JP7321621B1 - Light source device for optical fiber gyroscope - Google Patents

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宣幸 武井
裕貴 宮澤
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Abstract

相対強度雑音が含まれる広帯域光源を用いても光ファイバジャイロスコープの相対強度雑音を抑圧可能な光ファイバジャイロスコープ用光源装置を提供する。光ファイバコイルを用いる干渉型光ファイバジャイロスコープ１を駆動するための光ファイバジャイロスコープ用光源装置は、広帯域光源１０と、雑音抑圧部２０とからなる。広帯域光源１０は、相対強度雑音が含まれる光を発する。雑音抑圧部２０は、広帯域光源１０から発せられる光の相対強度雑音に対して、光ファイバコイルの固有周波数のｎ次高調波（ｎ＝１，２，３・・・）の奇数倍の周波数の相対強度雑音を抑圧する。Provided is a light source device for an optical fiber gyroscope capable of suppressing the relative intensity noise of the optical fiber gyroscope even when using a broadband light source containing relative intensity noise. A fiber optic gyroscope light source device for driving an interferometric fiber optic gyroscope 1 using an optical fiber coil comprises a broadband light source 10 and a noise suppressor 20 . Broadband light source 10 emits light containing relative intensity noise. The noise suppression unit 20 suppresses the relative intensity noise of the light emitted from the broadband light source 10 by suppressing the frequency of odd multiples of the n-order harmonic (n=1, 2, 3 . . . ) of the natural frequency of the optical fiber coil. Suppress relative intensity noise.

Description

本発明は光ファイバジャイロスコープ用光源装置に関し、特に、光ファイバコイルを用いる干渉型光ファイバジャイロスコープを駆動するための光ファイバジャイロスコープ用光源装置に関する。 The present invention relates to a light source device for an optical fiber gyroscope, and more particularly to a light source device for an optical fiber gyroscope for driving an interferometric optical fiber gyroscope using an optical fiber coil.

近年の自動制御、自律航法の急速な発展に伴い、移動体の現在位置の精度向上に関する要求が年々高まっている。自律航法技術としては、ＧＮＳＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ：全球測位衛星システム）やＩＮＳ（Ｉｎｅｒｔｉａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ：慣性航法）が知られている。 With the rapid development of automatic control and autonomous navigation in recent years, the demand for improving the accuracy of the current position of mobile objects is increasing year by year. GNSS (Global Navigation Satellite System) and INS (Inertial Navigation System) are known as autonomous navigation technology.

ここで、ＩＮＳに用いられるセンサとして、光ファイバジャイロスコープ（ＦＯＧ：Ｆｉｂｅｒ ｏｐｔｉｃ ｇｙｒｏｓｃｏｐｅ）が知られている（例えば特許文献１）。ＦＯＧは、光のサニャック効果を利用した回転角速度センサである。光ファイバジャイロスコープは、光ファイバコイルを用いるものであり運動部分がなく、従来の機械式ジャイロに比べて小型でありメンテナンスフリーであるといった利点を有し注目されている。 Here, a fiber optic gyroscope (FOG: Fiber optic gyroscope) is known as a sensor used for INS (for example, Patent Document 1). FOG is a rotational angular velocity sensor that utilizes the Sagnac effect of light. The optical fiber gyroscope uses an optical fiber coil, has no moving parts, and is attracting attention for its advantages of being smaller and maintenance-free than conventional mechanical gyroscopes.

光ファイバジャイロスコープの回転角速度に応じて発生する位相差ΔΦは、角速度Ωにスケールファクタ（ＳＦ）を係数として乗じて求められる。即ち、以下に表される位相差ΔΦの数式の右辺の角速度Ωの係数をスケールファクタと呼んでいる。

Figure 0007321621000001
但し、Ｒは光ファイバコイルの半径、Ｎは光ファイバコイルの巻き数、λは波長、ｃは光速である。A phase difference ΔΦ generated according to the rotational angular velocity of the optical fiber gyroscope is obtained by multiplying the angular velocity Ω by a scale factor (SF) as a coefficient. That is, the coefficient of the angular velocity Ω on the right side of the formula for the phase difference ΔΦ shown below is called the scale factor.
Figure 0007321621000001
 where R is the radius of the optical fiber coil, N is the number of turns of the optical fiber coil, λ is the wavelength, and c is the speed of light.

スケールファクタは、角速度と出力信号の比に相当するものであり、数１からも分かるように、波長λの変動を受けるものである。スケールファクタが時間的に安定しないと、一定角速度下においても位相差が揺らいでしまい、センサ出力も揺らぐことになる。結果的に、感度（出力信号）がいくら高くても、ジャイロスコープの精度の指標となるアラン偏差が長期的になるほど悪くなってしまう。したがってアラン偏差を向上させるためにスケールファクタの安定度を高める必要がある。 The scale factor corresponds to the ratio of the angular velocity to the output signal, and as can be seen from Equation 1, it is subject to fluctuations of the wavelength λ. If the scale factor is not stable over time, the phase difference will fluctuate even under constant angular velocity, and the sensor output will also fluctuate. As a result, no matter how high the sensitivity (output signal) is, the Allan deviation, which is an index of the accuracy of the gyroscope, deteriorates over time. Therefore, it is necessary to improve the stability of the scale factor in order to improve the Allan deviation.

このようなスケールファクタの安定度を高めるものとして、特許文献１が知られている。特許文献１は、対称波長マルチプレクサに関するものであり、波長の直交軸間のスペクトルの非対称性を軽減することで、スケールファクタエラーを軽減させた安定化光源である。しかしながら、特許文献１のような安定化光源は、スケールファクタは良好なものの、光ファイバジャイロスコープの光源として用いた場合には、レーザ光の帯域が狭く、光ファイバコイル内の光後方散乱や偏波結合等による性能劣化は避けられなかった。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-300001 is known as a technique for improving the stability of such a scale factor. Patent Document 1 relates to a symmetrical wavelength multiplexer, which is a stabilized light source that reduces scale factor errors by reducing spectral asymmetry between orthogonal axes of wavelengths. However, although the stabilized light source disclosed in Patent Document 1 has a good scale factor, when it is used as a light source for an optical fiber gyroscope, the band of the laser light is narrow, and light backscattering and polarization in the optical fiber coil are not sufficient. Performance degradation due to wave coupling was unavoidable.

このような光ファイバコイル内の光後方散乱や偏波結合等を避けるためには、広帯域のレーザ光を用いれば良い。レーザ光のスケールファクタの安定度を高めた上で広帯域化した光ファイバジャイロスコープ用光源装置として、本願出願人と同一出願人による特許文献２が知られている。 In order to avoid such optical backscattering and polarization coupling in the optical fiber coil, broadband laser light may be used. Patent Document 2 by the same applicant as the present applicant is known as a light source device for an optical fiber gyroscope in which the stability of the scale factor of laser light is improved and the band is widened.

ここで、光ファイバジャイロスコープ用光源装置からのレーザ光を広帯域化すると、異なる周波数の光が互いに干渉することで強度に時間的な揺らぎが生ずる。この強度の揺らぎを強度雑音というが、単位周波数あたりの強度雑音を平均光パワーで割ったものは、相対強度雑音（ＲＩＮ（Ｒｅｌａｔｉｖｅ Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ Ｎｏｉｓｅ））と呼ばれている。特許文献２では、光ファイバジャイロスコープ用光源装置側ではなく、干渉型光ファイバジャイロスコープ側で用いられる多機能集積光回路に対して、光ファイバコイルの固有周波数の奇数倍で位相変調することで、ＲＩＮを低減している。 Here, when the laser light from the light source device for the optical fiber gyroscope is made broadband, light of different frequencies interfere with each other, causing temporal fluctuations in intensity. This intensity fluctuation is called intensity noise, and the intensity noise per unit frequency divided by the average optical power is called relative intensity noise (RIN). In Patent Document 2, a multifunctional integrated optical circuit used not on the side of a light source device for an optical fiber gyroscope but on the side of an interferometric optical fiber gyroscope is phase-modulated with an odd multiple of the natural frequency of an optical fiber coil. , RIN.

特開２０１９－１８４５９９号公報JP 2019-184599 A 国際公開第２０２１／１２４７９０号WO2021/124790

上述の通り、特許文献２では、光ファイバジャイロスコープ用光源装置においてスケールファクタの安定度を高めた上で広帯域化すると共に、干渉型光ファイバジャイロスコープで用いられる多機能集積光回路に対して光ファイバコイルの固有周波数の奇数倍で位相変調することで、ＲＩＮを低減していた。一方、光源装置の広帯域化による広いスペクトル内の周波数成分間のランダムな揺らぎは、光ファイバジャイロスコープにおいて非常に強いＲＩＮを引き起こす。しかしながら、光ファイバジャイロスコープにおいてＲＩＮを引き起こす雑音を光ファイバジャイロスコープ用光源装置側で予め抑圧することは、これまで行われてこなかった。このため、光ファイバジャイロスコープ用光源装置側でＲＩＮを抑圧することで光ファイバジャイロスコープのＲＩＮを抑圧する技術の開発が望まれていた。 As described above, in Patent Document 2, the stability of the scale factor is increased in the light source device for the optical fiber gyroscope, the band is widened, and the multifunctional integrated optical circuit used in the interferometric optical fiber gyroscope is used. RIN was reduced by phase modulating at odd multiples of the natural frequency of the fiber coil. On the other hand, random fluctuations between frequency components in a wide spectrum due to broadband light source devices cause very strong RIN in fiber optic gyroscopes. However, in the optical fiber gyroscope, suppression of noise causing RIN in the optical fiber gyroscope light source device side has not been performed so far. Therefore, it has been desired to develop a technique for suppressing the RIN of the optical fiber gyroscope by suppressing the RIN on the side of the light source device for the optical fiber gyroscope.

本発明は、斯かる実情に鑑み、相対強度雑音が含まれる広帯域光源を用いても光ファイバジャイロスコープの相対強度雑音を抑圧可能な光ファイバジャイロスコープ用光源装置を提供しようとするものである。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a light source device for an optical fiber gyroscope capable of suppressing the relative intensity noise of the optical fiber gyroscope even when using a broadband light source containing relative intensity noise.

上述した本発明の目的を達成するために、本発明による光ファイバジャイロスコープ用光源装置は、相対強度雑音が含まれる光を発する広帯域光源と、広帯域光源から発せられる光の相対強度雑音に対して、光ファイバコイルの固有周波数のｎ次高調波（ｎ＝１，２，３・・・）の奇数倍の周波数の相対強度雑音を抑圧する雑音抑圧部と、を具備するものである。 In order to achieve the above object of the present invention, a light source device for an optical fiber gyroscope according to the present invention includes a broadband light source that emits light containing relative intensity noise, and , and a noise suppressor for suppressing relative intensity noise of odd-number multiples of the n-order harmonic (n=1, 2, 3, . . . ) of the natural frequency of the optical fiber coil.

ここで、雑音抑圧部は、広帯域光源から発せられる光を分割するビームスプリッタと、ビームスプリッタにより分割される光を電気信号に変換する光検出器と、光検出器により変換される電気信号を用いて広帯域光源をフィードバック制御するフィードバック制御部と、を具備するものであれば良い。 Here, the noise suppressor uses a beam splitter that splits the light emitted from the broadband light source, a photodetector that converts the light split by the beam splitter into an electrical signal, and the electrical signal converted by the photodetector. and a feedback control section for feedback-controlling the broadband light source.

また、雑音抑圧部は、さらに、光検出器により変換される電気信号に対して、光ファイバコイルの固有周波数のｎ次高調波の奇数倍の周波数に対応する電気信号を抽出する、フィルタ回路を具備し、フィードバック制御部は、フィルタ回路により抽出される電気信号を用いて広帯域光源をフィードバック制御する、ものであれば良い。 The noise suppression unit further includes a filter circuit for extracting, from the electrical signal converted by the photodetector, an electrical signal corresponding to odd multiples of the nth harmonic of the natural frequency of the optical fiber coil. and the feedback control section may be one that performs feedback control of the broadband light source using the electrical signal extracted by the filter circuit.

また、雑音抑圧部は、さらに、光検出器により変換される電気信号を複数の電気信号に分割する信号分配器を有し、フィルタ回路は、信号分配器により分割される複数の電気信号に対して、光ファイバコイルの固有周波数のｎ次高調波の異なる奇数倍の周波数をそれぞれ有する複数の電気信号を抽出する複数のバンドパスフィルタからなり、フィードバック制御部は、複数のバンドパスフィルタにより抽出される複数の電気信号を用いて広帯域光源をフィードバック制御する、ものであっても良い。 Further, the noise suppressor further has a signal splitter for splitting the electrical signal converted by the photodetector into a plurality of electrical signals, and the filter circuit is provided for the plurality of electrical signals split by the signal splitter. is composed of a plurality of bandpass filters for extracting a plurality of electrical signals having different odd multiple frequencies of the nth harmonic of the natural frequency of the optical fiber coil, and the feedback control unit is extracted by the plurality of bandpass filters. The broadband light source may be feedback-controlled using a plurality of electrical signals.

また、雑音抑圧部は、光ファイバコイルの固有周波数のｎ次高調波の少なくとも１倍の周波数及び３倍の周波数の相対強度雑音を抑圧するものであれば良い。 Also, the noise suppressor may suppress relative intensity noise of at least one and three times the frequency of the nth harmonic of the natural frequency of the optical fiber coil.

また、本発明の光ファイバジャイロスコープ用光源装置は、フィードバック制御部のカットオフ周波数よりもｎ次高調波の奇数倍の周波数が低くなるような、固有周波数が低い光ファイバコイルを用いる干渉型光ファイバジャイロスコープを駆動するものであっても良い。 Further, the light source device for an optical fiber gyroscope of the present invention uses an optical fiber coil having a low natural frequency such that the odd multiple of the nth harmonic is lower than the cutoff frequency of the feedback control unit. It may be one that drives a fiber gyroscope.

また、フィードバック制御部は、広帯域光源の駆動電流を制御するものであれば良い。 Further, the feedback control section may be any device as long as it controls the driving current of the broadband light source.

また、雑音抑圧部は、光ファイバコイルの固有周波数のｎ次高調波の奇数倍の周波数を抑圧する強度変調器からなるものであっても良い。 Also, the noise suppressor may be composed of an intensity modulator that suppresses odd multiples of the nth harmonic of the natural frequency of the optical fiber coil.

また、雑音抑圧部は、光ファイバコイルの固有周波数のｎ次高調波の奇数倍の周波数を抑圧する半導体光増幅器からなるものであっても良い。 Further, the noise suppressor may be composed of a semiconductor optical amplifier that suppresses odd multiples of the nth harmonic of the natural frequency of the optical fiber coil.

本発明の光ファイバジャイロスコープ用光源装置には、相対強度雑音が含まれる広帯域光源を用いても光ファイバジャイロスコープの相対強度雑音を抑圧可能であるという利点がある。 The optical fiber gyroscope light source device of the present invention has the advantage that the relative intensity noise of the optical fiber gyroscope can be suppressed even if a broadband light source containing relative intensity noise is used.

図１は、本発明の光ファイバジャイロスコープ用光源装置を説明するための概略ブロック図である。FIG. 1 is a schematic block diagram for explaining a light source device for an optical fiber gyroscope according to the present invention. 図２は、本発明の光ファイバジャイロスコープ用光源装置を用いて駆動される一般的な干渉型光ファイバジャイロスコープの構成の一例を説明するための概略ブロック図である。FIG. 2 is a schematic block diagram for explaining an example of the configuration of a general interferometric fiber optic gyroscope driven using the light source device for fiber optic gyroscope of the present invention. 図３は、本発明の光ファイバジャイロスコープ用光源装置の雑音抑圧部の具体例を説明するための概略ブロック図である。FIG. 3 is a schematic block diagram for explaining a specific example of the noise suppressor of the light source device for an optical fiber gyroscope according to the present invention. 図４は、本発明の光ファイバジャイロスコープ用光源装置の雑音抑圧部のフィルタ回路により広帯域光源から発せられる光の変調・復調周波数のＲＩＮが抑圧された様子を説明するための概念グラフである。FIG. 4 is a conceptual graph for explaining how RIN of the modulation/demodulation frequency of light emitted from the broadband light source is suppressed by the filter circuit of the noise suppressor of the light source device for an optical fiber gyroscope of the present invention. 図５は、本発明の光ファイバジャイロスコープ用光源装置の雑音抑圧部の他の具体例を説明するための概略ブロック図である。FIG. 5 is a schematic block diagram for explaining another specific example of the noise suppressor of the light source device for an optical fiber gyroscope according to the present invention. 図６は、本発明の光ファイバジャイロスコープ用光源装置の雑音抑圧部の複数のバンドパスフィルタにより広帯域光源から発せられる光の複数の奇数倍の周波数のＲＩＮが抑圧された様子を説明するための実測グラフである。FIG. 6 is a diagram for explaining how RIN of a plurality of odd multiple frequencies of light emitted from a broadband light source is suppressed by a plurality of bandpass filters in the noise suppressor of the light source device for an optical fiber gyroscope according to the present invention. It is an actual measurement graph. 図７は、本発明の光ファイバジャイロスコープ用光源装置による光ファイバジャイロスコープの出力に対するＲＩＮの抑圧効果について説明するための感度グラフである。FIG. 7 is a sensitivity graph for explaining the RIN suppression effect on the output of the optical fiber gyroscope by the light source device for the optical fiber gyroscope of the present invention. 図８は、本発明の光ファイバジャイロスコープ用光源装置の雑音抑圧部のさらに他の具体例を説明するための概略ブロック図である。FIG. 8 is a schematic block diagram for explaining still another specific example of the noise suppressor of the light source device for an optical fiber gyroscope according to the present invention.

以下、本発明を実施するための形態を図示例と共に説明する。本発明の光ファイバジャイロスコープ用光源装置は、光ファイバコイルを用いる干渉型光ファイバジャイロスコープを駆動するために用いることが可能なものである。干渉型光ファイバジャイロスコープについては特に特定のものには限定されず、既存の又は今後開発されるべく如何なるものでも適用可能である。図１は、本発明の光ファイバジャイロスコープ用光源装置を説明するための概略ブロック図である。図示の通り、本発明の光ファイバジャイロスコープ用光源装置は、広帯域光源１０と、雑音抑圧部２０とから構成されている。雑音抑圧部２０により相対強度雑音が抑圧された光が、干渉型光ファイバジャイロスコープ１に入力されれば良い。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described together with illustrated examples. The fiber optic gyroscope light source device of the present invention can be used to drive an interferometric fiber optic gyroscope that uses an optical fiber coil. The interferometric fiber optic gyroscope is not particularly limited to any particular one, and any existing one or one to be developed in the future can be applied. FIG. 1 is a schematic block diagram for explaining a light source device for an optical fiber gyroscope according to the present invention. As shown in the figure, the optical fiber gyroscope light source device of the present invention comprises a broadband light source 10 and a noise suppressor 20 . Light whose relative intensity noise has been suppressed by the noise suppressor 20 may be input to the interferometric fiber optic gyroscope 1 .

広帯域光源１０は、相対強度雑音（ＲＩＮ（Ｒｅｌａｔｉｖｅ Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ Ｎｏｉｓｅ））が含まれる光を発するものである。相対強度雑音が含まれない光源の場合には、相対強度雑音を抑圧する必要がないため、本発明の光ファイバジャイロスコープ用光源装置では、ＲＩＮが含まれる光を発する広帯域光源１０が用いられれば良い。また、広帯域光源１０の発する光は、レーザ光であれば良い。具体的には、広帯域光源１０としては、例えばＳＬＤ（Ｓｕｐｅｒ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ Ｄｉｏｄｅ）光源を用いることができる。ＳＬＤ光源は、発光ダイオードと半導体レーザの２つの特性を持つ広帯域光源であり、発光ダイオードのように幅広いスペクトルを持ちながら、半導体レーザのように高出力の光を発するものである。ＳＬＤ光源は光ファイバとの結合に優れるものであるため、光ファイバジャイロスコープ用の光源としても一般的に用いられるものである。 The broadband light source 10 emits light containing relative intensity noise (RIN). In the case of a light source that does not contain relative intensity noise, there is no need to suppress the relative intensity noise. good. Moreover, the light emitted by the broadband light source 10 may be laser light. Specifically, for example, an SLD (Super Luminescent Diode) light source can be used as the broadband light source 10 . An SLD light source is a broadband light source that has the characteristics of a light emitting diode and a semiconductor laser. It has a broad spectrum like a light emitting diode and emits high output light like a semiconductor laser. Since SLD light sources are excellent in coupling with optical fibers, they are commonly used as light sources for optical fiber gyroscopes.

雑音抑圧部２０は、広帯域光源１０から発せられる光のＲＩＮを抑圧するものである。より具体的には、雑音抑圧部２０は、広帯域光源１０から発せられる光のＲＩＮに対して、光ファイバコイルの固有周波数のｎ次高調波（ｎ＝１，２，３・・・）の奇数倍の周波数のＲＩＮを抑圧すれば良い。干渉型光ファイバジャイロスコープ１では、光ファイバコイルを通過した左回り光と右回り光、及びそれらを再結合した干渉光に対して、それぞれ光ファイバコイルの固有周波数のｎ次高調波の周波数νｍで変調及び復調を施すことで、角速度信号を取り出すことができるようにしている。したがって、雑音抑圧部２０では、基本的にはこの変調・復調の際に用いられる周波数νｍのＲＩＮを抑圧すれば干渉型光ファイバジャイロスコープ１におけるＲＩＮも抑圧できるはずである。雑音抑圧部２０のより具体的な構成については後述する。The noise suppressor 20 suppresses RIN of light emitted from the broadband light source 10 . More specifically, the noise suppressor 20 suppresses the RIN of the light emitted from the broadband light source 10 by suppressing odd-numbered n-order harmonics (n=1, 2, 3, . . . ) of the natural frequency of the optical fiber coil. It is sufficient to suppress the double frequency RIN. In the interferometric optical fiber gyroscope 1, the frequency ν By applying modulation and demodulation with m , the angular velocity signal can be extracted. Therefore, the noise suppressor 20 should basically be able to suppress the RIN in the interferometric fiber optic gyroscope 1 by suppressing the RIN of the frequency νm used in the modulation/demodulation. A more specific configuration of the noise suppressor 20 will be described later.

このように周波数νｍのＲＩＮが抑圧された光が、干渉型光ファイバジャイロスコープ１に入力される。ここで、干渉型光ファイバジャイロスコープ１の一般的な構成について説明する。図２は、本発明の光ファイバジャイロスコープ用光源装置を用いて駆動される一般的な干渉型光ファイバジャイロスコープの構成の一例を説明するための概略ブロック図である。干渉型光ファイバジャイロスコープ１は、光サーキュレータ２と、多機能集積光回路３と、位相変調信号発生器４と、光検出器５と、同期検波器６とから主に構成されている。そして、多機能集積光回路３に光ファイバコイル７が接続されている。The RIN-suppressed light of frequency ν m is input to the interferometric fiber optic gyroscope 1 . Here, a general configuration of the interferometric fiber optic gyroscope 1 will be described. FIG. 2 is a schematic block diagram for explaining an example of the configuration of a general interferometric fiber optic gyroscope driven using the light source device for fiber optic gyroscope of the present invention. An interferometric fiber optic gyroscope 1 mainly comprises an optical circulator 2 , a multifunctional integrated optical circuit 3 , a phase modulation signal generator 4 , a photodetector 5 and a synchronous detector 6 . An optical fiber coil 7 is connected to the multifunctional integrated optical circuit 3 .

光サーキュレータ２は、本発明の光ファイバジャイロスコープ用光源装置からの光と、光ファイバコイル７を通過した左回り光と右回り光とを再結合した干渉光と、を分離するものである。即ち、光サーキュレータ２は、本発明の光ファイバジャイロスコープ用光源装置からの光を、多機能集積光回路３側に出力すると共に、干渉光が光サーキュレータ２に戻ってくると、光検出器５側に出力するものである。図面上、光サーキュレータ２の左側からは、本発明の光ファイバジャイロスコープ用光源装置からの光が入射され、光サーキュレータ２の右側からこの光が出力される。そして、光ファイバコイル７を通過した左回り光と右回り光とを再結合した干渉光が戻ってくると、光サーキュレータ２の右側に入射され、下側の後述の光検出器５に出力される。 The optical circulator 2 separates the light from the optical fiber gyroscope light source device of the present invention and the interference light obtained by recombining the left-handed light and right-handed light that have passed through the optical fiber coil 7 . That is, the optical circulator 2 outputs the light from the optical fiber gyroscope light source device of the present invention to the multifunctional integrated optical circuit 3 side, and when the interference light returns to the optical circulator 2, the photodetector 5 output to the side. In the drawing, the light from the light source device for the optical fiber gyroscope of the present invention is incident from the left side of the optical circulator 2, and this light is output from the right side of the optical circulator 2. FIG. Then, when the interference light, which is the recombination of the left-handed light and the right-handed light that has passed through the optical fiber coil 7, returns, it is incident on the right side of the optical circulator 2, and is output to the lower photodetector 5, which will be described later. be.

多機能集積光回路３は、偏光子３ａと、Ｙ分岐・再結合器３ｂと、第１位相変調器３ｃと、第２位相変調器３ｄとからなる。偏光子３ａは、本発明の光ファイバジャイロスコープ用光源装置からの光が、光サーキュレータ２を介して入射されるものである。そして、偏光子３ａは、単一の偏光のみを通過させる。Ｙ分岐・再結合器３ｂは、偏光子３ａからの入射光、即ち、単一の偏光を分岐して、光ファイバコイル７の両端にそれぞれ入射する。光ファイバコイル７の両端に入射された光は、それぞれ左回り光と右回り光となる。そして、Ｙ分岐・再結合器３ｂは、光ファイバコイル７を通過した左回り光と右回り光とを再結合し、これを干渉光として光サーキュレータ２へ出力する。第１位相変調器３ｃは、光ファイバコイル７の一端に入射される一方の入射光を変調するものである。例えば、右回り光となる入射光を変調すれば良い。また、第２位相変調器３ｄは、光ファイバコイル７の他端に入射される他方の入射光を変調するものである。例えば、左回り光となる入射光を変調すれば良い。 The multifunctional integrated optical circuit 3 comprises a polarizer 3a, a Y splitter/recombiner 3b, a first phase modulator 3c, and a second phase modulator 3d. Light from the light source device for an optical fiber gyroscope of the present invention is incident on the polarizer 3 a via the optical circulator 2 . The polarizer 3a then passes only a single polarized light. The Y splitter/recombiner 3b splits the incident light from the polarizer 3a, that is, the single polarized light, and enters the split ends of the optical fiber coil 7, respectively. The light incident on both ends of the optical fiber coil 7 becomes left-handed light and right-handed light, respectively. The Y branch/recombiner 3b recombines the left-handed light and the right-handed light that have passed through the optical fiber coil 7, and outputs this to the optical circulator 2 as interference light. The first phase modulator 3c modulates one incident light incident on one end of the optical fiber coil 7 . For example, it is sufficient to modulate the incident light that becomes the clockwise light. The second phase modulator 3d modulates the other incident light incident on the other end of the optical fiber coil 7. FIG. For example, it is sufficient to modulate incident light, which is left-handed light.

位相変調信号発生器４は、位相変調信号を生成するものである。位相変調信号発生器４は、多機能集積光回路３の第１位相変調器３ｃ及び第２位相変調器３ｄに対して、位相変調信号を出力する。位相変調信号発生器４は、光ファイバコイルを通過した左回り光と右回り光に対して光ファイバコイルの固有周波数のｎ次高調波の周波数νｍで変調するように、位相変調信号を多機能集積光回路３に対して生成する。A phase modulation signal generator 4 generates a phase modulation signal. The phase modulation signal generator 4 outputs phase modulation signals to the first phase modulator 3c and the second phase modulator 3d of the multifunctional integrated optical circuit 3. FIG. The phase modulation signal generator 4 generates multiple phase modulation signals so as to modulate the counterclockwise light and the clockwise light that have passed through the optical fiber coil at the frequency ν m of the nth harmonic of the natural frequency of the optical fiber coil. It is generated for the functional integrated optical circuit 3 .

光検出器５は、光ファイバコイル７を通過した左回り光と右回り光との干渉光が光サーキュレータ２から入射され、この干渉光の光強度信号を検出するものである。 The photodetector 5 detects the light intensity signal of the interfering light from the optical circulator 2 when the interfering light of the counterclockwise light and the clockwise light passing through the optical fiber coil 7 is incident.

同期検波器６は、位相変調信号発生器４からの位相変調信号を参照信号として用いて復調し、光検出器５により検出される光強度信号を同期検波することで、光ファイバコイル７に対する入力角速度の検出信号を出力するものである。 The synchronous detector 6 demodulates the phase-modulated signal from the phase-modulated signal generator 4 as a reference signal. It outputs an angular velocity detection signal.

本発明の光ファイバジャイロスコープ用光源装置による周波数νｍのＲＩＮを抑圧した光を用いて、このような干渉型光ファイバジャイロスコープ１を駆動することで、光ファイバジャイロスコープのＲＩＮが抑圧される。The RIN of the optical fiber gyroscope is suppressed by driving such an interferometric optical fiber gyroscope 1 using the light of frequency νm in which the RIN is suppressed by the light source device for the optical fiber gyroscope of the present invention. .

次に、雑音抑圧部２０の具体例について説明する。図３は、本発明の光ファイバジャイロスコープ用光源装置の雑音抑圧部の具体例を説明するための概略ブロック図である。図中、図１と同一の符号を付した部分は同一物を表している。図示の通り、本発明の光ファイバジャイロスコープ用光源装置の雑音抑圧部２０は、ビームスプリッタ２１と、光検出器２２と、フィードバック制御部２３と、フィルタ回路２４とから構成されている。 Next, a specific example of the noise suppressor 20 will be described. FIG. 3 is a schematic block diagram for explaining a specific example of the noise suppressor of the light source device for an optical fiber gyroscope according to the present invention. In the figure, the parts denoted by the same reference numerals as those in FIG. 1 represent the same parts. As shown, the noise suppression section 20 of the light source device for optical fiber gyroscope of the present invention comprises a beam splitter 21, a photodetector 22, a feedback control section 23, and a filter circuit 24. FIG.

ビームスプリッタ２１は、広帯域光源１０から発せられる光を分割するものである。具体的には、干渉型光ファイバジャイロスコープ１へ向かう光と後述の光検出器２２へ向かう光に分割するものである。 The beam splitter 21 splits the light emitted from the broadband light source 10 . Specifically, the beam is split into light directed to the interferometric optical fiber gyroscope 1 and light directed to a photodetector 22, which will be described later.

光検出器２２は、ビームスプリッタ２１により分割される光を電気信号に変換するものである。光検出器２２は、ビームスプリッタ２１により分割される光、即ち、広帯域光源１０からの光が入射され、この光の光強度信号を電気信号として検出するものである。 The photodetector 22 converts the light split by the beam splitter 21 into electrical signals. The light split by the beam splitter 21, that is, the light from the broadband light source 10 is incident on the photodetector 22, and the light intensity signal of this light is detected as an electrical signal.

フィードバック制御部２３は、光検出器２２により変換される電気信号を用いて広帯域光源１０をフィードバック制御するものである。具体的には、フィードバック制御部２３は、例えば広帯域光源１０の駆動電流を制御すれば良い。広帯域光源１０として、例えばＳＬＤ光源を用いた場合、ＳＬＤ光源は駆動電流と出力光強度に強い相関がある。したがって、ＳＬＤ光源から発せられる光の変動を光検出器２２で検出し、フィードバック制御部２３では変動を打ち消すようにＳＬＤ光源の駆動電流をフィードバック制御すれば良い。 The feedback control section 23 feedback-controls the broadband light source 10 using the electrical signal converted by the photodetector 22 . Specifically, the feedback control section 23 may control the drive current of the broadband light source 10, for example. For example, when an SLD light source is used as the broadband light source 10, the SLD light source has a strong correlation between the drive current and the output light intensity. Therefore, the photodetector 22 detects fluctuations in the light emitted from the SLD light source, and the feedback control unit 23 feedback-controls the drive current of the SLD light source so as to cancel out the fluctuations.

フィルタ回路２４は、光検出器２２により変換される電気信号に対して、光ファイバコイル７の固有周波数のｎ次高調波の奇数倍の周波数に対応する電気信号を抽出するものである。即ち、図２を用いて説明した光ファイバジャイロスコープ１の位相変調信号発生器４で用いた変調信号として、例えば変調・復調周波数νｍを用いた場合には、フィルタ回路２４は、周波数νｍの信号を抽出可能なバンドパスフィルタであれば良い。The filter circuit 24 extracts an electrical signal corresponding to odd multiples of the nth harmonic of the natural frequency of the optical fiber coil 7 from the electrical signal converted by the photodetector 22 . That is, when, for example, the modulation/demodulation frequency ν m is used as the modulation signal used in the phase modulation signal generator 4 of the optical fiber gyroscope 1 described with reference to FIG . Any band-pass filter that can extract the signal of .

フィードバック制御部２３は、フィルタ回路２４により抽出される電気信号を用いて広帯域光源１０をフィードバック制御する。これにより、周波数νｍの信号を用いてフィードバック制御することになるため、周波数νｍにおける雑音の影響を抑圧することが可能となる。その結果、広帯域光源１０から発せられる光の周波数νｍのＲＩＮを抑圧することが可能となる。なお、周波数νｍの信号が抑圧できれば良いので、例えば周波数νｍ以下の信号をすべて通すローパスフィルタを用いてフィードバック制御しても良い。A feedback control unit 23 feedback-controls the broadband light source 10 using the electrical signal extracted by the filter circuit 24 . As a result, feedback control is performed using the signal of frequency νm , so that the influence of noise at frequency νm can be suppressed. As a result, it becomes possible to suppress the RIN of the frequency νm of the light emitted from the broadband light source 10 . Since it is sufficient to suppress the signal of frequency νm , for example, feedback control may be performed using a low-pass filter that passes all signals of frequency νm or lower.

図４は、本発明の光ファイバジャイロスコープ用光源装置の雑音抑圧部のフィルタ回路により広帯域光源から発せられる光の周波数νｍのＲＩＮが抑圧された様子を説明するための概念グラフである。図中、横軸が周波数であり、縦軸が雑音強度である。図示の通り、変調・復調周波数である周波数νｍを中心にＲＩＮが抑圧されていることが分かる。このように変調・復調周波数のＲＩＮが抑圧された光を用いて光ファイバジャイロスコープ１を駆動すれば、光ファイバジャイロスコープ１のＲＩＮを抑圧することが可能となる。FIG. 4 is a conceptual graph for explaining how the RIN of the frequency νm of the light emitted from the broadband light source is suppressed by the filter circuit of the noise suppressor of the light source device for an optical fiber gyroscope of the present invention. In the figure, the horizontal axis is frequency, and the vertical axis is noise intensity. As shown in the figure, it can be seen that RIN is suppressed around the frequency νm , which is the modulation/demodulation frequency. If the optical fiber gyroscope 1 is driven using the light with the RIN of the modulation/demodulation frequency suppressed in this way, the RIN of the optical fiber gyroscope 1 can be suppressed.

ここで、一見すると、光ファイバジャイロスコープ１では周波数νｍで変調・復調しているため、光ファイバジャイロスコープ用光源装置でも周波数νｍの信号のみを用いてフィードバック制御すれば良いように思われる。しかしながら、周波数νｍのみでも効果は高いものの、さらに周波数３νｍや周波数５νｍといった、ｎ次高調波の奇数倍の周波数についても雑音として出力信号に影響することを、今回初めて発見した。即ち、周波数１νｍだけでなく、周波数３νｍや周波数５νｍといった、ｎ次高調波の奇数倍の周波数の信号を用いてフィードバック制御することで、より効果が高いことが分かった。周波数１νｍの場合よりも、さらに周波数３νｍといった複数の奇数倍の周波数の信号を用いた場合のほうが、より短期安定度を改善できる。Here, at first glance, since the optical fiber gyroscope 1 modulates and demodulates at the frequency νm , it seems that the light source device for the optical fiber gyroscope should be feedback-controlled using only the signal of the frequency νm . . However, although the effect is high with only the frequency νm , it was discovered for the first time that the odd-numbered multiples of the nth harmonic, such as the frequency 3νm and the frequency 5νm , also affect the output signal as noise. In other words, it was found that feedback control using not only a frequency of 1 ν m but also a signal of an odd multiple of the nth harmonic such as a frequency of 3 ν m or a frequency of 5 ν m is more effective. Short-term stability can be further improved by using a plurality of odd-numbered frequency signals such as 3νm , rather than by using a frequency of 1νm .

このように複数の奇数倍の周波数の信号を用いる具体例について説明する。図５は、本発明の光ファイバジャイロスコープ用光源装置の雑音抑圧部の他の具体例を説明するための概略ブロック図である。図中、図３と同一の符号を付した部分は同一物を表している。図示の通り、本発明の光ファイバジャイロスコープ用光源装置の雑音抑圧部２０は、図３の構成に対して、さらに信号分配器２５を有している。信号分配器２５は、光検出器２２により変換される電気信号を複数の電気信号に分割するものである。図示例のように、光検出器２２は、例えば３つに電気信号を分割するものであれば良い。 A specific example using a plurality of odd-numbered frequency signals will be described. FIG. 5 is a schematic block diagram for explaining another specific example of the noise suppressor of the light source device for an optical fiber gyroscope according to the present invention. In the figure, the parts denoted by the same reference numerals as in FIG. 3 represent the same parts. As shown in the figure, the noise suppressor 20 of the light source device for an optical fiber gyroscope of the present invention has a signal distributor 25 in addition to the configuration of FIG. The signal splitter 25 splits the electrical signal converted by the photodetector 22 into a plurality of electrical signals. As illustrated, the photodetector 22 may divide the electrical signal into three, for example.

そして、フィルタ回路２４は、信号分配器２５により分割される複数の電気信号に対して、光ファイバコイルの固有周波数のｎ次高調波の異なる奇数倍の周波数をそれぞれ有する複数の電気信号を抽出する複数のバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）２４ａ，２４ｂ，２４ｃからなるものであれば良い。即ち、信号分配器２５の分配数に応じて複数のバンドパスフィルタを用意すれば良い。複数のバンドパスフィルタ２４ａ，２４ｂ，２４ｃは、それぞれ周波数１νｍと周波数３νｍと周波数５νｍの信号を抽出可能なものである。Then, the filter circuit 24 extracts a plurality of electrical signals having different odd multiple frequencies of the nth harmonic of the natural frequency of the optical fiber coil from the plurality of electrical signals divided by the signal splitter 25. It may be composed of a plurality of bandpass filters (BPF) 24a, 24b, 24c. That is, a plurality of bandpass filters may be prepared according to the number of distributions of the signal distributor 25 . A plurality of bandpass filters 24a, 24b, and 24c are capable of extracting signals of frequencies 1νm , 3νm, and 5νm , respectively.

このような構成の信号分配器２５及びフィルタ回路２４を用いることで、フィードバック制御部２３では、複数のバンドパスフィルタ２４ａ，２４ｂ，２４ｃにより抽出される複数の電気信号を用いて広帯域光源１０をフィードバック制御できる。なお、複数の奇数倍の周波数の信号は必ずしも図示例のように３つには限定されない。 By using the signal distributor 25 and the filter circuit 24 having such a configuration, the feedback control unit 23 feeds back the broadband light source 10 using a plurality of electrical signals extracted by the plurality of bandpass filters 24a, 24b, and 24c. You can control it. It should be noted that the number of odd-multiplied frequency signals is not necessarily limited to three as in the illustrated example.

図６は、本発明の光ファイバジャイロスコープ用光源装置の雑音抑圧部の複数のバンドパスフィルタにより広帯域光源から発せられる光の複数の奇数倍の周波数のＲＩＮが抑圧された様子を説明するための実測グラフである。図中、横軸が周波数であり、縦軸が雑音強度である。この例は、周波数１νｍと周波数３νｍのＲＩＮを抑圧した場合の光ファイバジャイロスコープ用光源装置の出力信号である。また、周波数１νｍと周波数３νｍのＲＩＮを抑圧した場合の光ファイバジャイロスコープ用光源装置の出力信号を黒線で表し、ＲＩＮを抑圧していない場合の信号出力をグレー線で表した。図示の通り、変調・復調周波数である周波数１νｍと周波数３νｍを中心にＲＩＮが抑圧されていることが分かる。FIG. 6 is a diagram for explaining how RIN of a plurality of odd multiple frequencies of light emitted from a broadband light source is suppressed by a plurality of bandpass filters in the noise suppressor of the light source device for an optical fiber gyroscope according to the present invention. It is an actual measurement graph. In the figure, the horizontal axis is frequency, and the vertical axis is noise intensity. This example is an output signal of a light source device for an optical fiber gyroscope when RIN with frequencies of 1 ν m and 3 ν m is suppressed. In addition, the output signal of the light source device for the optical fiber gyroscope when the RIN of frequencies 1 ν m and 3 ν m is suppressed is indicated by the black line, and the signal output when the RIN is not suppressed is indicated by the gray line. As shown in the figure, it can be seen that RIN is suppressed around frequencies 1νm and 3νm , which are modulation/demodulation frequencies.

なお、個々の複数の奇数倍の周波数をそれぞれ抑圧するためにバンドパスフィルタを用いた例を説明したが、本発明はこれに限定されず、複数の奇数倍の周波数の信号をすべて通すローパスフィルタを用いてフィードバック制御しても良い。 Although an example of using a band-pass filter for suppressing each of a plurality of odd multiple frequencies has been described, the present invention is not limited to this, and a low-pass filter that passes all signals of a plurality of odd multiple frequencies. may be used for feedback control.

図７は、本発明の光ファイバジャイロスコープ用光源装置による光ファイバジャイロスコープの出力に対するＲＩＮの抑圧効果について説明するための感度グラフである。図中、横軸が変調指数であり、縦軸が感度（ＡＲＷ（Ａｎｇｌｅ Ｒａｎｄｏｍ Ｗａｌｋ）である。図示の通り、光ファイバジャイロスコープ用光源装置においてＲＩＮの抑圧を行わなかった場合に比べて、周波数１νｍのＲＩＮを抑圧した場合にＡＲＷが非常に低く抑えられていることが分かる。さらに、周波数１νｍと周波数３νｍの２つのＲＩＮを抑圧した場合には、よりＡＲＷが低く抑えられていることが分かる。さらにまた、周波数１νｍと周波数３νｍと周波数５νｍの３つのＲＩＮを抑圧した場合にも、２つのＲＩＮを抑圧した場合と比べてよりＡＲＷが低く抑えられていることが分かる。さらに高周波の奇数倍の周波数のＲＩＮを抑圧すれば、よりＡＲＷが低く抑えられる。但し、図７によれば、雑音抑圧部における費用対効果の面からは、周波数１νｍと周波数３νｍ、即ち、少なくとも１倍の周波数及び３倍の周波数のＲＩＮを抑圧するのが必要十分であり最も効率が良いことが分かる。FIG. 7 is a sensitivity graph for explaining the RIN suppression effect on the output of the optical fiber gyroscope by the light source device for the optical fiber gyroscope of the present invention. In the figure, the horizontal axis is the modulation index, and the vertical axis is the sensitivity (ARW (Angle Random Walk)). It can be seen that the ARW is kept very low when the RIN of 1 ν m is suppressed, and the ARW is further suppressed when the two RINs of the frequencies 1 ν m and 3 ν m are suppressed. Furthermore, it can be seen that even when three RINs of frequency 1νm , frequency 3νm , and frequency 5νm are suppressed, the ARW is suppressed to a lower level than when two RINs are suppressed. Further, if the RIN of odd-numbered multiples of the high frequency is suppressed, the ARW can be further suppressed.However , according to FIG. That is, it is necessary and sufficient to suppress the RIN of at least 1 and 3 times the frequency, and it is the most efficient.

次に、雑音抑圧部２０の他の具体例について説明する。図８は、本発明の光ファイバジャイロスコープ用光源装置の雑音抑圧部のさらに他の具体例を説明するための概略ブロック図である。図中、図３と同一の符号を付した部分は同一物を表している。図示の通り、本発明の光ファイバジャイロスコープ用光源装置の雑音抑圧部２０は、ビームスプリッタ２１と、光検出器２２と、フィードバック制御部２３とから構成されている。即ち、図８に示される雑音抑圧部２０は、図３に示した雑音抑圧部２０で使用していたフィルタ回路２４が無いものである。本発明の光ファイバジャイロスコープ用光源装置を用いて、固有周波数が低い光ファイバコイル７を用いる干渉型光ファイバジャイロスコープ１を駆動するようにした場合には、フィルタ回路２４を用いなくても変調・復調周波数のＲＩＮを抑圧できる場合がある。例えば、上述のフィードバック制御部２３のカットオフ周波数よりもｎ次高調波の奇数倍の周波数が低くなるような、固有周波数が低い光ファイバコイルを用いる場合には、フィードバック制御部２３のカットオフ周波数がフィルタ回路、具体的にはローパスフィルタと同じような働きとなる。即ち、フィードバック制御部２３のカットオフ周波数よりも周波数１νｍが低い場合には、フィードバック制御によりカットオフ周波数よりも低い周波数１νｍを含むＲＩＮが抑圧されることになる。なお、複数のＲＩＮを抑圧する場合には、フィードバック制御部２３のカットオフ周波数よりも例えば周波数３νｍが低い場合には、周波数１νｍと周波数３νｍを含むＲＩＮがすべて抑圧されることになる。Next, another specific example of the noise suppressor 20 will be described. FIG. 8 is a schematic block diagram for explaining still another specific example of the noise suppressor of the light source device for an optical fiber gyroscope according to the present invention. In the figure, the parts denoted by the same reference numerals as in FIG. 3 represent the same parts. As shown in the figure, the noise suppression section 20 of the light source device for optical fiber gyroscope of the present invention comprises a beam splitter 21, a photodetector 22, and a feedback control section 23. FIG. That is, the noise suppressor 20 shown in FIG. 8 does not have the filter circuit 24 used in the noise suppressor 20 shown in FIG. When the optical fiber gyroscope light source device of the present invention is used to drive the interferometric optical fiber gyroscope 1 using the optical fiber coil 7 with a low natural frequency, modulation can be performed without using the filter circuit 24. • It may be possible to suppress the RIN of the demodulation frequency. For example, when using an optical fiber coil with a low natural frequency such that the odd multiple of the nth harmonic is lower than the cutoff frequency of the feedback control unit 23, the cutoff frequency of the feedback control unit 23 works like a filter circuit, specifically a low-pass filter. That is, when the frequency 1νm is lower than the cutoff frequency of the feedback control section 23, the feedback control suppresses RIN including the frequency 1νm lower than the cutoff frequency. When suppressing a plurality of RINs, for example, if the frequency 3νm is lower than the cutoff frequency of the feedback control section 23, all the RINs including the frequencies 1νm and 3νm are suppressed. .

さらに、雑音抑圧部は、光ファイバコイルの固有周波数のｎ次高調波の奇数倍の周波数を抑圧することができるものであれば、上述の図示例には限定されない。例えば、図１の雑音抑圧部２０は、強度変調器からなるものであっても良い。即ち、強度変調器は、例えば周波数１νｍの光強度を抑圧可能なものであれば良い。また、周波数１νｍだけでなく、周波数３νｍや周波数５νｍの光強度を抑圧可能なものであっても良い。強度変調器を用いて上述のような特定の周波数の光強度を抑圧することで、上述と同様に、広帯域光源からの光の変調・復調周波数のＲＩＮが抑圧され、光ファイバジャイロスコープのＲＩＮを抑圧することが可能となる。Furthermore, the noise suppressor is not limited to the above illustrated example as long as it can suppress odd multiples of the nth harmonic of the natural frequency of the optical fiber coil. For example, the noise suppressor 20 in FIG. 1 may be composed of an intensity modulator. In other words, the intensity modulator may be one capable of suppressing the intensity of light with a frequency of 1 ν m , for example. Further, it may be possible to suppress the light intensity of not only the frequency 1ν m but also the frequency 3ν m or the frequency 5ν m . By suppressing the light intensity of a specific frequency using an intensity modulator as described above, the RIN of the modulation/demodulation frequency of the light from the broadband light source is suppressed in the same manner as described above, and the RIN of the optical fiber gyroscope is reduced. can be suppressed.

さらにまた、雑音抑圧部２０は、半導体光増幅器からなるものであっても良い。上述の強度変調器と同様、半導体光増幅器により上述のような特定の周波数の光を減衰させることで、上述と同様に、広帯域光源からの光の変調・復調周波数のＲＩＮが抑圧され、光ファイバジャイロスコープのＲＩＮが抑圧することが可能となる。 Furthermore, the noise suppressor 20 may be composed of a semiconductor optical amplifier. Similar to the intensity modulator described above, by attenuating the light of a specific frequency as described above with the semiconductor optical amplifier, the RIN of the modulation/demodulation frequency of the light from the broadband light source is suppressed in the same manner as described above, and the optical fiber Gyroscope RIN can be suppressed.

このように、本発明の光ファイバジャイロスコープ用光源装置によれば、光ファイバジャイロスコープで問題となり得る変調・復調周波数のＲＩＮを予め光ファイバジャイロスコープ用光源装置側で抑圧しておくことで、光ファイバジャイロスコープにおいて発生し得るＲＩＮを抑圧できる。これにより、光ファイバジャイロスコープの短期安定度を改善することができる。 As described above, according to the optical fiber gyroscope light source device of the present invention, by suppressing the modulation/demodulation frequency RIN, which may be a problem in the optical fiber gyroscope, on the optical fiber gyroscope light source device side in advance, It is possible to suppress the RIN that can occur in fiber optic gyroscopes. This can improve the short-term stability of the fiber optic gyroscope.

なお、本発明の光ファイバジャイロスコープ用光源装置は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。 The light source device for an optical fiber gyroscope according to the present invention is not limited to the illustrated examples described above, and can of course be modified in various ways without departing from the gist of the present invention.

１ 干渉型光ファイバジャイロスコープ
２ 光サーキュレータ
３ 多機能集積光回路
３ａ 偏光子
３ｂ Ｙ分岐・再結合器
３ｃ 第１位相変調器
３ｄ 第２位相変調器
４ 位相変調信号発生器
５ 光検出器
６ 同期検波器
７ 光ファイバコイル
１０ 広帯域光源
２０ 雑音抑圧部
２１ ビームスプリッタ
２２ 光検出器
２３ フィードバック制御部
２４ フィルタ回路
２４ａ，２４ｂ，２４ｃ バンドパスフィルタ
２５ 信号分配器1 interferometric fiber optic gyroscope 2 optical circulator 3 multifunctional integrated optical circuit 3a polarizer 3b Y splitter/recombiner 3c first phase modulator 3d second phase modulator 4 phase modulated signal generator 5 photodetector 6 synchronization Detector 7 Optical fiber coil 10 Broadband light source 20 Noise suppressor 21 Beam splitter 22 Photodetector 23 Feedback controller 24 Filter circuit 24a, 24b, 24c Bandpass filter 25 Signal splitter

Claims (9)

光ファイバコイルを用いる干渉型光ファイバジャイロスコープを駆動するための光ファイバジャイロスコープ用光源装置であって、該光ファイバジャイロスコープ用光源装置は、
相対強度雑音が含まれる光を発する広帯域光源と、
前記広帯域光源から発せられる光の相対強度雑音に対して、光ファイバコイルの固有周波数のｎ次高調波（ｎ＝１，２，３・・・）の奇数倍の周波数の相対強度雑音を抑圧する雑音抑圧部と、
を具備することを特徴とする光ファイバジャイロスコープ用光源装置。A light source device for a fiber optic gyroscope for driving an interferometric fiber optic gyroscope using a fiber optic coil, the light source device for a fiber optic gyroscope comprising:
a broadband light source that emits light with relative intensity noise;
Suppressing the relative intensity noise of odd-numbered multiples of the n-order harmonic (n=1, 2, 3, . a noise suppressor;
A light source device for an optical fiber gyroscope, comprising: 請求項１に記載の光ファイバジャイロスコープ用光源装置において、前記雑音抑圧部は、
前記広帯域光源から発せられる光を分割するビームスプリッタと、
前記ビームスプリッタにより分割される光を電気信号に変換する光検出器と、
前記光検出器により変換される電気信号を用いて広帯域光源をフィードバック制御するフィードバック制御部と、
を具備することを特徴とする光ファイバジャイロスコープ用光源装置。2. A light source device for an optical fiber gyroscope according to claim 1, wherein said noise suppression unit comprises:
a beam splitter for splitting light emitted from the broadband light source;
a photodetector that converts the light split by the beam splitter into an electrical signal;
a feedback control unit that feedback-controls a broadband light source using the electrical signal converted by the photodetector;
A light source device for an optical fiber gyroscope, comprising: 請求項２に記載の光ファイバジャイロスコープ用光源装置において、前記雑音抑圧部は、さらに、光検出器により変換される電気信号に対して、光ファイバコイルの固有周波数のｎ次高調波の奇数倍の周波数に対応する電気信号を抽出する、フィルタ回路を具備し、
前記フィードバック制御部は、フィルタ回路により抽出される電気信号を用いて広帯域光源をフィードバック制御する、
ことを特徴とする光ファイバジャイロスコープ用光源装置。3. The light source device for an optical fiber gyroscope according to claim 2, wherein the noise suppressor further reduces the electrical signal converted by the photodetector to an odd multiple of the nth harmonic of the natural frequency of the optical fiber coil. a filter circuit for extracting an electrical signal corresponding to the frequency of
The feedback control unit feedback-controls the broadband light source using the electrical signal extracted by the filter circuit.
A light source device for an optical fiber gyroscope, characterized by: 請求項３に記載の光ファイバジャイロスコープ用光源装置において、前記雑音抑圧部は、さらに、前記光検出器により変換される電気信号を複数の電気信号に分割する信号分配器を有し、
前記フィルタ回路は、信号分配器により分割される複数の電気信号に対して、光ファイバコイルの固有周波数のｎ次高調波の異なる奇数倍の周波数をそれぞれ有する複数の電気信号を抽出する複数のバンドパスフィルタからなり、
前記フィードバック制御部は、複数のバンドパスフィルタにより抽出される複数の電気信号を用いて広帯域光源をフィードバック制御する、
ことを特徴とする光ファイバジャイロスコープ用光源装置。4. The optical fiber gyroscope light source device according to claim 3, wherein the noise suppressor further comprises a signal splitter for splitting the electrical signal converted by the photodetector into a plurality of electrical signals,
The filter circuit has a plurality of bands for extracting a plurality of electrical signals each having a different odd multiple frequency of the nth harmonic of the natural frequency of the optical fiber coil from the plurality of electrical signals divided by the signal splitter. consists of a pass filter,
The feedback control unit feedback-controls a broadband light source using a plurality of electrical signals extracted by a plurality of bandpass filters.
A light source device for an optical fiber gyroscope, characterized by: 請求項４に記載の光ファイバジャイロスコープ用光源装置において、前記雑音抑圧部は、光ファイバコイルの固有周波数のｎ次高調波の少なくとも１倍の周波数及び３倍の周波数の相対強度雑音を抑圧することを特徴とする光ファイバジャイロスコープ用光源装置。 5. The optical fiber gyroscope light source device according to claim 4, wherein the noise suppressor suppresses relative intensity noise of at least one and three times the frequency of the nth harmonic of the natural frequency of the optical fiber coil. A light source device for an optical fiber gyroscope, characterized by: 請求項２に記載の光ファイバジャイロスコープ用光源装置において、該光ファイバジャイロスコープ用光源装置は、前記フィードバック制御部のカットオフ周波数よりもｎ次高調波の奇数倍の周波数が低くなるような、固有周波数が低い光ファイバコイルを用いる干渉型光ファイバジャイロスコープを駆動することを特徴とする光ファイバジャイロスコープ用光源装置。 3. The light source device for an optical fiber gyroscope according to claim 2, wherein the light source device for an optical fiber gyroscope has a frequency that is an odd multiple of the nth harmonic lower than the cutoff frequency of the feedback control unit. A light source device for an optical fiber gyroscope, characterized by driving an interferometric optical fiber gyroscope using an optical fiber coil with a low natural frequency. 請求項２乃至請求項６の何れかに記載の光ファイバジャイロスコープ用光源装置において、前記フィードバック制御部は、広帯域光源の駆動電流を制御することを特徴とする光ファイバジャイロスコープ用光源装置。 7. A light source device for an optical fiber gyroscope according to claim 2, wherein said feedback control section controls the drive current of said broadband light source. 請求項１に記載の光ファイバジャイロスコープ用光源装置において、前記雑音抑圧部は、光ファイバコイルの固有周波数のｎ次高調波の奇数倍の周波数を抑圧する強度変調器からなることを特徴とする光ファイバジャイロスコープ用光源装置。 2. A light source device for an optical fiber gyroscope according to claim 1, wherein said noise suppressor comprises an intensity modulator for suppressing odd multiples of the nth harmonic of the natural frequency of the optical fiber coil. Light source for fiber optic gyroscope. 請求項１に記載の光ファイバジャイロスコープ用光源装置において、前記雑音抑圧部は、光ファイバコイルの固有周波数のｎ次高調波の奇数倍の周波数を抑圧する半導体光増幅器からなることを特徴とする光ファイバジャイロスコープ用光源装置。 2. A light source device for an optical fiber gyroscope according to claim 1, wherein said noise suppression unit comprises a semiconductor optical amplifier for suppressing odd multiples of the nth harmonic of the natural frequency of the optical fiber coil. Light source for fiber optic gyroscope.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005515410A (en) * 2002-01-08 2005-05-26 ハネウェル・インターナショナル・インコーポレーテッド Relative intensity noise control device for fiber light source
JP2014038093A (en) * 2012-08-14 2014-02-27 Honeywell Internatl Inc Low noise resonator optical fiber gyro
JP2019529881A (en) * 2016-09-20 2019-10-17 ザ ボード オブ トラスティーズ オブ ザ リーランド スタンフォード ジュニア ユニバーシティＴｈｅ Ｂｏａｒｄ ｏｆ Ｔｒｕｓｔｅｅｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｌｅｌａｎｄ Ｓｔａｎｆｏｒｄ Ｊｕｎｉｏｒ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Method of using laser-driven light source using optical system and white noise modulation
WO2021124790A1 (en) * 2019-12-20 2021-06-24 国立大学法人東京工業大学 Light source device for optical fiber gyroscope and optical fiber gyroscope using same
JP2021189094A (en) * 2020-06-02 2021-12-13 国立大学法人東京工業大学 Light source device for fiber optic gyroscope

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005515410A (en) * 2002-01-08 2005-05-26 ハネウェル・インターナショナル・インコーポレーテッド Relative intensity noise control device for fiber light source
JP2014038093A (en) * 2012-08-14 2014-02-27 Honeywell Internatl Inc Low noise resonator optical fiber gyro
JP2019529881A (en) * 2016-09-20 2019-10-17 ザ ボード オブ トラスティーズ オブ ザ リーランド スタンフォード ジュニア ユニバーシティＴｈｅ Ｂｏａｒｄ ｏｆ Ｔｒｕｓｔｅｅｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｌｅｌａｎｄ Ｓｔａｎｆｏｒｄ Ｊｕｎｉｏｒ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Method of using laser-driven light source using optical system and white noise modulation
WO2021124790A1 (en) * 2019-12-20 2021-06-24 国立大学法人東京工業大学 Light source device for optical fiber gyroscope and optical fiber gyroscope using same
JP2021189094A (en) * 2020-06-02 2021-12-13 国立大学法人東京工業大学 Light source device for fiber optic gyroscope

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