【0022】サニャック効果を検出するリング干渉計を
光ファイバループと方向性結合器(光分岐結合手段)で
構成すると、光の入出射に使えるポートが対称に2つ得
られる。従来の光ファイバジャイロではこのうちの一方
のみを入出射ポートを兼ねて使用している。すなわち方
向性結合器の一方のポートに通常偏光子を敷設してここ
から光を入射せしめ、同じところへの帰還光を利用す
る。偏光子は干渉を形成する2光束の光路相反性を確保
するためのフィルタである。光ファイバループの入射光
速に対するフィルタが帰還光の出射段階のフィルタを兼
ねていることが要諦であり、これによって光ファイバジ
ャイロの精度を確保する。
If the ring interferometer for detecting the Sagnac effect is composed of an optical fiber loop and a directional coupler (optical branching / coupling means), two ports that can be used for inputting and outputting light can be obtained symmetrically. In a conventional optical fiber gyro, only one of them is used also as an input / output port. That is, a normal polarizer is laid on one port of the directional coupler, light is made to enter from there, and return light to the same place is used. The polarizer is a filter for ensuring the optical path reciprocity of the two light beams forming the interference. The essential point is that the filter for the incident light speed of the optical fiber loop also functions as the filter at the output stage of the feedback light, thereby ensuring the accuracy of the optical fiber gyro.

【0023】請求項1の発明では、偏光子を用いず、偏
波維持性光ファイバループのx,y両偏波モードをとも
に励振しつつ、偏光ビームスプリッタで両偏差モードに
おける各々の干渉光を分波し、2つの受光器で各別個に
2つの干渉光出力を検出するものであり、1本のセンシ
ングコイルに独立した2つの干渉計を形成する。請求項
3及び6の発明では、上記方向性結合器の2つのポート
を両方利用し、2つの光源からの光を各ポートから同一
ループのx,y2つの偏波モードにそれぞれ入射せし
め、同じ各ポートへの帰還光を検出することで、同一光
ファイバループ内に2つの独立したリング干渉計を併立
させる。その際、各ポートそれぞれにx偏波、y偏波濾
波用の偏光子を敷設するが、さらに上述の相反性を確保
し、すなわち他方ポート入射の光の混入を排除して2つ
の干渉計の完全な独立を図るため、請求項6の発明では
第1ポート(例えばx偏波)入射光と、第2ポート(例
えばy偏波)入射光に互いに相異なる周波数で振幅変調
し、リング干渉計内で実行される位相変調効果との互い
に相異なる差周波数成分を検波することで、第1ポート
帰還光からは第1ポート入射光成分を、第2ポート帰還
光の中からは第2ポートからループへ入射した成分光を
それぞれ分離検出する。すなわち偏波維持性の光ファイ
バ光学系は、デバイスの性能及び接続部の精度限界など
により、エラーとしてのモード結合が実際に避けられな
いからであり、不要光の混入による誤差の排除の点で、
前記別個の変復調により、両モード2つの干渉計は従来
の相反な単一の干渉計と比肩する。
According to the first aspect of the present invention, both the x and y polarization modes of the polarization maintaining optical fiber loop are excited without using the polarizer, and each interference light in the both deviation modes is excited by the polarization beam splitter. The light is separated, and two interference light outputs are separately detected by two light receivers. Two independent interferometers are formed on one sensing coil. According to the third and sixth aspects of the present invention, both the two ports of the directional coupler are used, and light from the two light sources is made to enter the x and y two polarization modes of the same loop from each port, respectively. Detecting the return light to the port allows two independent ring interferometers to coexist in the same optical fiber loop. At this time, polarizers for x-polarization and y-polarization filtering are laid on each port, but the above-mentioned reciprocity is further secured, that is, mixing of light incident on the other port is eliminated, and two interferometers are used. In order to achieve complete independence, in the invention of claim 6, the first port (for example, x-polarized) incident light and the second port (for example, y-polarized) incident light are amplitude-modulated at different frequencies from each other, and a ring interferometer is used. By detecting a difference frequency component different from the phase modulation effect executed in the first port, the first port incident light component from the first port return light and the second port return light from the second port return light. The component light incident on the loop is separately detected. That is, in the polarization maintaining optical fiber optical system, the mode coupling as an error cannot be actually avoided due to the performance of the device and the accuracy limit of the connection portion, etc., and in terms of eliminating errors due to mixing of unnecessary light. ,
Due to the separate modulation and demodulation, the two-mode two-interferometer is comparable to the conventional reciprocal single interferometer.

【0024】x偏波モードの干渉計の非相反位相差をΦ
x ,y偏波モードのそれをΦy とすると、これらは回転
角速度によるサニャック位相差Φs と、各モードごとの
熱誘起誤差である位相差ΦT x ,ΦT y から成る。 Φx =Φs +ΦT x ,ΦT x =Cx 0 L t (2u−L)du …(3) Φy =Φs +ΦT y ,ΦT y =Cy 0 L t (2u−L)du …(4) Cx ,Cy は両モードの光の角周波数が相等しいωであ
れば、 Cx =(βx /ω)(∂βx /∂T+βx α), Cy =(βy /ω)(∂βy /∂T+βy α) …(5) x,yモードの光の角周波数が相異なるωx ,ωy であ
れば、 Cx =(βx /ωx )(∂βx /∂T+βx α), Cy =(βy /ωy )(∂βy /∂T+βy α) …(5′) ここで、βx ,βy はxモードとyモードの伝搬定数で
ある。ここで、 ∫0 L t (2u−L)du≡I …(6) と置くと、 Φx =Φs −Cx I …(3′) Φy =Φs +Cy I …(4′) (3′),(4′)よりIを消去すると、 Cy Φx −Cx Φy =(Cy −Cx )Φs …(7) ∴ Φs =(Cx Φy −Cy Φx )/(Cx −Cy ) …(8) (8)式を変形してΦs をΦx とその補正項の形で表す
と、 Φs =Φx −{Cx /(Cx −Cy )}(Φx −Φy ) …(9) また同様にΦs をΦy とその補正項の形で表すと、 Φs =Φy −{Cy /(Cy −Cx )}(Φy −Φx ) …(10) (9),(10)のΦx ,Φy に差があれば、それは
(3),(4)式より、 Φx −Φy =ΦT x −ΦT y =(Cx −Cy )∫0 L t (2u−L)du ………(11) である。従って、これに定係数Cx /(Cx −Cy )ま
たはCy /(Cy −Cx)を用い、xまたはyモード出
力Φx ,Φy を(9),(10)により補正してΦs
求めれば、誤差分を除いた正確な角速度出力が得られ
る。
Let the non-reciprocal phase difference of the x polarization mode interferometer be Φ
Assuming that the x and y polarization modes are Φ y , these are composed of the Sagnac phase difference Φ s due to the rotational angular velocity and the phase differences Φ T x and Φ T y which are the heat-induced errors for each mode. Φ x = Φ s + Φ T x , Φ T x = C x0 L T t (2u−L) du (3) Φ y = Φ s + Φ T y , Φ T y = C y0 L T t (2u-L) du ... ( 4) C x, if C y is a omega angular frequency of the two modes of light are equal phase, C x = (β x / ω) (∂β x / ∂T + β x α) , C y = (β y / ω) (∂β y / ∂T + β y α) (5) If the angular frequencies of the x and y mode lights are different from ω x , ω y , C x = (β x / ω x) (∂β x / ∂T + β x α), C y = (β y / ω y) (∂β y / ∂T + β y α) ... (5 ') here, β x, β y is These are the propagation constants of the x mode and the y mode. Here, if ∫ 0 L T t (2u−L) du≡I (6), Φ x = Φ s −C x I (3 ′) Φ y = Φ s + C y I (4 ′) ) (3 '), (4') than the erasing I, C y Φ x -C x Φ y = (C y -C x) Φ s ... (7) ∴ Φ s = (C x Φ y -C y Φ x ) / (C x −C y ) (8) By transforming equation (8) and expressing Φ s in the form of Φ x and its correction term, Φ s = Φ x − {C x / ( C x −C y )} (Φ x −Φ y ) (9) Similarly, when Φ s is represented by Φ y and its correction term, Φ s = Φ y − {C y / (C y C x)} (Φ y -Φ x) ... (10) (9), if there is a difference [Phi x, the [Phi y of (10), it (3) and (4), [Phi x - [Phi] y = is Φ T x -Φ T y = ( C x -C y) ∫ 0 L T t (2u-L) du ......... (11). Therefore, this Teikeisu C x / (C x -C y ) or C y / (C y -C x) used, x or y mode output [Phi x, a [Phi y (9), corrected by (10) Then, if Φ s is obtained, an accurate angular velocity output excluding the error can be obtained.

【0025】次に実施例を述べる。図1は請求項1及び
2の発明の実施例を示すブロック図である。光源1は互
いに直交するx,y直線偏波成分を出射し、各々偏波維
持性の光ファイバ(一般的には光導波路)2の2つの偏
波モードに結合する。これらはそれぞれ偏波無依存で分
岐比が3dBの第1光ファイバカプラ(一般的には光分岐
結合手段)3と偏波維持性の光ファイバ(光導波路)2
を介し、さらに偏波無依存で分岐比が3dBの第2光ファ
イバカプラ(複屈折性の基板形光分岐導波路を用いる場
合もあり、一般的には光分岐結合手段と言うことができ
る)7によって偏波維持性光ファイバループ8のx,y
各モードの両周回光として分岐伝搬し、再び同カプラ7
で各モードごとに合波し干渉する。x,y各モードで形
成された干渉光はともに帰還光として第1光ファイバカ
プラ3,必要に応じ偏波維持性光ファイバ21を介して
偏光ビームスプリッタ22に導かれ、x,y2つの偏波
モードはそれぞれ別の光束として取り出され、各々受光
器10a,10bに入射する。
Next, an embodiment will be described. FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the first and second aspects of the present invention. The light source 1 emits x and y linearly polarized components orthogonal to each other, and is coupled to two polarization modes of an optical fiber (generally, an optical waveguide) 2 that maintains polarization. These are a polarization-independent first optical fiber coupler (generally an optical branching / coupling means) 3 having a branching ratio of 3 dB and a polarization maintaining optical fiber (optical waveguide) 2.
And a polarization-independent second optical fiber coupler having a branching ratio of 3 dB (in some cases, a birefringent substrate-type optical branching waveguide is used, which can be generally referred to as an optical branching / coupling unit). 7, x, y of the polarization maintaining optical fiber loop 8
The light is branched and propagated as both circulating lights of each mode, and is again transmitted to the same coupler 7.
In each mode, it multiplexes and interferes with each other. The interference light formed in each of the x and y modes is guided as feedback light to the polarization beam splitter 22 via the first optical fiber coupler 3 and, if necessary, the polarization maintaining optical fiber 21, and the two x and y polarizations are emitted. Each mode is extracted as a separate light beam, and enters each of the light receivers 10a and 10b.

【0026】同期検波器11a,11bは受光器10
a,10bの出力をそれぞれ同期検波し、これら同期検
波出力は第1減算器23によってその差分が作られ、さ
らにその差分にアンプ(乗算手段)24によって前記
(9)式に在る定数Cx /(Cx−Cy )または(1
0)式に在る定数Cy /(Cy −Cx )が乗ぜられ、こ
れを光ファイバループ8の温度による熱膨張収縮の影響
に対する補正信号として一方の同期検波出力に第2減算
器25で印加し、出力を得る。図1において、同期検波
器11a,11bの出力側の実線による接続が(9)式
により補正する場合であり、点線が(10)式で補正す
る場合である。
The synchronous detectors 11a and 11b are
a and 10b are synchronously detected, and the difference between these synchronously detected outputs is made by a first subtractor 23. The difference is further added to the difference by an amplifier (multiplying means) 24 to obtain a constant C x in the equation (9). / (C x -C y) or (1
0) equation in some constant C y / (C y -C x ) is multiplied, the second subtractor to one of the synchronous detection output as a correction signal this to the effects of thermal expansion and contraction due to temperature of the optical fiber loop 8 25 To obtain an output. In FIG. 1, the connection by the solid line on the output side of the synchronous detectors 11a and 11b is a case where correction is performed by the equation (9), and the dotted line is a case where correction is performed by the equation (10).

【0027】図2は請求項3の実施例のブロック図であ
る。これにおいては、光源1a,1bからのx,y偏波
成分はそれぞれ偏波維持性光ファイバストリング2a,
2bに結合される。ここで、例えば光ファイバストリン
グ2aをx偏波モード伝送に設定し、第1光ファイバカ
プラ3aを介してx偏波モードのみを透過する偏光子5
aを接続する。光ファイバストリング2bには第3光フ
ァイバカプラ3bを介してy偏波モードのみを透過する
偏光子5bを接続してある。両偏波光は光ファイバスト
リングを介し、さらに偏波無依存性で分岐比が3dBの第
2光ファイバカプラ7を介してそれぞれ別ブランチから
光ファイバループ8に入射し、分岐周回し、再び合波干
渉して主にそれぞれ入射した側の光ファイバストリング
2a,2bに帰還する。
FIG. 2 is a block diagram of the third embodiment. In this case, the x and y polarization components from the light sources 1a and 1b are respectively polarization-maintaining optical fiber strings 2a and 2a.
2b. Here, for example, the optical fiber string 2a is set to the x polarization mode transmission, and the polarizer 5 that transmits only the x polarization mode via the first optical fiber coupler 3a.
Connect a. A polarizer 5b that transmits only the y-polarization mode is connected to the optical fiber string 2b via a third optical fiber coupler 3b. The two polarized lights enter the optical fiber loop 8 from different branches via the optical fiber string, and further enter the optical fiber loop 8 through the second optical fiber coupler 7 having a polarization independence and a branching ratio of 3 dB. The interference mainly returns to the optical fiber strings 2a and 2b on the incident side.

【0028】すなわち、例えばx偏波成分光は光ファイ
バストリング2aからカプラ7で分岐され、ループの両
廻り光となった後干渉し、入力角速度がなければその全
ての強度が同じ光ファイバストリング2aに帰還する。
光ファイバストリング2aの帰還光は偏光子5aによっ
てy偏波成分の混入を消光し、純粋なx成分のみの干渉
光出力を取り出して、光ファイバカプラ3aを介して受
光器10aに到達する。y偏波成分を扱う光ファイバス
トリング2bでも同様のことがなされる。信号処理につ
いては、図1に示した例と全く同様でよい。2個の光源
1a,1bを用いる場合は、これらを時間的交番に発光
させつつ交番に出力信号を取り出すことで、一方の偏波
モード光がエラーとしてのモード結合を介して他方の偏
波モード出力光に混入し誤差となるのを防ぐこともでき
る。
That is, for example, the x-polarized component light is branched by the coupler 7 from the optical fiber string 2a and becomes interference light after being turned around the loop. If there is no input angular velocity, all the intensities of the optical fiber string 2a are the same. Return to.
The return light of the optical fiber string 2a is extinguished by the polarizer 5a to eliminate the mixing of the y-polarized component, extracts the interference light output of only the pure x component, and reaches the light receiver 10a via the optical fiber coupler 3a. The same applies to the optical fiber string 2b that handles the y polarization component. The signal processing may be exactly the same as the example shown in FIG. When the two light sources 1a and 1b are used, the light sources are alternately emitted while temporally and alternately emitting light, so that one polarization mode light is coupled to the other polarization mode light through mode coupling as an error. It is also possible to prevent an error from being mixed in the output light.

【0029】なお、上述の定数Cx /(Cx −Cy ),
y /(Cy −Cx )は、ジャイロに回転角速度を入力
しない状態で熱流束を印加し、(9),(10)のΦs
=0と置いて、 Cx /(Cx −Cy )=Φx /(Φx −Φy ) …… (12) Cy /(Cy −Cx )=Φy /(Φy −Φx ) …… (13) により、前もって実験的に求めて置けばよい。
It should be noted, the above-mentioned constant C x / (C x -C y ),
C y / (C y −C x ) is obtained by applying a heat flux to the gyro without inputting the rotational angular velocity, and obtaining Φ s of (9) and (10).
= 0 and at, C x / (C x -C y) = Φ x / (Φ x -Φ y) ...... (12) C y / (C y -C x) = Φ y / (Φ y - Φ x ) ……………………………………………………………………………………………………………………………… (()

【0030】2つの光源1a,1bを用いる代わりに、
図3に示すように、x,y両偏波を出射する1つの光源
1を用い、偏波維持性光ファイバ2−0を介して偏光ビ
ームスプリッタ31に印加し、そして得られたx,y偏
波の分岐光を用いることもできる(請求項4)。図4に
請求項6の発明の実施例を示す。1a,1bは2つの半
導体光源であり、スーパールミネッセントダイオードが
望ましい。1aの出射光主モードは偏波維持性光ファイ
バストリング2aのx偏波モードに、1bの出射光主モ
ードは偏波維持性光ファイバストリング2bのy偏波モ
ードにそれぞれ結合する。これらはそれぞれ偏波維持性
で分岐比が3dBの光ファイバカプラ3a,3bを介し、
x偏波透過y偏波消光の偏光子5a,y偏波透過x偏波
消光の偏光子5bを各々とおり、それそれ純粋な直線偏
光となって偏波無依存の3dBの分岐比を持つ偏波維持性
の光ファイバカプラ(方向性結合器)7の第1ポート7
−1と第2ポート7−2に入射する。入射した光束はそ
れぞれさらに2分されてループ8の左右両周回光となっ
て伝搬する。
Instead of using two light sources 1a, 1b,
As shown in FIG. 3, one light source 1 that emits both x and y polarizations is applied to a polarization beam splitter 31 via a polarization maintaining optical fiber 2-0, and the obtained x and y are obtained. Polarized split light can also be used (claim 4). FIG. 4 shows an embodiment of the present invention. 1a and 1b are two semiconductor light sources, and a super luminescent diode is desirable. The output light main mode 1a is coupled to the x polarization mode of the polarization maintaining optical fiber string 2a, and the output light main mode 1b is coupled to the y polarization mode of the polarization maintaining optical fiber string 2b. These are respectively polarization-maintaining and have a branching ratio of 3 dB via optical fiber couplers 3a and 3b.
Each of the polarizer 5a for x polarization transmission and y polarization extinction and the polarizer 5b for y polarization transmission and x polarization extinction are pure linearly polarized light and have polarization-independent 3 dB branching ratio. First port 7 of wave maintaining optical fiber coupler (directional coupler) 7
-1 and the light enters the second port 7-2. The incident light flux is further divided into two, and propagates as left and right circling light of the loop 8.

【0031】すなわち、第1のポートから入射したx偏
波は2分されて偏波維持性光ファイバループ8のx偏波
モードを互いに逆向きに周回し、再びカプラ7のx偏波
モード内で合波干渉し、その光量の殆どが再び第1ポー
ト7−1からファイバストリング2aへと帰還する。特
にループ内で非相反な光位相偏移がなければ、干渉のい
わゆる明状態が第1ポート7−1に形成されて全光量が
ここに帰還し、第2ポート7−2は暗状態になってエラ
ーを別とすればx偏光の帰還はない。y偏波についても
同様であり、第2ポート7−2から入射してループ8の
y偏波モードを分岐周回し、その大半を第2ポート7−
2に出射して第2のファイバストリング2bに帰還す
る。2つの帰還光はそれぞれ再びxの偏光子5a,yの
偏光子5bを経て濾波されたのち、カプラ3a,3bを
介して受光器10a,10bに到達する。すなわち10
aはxモードの干渉光出力を、10bはyモードの干渉
光出力をそれぞれ光電変換する。
That is, the x-polarized light incident from the first port is split into two, and circulates in the x-polarization mode of the polarization maintaining optical fiber loop 8 in opposite directions. , And most of the light amount returns to the fiber string 2a from the first port 7-1 again. In particular, if there is no non-reciprocal optical phase shift in the loop, a so-called bright state of interference is formed in the first port 7-1, the entire amount of light returns here, and the second port 7-2 is in a dark state. Apart from the error, there is no feedback of x polarization. The same applies to the y-polarized wave, which enters from the second port 7-2 and branches and circulates around the y-polarized mode of the loop 8, and most of the light enters the second port 7-.
2 and returns to the second fiber string 2b. The two return lights are again filtered through the x polarizer 5a and the y polarizer 5b, respectively, and then reach the light receivers 10a and 10b via the couplers 3a and 3b. That is, 10
“a” performs photoelectric conversion of an x-mode interference light output, and “10b” performs photoelectric conversion of a y-mode interference light output.

【0032】32a,32bはそれぞれ光源1a,1b
を駆動するドライバであるが、一方発振器33aと33
bはそれぞれ周波数f1 とf2 の信号を発振し、ドライ
バ33a,33bは各その印加を受けて光源1aと1b
をそれぞれ周波数f1 ,f2で強度変調する。搬送波発
振器13は周波数fm を発振して光ファイバループ8に
敷設された位相変調器9を駆動する。この位相変調の効
果によって定常光入射に対しては受光器面上の干渉光強
度に周波数fm とその整数倍高調波の振動成分を生ずる
が、ここではすでにループ入射光がそれぞれf1 ,f2
で強度変調されているため、受光器出力信号にはそれら
との差周波、例えば受光器10aの出力信号中にはfm
−f1 ,2fm −f1 ,3fm −f1 ,…の成分が含ま
れており、受光器10bでも同様である。
Reference numerals 32a and 32b denote light sources 1a and 1b, respectively.
, While the oscillators 33 a and 33
b oscillates signals of frequencies f 1 and f 2 , respectively, and the drivers 33a and 33b receive the applied signals and light sources 1a and 1b
Are intensity-modulated at frequencies f 1 and f 2 , respectively. The carrier oscillator 13 oscillates the frequency fm and drives the phase modulator 9 laid on the optical fiber loop 8. Due to the effect of the phase modulation, a vibration component of the frequency fm and its integral multiple harmonic is generated in the intensity of the interference light on the surface of the light receiver when the steady light is incident. Here, the loop incident light is already f 1 and f 2 respectively.
Since the intensity of the light is modulated by the following equation, the output signal of the photodetector has a difference frequency therefrom, for example, fm in the output signal of the photodetector 10a.
-F 1, 2fm -f 1, 3fm -f 1, includes a ... components, it is the same even light receiver 10b.

【0033】光ファイバジャイロの位相変調法では、計
測器の零点近傍に最大感度と極性を作るためfm の奇数
倍波成分を検波する。そこで、この例では基本波を用
い、差周波フィルタ35aではfm −f1 を、35bで
はfm −f2 をそれぞれ作り、同期検波器11a,11
bによってそれぞれ受光器10a,10bの出力信号の
各当該周波数成分を同期検波する。以上によって光源1
aに発し、受光器10aに到達したx偏波モードのサニ
ャック干渉計の非相反位相差相当出力と、光源1bから
受光器10bに到るy偏波モードの干渉計の位相差相当
出力Φx ,Φy とが得られる。以後の動作は図2の場合
と同様である。
In the optical fiber gyro phase modulation method, an odd harmonic component of fm is detected in order to create maximum sensitivity and polarity near the zero point of the measuring instrument. Therefore, using the fundamental wave in this example, to make a fm -f 1 In the difference-frequency filter 35a, 35b in fm -f 2, respectively, the synchronous detector 11a, 11
b, the respective frequency components of the output signals of the photodetectors 10a and 10b are synchronously detected. Light source 1
a, and the non-reciprocal phase difference equivalent output of the x-polarization mode Sagnac interferometer reaching the light receiver 10a and the phase difference equivalent output Φ x of the y polarization mode interferometer reaching the light receiver 10b from the light source 1b. , Φ y are obtained. The subsequent operation is the same as in FIG.

【0034】本方法は温度を介した光路の時間的変動を
定係数によって規定されるものとして補正するものであ
り、併発して応力を介した光路の時間的変動があった場
合は、補正に対して擾乱となる。そこで特に温度に伴う
応力変動のない、ボビンレスのファイバコイルへの適用
はすぐれて効果的である。なお、また請求項3、6の発
明は1軸の角速度計に2個の光源を用いるものである
が、角速度計を2軸ないしそれ以上含むセンサシステム
を構成する場合は、同一光源の出射光を光分岐手段に依
って分岐し、2軸ないしそれ以上のセンシングコイルに
供給する系を実現することで、デバイスの数量とコスト
を低減できる。
This method corrects the temporal variation of the optical path via temperature as defined by a constant coefficient. If there is a concurrent temporal variation of the optical path via stress, the correction is performed. It is disturbed. Therefore, application to a bobbin-less fiber coil, in which there is no stress fluctuation due to temperature, is excellent and effective. In the third and sixth aspects of the present invention, two light sources are used for a single-axis gyro. However, when a sensor system including two or more gyros is configured, the light emitted from the same light source may be used. Is branched by the optical branching means, and a system for supplying the sensing coil to two or more axes is realized, whereby the number and cost of the devices can be reduced.

【0035】[0035]

【発明の効果】以上述べたように、本発明は偏波維持性
光ファイバループの2つの偏波モードをともに励振し、
モードごとに独立したリング干渉計を形成することで、
光ファイバジャイロにおける熱誘起時間依存性外乱によ
る出力誤差を、これを誘起する係数の相違を利用して両
モードの出力の差分から検出し、これを角速度出力の補
正信号に用いることで、同誤差のない光ファイバジャイ
ロを実現できる。
As described above, the present invention excites both polarization modes of a polarization maintaining optical fiber loop together,
By forming an independent ring interferometer for each mode,
The output error due to the heat-induced time-dependent disturbance in the optical fiber gyro is detected from the difference between the outputs of both modes by using the difference in the coefficient that induces the error, and this error is used as a correction signal for the angular velocity output. An optical fiber gyro having no components can be realized.

【0036】この発明は、同誤差の対策として従来知ら
れた機械的対策に対し、新規な光学的対策を行うもので
あるから、従来の対策のように光ファイバコイルの巻線
工数が増大する問題はない。しかしながら、より高精度
の測定を行う場合などでは、従来の機械的対策とこの発
明の光学的対策を併用することも勿論可能である。
In the present invention, a new optical countermeasure is taken in place of a mechanical countermeasure conventionally known as a countermeasure for the error, so that the number of winding steps of the optical fiber coil increases as in the conventional countermeasure. No problem. However, it is of course possible to use both the conventional mechanical countermeasures and the optical countermeasures of the present invention in cases such as when performing more accurate measurements.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】請求項1の発明の実施例を示すブロック図。FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention.

【図2】請求項3の発明の実施例を示すブロック図。FIG. 2 is a block diagram showing an embodiment of the invention of claim 3;

【図3】請求項4の発明の実施例を示すブロック図。FIG. 3 is a block diagram showing an embodiment of the invention of claim 4;

【図4】請求項6の発明の実施例を示すブロック図。FIG. 4 is a block diagram showing an embodiment of the invention of claim 6;

【図5】従来の光干渉角速度計のブロック図。FIG. 5 is a block diagram of a conventional optical interference gyro.

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光源に第1光導波路を通じて第1光分岐
結合手段の入力ポートが接続され、その第1光分岐結合
手段の出力ポートに第2光導波路を通じて第2光分岐結
合手段が接続され、該第2光分岐結合手段の2つの出力
ポートに光ファイバループの両端がそれぞれ接続され、 該第1光分岐結合手段の分岐用ポートに偏光ビームスプ
リッタが接続され、 該第2光分岐結合手段と該光ファイバループによりセン
シングループが構成され、 該第1,第2光導波路が共にx,y偏波モードを有する
偏波維持性光導波路より成り、 該光ファイバループが、複屈折性偏波維持性光ファイバ
ループより成り、x,y偏波モードで励振され、 該偏光ビームスプリッタにより分岐、出力されたx,y
偏波成分は第1,第2受光器にそれぞれ入力され、該光
ファイバループのx及びy偏波モードにおける両廻り光
の干渉光強度がそれぞれ検出され、 該第1,第2受光器の出力信号成分の差が第1減算器で
検出され、 該第1減算器の出力が乗算手段により所定の補正係数と
乗算されて、該光ファイバループの温度による膨張収縮
の影響に対する補正信号が生成され、 その補正信号と該第1,第2受光器の一方の出力信号成
分との差が入力角速度の検出信号として第2減算器で検
出されることを特徴とする光干渉角速度計。
An input port of a first optical branching / coupling means is connected to a light source through a first optical waveguide, and a second optical branching / coupling means is connected to an output port of the first optical branching / coupling means through a second optical waveguide. The two ends of an optical fiber loop are respectively connected to two output ports of the second optical branching / coupling means, a polarization beam splitter is connected to the branching port of the first optical branching / coupling means, And the optical fiber loop constitute a sensing loop. The first and second optical waveguides each comprise a polarization maintaining optical waveguide having x and y polarization modes, and the optical fiber loop comprises a birefringent polarization. X, y, which is composed of a sustaining optical fiber loop, is excited in the x, y polarization mode, and is branched and output by the polarization beam splitter.
The polarization components are input to the first and second optical receivers, respectively, and the interference light intensities of the two-way light in the x and y polarization modes of the optical fiber loop are detected, respectively. The output of the first and second optical receivers The difference between the signal components is detected by a first subtractor, and the output of the first subtracter is multiplied by a multiplying means by a predetermined correction coefficient to generate a correction signal for the effect of expansion and contraction due to the temperature of the optical fiber loop. An optical interference gyro, wherein a difference between the correction signal and one output signal component of the first and second photodetectors is detected by a second subtractor as a detection signal of an input angular velocity.
【請求項2】 請求項1において、該第1光分岐結合手
段が、偏波無依存性で3dBの分岐比を有する偏波維持性
光ファイバカプラより成り、 該第2光分岐結合手段が偏波維持性光ファイバカプラま
たは複屈折性の基板型光分岐導波路より成り、 該第1,第2光導波路が、偏波維持性光ファイバストリ
ングより成り、 該偏光ビームスプリッタが、光ファイバ型偏光ビームス
プリッタより成ることを特徴とする光干渉角速度計。
2. The optical fiber according to claim 1, wherein said first optical branching / coupling means comprises a polarization-maintaining optical fiber coupler having polarization-independence and a branching ratio of 3 dB. A wave maintaining optical fiber coupler or a birefringent substrate type optical branch waveguide; wherein the first and second optical waveguides comprise a polarization maintaining optical fiber string; and the polarizing beam splitter includes an optical fiber type polarization. An optical interference gyro comprising a beam splitter.
【請求項3】 第1光ファイバカプラ及びx偏波を選択
する第1偏光子を敷設した偏波維持性の第1光ファイバ
ストリングの一端が第1光源に接続され、その第1光フ
ァイバストリングの他端が偏波維持性の第2光ファイバ
カプラの一方の入力ポートに接続され、その第2光ファ
イバカプラの2つの出力ポートに複屈折性、偏波維持性
の光ファイバループの両端がそれぞれ接続され、 第3光ファイバカプラ及びy偏波を選択する第2偏光子
を敷設した偏波維持性の第2光ファイバストリングの一
端が第2光源に接続され、その第2光ファイバストリン
グの他端が該第2光ファイバカプラの他方の入力ポート
に接続され、 該第2光ファイバカプラと該光ファイバループによりセ
ンシングループが構成され、該光ファイバループがx,
y偏波モードで励振され、 該第1光ファイバカプラの分岐用ポートに第1受光器が
接続されて、該光ファイバループのx偏波モードにおけ
る両廻り光の干渉光強度が検出され、 該第3光ファイバカプラの分岐用ポートに第2受光器が
接続されて、該光ファイバループのy偏波モードにおけ
る両廻り光の干渉光強度が検出され、 該第1,第2受光器の出力信号成分の差が第1減算器で
検出され、 該第1減算器の出力が乗算手段により所定の補正係数と
乗算されて、該光ファイバループの温度による膨張収縮
の影響に対する補正信号が生成され、 その補正信号と該第1,第2受光器の一方の出力信号成
分との差が入力角速度の検出信号として第2減算器で検
出されることを特徴とする光干渉角速度計。
3. One end of a polarization-maintaining first optical fiber string having a first optical fiber coupler and a first polarizer for selecting x-polarized light is connected to a first light source, and the first optical fiber string is provided. Is connected to one input port of a polarization maintaining second optical fiber coupler, and both ends of a birefringent, polarization maintaining optical fiber loop are connected to two output ports of the second optical fiber coupler. One end of a polarization-maintaining second optical fiber string in which a third optical fiber coupler and a second polarizer for selecting y polarization are laid is connected to one end of the second optical fiber string. The other end is connected to the other input port of the second optical fiber coupler, and a sensing loop is formed by the second optical fiber coupler and the optical fiber loop.
Excited in the y-polarization mode, a first optical receiver is connected to the branch port of the first optical fiber coupler, and the interference light intensity of the two-way light in the x-polarization mode of the optical fiber loop is detected. A second optical receiver is connected to the branching port of the third optical fiber coupler, and the interference light intensity of the two-way light in the y-polarization mode of the optical fiber loop is detected. The output of the first and second optical receivers The difference between the signal components is detected by a first subtractor, and the output of the first subtracter is multiplied by a multiplying means by a predetermined correction coefficient to generate a correction signal for the effect of expansion and contraction due to the temperature of the optical fiber loop. An optical interference gyro, wherein a difference between the correction signal and one output signal component of the first and second photodetectors is detected by a second subtractor as a detection signal of an input angular velocity.
【請求項4】 請求項3において、該第1,第2光源の
光を用いる代わりに1つの光源の光を光ファイバ型偏光
ビームスプリッタで分波し、そして得られたx,y偏波
成分を用いることを特徴とする光干渉角速度計。
4. The x and y polarization components according to claim 3, wherein the light of one light source is demultiplexed by an optical fiber type polarization beam splitter instead of using the light of the first and second light sources. An optical interference angular velocity meter characterized by using:
【請求項5】 請求項3において、該第1,第2光源が
ある周期で交番に駆動され、交番に該センシングループ
に光を供給することを特徴とする光干渉角速度計。
5. The optical interference gyro according to claim 3, wherein the first and second light sources are alternately driven at a certain period, and alternately supply light to the sensing loop.
【請求項6】 偏波維持性の第1光ファイバカプラ及び
x偏波を選択する第1偏光子を敷設した偏波維持性の第
1光ファイバストリングの一端が第1光源に接続され、
該第1光ファイバストリングの他端が偏波維持性の第2
光ファイバカプラの一方の入力ポートに接続され、該第
2光ファイバカプラの2つの出力ポートに複屈折性、偏
波維持性の光ファイバループの両端がそれぞれ接続さ
れ、 偏波維持性の第3光ファイバカプラ及びy偏波を選択す
る第2偏光子を敷設した偏波維持性の第2光ファイバス
トリングの一端が第2光源に接続され、該第2光ファイ
バストリングの他端が該第2光ファイバカプラの他方の
入力ポートに接続され、 該第2光ファイバカプラ及び該光ファイバループにより
センシングループが構成され、該光ファイバループが、
x,y偏波モードで励振され、 該第1,第2光源の出射光は、変調手段により周波数f
1 及びf2 でそれぞれ強度変調され、 該光ファイバループの両廻り光は、光位相変調器により
周波数fm で位相変調され、 該第1,第3光ファイバカプラの分岐用ポートに第1,
第2受光器がそれぞれ接続され、 該第1,第2受光器の出力は第1,第2同期検波器にそ
れぞれ入力されて、周波数|f1 −fm |及び|f2
m |の成分がそれぞれ検波され、該光ファイバループ
のx及びy偏波モードにおける両廻り光の干渉光強度が
それぞれ検出され、 該第1,第2同期検波器の出力の差が第1減算器で検出
され、 該第1減算器の出力が乗算手段により所定の補正係数と
乗算されて、該光ファイバループの温度による膨張収縮
の影響に対する補正信号が生成され、 その補正信号と該第1,第2同期検波器の一方の出力と
の差が入力角速度の検出信号として第2減算器で検出さ
れることを特徴とする光干渉角速度計。
6. One end of a polarization-maintaining first optical fiber string having a polarization-maintaining first optical fiber coupler and a first polarizer for selecting x-polarization is connected to the first light source,
The other end of the first optical fiber string has a second polarization maintaining property.
A birefringent and polarization maintaining optical fiber loop is connected at one end to an input port of the optical fiber coupler, and two output ports of the second optical fiber coupler are connected to both ends thereof. One end of a polarization-maintaining second optical fiber string having an optical fiber coupler and a second polarizer for selecting y-polarization is connected to a second light source, and the other end of the second optical fiber string is connected to the second optical fiber string. The second optical fiber coupler is connected to the other input port of the optical fiber coupler, the second optical fiber coupler and the optical fiber loop constitute a sensing loop, the optical fiber loop,
The excitation light is excited in the x, y polarization mode, and the light emitted from the first and second light sources has a frequency f
1 and f 2 are intensity-modulated, respectively, and the two-way light of the optical fiber loop is phase-modulated at a frequency fm by an optical phase modulator.
The second light receiver is connected, first, the output of the second photodetector is input to the first, second synchronous detector, a frequency | f 1 -f m | and | f 2 -
f m | components are detected, respectively, the interference light intensity of both around light is detected, respectively, in the x and y polarization mode of the optical fiber loop, the difference between the first output of the second synchronous detector is first The output of the first subtractor is detected by a subtractor, and the output of the first subtracter is multiplied by a predetermined correction coefficient by a multiplying means to generate a correction signal for the effect of expansion and contraction due to the temperature of the optical fiber loop. 1. An optical interference gyro, wherein a difference from one output of the second synchronous detector is detected by a second subtractor as a detection signal of an input angular velocity.
【請求項7】 請求項6において、該第1,第2光源が
スーパールミネッセントダイオードより成り、該周波数
1 及びf2 による光強度変調が該ダイオードの駆動電
流を操作する直接変調であることを特徴とする光干渉角
速度計。
7. The light source of claim 6, wherein the first and second light sources comprise super luminescent diodes, and the light intensity modulation by the frequencies f 1 and f 2 is a direct modulation for controlling a drive current of the diodes. An optical interference angular velocity meter characterized by the above.
【請求項8】 請求項1,3及び6のいずれかにおい
て、該第2光分岐結合手段または第2光ファイバカプラ
が、偏波無依存性で3dBの分岐比を有することを特徴と
する光干渉角速度計。
8. An optical device according to claim 1, wherein said second optical branching / coupling means or said second optical fiber coupler has a polarization-independent branching ratio of 3 dB. Interferometric gyro.
JP12085597A 1997-05-12 1997-05-12 Light interference angular velocity meter Withdrawn JPH10311729A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10502585B2 (en) 2014-10-23 2019-12-10 The Boeing Company Gyro rate computation for an interferometric fiber optic gyro

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