JPS5963510A - 光フアイバジヤイロ - 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】 （力　　要　　　約 この発明は、時計ｓｂ光、反時計＃Ｊ！ｌｌ光を、別異
の光ファイパル〜プに伝搬させた後に干渉させることと
した光フアイバジャイロに係る。

（イ）従来技術 光フアイバジャイロは、Ｓａｇｎａｃ効果を利用した回
転体の角測度測定装置である。

機械的可動部がなく、精度も高く、小型、軽量である、
など数多くの長所がある。

第２図は光フアイバジャイロの基本的構成を示す略図で
ある。

光源２１からのレーザ光は、ハーフミラ−２２で、２本
の光線に分けられる。２光線はレンズ（図示せず）を通
って、単一モード光ファイバルー１２３の両端へ入射す
る。−それぞれの光は、光フアイバループ２３の中を多
数回回ってループを抜は出し、他端から昌射しハーフミ
ラ−２２で合一する。合一した光は、前方の光検出器２
４に入射する。光検出器２４は、合一した干渉光の強度
を検出する。

時計廻シ光の振幅をＦ：ｒ、反時計廻シ光の振幅全Ｅｌ
とする。両方の光は、厳密に同一の光路上を伝搬するの
で、光路差がない。

Ｓａｇｎａｃ効果があるので、光ファイバループが角速
度Ωで回転していると、位相差Δθは２ｋＬａΩ Δ０　＝　−□　　　　　（１） が現われる。ｋはレーザ光の仮数、Ｌは光ファイバルー
プの全長、ａは光フアイバループの半径、Ωは角速度、
Ｃは真空中での光速である。

時計廻シ光、反時計廻９光の波動（光検出器面上での）
をＩｒ、Ｉｌで表わすと、 と書くことができる。光検出器の出力■はｔ　　＝　　
Ｉｌ、　　＋　　１１１２＝　　　Ｅｒ２　＋　　Ｅ□
　　＋　　２　　ＥｒＥｌｃｎｓΔθ　　　（４）とな
る。Ｅｒ、Ｅｌが一定であるとすれば、出カニから、位
相差Δθを算出する事ができる。

第２図の基本的な光フアイバジャイロは周知である。こ
れは、直流値の変化によってΔθ全測定するので、必ず
しも信頼性が高くない。

第３図に示すものは、本発明者が先に発明した光フアイ
バジャイロの光学系構成図である。

時計廻シ光と反時計廻り光をハーフミラ−２５，２６に
よって別異の光路へ取出し、ハーフミラ−２１によって
、両者を合一させて、光検出器２４で干渉光の強度を測
定する。そして、一方の分離された光路中に、音響光学
素子２８全挿入しである。

音響光学素子が周波数ω□で駆動されていたとする。す
ると、光検出器２４はｃｏｓ（ωｍｔ十Δθ）の形で位
相差を検出することになる。

（つ）従来技術の難点 光検出器に入る光は、光フアイバループを通過した時計
廻シ光と反時計廻シ光だけではない。ファイバ端面Ａ１
Ｂからの反射光、ファイバの後方散乱光、時計廻シ光（
ＣＷ　）、反時計廻り光（ＣＣＷ　）の光フアイバ内で
の干渉によるノイズ成分なども光検出ＭＲに入る。ノイ
ズが大きいと、気化が低下し、信頼性が低くなる。

いまひとつの難点は、装置を組立てる作業が困難である
、ということである。

光源と、ファイバ端との結合、ハーフミラ−で反則され
た光とファイバ他端との結合、ハーフミラ−でのＣＷ光
、ＣＣＷ光の重なシ合い、光検出器とＣＷ光、ＣＣＷ光
の光軸合わせなどが難しい。Ａ点、Ｂ点（ファイバ端）
と光検出器とを同時に調整しなければならないからであ
る。

時計廻り光、反時計廻シ光の強度は等しくするのが望ま
しいが、光フアイバループは１個であるので、これは難
しい。

に）本発明の光フアイバジャイロ 本発明は、これらの難点を解決することを目的とする。

本発明の光フアイバジャイロは、同一の光ファイバルー
プの中を、相反する方向へ光を通すのではなく、２つの
光フアイバループを使いそれぞれに、時計廻シ光、反時
計廻シ光を通すようにする。

第１図は本発明の光フアイバジャイロの光学系構成図で
るる。

レーザ光源１から出たコヒーレントな光は、ハーフミラ
−２で２本の光線に分割される。

一方の光線は、時計廻シ光用光ファイバルー１３に入シ
、この中を時計廻シに通過する。

他方の光線は、反時計廻り光用光ファイバ）ｖ　−プ４
に入シ、この中を反時計廻シに通過する。

時計廻り光及び反時計１１ｕ）光は夫々の光フアイバル
ープ３．４を出射Ｌ；ｌ；＆、第２ハーフ　ミー’　−
５で合体する。合体した干渉光は、光検出器６によって
強度検出される。

光フアイバルー１３．４の長さ、その他の光路部分の長
さを時計廻シ光、反時計廻シ光について同一であるとす
ると、（２）、（３）、（４）式が成立して、光検出器
の出カニとして、囲Δθを含む（４）式が得られる。位
相差Δθから、ファイバル−プの角周波数Ωを知ること
ができる。

光路長が時計廻シ光、反時計廻シ光について厳密に等し
くなくても良い。光源１の光がコヒーレンス長よシも、
光路差が小さければ、二光線の干渉が可能である。

光路差δが、時計廻シ光、反時計１［ｕ）光の間にある
とすれば、（４）式の部Δθのかわシに、Ｃ０５（Δθ
＋δ　　。

２卜「）か含まれた表式に従って、光強度が検出される
。

δ＝′Ａ／／４であれば、ｓｉｎΔθの形で、Δθを知
るととができる。

まだ、光フアイバルー１３．４の巻数が必ずしも同一で
なければならないという事もない。

光ファイバル−プ３．４の半径も、厳密に同一でなけれ
ばならない、という事もない。

一方の光フアイバルーズの長さｋＬ＋、半径をａｌ、他
方の光フアイバルーズの長さヲＬ２、半径ｋ　ａ２とす
ると、一般に位相差は、 と、光路差δによるものとの和になる。

なお、レーザのかわシに、スーパールミネセントダイオ
ードを光源として用いることもできる。

（４）本発明の効果 本発明の光フアイバジャイロ１は、２つの光ファイバル
−プを用いて、それぞれ一定方向に光を通すようにして
いるから、ファイバ端での反射光が光検出器に入ってノ
イズとなることがない。

またファイバ後方散乱光と、時計廻り光、反時計廻シ光
とが干渉してノイズとなることをも防ぐ事ができる。

また、光源と光フアイバ端面との（入射側）結合作業と
、それぞれの光ファイバから呂た光をハーフミラ−を調
節して光検出器上で干渉させるための光軸調整作業を独
立に行うことができる。目出度が大きいので、作業は楽
になる。

に）本発明の用途 この発明は、航空機、自動車、船舶、ロボット等、移動
体に搭載されるジャイロとして広い用途を持っている。

この発明は、光変調形の光フアイバジャイロにも応用す
る事ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の光フアイバジャイロの光学系構成図。 第２図は周知の光フアイバジャイロの基本的光学系構成
図。 第３図は音響光学素子を用いて、一方の光を変調した公
知の光フアイバジャイロの光学系構成図。 １　　・・・・・　・・・　　光　　　　　源２　・・
・・・・・・・　ハーフミラ−３，４・・・・・・・・
・　　光フアイバループ５　・・・・・・・・・　ハー
フミラ−６・・・・・・・・・光検出器 発明者　　　　　西　　脇　　由　　和西　　浦　　洋
　　三 特許出願人　　　住友電気工業株式会社第２図 第３図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）光ファイバル−プ内を伝搬する時計廻り光と反時
   計廻９光の干渉を利用した光フアイバジャイロにおいて
   、時計ＮＣ光用の光ファイ／＜）Ｖ−プと反時計量す光
   用の光フアイバループバジャイロ。
2. （２）時計廻り光と反時計廻シ光の光路差が、レーザ光
   の波長λの整数倍である特許請求の範囲第（１）項記載
   の光フアイバジャイロ。
3. （３）時計廻り光と反時計廻り光の光路差が、−レーザ
   光の波長λの（整数＋１％２）倍である特許請求の範囲
   第（１）項記載の光フアイバジャイロ。