JPS59134887A - ブリュアンリングレーザ回転センサおよび回転検知方法 - 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】

１虹悲１１ この発明はリングレーザに関するもので、特に、リーブ
ミリワット級のポンプしきい値パワーをもった全ファイ
バブリユアンリングレーザに関する。 現在、商業的に入手可能なリングレーザは、典型的には
３個以上の鏡を備えており、これらの鏡はヘリウム−ネ
オンガスのような媒質中に配置され、リング状をした空
洞を形成して、Ｕいに反対ｌｊ向に伝播づる波をその中
で尋いていくように方向法めされ（いる。このリング状
の空洞が回転すると、Ｐいに反対方向に伝播する波に、
この回転速度に比例した周波数偏移が生ずる。Ｕいに反
対方向に伝播する波の間の周波数の差を測定覆ることに
よって、このリングレーザ゛は回転数を指示づることに
なり、このため、高精度の回転センソたとえば慣性航法
のための回転センサとして用いることができる。これら
のリングレーザにＪ３い−（共通的な１つの問題として
は、ｎいに反対方向に伝播する波が、周波数がロックさ
れた状態になりやず（、そして回転に対して感度をもた
なくなるということがある。このような周波数のロッキ
ングはこのレーザを連続的に振動（機械的に撮動）さけ
ることによって防止可能ではあるが、機械的に振動させ
る装置が必要であるということから、このリングレーザ
“の基本的な目的である、可動部を持たない、正確で精
度の高い回転センサという性賀が失われてしまう。この
周波数の［１ツキングという問題は、このレーザの利得
が双方向性ぐあるということ、寸なわら、互いに反対方
向に伝播する波を１−１０原子とＮｏ原子の同じ集合体
を用いて誘導放出しているという事実から生ずる。この
ため、この周波数の［１ツギングは、利得を非双方向性
としたレーデを用いることによって除去され得るものと
考えられている。このような非双方向性の利得をもって
いるレーザの１つのタイプとしてブリユアン（１３ｒｉ
ｌｌｏｕｉｎ）ファイバリングレーレアがあり、このレ
ーザ“では誘導ブリユアン放出のｌζめのエネルギは、
このブリユアン波に対して反対方向に伝播するポンプ光
波によって与えられる。 従来のブリユアンファイバレーザは、典型的には損失を
もった混成装置であって、共鳴シー１１空洞を、ファイ
バ光学コンポーネントＪ３よびバルク光学コンポーネン
トの双方から形成させて０る。 たとえば、長い単一モードファイバに対して、レンズ、
鏡そしてビームスプリッタを結合しているのが通例であ
る。これらのコンボーネン１〜の配列を維持することは
困難であって、特に、それらが衝撃や振動にさらされＣ
いるるときにはこの傾向が強い。さらに、このレーザ゛
の共鳴空洞の中で回転している波の周回損失は非常に人
きく、Δ：とえば７０％のオーダにも及ぶ。このため、
ブリユアン波Ｉｎを得るためには、たとえば１００ＩＩ
ＩＷのオーダという、高いしきい値ポンプパワーが必要
となる。従来の技術にＪ３い′Ｃ最も注意深く形成した
ブリユアンファイバレーデにおいても、１０　Ｉｌｌ　
Ｗよりも大ぎなしきい値パワーが必要とされるものと考
えられている。 このため、従来のブリ１アンレーリ゛は、ポンプを行な
うために、たとえばアルゴンガスレーＩＪ”のような、
高パワーの単一周波数レーザを利用り−るのが通例であ
る。しかしながら、このよ・うイ≧レーリ゛は特殊な安
定化技術を用いなければ周波数ドリフトに関してその安
定性が本質的に低いものとなっている。そのに、このよ
うなループの」ヒーレント長は相対的に短く、このため
、単一周波数の紬爪は相対的に低い。 したがって、周回空洞損失が低く、それによって、へ１
月ンムーネＡンレーザのような安定性が高く、パワーも
低く、コヒーシン１〜長も長い単一周波数レーザをポン
プとして用いることのできる、改良されたブリユアンを
開発する要求が従来の技術において存在していた。 光］１」ＵＬ この発明によるブリユアンリングレーザは、第１と第２
の端部と、この両端部の間に形成されたループ部分を持
った、成る長さの光ファイバを備えている。このループ
部分はファイバ光学結合器によって光学的に閉じられて
おり、この１１１１部分の長さは、この結合器と協働し
て共鳴空洞を形成するように選ばれる。光源によって第
１の端部にポンプ光を送り込み、これによってこのルー
プ部分の中を通してポンプ光波を伝播させる。このポン
プ光波は共鳴空洞の中を回転してその強度を増す。そし
て第１の端部に入ったポンプ光の’Ｊ度よりも大きなレ
ベルであって、かつ、このファイバループ部分の中でブ
リユアン散乱を誘起させることによって、ポンプ光波に
比べて周波数が偏移した、ファイバループ部分の中をポ
ンプ光波とは反３Ｊの方向に回転づるブリユアン波を生
じさせるに十分なレベルにまで達する。 好ましい実施例にＪ３いては、この回転するポンプ光波
は後に示す第２８式によって特定される強度にりも大き
な強度をもっており、そして、第１の端部にＪ３　＋Ｊ
るポンプ光波は、後に承り第３０式によって特定される
強度よりも大きな強度をもっている。このような好まし
い実施例にａ３１プるポンプ光強度は１０ミリワツトよ
りも小さくなっている。それに加えて、好ましくは、フ
ァイバ伝送損失が結合器の挿入による損失と等しくなる
Ｊ：うに、このループの長さが選ばれる。 １つの実施例においては、このブリユアンリングレーデ このようなリングレーザは、第２の端部からの光を検出
する検出器をさらに備えている。この実施例では、光源
はさらに第２のポンプ光波を第２の端部に入れるため、
ループのまわりをＵいに反対方向に伝播する２つのポン
プ光波が存在づることになる。これらのポンプ光波の双
方は、このループの共鳴周波数をその周波数としてもっ
て４３す、また、ループの中で誘起されたブリユアン散
乱を発生させて、それぞれが対応するポンプ波に対しＣ
反対の方向に伝播する、２つの互いに反対方向に伝播す
るブリユアンを生じさせるに十分な強度をもっている。 このブリユアン波はポンプ光波の周波数においてループ
の中で共鳴するが、このブリユアンの共鳴を起こす周波
数はループ部分の回転に応答して変化する。そしてこの
変化によってブリユアン波の周波数の差が生じ、この周
波数の差はループ部分の回転速度を指示する量となって
いる。この２つのブリユアン波のそれぞれの一部分はル
ープから取出されて結合され、このブリユアン波の間の
周波数の差に等しいうなり周波数をもった出力を形成す
ることになる。このブリユアン出力波は第２の端部によ
って結合器へと導かれ、そしてこの検出器がうなり周波
数を検出する。 この発明はまた、光ファイバの中に誘導ブリユアン振動
を与える方法をも含んでいる。この方法は、ファイバの
中にループを形成りるスーブツブと、ファイバ光学方向
性結合器によってこのループを光学的に閉しるステラ／
とを含んでいる。そして、このループを、ブリユアン散
乱を生じさせるに十分な強度ど、ループの共鳴周波数に
等しい周波数とをしった光によってポンプする。好まし
くは、ループの長さは、ファイバの伝送損失が結合器の
挿入による損失に等しくなるように選ばれる。この方法
は回転レンジングに用いでもよく、その場合は、ポンピ
ングのステップはざらに、ファイバに第１と第２の入ツ
ノ光ポンプ波を導き入れてループのまわりにＨいに反対
方向に伝播させることを含む。この２つのポンプ光波は
ループの共鳴周波数に等しい周波数と、ブリユアン散乱
をループの中にＪ３いで誘起さゼて、第１と第２のポン
プ光波に対してそれぞれ反対方向に伝播するとともにル
ープの中で共鳴づる第１と第２のブリユアン波を生じさ
せるに十分な強度とをもっている。この方法を回転セン
シングに用いる場合には、ループを回転させることによ
ってブリユアン波の間の周波数の差を与えることと、第
１と第２のブリユアン波の一部分をループから取出して
結合し、それらを組合わせて出力波を形成させることも
またこの方法の中に含まれる。そしてブリユアン波の間
の周波数の差に等しいシート周波数をもったブリユアン
出力波が検出される。 したがって、この発明のブリユアンリングレーデは、そ
の全体が光学ファイバの中に含まれる共鳴レーザ空洞を
与える。特に、この空洞はファイバ光学方向性結合器を
用いることによって、継ぎ目のない、閉じた光学ファイ
バのループを備えるものである。この結合器は好ましく
は調整可能なエバネセントフィールド（ｅｖａｎｅｓｃ
ｅｎｔ　　ｆｉｅｌｄ　）結合器であって、このエバネ
セントフィールド結合器の挿入による損失が非常に小さ
く（たとえば５％以−ト）、ファイバの中を通って回転
する波の周回損失も極めて低くなるような結合器である
。 このため、好ましい実施例においては、ブリユアンレー
ザ作用は１０ミリワツ１〜より小さいポンプパワーにお
いて達成される。これによって、従来技１む（・は得る
ことのできない、しきい値パワーも低いプリコアンレー
ヂの全く新しい種類を与えることがでさ゛る。好ましい
実施例においてＩよ、わずか０．４３ミリｆノツトのポ
ンプパワーにおいで、誘導ノリュアン振動が観測されて
いる。 ブリュｊ７ンレー１１におい（必要とされるしきい値ポ
ンプパワーは、ファイバループの長さを適当に定めるこ
とによってさらに減少さけることが可能であることが判
明している。特に、〕１イバルーブの長さは、ファイバ
伝送損失（たとえば、ファイバによる光の吸収に起因す
るもの）が結合器の挿入による損失と等しくなるように
、正しく選ぶ必要がある。 好ましい実施列のとＬ組

【吐 この発明の７′リユアンレーザは、ノアイバ光学共鳴器
を利用する。第１図に示されているように、この共鳴器
は、単一モード光ファイバの連続的な、中断のないスＩ
・ランド１０を備えＵ　Ｊ３す、このストランドは入力
端部１２．ループ部分１４．および出力端部１６をもっ
ている。ループ部分１４の両端において、ノアーイバ１
２がこれと光学的に結合してＪ３す、この結合は一方の
側にボート１および２を、他方の側にボート３および４
を持った、ファイバ光学エバネセントフィールド４ボー
トｈ向性結合器２０によって行なわれる。ファイバ１２
の一端から他端へとたどって行くと、ファイバ１０は最
初にボート１および３を、そしてボート２および４を通
過する。これによって、ループ１４がボート３および２
から延び、一方、入ツノ部分１２はボート１から延び、
そして出力部分１６はボート４から延びていることにな
る。 入力ファイバ部分１２に光を入れて、ループ部分１４を
通して回転させるために、レーザ光源２２を用いている
。この光？Ｉｊｉ２２は−「ｒｏｐｅｌ　　ｍｏｄｅｌ
　２００Ｈｅ−Ｎｅガスレーザのような、単一周波数の
、コヒーレンス長の長い、連続波レーザ２４を備えてい
る。このレーザは６３２．８ｒｕａの波長と、１キロメ
ートルを十分越えるコヒーレンス長とをもった単一周波
数光を発生する。 レーザ２４からの光を集光してファイバ部分１２の中に
入れるために、レンズ′２６を用いることができる。こ
れに加えて、レーデ２４と１ノンズ２６との間に、偏光
子３ｏおよび４分の１波長板３２を備えた光学的アイソ
レータ２８を挿入し、レンズ２６Ｊ３よびノアフィバ部
分１２がら反射した光力１／　−サ２４に入って、その
動作を妨害づるのを防止してもＪζい。 実施例において示した共鳴器においては、ファイバ１０
はＩ　Ｔ　Ｔ単一モードフ゛アイバを備えており、この
Ｉ　Ｔ　’Ｔ’単一モードファイバはコア直径４ミクロ
ン、有効コア面積１　、６Ｘ　１０’Ｃｍ”、　ｍ動反
射率１．４６．および吸収Ｑ　、　３　ｄｂ、／　ｋｍ
をもったものである。ループ１４はループ１４の中での
ファイバ複屈折を補償覆るための偏光”ｌシトローラ４
０を含んでおり、それによって、結合器２０のボー１〜
２にお【ノる回転する光は実質的にボート１におけるレ
ーザ光源２２がらの光と同じ偏光を持つことになる。 偏光コントローラ４０および結合器２ｏは、バルク光学
コンポーネントと区別される、ファイバ光学的なもので
ある。 艶１１１止 共鳴器において、結合器として用いることのできる好ま
しいファイバ光学方向性結合器は、１９８０年３月２９
日に発行されたエレクトロニクスレターズ（Ｅ　１ｅｃ
ｔｒｏｎｉｃｓ　　ｌ　ｅｗｅｒｓ）第１６巻。 第７号、第２６０頁から第２７１頁において記載されて
いる。 第２図に示されているように、この結合器は、単一モー
ドファイバ光学材料の２つの典型的なストランド５０Ａ
および５０Ｂを含んでおり、これらはそれぞれ溝５２Ａ
および５２Ｂの中に縦に取付（プられている。この溝５
２Δおよび５２Ｂは、それぞれ、矩形のベースすなわち
ブロック５３ΔＪ３よび５３Ｂの光学的に平坦な相対す
る表面に形成されている。溝５２Ａの中にストランド５
０△が取付（〕られたブロック５３Ａを結合器の片側５
１Ａと呼び、溝５２Ｂの中にストランド５０Ｂが取付【
ノられたブロック５３Ｂを結合器のハ側５１Ｂと呼ぶこ
とにする。 アーチ状のｉ＾１５２Ａおにび５２１Ｂは、ファイバ５
０の直径に比ベーＣ非常に大きな曲率半径をもち、また
フ１イバの直１￥よりも少し大きな幅をもつことによっ
て、ファイバ５０をそのＩＪＩに取（Ｊりだときに、溝
５２の底壁によって定められる経路に固定されるように
なっている。満５２△および５２Ｂの深さは、ブロック
５３Δおよび５３１３の中心部分にお（〕る最小値から
、ブ［１ツク５３Ａおよび５３Ｂのエツジにおける最大
値まで、それぞれ変化している。これは、ファイバ光学
ストランド５０△および５０［３をそれぞれ溝５２　Ａ
　Ｊ５よび５２Ｂの中に取（＝Ｊりたとき、これらが中
心部分に向かって緩やかに東まり、７１コック５：３△
、５３Ｂのエツジに向かって緩やかに広がることによっ
て、ｔ−ドの摂動を通して損失を発生することがある、
ファイバ５０の方向にお（プるどのような鋭い湾曲や魚
激な変化をも防止することができるという利点をもって
いる。満５２は断面が矩形となっているが、この代わり
に、たとえばＵ形の断面やＶ形の断面といった、ファイ
バ５０にとって都合の良い、他の適当な断面の輪郭を持
っていてもよいことが理解されよう。 ここに示されている実施例においては、ブロック５３の
中心部分において、ス１−ランド５０を取イ」ける溝５
２の深さはストランド５０の直径よりも小さくなってお
り、一方、ブロック５３のエツジにおいて満５２の深さ
は好ましくは少なくともストランド５０の直径と同じ程
度となって０る。 ストランド５０Ａおよび５０Ｂからは、たとえＧｆ：ラ
ッピングによって、ファイバ光学材料が取り除かれてお
り、これによってそれぞれが楕円形の平坦な表面を持つ
が、この平坦な表面Ｇｔブロック５３Ａ、５３Ｂの相対
する表面と同一平面上に存在りることになる。ここでは
この、コアイノく光学材料が取り除かれた楕円形の表面
を、ファイ１＜″゛対向表面（４ａｃｉｎｇ　　５ｕｒ
ｆａＣｅＳ）　ｕと呼ぶことに？！−る。 したがってファイバ光学材料を取り除く量は、ブロック
５３のエツジの方向にお番プる（１＼ら緩やｈ＼に増大
し、ブロック５３の中心部分の方向で最大値となる。フ
ァイバ光学材料を先細に取り除くことによつ（、ファイ
バが緩やかに狭くなり、また、広くなることによって、
後方反射と光エネルギの損失が過剰になることとを防止
づることができる。 ここに示した実施例にＪ５いでは、結合器の片側５１Ａ
Ｊ３よび５１Ｂは同一のものであって、ブロック５３Ａ
および５３Ｂの表面が互いに相対りるＪ：うに設置し、
ストランド５０Ａおよび５０１３の対向表面が対向する
関係をもつように並べることによって組立てられる。 屈折率整合オイルのような屈折率整合物質（図示せず）
を、ブ［］ツク５３の相対する表面の間に配置する。こ
の物質は、クラッドの屈折率とほぼ等しい屈折率をもつ
でいるとともに、光学的に平坦な表面が亙いに永久的に
ロックされてしまうことを防止づるという機能をも果た
りものである。 このオイルは、毛細管作用によってブＬ１ツク５３の間
に入れられる。 相互作用領域５４はストランド５０の接合部に形成され
るが、ここではエバネセントフィールド結合によつ−Ｃ
ストランドの間で光が伝送される。 適当なエバネセントフィールド結合を保＠づるためには
、ストランド５０のコア部分の間の距離力へ、予め定め
られた゛臨界ゾーン゛′の中に入って（するように、フ
ァイバ５０から取り除ｈＸｉする材料の量を注意して制
御しなければならないということが判明している。この
エバネセントフィールｌ：Ｉ；Ｌクラッドの中に向かっ
て広がり、それらのそれぞれのコアの外側では距離が大
きくなるとともに急速に減少する。このため、それぞれ
のコアが実＊　Ｂ’９に他方のエバネセントフィールド
の中にあるようにするためには、十分な量の材料を取り
除く必要がある。取り除く量が少なすぎる場合に（よ、
コアの間の接近が十分でなく、エバネセントフィールド
結合により、ガイドされたモードの間の７９ｉ望の相互
作用が得られず、その結果、結合が不−１−分となる。 逆に、取り除く量が多すぎる場合にＧよファイバの伝播
特性が変わって、モード摂動に起因する光エネルギの損
失が起こる。しｈＸＵながら、ストランド５０のコアの
間の距離が臨界ゾーンｌ／１にあれば、それぞれのスト
ランドは、他のストランド／）日らの」−バネヒントフ
ィールドエネルギの有意な一部分を受取ることにより、
１ネルギ損失が問題となることなしに良好な結合を達成
することがて゛きる。この臨界ゾーンは、ファイバ間の
結合が達成されるような、ずなわらそれぞれのコアが他
の１バネセントフイードの中にあることになるような十
分な強さで重なる領域を含んでいる。しかしながら、前
に示したように、コアの間があまりにも接近しすぎると
、モード摂動が発生してしまう。たとえば、弱くガイド
されたモー１−′たとえば単一し一部ファイバの中のｌ
−Ｉ　Ｅ、、　Ｅニードに対しては、このようなモード
摂動は、ファイバ５０がら十分な物質が取り除かれてそ
れらのコアを露出したときに発生ダ−るものと考えられ
ている。このため、臨界ゾーンは、エバネセン１−フィ
ールドが十分な強さで重なり合うが、実質的なニード摂
動ににつで誘起されるパワー損失は生じないような結合
を発生させる領域として定義される。 特定の結合器に対づる臨界ゾーンの範囲はファイバ自身
のパラメータや結合器の幾何学的な形状などのような、
互いに関係をもった多くのファクタに依存している。さ
らにステップインデックス断面をもつ単一を一部ファイ
バに対しては、この臨界ゾーンは非常に狭いものとなる
ことが可能である。ここに示したタイプの単一モードフ
ァイバ結合器においては、結合器の中心部におけるスト
ランド５０の間の中心間距離は、典型的にはコアの直径
の数倍（たとえば２−３倍）よりも小さいものが要求さ
れる。 好ましくは、ストランド５０Ａおよび５０　Ｂは、（１
）互いに同一のものであり；（２）相互作用領域５４に
おいて同じ曲事半径をもち、そして；（３）それからは
等量のファイバ光学材料が取り除かれてそれぞれの対向
表面を形成している。したがって、ファイバ５０は、相
互作用領域５４を通して、それらの対向表面で対称的な
ものとなっており、このため、それらの対向表面は、重
ねられたときに同一の広がりをもっている。これによっ
て２つのファイバ５０Ａおよび５０Ｂは相互作用領域５
４において同じ伝播特性をももつことになり、それにＪ
、っ（、伝播特性が異なっ−Ｃいる場合に生ずる結合吸
収を防止することができる。 ブロック７１なわらベース５３は、適当な剛性材料であ
ればとのＪｚうなしのから作られていてもよい。ここで
の好ましい実施例では、ベース５３は、約１インチの長
さ、約１インチの幅そして約０゜４インチの厚さをもっ
た、溶融石英ガラスの矩形ブロックを一般に備えている
。この実施例では、ファイバ光学ストランド５０は１ボ
キシ接着剤のような適当な接合剤によってスロット！５
２の中に固定されている。溶融６矢ガラスブロック５３
を用いることの利点のうちの１つは、それがガラスファ
イバと同様の熱膨張係数をもっていることであり、この
利点は、ブ１コック５３とファイバ５０とが、製造プロ
セスの間にＪ５いて少しでも熱処理を受ける場合には、
特に重要なものである。ブロック５３として適当な他の
材料はシリコンであり、これもまた、この応用のための
優れた熱的性質をもっている。 第２図の結合器は、Ａ、Ｂ、ＣおよびＤと符号を付けた
４つのボートを含んでおり、これらはボート１，２．３
および４とそれぞれ対応している。 第２図を全体的に見ると、それぞれストランド５０Δお
よび５０Ｂに対応するボートＡおよびＢはこの結合器の
左側にあり、一方、ストランド５０△および５０Ｂにそ
れぞれ対応するポーｔ−ＣおよびＤはこの結合器の右側
にある。以下の議論の便宜上、入力光はボート△に与え
られているものとする。この光はこの結合器を通ってボ
ートＣおよび／またはボートＤから出力されるが、この
出力はストランド５０の間で結合されるパワー吊に依存
している。これに関して、“結合定数″を、全出力パワ
ーに対する結合されたパワーの比として定＠する。上述
した例では、この結合定数は、ボートＣおよびＤにお（
プるパワー出力の和に対ＪるボートＤの出力の比に等し
くなるであろう。この比はまた、”結合効率″とも呼ば
れ、この用語を用いる場合には通常パーセントで表現さ
れる。したがって、゛′結合定数″なる用語をここで用
いる場合には、これに対応する結合効率は、この結合定
数を１００　Ｉｆｆ　シたものと等しくなるものと考え
な【ノればならない。たとえば、結合定数が０．５であ
るということは、結合効率が５０％であるということと
等価である。 この結合器は、ブロック５３の対向衣１ｍのオフセット
を行なうことによって、結合定数をパ調整″し、Ｏから
１，０まぐの間のどのような所望の値にも゛調節″する
ことができる。このような調整は、ブロック５ご３を互
いに水平り向に滑らＵることによって行なうことができ
る。 この結合器は高い方向性をもっており、結合器の１つの
側に加えられたパワーのほとんどすべてが結合器の伯の
側に伝えられる。すなわち、入カポ−１−△に加えられ
た光のほとんどリベ（はボーｔ−Ｃおよび１つに伝えら
れ、ボートＢへの逆方向結合は発生しない。同様に、ボ
ートＨに加えられた光のはと／υどリベてはボートＣお
よびボートＤへと伝えられる。さらに、この方向性は対
称的ぐあって、ボートＣおよび人力ポートＤのうちのい
ずれかに加えられた光のほとんどずべてはボートＡおよ
びＢへと伝えられ。その上、この結合器は偏光状態に対
する区別をほとんど行なわないため、光の偏光状態を保
存する性質をもつ。したがって、たとえば、垂直偏光の
光ビームがボードＡに入力した場合、ボートＡからボー
トＣへと直進した光と同様に、交差結合によってボート
ＡからボートＤへと進む光の垂直偏光を維持している。 １つの７７・イバから他のファイバへと交差結合した光
は、＋π／２の位相のずれを受けているが、交差結合し
ていない光はこの結合器を通って伝播する間に位相がず
れることはない。このため、たとえば光がボートΔに入
力すると、ボートＤにお【プる交差結合を行なった光は
π／２だ（プ位相が進み、一方、ボートＣへと直進覆る
尤の位相は変化していない。 この結合器はまた、低損失デバイスであって、典型的に
は２−３パーセントの挿入損失すなわら通過損失をもつ
のみである。ここで用いる゛挿入損失″とは、この結合
器を一端から他端へと通過する光が現実に散乱を受けて
被る損失のことをいう。たとえば、ボートＡに光がＪｊ
えられ、この光の９７％がボートＣおよび（結合された
）ボート１つへ到達りる場合には、この挿入損失は０．
０３（３％）となる。゛結合器伝ｊス″という用語は１
から挿入損失を差し引いたものとして定義される。 したがって、挿入損失が０．０３１％）であれば、結合
器伝送は０．９７　（９７％）どなる。 −コ゛１−ローラＬ凱 第１図の偏光コン１〜Ｅ１−ラ４０として用いるのに適
した偏光コントローラの１つのタイプが、１９８０年９
月２５Ｅ１に発行された］−レフ１〜リツクレターズ第
１６巻、第２０号、第７７８頁から第７８０頁に記載さ
れ−Ｃいる。 第３図に示されているにうに、このコント０−ラはベー
ス７０　ｄ３よびこの上に設置された複数の直立ブロッ
ク７２Ａないし７２１〕を含んでいる。 ブロック７２のうらの隣接したブロックの間には、スプ
ール（ｓｐｏｏｌ　）　７４　Ａないし７４Ｃが、それ
ぞれシｌシフ１〜７６Ａないし７６Ｃの上に沿って設置
されている。このシャフト７６は互いに１つの軸に沿っ
て配列され′Ｃおり、ブロック７２の間で回転可能に取
付（）られている。スプール７４は、一般的に円筒形で
あって、シャフト７６に沿って位置決めされ、スプール
７４の軸はシャフト７６の軸に直角となっている。ファ
イバの部分１４（第１図）は、シャフト７６の軸の内孔
に沿って延びており、スプール７４のそれぞれのまわり
に巻かれて３つのコイル７８Ａないし７８Ｃを形成して
いる。コイル７８の半径は、ファイバ１４が押し付りら
れてコイル７８のそれぞれにおいて複屈折媒体を形成づ
るように定められる。この３つの＝ｌイル７８Ａないし
７８Ｃは、シャフト７４Ａおよび７４Ｃの軸のまわりで
互いに独立に回転し−Ｕ　、ファイバ１４の複屈折を調
節し、それによって、ファイバ１４を通過する光の偏光
を制御することができるようになっている。 コイル７８での巻回の直径および巻数は、外側のコイル
７８Ａおよび７８Ｃが４分の１波長の空間的な遅延を与
え、一方、中央のコイル７８Ｂが２分の１波長の空間的
な遅延を与えるように定められる。４分の１波長コイル
７８Ａおよび７８　Ｃは偏光の楕円性を制御し、２分の
１波長コイル７８Ｂは偏光の方向を制御する。これによ
って、ファイバ部分１４を通って伝播する波の偏光状態
を全範囲で調節することができる。しかしながら、この
偏光コントローラを変形して、２つの４分の１波長コイ
ル７８Ａおよび７８Ｃのみとしてもよいことがわかるで
あろう。それは、（そ゛うでない場合に中火のコイル７
８１３で！〕えられる）偏光の方向は、２つの４分の１
波長」イル７８△およびＣを用いて、偏光の楕円性を適
当に調節することを通して、間接的に制御することもで
きるからである。このため、第１図に示した偏光二１ン
トローラ４０は、２つの４分の１波長コイル７８　Ａ　
Ｊ５よび７８Ｃのみを含んでいる。このような配置をヴ
ることによってコントローラ４ｏの全体的なサイズを小
さくりることかできるため、空間的に制限されているよ
うな特定の用途に、この発明を適用づるときには、右利
となろう。 したがって、ファイバ部分１４を通って伝播７る光の偏
光状態を確立し、維持し、そして制御づる手段が偏光コ
ントローラ４０によって与えられることになる。 五里１」υ旧り 再び第１図を参照フると、その動作において、光源２２
からファイバ部分１２へと入った光□は、結合器２０の
ボート１へと伝播し、ここでこの光の一部分がボート４
へと結合するととらに、光の他の部分はボート３へと伝
播りる。ボート４における光はファイバ部分１６を通っ
て伝播し、そして、ファイバ１０の終端から出る。とこ
ろが、ボート３における光はループ部分１４を通って再
びボート２からこの結合器に入る。この部分はボート３
に結合しており、一方、残りの部分はボート４に伝播し
てファイバ部分１６を通ってゆく。ループ１４と結合器
２０は共働して共鳴空洞を与え、ボート２で結合器に入
る光は、レーザ光源２２がら入ってくる光と干渉を起こ
す。このような干渉はボート３において強め合いを生ず
るが、一方、ボート４では弱め合いを生じさせ、それに
よってノ４鳴空洞ループの中での光の確立が生ずる。 以ト、光源２２がらの光であって、ツノ・イバ部分１２
を通って伝播Ｊる光を人カ信ＹＪ波Ｗｉと呼び、−ｂ’
　Ｎポート４がら出てファイバ部分１６を通って伝播す
る光を、出力信号波ＷＯと呼ぶことにする。ループ部分
１４の中を回転している光は回転波ＷＣと呼ぶ。 回転波ＷＣはループ１４のまわりをボート３がらボート
２へ、と伝播するため、そのパワーの一部分は伝送損失
によって失われる。゛′ノアイバ伝送損失″とい°う用
語は、光がファイバを通っ°℃ボート３からボー１〜２
へと伝播する間に生ずる部分的な損失として定義する。 ここに示づ実施例では、ファイバ伝送損失は完全にファ
イバ吸収の関数であって、ボート２　＋ｊ：　ａ３ける
波ＷＣのパワーすなわち強度は、ボート３にお（プる波
ＷＣのパワーに、ｅＸｌ）（−２αｏＬ）を掛番プたも
のに等しい。ここで、しは光が回転しているループ１４
の経路長であって、結合器２０での位相のずれは除外し
てあり、また、α０は、ファイバ１ｏの振幅吸収係数で
ある。このファイバループの中に伯の付加的な＝】ンボ
ーネント（たとえばファイバ光学偏光子）を設ｖする場
合には、このコンポーネン１〜に起因する損失を、ファ
イバ伝送損失の定義の中に含めることになる。また、゛
ファイバ伝送゛′なる用語は、ボート２におりる回転波
パワーをボート３にお（）る回転波のパワーによって割
算したものとして定義する。他の方法で説明すれば、こ
れは、ボート３からのパワーのうちボート２へ到達する
部分の市である（すなわら、ファイバ伝送−１−ファイ
バ伝送損失）。 ファイバ伝送損失によって吸収されることに加えて、こ
の回転波ＷＣは、結合器２０を通るそれぞれの経路にお
ける結合器挿入損失のために若干弱められる。さらに、
入力波Ｗ１のパワーずなわら強度は、結合器２０を通っ
て伝播する間に、結合器挿入損失による損失を受ける。 これに関して、結合器２０を、結合定数とは独立の、加
算されて１つとされた挿入損失（γ０）をもった無損失
デバイスとしてモデル化することができる。結合器挿入
損失と結合２０の４つのボートのそれぞれにａ３りるＦ
ｉ素振幅との関係は次の式のよ°うになる：但し；Ｅ、
、Ｅ２．Ｅ３およびＥ、はそれぞれ、結合器ボーｈ　１
　、２．３ｉＪ３よび４におりる複素電界振軸であり；
γ０は結合器挿入損失（典型的には２％から１０％のオ
ーダ）である。 ボート３Ｊ３．よびボート４におけるｉｔ　ｘ　ｔｉ幅
は、ボート１およびボート２にお（）る電界振幅と次の
関係にある： Ｊ５よび 但し、Ｋは強度結合定数である。Ｋ＝Ｏでは結合は全く
存在Ｕず、Ｋ＝１では完全結合が存在していることに対
応している。Ｅ２およびＥ′−，３との間には、さらに
、次のような関係がある：／Ｅ２　＝　Ｅ３　ｅ　”　
’ｅ’βＬ　　　　　　（４）但し； ρ＝、１１ｗ７．Ｂ　　　　　　　　　　（５）であり
；α０はファイバの振幅吸収係数；Ｌはファイバループ
部分１４の長さ；ｎはファイバの有効屈折率；θ）は光
の周波数；βはファイバ１０の伝播定数；そして、Ｃは
光速である。 共鳴を完全に行なわせるためには、出力波ＷＯはＯでな
（プればならず、このため、ｌｔＥ、／Ｅ。 は０でなければならない。したがって、第２式、第３式
および第４式を解いて、Ｅ４／ｆ＝＋をγ０゜Ｋ、αｏ
ＬおよびβＬで表わし、Ｅ＝／Ｅ＋を０と置くと、ルー
プの長さしおよび結合定数Ｋについて書かれた共鳴条件
が得られる。共鳴に必要な条件のうちの１つは； ρＬ＝ｚ２７ｃｍ７５／２（６） であり、ここでｑは任意の整数である。 このため、完全な共鳴を生じさせるためには、結合器２
０による位相のずれを除いたループ１４のまわりでの全
位相遅延（βＬ）は、２πラジアンの整数倍からπ／２
だけ小さくなっていな１１ればならない。 第２式および第３式によって、方向性結合器２０は（−
π／２の位相のり゛れをもっていることに注ハ、された
い。この位相のずれを第６式のβ［、、に加えることに
より、ループ１４を通る（たとえば、このループの任意
の点からループを回つ（、この（１意の点まで・戻る）
際に回転波ＷＣに蓄積される全位相はｑ　　（２π）に
等しくなることがわかるであろう。以°トの議論からＩ
！ｌ！解されるように、このループの長さはこの共鳴器
が組立てられた後に、この共鳴条件を満足覆るようにＢ
’Ａ　Ｍｉ５することができる。これは、フン・イバ１
４が巻かれている電気的に駆動されるｐ　ｚ　’ｒシリ
ンダを用い−（ファイバ１４を機械的に伸長させること
によってなされる。 第６式で特定される共鳴条件は第４図を参照することに
よってより完全に理解できるぐあろう。 第４図は、結合器２０のπ／２の位相のり゛れをうまく
利用しく、ボート３における強め合いの干渉と、ボート
４にお【）る弱め合いの干渉とを生じさける方法を示し
ている。議論の便宜上、結合器２０は、結合器２０の中
心部分にお１ノる有効結合点と、この点から波長の整数
倍だけ離れて隔てられたボート１，２．３および４を持
つものとして示される。ループの長さくＬ）はこの結合
点からループ１４を回り、この結合点に戻る距離として
見ることができる。この距離は、ｑを整数として、（Ｑ
−１／４）波長でなければならイ１い。 第４図において、入力信号波Ｗ＋は位相Ｏをもった基準
波であり、他のすべての波（すなわちＷＣおよびＷｏ　
＞の位相は、この入力波Ｗｉに対して相対的に定められ
るものと仮定づる。さらに、結合器２０を通って伝播す
るずべての波を２つの成分、ずなわら、添字Ｃで示され
る′°交交差結合酸成分、添字Ｓで示される゛直通″成
分とに分けることにする。このため、人力波Ｗ＋は、ボ
ート１からボート４へと伝播する交差結合成分Ｗｉｃと
、ボート１からボート３へと伝播する直通成分ＷｔＳと
に分けられる。同様に、波ＷＣはボート２からボート３
へと伝播する交差結合成分ＷＣＣと、ボート２からボー
ト４へと伝播する直通成分ＷＣ３とに分けられる。 光源２２が１＝０においてターンオンしたとすれば、入
力波Ｗｉが結合器２０のボート１に位相０で入り、その
中を伝播する。交差結合成分ＷｉＣはボート４に伝播す
る間に一トπ／２の位相のり゛れを受け、一方、直通成
分ＷｉＳはボート３に伝播する間にその位相は変化しな
いままとなっている。 したがって、ボート３における光波ＷＣはその位相がＯ
である。この波ＷＣはそれからループ１４を回って伝廣
し、ボー１−２へと向かう。ループの長さ１−を第６式
に従って選んだ場合、波Ｗｅはボート２に到着したとぎ
一π／２の位相をもつことになる。波ｗｅが結合器２０
を通って伝播する間に、交差結合成分ＷＣＣは＋π／２
だけ位相がずれて、これがボート３に到着したとき、そ
の位相は入力波成分ＷｉＳの位相と同様にＯである。し
たがって、回転波成分ＷＣＣはボート３において人力波
成分ＷｉＳと強め合うように干渉し、それによってボー
１へ３にお１プる回転波ＷＣの強度は増大することにな
る。他方、回転波ＷＣの直通成分ＷＣ３はそれがボート
２からボート４へと伝播する間に位相が変化づることは
なく、そのため、ボート４においてもその位相はなお−
π／２のままとなっている。このため、この成分ＷＣ３
は、＋π／２の位相をもった交差結合入力波成分ＷｉＣ
と弱め合うように干渉する。 その結果として、波ＷＣがループ１４を通って回転りる
と、これはボート３において入力信号波Ｗｉと強め合う
よう（こ干渉し、そしてボート４においてそれと弱め合
うように干渉し、それによって第５図に示すように平衡
１１１１Ｐｃ　　（ｅｑ）に達するまで、ループ１４を
回転する波のパワー（強度）１〕Ｃを緩やかに（そして
漸近的に）確立させる。 このような波が平衡値の６３％（すなわら、１−ｅ　）
まで確立するに要求される時間は空洞成長時間（「Ｃ）
として定骸され、また、一般的に空洞遅延時間とも呼ば
れる。 平衡値において完全な共鳴を達成し、そしてボート４に
おいて出力パワーがＯとなるためには、第２の条件が満
足されなければならない。すなわち、ボート４における
直通回転波成分ＷＣ８はボート１にＪ３　Ｌノる交差結
合人力信号成分ＷｉＣの振幅に等しい振幅をもつＣい（
ｉければ／にらないのである。 こういう状況を発生さし！るためには、結合定数Ｋを値
Ｋ　ｒに調節づることになるが、この値を以下゛共鳴結
合定数″と呼ぶことにする。第２式、第３３式３１３よ
び第４式をｌ’Ｅ　４　／　Ｆ　Ｉについて解き、Ｅ４
　、／’　Ｅ　ＴをＯと置く（これは共鳴条件である）
ことにＪ：っで、この共鳴結合定数Ｋ　ｒは次のように
なる； Ｋｙ−＝　（１−′／ｒｏ）ｅｘＰＣ−）−ｄ＝ｏｔ　
）　　　　　　＜　７　＞ここに示す実施例において（
：１、この結合伝送は（１−γ０）であり、ノ１イバ伝
送１．１ｅｘｐ　　（−２αｏ　Ｌ、　）　”Ｃある。 したがって、１（ｒ−結合伝送×フッ・イバ伝送　　　
　　（８〉となる。 開示した実施例においては、ファイバ吸収は８゜３　（
Ｉ　１．３　／　ｋｍ、ループ１４は１０メートル、そ
して２αｏＬは６３２．８ｎｍの波長において０．０１
５）８に等しくなる。結合器挿入損失が１．８％である
ため、跣１＠結合定数は０．９６７となる。 第７式によって特定される共鳴結合定数を用いると、第
２式、第３式および第４式によって回転パワー（強度）
および出力パワー（強度）は入力パワーによって正規化
された値として：転波ｗｅのパワー（強度）であり；Ｐ
ｉは入力信号波Ｗｉのパワー（強度）であり；そしてＰ
Ｏはボー１へ４にお（プる出力波ＷＯのパワー（強度）
である。 βＬを、第６式によって特定される共鳴条件を満足する
よえに選べば、第９式は： となる。この方程式は次のように書き換えることができ
る。 ｐ　ｉ　　＝　ｐｃ　（１−Ｋ、−）＋ａｌ　　　　　
　　　　（１’２　）第６式が満足されている場合には
、（１−１＜ｒ）は回転波ＷＣの周回部分強度損失（す
なわら、結合器挿入損失十ファイバ伝送損失）と等しく
なる。 このため、第１２式の右辺は結合器２０およびループ１
４にａシいて散逸された全パワーを表ねりことになる。 その結果、第１２式かられかるように、完全な共鳴状態
では、回転パワー１）　Ｃは、ループおよび結合器にお
いて散逸される全パワーがボート１にお（）る人力パワ
ーＰｉに等しくなるようなものとなっＣいる。 それぞれ第９式および第１０式によって特定される正規
化された理論的な回転パワーＪ３　、Ｊ：び出力パワー
はそれぞれ第６図および第７図においで、２つの典型的
な結合器挿入損失の値寸なりら５％および１０％に対し
て、βＬの関数としてホされている。これらの曲線はル
ープの長さが３メートル（２αｏ　Ｌ−＝０．００５７
＞である場合につい（のものであるが、ループの長さが
１０メートルである場合においても同様な曲線が描かれ
るものであるということを理解できるであろう。第６図
に示されているように、回転パワーｐｃは結合器挿入損
失に強く依存し、１０％の挿入損失に対して入力パワー
Ｐｉの約９倍であり、５％の挿入損失に対しては入力パ
ワーＰｉのほぼ１９倍となる。 これとは対照的に、出力パワーｐｏは第７図に示ずよう
に、このどちらの場合においても完全な共・鳴状態にお
いて０へと減少する。しかしながら、第６図および第７
図の最小値および最大値は挿入損失が減少づるに従つＣ
鋭くなり、空洞フィネス（ｆｉｎｅｓｓｅ　）は結合器
挿入損失に強く依存づ゛るものであることを示している
。 この空洞フィネス（Ｆ）は次の式で定義される。 （口しＦＳＲは共鳴空洞の自由スペクトルレンジ（すな
わち、最小値（第７図）または最大値（第６図）の間の
距離）であり：そして、δｆは最大回転パワーの２分の
１（すなわち完全な共鳴における２分の１のパワー）で
の回転パワー最大値（第６図）の幅である。この自由ス
ペクトルレンジ（Ｆ　Ｓ　Ｒ）は次のように定義するこ
とができる。 第９式ヲｌ　Ｐｃ　　（３）／’Ｐｉ　　１ｍａｘの２
分の１ど等しいと置くことによって、最大ｉＬ１の半分
における全幅は次のようになる： Ｋ　ｒが１に近い値であるときには、Ｗは次のように近
似することかでさる： この近似は０，８より人ぎな）（ｒに対しでその誤差は
０．２％以内となつＣいる。 第１４式と第１６式とを第１３式に代入することによっ
て、空洞フィネスは次のようになる：共鳴結合定数（Ｋ
ｒ）は結合器伝送およびファイバ伝送の積に等しく、こ
のため（１−’Ｋｒ）はループ１４のまわりでの全部分
損失に等しくなるということが、第８式から思い出され
よう。第１７式から、これらの部分損失が減少するに従
ってこのフィネスが増大するということがわかるであろ
う。したがって、このフィネスは損失に強く依存し、そ
して結合器挿入損失またはファイバ伝送損失のうちのい
ずれかまたはその両方が減少することによって、増大す
ることになろう。ここに示した実施例においては、この
フィネスは約８０であり、ループ１４の長さが１０メー
トルに対する自由スペクトルレンジは約２０．６Ｍ１−
１２である。 最後に、第５図に戻ってこれを参照すると、空洞成長時
間ＴＣは次のように近似することかで・きる： 共鳴効果を発生するためには、レーザ光源２０にはＣＸ
ＴＣよりも大ぎなコヒーレンス長をもっていな番ノれば
ならない。 第８図を参照すると、第９式および第１０式によつ−乙
予想される共鳴効果が、フン・イバ部分１６の端部にお
いで出力波ＷＯの光学的パワー（強度）を測定りる検出
器８０を与えることによって観測Ｊることかできる。検
出器８０はラインＥ３２の上に電気信号を出力し、この
出力は出力波ＷＯの光学的強度に比例Ｊるものである。 このライン８２はＡシロスコープ８４に接続されてこの
信号を入ツノさせる。三角波発生器８６からの信船かう
イン８８上でこの、オシ［１ス：−Ｉ−ブ８４に与えら
れ、またライン９２の上で位相変調器９０に与えられる
。 特別の例として、この位相変調′ａｌよ３イン・ブの直
径をもったＰ　７　’Ｉ−シリンダを備えてＪ５す、こ
のまわりにファイバループ１４の部分が２６回ｔご（プ
巻回されている。三角波発生器８６からの１ｆｆｉ　’
ＴはＰ７１シリンダ９０を駆動してこれを放射り向に広
げ、そのため、ファイバ１４（よ直線的に伸長して、発
生器８６の周波数でファイバの長さく　１　）を周期的
に変化さゼることになる。この配置では、このファイバ
共鳴器の振舞いは、走査ファブリ−ペロー干渉計の振舞
いに幾分似たものとなっている。 ｆｆ１９図は、光学的出力パワー＜ｐｏ＞を表わす検出
器電流９６と、位相変調器９０によって伸長されたファ
イバの伸長はを表わＪ三角波発生器信号９８とのＡシロ
スコープの軌跡を示す図である。 信号９８によって与えられるファイバの伸びの損は波長
よりも若干人きくなっており、このため第９図に承り出
力パワーはファイバの直線的な伸長のそれぞれの間にお
いて２度はど０まで落ちζ）。 結合定数を共鳴結合定数Ｋｒから少し変化させると、曲
線９６の最小値においてＯではない出力パワーが観測さ
れる。 ファイバループ１４の中で光の偏光状態を維持づること
、たとえば偏光コントローラ４０を用いること、の重要
性は、第１０図に示されて４３す、この図では偏光コン
トローラ４０の４分の１波長ループを最適位置から遠く
に回転しで移動させた場合について示している。この中
で示されているように、２つの独立な偏光モードに対応
する２つの共鳴モードが観測されている。この２つのモ
ードは伝播速度が少し異なっているために異なった走査
位置にＬＪ−３い−Ｃ共鳴し−Ｃいる。このバ鳴七−ド
のそれぞれＣＬ　Ｏで（ユない出力パワーをもつ−Ｃい
るが、これは、１つのモードが共鳴しており他のｔ−ド
は共鳴していない場合には、共鳴していないニードの出
カバソーがどちらかの−し一トのＪξ鳴点（こＪ５いて
観測されるからである。 スリュアンリンクレ−１としＣの１ＪＪｆＶ上に述べた
共鳴器は、ループの長さしおよび結合定＠、Ｋｒを、完
全な共鳴状態に調節し、光源２２のパワーをしきい値レ
ベル以上になるように増大させることにより、プリーｌ
アンリンクレーク゛として動作り−る。このような場合
にしては、光源２２はノアイバルーブ１４の中の誘導ブ
リユアン振動のためのポンプとしく機能りる。しＩこか
つＣ１人力光波ｗｉａ：＞、Ｊ：び回転光ＷＣを、以上
、“ポンプ光″、′−呼ぶことにづる。 ループ１４によって形成された共鳴空洞を通つ（回転し
Ｃいるポンプパワー（ＰＣ）がしきい値レベルにまで達
すると、このポンプ光にＪ、−）でグラスファイバ分子
が予め定められている音響周波数において振動する。こ
の音響周波数μファイノく材料Ｊ３よびポンプ光の波長
の関数である。石英ファイバと６３２，８ｎｍの波長を
もつポンプを用（ｈると、この音響周波数は約２７．６
ギガＨＺとなる。 この音響波はフンフィバの中をポンプ光と同じ方向に伝
播する。既にこの音響波が存在する場合には、回転ポン
プ光はこの音響波と相互作用してブリユアン散乱を発生
させる。このブリユアン散乱プロレスは、音響波がポン
プ光に対する回折格子として機能するとい・う点におい
て、フラッグ散乱と幾分似たものとなっている。音響波
から後／Ｊ散乱された光は干渉して強め合い、ブリユア
ン波を発生さぼるが、これはポンプ光に対して反対り向
に伝播する。この音響波はポンプ光と同じ方向（こ動い
ているため、後方散乱光すなわちブリ二１−アン波はド
ツプラーシフトを受（ブることになり、このためその周
波数はポンプ光の周波数よりも小さくなる。ポンプ光の
周波数が「ｐであって、音響波の周波数がｆａであると
すると、このブリユアンの周波数「ｂは次のようｋなる
： １＝−ｆｐ−ｆａ　　　　　　　　　　　　　　（１９
）効果において、このポンプ光はブリユアン光波に変換
され、このブリユアン光波はその音響波の周波数の等し
い爵だけポンプ波に対して低い方向にシフトした周波数
をもっている。ブリユアン散乱についての上述の説明は
非常に簡単なものであり、より完全な説明は刊行物たと
えばＪｏｌｌｎ　　Ｗｉ　Ｉｅｙ　　ａｎｄ　　５ｏｎ
ｓから１９７５年に発行された△ｍｏｏｎ　　Ｙ　ａｒ
ｉｖの゛ｍ子エレクトロニクス″第２版、第４９０頁−
第４９８頁に記載されていることがわかるであろう。 ブリユアン波が共鳴空洞を通って回転するとき、そのパ
ワーの一部分がてれそれの回転の間に、ファイバ伝送損
失および結合器挿入損失によって失われることになる。 １に述べた損失に加えて、ファイバループ１４の中でブ
リユアンパワーの微小な一部分（すなわち、１−Ｋｒ）
がこのファイバループから外に出てボート１において失
われる。 てれは、結合定数に「が１，０よりも小さいからである
。この損失は結合器挿入損失およびファイバ伝送損失と
ともにまとめて組合わされた損失゛′と呼ぶことにづる
。この損失は閉じたループ１４のまわりで１回転するご
とにブリユアン波において失われる全部分損失である。 ゛ブリユアン伝送゛′という用語は、ファイバ空洞を通
って１周する（すなわち、１回完全に回転する）間に伝
送されるブリユアンパワーの部分を示すために用いられ
る。したがって： ブリュアン伝送−１−組合わされた損失（２０）となる
。維持されたブリユアン振動が発生ずるためには、レー
デの利得は少なくとも組合わされた損失と同程度でなけ
ればならない。このため、維持されたブリユアン振動に
対するしきい値条件は次のようになる： ブリュアン伝送×ブリユアン利４１＝１　　（２１）長
さｌ−のファイバに沿った誘導ブリユアン散乱利得は次
のようになる： ブリ：［アン利得＝巳、ｘＰ（８Ｐ、Ｌｅ町／Ａ）　　
　　（２２）但し、ｇはファイバのブリユアン利得係数
であり、Ｐｃは回転ポンプパワーであり、Ａはファイバ
の４−ｊ９））　′：ｌア面積であり、そして１−ｅＨ
４，Ｌ有効利得長くずなわら、吸収係数α０のファイバ
と同じブリユアン利得を生じさける、無損失ファイバの
長さ）である。 Ｌｅｒｆは次のように表わづことができる：１、、、　
ｅｆｔ’　＝（’１−ｅＸｐ（−）ｄ。［）〕乙σ。　
　（２３）ブリユアン波（利得０と仮定する）の周回伝
送はファイバ伝送づなわらｅＸｌｌ（−２αｏｌ−）と
、ボート３からボート〉への実質結合器伝送づなゎら（
１−γｏ）Ｋｒとの積である。したがって、誘Ｓ１リコ
アン波周回伝送は次のようになる：ブリュアン伝送−ｋ
ｒＣ＋−Ｔ６）ｅｘｐｌ−フα。Ｌ）（２４）ここで、
次の関係式を思い出そう： Ｋ　ｒ−（＋−ｈ）　ｅｘｅｃ−２ｃｘｏｂ　）　　　
　　　＜　２５　＞したがって、第２５式を第２４式に
代入すると次のようになる： ブリ１ノ・ン伝送−（（ｔ−Ｇ＞ｅｘＰ（−、！ｃｌ＝
ｔ）Ｊ”　　　（２ｅ　＞最後に、第２２式と第２６式
とを第２１式に代入すると次のようになる： 結合器挿入損失が比較的小さい（たとえば、０゜２より
小さい）場合には、同（１−γ０）はｅｘｐ（−γ０）
と近似することができる。さらに、ファイバループ１４
の長さくＬ）が比較的小さい（たとえば、１００メート
ルよりも小さい）場合には、ｆｆｉ　（１−２αｏＬ）
はｅＸｐ　　（−２αＯＬ＞と近似することができ、し
たがって、（−ｅｒｒはＬと近似できる。このような近
似を用いることによって、第２７式はしきい値回転ポン
プパワーＰＣパワー（ＰＣ＞の比は次のように定義され
ることとを思い起こそう： 第２９式を第２８式に代入すると、しきい値入したかつ
（、ブリユアン振Ｖ」を維持するためには、理論的なし
ぎい値ポンプパワーは第３０式で定義される（Ｉｌｌと
同じかこれよりも人きくな（］ればならない。実際問題
としで、現実のしぎい（【０ポンプパワーはこの理論的
なしぎい値ポンプパワーよりも約２．６倍だ（プ大きく
なっていることが知られている。この隔たりは、υいに
反対方向に伝播し、適合していない偏光状態をもったポ
ンプおよびブリユアン偏移波を生じさせるファイバ複屈
折によるものであると考えられている。したがって、フ
ァーｒバ１０（第１図）として低損失偏光維持ファイバ
を用いることによって理論的な値により近い実験的な結
果をもたらづことになる。 第３０式を１−について最小化りることにより、最小入
力しきい値ポンプパワーを与える最適ファイバ長（Ｌｏ
ｔ）ｔ）は次のようになる：した・かって、最小人力し
きい値ポンプパワーを得るためには、１回転あたりのフ
ァイバ伝送損失（２αｏＬ、、）は１回転あたりの結合
器挿入損失（γ０）に等しくなるように、ファイバルー
プ長（Ｌ）を選ばなければならない。ここに示す実施例
においては、最適ファイバ長（Ｌ）は１０メートルのオ
ーダとなっている。 この発明のブリユアンリングレーザは特に、たとえば慣
性航法への用途などの回転センサとしての使用に適した
ものとなっている。第１２図を参照して行なう以下の詳
細な議論にあるように、結合器２０のポート１およびボ
ート４の双方にポンプパワーを入れて、ループ１４の中
に互いに反対方向に伝播するブリユアン波を発生させる
。このループをその平面に垂直な軸のまわりに回転さゼ
ることににって、ブリユアン波のうちの１つは周波数が
畠い方に偏移し、他方は低い方に偏移する。 これによってこれらの間の周波数差（Δｆ）が生ずる。 回転速度（Ω）はこの周波数差の関数である： 但し：Δ「は周波数差であり；Ｃは光の自由空間におけ
る速度であり；ｒはこのファイバループの半径であり：
そして、ｆ（よブリユアン波の周波数である。 ブリユアン波の周波数偏移が生ずる理由は、第１１Ａ図
および第１１ｊ３図を参照することによってより完全に
叩解できよう。第１１Δ図は、イコ英ファイバの典型的
な放出ラインにおける、周波数の関数としてのブリユア
ン利得曲線１００を示している。この中に示されてＪ３
す、また応用物理レターズ（Ａ　ｐｐｌｉｅｄ　　ｐ　
ｂｙｓｉｃｓ　　ｌ　ｅｔｔｅｒｓ）第３４巻、第１３
９頁（１９７９）の゛′単一し一部光ファイバのブリュ
アンスベク１〜ル″にＪ３い゛〔詳細に議論されている
ように、石英ファイバに対するブリユアン利得ライン幅
は約１００　Ｍ　ｌ−Ｉ　Ｚである。 第１１１３図は、第１１Ａ図に対応づる周波数におりる
、周波数の関数としての正規化プリ１アン回転パワーを
プロットしたちのくすなわち、ループの共鳴周波数１０
２をブし１ツトしたもの）である。 第１１Ａ図のブリユアン利１ｑライン幅の中に、潜在的
に連続的な周波数が存在している。しかしながら、誘導
ブリ：Ｌアン放射はループ１４の共鳴周波数１０２　（
ａ　）−（（３）においてのみ発生づるものと考えられ
る。それは、このような周波数においてのみループの中
を回転するからである。共鳴空洞ループ１４の自由スペ
クトルレンジ（ＦＳＲ）はブリユアン利得曲線ライン幅
（たとえば１００Ｍ＋−１２）よりも実質的に小さく（
たとえば２０．６ＭＨｚ　）となっているため、このラ
イン幅の中に複数の共鳴周波数１０２　（ａ　）−（ｅ
　）が存在する。したがって、このブリユアン利得ライ
ン幅の中のループ共鳴周波数１０２　（ａ　）−（ｅ　
）の・うちの１つにおいて、ループでのブリユアン光の
確立が起こる。さらに、ループのこれらの共鳴周波数１
０２　（ａ　）−（ｅ　）の中で、最も高いブリユアン
利得をもった周波数１０２（ｃ）のみが存在し、このブ
リユアンレーザは単色タイプのレーザとなるであろう。 したがって、ループ１４が静止しているときには、ブリ
ユアン波の双方はブリユアン利得曲線のピークに最も近
い場所にお【プる空洞共鳴点（Ｃ）（共鳴周波数１０２
（ｃ）に対応）の周波数をもつことになる。 ループ１４が回転Ｊると、Ｌｊいに反対り向に伝播づる
グリ−１ノ７ン波はそれぞれ異なった尤パγ的紅路長を
もつようになる。これは、υブナツク（Ｓａ　ｇ　ｎ　
ａ　ｃ　）効果によるｂのＣあって、この波のうちの一
方の経路長は増大し、他方の経路長は減少する。経路長
がこのように変化づることによって、それぞれの波の空
洞共鳴周波数１０２（ａ）−（ｅ　）が偏移する。経路
長が増大した１ノ向に伝播する波につい、では、第１１
’Ｂ図の破線（誇張しである）で示すにうに、共鳴周波
数がΔ［２／２だｔ）低い方に偏移している。経路長が
減少した／ノ向に伝播する波につぃＣは、その共鳴周波
数はこれと同じ量だ（プ高い方に偏移している。しｌζ
かって、これらの偏移した共鳴周波数において新た＜７
１リユアン波のペアが発生プることになり、以前の共鳴
周波数にＪ３けるブリユアン波は、この空洞の中でもは
や共鳴を起こさないため、ともに減衰覆る。 たとえば、低い方に偏移した波は、第１１Ｂ図の破線で
示されている偏移した共鳴周波数１０２（Ｃ−）に対応
して、第１１Ａ図の空洞共鳴点（Ｃ１にＪ３いて発生ず
る。その結果、ループ１４が回転している間、このブリ
ユアン波はそれぞれ異なった周波数をもつことになり、
そのうちの１つはループが静止しているときの周波数よ
りも高い方に偏移し、他方は低い方に偏移する。上述し
たプ［１セスは瞬時に発生するため、ブリユアン波の周
波数は回転に対して大変よく応答するということは、こ
こで強調しておくべきことであろう。 ループの回転によって発生する共鳴周波数の偏移は小さ
いため、レーザ光源２２からのポンピング照射の非共鳴
を起こさないということを注意しなシブればならない。 したがって、この周波数差（Δｆ）を検出づることによ
って、回転速度を確かめることができる。 これはループ１４から外に出た互いに反対方向に伝播す
るブリユアン波の微小な一部分を結合し、これらの波を
組合わ仕てそれらが干渉することによってブリユアン出
ノｊ波を与えるようにすることによって達成されるとい
うことがわかるであろう。 このブリユアン出力波は、うなり周波数において強度が
正弦波状に変化づるものである。周波数差くΔ［〉はこ
のブリユアン出ツノ波のうなり周波数に等しく、このた
め、出力波のうなり周波数を検出づることによって、回
転速度を指示さけることができる。 ここで第１２図を参照すると、ボート１，７′ｌにそれ
ぞれつながるファイバ部分１２，１（３１よノアイバ光
学Ｊ−バネセントフィールド方向竹結合器１１／Ｉを通
っている。この結合器１１／Ｉは結合器２０と同一のも
のであるが、その結合定数か０，５にセットされてファ
イバ１２．１６のうらの１つを通って伝ＪＩＦｉす”る
波の５０％が、ファイバ１２゜１６のうちの他方へと結
合するようになっている点が異なっている。レーリ゛光
踪２２は光学的に結合して光をファイバ部分１２へと入
れるよ゛うになっており、一方、検出器１１８は光学的
に結合してファイバ部分１６の端部からの光を受取るよ
うになっている。したがって、第１１図の回転ヒンサは
連続的な、継ぎ目のない、レーデ光源２２および検出器
１１８の間の光ファイバのストランド１０を利用してい
ることになる。 レーザ光源２２はポンプ光を与え、このポンプ光はファ
イバ１２へと入れられる。このポンプ光が結合器１１４
を通って伝播する間に、これは２等分され、そのポンプ
パワーのうちの半分は光が結合器２０に到着したときフ
ァイバ部分１２の中にあり、一方、ポンプパワーの他の
半分は、光が結合器２０に到着したときファイバ部分１
６の中にある。好ましくは、結合器２０，１１４の間に
延びているファイバ部分１２．１６はその長さが等しく
される。結合器２０において、ポンプ光はボート１から
ボート３への道筋およびボート４からボート２への道筋
によってファイバループ１４へと導き入れられる。モし
て、２つの互いに反対方向に伝播するポンプ光波ＷＰ、
およびＷＰ２を与える。ループ１４は共鳴空洞を形成し
ているため、このポンプ光波ＷＰ＋およびＷ　Ｐ　２は
前に述べた第９式によって与えられる最大回転パワーに
至るまで成長する。第３０式を参照して議論したように
、この回転ポンプパワーがブリユアン振動に対するしき
い値１ノベルよりも大きくなっているときには、波Ｗｌ
）、、ＷＰ２のそれぞれのポンプＪ゛ネルギの　部分が
互いに反対方向に伝播するノ゛リコ７ン波Ｗ　Ｂ　、ｉ
Ｊ５よびＷＢ２へと返還される。 このため、波ＷＢ、は波ＷＰ、の方向とは逆の方向に伝
播し、波ＷＢ２は波ＷＰ２の伝播する方向とは逆の方向
に伝播する。 完全な共鳴が起こると、ボート２およびボー１へ３にお
【ノる回転ポンプ光はボート１およびボート４にｄ３Ｇ
ノる入射ポンプ光と干渉しＣ１実質的にすべてのポンプ
光がループ１４の中に残り、でしてボー１−１およびボ
ート４におりるポンプ光出力は０となることを追い起こ
そう。これと１よ対照的に、誘導ブリユアン波Ｗ　Ｂ　
＋　Ｊ５よびＷＢ２は人カボンプ光とは有意の干渉を生
じない（イれは入射ポンプ光とは実質的に異なった周波
数をもっているからである）。このため、（１−Ｋｒ）
に等しい、ブリユアン波の微小な一部分が、結合器１０
０を通過づるときこれから外へ出る。たとえば、ブリユ
アン波Ｗ１３．の一部分がボート２およびボート４の間
を通ってファイバ部分１６の中を伝播し、一方、波Ｗ　
Ｂ　２の一部分がボー１〜３からボート１へと通つ゛Ｃ
ファイバ部分１２の中を伝播する。これらの波ＷＢ、、
ＷＢ２は結合器１１４によって結合され、ブリユアン出
力波Ｗ　Ｂ　ｏとなって検出器１１８の方向へ伝播する
。 検出器１１８はライン１１９の上に電流１　ｄｅｔを出
力するが、この電流はそれに加えられた光の強度に比例
したものである。したがって、この検出器電流１　ｄｅ
ｔはブリユアン出力波Ｗ　Ｂ　ｏの強度■８に比例した
ものとなる。ここで検出されたブリユアン出ツノ波の強
度は次のように表わすことができる： １　Ｂ＝　Ｉｅ＋　十工ｓλ十２５〒ａｘ　ｃｏｓｉｘ
（４１Ｉ＋−ｆａＪｔ　　＜　３３　＞但し、Ｉａ＋は
ブリユアン波ＷＢ、の強度であり、Ｉａスは波ＷＢ２の
強度であり、ｆ　［１１は波ＷＢ、の周波数であり、［
１１１２は波Ｗ　Ｂ　２の周波数であり、そして、（ｆ
ａ１ｆａ２＞は出力波Ｗ　Ｂ　ｏのうなり周波数である
。 回転速度が０である場合（すなわち、０がＯ）には、２
つのブリユアン波の周波数は同一であり、このための第
３３式の干渉項（すなわら、余弦項）は１てパあって、
そして、ブリユアン波強度ＩＢは定常状態の値となって
いる。しかしながら、ループ１４が矢印１２２によって
示されているように、たとえば反時Ｈ１まわりの方向に
回転すると、ブリユアン波ＷＢ、ぼ）ブナツク効果によ
って、ループ１２０のまわりでブリユアン波ＷＢ２より
も長い光路をもつことになる。光路の長さがこのように
変わることによって、誘導ブリユアン振動に対する共鳴
周波数はループのそれぞれの伝播方向において変化する
ことになる。このため、波Ｗ１３１は低い方に偏移した
周波数で共鳴を生じ、また、波Ｗ　Ｂ　２は高い方に偏
移した周波数で共鳴を生ずることとなって、これによっ
て、これらの間の周波数差が生ずる。これらの波が組合
わされて出力ブリユアン波Ｗ　Ｂ　ｏとなると、このよ
うな周波数差にＪ：ってブリユアン強度は、第３３式か
られかるように、この周波数差（ずなわら、うなり周波
数）の余弦の関数として周期的に変化づる。ライン１１
９に接続されてこのラインの上の信号を受取る検出電子
回路１２６は、ブリユアン強１爽におけるこれらの周期
的変化の周波数を検出するためのものである。これは、
たとえば、０クロスを検出して、これに応答して信号（
ｒａｔを出力し、このループの回転速度を指示り−る。 要するに、この電子回路１２６は干渉しているブリユア
ン波のうなり周波数を通過させ、一方、この検出器電流
の低周波ドリフトおよび定常状態成分をブロックする。 このような検出とステムは従来の技術においてよく知ら
れてあり、Ｉ　Ｍ　ｌ−（ｚから１００ＭＨ２”または
それ以上の周波数を検出することが可能である。 サグナック効果によって、ループが回転−するとポンプ
光波は小さなサグナックの位相のずれを受けることにな
る。しかしながら、都合の良いことに、ループ１２０の
長さはザブナック干渉計の長さくたとえば数千メートル
）に比べて比較的短い（たとえば１０メートル）ために
、ポンプ光のりブナツク位相偏移は極めて小さく、ポン
プ光の共鳴または検出器の電流に対してほとんど影響を
及ぼさない。 また、検出器１１８に到達したポンプ光とブリユアン光
との間のどのような干渉もプリヨーアン波うなり周波数
の検出に影響を及ぼさないということも注意づへきであ
る。それは、このポンプ光とフリユアン光との間のうな
りは、ここに示した実施例においＣは、約３０　Ｇ　１
−１ｚであって、この検出器によって検出するには周波
数が＾りき゛るがらである。 ここに示した実施例におい−Ｃは、検出器出力ライン１
１９を安定化電子回路１３２へと接続するライン１３０
　ｃｌ′３よび、安定化Ｔｓ”Ｆ回路１３２をループ１
４の中の１〕Ｚ「シリンダ１３６へと接続するライン１
３４を備えるフィードバックループを与えて、ループ１
４の長さを安定さｔｉｃポンプ周波数にＪハブる完全な
共鳴を得ようとしている。特定の例によれば、このＰＺ
Ｉ−シリンダ１３６は約３インチの直径をもっことが可
能であり、また、ファイバ１４はこのまわりに２６回巻
かれてぃてもよい。このシリンダ１３６はライン１３４
の上の電圧に応答してファイバ１４を伸長さけ１フアイ
バループ１４の長さを動的に変化させる。 たとえば、温度のゆらぎによってループの長さくＬ）が
共鳴に要求される長さから変化すると、ポンプパワーの
一部分がブリユアン波を通してこのループと結合され、
それによって検出器の電流ｌ　ｄｅｔを増大さぜる。要
するに、この安定化電子回路１３２は検出器電流■ｄｅ
ｔの低周波ドリフ１−成分を通過さけ、−万ブリュアン
波ＷＢ、およびＷＢ２の干渉によって生ずるより高い周
波数の成分をブロックづる、低域通過フィルタを与える
ことになる。この電子回路１３２はライン１３４の上に
検出器電流の増大に応答した信号を与えて、共鳴を再び
与えるために必要とされる量だけＰＺＴシリンダ１３６
を駆動する。このようなタイプの安定化システムは光重
間技術雑誌（ＪＱＵＲＮＡＬ　　　　　ＯＦ　　　　　
ＬＩＧ　　トＩ　　Ｔ　　　　Ｗ　　Ｅ　　Ｉ　　Ｇ　
　ＨＴ　　　　　−ｒ　　Ｅ　　Ｃ１−ＩＮＯＬＯＧＹ
）第ＬＴ−１巻、１９８３年３月。 第１１０頁−第１１５頁の“すべでの単一モードを感知
りるフッ・イバ共鳴リング干渉計′″という名称の記１
Ｘに開示されている。

【図面の簡単な説明】

？８１図はこの発明のブリ＝Ｌノ７ンリングレープを用
いた共鳴器の概略図であって、ファイバループの中に光
を入れるための光源およびファイバループをｔＸｊじる
ためのファイバ光学方向性結合器を示している。 第２図は第、１図の共鳴器において用いられるファイバ
光学方向性結合器の１つの実施例の断面図である。 第３図は第１図の共鳴器において用いられるファイバ光
学偏光コントローラの１つの実施例の斜視図である。 第４図は第１図および第２図において／ｊζされている
ファイバ光学方向性結合器の概要図であって、イの中を
伝播する光波成分の位相を示し−Ｃいる。 第５図は時間の関数としての回転パワーを示すグラフで
あって、空洞成長時間に等しい時間間隔以後の平衡ｌｆ
＆まで漸近的に成長する回転パワーを示している。 ｖＲ６図は入力パワーによって正規化された、ファイバ
ループを通した位相の遅れの関数としての、ボー１〜３
における回転パワーのグラフであっ又、例として結合器
挿入損失を５％および１０％とした場合の共鳴点にお【
プる正規化された回転パワーを示している。 第７図は入力パワーによって正規化された、ファーイバ
ルーブを通った位相の遅れの関数としての出力パワーの
グラフであって、例として結合器挿入損失を５％および
１０％とした場合の共鳴点にお（プる出力パワーがＯと
なることを示している。 第８図は第１図の共鳴器の１つの実施例の概略図である
。 第９図は第８図に示した実施例に対する共鳴の振舞いを
示すグラフである。 第１０図は第９図と同様の図であって、共鳴の振舞いに
おいて、偏光コントローラの配列を誤った場合の、双方
の共鳴モードにおいて光が伝播するという効果を示づグ
ラフである。 第１１Ａ図は７ｊ英フノノイバに対するブリ」アン利得
の曲線を例示的に示すグラフである。 第１１８図は周波数の関数としての、ループを回転する
ブリユアンパワーのグラフであって、このループの共鳴
周波数を示している。 第１２図はこの発明のプリュアンリングレーリ“を利用
した回転しンリーの概要図である。 図において、１，２．３および４はボート、１０．１２
．１４および１６はファイバ、２２はレーザ光源、４０
は偏光コント［１−ラ、５０Δおよび５０Ｂはスｔ−ラ
ンド、５３△および５ｒ３＋３はブロック、７０はヘー
ス、７２Ａないし７２１つは直立ブロック、７８Ａない
し７８　ＣＩｒ：にコイル、８０は検出器、８１！ｌは
オシ［１スニ１−）、８６は丹角波発生器、９０は位相
変調器、１２６は検出電子回路、１３３２は安定化電子
回路、を示°す。 図面の浄書（内容に変更なし） ＦＩＧ、　１ ＦＩＧ、４ ＦＩＧ、　５ ＦＩＧ　　６ ＦＩＧ、７ ＦＩＧ、　８ Ｈ−Ｆ、ｓ；、Ｒ−− ＦＩＧ、　９ ｌ−ＦＳ、Ｒ，−Ｉ ＦＩＧ、　１０ ＦＩＧ、ｌｌＡ。 ＦＩＧ、　ＩＩＢ ４ ＦＩＧ、１２ 手続補正書（方式） 昭和５９年１月２５日 特許庁長官殿 １、事件の表示 昭和５８年特許願第　１８１７６３　　号２、発明の名
称 ブリユアンリングレーザ ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 住　所　　アメリカ合衆国、カリフォルニア州、スタン
フォード（番地なし） 名　称　　ザ・ボード・オブ・１〜ラステイーズ・オブ
・ザ・１ノランド・スタンフォード・ジュニア・ユニバ
ーシティ代表者　　ローレンス・ダブリュ・オズボーン
４、代即人 住　所　大阪市北区天神橋２丁目３番９号　八千代第一
ビル電話　大阪（０６）３５１−６２３９　（代）自発
補正 ６、補正の対象 図面全図 ７、補正の内容 濃墨で描いた図面全図を別紙のとおり補充致します。な
お、内容についての変更はありません。 以上

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （ｉ＞ｘ５ｉと第２の端部を持ち、前記端部の間にルー
   プ部分を形成している所定の長さの光ファイバと； 前記ループ部分を光学的に閉じるファイバ光学結合器と
   を備え、前記ループ部分の艮ざは、１１ａ記結合器と共
   働して共鳴空洞を形成づるＪ、うに選ばれてＪ３す、 ポンプ光を前記第１の端部に入れ’Ｃ、＋）ｉｉ記シル
   −１部分伝播づるポンプ光波を与える光源をざらにｌ＃
   ｌ′Ｉえ、前記ポンプ光波は前記共鳴空洞を通って回転
   づるどとしに前記第１の端部におりる前記ポンプ光の強
   ｒＵ（Ｐｉ）よりも高いレベル（＋）Ｃ）Ｊ：で強度が
   増大し、前記強度レベル（ＰＣ）は、前記ファイバ部分
   の中で誘導ブリユアン散乱を発生させて、ブリユアン波
   であって前記ポンプ光波の方向とは逆の方向で前記ファ
   イバループ部分を通っ゛Ｃ回転づるとともに前記ポンプ
   光波に対して周波数のずれをもったブリユアン波を与え
   るに十分なものである、ブリユアンリングレーザ。 （２）　前記回転するポンプ光波の前記強度（［〕Ｃ）
   は よりも大ぎく、但し： Ａは前記ファイバの有効コア面積であり；ｇは前記ファ
   イバのブリユアン利得係数であり；γ０は前記結合器の
   挿入損失であり； α０は前記ファイバの振幅吸収係数であり；ぞして、 しは前記ファイバ部分の長さである、待８９請求の範囲
   第１項記載のブリユアンリングレー量ア。 （３）　前記第１の端部にお（プる前記ポンプ光２項記
   載のブリユアンリングレーザ。 （４）　前記ループの長さくＬ）は、ファイバ伝送損失
   が前記結合器の挿入損失と等しい、特許請求の範囲第１
   項ないし第３項のいずれかに記載のブリユアンリングレ
   ーザ。 （５）　前記第１の端部にお（プる前記ポンプ光波の前
   記強度（Ｐｌ）は１０ｍＷより小さい特許請求の範囲第
   １項ないし第４項のいずれかに記載のブリユアンリング
   レーザ。 （６）　回転セン（Ｊとしての形式となっているブリュ
   アシリングレー１１であって、さらに；前記第２の端部
   からの光を検出する検出器を備え； 前記光源はさらに前記第２の端部に第２の入力ポンプ光
   波を入れ、前記ポンプ光波は前記ループのまわりで亙い
   に反対方向に伝播し、前記ポンプ光波の双方は前記ルー
   プの共鳴周波数をもっているとともに前記ループの中で
   誘導ブリユアン散乱を生じさせて前記ブリユアン波と？
   Ｒ２のブリユアン波を与えるものであり、前記ブリユア
   ン波の双方はそれぞれ前記ポンプ光波および前記第２の
   ポンプ光波に対して反対の方向に伝播して前記ポンプ光
   波よりも低い周波数において前記ループ中で共鳴し、前
   記ブリユアン波のそれぞれが共鳴する周波数は前記ルー
   プ部分の回転に応答して変化することによりそれらの間
   の周波数の差を与えて前記ループ部分の前記回転速度を
   指示づるものであり； 前記ファイバ光学結合器は前記ループからの前記ブリユ
   アン波のそれぞれの一部分を結合してブリユアン出力波
   を形成させ、前記ブリユアン出ツノ波は前記ブリユアン
   波の間の周波数の差に等しいうなり周波数をもっており
   、そして 前記第２の端部は前記ブリユアン出）〕波を前記検出器
   へとガイドし、前記検出器は前記うなり周波数を検出す
   るものである、特許請求の範囲第１項ないし第５項のい
   ずれかに記載のブリユアンリングレーザ。 （７）　光ファイバの中で誘導ブリユアン振動を与える
   ための方法であって、 前記ファイバの中にループを形成するステップと： フ７・イム光学方向性結合器を用い（前記ループを光学
   的に閉じるステップど； ブリユアン散乱を生じさせるに十分な強度と前記ループ
   の共鳴周波数とをもった光で前記ループをボンピングづ
   るステップとを備える方法。 （８）　ファイバ伝送損失が結合器挿入損失ど等しくな
   るＪ：うに前記ループの長さを選ぶステップをさらに備
   える、特許請求の範囲第６項記載光学ファイバの中で誘
   導ブリユアン振動を与えるための方法。 （９）　回転を検知りるために誘導ズ゛リュアン振動を
   与えるための方法であって、前記ボンピングのステップ
   はさらに第１と第２の入カボンブ光波を前記フＰイバの
   中に入れて前記ループのまわりで互いに反対り向に伝播
   させるステップを備え、前記ポンプ光波は、前記ループ
   の共鳴周波数をもつとともに、前記ループ中で誘導ブリ
   ユアン散乱を発生させて前記第１および第２のポンプ光
   波に対してそれぞれ反対方向に伝播して前記ループの中
   で共鳴する第１と第２のブリユアン波を与える十分な強
   度をもち、前記方法はざらに；前記ループを回転さけて
   前記ブリユアン光波の間に周波数の差を生じさせるステ
   ップと：前記ループからの前記第１および第２のブリユ
   アン波の一部分を結合するステップと：前記ブリユアン
   波を組合わ吐てブリユアン出ツノ波を形成さゼるステッ
   プとを備え、前記ブリユアン出力波は前記ブリユアン波
   の間の周波数の差に等しいうなり周波数をもっており、
   そして前記うなり周波数を検出するステップをさらに備
   える、特許請求の範囲第７項または第８項記載の方法。