JPS59501121A - カ−効果を補償した干渉計 - 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】 カー効果を補償した干渉計 １１九丸１ この発明はファイバ光学干渉計に関するものであり、特に、回転検知用のファイ バ光学リング干渉計に関するものファイバ光学リング干渉計は、典型的には、逆 方向にループのまわりを伝播するため光波が結合されるファイバ光学材料のルー プを含む。ループを横切った後、互いに逆方向に伝播する波が組合わされて、光 学出力信号を形成するようにそれらは建設的にまたは破壊的に干渉する。この光 学出力信号の強度は干渉の形式および量の関数として変化し、その関数は、順次 、互いに逆方向に伝播する波の相対位相に依存する。

リング干渉計は回転検知のために特に有益であるということが証明されている。

周知の’　３　ａｇｎａｃ　（サグナック）″効果に従って、ループを回転させ ることによって、互いに逆方向に伝播する波の間に相対的な位相差が作り出され 、その位相差の量は回転速度に対応する。再度結合されるときに、互いに逆方向 に伝播する波の干渉によって生じた光学出力信号は、ループの回転速度の関数と して強さが変化する。この光学出力信号の検出によって、回転検知が行なわれる 。

数学的な計粋によれば、リング干渉計は、慣性航法に要求されるよりも実質的玉 優れた回転検知精度（たとえば、毎時ｏｏｉｉまたはそれ以下）を与えることが できることがわかっているが、実際に達成される結果は、概して、理論的な予想 には一致していない。理論的な結果と、実際の結果との間の不均衡の理由のいく つかは、レイリー後方散乱により生じたスプリアス波と、残留ファイバ複屈折に より生じた、非回転性誘起位相差とを含むものとして識別されている。

ごく最近、回転検知の精度はまたＡ、Ｃ，カー効果によって制限されるというこ とが発見された。Ａ、Ｃ，カー効果は周知の光学効果であり、物質が、変化する 電界に置かれたとき、その物質の屈折率が変化する。光ファイバでは、そのファ イバを伝播する光波の電界はそれ自体、カー効果に従って、そのファイバの屈折 率を変化させることができる。変化の量は、電界または光強度の平方に比例する 。光波の各々ごとに、ファイバの伝播定数は屈折率の関数であるので、カー効果 は伝播定数の強度依存摂動として現われる。このような摂動が互いに逆方向に伝 播する波の各々ごとに全く同一とならない限り、△、Ｃ１または光学カー効果に よって、互いに逆方向に伝播する波は異なる速度で伝播し、波間の非回転性誘起 位相差を生じ、それによって、スプリアス信号を作り出し、この信号は、回転的 に誘起された信号と区別することができない。このカー効果により誘起されたス プリアス信号は、現行の技術状態のファイバ光学回転検知干渉計の長期ドリフト の主たる原因である。

このように、ファイバ光学干渉計、特に、慣性航法グレード、回転センサなどに おけるような高検知精度を必要とするようなものにおける、カー誘起された位相 差を減少または除去する必要性が存在する。

ユｌと１１− この発明は、カー効果によって生じたエラーが、特定の波形に従って互いに逆方 向に伝Ｗｉする波の各々を変ａする強度によって減少または除去される回転検知 干渉計を含む。

用いられた変調波形は、波形の平方の平均値が、平方された波形の平均値の定数 （ここでは、“波形ファクタ″として締）倍に等しいようなものである。この関 係を、方程式１６として以下に数学的に示す。もし互いに逆方向に伝播する波が そのような波形に従って変調されれば、干渉側のループを横切っている間に合波 による累積されるカー効果により誘起される位相の、非可逆の、強度重み何（プ された平均は等しく、そのため、カー効果により誘起されたエラーはＯであり、 したがってカー効果の補償が完全に行なわれる。

この発明に従ってカー効果を補償することによって、エラーを検知する主たる原 因が除去される。これは、ジャイロスコープに用いるための慣性航法グレードフ ァイバ光学回転センサの開発のための主たる解明であると思われる。

図　の　な普　ｐ この発明のこれらおよび他の利点は、以下の図面を参照することによって最もよ く理解される。

第１図は、ファイバ光学材料からなる連続的な、とぎれていないストランドに沿 って位置決めされたファイバ光学コンポーネントを示し、かつさらに、信号発生 器、光検出器、ロックイン増幅器、および検出システムに関連の表示装置を示ず 、この発明の回転センサの概略図である。

第２図は、第１図の回転検知干渉計に用いるためのファイバ光学方向性結合器の 一実施例の断面図である。

第３図は第１図の回転センサに用いるためのファイバ光学偏光子の一実施例の断 面図である。

第４図は第１図の回転センサに用いるためのファイバ光学偏光制御装置の一実施 例の斜視図である。

第５図は、偏光子、偏光制御装置、およびそこからは取除かれている位相変調器 とを備えた第１図の回転センサの概略図である。

第６図は、回転的に誘起されたサグナック位相差の関数として光検出器によって 測定された光出力信号の強度を表わすグラフであり、複屈折により誘起された位 相“差と、複屈折により誘起された振幅変動の効果を示づ。

第７図は、互いに逆方向に伝播する波の各々の位相変調と、互いに逆方向に伝播 する波の間の位相差とを示す、時間の関数としての位相差のグラフである。

第８図はループが休止しているときに、検出器によって測定される、光出力信号 の強度に基づく位相変調の効果を示す概略図である。

第９図はループが回転しているとき、検出器によって測定される光出力信号の強 度に基づ（位相変調の効果を示す概略図である。

第１０図は第１図の回転センサの動作範囲を示す、回転的に誘起されたサグナッ ク位相差の関数としての増幅器の出力信号のグラフである。

第１１図は、ファイバ光学材料のループを介して逆方向に伝播する、１対の方形 波である、強度変調された光波の簡略化した図であり、この光波は、この発明の 強度に関係しない、カー効果の補償を示すため、実質的に非類似のピーク強度を 有している。

好ましい実　の−　な１ カー効果補償手段に加えて、この発明の好ましい実施例はまた、回転速度を示す ため光出力信号の強度を検出するための同期検出システムと、ファイバループに おいて光の偏光を維持するための偏光制御システムとを含む。これらのシステム は同時係属中の特許出願、１９８１年３月３１日に出願の連続番号箱２４９，７ １４号、１９８１年９月３０日に出願の連続番号箱３０７．０９５号（出願２４ ９゜７１４号の一部継続）、および１９８１年１１月９日に出願の連続番号箱３ １９．３１１号（出願３０７，０９５号の一部継続）に説明されかつクレームさ れており、これらのすべては、（１）”ファイバ光学回転センサ″の題が付けら れており、（２）この発明の譲受人に譲渡されており、かつ（３）参照すること によってここに援用する。これらの出願に説明した偏光制御および同期検出シス テムはこの発明のカー効果補償とともに用いるのに適しており、ここに説明した 回転検知干渉計の全体的な性能に寄与する。好ましい実施例については、これら のシステムをまず参照して説明し、続いて、カー効果補償に特に向けられた詳細 な説明を行なう。しかしながら、この発明のカー効果補償は一般的な応用を有し ており、好ましい実施例を参照して説明づる形式以外のリング干渉計にも用いら れるということをまず理解すべきである。

第１図に示すように、好ましい実施例での回転検知干渉計は、振幅変調された光 を連続する長さのまたはストランドの光ファイバ１２へ導入するためのレーザ１ σおよび振幅変調器１１を含み、その一部は検知ループ１４へ巻回されている。

ここに用いられるように、参照数字１２は、一般に、光ファイバの全体の連続す るストランドを示し、他方、文字のサフィックス（Ａ、Ｂ、Ｃなど）を備えた参 照数字１２は光ファイバ１２の部分を示す。

図示の実施例において、レーザ１０は、単一モードで発振し、０．６３３ミクロ ンのオーダの波長を有する光を発生するヘリウム・ネオン（Ｈｅ　Ｎｅ　）レー ザを含む、Ｖｆ定の例によれば、レーザ１０はニューヨーク州の７エアーボート ノＣｏｈｅｒｅｎｔ　、　Ｔｒｏｐｅｌ　［）　１ｖｉｓｉｏｎがら商業的に入 手できるモデル１００ＨｅＮｅレーザであってもよい。たとえば、１００マイク ロワツトのピーク出力を有するレーザ１０からの光は、振幅変調器１１を通過し 、この変調器１１は、１ｉＪａＯａ結晶と、１０および２０デシベルの間のオン −オフ比のためにバイアスされかつ８０ナノ秒の立上がり時間を有する１、１Ｍ １−ＩＺ方形波により駆動される偏光子とからなる電気光学変調器である。ソー ス１６からの変調された光はここでは■。（［）として示す。

ス１〜ランド１２のようなファイバ光学ストランドは、たとえば、８０ミクロン の外径と４ミクロンのコア直径とを有する単一モードファイバであってもよい。

ルー１１４はスプールまたは他の適当な支持部材（図示せず）のまわりに巻かれ た、複数巻数のファイバ１２を含む。特定の例によれば、ループ１４は、１４セ ンチメートルの直径を有づるフオームの上に巻回された約１００巻のファイバを 有してもよい。

好ましくは、ループ１４は中心から始まり、対称に巻かれ、そのためループ１４ の対称点は接近している。特に、ファイバはスプールのまわりに巻かれており、 そのため、ループ１４の中心部分のターンはスプールに隣接して最も内側に位置 決めされ、かつループの端部方向のターンはスプールから離れて最も外側に位置 決めされており、そのためファイバループ１４の端部分は双方とも中心のターン のまわりで対称的に位置決めされており、ループ１４の外側で自由に近づくこと かできる。これは回転センサの周囲の感度を減少させるものと思われる、なぜな らばこのような対称により、時間により変化する温度および圧力勾配が、互いに 逆方向に伝播する波の双方に、同様な効果を及ぼすからである。

レーザ１０および変調器１１からの変調された光はレンズ１５によってファイバ １２の一端へ光学的に結合される。

レーザ１０１変調器１１およびレンズ１５は光源１６として集合的に示される。

光を案内し処理するための種々のコンポーネントは連続的なストランド１２に沿 って種々の位置に位置決めもしくは形成される。これらのコンポーネントの相対 的な配置を説明する目的のため、連続的なファイバ１２はそれぞれ、７つの部分 、１２Ａないし１２Ｇで符号をイ」けられた部分に分けられて説明され、これら の部分１２Ａないし１２Ｅは光８！１６へ結合されるループ１４の側にあり、部 分１２Ａおよび１２Ｇはループ１４の反対側にある。

光源１６に隣接して、ファイバ部分１２Ａおよび１’２Ｂの間には、偏光制御装 置２４がある。制御装置２４として用いるための適当な形式の偏光制御装置は、 本件発明の譲受人に譲渡された、゛ファイバ光学偏光制御装置″の名称の、１９ ８０年９月４日に出願された同時係属中のアメリカ合衆国特許出願連続番号箱１ ８３．９’７５号に説明されており、ここでは参照することによって援用する。

しかしながら、偏光制御装置２４の説明は後で行なうが、この制ｍ装置２４は与 えられた光の偏光の状態および方向の両方を調整することができるということを ここで理解すべきである。

次に、ファイバ１２はファイバ部分１２Ｂおよび１２Ｃの間に配置される、方向 結合器２６の△およびＢの符号の付１ノられたポートを通過して、その結合器２ ６のＣおよびＤの符号のイ１りられたポートを通過する第２のストランドの光フ ァイバ２８へ先出ツノを結合し、ポートＣはポートＡと結合器の同じ側にあり、 ポートＤはポートＢと結合器の同じ側にある。ポートＤから延びるファイバ２８ の端部は”　Ｎ　Ｃ”　（”　ｎＨｃｏｎｎｅｃｔｅｄ　”　）の符号の伺けら れた点で反射せずに終端し、他方、ポートＣから延びるファイバ２８の端部は光 学的に光検出器３０へ結合される。特定の例によれば、光検出器３０は標準的な 、逆バイアスされた、シリコンのビンー型フォトダイオードであってもよい。こ の発明に用いるための適した結合器は、この発明の譲受人に譲渡された、゛ファ イバ光学方向性結合器″の名称の、１９８１年９月１０日に出願された同時係属 中のアメ゛リカ合衆国特許出願連続番号第３００．９５５号に詳細に説明されて おり、ここでは参照することによって援用する。

偏光子３２を通過した後、ファイバ１２は、ファイバ部分１２Ｄおよび１２Ｅの 間に配置された、方向性結合器３４のＡおよびＢの符号の付いたポートを通過す る。この結合器３４は、好ましくは、結合器２６を参照して上述したと同じ形式 のものである。ファイバ１２ば、次いで、ループ１４へ巻回され、偏光制御装置 ３６はループ１４とファイバ部分１２Ｆとの間に配置される。この偏光制御装置 ３６は制御装置２４を参照して議論した形式のものであってもよく、ループ１４ を介して互いに逆方向に伝播する波の偏光を調整するために用いられており、そ のためこれらの波を重ね合わせることによって形成される光出力信号は、最小の 光パワー損で、偏光子３２によって効率的に通過される偏光を有する。このよう に、偏光制御装置２４．３６の双方を用いることによって、ファイバ１２を伝播 する光の偏光は最大光パワーのために調整される゛ことができる。

ＡＣ発生器４０によって駆動され、かつライン４１によってそこへ接続される位 相変調器３８は、ループ１４とファイバ部分１２Ｆとの間で、ファイバ１２に取 付（ブられる。

この変調器３８は、ファイバ１２が巻かれるＰ　Ｚ、　Ｔシリンダを含む。ファ イバ１２は、それが発生器４０からの変調信号に応答して半径方向に延びるとき 、それがファイバ１２を延ばすように、シリンダへ結合される。この発明ととも に用いるのに適した代替の形式の位相変調器（図示せず）は、そのシリンダの端 部で毛管の短い長さへ結合されるファイバ１２の４つの部分を長手方向に引延ば すＰＺＴシリンダを含む。当業者は、この代替の形式の変調器は変調器３８と比 べて、伝播している光信号に対し、より少ない程度の偏光変調を与えるというこ とを認識するであろうが、位相変調器３８は、位相変調器により誘起した偏光変 調の不所望な効果を除去ザる周波数で作動されてもよいことが後でわかる。した がって、位相変調器のどの形式もこの発明に用いるのに適している。

変調器３８と同様な、しかし異なる周波数で動作する第２の位相変調器３９がル ープ１４を中心に取付【ブられている。この変調器３９は、以下に議論するよう に、後方散乱された光の効果を減少させるために用いられる。

次に、ファイバ１２は、結合器３４のポートＣおよびＤを通過し、この状態で、 ファイバ部分１２ＦはポートＤから延びており、ファイバ部分１２ＧはポートＣ から延びている。ファイバ部分１２Ｇは’　Ｎ　Ｃ”　（”　ｎｏｔ　ｃｏｎｎ ｅｃｔｅｄ（接続されず）″）の点で反射させずに終端する。ＡＣ発生器４０か らの出ツノ信号はロック−イン増幅器４６へライン４４で供給され、この増幅器 ４６はまたライン４８によって光検出器３０の出力を受ｋｌるように接続される 。増幅器４６への信号は、増幅器４６が異なる周波数で検出器出力信号を同期的 に検出することができるようにするための基準信号を与える。このように、増幅 器４６は位相変調器３８の基本周波数（すなわち、第１高調波）で帯域通過フィ ルタを効果的に与え、この周波数の他のすべての高調波を阻止する。検出された 信号はランダムなノイズを平均化してしまうために、典型的には、１秒ないし１ 時間のオーダの時間期間にわたり積分される。検出器出力信号のこの第１の高調 波成分の大きさは、動作範囲を通じて、ループ１４の回転速度に比例するという ことが以下にわかるであろう。増幅器４６は、この第１の高調波成分に比例する 信号を出力し、かつしたがって回転速度を直接表示することになり、それは、増 幅器の出カイへ号をライン４９で表示装置４７へ供給することによって表示パネ ル４７上に視覚的に表示される。

結合器２６および３４ この発明の回転センサまたはジャイロスコープにおける結合器２６および３４と して用いるための好ましいファイバ光学方向性結合器を第２図に示す。結合器は それぞれ矩形のベースまたはブロック５３Δおよび５３Ｂの光学的に１ノらな、 亙いに面している表面にそれぞれ形成された長手方向の円弧状の溝５２△および ５２Ｂに取付けられた単−士一ドのファイバ光学材料からなる２つのストランド ５０Ａおにび５０Ｂを含む。溝５２Ａに取付けられたストランド５０△を備えた ブロック５３Ａは結合器の半分５１Ａとして示され、溝５２Ｂに取付【づられた ストランド５０Ｂを備えたブロック５３Ｂは結合器の半分５１Ｂとして示される 。

円弧状の溝５２Ａおよび５２Ｂはファイバ５０の直径と比べて非常に大きな曲率 半径を有しており、かつファイバ直径よりもわずかに大きな幅を有しており、フ ァイバ５０が、イこに取付けられるとき、溝５２の底部壁により規定される経路 に一致するようにすることができる。溝５２Ａおよび５２Ｂの深さは、それぞれ 、ブロック５３Ａおよび５３Ｂの中心での最小から、それぞれブロック５３Ａお よび５３Ｂの端縁での最大まで変化する。これによって、有利に、ファイバ光学 ストランド５０Ａおよび５０Ｂは、それぞれ溝５２Ａおよび・５２Ｂに取付けら れるとき、ブロック５３Ａ、５３Ｂの中心方向へ次第に集束しかつブロック５３ Ａ、５３Ｂの端縁方向へ発散することができ、それによってモード摂動を通じて パワー損を生じるかもしれないファイバ５０の方向における何らかの鋭い曲げま たは急激な変化を除去する。図示の実施例では、溝５２は断面が長方形であるが 、ファイバ５０に適合する他の適当な断面輪郭、たとえば、Ｕ字形状の断面また はＶ字形状の断面が代わりに用いられてもよいことが理解されよう。

ブロック５３の中心では、図示の実施例においては、ストランド５０を取付ける 溝５２の深さは、ストランド５０の直径よりも小さいが、ブロック５３の端縁で は、溝５２の深さは、好ましくは、ストランド５０の直径と少なくとも同じ大き さである。ファイバ光学材料は、たとえば、ラッピングによってス］〜ランド５ ０Ａおよび５０Ｂの各々から′除去されて、それぞれ楕円形状の平面を形成し、 それらの平面はブロック５３Ａ、５３Ｂの面している面と共面である。ファイバ 光学材料が除去されたこれらの楕円面はファイバに面している面としてここで示 す。このように、除去されるファイバ光学材料の聞は、ブロック５３の端縁方向 のゼロから、次第に、ブロック５３の中心方向の最大まで増大する。ファイバ光 学材料をこのようにテーパを付１プで除去することにより、ファイバは次第に集 束および発散することができ、これは光エネルギの後方反射および余分な損失を 回避するために有利である。

図示の実施例において、結合器の半分５１Δおよび５１Ｂは同一であり、ブロッ ク５３Ａおよび５３Ｂの向い合っている表面を一緒に配置することによって組立 てられており、そのためストランド５０Ａおよび５０Ｂの面している表面は直面 関係にある。

屈折率整合オイルのような屈折率整合物質（図示せず）がブロック５３の向い合 っている表面の間に設けられる。

この物質はクラッドの屈折率とほぼ等しい屈折率を有しており、光学的に平らな 表面が永久にロックされることになるのを防止する働きをする。このオイルは毛 管作用によってブロック５３間に導入される。

干渉領域５４がストランド５０の接合部に形成され、その接合部では、光がエバ ネセントフィールド結合によってフィールド間で転送される。正しいエバネセン トフィールド結合を確実にするために、ファイバ５０から除去された材料の量は 、ストランド５０のコア部分間の間隔が予め定められた゛臨界的ゾーン”内にあ るように注意深く制御されなければならないということがわかっている。エバネ セントフィールドはクラッドの中へ延び、それらのそれぞれのコアの外側の距離 とともに急速に減少する。このように、十分な材料が、各々のコアが他方のエバ ネセントフィールド内に実質的に位置決めされることができるように除去されな ければならない。材料がほとんど除去されな（プれば、コアは、エバネセントフ ィールドが案内されたモードの所望の相互作用を生じることができるようには十 分に近接してなく、かつしたがって不十分な結合しか行なわれない。

逆に、あまりにも多くの材料が除去されると、ファイバの伝播特性が変えられて 、モード摂動による光エネルギの損失を生じる。しかしながら、ストランド５０ のコア間の間隔が臨界ゾーン内にあるとき、各ストランドは他のストランドから のエバネセントフィールドエネルギの実質部分を受（プ、実質的にエネルギ損失 なしに優れた結合が行なわれる。臨界ゾーンは、ファイバ５０Ａおよび５０Ｂの エバネセントフィールドが結合を与えるのに十分な強さで重なる、すなわち、各 コアが他方のエバネセントフィールド内にある領域を含む。しかしながら、前に 示したように、コアが共に非常に接近するようにもたらされるとモード摂動が生 じる。たとえば、弱く案内されたモード、たとえば、単一モードファイバにおけ るＨＥ＋＋モードに対しては、このようなモード摂動は、十分な材料がそれらの コアを露出するようにファイバ５０から除去されるときに生じ始めると思われる 。このように、臨界的なゾーンは、エバネセントフィールドが、実質的なモード 摂動により誘起されたパワー損失なしに結合を行なうのに十分な強さで重なり合 う領域として規定される。

特定の結合器のための臨界ゾーンの範囲は、ファイバそれ自体のパラメータや結 合器の幾何学的形態のような、多数の相互に関連するファクタに依存する。さら に、階段屈折率輪郭を有する単一モードファイバに対しては、臨界ゾーンは全く 狭いものでもよい。図示の形式の単一モードファイバ結合器においては、結合器 の中心でストランド５０間の必要な中心間の間隔は、典型的には、数個（たとえ ば、２〜３）のコア直径よりも小さい。

好ましくは、ストランド５０Ａおよび５０Ｂは（１）互いに同一であり、（２） 干渉領域５４で同じ曲率半径を有し、かつ（３）それらのそれぞれの而している 表面を形成づるようにそれらから除去された等しい量のファイバ光学材料を有す る。このように、ファイバ５０は、干渉領域５４を通じて、それらの面している 表面の面において対称であり、そのためそれらの面している表面は重ね合わされ ｌｃ場合に同一の拡がりを持つ。これによって、２つのファイバ５０Ａおよび５ ０Ｂは干渉領域５４で同じ伝播特性を有することが確実にされ、かつそれによっ て、非類似の伝播特性に関連する結合減衰を回避する。

ブロックまたはベース５３は任意の適当な剛性材料から作られてもよい。１つの 現在好ましい実施例では、ベース５３はほぼ１インチの長さで、１インチの幅お よび０．４インチの厚さの石英ガラスの矩形のブロックを含む。この実施例にお いて、ファイバ光学ストランド５０は、エポキシ接１ｆ７Ｍのような適当なセメ ントによってスロット５２に固定される。石英ガラスのブロック５３の１つの利 点は、る熱膨張係数を有しているということであり、この利点は、特に、ブロッ ク５３およびファイバ５０が製造工程の間に何らかの熱処理を受ける場合に重要 である。ブロック５３のための他の適当な材料はシリコンであり、これはまたこ の応用に対して優れた熱特性を有する。

結合器は、第２図にお゛いて、Ａ、Ｂ、ＣおよびＤで示される４つのボートを含 む。第２図の斜視図から見た場合、ストランド５０△および５０Ｂに対応するボ ートＡおよびＣは、それぞれ、結合器の左側にあり、他方、ストランド５０Ａお よび５０Ｂに対応するボートＢおよびＤは、それぞれ、結合器の右側にある。議 論の目的のため、入力光がボートＡに与えられる場合を想定する。この光は結合 器を通過し、ストランド５０間で結合されるパワーの量に依存して、ボートＢお よび／またはボートＤで出力される。これに関し、用語″゛正規化結合パワー″ が結合パワ一対総合出力パワーの比として規定される。上の例においては、正規 化結合パワーはボートＢおよびＤでパワー出力の総和のボートＤでのパワーの比 に等しい。この比はまた、パ結合効率″として示されており、かつそれが用いら れるとぎ、典型的にはパーセントで表わされる。このように、用語“正規化結合 パワー″がここに用いられるときは、対応する結合効率は正規化結合パワーの１ ００倍に等しいことを理解すべきである。これに関し、テストによれば、第２図 に示す形式の結合器は最大１００％の結合効率を有していることがわかっている 。しかしなかへ、結杏器は、ブロック５３の面している表面をずらせることによ って、Ｏと最大値との間の任意の所望の値になるように結合係数を調整するよう にパチューニング″されてもよい。このようなチューニングは、好ましくは、互 いに関して横方向にブロック５３を摺動させることによって行なわれる。

結合器は非常に方向性であり、結合器の一方側で与えられるパワーのすべては実 質的に結合器の他方側へ分配される。すなわち、入力ポートＡへ印加される光の すべては実質的に、ボートＣへの逆方向性結合を伴なうことな、く、出力ポート ＢおよびＤへ分は与えられる。同様に、入力ポートＣへ印加される光のすべてが 、実質的に、出力ポートＢおよびＤへ与えられる。さらに、この方向性は対称で ある。

したがって、入力ポートＢまたは入力ポートＤのいずれがへ供給される光は出力 ポートＡおよびＣへ与えられる。さらに、結合器は実質的に、偏光に関しては区 別できず、がつしたがって、結合された光の偏光を保護する。このように、たと えば、垂直偏光を有する光ビームがボートＡへ入力されれば、ボートＡからボー トＤへ結合された光は、ボートＡからボートＢへ真直ぐに通過する光とともに、 垂直に偏光されたままである。

前述の説明から、結合器はビームスプリッタξして動いて、２つの互いに逆方向 に伝播づる波Ｗ１．Ｗ２　＜第１図）へ、印加された光を分割する。さらに、結 合器は、付加的に、互いに逆方向に伝播する波がループ１４（第１図）を横切っ た後でそれらの波を再結合する働きをしてもよい。

図示の実施例において、結合器２６．３４の各々は、５０％の結合効率を有する 、なぜならばこの結合効率を選択することによって、光検出器３０（第１図）で 最大光パワーが得られる。ここで用いられているように、用語゛結合効率″は、 結合されたパワーと全出力パワーとのパワー比として、パーセントで規定される 。たとえば、第２図を参照して、光がボートＡへ与えられれば、結合効率はボー トＤでの出力と、ボートＢおよびＤでの出力パワーの総和との比に等しい。用品 ゛″結合比″または゛分割比″は結合効率を１００で割ったものとして規定され る。したがって、５０％の結合効率は、０．５の結合比または分割比と等価であ る。

ｉ入ユ」Ｌと 第１図の回転センサに用いるための好ましい偏光子を第３図に示す。この偏光子 は、ファイバ１２により伝達される光のエバネセントフィールド内に位置決めさ れた、複屈折結晶６０を含む。ファイバ１２は、通常矩形の水晶のブロック６４ の上面６３に通ずるスロット６２に設けられる。

スロット６２は、円弧状に曲成された底部壁を有し、かつファイバはこの底部壁 の輪郭に沿うようにスロット６２に取付けられる。ブロック６４の上面６３はク ラッドの一部を領域６７のファイバ１２から除去するようにラッピングされる。

結晶６０は、ブロック６４上に取付けられ、その結晶の下部面６８はブロック６ ４の上部面６３に面して、結晶６０をファイバ１２のエバネセントフィールド内 に位置決めする。

ファイバ１２と複屈折材料６０の相対屈折率は、所望の偏光モードの波動速度が ファイバ１２にお（プるよりも複屈折結晶６０における方が大きく、他方、不所 望な偏光モードの波動速度は複屈折結晶６０におけるよりもファイバ１２にお【 プる方が大きくなるように選ばれる。所望の偏光モードの光はファイバ１２のコ ア部分により案内されたままであるのに対し、不所望な偏光モードの光はファイ バ１２から複屈折結晶６０へ結合される。このように、偏光子３２は、他の偏光 モードにおける光の通過を防止しながら、一方の偏光モードにおける光の通過を 許容する。上で示したように、偏光制御装置２４．３６　（第１図）はそれぞれ 、与えられた光と光出力信号との偏光を調整するように用いられており、そのた め、偏光イを通過する光パワー損が最小化される。

監迷１１Ｊ　Ｉす虹ｌλＡユ３６ 第１図の回転センサに用いるのに適したー形式の偏光制御装置を第４図に示す。

制御装置は、複数個の直立のブロック７２Ａないし７２Ｄが取付けられるベース ７ｏを含む。

ブロック７２の隣接するものの間には、スプール７４△ないし７４Ｃが、それぞ れシャフト７６Ａないし７６Ｃ上に接線方向に取付けられる。シャフト７６は互 いに軸方向に整列されており、回転自在にブロック７２間に取付けられる。スプ ール７４は、概して円筒状であり、シャフト７６に対して接線方向に位置決めさ れており、スプール７４の軸はシャフト７６の軸に垂直である。ストランド１２ はシャフト７６の軸方向のボアを介して延びており、３個のコイル７８Ａないし ７８Ｃを形成するようにスプール７４の各々のまわりに巻かれる。コイル７８の 半径は、ファイバ１２がコイル７８の各々における複屈折媒体を形成するように 応力がかけられるようなものである。３個のコイル７８Ａないし７８Ｃは、それ ぞれシャフト７４Ａないし７４Ｃの軸のまわりで互いに独立に回転されて、ファ イバ１２の複屈折を調整し、かつしたがって、ファイバ１２を通過する光の偏光 を制御する。

コイル７８のターンの直径および数は、外側のコイル７８ＡおよびＣが４分の１ 波長の空間的な遅延を与え、他方、中心コイル７８Ｂは２分の１の波長の空間的 な遅延を与えるようなものである。４分の１波長コイル７８Ａおよび７８Ｃｉ偏 光の楕円率を制御し、２分の１波長コイル７８Ｂは偏光方向を制御する。これに よって、ファイバ１２を介して伝播する光の偏光が全範囲にわたって調整される 。しかしながら、偏光制御装置は２個の４分の１波長コイル７８Ａおよび７８Ｇ のみを与えるように変形されることが理解されよう４、なぜならば偏光方向くさ もなくば中心コイル７８Ｂによって与えられる）は２個の４分の１波長コイル７ ８Ａおよび７８Ｃによって偏光の楕円率を正しく調整することによって間接的に 制御されることができるからである。したがって、偏光制御装置２４および３６ は、２個の４分の１波長コイル７８Ａおよび７８Ｇのみを含むものとして第１図 に示されている。この形態は制御装置２４−３６の全体大きさを減少させるので 、空間的な制限のあるこの発明のある種の応用には有利である。

このように、偏光制御装置２４および３６は、印加される光および互いに逆方向 に伝播する波の双方の偏光を確立し、維持しかつ制御するための手段を提供する 。　′位相変、または　先制　を　なわたい　−偏光子３２（第１図）および位 相変調器３８の機能および重要性を十分に理解するために、回転センサの動作を 、これらコンポーネントがシステムｈ′Ｘら除去されたかのよう光子３２および 関連のコンポーネントが除去された状態の、概略図の形式で、第１図の回転セン サを示す。

光が、光源１６から、伝播のためのファイバ１２へ結合される。光は結合器２６ のポートＡに入り、そこで、光の一部がポートＤを介して失われる。光の残りの 部分は結合器２６のポートＢから結合器３４のポート八へ伝播し、そこで、それ は２つの互いに逆方向に伝播する波Ｗｌ、Ｗ２に分割される。波Ｗ１はポートＢ から、ループ１４まわりを時計方向に伝播し、他方、波Ｗ２は、ポートＤから、 ループ１４のまわりを反時計方向に伝播する。波Ｗ１．Ｗ２がループ１４を横切 った後、それらは結合器３４で再結合されて、光出力信号を形成し、この信号は 結合器３４のポートＡから結合器２６のポートＢへ伝播する。光出力信号の一部 は、結合器２６のポートＢからポートＣへ結合されてファイバ２８に沿って光検 出器３０へ伝播する。この光検出器３０は、光出力信号によりその上に与えられ る光の強度に比例する電気信号を出力する。

光出力信号の強度は、波Ｗ１およびＷ２が結合器３４で再結合または重ね合わせ られるときに、これらの波Ｗｌ。

Ｗ２間の干渉の量および形式（すなわち、建設的かまたは破壊的）に従って変化 する。さしあたり、ファイバの複屈折の効果を無視して、波Ｗｌ、Ｗ２はループ １４のまわりで同じ光路を進む。したがって、波Ｗ１．Ｗ２が結合器３４で再結 合されるとき、ループ１４が静止しているものと想定すると、それらはそれらの 間で何の位相差もなく、建設的に干渉し、光出力信号強度が最大となる。しかし ながら、ループ１４が回転されていると、互いに逆方向に伝播する波Ｗ１．Ｗ２ は、サグナック効果に従って、位相がシフトされ、そのためそれらが結合器３４ で重ね合わせられるとき、それらは光出力信号の強度を減少するように破壊的に 干渉する。ループ１４の回転により生じる、波Ｗ１゜Ｗ２間のサグナック位相差 は、次の関係式で規定される。

ここで、Ａは光ファイバのループ１４により境界を定められた面積であり、Ｎは 面積Ａのまわりの光ファイバの回転数であり、Ωはループの面に垂直な軸のまわ りのループの角速度であり、λおよびＣはループに与えられる光の、それぞれ波 長および速度の自由空間の値である。

光出力信号の強度（ＩＴ　）は波Ｗ１．Ｗ２間のサグナック位相差（φ。、）の 関数であり、次の式で規定される。

Ｉ　Ｔ−１、＋　Ｔ　２＋　２Ｆロー四ｃｏｓφ、、、　＜２＞ここで、■１お よび■２はそれぞれ、波Ｗ１．Ｗ２の個々の強度である。

ｈ程式（１）および（２）から、光出力信号の強度は回転速度（Ω）の関数であ る。したがって、このような回転速度の表示は、検出器３０を用いて、光出力信 号の強度を測定することによって得られてもよい。

第６図は、光出力信号の強度（１，）と、互いに逆方向に伝播する波Ｗ１．Ｗ２ 間のサグナック位相差（φｗｓ）との間の関係を示す曲線８０を示す。この曲線 ８ｏは余弦曲線の形状を有し、光出力信号の強度はサグナック位相差（φ＝ｓ＞ がＯのときに最大である。

互いに逆方向に伝播する波Ｗ１．Ｗ２間の位相差の唯一の原因がループ１４の回 転にあると想定すれば、曲線８０は垂直軸に関して対称に変化する。しかしなが ら、現実には、互いに逆方向に伝播する波Ｗ１．Ｗ２間の位相差は、ループ１４ の回転のみならず、光ファイバ１２の残留複屈折によってもたらされる。複屈折 は、単一モードファイバ１２の２つの偏光モードの各々が異なる速度で光を伝播 するようにさせる傾向にあるので、複屈折により誘起される位相差が生じる。こ れは波Ｗ１．Ｗ２間で非可逆的な、非回転性の誘起された位相差を作り出し、こ れによって、波Ｗｌ、Ｗ２は、たと゛えば、′透視線で示される曲線８２により 図解されるように、第６図の曲線８０を歪ませまたはシフトさせるように干渉す る。このような複屈折により誘起された、非可逆的な位相差は、回転的に誘起さ れたサグナック位相差とは区別できず、温度および圧力のような、ファイバの複 屈折を変化させる周囲のファクタに依存する。

このように、ファイバの複屈折は回転検知に際しエラーを生じるかもしれない。

偏光子３２を備えた動− ファイバの複屈折による非可逆的動作の問題は、上述したように、単一偏光モー ドのみの利用を可能にする偏光子３２（第１図）によって解決される。したがっ て１、偏光子３２が、第５図の参照数字８４で示される点で、システムへ導入さ れると、偏光子３２を通過する光入力は所望の偏光モードでループ１４の中へ伝 播する。さらに、互いに逆方向に伝播する波が光出力信号を形成するように再結 合されると、ループへ与えられる光と同じ偏光のものでない任意の光、が光検出 器３０に達するのを防止される、なぜならば光出力信号は、それが結合器３４の ボートＡがら結合器２６のポートＢへ進むまで、偏光子３２を通過するからであ る。このように、光出力信号が検出器３ｏに達すると、この信号はループへ与え られた光とまさに同じ偏光を有するであろう。それゆえに、同じ偏光子３２を介 して入力光および光出力信号を通過させることによって、ただ１つの光路が・利 用され、それによって複屈折により誘起される位相差の問題を除去する。さらに 、偏光子制御装置２４，３６（第１図）はそれぞれ印加された光、および光出力 信号の偏光を調整するために用いられて、偏光子３２での光パワー損を減少させ 、かつ従って、検出器３ｏでの信号強度を最大にするということが注目される。

位相変調器３８を　えた 第６図を再び参照して、曲線８ｏはコサイン関数であるので、光出力信号の強度 は波Ｗ１．Ｗ２間の小さな位相差（φｗｓ）に対しては非線形であることがわか る。さらに、光出力信号強度は、φ１．の小さな値に対し、位相差の変化に対し ては比較的敏感ではない。このような非直線性および不感性のため、検出器３０ により測定される光強度信号に変換するのは難しい。

さらに、波Ｗｌ、Ｗ２間で複屈折により誘起される位相差は、上述したように、 偏光子３２を用いることによって除去されるが、ファイバの複屈折により、また 、光出力信号の光強度が減少される、なぜならば光は偏光子３２によって光検出 器３ｏに達するのを妨げられるからである。このように、光複屈折の変化によっ て、たとえば曲線８４によって示すように、第６図の曲線８０の振幅が変化する 。

前述の問題点は、第１図に示す、位相変調器３８、信号検出器４０．およびロッ ク−イン増幅器４６を用いた同期検出システムによって解決される。第７図を参 照して、位相変調器３８は信号発生器４０の周波数で、伝播している波Ｗ１．Ｗ ２の各々の位相を変調する。しかしながら、第１図かられかるように、位相変調 器３８はループ１４の一方端に配置されている。このように、波Ｗ１の変調は必 ずしも、波Ｗ２の変調と同相である必要はない。実際のところ、波Ｗｌ、Ｗ２の 変調が逆相であるということが、この同期検出システムの正しい動作には必要で ある。第７図を参照して、正弦曲線９０で示される波Ｗ１の変調は、曲線９２に よって示される波Ｗ２の変調とは１８０度逆相であるのが好ましい。波Ｗ２の変 調に対して、波Ｗ１の変調間のこのような１８０度の位相差を与える変調周波数 を用いることは、特に、それが検出器３０によって測定される光出力信号におけ る変調器により誘起される振幅変調を除去するという点において、有利である。

この変調周波数（ｆｒｎ）は次の方稈式を用いて計算される。

のための、結合器３４と変調器３８との間の差のファイバ長さくすなわち、ルー プ１４の他方側の対称点と、変調器３８との間の、ファイバに沿って測定された 距離）であり、かつＣはループ１４へ与えられる光の自由空間速度である。

この変調周波数（ｆｎ）で、曲線９０および９２に従ってこれらの波の位相変調 による、互いに逆方向に伝播する波Ｗ１．Ｗ２間の位相差（φｖｒｎ）は第７図 の正弦曲線９４により示される。波Ｗ１．Ｗ２間の位相差の変調は、第６図の曲 線８０に従って光出力信号の強度（ＩＴ）を変調する、なぜならばこのような位 相変調ψＷ□は回転的に誘起されたサグナック位相差φ、５と区別できないから である。

前述の説明は、第７図の曲線９４により規定される位相変調φＷｌｎと、第６図 の曲線８０により示される光出力信号の強度（ＩＴ）についてのサグナック位相 差φｗｓの効果をグラフで示す第８図および第９図を通じてより十分に理解され ることができる。しかしながら、第７図および第８図の議論を進める前に、まず 、変調された光出力信号の強ｆｌｉｔ（１，）は波Ｗ１．Ｗ２間の全位相差の関 数であるということを理解すべきである。さらに、このような全位相差は、回転 的に誘起されたサグナック位相差φｖｓおよび時間変化する変ｍ誘起された位相 差φ、ｎの両方からなる。したがって、波Ｗ１．Ｗ２間の全位相差φ１は次のよ うに表わされる。

φ１−φ１．十φｗｌ−１−１（４） したがって、変調誘起された位相差φＷ０のみならず回転的に誘起された位相差 φｗ５の効果が第８図および第９図を参照して考察されるので、曲線８０のため の水平軸は、第６図におけるように回転的に誘起された位相差のみよりもむしろ 、全位相差が考慮されているということを示すためφ、として再度符号を付ける 。

さて第８図を参照して、光出力信号（曲線８０）の強度ＩＴについての位相変調 φｗｌＴｌ（曲線９４）の効果を議論する。第８図において、ループ１４が静止 しており、したがって光信号はサグナック効果による影響を受けないものと想定 する。特に、変調誘起きれた位相差曲線９４はその垂直軸に関し対称に、曲線８ ０に従って光出力信号を変化させ、そのため検出器３０により測定される光強度 は、曲線９６によって示されるように、変調している周波数の第２高調波に等し い周一波数で周期的に変化するということがわかる。上で議論したように、ロッ ク−イン増幅器４６は、８の変調周波数（すなわら、第１高調波）で検出器出力 信号を同期的に検出するので、かつ検出器出力信号は、曲線９６で示すように、 変調周波数の第２高調波にあるので、増幅器の出力信号は０であり、表示装置４ ７す０の回転速度を示す。注目されるべきことは、たとえ複屈折により誘起され る振幅変動が、第６図の曲線８４を参照して議論したように、光出力信号に生じ ても、第８図の曲線９６は第２高調波周波数のままであるということである。こ のように、そのような複屈折により誘起した振幅の変動は増幅器４６の出力信号 に影響を与えない。それゆえに、検出システムは、特にループ１４が静止してい るとき、複屈折の変化には敏感ではない実質的に安定した動作点を与える。

ループ１７１が回転されるとき、逆方向へ伝播する波Ｗ１゜Ｗ２は、サグナック 効果に従って、上述したように位相がシフトされる。サグチック位相差は、変調 器３８により作り出された位相差φｒに加わる位相差φ１．を与え、そのため全 体の曲線９４は、第８図に示づ位置がら、φ１．に等しい量だけ、第９図に示す 位置へ位相が変換される。これによって、光出力信号は曲線８ｏに従って非対称 的に変化し、それによって第９図の曲線９６により示すように、この信号を高調 波的に歪ませ、その結果、それは、正弦波曲線９８によって透視線で示さ、れる ように、変調器３８の基本（すなわち、第１高調波）周波数での成分を含む。こ の正弦波曲線９８のＲＭＳ値は、回転的に誘起されたサグナック位相差φ１．の 正弦に比例することが後でわかろう。

ｉ幅器４６は、変調器３８の基本周波数を有する信号を同期的に検出するので、 増幅器４６は、ループの回転速度を示すように、曲線９８のＲＭＳ値に比例する 信号を表示装置４７へ出力する。

第９図の図面は、ループ１１４の回転の一方方向（たとえば、時計方向）に対し 光出力信号の強度波形を示す。しかしながら、もしループ１４が等しい速度で逆 方向（たとえば、反時削方向）に回転されれば、光出力信号の強度波形９６は、 曲線９８が第９図に示される位置から１８０度シフトされるようにそれが変換さ れるということを除き、第９図に示されるものと全く同一であるということが理 解されよう。ロック−イン増幅器４６は、ループの回転が特訓方向か反時計方向 かどうかを決定するため、信号発生器４０からの基準信号の位相と、その位相を 比較することによって、曲線９８のためのこの１ｓｏｉの位相差を検出する。

回転方向に依存して、増幅器４６は表示装置４７に対し正または負の信号のいず かを出力する。しかしながら、回転方向にかかわらず、信号の大ぎさはループ１ ４の回転の等しい速度に対しては同じである。

増幅器の出力信号の波形は曲線１００のように第１０図に示されている。この曲 線１００は正弦波であり、ループ１４の回転が時計方向または反時計方向である かどうかに依存してゼロ回転速度から正方向にまたは負方向に変化することがわ かる。さらに、曲線１００は、原点に関して対称に変化し、回転を測定するため の比較的幅広い動作速度を与える実質的に直線的な部分１０２を有している。さ らに、曲線１００の傾斜はその直線的な動作領域１０２を通じて優れた感度を与 える。

このように、正弦波検出システムを利用することによって、非直線性の不感受性 の、かつ複屈折により誘起される振幅の変動の上述した問題点が減少されまた除 去される。

この検出システムのさらに他の利点は、変調器３８のような現在の技術状態の位 相変調器が、直接的に、または偏光変調を通じて゛間接的に、光出力信号に振幅 変調を誘起するということに関係する。しかしながら、方程式３を参照しての議 論から思い出されるように、波Ｗ１およびＷ２の変調間の位相差が１８０反であ るような特定の周波数で作動することによって、変調器３８によって互いに逆方 向に伝播する波Ｗ１．Ｗ２の各々において誘起される、振幅変調の奇数高調波の 周波数成分は、それらの波が光出力信号を形成するために重ね合わせられるとき に互いに打消し合う。したがって、上述した検出システムが光出力信号の奇数高 調波（すなわち、基本周波数）のみを検出するので、振幅変調の効果が除去され る。それゆえに、式３によって規定される特定の周波数で動作することによって 、かつ光出力信号の奇数高調波のみを検出することによって、この発明の回転セ ンサは変調器により誘起される振幅および偏光変調とは独立に作動することがで きる。

特定周波数で７作動するさらに他の利点は、互いに逆方向に伝播する彼Ｗ、１． Ｗ２の各々において変調器３８により誘起される、位相変調の偶数高調波が、こ れらの波が光出力信号を形成するために重ね合わせられるときに打消し合うこと である。これらの偶数の高調波は、さもな（プれば検出システムによって検出さ れるがもしれない光出力信号に回転検知の精度を改善する。

方程式３で規定される周波数で位相変調器３８を作動させることに加えて、光出 力信号の強度の検出された第１の高調波の振幅が最大化される。ように位相変調 の大きさを調整することちまた好ましい、なぜならばこれは改善された回転検知 感度および精度を与えるからである。第７図、第８図および第９図においてＺの 符号の付いたディメンションで示される、波Ｗ１．Ｗ２間の変調器誘起された位 相差の振幅が７．８４ラジアンであるとき、光出力信号の強度の第１ｉｉｉＪ調 ＊は、任意の回転速度で最大となることがわかっている。これは、位相差φ１て 、それぞれ、ｅｌおよびＩ２の個々の強度を有する２つのＭ畳された波の全強度 （ＩＴンに対する次の方程式を参照することによって十分に理解されよう。

Ｉ　Ｔ　−Ｉ　＊　＋　Ｉ　ｚ　＋２　ＥＴ７１１ｃｏｓφｗ　（５）ここで、 φ。＝φ０．＋φＷｒ１．＋（６） および φ、ｍ＝ｚ　ｓｉｎ　（２π　ｆ、ｔ）　＜７　ンしたがって、 φ、＝ψ、　、＋ｚ　ｓｉｎ　（２πｔあｔ　〉　（８ンＣＯＳφ、のフーリエ 展開は次のとおりである。

ｃｏｓφ、＝ｃｏｓφｗｓ　（、Ｊａ（ｚ）＋Ｓｉｎ　［２π（２ｎ−１）　ｆ ｒｎｔ　］　］　、（９）ここで、Ｊｎ　（ｚ）は、変数２のｎ次ベッセル関° 数であり、Ｚは、波、Ｗｌ、Ｗ２間の変調器により誘起された位相差のピーク振 幅である。

それゆえに、Ｉｔの第１高調波のみを検出することによって、次の式が得られる 。

第一１ベッセル関数Ｊ、（ｚ）の値に依存する。Ｊ、（ｚ）はＺが１．８４ラジ アンに等しいときに最大であるので、位相変調の振幅は好ましくは、波Ｗ１．Ｗ ２の間の変調器誘起された位相差（２）の大きさが１．８４ラジアンであるよう に選ばれなければな、らない。

の　を　ＩＪさせる 周知のように、現在の技術状態の光ファイバは光学的には完全なものではなく、 少量の光の量を散乱させる不完全さを有する。この現象は通常レイリー散乱とし て示される。

このような散乱によって、何らかの光がファイバから失われるけれども、そのよ うな損失の量は比較的小さく、それゆえに、主たる関心事ではない。レイリー散 乱に関連の主たる問題点は、失われた散乱された光に関するものではなく、むし ろ、それがそのもとの伝播方向に反対り向にファイバを伝播するように反射され る光に関するものである。

これは通常゛後方散乱された光として示される。このような後方散乱された光は 互いに逆方向に伝播する波Ｗ１゜Ｗ２からなる光とコヒーレントであるので、そ れはそのような伝播する波と建設的にまたは破壊的に干渉することができ、かつ それによってシステムに″゛ノイズ″生じ、すなわち、検出器３０によって測定 されるように、光出力信号の強度にスプリアス変化を生じる。

後方散乱された波と伝播している波との間の破壊的なまたは建設的な干渉は、フ ァイバルー１１４の中心で付加的な位相変調器３９によって減少されることがで きる。この位相変調器は、変調器３８とは同期されない信号発生器（図示せず） によって駆動される。

伝播している波はループのまわりのそれらの進路上を、１回だけ、この付加的な 位相変調器３９を通過する。波が付加的な変調器に到達する前に伝播している波 から生じる後方散乱のために、その後方散乱はこの付加的な変調器によって変調 される位相ではない、なぜならばそのソースの伝播する波や後方散乱自体のいず れも付加的な変調器を通過しないからである。

他方、伝播している波がこの付加的な位相変調器を通過した後、その彼から生じ る後方散乱′に対しては、その後方散乱は、伝播している波が付加的な位相変調 器を通過したとき、かつ一旦その後方散乱が付加的な変調器を通過すると、効果 的に２回位相変調をされるであろう。

このように、もしも付加的な位相変調器がφ（１）の位相シフトを導入すれば、 ループ１４の中心における場合を除き任意の点で始まる後方散乱された波は、０ または２φ（１）のいずれかの位相シフトを有し、そのいずれかは伝播する波の ためのφ（１＞位相シフトに関して時間変化している。この時間変化している干 渉は時間について平均化されて、後方散乱された光の効果を効果的に除去する。

Ｌ二九ｉ糺１ 前に説明したように、カー効果は、物質の屈折率が、変化する電界に置かれたと きに変化する現象のことをいう。

光ファイバにおいては、光波の電界は、屈折率を変化さぼることができ、かつそ れゆえに、ＡＣカー効果に従ってファイバの伝播ペースを変化させることができ る。カー効果の量は、電界のまたは光強度の平方の関数である。慣性航法の精度 のためには、上述したような干渉計におけるカー効果は、波Ｗ”１．、Ｗ２の組 合わされた強度が約１ワツト／ｃｍ２よりも大きいときに問題となる。

リング干渉計にお【プるように、ファイバを通過する互いに逆方向に伝播する波 のためには、カー効果は、単一の波しかない場合よりも複雑である、なぜならば いずれかの波の伝播定数にむけるカー効果により誘起された変化は、波自体の強 度の関数の・みならず、他の波の強度の関数でもあるからである。これに関し、 用語゛′自己効果″は、第１の波の伝播定数について２個の互いに逆方向に伝播 する波の第１のものの効果を示すものとして示され、他方、用８ｎ゛交差効果″ は、逆方向に伝播している第２の波の電界によつ′て生じる、その同じ第１の波 の伝播定数の変化を示ずために用いられる。他の方法で説明すると、もし人が、 彼自身を観察、者として想像し、同じ速度でかつ同じ方向に第１の波とともに進 む場合、その観察者によって観察されるファイバの伝播定数は、その人が進んで いる波の強度の関数（自己効果）であり、かつまた、その人に向ってぎている波 の強度の関数でもある（交差効果）。２個の互いに伝播する波の各々ごとの伝播 定数のカー効果により誘起される変化は、自己効果と交差効果との和として説明 される。

もし自己効果および交差効果が等しい量だけ伝播定数に影響を及ぼすものとすれ ば、合波により見られる伝播定数は、２つの波の相対的な強度にかかわらず同じ であろう。

かつしたがって、互いに逆方向に伝播する波の各々は等しい伝播速度でループ１ ４を横切り、干渉計の可逆動作を行なう。しかしながら、不幸にも、交差効果は 、伝播定数についての影響が自己効果の２倍であり、かつそれゆえに、波のそれ ぞれの強度が正確に等しくない限り（そのため交差効果が等しく、自己効果が等 しい）、互いに逆方向に伝播する波の１つは他方とは異なる伝播′定数を有する であろう。したがって、それらの伝播速度が異なり（伝播速度は伝播定数の関数 である）、かつそれらの波のうちの１つは他方よりも速くループ１４を横切り、 それらの波が結合器３４で結合されるときにはそれらの波間に位相差を作り出す 。このカー効果により誘起される位相差は回転的に誘起されたくサグナック）位 相差とは区別ができず、したがってスプリアス回転信号を生じる。

この発明は、特定の波形に従ってファイバ１２へ与えられる光波の強度を変調す ることによってこの問題点を解決している。好ましい実施例の場合、この波形は ５０％のデユーティサイクルを有する方形波である。印加された光を方形波で強 度変調することによって、互いに逆方向に伝播する波Ｗ１．Ｗ２のピークは、ル ープ１゛４上の特定の点で、それらが異なる伝播定数を見つけても、同じ平均伝 播定数をみるであろう。他の方法で説明すれば、波Ｗ１のピークのためのカー効 果による累積さ−れた位相は、波Ｗ１．Ｗ２がループ１４を横切り、結合器３４ で再結合された後、波Ｗ２のピークのためのカー効果による累積された位相に等 しい。これは波Ｗ１．Ｗ２間のカー効果により誘起された位相差を除去し、した がって、自動的にカー効果を補償する。

各々５０％のデユーディサイクルを有する、１対の方形波強度変調された互いに 逆方向に伝播する光波を概略的に示す第１図を参照すφことによって前述の説明 は十分に理解され１ｑる。次の説明はいくぶん簡略化されすぎているかもしれな いが、方形波強度変調された光波を利用して、カー効果補償が達成される方法の 洞察を与える。図解の目的のため、波Ｗ１は３のピーク強度を有しく任意のユニ ツＩ〜において）、他方、波Ｗ２は１のピーク強度を有する（同じ任意のユニッ トにおいて）ものと想定する。両方の波はそれらの半分の期間の間それらのピー ク強度にあり、かつ残り半分の期間（すなわち、デユーティサイクルが５０％） の間０強度である。ピーク強度にある方形波の部分は山部分として示され、他方 、０強度にある部分は谷部分として示される。

カー効果のため、与えられた波の谷部分により見られる伝播定数は、その同じ波 の山部分により見られる伝播定数とは異なる。この特定の例においては、谷部分 での波の強度は無視でき、それは回転速度のエラーには寄与せず、そのためそれ は無視されてもよい。このように、この例においては、山部分により見られる伝 播経路のみが、波の強度重み付けされた平均位相シフトを決定するために調べら れる必要がある。

カー効果のため、波Ｗ１．Ｗ２のいずれかの山部分の伝播定数は波が連続する山 を介してかつ近づいてくる波の谷部分を介して進むので変化する。たとえば、波 Ｗ１とともに進行する、第１１図の点Ａにおけるような波Ｗ１の山部分上の任意 の基準点に、人が観察者を想像すれば、その観察者により見られる伝播定数は点 Ａが接近する波Ｗ２の山部分内にあるときは第１の値にあり、かつ点△が接近し ている波Ｗ２の谷部分内にあるときは第２の値にある。波Ｗ２のデユーティサイ クルは５０％であるので、かつ観察者がこの波の山部分および谷部分を等しい時 間量見るので、波Ｗ１の平均伝播定数（たとえば、点Ａで観察者が見る）はこれ らの第１および第２の値の和の平均である。状況は、第１１図の基準点Ｂにおけ るように、観察者がその山部分上を波Ｗ２とともに進む場合に類似する。波Ｗ２ の伝播定数（たとえば、点Ｂ１７）ＩＱ察者により見られる）は、それが接近し ている波Ｗ１の連続する山および谷部分を介、して進むに従って、第１および第 ２の値の間で変化する。すなわち、伝播定数は、点Ｂが波Ｗ１の山部分内にある とぎは第１の値にあり、点Ｂが波Ｗ１の谷部分内にあるときは第２の値にある。

波Ｗ１はまた５０％のデユーティサイクルを有するので、波Ｗ２の平均伝播定数 （たとえば、点Ｂの観察者）はこれら第１および第２の値の和の平均である。波 ＼＾１１のための第１およγｆ第９の値は波ｗ２のな−めのこれらの値と異なっ ていることに注目すべきであるが、もしカー効果が十分に補償されれば、波Ｗ１ およびＷ２のための平均伝播定数は同じである。

波Ｗ１．Ｗ２の各々ごとの伝播定数の平均的な、カー効果にＪ：り誘起される変 化は第１１図を参照して上で説明した例に対しては計算されていない。点Ａが接 近する波Ｗ２の山内にあるとき、たとえば点Ａで見られる伝播定数のカー効果に より誘起される変化（△β、）は次のように定義される。

Δβ＋　＝ｋ　（Ｉｔ　＋Ｉ２　）　（１１）しかしながら、点Ａが接近する波 Ｗ２の谷内にあるときは、点へでの波Ｗ１により見られる伝播定数のカー効果に より誘起される変化（βｎ、）は−１次のとおりである。

βｎ　＋　＝ｋ　（ＩＴ　＞　（１２＞ここにおいて、■、および■２は、それ ぞれ波Ｗ１．Ｗ２の強度である。定数には比例定数として含まれる。

方程式１１および１２から、予想されるように、波Ｗ１の点へが接近する波Ｗ２ の山内にあるときは、自己効果（Ｗｌによる）および交差効果（Ｗによる）の両 方があり、他方、点Δが接近する波の谷内にあるときは、自己効果のみしかない ことがわかる。

適当な値を方程式１１および１２に代入すると、点へが山内にあるときは、伝播 定数の変化は５ｋに等しく。、それが谷内にあるときは、屈折率の変化は３にで あることがわかる。このように、波Ｗ１の平均伝播定数は４ｋに等しい。

波Ｗ２について、点Ｂが接近する波Ｗ１の山内にあるときの伝播定数の変化は次 のように定義される。

Δβ２’＝ｋ　（１２＋２ｒ＋　）　（１３）しかしながら、波Ｗ２の点Ｂが接 近する波ｗ１の谷内にあるときは、伝播定数の変化は次のとおりである。

Δβ、、＝に’（Ｉｚ）　（１４） 適当な強度の値を方程式１３へ挿入すると、接近する波の山部分内に点Ｂがある ときの伝播定数の変化は６ｋに等しい。同様に、方程式１４を用いて、点Ｂが接 近する波の谷内にあるときの伝播定数の変化は１に１等しいことがわかる。デユ ーティサイクルが５０％であり、波Ｗ２が等しい時間量、各伝播定数を有してい るので、平均伝播定数は、単に、１に＋７にの平均、すなわち、４にである。

それゆえに、上の例においては、波Ｗ１ｉＷ２のそれぞれの強度は全く異なって いても、波の各々に対する伝播定数の平均変化は方形波変調の完全な期間にわた り同じ（たとえば、４ｋ）であった。波Ｗ１．Ｗ２のための他の強度を用いても 同じ結果が得られるべきである。

しかしながら、この発明は上で議論した方形波変調の形式にのみ限定されるもの ではない。伯の形式の波形が用いられてもよい。波形の条件は、以下に議論する ように数学的に最もよく示される。

好ましい実施例の回転センサのためのカー効果により誘起される回転速度エラー Ωには、波の間の位相差の強度により重み付けされた平均値の関数である。また 、上で説明した検出システムは非可逆（カー効果により誘起された）位相シフト の強度重み付けされた平均に比例する信号を与える。したがって、カー効果によ り誘起される回転速度エイバコイルの半径であり、ηは媒体のインピーダンスで あり、ｎはその媒体のカー係数であり、δはモードのトランスバース分布に存す る単位オーダについてのファクタであり、Ｋは結合比であり、Ｔｏ（ｔ）は時間 の関数としての変調されたソース波の強さであり、かつＱ；は定数であり、完全 なカー補償を与える値を有する、゛理想的な波形ファクタ”としてここで示され る。角括弧は時間についでの平均を示す。

方程式１５から、カー効果により誘起される回転速度エラーは、括弧内の両分子 を０に減少させる波形を用いることによって除去されることができることがわか る。このような波形は次の方程式を満足する。

＜ｉｏ　’　（ｔ　）＞＝Ｑ、＜Ｉｏ　（ｔ　）＞２　（１６）このように、方 程式１６を満足する波形に従って印加されたレーザ光を変調することによって、 完全なカー効果補償から達成される。これによれば、波形強度の平方の平均値は 平方された波形強度の平均値の波形７７９９０１倍に等しいということが要求さ れる。方程式１６は変調されたソース光■。（１）により表わされるが、この方 程式は互いに逆方向に伝播する波Ｗ１．Ｗ２の各々に等しく適用できることが理 解されよう、なぜならば分割している結合器３４はこれらの波形状には何ら影響 を与えず、単に、２つの互いに逆方向に伝播する波を与えるためソース波強度を 分割するにすぎないからである。

もしループ１４からなるファイバが損失なしであると想定すれば、理想的な波形 ファクタＱ、は完全なカー補償のためには２．０に等しくなければならない。こ れに関し、用語“′理想的な波形ファクタ″は完全なカー補償を行なうのに必要 な波形ファクタのものであるとして規定されることが思い出されよう。しかしな がら、もし損失がないというよりもむしろ、すべての現在商業的に入手可能なフ ァイバがそうであるように、ファイバが波をある程度減衰させれば、理想的な波 形ファクタは２，０の値からずれるであろうし、そのようなずれの量は減衰の量 の直接関数であり、かつ変調周波数の逆関数である。

波が一方端から他方端ヘループ１４を横切るときの波のここにおいて、ｆｉｎは ループの始まるときの波の強度であり、ｌ０ＵＴはループが終わるときの波の強 度であり、αは振幅減衰係数であり、かつＩはループの長さである。

量α１は、それゆえに、波がループを横切っているときのファイバの減衰は最悪 の場合には、理想的な波形ファクタ＠１／３α２１２に等しい量だ【プ２４０か ら偏らゼる。

この″゛最悪場合°′の状況は、方形波変調波形の周波数が、その期間がループ の過渡時間の２倍に等しいようなものであると想定し、その場合、ループの過渡 時間は波がループを横切るのに必要とされる時間として規定される。一般に、変 調している波形の期間が減少するに従って（周波数が増大する）、２．０からの 波形ファクタのずれが減少する。

上の５メガヘルツの周波数で、波形ファクタについての減衰の影響は無視するこ とができることになるということが評価される。このように、損失のないファイ バ以外は、理想的な波形ファクタＱ１は最大範囲の条件によって次のように定義 されてもよい。

Ｑ、＝２±１／３（α２１２）　＜１８）たとえば、用いられるファイバが、波 がループを横切るときにたとえば５　ｄＢだけそれらの波を減衰させるものと想 定すると、振幅損失α１は次のようになる。

５　ｄＢの損失に対しては理想的な波形ファクタは約１．９と２．１の間にあり 、正確な値はぞのような損失の量に依存するということになる。このように、非 常に低い周波数および比較的高い減衰でも、ファイバの損失は理想波形ファクタ には大きな影響を与えないということがわかる。実際上、２．０の波形ファクタ を有する波形を選択し、干渉計の長期ドリフトが最小化されるまで、デューテイ ザイクル、周波数または振幅のような波形パラメータを経験に基５づいて調整し てファイバ損失の効果を補償するのがおそらく最も都合が良いであろう。

このように、方程式１６を満足する波形に従って互いに逆方向に伝播する波を変 調することによって、完全なカー補償が与えられる。重要なこととして、このよ うなカー補償は光波の偏光とは無関係である。

方程式１５に戻ってそれを参照すると、カー効果により生じた不可逆動作は、分 割比が０．５で、波Ｗ１．Ｗ２がその強度が等しいように結合器３０を調整する ことによって、少な（とも理論的に除去されることができるということがわかる 。しかしながら、０．００１度／時の精度を必要とする慣性航法の応用に対して の十分なカー補償を達成するためには、結合器３４の分割比は、ＣＷ源を想定し て、０．５±１０−４の大きさのオーダのトレランス内で調整される必要があろ うということが評価される。実用に際し、研究室の状況の下でも、これは可能で はなく、もしくは少なくとも非実用的であるものと思われる。研究所の状況下で は、最も良い達成可能なトレランスは約０．５±１０−〇よりも多くはなく、こ れは多くの応用に対して十分なカー補償を与えないであろうと思われる。さらに 、このようなトレランスを維持することは、特に、航空機のジャイロスコープに おけるように干渉計が振動または他の物理的なそれに対して、方程式１６を満足 する波形に従って波の強度を変調することによって、結合器３４の分割比にかか わらず、カー効果が補償される。０．７５，０．５０および０．２５の分割比で 、この発明の変調技術を用いて、テストが行なわれた。同転速度エラーはすべて の分割比に対して実質的に一定のままであった。これは、回転速度エラーが分割 比とは無関係であるということを示している。しかしながら、変調技術が用いら れなかったときは、回転速度エラーは、０．５０におけるよりも、０．７５およ び０゜２５の分割比における方が実質的に高かった。それにもかかわらず、ある 状況（以下に議論する）では、カー補償のあるものは結合器の調整を通じて与え られることができるのに対し、残りのものはこの発明に従って与えられた光を変 調することによって与えられるように、できるだけ０゜５に近い分割比になるよ うに結合器３４を調整するのが有利かもしれない。

前に説明したように、慣性航法の応用に対しては、最大１０−３［／時のエラー 速度が典型的には受入れられることができる。それゆえに、このような応用にお いては、カー補償が完全であるということは本質的ではなく、したがって、第１ ６図を参照して議論した波形ファクタは“理想的″である必要ない。用語“′受 入れられる波形ファクタ″（Ｑα）は、ここでは、１０−３度／時の慣性航法１ ラ一速度基準を満足する波形ファクタを参照して用いられる。

受入れられる波形ファクタのための必要なトレランスは、もちろん、受入れられ るエラー速度に依存するが、また、結合器３４０分割比がどれぐらい０．５に近 づいているかに依存する。換言すれば、結合器３４の分割比を、実用的にほぼ０ ．５に調整するのが好ましくなるように、波形ファクタのトレランスと、結合器 の分割比との間にはある関係がある。これによって、カー効果の補償のあるもの は結合器を調整することによって与えられることができ、他方、残りの補償は、 この発明の変調技術によって与えられることができる。（１０−’度／時よりも 小さなエラー速度を必要とする）慣性航法ｖｉ度に対し、これらのトレランス間 の関係を調べるために、方程式１５を次のように書換える代入することによって 簡略化されてもよい。

−＜　ｒ　。　（ｔ）＞＝１　μ　Ｗ　／　μ　１Ｉ１２；ηｎ　δ−１０”　 ｌ１ｍ　２／μｗ これらの値を用いて、かつΩにのための慣性航法に適した最大エラ〜、すなわち 、１０−８度／時、または約１０−可能な最良の１〜レランスであると思われる 、Ｋ＝０．５±１０−３になるように調整すれば、方程式２１は次のようの平方 で除算した、平方された強度の平均値は理想的な波形ファクタＱ、±１０−１に 等しくなければならないということがわかる。すなわち、 的な波形ファクタ±１０−Ｉに等しい。方程式２３は、方程式１６に対応して、 次の形式に書換えられてもよい。

＜Ｉｏ　’　（ｔ　）＞−（Ｑ＋±０．１）　＜　Ｉｏ（ｔ　）　＞２（２４） 方程式１８を方程式２４に代入することによって次のＱ＆のための範囲が与えら れる。

Ｑ改−２±１／３（α２１２）±０．１　（２５）このように、前述した例すな わち、α１が５・（ＩＢよりも多くはないものと想定され、かつ対応する“理想 的な波形ファクタ″範囲が１．９から２．１である場合には、慣性航法精度のた めの対応する゛受入れることができる波形ファクタ″範囲は１．８ないし２．２ であろう。この波形ファクタ範囲（すなわち、１．８ないし２．２）は典型的な ファイバおよびレーザに対しては、′大きさのオーダ″の値に基づき、必ず近似 であるということ、およびその範囲は、用いられる特定のファイバおよびレーザ の特性に依存してわずかに変化するかもしれないということが認識されよう。し かしながら、これらの典型的な値に基づいて、ファイバの形式およびレーザにか かわらず、１０−８度７時の慣性航法精度に対する受入れることができる波形フ ァクタは１．６ないし２．４の範囲内でなければならないということが評価され る。

一般に、前述の議論および特定的には方程式１６は、変調された波の強度の平均 値、すなわち、く■。（ｔ）〉が、２τに等しい時間期間についての平均強度Ｉ 。（１）に等しいという想定に基づいており、この場合τはファイバループ１４ の過渡時間（すなわち、波がループを横切るのに必要な時間）である。たとえば 、変調周波数が、波形の整４数倍の期間がループの過渡時間に等しいようなもの であるような条件が満足される。この条件が満されないような状況に対しては、 変調している波形は、方程式１６の次のよここにおいて、王は検出システムの積 分時間である（たとえば、１時間）； ｔ　ｔａ波がループ１４を横切るのに必要とされる過渡時間である（たとえば、 ３ミリ秒）： １ｏ（ｔ）は時間の関数としての強度変調された波の強度である： Ｉｏ（ｔ’）は任意の時間ｔ′での強度変調した波の強度であり、ｔ′はｔ＋１ ’−と、ｔ−１との間にある；およびＱは波形ファクタ（定数）であり、これは 、たとえば、波形が完全なカー補償を与えるように選ばれるかどうか、または波 形が慣性航法の目的のために受入れられる補償を与えるように選ばれるかどうか に依存して、理想的な波形ファクタＱ１かまたは受入れることができる波形ファ クタＱ、のいずれかに等しい。これらの波形ファクタＱ１．Ｑ６に対する領域を 含む、例示的なそれぞれの値は上述の議論によって与えられた。

一般に、方程式２６は方程式１６よりもより正確な結果を与える。しかしながら 、方程式１６および２６の間の結果の差は変調周波数が増大するに従って減少す る。たとえば、適度に高い周波数、たとえば、１０メガヘルツよりも大ぎい周波 数については、方程式１６は方程式２６と実質的に同じ結果を与える。それゆえ に、選ばれた変調周波数、が比較的低い（１０Ｍｆ−１ｚ以下）ときはより複雑 な方程式２６を用いるのが好ましく、かつその場合変調された波の平均強度（無 限のまたは比較的長い期間にわたり）はループの過渡時間の２倍に等しい期間に ついての平均強度とは等しくない。しかしながら、いずれの場合においても、変 調周波数は位相変調器３８．３９のいずれかのものとは異なるべきである。

Ｆ５／、？ Ａ１コ　づｒ’（ロー１　イ士【　マ一一イヤクＩ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．　カー効果補償を有するファイバ光学リング干渉計であって、 光源と、 ファイバ光学材料からな′るループと、前記光源からの光を前記ループへ結合す るための手段とを備え、前記結合手段は前記光源からの前記光を、前記ループを 介して互いに逆方向に伝播する第１および第２の波に分割し、前記互いに逆方向 に伝播する波の電界は前記ファイバ光学材料からなるループにカー効果を生じ、 かつカー効果を減少させるように選択された波形に従って、前記互いに逆方向に 伝播する波を強度変調するための手段をさらに備え、波形強度の平方の平均値は 、平方された波形強度の平均値の定数倍に等しく、前記定数は１．６と２゜４と の間の値を有する、ファイバ光学リング干渉計。 ２、　前記定数は１．８と２．２との間の値を有する、請求の範囲第１項記載の 、ファイバ光学リング干渉計。 ３、　前記定数は、１．９−１／３α２１２と２．１＋１／３α２１２との間の 値を有し、ここにおいて、αは前記ファイバ光学材料の振幅減衰係数であり、１ 蚤よファイバループの長さである、請求の範囲第１項記載の、ファイバ光学リン グ干渉計。 ４、　前記波形は方形波である、請求の範囲第１項記載の、ファイバ光学リング 干渉計。 ５、　前記方形波のデユーティサイクルは５０％である、請求の範囲第４項記載 のファイバ光学リング干渉計。 ６、　前記互いに逆方向に伝播する波の一方の正規化された強度は少なくとも２ Ｘ１０−”だ番プ、他方の互いに逆方向に伝播する波のそれよりも大きい、請求 の範囲第１項記載のファイバ光学リング干渉計。 ７、　前記互いに逆方向に伝播する波の最大強度の和は１ＣＩ１１２あたり少な くとも１ワツトである、請求の範囲第１項記載のファイバ光学リング干渉計。 ８、　前記波形の周波数は少なくとも１０メガヘルツである、請求の範囲第１項 記載のファイバ光学リング干渉計。 ９、　前記変調された波の各々ごとに、不特定の時間期間についての平均強度は 、ループの過渡Ｒｆｌｔｌの２倍に等しい時間期間についての平均強度に等しい 、請求の範囲第１項記載のファイバ光学リング干渉計。 １０、カー効果補償を有するファイバ光学リング干渉計であって、 光源と、 ファイバ光学材料からなるループと、 前記光源からの光を前記ループへ結合するための手段とを備え、前記結合本設は 、前些光源からの前記光を、前記ループを介して互いに逆方向に伝播する第１お よび第２の波に分割し、前記互い−に逆方向に伝播する波の電界は、カー効果に 従って、前記ファイバ光学材料からなるループの屈折率を偏光し、かつ カー効果を減少させるため前記互いに逆一方向に伝播する波の伝播定数の強度に より重み付けされた平均値間の差を減少させるように選ばれた波形に従って、前 記光源の光と前記互い′に逆方向に伝播する波とを強度変調するための手段をさ らに備えた１、ファイバ光学リング干渉計。 １１、　前記互いに逆方向に伝播する波が前記ループを横切った後それらの波間 の位相差を検出するための検出システムをさらに備え、かつ を満足し、ここにおいて、 ■は検出システムの積分時間であり、 τは波がループを横切るのに必要な過渡時間であり、１ｏ（’ｔ）は時間の関数 としての変調された光源の光の強度であり、 ｌｏ（ｔ’）は、任意の時間ｔ′での変調された光源の光の強度であり、ｔ′は ｔ＋τとｔ−τの間にあり、かっＱは１．６と２．４の間にある定数である、請 求の範囲第１０項記載のファイバ光学リング干渉計。 １２、　前記波形の周波数は１０ＭＨｚよりも小さい、請求の範囲第１１項記載 のファイバ光学リング干渉計。 いに逆方向に伝播する波の極性とは無朋係である、請求の範囲第１０項記載のフ ァイバ光学リング干渉計。 １４、　互いに逆方向に伝播する光波をファイバ光学材料からなるループへ与え るように光学的に結合される、光源を有するファイバ光学リング干渉計における ＡＣカー効果を減少させる方法であって、 前記ループへ与えられる互いに逆方向に伝播される光波の少なくとも一方を強度 変調する、方法。 １５、　前記変調は方形波である、請求の範囲第１４項に記載の、ファイバ光学 リング干渉計におけるＡＣカー効果を減少させる方法。 １６、　前記変調は、波形強度の平方の平均値が、平方された波形強度の平均値 の定数倍に等しい波形に従っており、前記定数は１．６と２．４の間にある値を 有する、請求の範囲第１４項記載のファイバ光学リング干渉計のＡＣカー効果を 減少させる方法。 １７、　互いに逆方向に伝播する光波をファイバ光学材料からなるループへ与え るように光学的に結合された、光源を有するファイバ光学リング干渉計のＡＣカ ー効果を減少させる方法であって、 変調された波形強度の平方の平均値が平方された、変調された波形強度の平均値 の定数倍に等しいように前記互いに逆方向に伝播する改の各々を変調するための 波形を選択し、前記定数は２＋１／３α２１２と２−１／３α２１２との間の値 を有し、ここにおいて、αはファイバ光学材料の振幅減衰係数であり、１はファ イバルーズの長さである、方法。 １８、　互いに逆方向に伝播する光波を、ファイバ光学材料からなるループへ与 えるように光学的に結合された、光源を有するファイバ光学リング干渉計のＡＣ カー効果を減少させる方法であって、 互いに逆方向に伝播する光波の各々を強度変調させるための波形を選択し、前記 波形は、変調された強度の平方の平均値が平方された変調された強度の平均値の ２倍に等しくなるように選ばれており、かつ 前記干渉計のカー効果により誘起される長期ドリフトを減少させるため、前記波 形を、そのパラメータを調整することによって偏光する、ファイバ光学リング干 渉計のＡ”　Ｃカー効果を減少させる方法。 １９、　互いに逆方向に伝播する光波をファイバ光学材料からなるループへ与え るように光学的に結合される、光源を有するファイバ光学リング干渉計のＡＣカ ー効果を減少させる方法であって、 前記互いに逆方向に伝播する波が前記ループを横切るときにそれらの波が受ける それ゛ぞれの平均屈折率間の差を減少させるように選ばれた波形に従って、前記 互いに逆方向に伝播する波の少なくとも一方を強度変調する、ファイバ光学リン グ干渉計のＡＣカー効果を減少させる方法。 ２０、前記互いに逆方向に伝播する光波の最大強度の和はｉ　ｃｍ２あたり１ワ ツトよりも大きい、請求の範囲第１９項記載の、ファイバ光学リング干渉計のカ ー効果を減少させる方法。 ２１、　前記強度変調の周波数は少なくとも５ＭＨｚである、請求の範囲第１９ 項記載の、ファイバ光学リング干渉計のカー効果を減少させる方法。 ２２、　前記変調の周波数は、不特定の時間期間についての平均波強度は、ルー プの過渡時間の２倍に等しい時間期間についての平均強度に等しい、請求の範囲 第１９項記載の、ファイバ光学リング干渉計のカー効果を減少させる方法。