JPS622120A - 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】 〔目　次〕 ・概要 ・産業上の利用分野 ・従来の技術（第４図） ・発明が解決しようとする問題点 ・問題点を解決するための手段 ・作用 ・実施例（第１．２．３図） 発明の効果 〔概　要〕 周波数変調型光方向性結合器（２５）及び位相変調型光
方向性結合（２６）を形成し、これらを用いて光学系を
構成することにより、光ファイバジャイロの大幅な小形
化、及び感度、ダイナミックレンジの向上を可能とする
。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、光ファイバジャイロに関し、特に周波数変調
型光方向性結合器、位相変調型光方向性結合器、及び単
一モード光ファイバコイル（リング干渉計）を用いて構
成した光ファイバ・ジャイロに関するものである。

従来より、ジャイロ゛（ジャイロスコープ）は回転体を
用いた機械式のものであったが、近年、サグナック（Ｓ
ａｇｎａｃ）効果を利用した干渉型レーザジャイロが開
発され、さらに最近では、この干渉型レーザジャイロに
おける干渉計部分を長尺の単一モード光ファイバコイル
で構成した光ファイバジャイロが提案されている。

光ファイバジャイロは高感度（角速度検出の理論的限界
値は１０−’　ｒａｄ／５ｅｃ）　、小形軽量、低価格
等、種々の利点を有するため、盛んに研究されている。

〔従来の技術〕

第４図は従来の光ファイバジャイロの構成を示すブロッ
ク図であり、（イ）は光学系、（０）は電気系を示す図
である。

第４図（イ）において、半専体レーザ（ＬＤ）１１から
出射された周波数ｒ。のレーザ光は第１のレンズ１２−
１を通り第１のハーフミラ−１３−１によって透過光と
反射光に２分される。そして、透過光は第２のレンズ１
２−２を通って、周波数ｆ１の第１の超音波周波数変調
器、ＡＯＭＩに入力し、こ−で周波数がｆ０＋ｆ、に変
調され、第２のハーフミラ−１３−２によって反射され
、第３のレンズ１２−３を通って、光ファイバ１５にそ
の一端面１５ａから人力し、四端子の光方向性結合器（
ＯＤＣ）　１６に府びかれ、このＯＤＣ１６によって光
ファイバコイル（リング干渉計）１７にその一端側１７
ａから入力し、反時計方向（ＣＣＷ）に伝搬する。一方
、第１のハーフミラ−１３−１における反射光は第４の
レンズ１２−４を通って、周波数ｆ２の第２の超音波周
波数変調器ＡＯＭ２に入力し、こ＼で周波数がｆ０＋ｆ
２に変調され、第３のハーフミラ−１３−３によって反
射され、第５のレンズ１２−５を通って、光ファイバ１
５にその他端面１５ｂから人力してＯＤＣ１６に導びか
れ、この０ＤＣ１６によって光ファイバコイル１７にそ
の他端側１７ｂから入力し、時計方向（ＣＷ）に伝搬す
る。尚、図中、ＰＺＴは光ファイバコイル１７に設けら
れたシリンダ巻位相変調器を示し、このＰＺＴによって
ファイバコイル（リング干渉計）１７の１周長がｆ０＋
ｆ、の光の波長の整数倍になるように制御される。また
、ＶＣＯＩは第１の超音波光変調器ＡＯＭＩを駆動制御
するための第１の電圧制御発振器であり、ＶＣＯ２は第
２の超音波光変調器ＡＯＭ−２を駆動側　　　′御する
だめの第２の電圧制御発振器である。この場合、第１の
発振器ＶＣＯ−１は基準発振器として設定されている。

光ファイバコイル１７内を伝搬スるＣＷ光（ｒｅ　＋ｆ
２　）はＣＷ光同士で共振し、再び光方向性結合器（Ｏ
ＤＣ）　１６に導びかれ、光ファイバ１５の一端面１５
ａから出射し、レンズ１２−３及びハーフミラ−１３−
２を介して第１の光検知器ＤＥＴＩに入力する。そして
、第１の光検知器ＤＥＴＩは受光した戻り光ｆ。＋ｆ２
のうち、ｆ０成分は光の周波数であるので非常に周波数
数が高い（例えば、３００７Ｈｚ程度）ので、ｆ２構成
のみを検知して電気信号（交流成分）Δψ２に変換して
出力する。一方ｃｃｔｖ光（ｆｏ＋ｆ＋）はＣＣＷＣ開
光で共振し、再び光方向結合器（ＯＤＣ）　１６に導び
がれ、光ファイバ１５の他端面１５ｂから出射し、レン
ズ１２−５及びハーフミラ−１３−３を介して第２の光
検知器ＤＥＴ２に入力する。第２の光検知器ＤＥＴ２は
、受光した戻り光ｆ。＋ｆ２のうち、ｆ０成分は前述し
たように非常に周波数が高いのでｆ１構成のみを検知し
て電気信号（交流信号）Δψ、に変換して出力する。

こ＼で、光ファイバコイル１７　（光学系）カその回転
軸回りに慣性空間に対して回転角速度Ωで回転すると、
サグナック効果によりｃＷ光とＣＣＷ光の間に周波数差
Δｒ　（位相差に相当）が発生する。この周波数差Δｆ
　（位相差）とΩの関係は、サグナック効果より、Ａを
光ファイバコイル１７で囲んだ面積、λをコイル１７中
の光波長、Ｐを比例係数とすると、次式（１）で表はさ
れる。

従って、前記した変調周波数ｆ、とｆ２の差Δｆ＝ｆ、
−ｆ２を電気系によって、ｒｌを基準としてｆ２を変化
させて−Δｆとし、サグナ、り効果によって発生する周
波数差Δｆを打ち消して常に零（０）になるように制御
すれば、このｆ２の変化量を検知することによってΩを
求めることができる。

次に第４図（ｏ）に示す電気系について説明する。

図中、符号１８は位相検波器（ＰＳＤ）　、ｌ　９はサ
ーボモジュール（ＳＭ）を示す。第１の光検知器ＤＥＴ
Ｉから出力された電気信号Δψ２と、第２の光検知器Ｄ
ＥＴ２から出力された電気信号Δψ１は共にｐｓｎ（１
８）に入力される。ＰＳＤ　（１８）は入力された信号
Δψ、とΔψ２の位相を基準位相（Ω＝０における位相
）と比較して位相差を検出し、この位相差に比例した直
流電圧を出力してサーボモジュール１９に送出する。サ
ーボモジュール１９はＰＳＤ（１８）から直流電圧が入
力されると、これに応じた信号（電圧）をＶＣＯ２に送
出する。′これにより、νＣＯ２はＡＯＭ２を駆動制御
して、ＰＳＤ（１Ｂ）からの出力電圧が零（０）になる
ように（つまりΔψ１とΔψ２の位相差がＯになるよう
に）、変調周波数ｒ２を変化させる。このようにサーボ
モジュール（ＳＭ）　１９は、ＰＳＤ（１８）からの出
力電圧が０になるように（予め定めた基準電圧と一敗す
るまで）作動するので、サグナック効果によって発生し
た周波数Δｆ　（位相差）は常にＯに引き戻された状態
となる。このときのＶＣＯ２の変化量を検出することに
よって光ファイバコイル１７の回転角速度（Ω）を検出
することができ、その積分値から回転角を知ることがで
きる。

このように、この従来例は超音波周波数変調器（ＡＯＭ
Ｉ　、　ＡＯＭ２）　テ右回り（Ｃ−）と左回り（ＣＣ
Ｗ）のレーザ光に周波数差を与え、この周波数差による
位相差とサグナック効果による位相差が相殺するように
超音波周波数変調器（ＡＯＭＩ　、　ＡＯＭ２）の駆動
周波数を制御することによってジャイロの回転角速度（
Ω）を検出するように構成されたものである。

〔発明が解決しようとする問題点］ 上記従来例にあっては、光方向性結合器（ＯＤＣ）■６
がガラスブロックにクラッド部を研摩した光ファイバ１
５とファイバコイル１７とを所定の曲率半径を保持して
寄り添わせてガラスブロックに埋込み形成されているた
めガラスブロックの長さくファイバ、１５　、１７の軸
方向の長さ）が数ｃｍ必要となり、ファイバコイル１７
の大きさく直径数ｃｍ〜ｌｏａｍ程度）に対して非常に
大形な部品となり、また、レンズ、ハーフミラ、ＰＺＴ
等を個々に配設しているため、光学系が大形化されかつ
部品点数が多いという問題がある。

本発明は、このような点にかんがみて創作されたもので
、光学系の小形化を図り、かつ独立した部品点数の減少
化を図った高感度の光ファイバコイルを提供することを
目的としている。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題点を解決するため、本発明の光ファイバジャイ
ロは、４端子の周波数変調型光方向性結合器２５及び位
相変調型光方向性結合器２６を近接して配置し、 前記光方向性結合器２５の一端側に、光源２１及び第１
の光検知器ＤＥＴＩに光学的結合される第１の光ファイ
バ２４−１と、前記光方向性結合器２６に光学的結合さ
れる第３の光ファイバ２４−３の一端を傾斜端面とし前
記光方向性結合器２５の中心線ａ１に沿って寄り添わせ
て光学的結合し、 前記光方向性結合器２５の他端側に、第２の光検知器Ｄ
ＥＴ２に光学的結合される第２の光ファイバ２４−２と
、前記光方向性結合器２６に光学的結合される第４の光
ファイバ２４−４の一端を傾斜端面とし前記光方向性結
合器２５の中心線ａ３に沿って寄り添わせて光学的結合
し、 前記光方向性結合器２６の一端側に、前記第３と第４の
光ファイバ２４−３　、２．ｉ−４の他端を傾斜端面と
し前記光方向性結合器２６の中心線ａ２に沿って寄り添
わせて光学的結合し、 前記光方向性結合器２６の他端側に、光ファイバコイル
２７を形成する光ファイバの両端２７ａ。

２７ｂを傾斜端面とし前記光方向性結合器２６の中心線
ａ２に沿って寄り添わせて光学的結合し、前記光ファイ
バコイル２７内の光周波数差を零に自動制御するための
電気系を前記第１．第２の光検知器ＤＥＴＩ　、　ＤＥ
Ｔ２の少くとも一方に対応して設け、 前記光方向性結合器２５は、光学基板の片面に誘電体多
層膜を形成したハーフミラ−２５１をはさんで、光学結
晶から成る第１と第２の超音波周波数変調器２５２．２
５３、及び第１と第２のレンズ２５４゜２５５を順次中
心線ａ１上に整列配置し、かつ該第１と第２のレンズ２
５４．２５５に対し、前記第１と第３の光ファイバ２４
−１　、２４−３の一端、及び前記第２と第４の光ファ
イバ２４−２　、２４−４の一端をそれぞれ対向させて
配置して成り、 前記光方向性結合器２６は、光学基板の片面に誘電体多
層膜を形成した高反射ミラー２６１をその誘電体多層膜
が前記光ファイバコイル２７の両端２７ａ、２７ｂに対
向するように配置し、該ミラー２６１をはさんで、第３
と第４のレンズ２６２．２６３を中心線ａ２上に整列配
置し、かつ該第３と第４のレンズ２６２．２６３に対し
、前記第３と第４の光ファイバ２４−３　、２４−４の
他端、及び光ファイバコイル２７の両端２７ａ、２７ｂ
をそれぞれ対向させて配置して成ることを特徴とするも
のである。

〔作　用〕

光源（２１）からの光は、周波数変調型光方向性結合器
２５に導びかれ、こ＼でハーフミラ−２５１によって透
過光と反射光に２分されると共に第１と第２の超音波周
波数変調器２５２．２５３によって周波数が変調され、
位相変調型光方向性結合器２６に導びかれ、この結合器
２６によって光ファイバコイル２７にその両端２７ａ、
２７ｂから入射し、ファイバコイル２７を互いに逆方向
（ＣＷ　、ＣＣＷ方向）に伝搬し、再び光方向性結合器
２６に戻り、こ＼で高反射ミラー２６１によって大部分
が反射され、一部分が透過して再び光方向性結合器２５
に戻り、こ＼でＣＷ光とＣＣＷ光それぞれがハーフミラ
−２５１によって透過光と反射光に分岐されて合成され
、第１と第２の光検知器ＤＥＴＩとＤＥＴ２にそれぞれ
入力し、電気系によってＣＷ光とｃｃｔｙ光の周波数差
が零になるように制御される。

〔実施例〕

第１図は本発明実施例の光学系を示す図、第２図は第１
図の周波数変調型光方向性結合器（２５）の拡大図、第
３図は第１図の光検知器（ＤＥＴ２）に接続する電気系
を付加した図である。

第１図と第２図において、符号２１は半導体レーザ（Ｌ
Ｄ）、２２はレンズ、２３はハーフミラ−１２４−１、
２４−２、２４−３、２４−４は第１．２’、３．４の
単−モード光ファイバ、２５は周波数変調型光方向性結
合器、２６は位相変調型光方向性結合器、２７は光ファ
イバコイル（リング干渉計）　、ＤＥＴＩ。

ＤＥＴ２　、　ＤＥＴ３は第１．２．３の光検知器（例
えば、ホトダイオード）をそれぞれ示す。

周波数変調型光検知器２５は、第２図に拡大して示すよ
うに、光学基板の片面に誘電体多層膜を形成したハーフ
ミラ−２５１をはさんで、光学結晶から成る周波数ｆＩ
の第１の超音波周波数変調器（ＡＯ旧）２５２と周波数
「２の第２の超音波周波数変調器（４０Ｍ２）　２５３
とを中心線ａ１上に整列配置し、この第１と第２の変調
器（２５２と２５３）の外側に対向しかつ中心線ａ、上
に整列して第１と第２の球レンズ（２５４と２５５）を
配置し、第１と第３の光ファイバ２４−１と２４−３の
一端を中心線ａ、に沿って寄り添わせて接合し、これら
一端を上記酸１の球レンズ２５４の中心線ａ１上の外側
に対向配置し、第２と第４の光ファイバ２４−２と２４
−４の一端を中心線ａ。

に沿って寄り添わせて接合しこれら一端を第２の球レン
ズ２５５の中心！ａ＋上の外側に対向配置し、上記第１
〜第４の光ファイバ２４−１〜２４−４の端面をそれぞ
れの光軸に対して中心線ａ、側に傾く傾斜面（θ２）に
形成して構成される。尚、第２図において、符号２５６
はハーフミラ２５１を保持する結合子（ウィングプレー
ト）、２５７は結合子２５６に配設された位相変調用の
超音波振動子を示す。このように構成することにより、
周波数変調型光方向性結合器２５は、光の周波数変調の
機能を兼有すると共に非常に小形に形成することが可能
となり、例えば、第１、第３の光ファイバ（２５−１。

２５−３）の端面と、第２、第４の光ファイバ（２５−
２゜２５−４）の端面との間隔寸法りを約１鰭程度で形
成することができる。

位相変調型光方向性結合器２６は、上述した第２図に示
す光方向性結合器２５とほぼ同様な要領で第１図に示す
ように構成されたもので、中心線ａ２に沿って高反射ミ
ラー２６１中心とし、その両側に第３と第４の球レンズ
２６２と２６３を配置し、第３と第４の光ファイバ２４
−３と２４−４の他端を寄り添わせて接合しかつ端面を
傾斜面に形成して第３の球レンズ２６２に対向配置し、
光ファイバコイル２７を形成する光ファイバの両端（２
７ａ、２７ｂ）を寄り添わせて接合しかつ端面を傾斜面
にして第４の球レンズ２６３に対向配置して構成される
。高反射ミラー２６１は光学基板の片面に誘電体多層膜
が形成され高反射率（例えば、９０〜９９％）を有する
もので、誘電体多層膜が第４の球レンズ２６３に対向す
るように（つまり、ファイバコイル２７の両端側に対向
するように）配置される。高反射ミラー２６１をこのよ
うに形成し、配置することにより、ファイバコイル２７
の両端２７ａ、２７ｂからの出射光を高反射率（９０〜
９９％）で反射することができるので、ファイバコイル
２７に入力された右左回り光（Ｃ−光、ＣＣ−光）の閉
じ込み量を多くし共振ピークを高くすることができる。

尚、符号２６４は高反射ミラー２６１を保持する結合子
、２６５は結合子２６４に配設された超音波振動子を示
す。

高反射ミラー２６１は超音波振動子２６５によって最適
振動数で、かつλ／８　（λは光波長）の振幅で振動（
矢印す方向）し、反射光のみにλ／４の位相差を与えて
（透過光には関係しない）、ファイバコイル２７内の光
の共振ピークを高める役割を果すもので、前述の第４図
（イ）におけるＰＺＴに相当するものである。このよう
に構成することにより、位相変調型光方向性結合器２６
は、位相変調の機能を兼有すると共に前述の周波数変調
型光方向性結合器２゛５と同様に非常に小形に形成する
ことができる。

第１図において、半導体レーザ（ＬＤ）　２１から出射
された周波数ｆ０のレーザ光はレンズ２２を通りハーフ
ミラ２３によって透過光と反射光に２分され、反射光は
光検知器ＤＥＴ３人力し、透過光は第１の光ファイバ２
４−１に入射し、この光ファイバ２４−１によって光方
向性結合器２５に導びかれる。そして、この光方向性結
合器２５において、第１のレンズ２５４を介してハーフ
ミラ−２５１に入射した光はこのハーフミラ−２５１に
よって透過光と反射光に２分される。ハーフミラ−２５
１を透過した光は第１と第２の超音波周波数変調器２５
２と２５３によって周波数が「。十ｆ、＋ｆ２に変調さ
れ、第２のレンズ２５５を介して第４の光ファイバ２４
−４に入射して位相変調型光方向性結合器２６に導びか
れ、こ＼で第３のレンズ２６２を介して高反射ミラー２
６１を透過し、第４のレンズ２６３を介してファイバコ
イル２７にその一端２７ａから入射し、ＣＣ−光として
ファイバコイル２７を伝搬し、ファイバコイル２７の他
端２７ｂから再び光方向性結合器２６に導びかれ、こ＼
で高反射ミラー２６１によって大部分（例えば、９０〜
９９％）が反射され再びファイノ（コイル２７の一端２
７ａに入射し、一部分（例えば、１０〜１％）が高反射
ミラー２６１を透過して第３のレンズ２６２を介して第
３の光ファイバ２４−３に入射し再び光方向性結合器２
５に導びかれ、こ＼で第１のレンズ２５４を介してハー
フミラ−２５１によって透過光と反射光に２分され、透
過光は第２のレンズ２５５及び第２の光ファイバ２４−
２を介して第２の光検知器ＤＥＴ２に入力し、反射光は
第１のレンズ２５４、第１の光ファイバ２４−１を通過
し、ハーフミラ−２３によって反射されて第１の光検知
器ＤＨＴ１に入力する。一方、光方向性結合器２５にお
いて、ハーフミラ−２５１によって反射された光は、第
１の超音波周波数変調器２５２によって周波数がｆｏ＋
２ｆＩに変調され、第１のレンズ２５４を介して第３の
光ファイバ２４−３に入射して位相変調型光方向性結合
器２６に導びかれ、こ＼で第３のレンズ２６２、ハーフ
ミラ−２６１及び第４のレンズ２６３を介してファイバ
コイル２７にその他端２７ｂから入射し、ＣＷ光として
ファイバコイル２７を伝搬し、ファイバコイル２７の一
端２７ａから再び光方向性結合器２６に導びかれ、こ＼
で高反射ミラー２６１によって大部分く例えば、９０〜
９９％）が反射され再びファイバコイル２７にその他端
２７ｂから入射し、一部分（例えば、１０−１％）が高
反射ミラー２６１を透過して第３のレンズ２６２を介し
て第４の光ファイバ２４−４に入射し、再び光方向性結
合器２５に導びかれ、こ＼で第２のレンズ２５５を介し
てハーフミラ−２５１に入射して透過光と反射光に２分
され、透過光は第１のレンズ２５４及び第１の光ファイ
バ２４−１を介してハーフミラ−２３に入射しこのハー
フミラ−２３によって反射されて第■の光検知器ＤＥＴ
Ｉに入力し、反射光は第２のレンズ２５５及び第２の光
ファイバ２４−２を介して第２の光検知器ＤＥＴ２に人
力する。そして、光検知器ＤＥＴＩ及びＤＥＴ２は、受
光した戻り光ｆ。＋２ｆ　Ｉ（ＣＷ光）及びｆｏ　＋ｆ
＋　＋ｆｚ　（ＣＣＣ先光のうちｆ００分は光の周波数
であるため周波数が非常に高いのでｆ。

及びｆ２２分のみを検知してＣＷ光を電気信号（交流成
分）Δψ１、そしてＣＣＷ光を電気信号（交流成分）Δ
ψ２に変換して出力する。

こ＼で、光ファイバコイル２７　（光学系）がその回転
軸回りに慣性室間に対して回転角速度Ωで回転すると、
サグナック効果によりＣＷ光とＣＣ碕先の間に周波数差
Δｆ（＝　ｒ　＋−ｆｔ）　（位相差に相当）が発年す
る。この周波数差Δｆ　（位相差）とΩの関係は、サグ
ナック効果より、Ａをファイバコイル２７で囲んだ面積
、λをコイル２７中の光波長、Ｐを比例係数とすると、
前述の従来例（第４図）の場合と同様に次的（１１で表
わされる。

λ　Ｐ 従って、前記した変調周波数ｆ、とｆ２の差Δｆ＝ｆ、
−ｆ２を電気系によって「１を基準として「２を変化さ
せζ−Δｆとし、サグナック効果によ１て発生する周波
数差Δｆ　（位相差）を打ち消して常に零（０）になる
ようにｆ２を制御すれば、このｆ２の変化量を検出する
ことによってΩを求めることができる。

次に、第３図に示す電気系について説明する。

第３図は前述したように第１図の第２光検知器ＤＥＴ２
に電気系を付加した図である。同図において第１．２図
と同一部分は同一符号を付して示され、これら各部分は
第１，２図と同様に配置構成されている。そして、符号
３１は位相検波器（Ｐ　ＳＯ）、ＳＭＩ　、５Ｍ２．５
Ｍ３は第１．第２．第３のサーボモジュール、ＶＳＯは
電圧制御発振器、０５ＣＩ　、　０ＳＣ２は第１．第２
の基準発振器（例えば、水晶発振器）をそれぞれ示す。

第２の光検知器ＤＥＴ２から出力された電気信号（交流
成分）Δψ、とΔψ２は重畳してＰ　５０　（３１）に
入力される。Ｐ　ＳＤ３’ｌは、人力された信号Δψ１
とΔψ２の位相を基準位相と比較してその位相差を検出
し、この位相差に比例した電圧（直流）を第１と第２の
サーボモジュール（ＳＭＩ、５Ｍ２）に送出する。第１
のサーボモジュール５１１１はＰＳＤ（３１）から電圧
が入力されると、この電圧を基準電圧と比較してその差
分に比例した信号（電圧）を電圧制御発振器（ＶＣＯ）
に送出する。ＶＣＯはこの入力された信号（電圧）に応
じてＡＯＭ２　（２５３）を駆動制御して、ＰＳＤ（３
１）からの出力電圧が基準電圧に対して零（０）になる
ように（つまりΔψ１とΔψ２の位相差が０になるよう
に）、変調周波数１２を変化させる。この場合、第１の
基準発振器（Ｏ５Ｃ１）は第１の超音波周波数変調器（
ＡＯＭ１）を駆動制御して基準変調周波数ｆ、を一定に
保つ役割を果している。このように第１のサーボモジュ
ール（ＳＭ１）はＰＳＤ（３１）からの出力電圧がＯに
なるように（基準電圧と一致するまで）作動するので、
サグナック効果によって発生した周波数差Δｆ（位相差
）は常にＯに引き戻された状態となる。

このことは、ファイバコイル（リング干渉計）２７が静
止状態から回転角速度Ωで回転した場合、このΩに対応
して変調周波数１２を制御することにより、ファイバコ
イル２７の静止状態の場合と同様にファイバコイル２７
におけるＣＷ光とＣＣＷ光の周波数差を０に保つことに
なり、前出の式（１）の関係を常に一定に保つことがで
き、ダイナミックレンジを高めることができる。この変
調周波数ｆ２の制御時におけるＶＣＯの変化量を検出す
ることによって、ファイバコイル２７の回転角速度（Ω
）を検出することができ、その積分値から回転角を知る
ことができる。第３図において、第２のサーボモジュー
ル（３Ｍ２）は、第２の基準発振器（Ｏ３Ｃ２）から入
力される信号（ｆ２）を基準として、ｐｓｏ（３１）か
らの出力電圧が入力されると、この電圧に対応した信号
を振動子２６５に送出する。振動子２６５はこの入力信
号に対応して接合子２６４を介してハーフミラ−２６１
を最適振動数で駆動制御する。これにより、ファイバコ
イル２７におけるＣＷ光とＣＣＷ光との共振ピークに対
するノイズが打ち消され、細くて高い共振ピークが得ら
れる。

尚、第３のサーボモジュール（５Ｍ３）は、第３の光検
知器ＤＥＴ３から出力された電気信号に基づいて半導体
レーザ（ＬＤ）　２１の駆動電流や温度等を制御して、
半導体レーザ（ＬＤ）２１から出力するレーザ光の周波
数（ｆｏ）やパワーを一定に保つ役割を果すものである
。

次に本実施例の一実験例を示す。ノイズリミッ）　（ｎ
ｏｉｓｅ　１１ｍ１ｔ）ΔΩを次式で２）から求めてみ
た。

ΔΩ＝λＣ，π／Ｃ２πＬＤｆ７７７１ττコー　　（
２）こ＼で、λ　（光波長）＝１μｍ Ｃ０：光速、 Ｌ＝１ｋｍ（ファイバコイルの長さ）、Ｄ＝１０ｃｍ（
ファイバコイルの直径）、ηＰ：ホトン係数（ｐｈｏｔ
ｏｎ　ｎｕｍｂｅｒ）、η０：量子効率、 τ＝　１５ｅｃ（積分時間）、 とした場合、ΔΩ＝　０．０１（ｄｅｇ／ｈ）が得られ
た。

このように２本実施例は、周波数変調型光方向性結合器
（２５）と位相変調型光方向性結合器（２６）を用い、
ファイバコイル２７における右回り（ＣＷ）と左回り（
ＣＣＷ）のレーザ光に周波数差を与え、この周波数差に
よる位相差とサグナック効果による位相差が相殺するよ
うに超音波周波数変調器（ＡＯＭＩ。

ＡＯＭ２）　２５２．２５３の駆動周波数を制御（フィ
ードバンク制御）することによってジャイロの回転角速
度（Ω）を検出するように構成されたものである。

尚、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、例
えば第１の光検知器ＤＥＴＩに接続する電気系を第２の
光検知器ＤＥＴ２に接続するものと反対称に設けること
もでき、そうすることにより、さらに感度及びダイナミ
ックレンジを高めることが可能となる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、周波数変調型光
方向性結合器（２５）及び位相変調型光方向性結合器（
２６）を形成し、これを用いて光学系を構成することに
より、光学系の大幅な小形化が可能で、かつ高感度及び
高ダイナミツクレンジを有し実用性の高い光ファイバジ
ャイロを形成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例の光学系を示す図、第２図は第１
図の周波数変調型光方向性結合器（２５）の拡大図、 第３図は第１図の実施例に電気系を加えた図、第４図（
イ）は従来例の光学系を示す図、第４図ｔｏ）は従来例
の電気系を示す図である。 第１．２．３図において、 ２１は半導体レーザ（ＬＤ　、光源）、２２はレンズ、
　　　２３はハーフミラ−１２４−１、２４−２、２４
−３、２４−４は第１．２，３．４の単一モード光ファ
イバ、 ２５は周波数変調型光方向性結合器、 ２５１はハーフミラ−１ ２５２と２５３は第１と第２の超音波周波数変調器（八
〇ＭＩ、八〇Ｍ２）　　、 ２５４と２５５は第１と第２の球レンズ、２５６は結合
子、 ２５７は超音波振動子、 ２６は位相変調型光方向性結合器、 ２６１は高反射ミラー、 ２６２と２６３は第３と第４の球レンズ、２６４は結合
子、 ２６５は超音波振動子、 ２７は単一モード光ファイバコイル（リング干渉計）、 ３１は位相検波器（ＰＳＤ）、 ＤＥＴＩ、　ＤＥＴ２．０ＥＴ３は第１．２．３の光検
知器、ＳＭＩ、ＳＭ２．５Ｍ３は第１．第２．第３のサ
ーボモジュール、ＶＣＯは電圧制御発振器、 ０ＳＣＩ　、　０５Ｃ２は第１．第２基準発振動器をそ
れぞれ示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、４端子の周波数変調型光方向性結合器（２５）及び
   位相変調型光方向性結合器（２６）を近接して配置し、 前記光方向性結合器（２５）の一端側に、光源（２１）
   及び第１の光検知器（ＤＥＴ１）に光学的結合される第
   １の光ファイバ（２４−１）と、前記光方向性結合器（
   ２６）に光学的結合される第３の光ファイバ（２４−３
   ）の一端を傾斜端面とし前記光方向性結合器（２５）の
   中心線（ａ＿１）に沿って寄り添わせて光学的結合し、
   前記光方向性結合器（２５）の他端側に、第２の光検知
   器（ＤＥＴ２）に光学的結合される第２の光ファイバ（
   ２４−２）と、前記光方向性結合器（２６）に光学的結
   合される第４の光ファイバ（２４−４）の一端を傾斜端
   面とし前記光方向性結合器（２５）の中心線（ａ＿１）
   に沿って寄り添わせて光学的結合し、 前記光方向性結合器（２６）の一端側に、前記第３と第
   ４の光ファイバ（２４−３、４−４）の他端を傾斜端面
   とし前記光方向性結合器（２６）の中心線（ａ＿２）に
   沿って寄り添わせて光学的結合し、 前記光方向性結合器（２６）の他端側に、光ファイバコ
   イル（２７）を形成する光ファイバの両端（２７ａ、２
   ７ｂ）を傾斜端面とし前記光方向性結合器（２６）の中
   心線（ａ＿２）に沿って寄り添わせて光学的結合し、前
   記光ファイバコイル（２７）内の光周波数差を零に自動
   制御するための電気系を前記第１、第２の光検知器（Ｄ
   ＥＴ１、ＤＥＴ２）の少くとも一方に対応して設け、 前記光方向性結合器（２５）は、光学基板の片面に誘電
   体多層膜を形成したハーフミラー（２５１）をはさんで
   、光学結晶から成る第１と第２の超音波周波数変調器（
   ２５２、２５３■）及び第１と第２のレンズ（２５４、
   ２５５）を順次中心線（ａ＿１）上に整列配置し、かつ
   該第１と第２のレンズ（２５４、２５５）に対し、前記
   第１と第３の光ファイバ（２４−１、２４−３）の一端
   、及び前記第２と第４の光ファイバ（２４−２、２４−
   ４）の一端をそれぞれ対向させて配置して成り、前記光
   方向性結合器（２６）は、光学基板の片面に誘電体多層
   膜を形成した高反射ミラー（２６１）をその誘電体多層
   膜が前記光ファイバコイル（２７）の両端（２７ａ、２
   ７ｂ）に対向するように配置し、該ミラー（２６１）を
   はさんで、第３と第４のレンズ（２６２、２６３）を中
   心線（ａ＿２）上に整列配置し、かつ該第３と第４のレ
   ンズ（２６２、２６３）に対し、前記第３と第４の光フ
   ァイバ（２４−３、２４−４）の他端、及び光ファイバ
   コイル（２７）の両端（２７ａ、２７ｂ）をそれぞれ対
   向させて配置して成ることを特徴とする光ファイバジャ
   イロ。