JPS58219404A - 光フアイバジヤイロ装置 - 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】 本発明は光フアイバジャイロ装置に係り、特に偏波面保
存光ファイバを用いたジャイロ装置に関するものである
。

従来のリング干渉を利用した光フアイバジャイロ装置は
、次のような２つの検出法を用いていた・その１つは干
渉縞の変化を求める方法であり、他は干渉光全体の強度
を検出する方法である。

第１図は干渉縞の変化を求めて回転角速度を求める従来
の光フアイバジャイロ装置の系統図である。光源４から
出た単色光はノ・−フミラー６で光量の半分は反射して
コリメーターレンズ２ａに入り平行光線となって光ファ
イバ１に入射する。

一方、・・−フミラー６を透過した半分の光量はコリメ
ーターレンズ２ｂに人って平行光線となり、複数回巻回
した光ファイバ１の他端に入射する。

このようにして光ファイバ１の両端から入射した光は入
射時とは異なるコリメーターレンズ２を通過してハーフ
ミラ−６に到り、ハーフミラ−６で反射した光と透過し
た光とは干渉して干渉パターン５を生じる。この干渉パ
ターン５はこの光フアイバジャイロ装置が静止している
時は変化しないが、光フアイバジャイロ装置が光ファイ
バ１の巻回中心を軸として一方向に回転すると、サニヤ
ック（Ｅｔａｇｎａｃ）効果によって干渉パターン５は
一方向に移動する。

いま、長さＬの光ファイバを半径Ｒのコイル状に巻いた
場合は、干渉縞の移動量△Ｚは次式で表わされる。

但し、Ωは光ファイバ１の回転角速度 λは媒質中の伝送光波長 Ｃは真空中の光速塵 である。即ち、△Ｚを実測すれば回転角速度Ωが求めら
れることになる。

しかるにこの方法は、干渉パターン５を生じさせるため
に一方の出射光の焦点を最適結合位置からはずしており
、かつ、干渉パターン５の一部分の光量を検知している
ために受光量が少な（Ｓ／Ｎ的に不利である。また、調
整時も波長オーダーの調整が必要であるという欠点をも
っている。

第２図は干渉光全部の強度を検出して回転角速度を求め
る光フアイバジャイロ装置の系統図で、第１図と同じ部
分には同一符号を付しである。この場合は両方向の光の
位相を完全に等しくして出射光同士の干渉光強度を受光
器６で検知するようにしているので受光量の不足は解消
される。しかし、両方向の光の回転速度による位相差を
△θとすると、回転角速度は。八〇に比例するので、光
ファイバ１のコイルの回転方向が正確に検出できないと
いう欠点をもっている。

これを改善するだめに従来次に述べる直交偏波法が用い
られており、この方法は下記文献に記載されている。

Ｊ、ＴＪ、Ｄａｖｉｓ　　ｅｔａｌ　　：　Ｔｅｃｈｎ
ｉｑｕｅｓ　　ｆｏｒ　　ｓｈｏｔ−ｎｏｉ８ｅ−１ｉ
ｍｉｔｅｄ　　工ｎｔｅｒｎａｌ　　Ｒｏｔａｔｉｏｎ
Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　ｕｓｉｎｇ　ｍｕｌｔｉｔｕ
ｒｎ　　ｆｉｂｅｒＳａｇｎａｃ　　Ｉｎｔｅｒｆｅｒ
ｏｍｅｔｅｒ、Ｐｒｏｃ、　　ＳＰ工Ｅ。

１５７．１３１／１３６（１９７６） この方法は左右回りの両光が光フアイバ１中を直交偏波
で伝播するように光路の途中に波長板を設置すると共に
、電気光ｉ変調器の異方性を利用してπ／２の位相差バ
イアスを与え、Ｓ石△θに比例する出力が得られるよう
にしてθ＝０付近の感度を向上させたものである。しか
し、一般に光ファイバ１の偏波面保存性が低く高い精度
を得ることは困難である。また、両回りの光の伝達特性
が光ファイバ１の性質と変調器の特性で異なるのが普通
であるので実用的でないという問題点をもっていた。

本発明は前記従来技術の欠点を解消し、光フアイバコイ
ルの回転方向と回転速度とを正確に検出できる光フアイ
バジャイロ装置を提供することを目的とし、その特徴と
するところは、光源からの光を互いに直角な２つの直線
偏光に分離する第１ノ偏光ビームスプリツタと、この第
１の偏光ヒームスプリツタの出射光の偏光面とは４５°
の角度をなす偏光軸を有しコイル状に巻回した偏波面保
存光ファイバと、この偏波面保存光ファイバの両端面よ
り出射した光が第１の偏光ビームスプリッタを再び通過
した後で入射する第２の偏光ビームスプリッタと、この
第２の偏光ビームスプリッタの反射光と透過光とを集合
して通過させる偏光軸を４５°傾胴させた合成用偏波面
保存光ファイバと、この合成用偏波面保存光ファイバの
出射光量を検知する受光器とを有し、合成用偏波面保存
光ファイバの長さを加減して偏波面保存光ファイバ内を
互いに反対方向に通過した光の位相差を正弦的に変化さ
せるごとく構成したことにある。

第６図は本発明の一実施例である光フアイバジャイロ装
置の系統図で、第２図と同じ部分には同一符号を付しで
ある。光源４から出た単色光は偏光ビームスプリッタ７
ａで反射した偏光と透過した偏光の２つに分離させ、そ
れぞれコリメータ−レンズ２ａ、２ｂを介して偏波面保
存光ファイバ８の両端に入射させる。この偏波面保存光
ファイバ８の両端は夫々の入射直線偏光に対して４５°
の方向に設定しであるので、偏波面保存光ファイバ８内
ではファースト軸成分とスロー軸成分に分れて伝播する
。

このようにして時計方向く以後ＣＷと記す）と反時計方
向（以後ＣＣＷと記す）に偏波面保存光ファイバ８内を
伝播した光は、偏光ビームスプリッタ７ａに人って再び
垂直、水平方向成分に合成され、垂直成分はＣＷ力方向
光を透過させ、水平成分はＣａＷ方向で反射して次の偏
光ビームスプリッタ７ｂに入る。この偏光ビームスプリ
ッタ７ｂでは伝送された偏光は水平・垂直の偏波モード
に分離されると共に、夫々コリメーターレンズ２Ｃ，２
ａおよび偏光軸を直交させて設置した偏波面保存光ファ
イバ９ａ、９ｂを介して合成用偏波面保存光ファイバ１
０に導入される。

いま、合成用偏波面保存光ファイバ１０の長さをｔとし
Ｌを結合長とすると、これを通過する間２π に△βｔという位相差を生じる。また、△β−１７であ
るから、△−１「２πの位相バイアスが与えられること
になる。長さｔを変化させることによって偏光ビームス
プリッタ７ｂから合成用偏波面保存光ファイバ１０まで
導いた両回転方向の光の光路差を補正すれば、コイルの
回転方向による位相差を△θとすると、ｓｉｎ△θに比
例した干渉光強度が得られることになる。

このような構成条件を得るには受光器乙の出力をモニタ
し乍ら合成用偏波面保存光ファイバ１０の長さを順次に
変更してコイルを左回りおよび右回りに回転させる。こ
のとき出力光の変化が静止時に対して正、負に変化する
ようになるまで試みることによって可能となる。

なお、第２の偏光ビームスプリッタ７ｂの出射光をコリ
メーターレンズ２ｃ、２ｄを通過させた後夫々ミラーで
反射して合成用偏波面保存光ファイバ１０に導くことも
可能である。

本実施例の光ファイバジャモロ装置ハ、ＣＷ。

００Ｗ両方向の光を偏波面保存光ファイバのファ７一　
　− 一スト軸とスロー軸成分に分けて伝播させてから干渉さ
せることが、楕円ジャケット型偏波面保存光ファイバの
優れた消光比特性によって可能となり、その回転方向と
回転速度とを正確に検出することができる。また、電気
光学的表変調法を用いることなく比較的安価に製作でき
ると共に、コンパクトに構成できるという効果が得られ
る。

本発明のサニヤック効果を利用した光フアイバジャイロ
装置は、光フアイバコイルの回転方向と回転速度とを正
確に検出できるという効果をもっている。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は従来の光フアイバジャイロ装置の
系統図、第３図は本発明の一実施例である光フアイバジ
ャイロ装置の系統図である。 １：光ファイバ、２：コリメーターレンズ、６：ハーフ
ミラ−，４：光源、 ５：干渉パターン、６：受光器、 ７：偏光ビームスプリッタ、 ８．９：偏波面保存光ファイバ、 一〇−喝Ｐ ８− １０：合成用偏波面保存光ファイバ。 １０−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、　光ファイバをコイル状に巻回しその巻回中心を軸
   として回転させると共に、上記光ファイバの両端より単
   色光を導入し、その出射光間の干渉状態の変化を検知し
   て回転角速度を求める光フアイバジャイロ装置において
   、光源からの光を互いに直角な２つの直線偏光に分離す
   る第１の偏光ビームスプリッタと、この第１の偏光ビー
   ムスプリッタ出射光の偏光面とは４５°の角度をなす偏
   光軸を有しコイル状に巻回した偏波面保存光ファイバと
   、この偏波面保存光ファイバの両端面より出射した光が
   上記第１の偏光ビームスプリッタを再び通過した後で入
   射する第２の偏光ビームスプリッタと、この第２の偏光
   ビームスプリッタの反射光と透過光とを集合して通過さ
   せる偏光軸を４５°傾斜させた合成用偏波面保存光ファ
   イバと、この合成用偏波面保存光ファイバの出射光量を
   検知する受光器とを有し、−に配合成用偏波面保存光フ
   ァイバの長さを加減して上記偏波面保存光ファイバ内を
   互いに反対方向に通過した光の位相差を正弦的に変化さ
   せるごとく構成したことを特徴とする光フアイバジャイ
   ロ装置。