JPS606823A - フアイバ光学回転センサ - 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】 工旺 この発明は、ジャイロスコープのような回転レンサに関
し、特に拡大されたダイナミックレンジを有り゛るファ
イバ光学回転セン４ノ゛に関する。

ファイバ光学回転センサーは、典型的には、ファイバ光
学物質からなるループを備えており、ループのまわりを
互いに反対方向に伝播する光波が、これに結合される。

ループが回転すると、周知の［υフナツク効果（３ａｇ
ｎａｃ　ｅＨｅｃｔ）　ＪにＪ：す、互いに反対方向に
伝播する波の間に相対的に位相差が発生し、該位相差の
爪は、ループの回転速度に対応するものである。この互
いに反対方向に伝播づる波は、再結合されると、干渉し
て強め合いあるいは弱め合いが起こり、ループの回転速
度に応じた強度変化を有す゛る光学的出力信号を発生す
る。回転の検出は、通常、この光学的出力信号の検出に
より達成される。

低い回転速度に対してのファイバ光学回転センサの感度
を向上させるために、様々な技術が開発されてきた。し
かしながら、これらの技術は、極めて人ぎな回転速度に
対しては役立たない。なぜならば、この出力機能は、様
々な回転速度において繰返し現われがちであり、そのた
め観察さ←た１４Ｉ定の出力信号波形の原因となり得る
同一出力信号波形を有する、可能性のある回転）＊度の
出力信号から決定づることができないからＣある。

この発明は、Ｊｚり大きな回転速度に対してファイバ光
学ジャイロスコープのダイナミックレンジを拡大覆る手
段を提供σる。

１１頒１」 この回転センサは、ａ）光源からの光を、検出ループの
まわりに反対方向に伝播づる２個の波に分割し、かつ１
））光学内用カイ３号を与える！こめに反対方向に伝播
Ｊる波を結合づる、フッ・イム光学方向性結合器のよう
なづべてのファイバ光学部品を備える。与えられた光、
反ｉＪ　方向に伝播りる波および光学的出力信号の適切
な俯光が、ファイバ光学偏光器Ｊ３よびファイバ光学偏
光ｆｆ１ｉ　Ｏ１ｌ器により確立され、制御されかつ麗
持される。；す！続的なストランド（ｓｔｒａｎｄ）か
らの光学的出力信号を該光学的信号の強度に比例する電
気信号を出力づる光検出器に結合づ−るために、第２の
゛ノアイハ光学結合器が設けられている。

この回転センサの動作安定性および感度の改氏は、第１
の位相変調器を用いる第１調波周波数における反対方向
に伝播づる波の位相変調により、ならびに光学的出力信
号強度の第１調波成分を測定づるための同期あるいは位
相検出装置を用いることにより達成される。ここに開示
された検出装置では、この第１調波成分の振幅は、ルー
プの回転速度に比例づる。

ダイナミックレンジの拡大をもたらすこの検出装置の改
良点は、第１周波数の第２調波である伯の周波数におＩ
プる逆方向に伝揺りる光信号を位相変調するための第２
の位相変調器を使用づること、ならびに第２調波位相変
調の振幅を制す１１するための帰還ループを使用するこ
とを含む。帰３！誤差信号は、光検出器およびロック−
イン増幅器を備える位相検出器により発生される。この
帰還信号は、光検出器からの出力信号中の第１調波成分
の振幅に比例づる。帰還誤差修正変調器は、サグナック
位相シフトにより生じる光学的出力信号中の第１調波成
分の振幅をキャンセルしあるいは制限するように、この
帰還誤差信号により、第２の位相変調器への第２の調波
駆ｙｊＪ信号の振幅を制御Ｊる。

さらに他の改良は、回転により生じる光学的出力信号の
第１調波成分をキトンヒルＪる。第２調波位相変調の振
幅に、位相機能により関連づ（プられる回転速度データ
を、メモリ内に記１０りることを備える。サグナック効
果により生しる第１調波のキャンセルまたは制限に十分
な第２の調波の「相殺（キャンセレーション）」振幅は
、アドレスとじての相殺信号の振幅を用いるメモリをア
クヒスづることにより回転速度に変換される。そのよう
にアクセスされた回転速度データ（よ、次に直接用いら
れることができ、または吠グナツク位相シフトもしくけ
回転速度を表わづように翻訳され得る信号に変換され１
ａる。

（偏光変調により直接的にあるいは間接的のいずれかに
Ｊ：す）位相変調器により生じた光学的出力信号の奇数
調波に４３ける振幅変調が、特定の周波数に４５ける位
相変調器の動作により除去され１（することがわかった
。用いられたこの検出装置ｔま、奇数調波〈（−なわち
第１調波）のみを検出づるので、振幅変調により誘起さ
れた位相変調の影響は、このような周波数にお【プる動
作により除去され得る。このことは、回転検出における
大きな誤差源を除去し、それによって回転センサの精度
を向上させることを意味する。

好ましい実施例の註　な亡ｒ この発明の好ましい実施例の議論を進める前に、この発
明において用いられる基本的な回転センリ′の議論が、
改良点を完全に理解Ｊ−るために必要である。第１図は
、この発明ｋＪ５いて用いられているような回転レンチ
を示づ。この回転センサは、光ファイバ１２からなる連
続的／ｃｉ：長さ部分すなわちストランドに、光を導く
ための光源１０を含み、この光ファイバ１２の一部（よ
検出ループ１４となるように巻回されている。ここで用
いられているように、参照番号１２は、光ファイバの全
体の連続的なストランドを示すものであるが（Ａ、Ｂ。

Ｃなどのような）補助記号を有する参照番号１２は光フ
ァイバ１２の部分を示すものとづる。

図示した実施例では、光源１０は、０．８２ミクロン程
度の波長を有する光を発生づる、刀すウム砒＊　（Ｇａ
　Ａｓ）レーリ゛を備える。特定の例によれば、光源１
０は、ニコージ１７−ジ州、リウスプレインフィールド
、ハトレーＩ」−ド３　Ｑ　０５のジェネラル・オプト
ロニクス・コーホ１ノージヨンにより市販されでいるモ
デルＧ　Ｏ−１，）　Ｉ　Ｐレーリ゛ダイΔ−ドでにい
。ストランド１２のようなノアイバ光学ストランドは、
たとえば外径８０ミク１１ンＪ３よびコア径４ミクロン
のような中−し−１・）Ｋファイバであることがりｆま
しい。ループ１／ｌは、スプールあるいは他の適当な支
持部（図示せず）のまわりに巻回されたファイバ１２の
少数個の谷かれた部分を備える。特定の例にＪ：れば、
このループ１４は、１４ｃｍの径を有１ノる形態には（
１丁’Ｉ　０００回巻かれてい【もよい。

好ましくは、ループ１４は、中心から巻さな（ｔめ対称
に巻回され、そのためループ１７Ｉの対称点【ｊ近接し
ている。このにうな対称１」は、軽＋１；’Ｉ的に変化
づる温度勾配および圧力勾配が７４いに逆方向に伝播Ｊ
る双方の波に類似の影響を与えることをｊす能とするの
で、このことは回転センナの周囲の感度を減少させると
考えられる。

光源１０からの光は、ファイバ１２を光源１゜に当接さ
せることにより、ファイバ１２の一方端部に光学的に結
合される。光を導きかつ処理Ｊるための様々な部品が、
連続的なストランド１２に沿った多数の位置に位置決め
されすなわち形成される。これらの構成要素の相対的な
位置関係を記載りるために、連続的なファイバ１２はそ
れぞれ、１２Ａないし１２Ｇと示した７個の部分に分割
されで説明され、この部分１２△ないし１２Ｅは、ルー
プ１４の光源１０が結合された側にあり、部分１２Ｆお
よび１２Ｇ（よ、ループ１４の反対側にある。

光源１０に隣接して、ファイバの部分１２ＡおＪ：び１
２Ｂ間には、偏光制御器２４がある。この制御器２４と
して用いるのに適当な形式の偏光制御器（ま、本願発明
の出願人に譲渡された［ファイバ光学偏光変換器（Ｆ　
１ｂｅｒ　Ｑ　ｐＮｃ　ｐ　ｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ　
Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）　ｊなる題名のアメリカ合衆国特
許第４，３８９，０９０号に詳細に述べられており、か
つこの内容が本明細書に援用される。偏光制御器２４の
簡単な説明を次に行なう。しかしながら、この制御器２
４は、与えられた光の（−１光の状態および方向の双方
の調整を可能とづるものであることを現在のところ理解
しておくべきで゛ある。

次に、ファイバ１２は、ファーｒバの部分１２［３おに
び１２Ｇ間に位置される方向性結合器２６のＡおよびＢ
で示されたボートを通過覆る。この結合器２６は、光出
力を光ファイバの第２のストランドに結合し、かつこの
第２のストラン１−は結合器６のＣおよびＤで示された
ボートを通過し′Ｃおり、ボー１−　ＣはボートＡ、！
：結合器の同じ側に存在し、かつボートＤはボー１−　
Ｂと結合器の同じ側に存在する。ボートＤから延びるフ
ァイバ２８のＧＭｆ部はく接続されずを意味する）ｒＮ
ｃＪで記された点において非反射的に終了しており、他
方ボートＣから延びるファイバ２９の端部は光検出器３
０に光学的に結合されている。特定の例によれは、光検
出器３０は、標準的な逆バイアスされたシリコン、ＰＩ
Ｎ形フ７１１ヘダイオードであってもよい。

この結合器２６は、［ファイバ光学方向性結合器］と題
されたヨーロッパ特許出願第８１０２６６７゜３号（公
開番＠第００３８０’２３号）の一部継続出願である、
「ファイバ光学方向性結合器」と題されたヨーロッパ特
許出願第８２３０４７０５゜５号（公開番号第００７４
７８９号）に詳細に述べられており、これらの特許出願
の双方は、本件発明の譲受人に譲渡されている。これら
の係属中の特許出願の内容が、ここに援用される。

この結合器２６のボーｔ−８から延びるファイバ部分１
２Ｃは、ファイバ部分１２Ｃおよび１２Ｄ間に位置され
る偏光器３２を通過する。単一モード光ファイバは、づ
べての光波の通過のために２ｆ＋５の偏光モードを有づ
る。偏光器３２は、ファイバ１２の一方の偏光モードで
光が通過することを許容づるが、他方の偏光モードで光
が通過することを防出する。好ましくは、上述した偏光
制御器２４が、偏光器３２により通過される偏光モード
と実質的に同じものとなるＪ：うに、入力された光の偏
光を調整り−るのに用いられる。このことＩＪ５、人力
された光が偏光器を通過する際の光出力の１０失を減少
させる。この発明に用いる好ましい形式の偏光器は、本
願発明の８１（受入に譲渡された「偏光器および偏光方
法」と題されるアメリカ合衆国特許第４，３８６，８２
２号に詳細に述べられており、この内容もまたここに援
用される。

偏光器３２を通り、ファイバ１２は、！７ファイバ分１
２ＤおＪ：び１２Ｅ間に位「Ｉされる方向性結合器３４
の△およびＢで示したボートを通過づる。

この結合器３４は、好ましくは、結合器２６に関連して
上述したのと同様の形式のものからなる。

このファイバ１２は、次にループ１４となるＪ：うに巻
回され、偏光制御器３６はループ１／ｌとファイバ部分
１２Ｅとの間に位置される。この偏光制御器３６は、制
御器２４に関）ルし′Ｃ議論した形式のものを用いても
よく、かつループ１４を通過覆る逆方向に伝播する波の
偏光を調整づのに用いられ、そのためこれらの相互に逆
方向に伝播づる波の干渉により形成された光学的出力信
号１ａｌ、光出力損失を最小としつつ偏光器３２により
効果的に通過され１ｑるであろう偏光を有１−る。した
がって、偏光制御器２４および３６の双方を用いること
により、ファイバ１２を通過Ｊ−る光の偏光は、最大の
光学的ｗカを得るために調整され得る。

ＡＣ信号発生器４０により駆動される位相変調器３８が
、ループ１４ど第２の方向性結合器３４との間のファイ
バ・セグメン１〜１２Ｆに取（＝Ｊりられる。この変調
器３８は、ＰＺニジリンダを備え、該シリンダ周囲には
ファイバ′１２が巻回されている。ファイバ１２は、発
生器４０からの変調信号に応じて成用状に広がるとき、
ファイバ１２を延ばすように、シリンダに結合されてい
る。この発明に用いるのに適切な変調器（図示ゼず）の
他の形式は、ＰＺＴ−シリンダを備え、該シリンダの端
部で短い長さの毛細管に結合されたファイバ１２の４個
のセグメントを長手方向に引き延ばすものである。当業
者は、この変調器の他の形式が、変調器３８よりも伝播
する光学的信号に対してより小さな偏光変調を与えるこ
とを認識するであろう。

しかしながら、変調器３ε３が、偏光変調の望ましくな
い影響を除去する周波数で動作され１ｑることを次に理
解でるであろう。したがって、変調のいずれの形式も、
本願発明において適切なものである。

次に、ファイバ１２は結合器３／ｌのＣおよび１〕で示
されたボー１−を通り、ファイバ部分１２「（よボー１
−　Ｄから延び、ファイバ部分１２Ｇはボー１〜Ｃから
延びている。ファイバ部分１２Ｇはく［接続されておら
ずＪを示ず）ｒＮｃＪで記された点で非反射的に終了し
ている。ＡＣ発生器４０からの出力信号は、基準信号と
してロック−イン増幅器４６へのライン４４に供給され
、ロック−イン１増幅器４６もまたライン４８により光
検出器３０の出力を受けるように接続されている。増幅
器４６へのライン４４上のこの信号は、変調器３８の変
調周波数にＪ３りる検出出力信号、すなわち光学的出力
信号の第１調波成分を、この周波数以外の他の調波を遮
断するが、同期的に検出づるように増幅器４６を能動化
するための基準信号を与える。

ロックイン増幅器は、当業者において周知でありかつ商
業的に入手可能なものである。

検出器出力信号の第１次調波成分の但は、成る制限され
た動作範囲でのル〜ブ１４の回転速度に比例Ｊ“ること
が、以下において明らかとなるであろう。増幅器４６は
、この第１調波成分に比例する（Ｍ号を出力し、したが
って回転ｌａ度の直接的な表示を与え、この回転速度は
ディスプレイパネル４７上に可視的に表示される。しか
しながら、第１図に示した検出機構は、＠９図について
の議論に関係づりることにより明らかとなるように、相
対的に小さな回転速度に対してのみ用いることができる
ものである。

・１−ム　２６おにび３４ この発明の回転ヒンｇゴなわち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。この結合器は
、一方側か１うクラッド部の一部が除去された単一モー
ドファイバ光学物質からなる、第２図の５０ΔＪ３よび
５０Ｂで示づ２１１ルｊの光ファイバストランドをｉＫ
ｉ＋える。２個のストランド５０△おＪ：び５０Ｂは、
各ブロック５３△。

５３Ｂ内に形成された、それぞれ弧状のス【」ツ１−５
２Δ、５２Ｂ内に取イ１けられている。ストランド５０
Ａ、５０８１ユ、クララ１ミ部が接Ｍ１する関係となる
ように除去されたストランド部分に記動されて、光が双
方のス（−ランドの二］ア部分間を移送される相互作用
領域５４を形成する。除去される物質量は、各ス（ヘラ
ンド５０Δ、５０１：３のコア部分が他方のエバネセン
１−・フィールド（ＱＶ８Ｔ＋ＱＳＣｅｎｔ　ｆｉｅｌ
ｄ　）内にあるように決められている。この結合器の中
心におけるストランｉ〜間の中心−中心間距離は、コア
径の約２〜３イ８以下である。

相互作用領域５４にお（）るストランド間ｃ８送される
光が方向性を右Ｊることを江意づることが重要である。

すなわら、パノノボー１〜△に入ツノさ１＋たほぼすべ
ての光が、ボートＣに反方向性結合を行なうことなく、
出カポ−ｈ　ＢおＪζび１）に仏）スされる。同様に、
入力ポートＣに入力された光の（Ｊぼすべてが、出力ポ
ートＢ、Ｄに伝送される。さらに、この方向性は対称性
を有する。したがって。

入力ボートＢあるいは入力ボートＤのいずれかに人ツノ
された光は、出力ポートΔおよび出カポ−１〜Ｃに伝送
される。さらに、この結合器は、偏光に関して木質的に
非区別性を有し、Ｌ　ｔ＝かって結合された光の偏光を
維持する。このように、たとえば、垂直な偏光を右づる
光線が、ボート△に人力されたならば、ボート△からボ
ートＢへ直接通過する光と同様に、ボートＡからボート
Ｄに結合される光も、垂直な偏光を維持覆るであろう。

前述の説明から、この結合器が、入力された光をＵいに
逆方向に伝播する波Ｗｌ、Ｗ２　＜第１図参照）に分割
り−るためのビームスプリッタとして機能し得ることが
わかる。さらに、この結合器は、Ｕいに逆方向に伝播す
る波がループ１４を通過した後（第１図参照）互いに逆
方向に伝播する波を再結合Ｊるように付加的に機能し得
る。

示した実施例では、結合効率の選択が光検出器３０（第
１図）におりる最大光出力を与えるので、各結合器２（
３，３／Ｉは、５０％の結合効率を右りる。ここで用い
られているように、用詔「結合効率］は、％で表現した
金山ツノに対づる結合出力の出ノＪ比として定義される
。たとえば、第２図を参照して、光がボー１〜△に入力
されたならば、結合効率は、ボートＢおＪ：びＤにお番
プる出力合３１に対づるボートＤにおける出力の比に等
しいであろう。

さらに、結合器３４に６ついての５０％の結合効率は、
反対方向に伝播する波Ｗ１．Ｗ２が等しい大きさである
ことを保証する。

偏光器３２ 第１図の回転センサに用いるための好ましい偏光器が、
第３図に図示される。この偏光器は、ファイバ１２によ
り変換された光の１バネレント・フィールド内に位置さ
れる複屈折結晶６０を含む。

ファイバ１２は、スロット６２内に取イ４ｉ　＋ノられ
ており、該スロット６２は、全体が直方体の石英フロッ
ク６４の上面６３に問いている。スロワ［−６２は、弧
状の底壁を有しており、かつこのファイバは、底壁の輪
郭に沿うように、ス１コツ１へ６２内に取４＝Ｊ−ｆ）
られＣいる。ブロック６４の上面６３は、領域６７内で
ファイバ１２からクラッド部の一部を除去Ｊるためにラ
ップ（ｌａｐ）されている。この結晶６０は、ブロック
６４上に取（＝Ｊけられており、結晶６０をファイバ１
２のエパネセン１〜・フィールド内に位置決めづるよう
に、結晶の下面６８はブロック６４の上面６３に対向し
ている。

ファイバ１２と複屈折物質６０の相対的屈折率は、所望
の偏光モードの波の速度が、ファイバ１２内でよりし複
屈折結晶６０内の方が大きいが、所望でない偏光モード
の波の速度が複屈折結晶６０内でよりしファイバ１２内
で大きいように選択される。所望の偏光モードの光は、
ファイバ１２のコア部分により力゛イドされ続けるのに
対し、所望でない偏光モードの光はファイバ１２から複
屈折結晶６０に結合される。したがって、偏光器３２は
、成る偏光モードの光の通過を許容するが、他の偏光モ
ードの光の通過を防止する。先に示したＪ：うに、偏光
制御器２４．３６　（第１図参照）が、入力された光の
偏光および出力信号のそれぞれを偏光器を通過する先出
ツノ損失を最小とするＪ：うに、調整するのに用いられ
得る。

１コ　−　＋１　２／１．．３６ 第１図の回転センυに用いるのに適切な偏光制御器の一
例が、第４図に示される。この制御器は、ベース７０を
含み、該ベース７０１には複数個の直立ブロック７２Ａ
ないし７２Ｄが取付（プられている。ブロック７２のそ
れぞれの間に、スプール７４　Ａないし７　／１．　Ｃ
が、それぞれ、シャフト７６Ａないし７６Ｃ上に接線方
向に取（Ｊけられている。

シャフト７６は、相互に軸方向に整列されており、かつ
ブロック７２間に回転可能に取（＝ＪＩプられている。

スプール７１１は、全体が円筒形状を有し、かつシトフ
ト７６に対して接線方向に位置決めさ＋＋でいる。スト
ランド１２は、ジャ７１へ７６内の軸方向の穴を通って
延びており、かつ３個の−」イル７８△ないし７８Ｃを
形成づるように各スプール７４の周囲に巻回されている
。コイル７８の半径は、ファイバ１２が各コイル７８内
の複屈折媒体を形成するために緊張されるように選ばれ
る。３個のコイル７８△ないし７８　Ｇは、ファイバ１
２の複屈折を調整Ｊ−るために、したがってファイバ１
２を通過覆る尤の偏光を制ＤＩ＋するために、それぞれ
、シャツｈ　７４．　Ａないし７４　Ｃの軸のまわりに
相互に独立に回転し得るようにされている。

コイル７８内の巻きの径および数は、外側の：Ｊイル７
８Ａおよび７８Ｃが１／４波長の空間的遅延を与え、他
方中央のコイル７８Ｄが１／２波長の空間的遅延を与え
るように選ばれる。１／４波長コイル７８Ａおよび７８
Ｃは、偏光の楕円１１を制御し、かつ１／２波長のコイ
ル７８は偏光の方向を制御する。このことは、ファイバ
１２を通過覆る光の偏光の全範囲の調整を与える。しか
しながら、（中火のコイル７８Ｂにより与えられるので
なければ）偏光の方向は、２個の１／４波長コーイル７
８Ａ、７８Ｃにより偏光の楕円性の適切な調整を介して
間接的に制御され得るので、偏光制御器は、単に２個の
１／４波長コイル７８△、７８Ｃのみを設（）るように
変形されてもよいことがわかる。したがって、偏光制御
器２４．３６は、２個の１／４波長コイル７８Ａ、７８
Ｃの１ノを（（ｆｉえるように第１図に示される。この
配置は、制御；梠２４／３６の全体の大きさを低減させ
るの７、スペース的な制限のあるこの発明の成る秤の用
途にとっては有効となり１（Ｉる。

このように偏光制御器２４および３６　ｉ、ｌＬ、人ツ
ノされた光および伝播づる波の双方の偏光を確）ｌし、
維持しかつ制御ｊＩＩ　ｉｆるための手段をＪうえる。

′ツ゛ゝ、あるいは偏−光制御のないｆｈ作偏光器３２
（第１図）および位相変調器３８の機能と重要性とを十
分【Ｊ叩解するために、これらの部品が装置から除去さ
れたかのように、この回転センサの動作をＪ、ず説明す
る。したがって、第５図は、変調器３８、偏光器３６お
Ｊ：びこれらに関連する部品が除去された状態の第１図
の回転レンサを略図的にブ［コック図で承り。

光が、光源１０から、その内部に伝１■するためにファ
イバ１２に結合される。この光（ｊ、結合器２６のボー
ｈ　Ａに入り、そこでは光の一部がボートＤにより失わ
れる。光の残りの部分はボー１〜１３から結合器３４の
ボート△に伝播し、そこでは等しい振幅の２個の互いに
反対方向に伝播する波Ｗ１、Ｗ２に分割される。波Ｗ１
は、ループ１１１Ｉのまわりを時バ１方向に伝播Ｊ゛る
に対し、波Ｗ２は、ループ１４の周囲を反時ｊ１方向に
ボートＤから伝播する。波Ｗ１．Ｗ２がループ１４を通
過した後、これらの波は結合器３４により再結合されて
先出ツノ信号を形成し、該先出力信号は結合器３４のボ
ート△から結合器２６のボー１−　Ｂに伝播覆る。光出
力信号の一部は、結合器２６のボートＢからボートＣへ
、ファイバ２９に沿って光検出器３０まで伝播するため
に、結合される。この光検出器３０は、電気信号を出力
し、該信号は光出力信号により記された光の強度に比例
づる。

この光出力信号の強度は、波Ｗｌ、Ｗ２が結合器３４で
再結合されたとぎＪなわち干渉されたときに、波Ｗ１．
Ｗ２間の干渉の吊および形式すなわち強め合いあるいは
弱め合いにＪ：り変化するであろう。さしあたり、ファ
イバの複屈折の影響を無視づると、波Ｗ１．Ｗ２はルー
プ１４の周囲の同一の光路を通過する。したがって、ル
ープ１／′Ｉか静止していると仮定覆れば、波Ｗｌ、Ｗ
２が結合器３４で再結合されたとき、これらの波（Ｊｌ
、イス！相差を有することなく強め合うように干渉し、
光学的出力信号の強度は最大になるであろう。しかしな
がら、ループ１４が回転中であると、反対方向に伝播す
る波Ｗ１．Ｗ２は、リグナックダノ宋によりその位相が
シフｌ−され、したがってこわらの波が結合器３４で車
ねＧわされたとき、これら波は弱め合うにうに干渉して
光学的出力信号の強痘を減少させるであろう。ループ１
４の回転にＪ、り生じる波Ｗ１．Ｗ２間のこのようなサ
グナラクイ）″ｌ相差は、次の関係式により定義される
。

式（１）において、／＼（Ｊ１光ファイバのループ１４
により境界づ（〕られ４ン領域であり、Ｎは領域Δの周
囲の光ファイバの巻数であり、Ω（工、ループ面に垂直
な軸まわりのループの角速瓜を示し、λおよびｃ　ＧＥ
Ｌ、それぞれ、ループに入力された光の波長および速度
の自由空間値である。

先出ノＪ信号（１，）の強度は、波Ｗ１．Ｗ２間のりブ
ナツク位相差△φにの関数であり、かつ次の式により定
義される。

Ｉｒ　”　Ｉ＋　＋２ｈｒＩ＋　Ｉ　ｚ　ｃｏｓ　（Δ
φ３）・・・（２） 式（２）において、■、および１２は波Ｗ１゜Ｗ２の固
有の強度を示す。

式（１）および（２〉から、光出力信号強度は、回転速
度（Ω）の関数であることがわかる。したがって、この
ような回転速度の指標１よ、検出器３０を用いる光学的
出力信号の強度を測定することにより得られ得る。

第６図は、光学的出力信号（Ｉ工）の強度と、相互に逆
方向に伝播する波Ｗ１．Ｗ２間のザブナック位相差（△
φ、）との間のこの関係を示Ｊ曲線８０を表わづ。曲ａ
８０は、コサイン・カーブの形状を有し、光学的出力信
号の強度は、ザブナック位相差がＯであるどき最大であ
る。互いに逆方向に伝播する波Ｗ１．Ｗ２間の位相差が
、すべでループ１４の回転により引き起こされる場合に
は、曲線８０（ｊ垂直軸に対してほぼ対称であろう。

しかしながら、ヨーロッパ特許出願第８２９０２５９５
．６　＜公ｉｔｌ　Ｔｆ号第００８４０５５号）で諸論
したように、偏光により、互いに逆方向に仏ノ■する波
ＷＬＷ’２間のイ・］加的な非相Ｌｉ竹位相佇が、光フ
ァイバ１２の残りの複屈折により引き起こされ得る。こ
のヨー１］ツバ特訂出願の内容が、ここに参考として援
用される。こ−のイ」卵内な非相Ｕ性位相差は、完全に
偏光されていない光を使用づるならば生じないであろう
。単一モード光ファイバ１２の２個の偏光モー・ドのそ
れぞれが異＜７る速瓜で通過するので、複屈折にＪ：り
誘起され／＝位相差が生じる。複屈折は、成る偏光モー
ド℃通過Ｊる光の一部の他の偏光モーｉ〜への結合を引
き起こりであろう。このことは、波Ｗｌ、Ｗ２間の非回
転的に誘起された位相差を生み出し、こ４１は第（３図
の曲１８０を歪めるＪ：うに、あるいはシフトざけるに
うに干渉させる。このよう’Ｊシフ１〜は第６１蛸にお
いて想像線で示す曲線８２により表わされ看いる。この
にうな複屈折により誘起された非相ｎ性位相差は、回転
により誘起されたザブナック位相差から区別づることは
できず、かつ温度おＪ：び圧力のＪ：うなファイバの複
屈折を変化させる周囲の）７クタに依存する。このよう
に、ファイバの複屈折は、フッフィバ光学回転センサに
お（プる誤差の主な原因となる。

偏光器３２を用いた蚤Ｊ三 ファイバ複屈折による非相互性動作の問題点は、上述し
たように単一の偏光モードのみの利用を可能とする偏光
器３２（第１図参照）により、この発明の回転センサに
おいて解決される。偏光器３２か第５図の参照番号８４
で示１点に、この装置に導入されると、偏光器３２を通
過する光は、成る選択された偏光モードでループ１４内
を伝播ターる。さらに、相互に反対方向に伝播する波が
再結合されて光学的出力信りを形＠ツ゛る場合、ループ
に入ノｊされた光と同一の偏光ではない任意の光が光検
出器３０に達することを防止される。なぜならば、光出
力信号は、偏光器３２を通過づるからである。したがっ
て、光出力信号が結合器３４のボートＡから結合器２Ｇ
のボートＢまて通過するとき、該光出力信号（，１１，
、ループにパノノされた光と正確に同一の偏光を右−丈
るであろう。

それゆえに、入ツノされた光Ｊ５よび光学的出力信号を
同一の偏光器３２を通過さＵることにより、単一の光学
的経路のみが利用され、イれにＪに）で２ｇの可能性の
ある偏光モードにおりる伝播のｒ４なる速度にＪこり引
き起こされる複屈折にＪ：すＡＪβされた位相差の問題
を除去し得る。！Ｊなゎら、）パ択されｌζモードから
選択されていない−し一部へファイバ内の複屈折により
伝送されるリペての光をフィルタに通ずことにより、伝
播速度の差のために、選択されたモードに対する位相を
Ｖｔ失しくｑる選択されていないモードでのりへての光
波を除去することが可能となる。さらに、偏光制ｔｉｌ
ｌ器２／ｌ。

３６（第１図）は、入ツノされｌ〔光の偏光ｄ３よＵ光
出力信号を、それぞれ調整し、したがって偏光器３２に
おける光学出力損失を低減させること、づなわち検出器
３０にお１プる信号強度を最大に覆るために用いられ得
ることを１１へきである。

；　８を−づる　合の動作 第６図を百度参１（αし、曲線８０がコサインの関数で
あるので、光学的出力信号の強度は、波Ｗ１゜Ｗ２間の
小さなサグナック位相差（△ψＲ）に対して非線形であ
ることがわかるであろう。さらに、光学的出力信号強度
は、小さな値のΔφＲに対しては、位相差の変化に相対
的に感度が低い。このような非線形性および低感度性は
、検出器３０により測定された光学的強度（ＩＴ）を、
（式１により）ループ１４の回転３１ｉ度の信号指標に
変換することを困難とする。

さらに、上で議論したように偏光器３２を用いることに
より、波Ｗ１．Ｗ２間の複屈折により誘起された位相差
は除去されるが、なおファイバの複屈折にＪ：り生じる
偏光モード間の交差結合が生じる。この交差結合は、交
差結合された光が偏光器３２上の光検出器３０に）ヱす
ることを防止するので、光学的出力信号強度を低減させ
る。このように、ファイバの複屈折における変化は、第
６図の曲線８０の振幅を、たとえば曲線８４を示１−よ
うに変化さぜる。、第６図の曲線８０，８２．８４は一
定の比に拡大あるいは縮小されて記載されていないもの
であることを理解するＣ゛あろう。

前述した問題点は、第１図に示した位相変調器３８、信
号発生器４ｏおよびロック−イン増幅器／Ｉ６を用いる
同期検出装置により解決される。

第７図を参照して、位相変調器３８は、信号発生器４０
の周波数で伝播する波Ｗ１．Ｗ２のそれぞれの位相を変
調する。しかしながら、第１図から理解され得るように
、位相変調器３８（Ｊ、ループ１４の一方端部に位冒さ
れている。したがって、波Ｗ１の変調は、波Ｗ２の変調
と同位相で行なわれる必要はない。実際には、この同期
検出装置の正しい動作においては、波Ｗ１．Ｗ２の変調
（よ１８０’ずれた位相となることがａｔましい。第７
図を参照して、正弦曲線９０により表わされる波Ｗ１の
変調は、曲線９２により表わされる波ｗ２の変調と１８
０’ずれた位相を有づることがりｒましい。波Ｗ２の変
調に対する波ｗ１の変調間のこのような１８０°の位相
差を与える変調周波数の初出は、これが検出器３０によ
り検出された光学的出力信号における誘起された振幅変
調を除去するという点において、特に右利である。この
変調周波数（ｆ、）は、次の式により計算され得る。

式中、Ｌは互いに反対方向に伝播づ−る波Ｗｌ。

Ｗ２についての結合器３４と変調器３８との間のファイ
バの長さ、すなわち変調器３８と、ループ１４の他方側
の対称点との間のファイバに沿って測定された距離を示
し、 ｎ　ｅ、ｆは、単一モードファイバ１２についての透過
屈折率を示し、 Ｃは、ループ１４にへカされた光の自由空間速度を示Ｊ
０ 「適切な」周波数と称されるこの変調周波数（［川　ン
において、曲線９０および９２ににりこれらの波の位相
変調から生じる、互いに反対方向に伝ｌ１ｌｉづる波Ｗ
　１　、　Ｗ　２間の位相差（ΔφＩ）が、第７図にお
いて正弦曲線９４により表わされる。

この曲線９４は、ＷｌおよびＷ２間の位相差を得るため
に、曲線９０から曲線９２を減Ｒ１することにより得ら
れる。波Ｗ１．Ｗ２間の位相差のこの変調は、このＪ：
うな位相変調φ、が回転により誘起されたりブナツク位
相差Δφ６から識別できないので、υグナック位相シフ
（〜とまさに同じように第６図の曲線８０により光学的
出力信号強度（１丁＞をも変調するであろう。

前述の説明は、＜ａ　＞第７図の曲ｌ！ｉ１９／Ｉによ
り表わされる位相変調Δφ４、ならびに光学的出力１３
号の強度（Ｉ、）上のザブナック位４（ｊ　ｆｆ△ψ２
の効果を図により示を第８図Ｊｊよび第９図を参照づ゛
ることにより、より一層理解され１ｑるであろう。

第８図および第９図についての、１ｉＩｉ論を行なうに
先立ち、変調された光学的出力１３号の強度（１，）が
、波Ｗｌ、Ｗ２間の全位相差の関数ｒ　３５ることを１
［！ｌ！解すべきである。このような全位相差は、回転
により誘起されたサグナック位相差Δφ、おにび時間的
に変化する変調ににり誘起された位相差Δψ、の双方か
ら構成される。波Ｗ１．Ｗ２間の全位相差Δφは、次の
式により表現することがてきる。

Δφ＝△φ６＋△φ１　（４） したがって、回転により誘起された位相差△φ、と同様
に、変調にＪ：り誘起された位相差Δφ。

の影響もまた、第８図および第９図を参照して考えられ
るので、曲線８０に対重る水平軸は、第６図に示すよう
に回転によってのみ誘起された位相差Ｊ：りもむしろ全
位相差が考えられることを示すために、△φのように再
度表わされる。

第８図を参照して、光学的出力信号の強度Ｉ。

への位相変調Δφ、〈曲線９４）の影響が議論されるで
あろう。曲線８０は、波間の位相差Δφに対する２個の
干渉し合うコヒーレントな波から生じる光学的出力信号
の強度間の関係を表わす。９３で示すように、これらの
間の相対的な位相角度がＯであるとき、結合された波の
結果の強度は、９５で示すように最大となる。波Ｗ１お
よびＷ２間の相対的な位相差がＯでないとぎには、結合
された光学的信号は、位相差Δφの階に依存する、より
小さな強度を有するであろう。９７および９９でそれぞ
れ示ツＪ：うに、相対的な位相Ａが＋あるいは一１８０
°のいずれかとなるまで、この強度はΔφの増加につれ
て減少し続（プる。−Ｉまたは−１８０°の位相差にお
いて、２個のＵいに反対方向に伝播する波は完全に弱め
合うように干渉し、かつ結果として得られる強度は９７
および９９で示ずようにＯである。

第８図では、ループ１４が静１に状態にあり、したがっ
て光学的信号はザブナック効果により影響されないと考
えられる。特定的には、変調により誘起された位相差曲
線９４により、光学的出力信号が曲線９６により表わさ
れているように変化さけられることが理解され得る。曲
線９６　ｆ、１．、Ｗ１Ｊ３よひＷ２間の同時的な位相
差Δφ、を表わづ曲線９４上の点を、その爵の位相差に
苅り−る結果どして生じる光学的強度を表ねづ曲線８０
上に移し替えることにより得られる。曲線９／４上のり
べての点が曲線８０上に移されかつ対応の強度をプロッ
トすると、曲線９６が得られる。曲線８０を／ｒした曲
Ｉｊ１９４の移し替えは、曲線８０の垂直６１１を中心
として対称でありそのため検出器３ｏにＪ：り測定され
た光学的強度は、曲線９６に示すように、変調周波数の
第２調波に等しい周波数で定期的に変化する。」−で議
論したように、ロック−イン増幅器４６は信号発生器４
０（第１図）がらの変調周波数〜　における基準信号に
よりチューニングされるので、ロック−イン増幅器は、
変調周波数ｆ工、Ｊなわら変調器３８の第１調波周波数
にお【ノる検出器出力信号のみを同期して検出する。し
かしながら、検出器出力信号（よ、曲線９６で示づよう
に、変調周波数の第２調波であるので、増幅器４６から
の出力信号は０でありかつデ、ｒスプレィ４７はＯの回
転速度を示すであろう。

第６図の曲線８４に関連して議論されるように、複屈折
により誘起された振幅変動が光学的出力信号に現われた
とても、第８図の曲線９６は第２調波周波数のままとな
るであろうことが注意されるべきである。したがって、
このような複屈折により誘起された振幅変動は、増幅器
４６の出力信号に影響しないであろう。それゆえに、こ
のまで述べられてきた検出装置は、複屈折の変化に鈍感
な実質的により安定な動作点を与える。

ループ１４が回転された場合、］ノノブナック果により
上で議論したように、互いに反対り向に伝播づる波Ｗ１
．Ｗ２１よその位相がシフ１−される。

１ノブナック位相シフ１−は、一定の回転速度に対して
一定の位相差△φ２を与える。このザブナック位相シフ
トは、変調器３８ににり生１ノ出されたイｌ′！相差△
φ１に加わり、ぞのため全体の曲線９／Ｉは、第９図に
示１ように、Δφ、に等しい市だ（）第８図に示す位置
から同位相で移されている。このことは、光学的出力信
号を、点９９ｄ３よび１０１間で曲ｌＮ１８０に冶って
非対称的に変化させる。これは、曲線９６にＪ：り示さ
れるにうな光学的出力信号をもたらず。

曲線９６上の点は、以下のにうにしく」［Ｉられる。

曲Ｍ９４上の１０３で示される結合され１．：　（Ｑ相
差は、曲線８０上の点１０１を介して曲線９６」−の点
１０５に移動する。曲線９４上の点１０７は、曲線８０
上の点１０９を経由して曲５１９Ｇ上の貞１１４に移る
。同様に、点１１３は、点９９を経由して点１１５に移
り、かつ点１１７は、点１０９を経由して点１１９に移
る。最後に、点１２１は１点１０１を経由して点１２３
に移る。

光学的出力信号９６は、正弦曲線９８の想像線ぐ示され
るような第１調波成分を有する。しかしながら、第１調
波成分９８のピークの振幅は、成る場合には起こり得る
かもしれないが、点１１５における光学釣用カイ３号の
振幅に正確に適合覆る必要はない。

この制限曲線９８のＲＭＳ値は、回転により誘起された
サグナック位相差△φ、の正弦に比例することが次に理
解されるであろう。増幅器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覆るので、増幅器４６は
、曲線９８のＲ，Ｍ　Ｓ値に比例する信号を出力するで
あろう。この信号は、ループの回転速度を示１”のに用
いることができる。

第９図の図は、ループ１４の一方の回転方向（たとえば
時計方向）に対する光学・釣用力信号の強度の波形を表
わ１−ｏｔ、かじながら、ループ１４が（たとえば反時
ｉｔ方向のような）反対ｌｊ向に等しい速度で回転され
るならば、光学的出力信号の強度波形９６は、曲線９８
が第８図に示された位置から１８００シフ］−されるよ
うに移されることを除いては、第９図に示すものと正確
に一致づるであろう。ロック−イン増幅器４６（ま、ル
ープの回転が時計方向かあるいは反時ｎ］方向かを決定
りるために、第１調波９８の位相を、信号発生器４０か
らの基準信号の位相と比較Ｊることににす、曲線９８に
ついてのこの１８０°の位相差を検出する。回転方向に
依存して、増幅器／１６は、正あるいは負の信号をディ
スプレイ４７へ出力づる。

しかしながら、回転方向とは無関係に、この信号の聞は
、ループ１４の回転の等しい速度に対しては同一である
。

増幅器の出力信号の波形は、曲線１００のように第１０
図に示される。この曲線１００は正弦であり、かつルー
プ１４の回転が時泪方向であるか、あるいは反時計方向
であるかに依存して、１２５で示されるＯの回転速度出
力電圧から正にまたは角に変化す゛ることが理解される
であろう。さらに、曲線１００は、原点を中心として対
称に変化しかつ回転の測定に対し比較的広い操作範囲を
与える、実質的に直線の部分１０２を有する。さらに、
この曲線１００のスロープは、その線形動作範囲１０２
により小さなサグナック位相シフトまで優れた感度を９
える。

このように、同期検出装置を用いることにより、小さな
サグナック位相シフトおよび複屈折により誘起された振
幅変動に対する非線形性および低感度の上）出した問題
点は、点９７と９５との間の曲ｔ＠８０のいずこかに、
第９図の点９９および１０′１を維持するループ１４の
回転速度に対して、低減されあるいは除去される。

これまで開示されてきた、この検出装置のさらに他の利
点は、変調器３８のにうな位相変調器の技術状態が、偏
光変調を介して直接的にあるいは間接的に光学的出力信
号に振幅変調を誘起すること、すなわら位相変調器もま
た選択されていない偏光モードにこれを通過する光のい
くらかをシフトさ「るという事実に関連づる。しかしな
がら、式３に関する議論から、波Ｗ　１　Ｊ７よびＷ２
の変調間の位相差が１８０°である点にＪ３１ｉ、）る
特定の「適切な」周波数にて動作させることにより、変
調器３８により相Ｈに反対方向に伝Ｊｆｆｉ　ｉる波Ｗ
１゜Ｗ２のそれぞれに誘起された、この振幅変調の奇数
調波周波数成分は、波が光学的出力信号を形成づるため
に珀ねられるとき、相ｎに相殺し合う。

このにうに、上述した検出装置は、光学的出力信号の奇
数調波？ｌなわち基本周波数のみを検出づるので、望ま
しくない振幅変調の影費は除去される。

それゆえに、式（３）により規定された１シｊ定の周波
数において動作さゼることにより、かつ光学的出力信号
の奇数調波のみを検出づることにより、この発明の回転
センサは、変調により誘起された振幅および偏光度Ｂ’
Ｊから独立に動作し胃る。

正しい周波数におりる動作のさらに他の利点は、相互に
反対方向に伝播づる波Ｗ１．Ｗ２が光学的出力信号を形
成づるために壬ねられたときに、ｎいに反対方向に伝播
する位相Ｗ１．Ｗ２のそれぞれにおいて変調器３８によ
り誘起された位相変調の偶数調波が相殺することである
。これらの偶数調波は、重ね合わせにより、この検出装
置により検出され１りる光学的信号にスプリアスとなる
奇数調波を生み出すので、これらの除去が、回転検出の
精度を改善づる。

式（３）により規定された周波数にて位相変調器３８を
動作させることに加えて、光学的出力信号強度の検出さ
れた１次調波の振幅を最大とＪ゛るにうに位相変調の量
を調整することら好ましい。

なぜならば、このことにより、改善された回転検出感；
良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図の大きさの標識Ｚで示される、波Ｗ１．Ｗ２間
の変調器により誘起された位相停Δφ、の振幅が１．８
４ラジアンであるとき、光学的黒ツノ信号強度の第１調
波が任意の回転速度に対して最大であることがわかった
。このことは、それらの間の位相差△φにより、それぞ
れ、固有の強度Ｉ、およびＩ２を有する２個の重ね合わ
された波の全強度（１１）に対して次の式を参照でるこ
とにより、にリ一層理解。

ＩＴ　＝１＋　４−１２　＋２ｒｌ＋　Ｊ、、ｃｏｓ　
（△φ）く５） 式（５）において、 Δφ−△φ、−１−Δψ、　（６〉 △φ、＝Ｚｓｉｎ　＜２ｙｒｆ、ｔ　）　（７）したが
って、 Δφ−ΔΦ、＋　Ｚｓｔｎ（２πＬｎｊ）（８）コサイ
ン（Δφ）のフーリエ展間は、 ｃｏｓ　ム◆　−ｃｏｓ（ｂｌ　）　（Ｊ（Ｚ）　↑　
Ｒｇ□　Ｊ２ｈ（ｚ）ｃｏｓ［２ｃ（２ｈｆ、ｔ）］）
１　５ｔｎ（ｂ４Ｒ）　（式□　ゴ２，１−１（乙）＜
１ｎｌｊｒ−（２ｈ−Ｊンｆ、を月　（’？ン式（９）
において、Ｊｎ（Ｚ）は変１ｚの０次のベッセル関数で
あり、かつｌは波Ｗｌ、Ｗ２間の変調器により誘起され
た位相差のピークの振幅である。

それゆえに、ＩＴの１次調波のみを検出づることにより
、 Ｉｒ　＋　＝４Ｊｌ＋　１２　Ｊｌ　（Ｚ　）Ｓ！１１
　（△φ、）ｓｉｎ　（２πｆｍ　ｔ　）　（１０）こ
のにうにして、光学的黒カイ５号強度の１次調波の振幅
は、１次のベッセル関数Ｊｌ（Ｚ）の値に依存する。Ｊ
、（Ｚ）は、２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．
Ｗ２間の変調器により誘起された位相差△φ１の１ｎ（
ｚ）が１．８４ラジアンとなるように選択されるべきで
ある。

１股７７散乱の影響の一／Ｊ 周知のように、現在の技術水準の光ファイバ（よ、光学
的に完全なものではないが、ファイバの基本的材料にお
（プる密度の変動のような不完全さを有づる。これらの
不完全さは、ファイバの屈折率における変動を引き起こ
し、この屈折率の変動は少量の光の散乱を引き起こす。

この現象は、通常、レイリー散乱と言われている。この
ような散乱は、いくらかの光のファイバからの損失を引
き起こすが、このような損失の（６）は、比較的小さく
、したがって主要な関心事ではない。レイリー散乱に関
連づけられる主な問題点は、失われた散乱光ではなく、
むしろ当初の伝播方向とは逆方向にファイバを介して光
が伝１ｆｆｔ　”Ｊ’　Ｚ＞　Ｊ：うにＩｉ　（Ｈされ
る光である。これは、通常、「後方散乱」光と３われで
いる。このような後方散乱光は、互いに反対方向に伝播
する波Ｗｌ、Ｗを２を含む光に対してコヒーレン１〜で
あるので、このような伝播する波と強め合うようにある
いは弱め合うように干渉りることができ、したがって検
出器３０により測定されるような光学的出力信号の強度
に変動をもたらり。

互いに反対方向に伝播する波に対１．てコヒーレントで
ある一方の波からの後方散乱光の部分は、ループ１４の
中心のコヒーレンス長内に散乱されるものである。この
ように、光源のコヒーレンス長を減少させることにより
、後方散乱光と、互いに反対方向に伝播する波との間の
コヒーレンスは低減される。後方散乱光の残りの部分は
、Ｈいに反対方向に伝播ザる波の対して非コヒーレント
であり、したがってそれらの間の干渉は、極めて無秩序
であり、そのため平均化される。それゆえに、後方散乱
光のこの非コヒーレン１へな部分は、実質的に一定の強
度からなり、結果、光学的出力信号強瑣に大きな変動を
引き起こさないであろう。したがって、この発明で１よ
、後方散乱の影響は、レーザ光源１０のような、たとえ
ば１１１１程度の比較的短なコヒーレンス長を有するレ
ーザを用いることにより減少される。特定の例によれば
、光源１０は、上述したジェネラルΔ１１−〇二クス・
コーポレーションから市販されているモデルＧＯ−Ｄ１
１〕レーリ７・ダイオードであってよい。

後方散乱波と伝播する波との間の強め合いあるいは弱め
合いの干渉を禁止覆る代わりの方法は、ファイバ・ルー
プ１４の中心にこの装置内の付加的な位相変調器を含め
ることである。この位相変調器は、変調器３８に対して
同＋ｉＩＪされていない。

伝播する波；よ、ループの周囲を通過するに際し一度だ
（）このイ」補的な位相変調器を通るであろう。

波がこの付加的な変調器に達する前に１伝播する波から
生じる後方散乱に対して、この後方散乱は、このイ」補
的な変調器により位相′ｊｉ調されないであろう。なぎ
ならば、光源から伝播する波および後方散乱光自身のい
り゛れもがｆり補的な変調器を通過しないからである。

他方、波がこの付加的な位相変調器を通過した後この波
から生じる後方散乱については、伝播づる波が付加的な
位相変調器を一度通過したどぎ、かつ後方散乱光がイリ
加的な変調器を通過１ノたときには、この後方散乱光は
、効果的に２同位相変調されるであろう。

このように、イマ１加的な位相変調器が、位相シフ］−
φ（１）を導くならば、ループ１４の中心を除いた任意
の点にＪ３いて発生する後方散乱波は、０あるいは２φ
（シ）のいずれかの位相シフ１−を有し、これらの位相
シフトのいり′れがは、伝播する波についてのφ（１）
位相シフｌ−に関して時間的に変化する。この時間的に
変化づる干渉は、時間的に平均化し、後方散乱の影響を
効果的に除去覆るであろう。

後方散乱光の弱め合うＪ：うにあるいは強め合うような
干渉を防止するさらに他の代わりの方法では、変調器３
８に同期されていないｆ′ＮＪ加的な位相変調器を、光
源１０の出力側に導入してもよい。

この場合には、ループ１４の中心以外の任意の点におい
て生じる後方散乱Ｆよ、後方散乱の発するところからの
伝播する波よりも、光源１０から検出器３０までの異な
る光路長を有Ｊ゛るであろう。

このように、伝播する波は、ループ１４を一度通過する
のに対し、後方散乱波およびそれが発するところからの
伝播する波形は、ループ１４の一部を二度通過づること
になるであろう。この部分がループの２分の１でなけれ
ば、光路長は異なるであろう。

光路長が異なるため、検出器３０に達する伝播ターる波
は、同時に検出器３０に達づる後方散乱波と異なる時間
で光源１０におい−Ｃ発生ずるであろう。

付加的な位相変調器により光源１０において導入された
位相シフトは、伝播Ｊ−る波に対しては位相シフトφ（
１）を導入し、後方散乱波に対しては位相シフトφＣｔ
−＋−＋＜＞を導入し、ここにおいて］くは変調器を波
が通過する間の時間差を示す。

φ（ｔ−１−Ｋ）がφ（１）に関して経時的に変化づ′
るので、後方散乱光の干渉は、時間的に平均化し、した
がって後方散乱の影響をタノ果的に除去するであろう。

ダイナミックレンジのＪ広−された・・宇二１首第１図
ないし第１０図に関連し−Ｃ上述した検出装置は、ルー
プ１４の回転速度の成る範囲内にＪ５いて極めて有効な
回転検出装置である。しかしながら、そのダイナミック
レンジは、成る現象にＪこり制限される。第９図を参照
して、曲線８０がＦ１１期的であることが理解され得る
であろ゛う。したかつて、大きな回転速度が、曲線９４
を点９７または点９５のいずれかを通るように移動させ
るのに十分大きなΔφ、をもたらずならば、関数９６は
、第２のより大きな回転速度に対して繰返し現われるで
あろう。この第２の回転速度は、第９図に示したザブナ
ック位相シフト△φ、を引き起こした回転速度よりも実
質的に大きいであろうが、光学的出力信号９６を用いる
より遅い速度と区別し１９ないであろう。ずなわち成る
大きな回転速度からのΔφＲが、曲線８０の第２の丸い
突出部分上の新しい点９９−１３よび１０１−間で動作
するように、曲線９４を移動させるのに十分大き【プれ
ば、光学的出力信号９６は、曲線９４が点９９および１
０１間で動作Ｊる場合どこのＪ：うな場合どで区別しく
ｑないであろう。

検出レンジを拡張するためには、第２調波位イ］ノ変調
装置が用いられ得る。この装置は、解放ループ形状につ
いて第２４図に、ｒＪＪ鎖されたループ形状について第
１１図に示されている。

第１１図を参照して、ここでは検出装置の発明の好まし
い閉ループ型の実施例の図が示されている。第１１図と
第１図との間で相当の参照Ｍ号が（すされたづべての構
成は、第１図に示したものと同様の構造および機能を有
づるものである。第１１図の回路は、ループ１４にお【
′Ｊる第２の位相変調器１３８上の駆動電圧を制御づる
帰還信号として、曲線１００により示されるロック−イ
ン増幅器出力を利用する帰還ループを含む点において、
第１図の回路と異なるものである。第２の位相変調器１
３８は、ループ１４の回転により発生された第１調波信
号９８を相殺する光学的出力（ｇ号中の第１調波信号を
発生し・、そのためロック−イン増幅器出力は、ループ
の回転速度とは無関係にＯの方向に駆動される。したが
って、第１１図の回路のロック−イン増＠器出力は、帰
還ループに対して誤差信号を与え、それゆえに、「帰還
誤差信号Ｊとしで述べられるであろう。第１１図の帰遷
回路の構造および機能の詳細な議論が、以下において行
なわれる。この議論から、第１１図の帰）Ｗ回路が、回
転検出に際し大ぎなダイナミックレンジを与え、かつこ
のような回転検出が第２位相変調器１３８の駆動電圧の
測定を介して達成されることが明らかとなるであろう。

第１１図にＪ３いて、単一のＡＣ発生器４０が、第１調
波位相変調器３８についてのライン４４上に第１調波駆
動信号を発生させるために示されている。倍周器１２６
は、ライン４４上の第１調波駆動信号を受（）、この周
波数を、ライン１２８上に第２調波成分を生じるように
２倍にする。

ライン１２８の第２調波信号は、誤差ＹＪ　、Ｊ−変調
回路１３０の入力に結合される。この修正変調器１３０
は、ロック−イン増幅器４６の出力からライン１３２の
帰還誤差信号を受ける。第１図に示されているように、
ロック−イン増幅器は、ライン４８上の光検出器３ｏが
らの出力信号およびライン４４上の基準信号を受取る。

この場合において、ライン４４の基準信号は、ＡＣ信号
発生器４０からの第１調波信号出力である。ライン１３
２上のロック−イン増幅器により発生された誤着信号は
、ライン４４上の基準信号の周波数に適合するライン４
８の入力信号のフーリエ成分の大きさに比例Ｊ′る。こ
の誤差信号は、第１０図の曲線８上のいずこかに存在す
るであろう。この特定の場合においては、誤差信号は入
力ライン４８上の第１調波成分の固定された振幅をもた
らず固定された回転速度に対して曲線１００上の成る直
流レベルどなるであろう。第１調波成分の振幅が変化す
るならば、誤差信号の直流レベルは、動作点が曲ＷＡ１
００に沿ってシフトするにつれて変化するであろう。

先に説明したように１第９図の曲線８０が周期的である
ため、曲線１００は周期的である。それゆえに、光学的
出力信号９６の第１調波成分の吊は、増大覆るサグナッ
ク位相シフｊ〜が全位相シフト曲線９４を曲線８０の他
の突出部分に押出すにつれて周期的に変化Ｊ−るであろ
う。′？ｌなわち、曲線１００上の点１３４（第１０図
参照ンは、１）−フナツク位相シフトが曲線９４を、も
たらされた全位相シフト曲線の最大Ｊ３よび最小が曲線
８０の第２の突出部分上の対称的にバランスのどれだ点
を介して移るように、押出づ状態を表わす。得られた出
力波形９６は、○の回転速度に対づる第８図に示した光
学的出力信号９６と似てｔｌ−３す、かつ第１調波成分
を有していないであろう。波形９６がこの状態において
第１ｗＡ波成分を有していないので、回転速度がＯでな
いにもかかわらず、ロック−イン増幅器の出力はＯとな
るであろう。

この発明の検出装置は、周期的な位相変調器を加えるこ
とににりこの問題を解決するものであり、該位相変調は
、第１ｉｉｉｊ波位相変調Ｊ：りも大きな周波数を有し
、かつ好ましい実施例では第１調波の、ざらに々ｆまし
く（よ第２調波の調波であり、かつサグナック位相シフ
トにより引き起こされた第１調波成分に対して振幅にお
いてほぼ等しいが位相が１８０°ずれた第１調波成分を
光学的出力信号にもたらさせるの−１−分な振幅を有Ｊ
る。このように、位相変調の第２周波数は、光学的出力
信号のすべて回転ににり生じた第１調波成分を実質的に
相殺りる。

第２調波位相変調に対して相殺振幅ｍにライン１３２上
の帰還誤差信号、ずなわら光学的出力中の第１調波成分
を相殺りるのに十分な振幅の第２調波駆動信号を変換す
る機能は、誤差修正変調器１３０１位相シフト器１３６
および第２調波位相変調器１３８により行なわれる。

ライン１３２」−のＯでない誤差信号を受取ると、誤着
修正変調器１３０は、ライン１２８上の第２調波４０号
を受取り、かつライン１３２」−の誤差信号の毘をＯに
、またはＯ（＝Ｊ近の予め定められた範囲内に低減させ
るように、誤差信号の■およびサーｒン（ｓｉｇｎ）に
応じてその振幅を増減づる。ライン１３２上の誤差信号
についての予め定められたレベルに達づ−ると、変調器
１３０は、誤差（Ｅｉ号が再度変化するまで、誤差信号
についでのＯまたは小さな値を引き起こづ振幅にお【）
る第２調波成分の定常的なレベルをホールドづる。誤差
信号の変化ｋＪ、す、変調器１３０は、ライン１３２上
の誤差信号がＯまたけＯ近傍の所定の￥ｒＡＩｌ？］内
まで再度低減されるまで、ライン１４０上の第２調波駆
動信号の振幅を変化させる。

すなわち、誤差修正変調器１３０は、ライン１４０上の
第２調波駆動信号の振申畠を調整りるために、ライン１
３２上の帰還誤差信号を用いる。この第２調波駆動信号
は、第１調波駆動信号の２４１’の周波数を有し、かつ
その位相は位相シフｌ−回路１３Ｇにより第１調波位相
変調駆動波形に対してシフトされる。この位相は、第２
調汲波形の最大Ｊ５よび最小が、第１調波位相変調駆動
波形の最大、最小およびＯ交差点に時間的に対応づるよ
うにシフトされる。さらに、第２調波位相変調波形の振
幅は、修正変調器１３０により、サグナック位相シフト
から得られる光学的出力信号の第１の回転により誘起さ
れた調波成分の相殺を引き起こすであろう駆動レベルに
セラ１−される。これは、第１２図の説明によりより一
層理解され得るであろう。

第１２図は、ループの回転および位相変調器３８．１３
８から得られる互いに反対方向に伝播する波Ｗ１．Ｗ２
間の全体の相対的な位相シフト間の略図的関係を表わす
。結果すなわら仝位相シフト曲線１４２は、（一定の回
転速度に対りる一定のバイアス１４４に：Ｊ：り表わさ
れる）サグナック位相シフト△φＲ（曲ＦＡ　１４６で
表わされる）正弦波的に経時的に変化づる第１調波位相
シフトΔφ、　ｃｏｓ　（ω４ｔ）、ならびに（曲＠１
４８で表わされる）正弦波的に経時的に変化する第２調
波位相シフトΔφ２ｃｏｓ（２ωｍｉ）の総計を表ねり
。結果としての位相シフ［・Δφは、Δφ、　Ｃ０５（
ωｒｎ、１）十Δφ２ｃｏｓ（２ωｍｌ＞−Δφ、であ
る。

第１２図から明らかなように、曲１１４６の第１調波位
相シフ１〜のｍΔφ、け、垂直軸ｐと、バランスされた
動作点１５０あるいは１５２の一方との間の１２）こ等
しいことが理解され１りるであろう。また、第２調波位
相シフ１〜曲線１４８のＭ△φ２は、サグナック位相シ
フト△φ２の■にほぼ等しいことが理解され得る。これ
らの２つの条件が正しいとき、かつ第２調波位相シフｉ
・曲線１４８が、１５４，１５６，１５８おにび１６０
にお（プるそのビークが第１調波位相シフト曲線１４Ｇ
の最大、最小Ｊ５　Ｊ：び０交差点に時間的に同時に起
、きるように位相かシフトされたとき、成るものは、結
合されたすなわち結果としてｊｑられた位相シフトおよ
び光学的出力信号について正しいことになるであろう。

正しいであろう最も重要なことは、結果して得られた位
相シフト曲線１４２のビーク１６２および１６４が、曲
線８０上の対称的にバランスされた点１５０および１５
２により表わされる位相シフ１〜にほぼ一致することで
あろう。点１５０および１５２は、それぞれがｐ軸から
等しい距離にありかつビーク１５１に対して曲線８０上
の同様の位置にあるという点において、垂直軸１１のま
わりに対称的にバランスされている。結果として得られ
た位相シフト曲線１４２上の点は、曲線８０を経由して
表わされ。この結果として１！７られた光学的出力信号
１ま、曲線１６６により示される強度対時間波形を有す
る。曲線１６６が第１調波成分を有しないので、ロック
−イン増幅器４６からのライン１３２上の誤差信号番よ
、ロック−イン増幅器がすべての成分を通ずが周波数［
ｎｌ　の第１調波成分を通さないので、０となるであろ
う。

検出器３０は光強度曲線１６６に比例する電気信号を出
力し、したがってライン４８上のこの電気信号もまた第
１調波成分を有しない。

第１調波位相シフト曲線が第１２図のＨｚに等しい振幅
を有しないならば、づなゎち第２調波成分１４８がΔφ
２にほぼ等しい振幅を有しないなげうば、結果として得
られた位相シフトのビーク１６２　ニ１３よヒ１６４１
；ｔ、点１５０．ｔｔよび１５２にａ３りるバランスさ
れた対称的に位置される位相シフ１へを近似的に表わさ
ないであろう。これは、曲線１６Ｇに似てＪ３らずがっ
フーリエの第１調波成分を有ゴる出ツノ光信＠１６６を
もたらずＣあろう。第１１図の検出装置に対しては、△
Ｃ（８号発生器４．０は、ライン／１４上の第１調波駆
動信号の振幅△φ１が第１２図の１ｆｉｚにおいて一定
であり続け、かつこの周波数が上述した［適切な３周波
数において緒持されるように調整される。この振幅２は
、ｎｌ述しｌζように１．８４ラジアンに選ばれる。そ
れゆえに、ライン１４’Ｏ上の第２調波駆動信号の振幅
Δφ２が、ザブナック位相シフ１−△φ、にほぼ適合し
、かつ位相シフ１へ器１３６がライン１４０上に配置さ
れるように調整され、ならびに第２調波位相シフ１〜曲
ｍ１ｉｓのピーク１５４．１５６，１５８，１６０が第
１調波曲線１４Ｇの最大、最小および０交差点に時ｌｆ
Ｕ的に同時に起こるように調整されるならば、結果とし
て得られた位相シフ１〜曲線は第１２図の曲線１４２に
より示されるであろう。この結果は、サグナック位相シ
フトΔφ、により誘起された光学的出力信号１６６の第
１調波成分の実質的な相殺となるであろう。この相殺・
は、第２の調波位相変調器１３８の動作によるサグナッ
ク効果の第１調波のフーリエ成分に対して等しいＭであ
りか′Ｃ等しい周波数であるが、位相が１８００ずれた
第１調波成分位相シフＩ・の導入により引き起こされる
。ずなわら、曲線１６６は、周波数［）１５　における
フーリエ級数の強疾変化の２個の正弦第１調波成分を含
むであろう。これらの２個の成分は、大きさは等しいが
相互に位相が１８０°ずれている。一方は、サグナック
位相シフトによるものであり、他りは第２調波位相変調
器１３８の周波数２ｒいにおけるファイバの延びにより
引き起こされるものである。

このように、ライン１３２上の誤差信号がＯまたはけぼ
０に低下４るまで、ライン１４０上の第２調波駆動信号
の振幅Δφ２を調整することにより、ループの回転速度
が、誤差０の信号を引き起こづ第２鯛波駆動信号の振幅
を観察することによりどれぐらいであるかを決定するこ
とが可能となる。さらに、このことは、第１２図の曲線
１４６を、第２、第３あるいはより高い曲線８ｏのロブ
（ｌｏｂｅ）にバイアス覆るのに十分なリグナック位相
シフトを通常引き起こりであろう大きな回転速度に対し
てさえも必ではまる。ロック−イン増幅器４６の出力が
Ｏに低下するまで、第２調波駆動信号の振幅を調整１′
る方法は、間ループの実施例で要求されたように手動で
行なうこともでき、また閉ループ装置にｄ）けるにうに
自動的に行なうことも可能である。

次に、全体の効果は、結果として１［１られた位相シフ
ト曲線についての動作点を、第１２図の曲線８０の壌２
のより高いロブ（ｌｏｂｅ）の曖ｌｔＡな範囲へ、すな
わち第１２図の曲線８０−［の点９５および９７を通る
範囲へ、通常移動させるであろう回転速度の検出を許容
づることである。りなわら、この発明は、従来技術のセ
ンサにおＩＪる、いくつかの可能性のある回転速度のう
ちいずれがその特定の特性の検出器出力を引き起こした
かを検知し得ない、より高い回転速度に対する検出器か
らの出力信号中の曖昧さを除去するための手段を与える
。そして、この拡大されたダイナミックレンジは、感度
の低下を全く伴わずに１ｑられる。なぜならば、曲線８
０のロブの両側のスロープは変化しないからである。

好ましい実施例では、第２の調波位相変調器１３８は、
第１調波位相変調器の位置とループ１４の中心との間の
中間の点においてループ１４内に配置される。この位置
では、２［ユで動作づる位相変調器１３８は、この周波
数がｆ７，１　にお（プる位相変調器３８の位置により
固定されるので、その「適切な１周波数の位置に置かれ
るであろう。

第１３図は、誤差修正変調器１３０の一実施例を示Ｊ−
０この実施例では、ライン１３２上の誤差信号は、加算
器として接続された演算増幅器の変換入力側に結合され
る。実用的な加算器の正確な構造の詳細は、当業者にお
いて周知であり、したがってこれらの詳細についての議
論はここでは行なわない。演痺増幅器の技術分野にＪ３
いて周知のように、コンデンサを通過して拡大された角
の帰還電圧は、点１７０＠現実のグラウンドに維持しよ
うとり−る。ずなわち、点１７０にお（］る電圧は、負
帰運により、ＯししくはＯポル１への近傍に保狛される
。しかしながら、この事実上の２，０絡にＪ：す、電流
はグラウンドには全く流れない。インピーダンスＲ８１
７２により表わされる、１：］］ツクーイン増幅の出力
インピータンスを通る演算増幅器１６９への入力電流１
．。は、その出力インピータンスＲｏにより分割された
ロック−イン増幅器４６の出力誤差電圧に等しい。なぎ
ならば、点１７０からグラウンドへのインピーダンスは
、Ｏであるからである。しか（）ながら、節１７０　ｈ
）らグラウンドへ電流が流れないため、入ツノ電流１１
ｏは、コンデンサ１６８を通り流れ、かつグラウンドに
対りる出力電圧Ｖ。は、時間の関数どしてライン１７４
上に現われる。時間の関数どしてのこの出力電圧Ｖｏの
表現は、 Ｖｏ＝−−ｆｌ、、ｄｔ　（１１） で表わされる。なお、式中、Ｃはコンアン１ノ１６８の
容■を示す。

第１４図を参照して、演算増幅加算器１６９の応答特性
が示される。第１４Ａ図は、ライン１３２上の仮想的な
誤差信号を示す。ライン１７４上の加算器の出力電圧Ｖ
ｏは、第１４Ｂ図にプロットされている。

第１４Ｂ図から、０の誤差信号に対して、出力電圧曲線
が０のス１コープを有し、かつ０でない増加づる最の誤
差信号に対して、Ｖｏに対り゛る出力電圧曲線のスロー
プの量が増加することがわかる。

Ｊ−なりち、スロープの符号は、誤差信号が正でおるか
あるいは負であるかに依存し、かつ時間的に任意の瞬間
のスロープの傾きは、その瞬間における誤差信号の旦に
依存Ｊる。

誤差信号が当初の点から点１７６まで増加すると、加婢
器の出力信号Ｖｏは点１７６Ｂまで増大する。第１３Ｂ
図を参照して、モトローラ社により製造されているＭＣ
１４９６Ｌのような従来のバランスされた変調器Ｊ３よ
び関連の回路は、ライン１７４上のこの入力電圧Ｖｏを
、ライン１４０上の第２調波駆動信号の包Ｉ８線状の対
応の変化に変換づ−る。ずなわち、変調器１８８は、ラ
イン１７４上の信号により、ライン１２８上の固定され
た振幅の第２調波信号を振幅変ｉｉＩ！ａづる。ライン
１４４上のこの第２調波駆動信号は、次に、第１１図の
従来の位相シフトキー１３６にみいてその位相がシフ１
へされ、かつ第２謝波位相変調器１３８へ入力される。

ライン１４０上の第２調波駆８信３の振幅か増加するに
つれて、第２調波位相変調器１３８により引き起こされ
る光学的出力信月中の第１の調波成分の振幅が上昇し始
める。この振幅が十分に大きくなったとき、回転により
引き起こされた第１の調波成分を相殺しようとする。こ
れは、第１／ＩＡ図の点１７６Ｊ：ｊよび１７７間に示
されるようイＴ誤差信号を低減しようとする。減少する
誤差信号は、点１７６Ｂおよび１７７Ｂ間に示されるよ
うな第１４図の加算器出力電圧Ｖ、のスロープの勾配を
変化させる。第１４Ａ図の点１７７では、第２調波駆動
信号の量は、回転により引き起こされたすべての第１の
調波成分を相殺づるのに丁磨の用であり、したがって誤
差信号はＯとなるであろう。これは、点１７７ＢＪ５よ
び１７８Ｂ間のｖ。

に対す加算器出力電圧曲線の平坦なＯでない点ににり反
射される。

この仮想的な状況にお（）る時間１７８では、ループ１
４の回転速度は、誤差信号が変化しかつ第１４Ａ図の１
７８および１８０間に示されるように量的に増加し始め
るように、変化Ｊる。このことは、電流Ｉｎｎが方向を
変化し、かつコンデンサ１６８の電圧が変化し始めるの
で、出力電圧ＶＯの減少をｂたらず。これは、Ｗｉ　１
４８図の点１７８Ｂおよび１８０　Ｂ　ａｔ＋に示され
ている。この効果は、第１４Ａ図の貞１８０　ｄ３よび
１８２間に示。

されるように、誤差信号を０の方向に戻す傾向を生じさ
せる第２調波駆肋信号の振幅を減少させることである。

この仮想的な状況にＪ３ける時間１８２では、再度、ル
ープ１４の回転は、点１８２および１８４間に示される
いるような誤差信号曲線を平坦にＪるように、ザブナッ
ク位相シフ１−によりより多くの第１ｗ！Ｊ波成分が発
生されるように変化づる。このことは、加算器出力電圧
を一定の傾きで降下さＵ、点１８２８．　１８４　ＢＥ
ｒＤ１ｇ２に’！波位相変ｍの振幅を減少さυる。

時間１８４では、ループの回ｉ１９；速麿は、再度変化
するが、誤差信号は未だ負であり、かつＯではない。Ｏ
で４【い誤差信号ににす、加算器出力電圧Ｖ　１．は減
少を続りられ、それにＪ二つ（−第２調波駆動信号の振
幅を変化し、かつ点１８４　ｄ３よび１８６間に示され
るＪ：う（Ｊ誤差信号をＯの方向に移動させる。

誤差信号がＯに達したならば、加算器出力電圧は、相殺
振幅が、ザブナック効果により発生された第１調波成分
のすべであるいはほとんどづべてを相殺するどのような
ところにインいても定常状態を保持”リ−る。時間１８
６にお（プるこの状況は、０でない一定のループ１４の
回転速度を表わし、ここではライン１４０上の第２ｖＩ
Ａ波駆動伯号の振幅が、光学的出力信号のり一グナツク
効果により発生された第１調波成分を正しく相殺づるよ
うな適切なレベルに調整されている。この状況（，１、
第１２図の均衡された点１５０および１５２間の動作を
表わづ。

当業者は、回転が一方向に加速し続（プるならば、出力
電圧Ｖ。は上記の安全なレベルに上昇し、かつたとえば
第１３図の回路のための振幅変調器１８８における成分
の減少を引き起こすことを理解し得るであろう。このよ
うな減少を避けるために、装置を限界づ（Ｊる電圧が、
Ｖ　Ｏの最大の正および負の電圧の変動を制限Ｊるため
に、加算器に結合されるべきである。

第１５図を参照して、第１３図の加算器１９０を置換え
るための誤差修正変調器回路１３０の一部についての好
ましい実施例が示されている。この実施例では、差動増
幅器１９２は、ライン１３２上の誤差信号に結合された
変換入力を有し、かつライン１７４により振幅変調器１
８８に結合される出力側を有Ｊ８．。

第１５図に示した装置の動作は、第１６図を参照づるこ
とにより、より一層理解されるであろう。

第１６図は、差動増幅器１９２に結合された３ボート・
ネットワーク１９６により表わされたこのセンサの構成
部品とともに、略図的に回転セン４ｊ全体を表わづもの
である。このＬンザの光学的部分および大半の電子的構
成部品は、２個のインビータンスｚ１およびＺ２のいず
れかの側に結合された２個の入力を右する電圧分割イン
ビーダンスネッ１−ワーク１９６ににり示されでいる。

この分？、器の中点は、差動増幅器１９２の変換入力側
に結合されている。回転がループに与えられると、回転
信号（ｓｉｍｂｏｌｉｃ）は、３ポート・ネットワーク
１９６の前記入力側に与えられ、このネットワークは差
動増幅器１９２の変換入力側に結合されたライン１３２
へ誤差信号を与える。この人ノＪ　誤差信号と、ライン
１３３上、この場合には設置電位である基準信号との間
の差は、差動増幅器１９２により増幅され、かつ変換さ
れかつ増幅された差信号は、出力ライン１９４に与えら
れる。この出力ラインもまた、負の帰還が回転信号によ
り引き起こされた点１９８におｔプる電圧を相殺しがち
なインピーダンス７１を介して生じるように、ネットワ
ーク１９６の第１の入力側に結合されている。次に、ラ
イン１９４上の信号は、点１９８での電圧の変動を極小
に１ノようとする。点１９８は、第１１図にお【ノるロ
ック−イン増幅器７１ＩＧの出力側を物理的に表わす、
インピーダンスＺ１およびＺ２は、この装置の光学的部
分および電子的部分の全体の移植機能およびループのゲ
インを表わ夛−現実のインピーダンスである。

この装置の時間応答、位相マージン、バンド幅および感
度は、用途に応じた設ｙ１変更の問題であり、かつ標準
的な負帰還装置解析（Ｊ１システムのパラメータを確立
するのに用いることができる。

インピーダンスＺ１を通るフィードバックの効果は、ロ
ック−イン増幅器の出力ライン１３２上の誤差信号の変
動を、第１０図のボックス２００により示される小さな
範囲まで制限することである。この範囲は、設訓変更の
問題であり、かつ差動増幅器１９２のゲインに依存する
ものである。

より大きなゲインは、この入力信号の変動のより小さな
範囲、すなわちより小さなボックスであるが安定性を欠
くものをもたらず。

ライン１４０上の第２調波駆動イハ号の出を増減させる
ことにより、誤差信号をＯまたはほぼ０に減少させるに
うに、Ｏでイｆい誤差信号に反応Ｊるづ−べてのＩＭ造
が、この発明の目的に適うもの−Ｃあろう。いくつかの
実施例については、誤差信号をＯまたはけぼ０に低減さ
せる、第１調波駆動信号に対する相殺振幅および位相に
、第２調波駆動佑号レベルを随行リ−ることが望ましい
であろう。この（幾重を達成するのに用いられる正確な
回路は、この発明にとって際どいものではない。

誤差修正変調器に用いられ得る代わりの回路は、第１７
図に示される。この実施例では、ライン１３２上の誤差
信号は、比較処理装置２０１の入力側に結合される。比
較処理装置は、この場合には接地電位である基準入力端
子２０３に与えられる基準電圧を有Ｊ゛る。比較装置）
Ｊ、ライン１３２　Ｊ＝の誤差信号を、ライン２０３上
の基ｌＦ；信号と比較し、かつ３個の出力のうち１個を
発生づる。誤差信号が正でありかつＯでないならば、出
力ライン２０５は論理２０ルベルであるＪ：うに能動化
される。誤差信号が負でありかつＯでないならば、ライ
ン２０７は活性化される。最後に、誤差信号が基準信号
に等しいならば、−ライン２０５が能動化される。

アップ・ダウン・カウンタ２１１は、ライン２０５に結
合されたノｌツブ入力を有し、かつライン２０５が能動
化されるとＯから計数を開始する。

２進カウントは、任意の瞬間にお【ノるバス２１３上の
データがカウントの２進教示を表わりところのカウント
の進行として、出力バス２１３上のデジタルパターンを
連続的に変化する。

デジタルーノアナログ変換器は、バス２１３上の２進カ
ウント値を連続的にあるいは定期的にリーンブリングし
、かつデジタル・データをライン１７４上のアブログ出
力信号に変換する。この１ナログ信号は、ライン１２８
上の第２調波駆動信号を振幅変調しかつこれをライン１
０４上に与えるために、従来の振幅変調器１８８により
行なわれる。

第２調波駆動信号の変化する振幅は、ライン１３２上の
誤差信号の変化として反映される。寸なわち、誤差信＠
　ｐＪ、基準イΔ号電圧のｈに向かうであろう。

誤差信号が基準信号に達すると、比較装置２０１は、ラ
イン２０９を能動化し、該ライン２０９はカウンタ２１
１の停止人ツノに接続されてｄ５す、それによってカラ
ン１〜を１９止させる。Ｄ２／△変模器は、次に、誤差
（ｉ号が再度変化づるまで、イのときのレベルに、第２
調波駆動信号の振幅レベルを一定に保持する。

誤差信＠は負およびＯでないようになると、この処理自
身が繰返し、しかしながらｈウンタ２１５はＯあるいは
そのときの正のカランｌ〜から減粋を開始する。ライン
２０７が能動化されてカラン１〜がＯであるならば、デ
」−ダ２１７ＥＪ、偏光貿号ライン２１９を能動化し、
該ライン２１９は、Ｄ／Ａ変換器を、ライン１７／Ｉ上
のアナログ出力電圧の符号を変化さぜる。ライン２０７
が能動化されてカウンタがＯでなくなったならば、デコ
ーダ２１７はライン２１９を能動化せず、かつＤ／Ａ変
換器は、ライン２０５が能動化されるがカウン１〜の減
少につれて振幅が低下し始める場合と同様の符号に、ラ
イン１７　’１．　ｌのアナログ信号を紺持づる。この
プロヒスは、ライン２０９が能動化されるまで続く。

回転センサが線形であるか否かを決定するためには、第
２調波の波形の振幅を→ｊグナツク位相シフトのｍに関
連づりる移植関数が得られねば“ならない。数学的に、
これは、光学釣用ツノ信号についての表現を得、かつこ
の第１調波について解くことにより行なわれる。この光
学的出力信号は、第１２図にお（プる曲線８０の表現に
ついてのＦａ８と同様に、曲１１４２に対して第１２図
に示した結果として１ｑられた位相シフ１〜についての
表現を置換えることにより表わされ得る。この曲線８０
は、Ｃ表わされ、式中、 Ｐ（［）一時間の関数としての光学釣用カニＰｏ−ピー
クの光学酌量カニならびに △φ−互いに反対方向に伝播Ｊ−る波Ｗ１およびＷ２間
の全位相シフトである。

曲線１４２についでの表現をｊ：Ｉ：　（１２）のΔφ
に対して置換えると、 ［）＋△φ２ｃｏｓ（２ω□ｔ　）−△φ６　）］（１
３） となり、この式ではづべての項（４式１２および第１２
図で用いられたＪ：うに表わされる。

式（１３）のフーリエ変換の第１調波成分について解く
と、 どなり、この式（１４）においてＪ　ＩＩ　−第１１重
のベッセル関数である。

それゆえに、サグナック位相シフ１へΔφ、と、ごのサ
グナック位相シフトにＪ：り生じる光学的出力信号の第
１調波成分を正確に相殺でるＩこめの周波数２［におけ
る第２調波位相シフｌ〜の吊△φ２との間の関係は、 ｔａｎｂ小Ｋ“ 〕 となる。

式（１５）をブ［１ツ１〜Ｊると、この曲線は第１８図
に表わされたもののようになる。この曲線は、このセン
サが人きなリーグノーツタ位相シフ１−に対しではほぼ
線形であるが、小さなサグナック位相シフ１〜に対し′
Ｃは線形からやや外れることを示している。

小さく１ノグナツク位相シフトΔφ、および小さな振幅
の第２の調波Δφ２に対する結果として得られた位相シ
フ１〜曲線は、曲線１４２として第１９図に示される。

２０２における小さな［Ｐｉ起（ｂｕｍｐ）　Ｊは、曲
線８０を経由して、光学的出力信号についての曲線２０
６上の「隆起」２０４に移る。

２．５ラジアンまでのサグナック位相シフトについての
移植関数はは、第２０図において、５サグナック位相シ
フト△φ６の影響を相殺りるのに必要な第２調波成分の
振幅△φ２に対してブロン］〜されている。第２０図は
、この小ざな１ノグナツク位相シフト領域にお（）る移
植関数の独１１の曲線を明瞭に示している。第２０図の
曲線に冶うドラ１〜は、実験的に決定されたデータ点を
表わりものである。

移植関数は、いくつかの領域において線形で１まないた
め、第２調波駆動信号の振幅をリーグナック位相シフ１
〜の倶に移植ヅるのに用いられる線形要素が、誤差を導
く。移植関数を記憶づるために、あるいは第２調波駆動
信号の相殺振幅を与えられた回転速度もしくはサグナッ
ク位相シフ１へについての移植関数を解くために、装向
が出ツノ側に設置ノられてもよい。すなわち、サグナッ
ク位相シフ１−により出ツノ中の第１調波成分を４：　
ｉ−ンＵルづるライン１４０上の第２調波駆動信号の振
幅から、回転速度づなわちリグブック位相シフト白身へ
変換することが有利である。これは、第１１図におりる
出力表示回路２０８の目的とりるところである。

第２１図は、出力デ・Ｃスプレィ２０８についての好ま
しい回路を示づ−。ライン１４０上の第２調＝Ｅ 相駆動信号は、ロック−イン増幅器２１０の入力側に結
合される。ロック−イン増幅器は、第２調波駆動信号に
チューニングされてＪ−３す、１なわち基１１＠信号と
しで、第１１図の倍周器１２６からのライン１２８上の
変調されていない第２調波信号を有する。［］］ツクー
イン増幅器２１の目的は。

所望の第２の調波の波形を敗在さＵるライン１／１０上
のりべてのノイズを取り去ることである。このノイズは
、出力ライン、電磁妨害、ライン４４上の第１調波駆動
信号とのクロスト−りならびに倍周器内のリスト−ジョ
ンのにうな他のノイズ源から生じるものである。

ライン２１２１の出力イＧ号は、ロック−イン増幅器の
出力側２１２でのフィルタを通された第２調波駆動信号
の振幅に比例し、かつアナログ−デジタル＜Ａ／Ｄ）変
換器２１４に結合され、この変換機２１４では、デジタ
ルデータに変換される。

このデータは、マイクロプロセッサあるいはコンピュー
タ２１６により用いられ、式く１５）の移植関数にＪ：
り決定されるような第２調波駆動仏号の各振幅に対応す
る回転速度に関係り゛るデジタルデータを記憶りるメモ
リ２１８内のルックアップ・テーブルをアドレスするの
に用いられる。

△／Ｄ変換器２１／Ｉの出ツノ側２１７におけるデジタ
ルデータは、ライン１４０上の第２調波駆動信号の特定
の振幅に対Ｊる灼応のリグノ−ツク位相シフトあるいは
回転速度を表示づるデジタルデータを記ｆ１するＲＯＭ
２１８内の適切４ｒアドレスをアクセスするのに、マイ
ク［１プロ亡ツリ゛２１６により用いられる。このアド
レス機能を宋たＪためのマイクロプロセッサ２１６につ
いてのプログラムは、当業者であれば自明であり、かつ
のこの（１能を果たづための任意のプログラムで十分で
あろう。ＲＯＭから出力されたデジタルデータは、次に
、デジタル−アナログ変換器２２０によりアナログ形に
変換されることがでさ、あるいはそのデジタルのまま用
いることもできる。

他の実施例では、マイクロプロセッサ２１６は、変数Δ
φ２どしてＡ／Ｄ変換器２１７！がらのデータを用いる
ことにより、式（１５）の移植関数を解くためプログラ
ムされ得る。この実施例では、ＲＯＭ２１１１、式（１
５）で必要な計粋を実施Ｊ−るためのプログラムを含む
であろう。この演算を行なうのに用いられる正確なプロ
グラムは問題ではなく、この演算を行なう／Ｃめのプロ
グラムは当業者において公知のものであろう。この演算
を行ない得るすべてのプログラムが、この発明の目的に
適当なものであろう。

他の実施例は、ロック−イン増幅器２１０の代わりにＲ
ＭＳ電圧計を用いるものであるが。このにうな構造は誤
差を導くであろう。なぎならば、ライン１４０上のすべ
てのノイズは平均化され、第２調波駆動信号の誤った振
幅として誤って翻訳されるからである。ＲＭＳ電圧計は
、第２２図に示１ように電圧の中点に入力を有り−る。

この第２調波駆動信号は、抵抗Ｒ１およびＲ２からなる
電圧分割器の節２２１に与えられる。抵抗Ｒ１および１
（２は、節２２１における第２調波駆動信号の任意の振
幅に対して、回転速度に比例する振幅を右づ゛る信号が
ＷＪ２２２に拡大されるＪ：うに、抵抗Ｒ１おにびＲ２
は、この線形領域内の移植関数のスロープを反映するよ
うに選ばれる。この信号は、サグナック位相シフトある
い（よ回転速度とし′Ｃ読取られるべきＲＭＳ電圧計の
入力に結合される。

さらに、オシロスローブが、第２調波駆動信号の振幅を
検出りるために、第２３図に示されるようなＲＭＳ電圧
８１の代わりに用いることもできる。

再び、オシロスコープに入力をスケールするために、抵
抗Ｒ３およびＲ’Ｉから、線形のスクール・ネツ１〜ワ
ークが構成される。第２２図および第２３図の実施例は
、移植関数の線形領域内で最ｔ」正確である。

第２調波周波数におりる波形の測定を行ない得る他の装
置を、出力表示回路２０８のために用いることもできる
。たとえば、アナログ曲線整合装置が、移植関数曲線を
補償するためにならびに回転速度に比例する出力を与え
るために用いられ得る。さらに、第２１図のＲＯＭルッ
ク・アップデ−プルおよびマイクロプロセラ１ノーは、
単純化された第２１図の実施例が近似した結果について
のほぼ線形領域内で用いられ得るにうに、移植関数曲線
のほぼ線形領域内で不要とされ１ｑる。

第２４図の間ループの実施例は、帰還が存在しないこと
を除いては、第１１図の閉ループの実施例と同様に動作
する。

第２４図を参照し、この２個の調波、聞−閉構造につい
ての基本的構造は、１つの変数を除いては第１図に示し
たものと同一である。それは、ＡＣ発生器４０が、周波
数ｆ、に第１調波成分を有し、周波数２ｆ、に第２調波
成分を有する位相変調器３８に対しての駆動信号を発生
させることである。この第２調波成分の効果は、第１１
図に関しで上述したものと同二である。第２４図に示し
たこの発明の実施例にＪ月ノる他の１べての構成部品は
、第１図において相当するものと同一の構造を有しかつ
同一の機能をイｊする。しかしながら、ＡＣ発生器４０
は、第２調波成分の量を、回転により引き起こされた第
１調波周波数での光学的出力信号の成分を相殺−りるの
に十分な振幅よぐ手動で制御され得るように若干修正さ
れている。

ループの回転）＊度を検出覆るための、この発明のｈ法
は、ループ内を互いに反対り向に伝拙りる波を、第１調
波周波数［１で位相変調さけるステップを含む。この周
波数［６にお（〕る第１調波成分の振幅は、次に、この
ループの光学的出力信号づ（（検出される。この互いに
反対方向に伝ｌ１ｌｉツる波は、次に、回転にＪ：り引
き起こさねた光学的出力信号内の第１の調波成分をキャ
ン亡ルづるのに十分な振幅における第２調波周波数りな
わら２丁。

にて位相変調される。

より詳細には、光学的出力信号の第１調波成分の振幅は
、それに比例ＪるＤＣ誤差信号に変換される。このｖＡ
着信号は、次に、ループ体の第２　ＩＩ波波相相変調器
ついての第２調波駆動信月の振幅を制御するのに用いら
れる。次に、第２調波成分駆動信号のレベルＬＬ、誤差
信号か光学的出力信号内の第１調波成分に対して実質的
０の振幅レベルを示すまで、増減する。光学的出力１を
号内の第１調波成分の振幅をＯに低減さセる第２調波駆
動信号の振幅は、ループの回転３！！８度の指標となる
。

ザブナック効果による回転センサの回転速度演綽方法は
、第１位相変調器が動作するところにおける第１周波数
にてこのセンサの光学的出力信号内の第１調波成分の里
を検出することを備える。

回転センサ内を互いに反対方向に伝播する波は、次に、
好ましい実施例では第１周波数の正確な調波であるべき
である、第２周波数にて位相変調される。他の第２周波
数は、ドリフトあるいは「追跡（１＋ｕｎｔ）　Ｊを引
き起こ１ループの安定性に大きくＩＩる誤差信号内の時
間変化成分をもたらし１′￥る。第２周波数位相変調の
振幅および位相は、第１周波数に４３ける光学釣用ツノ
信号の成分を相殺覆るように、第１周波数位相変調に対
して調整される。第２周波数における、ならびに相殺振
幅にお１ノる位相変調の特性は、次に、対応の回転速度
に、移植関数を経由して変換される。

【図面の簡単な説明】

第１図は、ファイバ光学物質からなる連続的な遮断され
ていないストランドに沿って配置されたファイバ光学構
成部品を示し、さらにこの検出装置に関連する信号発生
器、光検出器、Ｌ１ツク−イン増幅器；Ｊ３　Ｊ：び表
示器を示す、この発明にＪ５いて用いられる基本的な回
転センサの略図である。第２図は、第１図の回転センサ
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図の回転センサーに用いるためのファイ
バ光学偏光器の一実施例の断面図である。第４図は、第
１図の回転セン１ノに用いるためのファイバ光学偏光制
御器の一実施例を示す斜視図である。第５図は、第１図
の回転センサから、嘔光器、偏光器０１１器Ｊ３よび位
相変調器が除去された状態を示す略図である。第６図は
、複屈折にＪ：り誘起された位相差および複屈折により
誘起された振幅変動の影響を表わす、回転により有価さ
れた１ノブプラク位相差の関数として、光検出器にＪ：
り測定された光学的出力信号の強度を示す図である。第
７図は、互いに反対方向に伝１１’ｌる波のそれぞれの
位相変調を示づ時間の関数としての位相停、ならびに互
いに反対方向に伝播する波の間の位相差を示Ｊ図である
。第８図、ループが静止しているときの、検出器により
測定された、光学的出力信号の強度への位相変調の影響
を表ゎす略図である。 第９図は、ループが回転しているときの検出器により測
定された光学的出力信号強度への位相変調の影響を示づ
略図である。第１０図は、回転により誘起されたサグナ
ック位相差の関数とし−ｃ１増幅器出ツノ信号を示す図
であり、第１図の回転センサについ−Ｃの動作範囲を表
ねり図である。第１１図は、拡大されたダイナミックレ
ンジを有する閑ループの回転レンチの好ましい実施例を
示１−図である。第′１２図は、第′Ｉおよび第２の調
波位相変調から生じる全体の位相シフト、ならびにそこ
がら生じる光学的出力信号を示づ図である。第１３図は
、誤差修正変調器の回路図である。第１４図は、リーン
プルの誤差信号への第１３図の変調器の応答を示づ一図
である。第１５図は、好ましい誤差修正変調器の図であ
る。第１６図は、第１５図に示した誤差修正変調器を用
いるレンチ全体の略図である。第１７図は、第１１図の
閉ループの実施例にＪ３いて用いられ１ｑる他の誤差Ｐ
ｌｊＥ変調器の図である。第１８図は、回転センサの移
４ｉ／ｉ関数の図である。第１９図は、第１および第２
調波（Ω相変調および小さな回転速度についての仝休の
位相シフトを示１図である。第２０図は、小さな回転速
度に対するレンリ゛の移植関数の図である。第２１図は
、第２調波駆動信号の振幅を回転速度へ変換Ｊるための
回転センサについての出力回路の好ましい例を示す図で
ある。第２２図は、移４ｆｉ関数の線形領域内で用いら
れ１りる出力表示回路を示Ｊ図である。第２３図は、移
植関数の線形領域内で用いられ（ｑる他の出力表示回路
を示ず図である。第２４図は、拡大されたダイナミック
レンジを右づる回転レンチの間ループの例を承り図であ
る。 図において、１０は光源、１２は光フフイバ・ストラン
ド、１４はループ、２４は偏光制御器、２（３ｔＪ７’
ｉ−向性結合器、２８．２９は］？イバ、３０は光検出
器、３２は偏光器、３４は結合器、３６は偏光制御器、
３８　＋Ｊ変調器、４０は信号発生器、４４はライン、
４６はロック−イン増幅器、４７は表示パネル、５０△
、５０Ｂは光フアイバストランド、５３Ａ、５３Ｂはブ
ロック、５４は相互作用領域、６０は複屈折物質、７０
はベース、７２はブロック、７４１よスプール、７Ｇは
シャフト、７８はコイル、９４は正弦曲線を示す。 特許出願人　ザ・ボード・オプ・［・ラスティーズ・Δ
ブ・ザ・レランド・スタッフォ ード・ジュニア・ユニバーシティ 手続補正書く方式） 特許庁長官殿　昭和５９年６月７７日 ２、発明の名称 ファイバ光学回転センリ ３、補正を覆る者 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・Ａブ・トラスティーズ・Ａブ・ザ
・レラント・スタッフォード・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、代理
人 イ］　所　大阪市北区天神橋２丁目３番９号　八千代第
一ビル自発補正 ６、補正の対象 図面全図 ７、補正の内容 製果を用いて描いた図面企図を別紙のとおり。 なお、内容についての変更はない。 以上

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）　互いに反対方向に波が伝播しくりる光学ループ
   の回転を検出するための装置であって、前記光波は第１
   位相変調器にＪ：り引き起こされた第１周波数における
   第１の位相変調を有し、前記光波は光学的出力信号を形
   成する１、ｃめに結合されて４３す、 回転速度に対応する光学的出力信号の第１周波教戒分を
   検出するための検出回路と 第１周波教戒分を実質的に相殺するのに十分な振幅にお
   ける第２周波数での光波の位相変調を引き起こすための
   第２位相変調器とを備える、ファイバ光学回転センサ。 （２）　第１の周波数にヂコーニングされ、かつ第１の
   周波数成分の振幅を帰還誤差信号に変換するロック−イ
   ン増幅器の入力側に電気的に接続された光検出器を備え
   る、特許請求の範囲第１項記載のファイバ光学回転セン
   サ。 （３）　前記帰還誤差（Ｅｉ号に応答して、前記第２位
   相変調器の第２周波数位相変調の振幅を変化さヒる誤差
   修正変調器をさらに（１１１える、１？＋　ｉ；’Ｉ　
   請求の範１ｕｌｌ第２項記載のファイバ光学回転セン刀
   。 （４）　前記誤差修正変調器は、前記帰ｊ！誤メイー信
   号の振幅を実質的１ｃ　Ｏにまで低減覆るために、第２
   周波数位相変調の振幅を増減さ１！ることにより、Ｏで
   ない帰還誤差信号に応答する、’Ｍ訂請求の範囲第３項
   記載のフイイバ光学回転しンリ。 く５）　前記誤差修正変調器は、加の演算増幅器をゼｈ
   え、前記帰還信号は前記演算増幅器の変換入力側に結合
   され、 前記誤差修正変調器は、前記演算増幅器の出力側に電気
   的に接続される振幅変調器をさらに備える、特許請求の
   範囲第４項記載の７７・イバ光学回転しンサ。 （６〉　前記誤差修正変調器は、入りどして前記帰還誤
   差信号を有Ｊる加算作動アンプと、前記作動アンプの出
   力側に電気的に接続される振幅変調器とを備える、特許
   請求の範囲第４項記載のファイバ光学回転センサ。 （７）　第１周波数において第１位相変調器を駆動し、
   かつ第１周波数の調波である第２周波数において前記第
   ２位相変調器を駆動する信号を発生する信号発生器をさ
   らに備える、特許請求の範囲第４項記載のファイバ光学
   回転上ン→ノ。 （８）　前記信＠発生器は第１周波数の信号を発生し、
   かつ 第２周波数の信号を与えるための倍周器と、第２周波数
   倍号の相対的な位相をシフトさせる位相シフ１〜回路と
   をさらに備え、前記第２の周波数信号の最大値が、第１
   周波数倍号の最大値に時間的に一致する、特許請求の範
   囲第７項記載のファイバ光学回転センサ。 （９）　第２周波数位相変調の振幅に応答し、かつ回転
   速度に対応する信号を光学ずる出ノｊ回路をさらに備え
   る、特許請求の範囲第１項記載のファイバ光学回転セン
   サ。 （１０）　前記出力回路の出力は、前記検出回路により
   検出される第１周波教戒分を相殺づるのに必要な第２周
   波数位相変調駆動信号の振幅ｉζス・１応する、特許請
   求の範囲第９項記載の７７・イバ光学回転センリー。 （１１〉　前記出力回路は、前記第２周波数変調を回転
   信号に移すために、前記第２の周波数変調の振幅への移
   植機能を与える、特許請求の範囲第９項記載のファイバ
   光学回転セン勺。 （１２）　前記出ツノ回路は、！′！２周波数位相変調
   の振幅への移植機能に関連づ（りられる回転データを記
   憶するだめのメモリを含む、’４！ｊ　Ｅ’ｌ請求の範
   囲第１１項記載のファイバ光学回転セン１）。 （１３）　前記出ツノ回路は、式 ％式％ える、特許請求の範囲第９項記載の装置。 〈式中、 Δφ、−回転により引き起こされたリグナック位相シフ
   ト Δφ、＝第１周波数位相変調の振幅 △φ２−第２−波数変調の振幅 Ｊ　＝第１周波数のｘ倍の調波を規定する第１の種類の
   ベッセル関数） （１４）　前記出力回路は、第１周波教戒分を相殺づる
   のに必要な第２周波数変調の振幅を検出Ｊるため、なら
   びにそれに応答環る出力信号を発生するためのロック−
   イン増幅器と、 前記ロック−イン増幅器の出力をデジタル・データに変
   換づるためのアナログ−デジタル変換回路とをさらにＩ
   ｆ＋える、ｈｗ目りの範囲第１３項記載のファイバ光学
   回転セン１ノー。 （１５）　前記コンピュータは、メモリへアドレスを発
   生さぜることににす、前記アナログ−デジタル変換回路
   からのデジタル・データに応答し、かつ前記メモリは対
   応の回転データに応答する、特許請求の範囲第１４項記
   載のファイバ光学回転センサ。 （１６）　第１周波数において変調された位相である、
   ｎいに反対方向に伝Ｊｌｔｉする光波を右づる光学ルー
   プの回転速度を検出づるための方法Ｃあって、 前記光学ループの回転により生した第１周波教戒分を有
   する結合された光波を光学ざぜるために前記互いに反対
   方向に伝播Ｊる光波を結合し、前記結合された波の第１
   周波教戒分の振幅を検出し、かつ 結合された波の第１周波教戒分を実質的に相殺づ゛るの
   に充分な振幅にお（プる第２周波数倍号ににり互いに逆
   方向に伝播する光波を位相変調りる各ステップを備える
   、ファイバ光学回転達磨検出方法。 （１７〉　前記結合された波の第１周波教戒分の検出さ
   れた振幅を帰還誤着イ語号に変換し、前記帰還誤差信号
   に応答環る第２周波ｖｉ信Ｓづを振幅変調し、 前記光学ループ内の位相変調器に振幅変調された第２主
   歯数信号を！与える各ステップをさらに備える、特許請
   求の範囲第１６項記載の回転速麿検出方法。 （１８）　前記第２周波数倍号は、第１周波数の調波で
   ある、特許請求の範囲第１７項記載の回転速度検出方法
   。 く１９）　前記第２周波数倍号の最大値が、曲記第１周
   波数変調の最大値に時間的に対応するＪ：うに、第２周
   波数倍らの位相をシフトさせるステップをさらに備える
   、特許請求の範囲第１８項記載の回転速度検出方法。 （２０）　前記帰還誤差信りが、検出された第１周波数
   成分に対して実質的にＯの振幅レベルになるまで、前記
   第２の周波数信号の振幅を増減さセるステップをざら備
   える、回転速度検出方法。 （２１）　移植機能を介して、前記第２周波数倍号の振
   幅を、結合された波の第１周波数成分を引き起こした光
   学ループの対応づる回転速度に変換するステップさらに
   備える、特許請求の範囲第２０項記載の回転速度検出方
   法。 く２２）　前記第２周波数倍号の振幅を、特定の第２周
   波数倍号の振幅についてめ対応の回転速Ｉ良を規定する
   メモリ記憶データ内のア１−１ノスに変換するステップ
   をさらに備える、特許請求の範囲第２１項記載の回転）
   ＊度検出方法。 （２３）　前記変換ステップは、変数△φ２どして第２
   周波数倍号の振幅を、Δφ、どして第′１周波数位相変
   調の振幅を設定し、かつ△φ２すなわち回転により引き
   起こされた４ツクナック位相シフ１へを、次式： （式中、Ｊ　は第１周波数のｘ倍の調波を規定づる第１
   の種類のベッセル関数に等しいものである。）を解く各
   ステップ°を備える、特許請求の範囲第２２項記載の回
   転検出方法。