JPS5871674A - 平面型光干渉計とその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は光の位相情報を検出する小形でかつ安定な平面
型光干渉針とその製造方法に関する。

従来、ファイバジャイロスコープ、光センナ等に利用さ
れている光干渉針は定盤上にレンズ。

半透明板、スクリー７！一定距離隔てて固定し、形成さ
れている。

第１図は従来使用されていた光干渉針を示し、ファイバ
ジャイロスコープに適用した一例である。すなわち、光
ファイバ１１から入射した光はレンズｌ１ｍＫよ）平行
光に形成され、半透明板ｌＯ上に照射される。該半透明
板１ｏｔ−透過した光はレンズ１ｌｏＫよ〕光ファイバ
Ｉｓの端面上に集光され入射される。ま九半透明板１０
によ〕反射されえ光はレンズ１１ｋＫよ〕光ファイバ１
４の端面上に集束され入射される。

ことで光ファイバ１４．１５ｔＳｔ光フアイバ１７によ
って互ｈＫ接続されてお）光ファイバ１４゜１５に入射
され九先は光フアイバ１７中【それヤれ他方の光ファイ
バに向って逆向龜に進行する。逆方向に進行する光は針
全体の回転速度に応じて位相変化を受け、光ファイバ１
４．１！！Ｏ各ｇＩＡＷＪから出射する。光ファイバＩ
ｓ、１４から出射する光はレンズｌｌｂ、ｌｌａにより
再び平行光とな如半透明板ｌＯ上で重量され、位相差に
応じ九干渉縞會形成する。干渉縞はレンズ１１１１によ
りスクリーン１２上に結像され、干渉縞１６を生じる。

針全体の回転速ｇＫ応じて干渉縞は一定方向に移動する
九め、この干渉縞の移動速を音検出すれば計の回転速度
に関する情報管得ることができる。このように従来の干
渉針はレンズ、半透明板、スクリーンが一定間隔を隔て
互いに分離して配置されているため、各構成体は物理的
安定性に欠ける。１＋空間的に配置するため、系が大形
になる。

本発明は従来法のもつ欠点【解決するため、光干渉針を
千両的に一体化することによシ、干渉針の安定性’ｉｔ
Ｌ、小形和するものであ条。

次に本発明を図面に基づき詳細に説明する。

第２図は本発明の１！糟例の一つであって、２０はその
中心部に凹み２１と光導波膜を形成した石英ガラス基板
であ）、各１１ｍＫは光軸が直負するよう光ファイバ２
３，２４．２８と検出器２６とが接続固定されている。

更＃！ｃ鍍石英ガラス基板２０＃ｉ凹み２１の中心部を
通）前記光ファイバ２３，２４．２５の光軸【斜めに横
断する切断線に沿って基１１ＷｊＪＫ垂直に切断されて
おや、該断面上に半透明膜２２が形成されている。

本発明に係る上記光干渉針において、光ファイバ２３か
ら出射する光は、石英ガラス基板上に形成された先導皺
膜瑚面に結合入射される。

石英ガラス基板上に形成された！！Ｉみ２１がレンズと
して作用し一先導皺膜２２に入射した光は該四み２１に
よ）平行光線に整形された後、半透明膜２２によ参一部
は透過光となり、一部は反射光になる。反射された光は
凹み２１によ）集束され光ファイバ２４端間上に照射さ
れて入射される。一方、透過した光は凹み２１によ）集
束されて光ファイバ２５に入射される。光ファイバ２４
．２６は互いに一定の長さをもつ光ファイバＫｍ続され
てお）、光ファイバ２４゜２ｓの端面に入射されえ光は
それぞれ他方の光ファイバｌＩＩ’ＷＪＫ向って逆方向
に遂行する。逆方向に遂行した光は光ファイバの受ける
物理現象例えば回転によ〕位相速度の差を生じ、これが
光ファイバ２５．２４から出射した後光導波膜中央部に
形成された凹み２１によシ平行光とされた後半透明膜上
で干渉縞を形成する。

干渉縞社凹み２１で集束されて光検知器２６上に結像し
、検知器によ）干渉縞の移動【ｌ！み取る。

次に千′＃ｉＪｗ光干渉針の製造方法の−ｆ％Ｉｔ示す
。

正方形の石英ガラス基板２０上にあらかじめ設計した曲
率半径をもつ凹み２１１加工研廖によ参形成する。凹み
２１が形成された石英ガラス基板Ｏ面ＫＯＶＤ法、火炎
加水分解反応、あるいはスパッタなど真空蒸着法によ）
屈折率の大きい石英ガラスの光導波膜２　Ｇ’を形成す
る（第３図（ｂ））。屈折率を変えるパーパントとして
８ＬＯ，ＫＣｋ＠Ｏ，、！ｔｏｎ　＃　ｔｔｏ、　ａ　
ｚｏｏｓなど會添加すれば屈折率＃１８１０．　　の屈
折率よル高−もＯＫなる。石英ガラス基板２０に形成さ
れえ凹み２１は光導波膜２ｖの形成によ〕ジオデシツタ
レンズと呼ばれるレンズ作用管もつものになる。

次ｉで、凹み２１０中心を通）石英ガラス基板の対角線
にそって、基板面ＫｆｌＩ［ＩＩＣ切断研磨する。断面
に一、ム８．ムｊ、Ｏｒ　　などの金属膜を真空蒸着に
よ〕、または、ｚｎａ　、　ａ＠ｏ、　、　ｔｔｏ、な
どＯ非金属ａｔ形成し５０−透過になる厚みにする。金
属膜の場合は厚さ約１００１に、非命ｊ１１［０１ｎ１
／４ｍＪＩ、ｆ４Ｌハ２ｓＯｅｊ　ｌＫ影形成る（ｊｌ
ｌｉｊａｍ）））、次ｉで切断した他の石英ガラス基板
を一体化して第３図（・）のように光７アイパ２３，２
４．２５と光検知器２・ｔ！Ｉ合する。

この場合光ファイバ２Ｂ、２４．ＭＳ＃１光学軸に合せ
て導＊ｌＩＫ接続する。凹み２１の形成にあたって＃ｉ
クオデシツタレンズの設計に従えば嵐い。すなわち［３
図ｋｌにおいてレンズの端部２７とレンズの曲率中心σ
６との距離を−、レンズの一率中心４ｙ１と端部２７ｔ
−結ぶ角度會−１さらに石英ガラス端面２８とレンズの
端部２７の距離ｆ：ｆとすれば ””ａ／２　（１−００８１） て４見られる。今、Ｒ６ｗｌ　Ｏｓｗ、　　ｆ　−１０
−とすると−＝６０ｅ″となる。また第３図（Ｃ）にお
いて、検出器としてＯＯＤアレイを用いると御ｊ定系の
構成が容易になる。

実施例として正方形の石英ガラス基板音用いた例會示し
たが、この場合、干渉縞の間隔が蜜　　表になる九め、
第４図に示すようｔＪ石英ガラス基板のように菱形のも
のを用いて奄良い。

以上説明した様に、干渉針を石英ガラス基板上に形成し
、平面に一体化とすることにより、光学系の位置合せも
容易となシ、ま九石英基板の膨張係数は５ＸｌＯ／’Ｃ
と小さいため、温度変化の影譬も少ない。例えば温度変
化が１０℃あったと仮定し、石英基板サイズが５龜角と
すれば、その位置変化Ｆｉ５Ｘ１Ｇ　　ａｍ（５０Ｇり
にすぎず、光ファイバのコア径５〜ｌＯ声−に比べても
十分無視てきる大きさである。仁のため物理的安定性良
すぐれてお〕、シかも小形とすることができる。また、
本発ｈｒｔファイバジャイロスコープとして説明したが
、この他に２本の光ファイバから入る位相情報【含む光
信号の干渉を取る目的にも使用できる。仁の場合の構成
は第２ＷＩＡにおいて、先導波膜に接続する光ファイバ
２４．２＄を互いに接続していなくても良い。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の光干渉針の構成図、第２図は本発明の光
干渉針の構成図、第３図（転）（社）も）釦−）は本発
明の光干渉針の製造手ｍｅ示す図であ夛、＃１４図は本
発明の他の実施例に係る光干渉針の構成図である。 図　　面　　中、 １Ｇは半透明膜、 １１ａ　、　　ｌｌｂ　、　　ｌｉｅ　、　　Ａｌｌは
レンズ、１２はスクリーン、 １３．１４，１５．１７は光ファイノ（，１６は干渉縞
、 ２０Ｆ１石英ガラス基板、 ２１ｔｌｉ目み、 ２２は半透明膜、 ２３．２４．２５は光ファイノ（， ２６は検知器である。 特、許出願人 日本電信電話公社 代　　　理　　　人 弁理士　　光　石　士　部 （他１名） 第）図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　石英ガラス基板の°端１ｉｒＫ相対向して光
   ファイバと光検知器とが接合される一方、皺石英ガラス
   基板表面の中央には所定の一率半径【有する凹部が形成
   され、更に鋏凹部を含む基板表Ｎ［Ｋ光導普膜が形成さ
   れると共に鋏凹部Ｏ中心會通〕各光ファイバの光軸に対
   して斜めに面する半透明膜が形成されてなるとと【特徴
   とする平面型光干渉針。
2. （２）　　方形の石英ガラス基板の中心部に基板中心と
   一致し、所定の一率半径をもつ凹みを機械加工し喪後、
   該凹みを含む基板表面に一定の厚み管もつ光導波膜を形
   成し、次いで、凹みの中心部を通る石英ガラス基板の対
   角線にそって該石英ガラス基板を基板表面から垂直に切
   断し、該切断面を光学面に研磨した後、牛透−膜を形成
   し、更に両切断面を合体した後、石英ガラス基板の端面
   に光ファイバ、光検知器等【取付けることを特徴とする
   平面型光干渉針の製造方法。