JPH05118863A - Optical fiber gyro - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To reduce the manufacturing cost without lowering the measuring accuracy. CONSTITUTION:An optical fiber 19 among two optical fibers constituting a first optical fiber coupler which guides the light from a light source 11 requiring maintaining of the plane of polarization to a polarizer 13 is kept as an optical fiber preserving the plane of polarization. An optical fiber 28 to guide the light to a photodetector 17 which requires holding of the optical output, but without necessitating holding of the plane of polarization is a single-mode optical fiber. Since the one optical fiber to be connected to the other by melting has no directional characteristics of cores, a trouble to face the cores is eliminated.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は光路に偏波面保存光ファ
イバを導入した位相変調方式の光ファイバジャイロに係
り、特にその構成部品である光ファイバカプラに関する
ものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a phase modulation type optical fiber gyro in which a polarization maintaining optical fiber is introduced into an optical path, and more particularly to an optical fiber coupler which is a component thereof.

【０００２】[0002]

【従来の技術】図４に、従来の位相変調方式光ファイバ
ジャイロ構成の模式図を示す。光学系１と、光学系１か
らの出力を演算処理して光学系１の光ファイバループ１
６に加えられる角速度を検出する信号処理系２とからな
る。光学系１は、光源１１より出射した光を第１の光カ
プラ１２で分岐し、そのうちの一方の光を偏光子１３を
通過させ、第２の光カプラ１４でさらに分岐する。分岐
後、分岐光を左右両回り光として位相変調器１５を一端
に接続した光ファイバループ１６に伝搬させ、伝搬後の
両回り光を第２の光カプラ１４で結合し、偏光子１３、
第１の光カプラ１２を通して受光器１７へ到達させる。2. Description of the Related Art FIG. 4 is a schematic diagram of a conventional phase modulation type optical fiber gyro structure. The optical system 1 and the optical fiber loop 1 of the optical system 1 by processing the output from the optical system 1
6 and a signal processing system 2 for detecting an angular velocity applied to the control unit 6. In the optical system 1, the light emitted from the light source 11 is branched by the first optical coupler 12, one of the lights is passed through the polarizer 13, and further branched by the second optical coupler 14. After branching, the branched light is propagated as left and right bidirectional light to the optical fiber loop 16 connected to the phase modulator 15 at one end, and the bidirectional light after propagating is coupled by the second optical coupler 14, and the polarizer 13,
It reaches the light receiver 17 through the first optical coupler 12.

【０００３】ここで光ファイバループ１６に加えられる
角速度Ωと、受光器１７に加えられる光出力Ｐとの間に
は次式が成立する。Here, the following equation holds between the angular velocity Ω applied to the optical fiber loop 16 and the optical output P applied to the light receiver 17.

【０００４】 Ｐ∝ｃｏｓΩ （１） このように光出力がｃｏｓに比例するので、Ωの方向が
識別できず、微小角速度での分解能も悪いため、位相変
調器１５を用いて両光波間に相対的に時間遅れのある位
相変調をかけ、その駆動周波数の基本波成分を同期検波
することによって次式の関係を得る。P ∝ cos Ω (1) Since the optical output is proportional to cos in this way, the direction of Ω cannot be identified and the resolution at a minute angular velocity is poor. By performing phase modulation with a time delay, the fundamental wave component of the driving frequency is synchronously detected, and the following equation is obtained.

【０００５】 Ｐ∝ｓｉｎΩ （２） このｓｉｎに比例した光出力Ｐを測定することによって
方向が識別でき、また微小角速度を精度よく検出でき
る。P∝sinΩ (2) By measuring the optical output P proportional to this sin, the direction can be identified, and the minute angular velocity can be detected accurately.

【０００６】ところで、光ファイバジャイロのような、
レーザ光の電磁波として性質を応用する場合には、偏波
面が一定していることが重要になる。偏波面のゆらぎは
測定精度そのものに影響するからである。そこで、従来
の光ファイバジャイロでは、偏波変動そのものを低減す
るため、光ファイバ１９として単一モード光ファイバで
はなく、偏波面保存光ファイバを導入し、光ファイバル
ープ１６はもちろんのこと、光カプラ１２，１４、偏光
子１３、位相変調器１５など光ファイバ機能素子のほと
んどを偏波面保存光ファイバで構成する傾向がある。こ
のことは同時に、他の方式に比して比較的簡単な構成を
とる位相変調方式であることに加えて、さらに構成を簡
易化するため価格の低減をもたらす。By the way, like an optical fiber gyro,
When applying the property as an electromagnetic wave of laser light, it is important that the plane of polarization is constant. This is because the fluctuation of the polarization plane affects the measurement accuracy itself. Therefore, in the conventional optical fiber gyro, in order to reduce the polarization fluctuation itself, a polarization-maintaining optical fiber is introduced as the optical fiber 19 instead of the single-mode optical fiber, and the optical fiber loop 16 as well as the optical coupler is introduced. Most of the optical fiber functional elements such as 12, 14, the polarizer 13, and the phase modulator 15 tend to be configured by polarization maintaining optical fibers. At the same time, in addition to being a phase modulation method that has a relatively simple configuration compared to other methods, this also leads to a cost reduction because the configuration is further simplified.

【０００７】さて、偏波面保存光ファイバによる光カプ
ラに注目して見よう。光ファイバカプラ１２、１４は、
２本の偏波面保存光ファイバ１８、１９を光結合するこ
とにより製造されている。偏波面保存光ファイバとして
楕円コア型のものを用いた場合の製造方法としては、図
３に示すように、まず２本の偏波面保存光ファイバ２１
及び２２を平行に配列し、次にファイバ２１、２２を矢
印方向に回転させ、楕円コア２３及び２４の向きを合わ
せてから融着接続することによって光ファイバカプラを
形成する。なお、この製造法は他の型の偏波面保存光フ
ァイバの場合であっても事情は同じである。Now, let us focus on the optical coupler using the polarization-maintaining optical fiber. The optical fiber couplers 12 and 14 are
It is manufactured by optically coupling two polarization-maintaining optical fibers 18 and 19. As shown in FIG. 3, first, two polarization-maintaining optical fibers 21 are used as a manufacturing method when an elliptic core type optical fiber is used as the polarization-maintaining optical fiber.
And 22 are arranged in parallel, and then the fibers 21 and 22 are rotated in the direction of the arrow so that the elliptical cores 23 and 24 are aligned and then fused to form an optical fiber coupler. The manufacturing method is the same for other types of polarization-maintaining optical fibers.

【０００８】[0008]

【発明が解決しようとする課題】上述したように従来の
光ファイバジャイロでは、光カプラを２本の単一モード
光ファイバによって構成すると、光源より出射された光
の偏波面が光ファイバを伝搬する際に不安定になり、そ
れによって偏光子を通過する光出力が不安定になって正
確な測定ができなくなることから、２本の偏波面保存光
ファバで構成していた。そのため、光カプラ製造の際、
応力付与されたコアの向きを合わせるのに手間がかか
り、結果としてコストが高くなるという欠点があった。As described above, in the conventional optical fiber gyro, when the optical coupler is composed of two single mode optical fibers, the polarization plane of the light emitted from the light source propagates through the optical fiber. At that time, the optical output becomes unstable and the optical output passing through the polarizer becomes unstable, and accurate measurement cannot be performed. Therefore, the optical fiber is composed of two polarization-maintaining optical fibers. Therefore, when manufacturing an optical coupler,
It takes time and effort to match the orientation of the stressed core, resulting in a high cost.

【０００９】本発明の目的は、受光器側に通じる第１の
光ファイバカプラを構成している２本の偏波面保存光フ
ァイバの一方を単一モード光ファイバで置き換えること
によって、前記した従来技術の欠点を解消して、特性を
劣化させることなく、安価な光ファイバジャイロを提供
することにある。The object of the present invention is to replace the one of the two polarization-maintaining optical fibers constituting the first optical fiber coupler leading to the optical receiver side with a single mode optical fiber, thereby to realize the above-mentioned prior art. SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an inexpensive optical fiber gyro, which eliminates the drawbacks described above and does not deteriorate the characteristics.

【００１０】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明の光ファイバジャ
イロは、光ファイバで構成される光路を偏波面保存光フ
ァイバとした光学系と、光学系からの出力を演算処理し
て光学系の光ファイバループに加えられる角速度を検出
する信号処理系とからなり、光学系は、光源より出射し
た光を第１の光ファイバカプラで分岐し、そのうちの一
方の光を偏光子を通過させ、第２の光ファイバカプラで
さらに分岐した後、分岐光を左右両回り光として位相変
調器を一端に接続した光ファイバループに伝搬させ、伝
搬後の両回り光を第２の光ファイバカプラで結合し、偏
光子、第２の光カプラを通して受光器へ到達させる位相
変調方式の光ファイバジャイロにおいて、第１の光ファ
イバカプラを構成する２本の光ファイバのうち、光源か
ら偏光子に導く光ファイバを偏波面保存光ファイバと
し、受光器へ導く光ファイバを単一モード光ファイバと
したものである。SUMMARY OF THE INVENTION An optical fiber gyroscope according to the present invention comprises an optical system in which an optical path formed by the optical fiber is a polarization-maintaining optical fiber, and an output from the optical system is arithmetically processed to obtain an optical signal of the optical system. And a signal processing system for detecting an angular velocity applied to the fiber loop, wherein the optical system splits the light emitted from the light source by the first optical fiber coupler, allows one of the lights to pass through the polarizer, and After further branching with the optical fiber coupler of, the branched light is propagated to the optical fiber loop having the phase modulator connected to one end as left and right bidirectional light, and the bidirectional light after propagation is coupled with the second optical fiber coupler, In the optical fiber gyro of the phase modulation method that reaches the light receiver through the polarizer and the second optical coupler, the light guided from the light source to the polarizer out of the two optical fibers forming the first optical fiber coupler. The Aiba and polarization-maintaining fiber, in which the optical fiber leading to optical receiver has a single mode optical fiber.

【００１１】[0011]

【作用】第２の光ファイバカプラでは、偏波面を保持し
たまま光ファイバループへ光を分岐させ、かつ光ファイ
バループからの両回り光を結合させるため、２本とも偏
波面保存光ファイバとする必要がある。しかし、第１の
光ファイバカプラにおいて、第２の光ファイバカプラで
干渉して偏光子を通過した干渉光を、さらに第１の光フ
ァイバカプラで分岐して受光器へ到達させる過程では、
その光出力のみが問題であり、光源の光を偏波面を保持
して偏光子に導く過程と異なり、偏波面を保持している
必要はない。従って、本発明のように受光器へ導く光フ
ァイバを単一モード光ファイバとしても問題はない。
このように、第１の光ファイバカプラの材料として単一
モード光ファイバと偏波面保存光ファイバとで構成され
た光カプラを用いることにより製造工程が簡略化され
る。In the second optical fiber coupler, since the light is split into the optical fiber loop while maintaining the polarization plane and the both-direction light from the optical fiber loop is coupled, both are polarization-maintaining optical fibers. There is a need. However, in the first optical fiber coupler, in the process of interfering the interference light that has interfered with the second optical fiber coupler and passed through the polarizer and further branched into the first optical fiber coupler to reach the light receiver,
Only the light output is a problem, and it is not necessary to maintain the plane of polarization unlike the process of guiding the light of the light source to the polarizer while retaining the plane of polarization. Therefore, there is no problem even if the optical fiber guided to the light receiver is a single mode optical fiber as in the present invention.
Thus, the manufacturing process is simplified by using the optical coupler composed of the single mode optical fiber and the polarization-maintaining optical fiber as the material of the first optical fiber coupler.

【００１２】[0012]

【実施例】以下、本発明の実施例を図１〜図２を用いて
説明する。図１に光ファイバジャイロの一実施例を示
す。基本的には図４に示した従来例の構成と同じである
ので、該当する部品に同一符号を付してそれらの説明を
省略する。従来例と異なる点は、第１の光ファイバカプ
ラ２２を構成する２本の光ファイバのうち、光源１１か
ら偏光子１３に導く光ファイバ１９は偏波面保存光ファ
イバのままとし、受光器１７へ導く光ファイバ２８を単
一モード光ファイバとした点である。Embodiments of the present invention will be described below with reference to FIGS. FIG. 1 shows an embodiment of the optical fiber gyro. Since the structure is basically the same as that of the conventional example shown in FIG. 4, corresponding parts are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted. The difference from the conventional example is that, out of the two optical fibers forming the first optical fiber coupler 22, the optical fiber 19 leading from the light source 11 to the polarizer 13 is left as the polarization-maintaining optical fiber and is sent to the light receiver 17. The optical fiber 28 for guiding is a single mode optical fiber.

【００１３】このように、第１の光ファイバカプラ２２
を単一モード光ファイバと偏波面保存光ファイバとで構
成するには、図２に示すような製造法をとる。円形コア
３３で方向性のない単一モード光ファイバ３１と、楕円
コア３４で方向性のある偏波面保存ファイバ３２とを平
行に配置した後、光ファイバ３１、３２の向きを調整す
ることなく、そのまま融着接続して光カプラを製造す
る。従って、２本の偏波面保存光ファバで構成していた
従来の光ファイバカプラ製造と異なり、応力付与された
コアの向きを合わせるという面倒な作業がなくなるの
で、製造コストが低減でき、その結果、安価な光ファイ
バジャイロを得ることができる。特に本実施例で採用し
ている位相変調方式は、分解能・零点安定性に関しては
他の方式に勝り、また部品の大半を光ファイバにより構
成し簡単な構造であることから、より一層安価な光ファ
イバジャイロを実現できる。In this way, the first optical fiber coupler 22
In order to construct a single mode optical fiber and a polarization maintaining optical fiber, the manufacturing method shown in FIG. 2 is used. After arranging the single-mode optical fiber 31 having no directivity in the circular core 33 and the polarization maintaining fiber 32 having directivity in the elliptic core 34 in parallel, without adjusting the directions of the optical fibers 31, 32, The optical coupler is manufactured as it is by fusion splicing. Therefore, unlike the conventional optical fiber coupler manufacturing that consists of two polarization-maintaining optical fibers, the troublesome work of aligning the direction of the stressed core is eliminated, and the manufacturing cost can be reduced. It is possible to obtain an inexpensive optical fiber gyro. In particular, the phase modulation method adopted in this embodiment is superior to other methods in terms of resolution and zero point stability, and most of the parts are composed of optical fibers and have a simple structure. A fiber gyro can be realized.

【００１４】[0014]

【発明の効果】本発明によれば、第１の光ファイバカプ
ラを構成する光ファイバの一方を単一モード光ファイバ
としたので、両方の光ファイバを偏波面保存光ファイバ
とした従来例と異なり、融着接合する際に光ファイバを
回転させてコアの向きを調整する必要がないので、光フ
ァイバカプラ製造の工程が簡略化され、その結果、位相
変調方式光ファイバジャイロの低価格化を実現できる。
また、偏波面を保持する必要のない受光器に導く光ファ
イバを単一モード光ファイバとしたので、従来と同一の
測定精度を維持できる。According to the present invention, since one of the optical fibers forming the first optical fiber coupler is a single mode optical fiber, both optical fibers are different from the conventional example in which a polarization plane maintaining optical fiber is used. Since it is not necessary to rotate the optical fiber to adjust the direction of the core during fusion splicing, the manufacturing process of the optical fiber coupler is simplified, and as a result, the cost of the phase modulation optical fiber gyro is reduced. it can.
Further, since the optical fiber guided to the light receiver that does not need to maintain the plane of polarization is a single mode optical fiber, the same measurement accuracy as the conventional one can be maintained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図１】本発明の光ファイバジャイロの一実施例を示す
模式図である。FIG. 1 is a schematic view showing an embodiment of an optical fiber gyro of the present invention.

【図２】本発明の一実施例における光カプラの製造工程
の一部を示す模式図である。FIG. 2 is a schematic view showing a part of the manufacturing process of the optical coupler in the embodiment of the present invention.

【図３】従来の光カプラの製造工程の一部を示す模式図
である。FIG. 3 is a schematic view showing a part of a manufacturing process of a conventional optical coupler.

【図４】従来の位相変調方式光ファイバジャイロの構成
の一例を示す模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram showing an example of a configuration of a conventional phase modulation type optical fiber gyro.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１ 光学系 ２ 信号処理系 １１ 光源 １３ 偏光子 １４ 光ファイバカプラ １５ 位相変調器 １６ 光ファイバループ １７ 受光器 １９ 偏波面保存光ファイバ ２８ 単一モード光ファイバ 1 Optical System 2 Signal Processing System 11 Light Source 13 Polarizer 14 Optical Fiber Coupler 15 Phase Modulator 16 Optical Fiber Loop 17 Light Receiver 19 Polarization Preserving Optical Fiber 28 Single Mode Optical Fiber

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】光ファイバで構成される光路を偏波面保存
光ファイバとした光学系と、光学系からの出力を演算処
理して光学系の光ファイバループに加えられる角速度を
検出する信号処理系とからなり、光学系は、光源より出
射した光を第１の光ファイバカプラで分岐し、そのうち
の一方の光を偏光子を通過させ、第２の光ファイバカプ
ラでさらに分岐した後、分岐光を左右両回り光として位
相変調器を一端に接続した光ファイバループに伝搬さ
せ、伝搬後の両回り光を第２の光ファイバカプラで結合
し、偏光子、第１の光カプラを通して受光器へ到達させ
る位相変調方式の光ファイバジャイロにおいて、第１の
光ファイバカプラを構成する２本の光ファイバのうち、
光源から偏光子に導く光ファイバを偏波面保存光ファイ
バとし、受光器へ導く光ファイバを単一モード光ファイ
バとしたことを特徴とする光ファイバジャイロ。1. An optical system in which an optical path constituted by an optical fiber is a polarization-maintaining optical fiber, and a signal processing system for processing an output from the optical system to detect an angular velocity applied to an optical fiber loop of the optical system. The optical system splits the light emitted from the light source by the first optical fiber coupler, allows one of the lights to pass through the polarizer, and further splits the light by the second optical fiber coupler. Is propagated to the optical fiber loop where the phase modulator is connected to one end as left and right both-sided light, and the two-sided light after propagation is coupled by the second optical fiber coupler, and is passed through the polarizer and the first optical coupler to the receiver. In the optical fiber gyro of the phase modulation system to be reached, of the two optical fibers forming the first optical fiber coupler,
An optical fiber gyro, wherein an optical fiber that guides a light source to a polarizer is a polarization-maintaining optical fiber, and an optical fiber that guides a light receiver is a single-mode optical fiber.