JPS63256812A - 光ファイバジャイロの製造方法 - 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】 ［産業上の利用分野コ この発明は、光ファイバジャイロおよびその製造方法に
関するものであり、さらに詳しくいうと、回転軸と共働
する光伝搬路に、一定の波長の光を時計回り方向と反時
計回り方向に同時に伝搬させ、→）゛ニヤツク　（Ｓａ
ｇｎａｃ）効果による光の位相差を検出して、回転軸回
りの回転角速度に比例した信号を得るための光ファイバ
ジャイロおよびその製造方法に関するもめである。

［従来の技術］ 第３［２Ｉは、従来の光ファイバジャイロにおける回転
角速度検出部の光伝搬路の断面を示し、単一モード光）
ｒイバ（１０）は、回転軸（２０）の回りに時計回り　
（反時計回り〉入射端（１）を光伝搬路（４００）の内
側から巻き始め、矢印方向に従って巻きけけ、外側最終
端の反時計回り　（時計回り）入射端（２）に至るもの
であった。

上記の光伝搬路（４００）では、内側と外側の入射端か
ら入射した光が互いに相反方向に伝搬する際に、回転軸
回りの回転角速度に比例した５ａＨｎａｃ効果による光
の位相差を生じる。

［発明が解決しようとする問題点コ 従来の光伝搬路においては、ディー・エム・シューブ（
Ｄ、Ｍ、５ｈｕｐｅ）の発表した「サーマリインデユー
スト　ノンレシプロシティ　イン　ザ　ファイバーオプ
ティック　インターフェロメータ」（Ｔｂｅｒ＋ｎａｌ
ｌｙ　１ｎｄｕｃｅｄ　ｎｏｎｒｅｃｉｐｒｏｃｉｔｙ
　ｉｎ　ｔｌ＋ｅｆｉｂｅｒ−ｏｐｔｉｃ　１ｎＬｅｒ
ｆｃｒｏ＋ｎｅｔｅｒ）アプライド　オプ−；−（クス
、１９巻、５−号　（ＡＰＩ’１ｌＥＤ　０ＰＴＩＣＳ
、ＶＯＬ。

１つ、　Ｎｏ、　５　）（１９８０）に述べられている
ように、トリえば第４［１Ｎ（ａ）に示すように、光１
云＋１２路（４００）　＋７．１入射端（１）から入射
端（２）に沿って一様な温度勾配で温度差（２０１）、
（２０２）がある場き、第’Ｉ　Ｖ　（ｂ　）に示すよ
うに、単一モード光ファイバ内伝搬遅廷時間に対して、
反時計回り　（時計回り）入射端（２）から時計回り　
（反時計回り）入射端（１）に伝搬する光と、時計回り
　（反時計回り）入射ｆｉ（１）から反時計回り　（時
計回り）入射端（２）に伝搬する光に対する光伝搬路の
温度差（２０３）　、（２０４）を生じる。

なお、第４図て、ｎｏは単一モード光ファイバ（１０）
のコアの屈折率、Ｌは単一モード光ファイバ（１０）の
長さ、ｃｏは真空中の光速である。

ここで、先のり、Ｍ、５ｂｕｐｅの論文より光伝搬路（
４００）が円筒形の場合、光伝搬路（４００）の温度差
変動により生じる等値入力角速度誤差：Ωｅは、単位［
ｒａｄ／ｓｅｅコ で表される。

ただし、Ｒ；４１−モード光ファイバ平均巻付半径、 折率温度係数 α　；ｌ１１−モード光ファイバのコアの線膨張係数、 １）；入射端（１）　と入射端（２）の温度差Ｌ の時間変化率 である。

式（１）において、Ｄ、Ｍ、５ｂｕｐｅの論文より、α
　き　５　Ｘ　１０”’ｙ′℃、Ｉ ＩＩｏΔ　１．４５ であり、ｄ（ΔＴ）／ｄｔ　ｆ：零としない限り等値入
力角速度誤差：Ωｅが発生することが分がる。

従来の回転角速度検出部では、第４図（ａ）に示した時
計回り　（反時計回り）入射端（１）と反時計回り　（
時計回り）入射端（２）の温度差が初期状態（２０１）
で変化しない場かには、等値入力角速度誤差：Ωｅは発
生しないが、初期状ｆｉ（２０１）から次の状１９．（
２０２）にある時間；ｔｌで一様に変化したとすると、
式（１）より で表される等値入力角速度誤差；Ωｅ１が発生ずる。

例えば、Ｌ＝　５０　ＯＮ、　Ｒ＝４０履ｌとしたとき
、ジャイロ特性であるドリフトスタビリテイを０．０１
°／１１ｒ得るためには、式（２）より、となり、非常
に実現の難しい条件となる。このため、ドリフトスタビ
リテイの良好なファイバジャイロが得難いという問題点
があった。

この発明は、上記のような問題点を解決するためになさ
れたもので、単一モード光ファイバ内伝Ｉａ２遅延時間
内おける反時計回り入射端がら時計回り入射端に伝搬す
る光と、時計回り入射端から反時計回り入射端に１云搬
する光に対する光伝搬路の温度差を低減し、ドリフｌ−
メタビリディの良好な光ファイバジャイロおよびその製
造方法を得ることを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ この発明に係る光ファイバジャイロは、単一モード光フ
７・・ｆバをその長手方向の中央を巻き始めとし、最終
的に、時計回り入射光と反時計回り入射光が伝搬する光
ファイバか互いに隣り合わせとなるように巻き（ｔけて
光伝搬路を形成したものである。

この発明の別の発明に係る光ファイバジャイロの製造方
法は、単一モード光ファイバの長手方向の中央を巻き始
めとし、まず、第１の層の第１列に反時計回り　（時計
回り）に巻きけけな後、１つの層がＮ（Ｎ；正の整数）
列からなるとき、第１の層の第２列から第Ｎ列までと第
２．第３の層の第Ｎ列を続けて時計回り　（反時計回り
）に巻き付け、次に、第２の層の第１列から第（Ｎ−１
）列までと第３の層の第（Ｎ−１）列から第１列までと
第４の層の第１列を続けて反時計回り　（時計回り）に
巻きＩＬけ、次に、第４の層の第Ｎ列から第２列まて時
計回り　（反時計回り）に巻き１寸け、以後、上記の第
１の層から第４の層の巻き１ｔり手順を繰り返す。

［作用　］ この発明においては、光伝搬ｚ３における、単一モード
光フアイバ１云搬遅延時間内の反時計回り入射端から時
計回り入射端に伝搬する光と、時計回り入射端から反時
Ｊ１回り入射端に伝搬する先に対する光伝搬路の温度差
が、時計回り入射光と反時計回り入射光が伝搬する光フ
ァイバが互いに隣りａわせとなるように巻きＩ＝ｆけで
あることにより、零となるのて、温度差の時間的変動に
よる等値入力角速度誤差の発生がない。

この発明の別の発明においては、時計回りと反時計回り
の入射光が伝搬する光ファイバが、互いに隣り合せて、
交差することなく整列巻きに巻かれた光伝搬路が形成さ
れる。

［実施例］ 第１図はこの発明の一実施例を示し、光伝搬路（１００
）は、偏波面保存の単一モードファイバ（１０）を、回
転角速度５Ωを測定すべき回転軸（２０）の回りに垂直
に、華−モードファイバ（１０）の長手方向の中央（３
０〉を巻き始めとして、矢印で示すように、まず、第１
の層（ａｌ）の第１列（ｂｌ）に、Ｏ印で示す反時計回
り　（時計回り；■印）方向に巻き付けた紙、１つの層
がＮ（Ｎ；正の整数）列からなるとき、第１の層（ａ＋
）の第２列〈ｂ２）から第Ｎ列（ｂＮ）までと、第２、
第３のＮ（ａ２）、（ａ３）の第Ｎ列（ｂＮ）を続けて
、■印で示す時計回り　（反時計回り）方向に巻き付け
、次に、第２の層（ａ２）の第１列（ｂｌ）がら第（Ｎ
−１）列（ｂＮ−１＞までと第３の層（ａ３）の第（Ｎ
　−１）列（ｂＮ−１＞から第１列（ＩＪｌ）までと第
４の層（ａ４）の第１列（ｂｌ）を続けて反時計回り　
（時計回り）にるきｆＦけ、次に第４の層の第Ｎ列から
第２列まで時計回り　（反時計回り）に巻き付ける。以
後、第１の層（ａ、）から第４のＮ（ａ４）の巻き付は
手順を繰り返して、第Ｎ　　（Ｍ；　４Ｐ＋２Ｑ、ｐ；
正の整数；　Ｑ；−１，０，１）の層（ａＭ）まで単一
モードファイバ（１０）を交差することなく整列巻きに
巻き、時計回り　（反時計回り）入射端（１）と反時計
回り（時計回り）入射端（２）が同一側面から隣シっで
出て来るように単一モードファイバ（１０）を巻き付け
、２木の光ビームを時計回り方向と反時計回り方向の相
反方向に同一伝搬定数で伝搬さ仕るように構成されてい
る。

上記のような構成の光伝搬路（１００）ては、互いに隣
ばって同一側面から入射した光が互いに相反方向に伝搬
する際に、回転軸（２０）の回りの回転角速度、Ωに比
例したＳａｇｎａｃ効果による光の位相差を生じる点は
、従来の技術による光（ム撮路と同様である。

この実施例では、第２図（、）に示すように、光伝搬路
（１００）の入射端（１）、（２）から巻き始め位置（
３０）に沿って一様な温度勾配（３０１）　、（３０２
）がある場き、光の入射端（ＩＬ（２）から羊−モード
ファイバ（１０）の長子方向の中央（３０）の方向に相
反方向に１云搬する光が同じ温度変（ヒ含受けながら（
云撤し、続いて、単一・モードファイバ（１０）の長手
方向の中央（３０）からそれぞれの出射端（２Ｌ（１）
に伝搬する相反光も、先の場６とは逆方向（符号の逆転
を意味する）に同じ温度変化を受けながら伝搬する。

このため、第２１１ｆｆｉ　（１＋）に示すように、単
一モード光ファイバ（１０）内伝搬遅延時間内における
反時計回つ　く時計回り）入射端（２）から時計回り　
（反時計回り）入射端（１）に伝搬する光と、時計回り
（反時コ１回り）入射端（１）から反時計回り　（時計
回り）入射端（２）に伝搬する光に対する光伝搬路の温
度差（３０３）　、（３０４）は零となる。

す、結果として光伝搬路（１００）の温度差変動による
等値入力角速度誤差、Ωｅの発生がなくなる。

これは、全ての光ファイバジャイロに対し適用できる。

［発明の効果］ この発明は、以上の説明から明らかなように二元伝搬路
を、単一モード光ファイバの長手方向の中央を巻き始め
とし、最終的に、時計回り入射光と反時計回り入射光が
伝搬する光ファイバが互いに隣合わせとなるように巻き
けけな構造としたことにより、光１云搬Ｓ３に発生する
温度差の時間的変動による等値入力角速度誤差の発生が
なくなり、バイアススフビリディの良好な光ファイバジ
ャイロが得られる効果がある。

また、この発明の別の発明は、単一モード光ファイバの
長手方向の中央を巻き始めとして、時計回りと反時計回
りの入射光が１云搬する光ファイバが互いに隣なわせに
、かつ、互いに交差することなく、整列巻きに巻かれた
光に搬路が容易に得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による要部の一部横断面図
、第２１２１は当該実施例における光伝搬路の温度１分
布特性線図、第３図は従来の光ファイバジャイロの要部
の一部横断面図、第４図は第３図のものの光伝搬路の温
度差分布特性線図である。 （１）・・・時計回り　（反時計回り）入射端、（２）
・・・反時計回り　（時計回り）入射端、（１０）・・
・単一モード光ファイバ、（２０）・・・回転軸、（３
０）・・・単一モード光ファイバの長手方向の中央、（
１００）・・・光伝搬路。 なお、各図中、同一符号は同一または相当部分を示す。 第１図 １　時計回り入射端 ２　反時計回り入射端 １０’　　単−七−ド光ファイ）＼ ２０：回転軸 ３０、！１−ｔ−ド光ファイバの長手方向の中央１００
　　光イ五搬路 第２図 湿長葛（０Ｃ） ム 第３図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）回転角速度を検出する光ファイバジャイロにおい
   て、偏波面保存の単一モード光ファイバをその長手方向
   の中央を巻き始めとし時計回り入射光と反時計回り入射
   光がそれぞれ伝搬する前記単一モード光ファイバを互い
   に隣合わせに巻回して形成した光伝搬路を備えてなるこ
   とを特徴とする光ファイバジャイロ。
2. （２）回転角速度を測定すべき回転軸回りに、偏波面保
   存の単一モードファイバを、前記回転軸に垂直になるよ
   うに、前記単一モード光ファイバの長手方向の中央を巻
   き始めとし、まず、第１の層の第１列に反時計回り（時
   計回り）に巻き付けた後、１つの層がＮ（Ｎ；正の整数
   ）列からなるとき、前記第１の層の第２列から第Ｎ列ま
   でと第２、第３の層の第Ｎ列を続けて時計回り（反時計
   回り）に巻き付け、次に、前記第２の層の第１列から第
   （Ｎ−１）列までと前記第３の層の第（Ｎ−１）列から
   第１列までと第４の層の第１列を続けて反時計回り（時
   計回り）に巻き付け、次に、前記第４の層の第Ｎ列から
   第２列まで時計回り（反時計回り）に巻き付け、以後、
   前記第１の層から前記第４の層の巻き付け手順を繰り返
   して、第Ｍ（Ｍ；４Ｐ＋２Ｑ、Ｐ；正の整数、Ｑ；−１
   、０、１）の層まで前記単一モードファイバを交差する
   ことなく整列巻きに巻き、２本の光ビームを時計回り方
   向と反時計回り方向の相反方向に同一伝搬定数で伝搬さ
   せる光伝搬路を形成する光ファイバジャイロの製造方法
   。