JPS6060513A - 光学繊維ジヤイロスコ−プとその位相零化方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明の干渉計ジャイロスコープに係り、特に光学繊維
レーザージャイロスコープに関する。

〔従来技術とその問題点〕

近年、ザブナックの干渉計（Ｓａｇｎａｃ　ｉｎｔｃｒ
−ｆｅｒｏｍｅｔｅｒ　）において長く認められできた
現像を利用した光学繊維レーザージトイＵスコープが数
多く提案されている。そしてそれらのジＩｌイ［１スコ
ープは「光学繊維ジ１！イロスー１−プＪ　（，１，Ｐ
ｈｙｓ。

Ｅ、Ｓｃｉ、Ｉｎｓｔｒｕｍ　１９８３年第１６巻Ｐ５
・〜１５）にＪ３いて、カルシヨウ（Ｃｕｌｓｈａｗ　
）とジレス（Ｇｉｌｅｓ　）にＪ：り論じられている。

この光学繊維ジレイロスコープの基本原理は、コイル状
に巻かれた光学繊維を時計回りの方向おＪ：び反時計回
りの方向に伝播する光がわずかな時間で現れるというこ
と、従ってコイル状に巻かれた光学繊維がその軸に対し
て回転するときには、時計回りおよび反時泪回りの行路
の間で光学的な位相差が現れるということである。

さらに最近では、プール（ｌ’ｏｏｌ）による米国特許
第４．２７．３，４４１号あるいはカヒル（Ｃａｈｉｌ
ｌ）による米国特許第４，２９９．４９０号に示される
如き特徴を持ったジャイロが開発されている。これらの
特許で示されるにうな位相を零位にした光学的ジャイロ
スコープ（ジ１１イロ）は、光源と、光放射の第１部分
の固定周波数を調整するための第１の手段と、光放射の
第２部分の可変周波数を調整するための第２の手段とを
有している。これによって、測定づべき回転の感度の軸
を持った光行路が得られる。この光行路は変調された光
放射の上記第１部分がある方向においてこの光行路を横
切るように、そして変調された上記第２部分がその反対
方向においてこの光行路を横切るように配置される。第
１．第２の変調手段は光の第１．第２部分のいずれか一
方がその光行路を横切る以前に光の第１．第２部分にお
のおの同じように作用し、光の第１．第２部分のいずれ
か他方がその光行路を横切った後に光の第１．第２部分
におのおの同じにうに作用Ｊる。このジｌＩイロには、
光の第１．第２部分が光行路を横切るときに、感度の軸
のまわりで回転Ｊ°る光行路にｊ、ってもたらされる光
の第１．第２部分の間の位相差を示す信号を出力する手
段が備えられている。

また、この位相差を示す信号を積分づる手段ら備えられ
ている。この積分手段は上記の可変周波数を切換えて零
位相差の信号を出力づる。従って、上記の固定周波数と
可変周波数とのＺ・は、感度の軸のまわりのコイル状に
巻かれた光学繊維の回転率を示すことになる。

精密な光学繊維レーザージ１１イ０には上記の如き従来
技術を利用できるが、このようにすると零位相差を生じ
るように周波数を変えるために高価な周波数偏移装置を
設けることが必要になる。プールの上記米国特許におい
て議論されているように、通常は２つの音響光学装置が
用いられているが、これらは組立てが難しく高（ｌＩｌ
ｌである。また、比較的大きなパワーを必要とし、かつ
音響パワーが偏移してしまうという問題がある。これら
の問題に対する生産上の解決策（よ一般的には前回され
ていない。電気光学的な周波数偏移装置はＪ−り望まし
いものとして認められており、これらは光学的単側波帯
変調器の形で考えられている。しかしながら、現在の技
術ではこの型の適当な変調器は生産されていない。

〔発明の目的、概要および効果〕

本発明は上記の従来技術とは異った手法を採用している
。すなわち上記の如ぎ周波数偏移装置を備える代りに、
本発明は必要とされる零位相を得るために閉ループ中で
レーザー光源を駆動りるための手段を備えている。Δω
だけ異なった２つの周波数の光が光学繊維に沿って時計
ロリおよび反時計回りの方向に伝播することは、本発明
の最も重要な特徴である。これに対して従来技術では、
各々の方向に同じ周波数の光が伝播するようになされて
いる。適当な位相変調によっ′Ｃ′８々の周波数おＪ：
び方向を“標識づ【プされたムのとし、これによって望
ましい組合せのひとつを取り出ずことかでき、他の全て
の条１９は取り除かれるようにしている。このような概
念の複ｆｆｌざは装置のＩｉＤ単さをもたらず。本発明
の手法にＪ：れば低１ｉ１１ｉ格て信頼性があり、かつ
安定しており、」−ネルギー消費が比較的少ない構成要
素を用いることができる。

これによってジ１１イロス、５コープが従来のものに比
べて実質的に低価格になる。これらの利点は高い精度が
保たれる限りにおいて得られる。

上記の如き本発明の目的および利＋＝　Ｌｋ、図面を参
照した以下の説明においてより明（ＩＴｆに＜Ｋるであ
ろう。

〔発明の実施例〕

本発明の詳細な説明に先立って、その理解を容易にする
ため上記米国特許第４，２９９．４９０号（カヒル）に
示された零位相の光学繊維レーザ“−ジャイロについて
説明Ｊる。添ｆ＝１図面の第１図【Ｊそのブロック図で
ある。図示の如く、単一周波数のレー１１−１から発生
された光はビーム分割器２に送られる。ビーム分割器２
で分割された第１のビーム成分は箕質のレーザ７−振幅
変動を監視Ｊ−る検出器３に送られ、電子帰還システム
８において信号レベルを標準化する１＝めの利得制御増
幅器を補正する。分割された第２のビーム成分はビーム
分割器４によって分割され、反対方向に伝１１！ｉ　ｉ
る２つのビームを生じさせるようにしたコイル状に巻い
た光学繊維の各々の終端に送られる。この相対的な関係
の軸のまわりでコイルが回転づる場合には、２つのビー
ムの相対的な光行路長は変化づる。コイルが時計回り（
ＣＷ）に回φムするどきは、時計回りビーム（ＣＷビー
ム）の光行路は長くなるが反時計回りビーム（ＣＣＷヒ
ーム）の光行路は短くなる。その結果、２つのビームは
回転による非可逆的な（ｎｏｎｒｅｃｉｐｒＯｃａｌ　
）位相偏移を示ずことになる。光学繊維コイル５に入用
される前にＣＣＷビームは周波数偏移器６を通過させら
れ、他方ＣＷビームは光学繊ｌ１ｌ−Ｊイル５に入用さ
れてから周波数偏移器６を通過させられる。従って、光
学繊維コイル５を反対方向に伝播りる限りにおいては２
つのビームの周波数は責なるりれども、検出器７で合成
されたときには２つのビームの周波数は等しくなる。周
波数偏移器の機能には２つのものがある。第１は、光学
繊維」イル中で反対方向に伝播りる一方のビームの周波
数を、他方のビームの周波数と比べて相対的に変化させ
ることによって非可逆的な位相偏移をもたらし、これを
回転による非可逆的な位相偏移を零にりるために用いる
ことができるようにＪることである。

第２は、反対方向に伝播する２つのビームの間で振動性
相対位相偏移（位相振動）を生じさける１段を提供覆る
ことであり、それによつ（へＣ位相感知検出法を実行で
きるようにすることである。

回転率が変化づるど、回転率変化に比例りる振幅で位相
振動の第１の調波信号が検出される。この信号は電子帰
還システム８の同期復調器に与えられ、ここで調整され
て低周波成分が取り除かれる。

この回転率変化信号は回転率に比例りる電圧を出力Ｊる
積分器９に与えられる。

電圧制御型発振器（ＶＣＯ）１０は反対方向に伝播する
２つのビームに相対的位相偏移を生じさせ、回転率変化
による位相偏移を零にＪる。

ＶＣＯｌｏは回転率に比例Ｊる周波数に関するディジタ
ル信号を出力する。従来技術の説明において明らかにし
たように、安定した光学的位相偏移器６を製造Ｊること
は技術的な困り］１性があり、かつ生産コス］へも高い
。

第２図は本発明を説明するためのブロック図である。図
示の如く本発明で（よ上記の欠点を取り除＜　１＝めに
、振幅変調器（ａｍｐｌｉｔｌｌｄｅ　ｍｏｄＬｌｌａ
ｔｉｎ（］ｄｒｉｖｅｒ　）　１１によって駆動さけら
れる光源１０を価えるようにしている。かかる実施例に
おいで光源１０は高輝度ダイオードと呼ばれるしのてあ
って、例えば米国ニュージＶ−ジー州のゼネラルオプト
ロニクス社により製造されモデルＮｏ。

Ｇ　ＯＬ　Ｓ　３０００と名付【プられたものがある。

また発光ダイオードあるいはレーザーダイオードを用い
てもよい。光源１０は後方散乱ノイズを減らずために広
い光学スペクトルを持つようにり゛ることが望ましく、
またカー効果（＋（ｅｒｒ　ｅｒｅｃｔ）を減らすため
にガウススペクトル形状（Ｇａｕｓｓｉａｎｓｐｅｃｔ
ｒｕｍ　５ｌｌａｐｅ　）を有するようにすヘキテアル
。

振幅変調器１１は上記のゼネラルＡブ１〜ロニクス社に
にり製造されモチ１ルＧＯＡＮ△と名（ｊｌりられたア
ナログレーザー送信器を用いてもｊ、い。光源１０から
の光の振幅はリード線１３から入力される駆動電圧にも
とづいて変調される１、この駆動電圧は制御ユニット１
５において発生されるが、そのユニットの詳■１は第３
図を参照しｌ、：肝門において後述する。

変調された光源ビーム１２はビーム分割器として機能す
る方向性光学カプラ１４に導かれる。このビームの一部
分は偏向要素１６を介しＣ送信され、第２の方向性光学
カプラ１８に送られる。これらの方向性カプラとしては
、米国イリノイ州オーランドパークのアンドロウ（Ａｎ
ｄｒｅｖ）社で製造されＤ−ファイバカプラと名イ」け
られた−ｂのを用いることができる。また偏向要素１６
としては英国ウインヂエスターのヨークテクノ１］ジー
（Ｙｏｒｋｒｅｃｈｎｏ　ｌ　ｏｇｙ　）礼で製造され
たものを用いればＪ、い。

第２の方向性カプラ１８は第１の光学分校２０を介して
光学ｉｌｌココイル６に接続され、また第２の光学分枝
２２を介してもこれに接続されている。方向性カプラ１
４．１８および偏向要素１６は第１図に示す従来装防に
関連して説明したものと類似している。可逆的光学繊維
方向性カプラの適当なものは、Ｒ，Ａ、バー７（Ｂｅｒ
ｇｈ　）によってＪ　ｕｌｉ−モード光学繊維コン＞ｋ
　−ネンｌ−（ＳｉｎｇｌｅＭｏｄｅ　Ｆｉｂｅｒ　０
ｐｔｉｃ　Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ　）　ｊ　（ＳＰＩＥ
、Ｖｏｌ。

３２６、Ｆｉｂｅｒ、０ｐｔｉｃｓ−Ｔｅｃｌ＋ｎｄｏ
ｇｙ　−８２（１９８２）Ｐ、１３７　）において図示
されている。標Ｗ・的な位相変調器２４は光学分枝２２
中に介挿されており、これはＡＣ位相判別検知を実行す
るために反対方向に伝播するビームの間の振動性相対的
位相偏移を生成することを目的としており、かつ好まし
く、ない信号成分を排除することを可能にさけている。

現在用いられている位相変調器は、デービス（Ｄａｖｉ
ｓ　）とエゼキール（Ｅｚｅｋｉｅｌ　）によって［閉
ループ低雑音光学繊維回転センサ（Ｃ１ｏｓｅｄ　−Ｌ
ｏｏｐ、　Ｌｏｗ　−Ｎｏｉｓｅ　Ｆｉｂｅｒ　−０ｐ
ｔｉｃ　Ｒｏｔａ口ｏｎ　５ｅｎｓｏｒ　）　Ｊ（０ｐ
ｔｉｃｓ　Ｌｅｔｔｅｒｓ、　１９８１　年１０月Ｖｏ
ｌ、６．Ｎｏ、　１０．Ｐ２Ｏ３）で説明された通常の
型のものである。図示の回路部分における位相変調器２
４の場合には、時計回り（ＣＷ）ビームは光学繊維コイ
ル２６の全体を渡った後で位相変調し、点２８で光学繊
維コイル２６を離れる。これに対して反時泪回り（ＣＯ
Ｗ＞ビームは光学繊維コイル２６に入る前に位相変調す
る。結果として反対方向に伝播するビームは、光学繊維
コイルを渡っている間は振動性の相対的位相偏移を示Ｊ
ことになる。第２の方向性カプラ１８を通って戻ってき
た信号は偏向要素′１６で偏向する。その後、ビームは
上記の第′１の方向性カプラ１４を通って分割され、混
合されＩこ信号は光検出器３４に与えられる。制御ユニ
ット１５は光検出器３４の出力４２によって駆動され、
以下に説明するように変調器２４に与える信号をリード
線３０を介して出力する。制御ユニツ１〜１５はまたリ
ード線４０を介して信号を出力してＪ３つ、この信号は
ジャイロ感度機構（換言すれば光学繊維コイル）の回転
軸３８のまわりの回転を示１ジャイロ出力を構成してい
てる。このような光検出器３４としてはＲＣＡから販売
されシリコン光検出器モデルＣ３０８１５と分類された
ものを用いることができる。

第４図は本発明の理解を容易に覆るための説明図で、光
源と光検出器の間の信号の移送を数学的に示すものであ
る。振幅変調器１１によって変調されない場合には、光
源１０はＣＯＳω。しρ形で連続波信号を出力する。下
記の様の式−は−膜化することができかつ１００％の変
調は要求されないけれども、簡単にするために振幅変調
器１１が１００％の変調を実行し、そのために変調波形
がＣＯＳ　（Δωｔ／２＋ φ　ｓｉｎω　（ｔ＋τ）〕 ０ｍ であると仮定する。変調された光源からの光の電気的ベ
クトルは Ｅ＝ｃｏｓω　ｔ−ｃｏｓ（Δωｔ／２＋φ　ｓｉｎω
　（ｔ＋τ）〕 Ｉｌｌ ＝ｃｏｓ　（ωｏ　ｔ＋Δωｔ／２＋φ０ｓ　ｉ　ｎ　
ωＩＩＩ　（ｔ＋ｒ）　）　＋ｃｏｓ（ω　ｔ−Δωｔ
／２−φ　ｓｉｎ ０ ω　（ｔ＋τ）） で表わされる。第４図には上記の式の構成要素で明確に
された高域（上）側波帯および低域（下）側波帯を含む
変調光出力が示されている。各々の側波帯は位相振幅項
φ。と位相変調周波数についての項ω□を含ｌυでいる
。光がコイルを通る時間の遅れはτで示されている。回
転率の太きざとして、また位相を零位にするエラー信号
の成分としてジャイロの出力に現れることが望まれると
、Δωなる項が現れる。変調器出力の高域側波帯成分お
よび低域側波帯成分は各々コイル２６を部品１回りおよ
び反部割回り方向に通過しているので、２つの時計回り
ビームと２つの反部Ｂ１回りビームは第４図に示された
ようにコイル２６を通っていく。

回転のためにコイルには、φＮＲなる項で示される非可
逆位相偏移が生じる。従って、以下の説明で明らかにな
るにうに、時間間隔τににつて近らされる光に加えて、
位相変調器２４はＣＷ他信号φｏＳｉｎωｌｌ１ｔの位
相偏移を（Ｊ加し、ｃＣｗ信号にφ　ｓｉｎω、（１−
τ）の位相偏移を付加する。光検出器３４に達する光信
号は第４図に示されるように、２つの時計回り成分と２
つの反部４回り成分になって現れる。これまで仮定して
きたように、比例定数と小さな共通の近れを除くことに
よって、光学検出器に達するＩｓ計回りの光信号を ＥＣ，ｌＩＣＯ８〔（ω。＋△ω／２）（ｔ−τ）＋　
２　φ　Ｓ　ｉ　ｎ　ω　１−−ト　φＮＲ／　２　〕
ｍ （△） −１−ＣＯ８（（ω。−Δω／２） （ｔ−τ）＋φＮ、／　２　）　（Ｂ　）と表わすこと
ができる。第１の項をＡと呼び、第２の項をＢと呼ぶ。

同様に ＥｃｃＷ−ＣＯ８〔（ω０＋Δω／２）（を−τ）＋φ
ｏｓｉｎ ω　ｔ＋φ。ｓｉｎω□ （を−τ）−φ　／２）　（Ｃ） Ｒ −＋−ｃｏｓ（（ω０−Δω／２） （を−τ）−φ　ｓ　ｉ　ｎ０ｍし ＋φ　ｓｉｎω。、（１−τ）− 〇 φ、、／２）　（１）） と表わすことができ、第１の項をＣど叶び、第２の項を
Ｄと呼ぶ、Ａ項において注意１Ｊべきことは、先の電気
的ベクトルの式において示された条幅変調器からの位相
変調φ。ｓｉｎω１ｌｌ（シ１−τ）は、コイルの遅れ
の後にφ　Ｓｉｎω１ｌｌｔどなり、］イル位相変調器
からの同様の項に加えられ−（いるということである。

またＢ項において注意゛リベぎことは、先の電気的ベク
トルの式に示されるように２つの位相変調器は反対符号
を持っているので、これらが滌滅されていることである
。

恒等関数 ｓｉｒ＋ｃｒ−ｓｉｎβ−２ｃｏｓ １／２（α＋β）−ｓｉｎ１／２（α−β）を用いると
、Ｄ項において 一φ　（ｓｉｎω　ｔ−５ｉｎ θｍ （ωｌ１ｌｔ−ω□τ）〕− ＝２φｏ　（ＣＯ３（（Ｚｌ、、ｔ／２＞・ｓｉｎ　（
ω□τ／２）〕 である。

ここでＣＯ８（（ｄ、ｒ／２）＝Ｏ，Ｓ　ｉ　ｎ（ω□
τ／２）−１となるようにω□を選ぶ。恒等式 ％式％ （） により０項において φｏ（Ｓ　：　ｎωＨＬ　＋Ｓ　！　ｎ　（Ｏ１１’ｌ
−、−ω□τ）〕−２φｏ（Ｓ＋ｎ（ωｍｔ−ω、τ／
２）ＣＯ８（ω□τ／２）〕 である。

これらの変形によってＥｆＪおよびＥ。Ｃ１４はそれぞ
れ Ｅ　（：ｗ＝ｃ　ｏ　ｓ　（（ω０＋Δω／２）（を−
τ）＋２φ　ｓｉｎω　ｔ＋φ　／２’）　（Ａ）Ｏｍ
　ＮＲ →−ｃｏｓ（（ω。−Δω／２＞（ｔ−τ）＋φＮＲ／
２）、　（Ｂ） Ｅ　＝Ｃ０３（（ω　＋Δω／２） ｃｃｗ　。

（を−τ）−φＮＲ／２〕（Ｃ） ＋ｃｏｓ　（（ω０−Δω／２） （を−τ）−２φ　ｓｉｎ ω　を−φＮＲ／２〕（Ｄ） と表わ１ことができる。

恒等式 ％式％ （） を用いてこれらの式の積を衣用する。

Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄ項はいずれも光周波数の項ω。

を含んでいるので、光の流れにおいては注目に値しない
２つの光周波数を無視することができる。

ΔωτとφＮＲが一緒に現れるのはＡＤ、１３Ｃという
積の場合だけであって、これらは異なる光周波数のもの
が反対方向に行く場合だけである。

再び簡単にするために比例的な要素を取り除くと、下記
のようになる。

ＡＤ＝ｃｏｓ　（Δωｔ−Δωτ＋φ旧（→−４φｏ　
Ｓ　ｉ　ｎωｍｔ） ＢＣ＝ＣＯ５（Δωを一Δωτ−φＮ１０ＡＢ＝ｃｏｓ
　（Δωを一△ωτ」−２φ。

Ｓｉｎωｌｌ１ｔ） Ｃ’Ｄ＝ｃｏｓ（Δωを一Δωτ＋２φ０Ｓｉｎωｌｌ
１ｔ） ＡＣ＝ｃｏｓ　（φＮＲ＋　２　φ。　ｓ　ｉ　ｎ　ω
□　し　）Ｂ　Ｄ　＝　ｃ　ｏ　ｓ゛−（φＮＲ＋　２
φｏｓｉｎｏ）Ｉｌｌｔ）第３図は制御ユニット１５の
説明図で、このユニットは上記の６つの式に現れる要素
を処理する。

一般式に知られている位相判別検知器４１ま、上記６つ
の式によって示される信号成分を含む光検出器３４から
の信号を受信する。

恒等式 ％式％ ） ） ） ｃ　ｏ　ｓ　（ｕ　５ｉｎｘ）の形の項はベッセル環Ｊ
ｏ。

Ｊ２．・・・を生ビさせ、ｓ　ｉ　ｎ　（ｕ　５ｉｎｘ
）の項はＪｌ、Ｊ３・・・を生じさＶｌかっ我々はω、
の揚台の項にだけ興味があるので、上記Δ１〕の第２の
部分のみを存続させて下°記の式のようにりることかで
きる。なお、ＡＢ項等についても同様に考えることがで
き、 ＡＤ＝−ｓｉｎ（Δωを一Δωτ十φＮ１（）（２Ｊｉ
　（４φ０　）　Ｓ　！’　ｎ　ｏン、ｌｌ　ｔ　）Ｂ
Ｃ＝Ｏ ＡＢ＝ＣＤ＝−ｓ　ｉ　ｎ　（ΔωＬ−Δωτ〉＜２Ｊ
１　＜２　φｏ　）Ｓ！ｎ　ωｌｎ　に　）ＡＣ＝ＢＤ
＝−ｓ　ｉ　ｎ　（φｌ１ｌ）（２Ｊｉ（２φ０）ｓｉ
ｎωｌｌ１ｔ） となる。

従って制御ユニット１５は上記の最後の４つの式により
示されるように、３つの項の簡単な組合せで処理動作を
する。位相判別検知器４４はｓｉｎω、ｔによってこれ
らの項の含１１を乗算し、その結果の信号をローパスフ
ィルタ４８に与える。

ローパスフィルタ４８の出力５０からはＥ　＝−２（Ｊ
ｌ　（４φｏ　）　ｓ　ｉ　ｎ　（Δωｔ一Δωτ＋φ
ＮＲ〉＋２Ｊ１　（２φｏ）　ｓ　ｉ　ｎ（Δωを一Δ
ωτ）→−２Ｊ１　（２φ０）ｓｉｎφＮＲ） なる信号が出力される。

この数式はベッセル関数解析を用いてより簡単にするこ
とができる。

次にＪｌ　（２φ）＝０となるようにφ。を選ぶと、最
初の非零根の場合には Ｊｌ　（２Ｘ　１．９１５８）−０となり、Ｊｌ　（４
ｘ　１．９１５８）＝ Ｊ１　（７，６６３４＞＝０．１６７３となる。これに
よって、 Ｅ８＝−２ｘ　Ｏ，１６７３ｓｉｎ （−△ω　τ　＋　φＮＲ＋　Δ　ω　し　）となり、
最後の２つの項はＪ２　（２φ。）によって消去される
。

次にΔωを項は△ωｔだ（プ低い方へ偏移さμるｌ〔め
の広く知られた電子信号の単側波変調器５２にＪ：って
取り除かれる。ｓｉｎΔωしを型枠−りるということだ
けでは通常は十分ではない。なぎなら、Δωｔ〈５０Ｈ
７ａ′）場合ニハ特に１００１−ｌ　ｚのサーボ通過帯
域（ｓｅｒｖｏ　ｐａｓｓ　ｂａ＋＋ｄ　）の中に余り
の２△ωを項が残っているからである。この下方への偏
移処理は恒等式 を用いて表わすことができる。ここでαを（−Δωτ＋
φＮＲ）どし、βをΔωｔとし、（−Δωτ十φＮ１（
）はほとんど零と言えるのでＣＯＳα−１とすると、 Ｅ′　３−−０．３３４６〔５ｌｎ（−Δωτ＋　φＮ
Ｒ−ト　△　ω　ｔ）−ｓｉｎ　Δ　ω　し　〕／ＣＯ
ＳΔωを −−０，３３４６５ｉｎ（−△ωｒ １φＮＲ） となる。この可変のＥ′５は第３図に示Ｊ単側波変調器
５２の出力５６に対応しており、より一般的には位相を
零にするジトイロのエラー化である。

これは第１図の従来装置におりる電子帰還シス１ム８か
らの出力信号と形式にＪ３いて同一である。

（−Δωτ＋φＮＲ＋Δωし）の正弦＜５ｉｎｅ）Ｊ＞
よび余弦（ＣＯ３ｉｎｅ）が共に生じるということが要
求されることはなく（それを要求りること＆Ｊこの場合
には困難である）、Δω１が情報帯域幅以内にあっても
またそれ以上であっても、上記の式は働くことになる。

ｃｏｓα＝Ｃ０Ｓ　（〜Δωτ十φＮＲ）をＣＯＳα−
１まで十分に近似できるということは、単側波変調のこ
の形の場合には非常に大切なことである。そしてこれは
、（−△ωτ」−φＮＲ）はサーボループによって零に
されるのでもちろん正しいことである。

前述の式の８０項からのＡＤ項の分離には、光源の位相
変調とコイルの位相変調が必要どされる。

これら位相変調のいずれか一方たりでは、ＡＤおよびＢ
Ｃの他方を排除する方法は１−ノられない。

サーボループを完全なものにするために、単側波変調器
５２の出力５６は通常の積分器乏５８にＪ、って藏過さ
れ（−過は他のフィルタによってしよい）、積分器５８
の出力６０は通常の重圧制御型発振器（ＶＤＯ）６２に
与えられる。ＶＣＯ６２の出力６４は通１ニジの電子的
な位相変調器６６に与えられており、この位相変調器６
６は振幅変調器１１に与えるための電子的な信号を出力
１゛る。

ＶＣＯ６２の第２の出力はリード線４０を介して出力さ
れるが、これは回転数に比例する周波数についてのディ
ジタル信号である。ＶＣＯ６２の第２の出力はまた単側
波変調器５２の第２の入力５４にも与えられる。変調さ
れた固定周波数ω１１１の必要性を生じさせるために、
発振器７０はり一ド線８０を介して第１の増幅器７８に
固定周波数を供給する。この増幅器７８の出力は制御ユ
ニツ［〜１５の第１の出力として機能し、リード線３０
を介して第２図に示づ光学的位相変調器２４の人力に与
えられる。発振器７０はまたリード線７６を介して第２
の増幅器７２には接続されており、この第２の増幅器７
２はリード線６８を介して位相変調器６６の第２の入力
に、異なった利１ｑではあるが固定周波数ω、ではない
駆動信号を与える。

ベッセル関数の最も簡単な解法は、位相変調の振幅φを
位相変調器２４および光源駆動用の振幅変調器１１に対
して同じであると仮定することである。そしてさらに、
周波数ω□は位相変調器６６と、５ｉｎ（ω□τ／２）
−１にする光学的な位相変調器２４の両方に対して発振
器７ｏにより発生された周波数であると仮定することで
ある。しかしながら、ここで明らかにしｌ〔ような最も
簡単な解法から一般化された解法に切換える場合には、
これらの条件は変えられる。すなわち、始動されたユニ
ットのためのφ、Ｉ３Ｊ：びω　は異なった値のｍ ものが使われ、かつ１００％より４〕少い変調率が採用
される。

本発明はまｌこ他の非相互位相偏移の測定、たとえばフ
ァラディ効果電流の測定にム用いることができる。

なお本発明はここに説明したしのに限定されるものでな
く、適宜変形して実施Ｃきるものであることは言うまで
もない。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の光学的ジレイ［１のブロック図、第２図
は本発明のブロック図、第３図は第２図に示９制御ユニ
ツ！への詳細なブ［１ツク図、第４図は本発明の異なる
回路の点にｄ３りる信号を説明する説明図である。 １６・・・偏向要素、２６・・・光学繊維コイル、３８
・・・回転軸。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　光源と、 光源を駆動づるための位相変調手段と、感度の軸のまわ
   りに回転可能な光学繊維＝ｊイルど、 該光学繊眉１コイルを通っでＨいに反対１）向に伝播づ
   るビームを生じさＵるために、前記）に源／Ｊ）ら該光
   学域キ（］コイルまでを光学的に１とも“、りる接続手
   段と、 前記接続手段および光学１１Ｋ　］イルの中間に接続さ
   れ、該光学繊維コイルに入る前に第″ＩＯ）方向に伝播
   するビームの位相を光学的ｔこ変Ｆｉｔ！ｌ　ｕ、該光
   学繊維コイルを出た後に第２の反対方向に伝播するビー
   ムの位相を光学的に変調−リ″るための手段と、光学的
   に位相変調された反対方向に伝揺り−るビームを受光し
   、前記光学繊維コイルの回転率に応答覆る信号を出力す
   る光検出手段と、 入力端子が前記光検出手段の出力端子に接続され、該光
   検出手段からの出力信号を前記光学繊維コイルの回転率
   に応答する可変周波数信号に変換して出力する制御手段
   と、 該制御手段の出力を、位相変調された光源駆動信号を発
   生させるための光源駆動手段に与える帰還手段とを備え
   る光学Ｎ！＆維ジ【・イロスコープ。 ２、　前記制御手段は、前記光検出手段の出力に接続さ
   れた第１の入力を有し、かつ固定の１３．ｒ〜（周波数
   を入力１−る第２の入力を有Ｊ８位相’ｌｉｌ別検知器
   を備える特許請求の範囲第１項記載の光学繊組（ジャイ
   ロスコープ。 ３、　前記制御手段【よ、第１の人力が前記位相判別検
   知器の出力に接続され、その第２の人力がエラー信号に
   接続され、回転率の大きさを示づ変調信号を出力する単
   側波変調手段を更に備える特許請求の範囲第２項記載の
   光学繊組ジＡ・イロスコ−プ。 ４．　前記制御手段は、電圧制御型発振器と、前記単側
   波変調手段および該電圧制ｔｉｌｌ型発振器の入力の間
   に接続された積分手段とを更にイボし、該電圧制御型発
   振器から前記エラー信号である可変周波数信号を出ツノ
   するにうにした特許請求の範囲第３項記載の光学繊維ジ
   ャイロスコープ。 ５、　前記制御手段は、前記電圧制御型発振器の第２の
   出力に接続された第１の入力おにび固定周波数を入力す
   る第２の入力を有し、該電圧制御型発振器からの可変周
   波数信号を位相変調し、前記光源駆動手段に与えられる
   制御手段出力信号を発する手段を備える特許請求の範囲
   第４項記載の光学繊維ジャイロスコープ。 ６、　光源からの光の振幅変調を絶え間イ【り行うステ
   ップと、 この振幅変調された光を２つのビームに分割するステッ
   プと、 感度の軸のまわりに回転する光学繊維コイルのまわりを
   反対方向にビームを伝播させるステップと、 前記光学繊維コイルに入る前に第１の反対方向に伝播す
   るビームに光学的位相変調を生じさせるステップと、 前記光学Ｖ＆維ココイルら出た後に第２の反対方向に伝
   播づるビームに光学的位相変調を生じさせるステップと
   、 位相変調されて反対方向に伝播覆るビームから前記光学
   ！！維ココイル回転率に応答づ゛る光検出信号を得るス
   テップと・ 前記光検出信号を対応する可変周波数信号に変換するス
   テップと、 回転によって、前記光学繊維コイル中の非可逆位相偏移
   をある程度までなくすように、前記光源からの光の振幅
   変調に影響を与える！こめに前記可変周波数信号を表示
   する信号を帰還するステップとを備え、前記可変周波数
   信号の可変周波数は前記光学Ｉｌｌココイル回転量であ
   るようにした光学繊維ジャイロスコープの位相零化方法
   。 ７、　前記光検出信号を対応号る可変周波数信号に変換
   づるステップは、固定の周波数で該光検出信号の位相を
   検出づるステップを含む特許請求の範囲第６項記載の光
   学繊維ジトイロスコープの位相零化方法。 ８、　前記光検出信号を対応する可変周波数信号に変換
   するステップは、前記可変周波数信号で該光検出信号を
   単側被変調するステップを含む特許請求の範囲第７項記
   載の光学繊維ジＶイロスーＩ−ブの位相零化方法。 ９、　前記単側被変調されＩＣ信号は、前記光源の振幅
   変調を制御する信号を帰遠り゛るために、固定周波数で
   変調された発振を生じさＵるＪ、うにした特許請求の範
   囲第８項記載の光学絨郭ジトイ１」スコープの位相零化
   方法。 １０、光源と、 該光源を駆動するだめの振幅変調手段および固定された
   位相変調周波数で位相変調された可変周波数正弦波形の
   出力源を有し、前記振幅変調手段を制御づるための信号
   発生手段と、 測定されるべぎ現象に応じて非可逆位相偏移を生じさせ
   る光学繊維コイルと、 該光学ｍ維コイルを通って互いに反対方向に伝播するビ
   ームを生じさせるために、前記光源から該光学繊維コイ
   ルまでを光学的に接続ηる手段と、前記固定された位相
   変調周波数で前記反対方向に伝播するビームの位相を光
   学的に変調Ｊるために、前記光学繊維コイルの行路中に
   非対称に置かれた手段と、 前記非可逆位相偏移と前記可変周波数によって生成され
   る第２の非可逆位相偏移の両方に応答づる信号を発する
   ための、前記反対方向に伝播するビームを受光づる光検
   出手段と、 位相変調周波数の選ばれ１〔倍音の周波数で望ましくな
   い信号成分を消去するように、周波数とこの位相変調の
   振幅を設定する手段と、 前記光検出手段からの信号を、その合ｈ１値が少ないと
   きの前記２つの非可逆位相偏移の代数的合計のみの関数
   である信号に変えるための（、″ｉ号処１１１！手段と
   、 前記２つの非可逆位相偏移の代数釣合８１に応答する信
   号が、前記可変周波数が調整されることによって消去さ
   れるようにする調整手段とを備え、前記可変周波数は測
   定されるぺぎ現像のｍとして出力されるようにした光干
   渉Ｎｌ’　。