(57)【要約】  ファイバ光源（ＦＬＳ）から発生する光スペクトルは兵器レベルの放射線の脅威に曝されたときに実質的に影響を受けない平均波長を有する。平均波長は１５２０ｎｍから１５４０ｎｍの範囲にあり、好ましくは約１５３２ｎｍである。光ファイバ光源はポンプレーザとある長さのト゛ーフ゜光ファイバ材料を有し、これを介して所定のスペクトルと平均波長を有する光出力が発生する。ト゛ーフ゜光ファイバの長さはファイバの特性に依存するが、好ましい材質としてエルビウムト゛ーフ゜ファイバ（ＥＤＦ）を使用した場合、ファイバ長は約５から１５メートル、好ましくは約６から１２メートルの範囲になる。所定の波長範囲内の光が発生し、フィルタリングされて、兵器レベルの放射線の脅威に対して実質的に影響を受けない波長範囲が得られ、このフィルタリングされた光を干渉式光ファイバジャイロスコープに導く。
2005509849.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
兵器レベルの放射線の脅威に曝されたときに実質的に影響を受けない平均波長を有する光スペクトルを発生する光ファイバ光源を備える装置。
【請求項２】
上記光ファイバ光源は、１５１５ｎｍから１５４５ｎｍまでの範囲に平均波長がある光出力を発生するように構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
上記光ファイバ光源は、約１５３２ｎｍの平均波長をもつ光出力を発生するように構成されていることを特徴とする、請求項１記載の装置。
【請求項４】
上記光ファイバ光源は、ポンプレーザと、当該ポンプレーザからの光を受光し、所定のスペクトルと平均波長をもつ光を再発光するように構成されているある長さのト゛ーフ゜光ファイバ材料を含むことを特徴とする、請求項１乃至３のいずれかに記載の装置。
【請求項５】
上記長さの光ファイバ材料は約５メートルから１５メートルの長さを有するエルビウムト゛ーフ゜ファイバであることを特徴とする、請求項４記載の装置。
【請求項６】
所定の平均波長範囲において光を発生するステップと、
兵器レベルの放射線の脅威に対して実質的に影響を受けない平均波長で光を再発光するステップと、
再発光の光を干渉式光ファイバジャイロスコープに導くステップと、
を含む、干渉式光ファイバジャイロスコープに適した波長の光を発生する方法。
【請求項７】
上記光を再発光するステップは、約１５１５ｎｍから１５４５ｎｍまでの範囲にある平均波長をもつ発生光を再発光するために構成された光ファイバに該光を伝送するステップを含むことを特徴とする、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
上記光ファイバは平均波長が約１５３２ｎｍである光を再発光するために構成されていることを特徴とする、請求項７記載の方法。
【請求項９】
再発光の光を上記干渉式光ファイバジャイロスコープに導く前に、再発光の光をフィルタリングするステップをさらに含むことを特徴とする、請求項７または８のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】
再発光の光を上記干渉式光ファイバジャイロスコープに導く前に、再発光の光をフィルタリングするステップをさらに含むことを特徴とする、請求項６に記載の方法。
【請求項１１】
上記光を再発光するステップは上記光源からの光をある長さのエルビウムト゛ーフ゜ファイバに通すステップを含むこと特徴とする、請求項６乃至１０のいずれかに記載の方法。
【請求項１２】
上記エルビウムト゛ーフ゜ファイバの長さは約５メートルから１５メートルの長さであることを特徴とする、請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
５０％より上のパワーは（ｉ）１５１５ｎｍから１５４５ｎｍまでの平均波長範囲にあり、（ii）上記１５１５ｎｍから１５４５ｎｍまでの平均波長範囲にある平均波長のあたりに実質的に集中するように成形された光出力を発生する光源を含む、装置。
【請求項１４】
上記光源は、パワーの少なくとも８５％が（ｉ）１５１５ｎｍから１５４５ｎｍまでの平均波長範囲にあり、（ii）上記１５１５ｎｍから１５４５ｎｍまでの平均波長範囲にある平均波長のあたりに実質的に集中するように構成されていることを特徴とする、請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
上記光源は、少なくとも９９％のパワーが（ｉ）１５１５ｎｍから１５４５ｎｍまでの平均波長範囲にあり、（ii）上記１５１５ｎｍから１５４５ｎｍまでの平均波長範囲にある平均波長のあたりに実質的に集中するように構成されていることを特徴とする、請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
上記光源において、少なくとも９９％のパワーが約１５３２ｎｍの平均波長のあたりに実質的に集中することを特徴とする、請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
兵器レベルの放射線に曝されたときに５００ｐｐｍより小さい平均波長ドリフトをもつ光出力を発生するよう構成された光源を含む装置。
【請求項１８】
上記光源は、兵器レベルの放射線に曝されたときにが１５０ｐｐｍより小さい平均波長のドリフトである光出力を発生することように構成されているを特徴とする、請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
兵器レベルの放射線に曝されたときに１５ｐｐｍより小さい平均波長のドリフトである光出力を発生するように構成ことを特徴とする、請求項１８に記載の装置。
【請求項２０】
上記光源は、少なくとも９９％のパワーが１５３２ｎｍの平均波長のあたりに実質的に集中することを特徴とする、請求項１９記載の装置。
【請求項２１】
干渉式光ファイバジャイロスコープが設けられ、上記光源の出力は上記干渉式光ファイバジャイロスコープに導かれることを特徴とする、請求項２０に記載の装置。
【請求項２２】
干渉式光ファイバジャイロスコープが設けられ、上記光源の出力は上記干渉式光ファイバジャイロスコープに導かれることを特徴とする、請求項１９に記載の装置。
【請求項２３】
干渉式光ファイバジャイロスコープが設けられ、上記光源の出力は上記干渉式光ファイバジャイロスコープに導かれることを特徴とする、請求項１５に記載の光源装置。
【請求項２４】
上記光源は、ポンプレーザと、当該ポンプレーザからの光出力を受光し、１５１５ｎｍから１５４５ｎｍまでの波長範囲内の平均波長で光を再発光する材料を含むことを特徴とする、請求項１３乃至２３のいずれかに記載の装置。
【請求項２５】
上記媒質はある長さのファイバであることを特徴とする、請求項２４記載の光源装置。
【請求項２６】
上記長さのファイバはある長さのト゛ーフ゜ファイバであることを特徴とする、請求項２５記載の光源装置。
【請求項２７】
上記長さのト゛ーフ゜ファイバは或る長さのエルビウムト゛ーフ゜ファイバであることを特徴とする、請求項２６記載の光源装置。
【請求項２８】
上記ポンプレーザは９８０ｎｍのポンプレーザであり、上記エルビウムト゛ーフ゜ファイバの長さは５メートルから１５メートルの長さであることを特徴とする、請求項２７に記載の装置。
【請求項２９】
上記光源は、上記長さのファイバから再発光する光を伝送するアイソレータと、当該アイソレータから伝送される再発光の光をフィルタリングするフィルタを含むことを特徴とする、請求項２８に記載の装置。
【請求項３０】
上記フィルタはバンド阻止フィルタグレーティングを含むことを特徴とする、請求項２９に記載の装置。
【請求項３１】
上記材料はト゛ーフ゜材料であることを特徴とする、請求項２４記載の光源装置。
【請求項３２】
上記ト゛ーフ゜媒質はエルビウムト゛ーフ゜材料であることを特徴とする、請求項３１に記載の装置。
【請求項３３】
さらに、上記光源は、上記エルビウムト゛ーフ゜材料から再発光の光を伝送するアイソレータと、当該アイソレータから伝送される再発光の光をフィルタリングするフィルタとを含むことを特徴とする、請求項３２に記載の装置。
【請求項３４】
上記フィルタはバンド阻止フィルタグレーティングを含むことを特徴とする、請求項３３に記載の装置。
【請求項３５】
上記光源は、上記材料から再発光の光を伝送するアイソレータと、当該アイソレータにより伝送される再発光の光をフィルタリングするフィルタとをさらに含むことを特徴とする、請求項２４に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は兵器レベル放射に対して実質的に感応しない光を発生するように構成され、特に、干渉式光ファイバジャイロスコープ（ＩＦＯＧ）用の光源として有効なファイバ光源に関する。
【背景技術】
【０００２】
干渉式光ファイバジャイロスコープ（ＩＦＯＧ）は光源を利用して干渉式光ファイバジャイロスコープが設置された移動体の回転状態を表す信号を発生するジャイロスコープである。
【０００３】
本発明より以前では、干渉式光ファイバジャイロスコープの光源は極力スペクトル幅が広いパワー出力を発生するものがよいとするのが従来の技術的常識であった。このため、干渉式光ファイバジャイロスコープ用光源では約１５４０ｎｍから１５７０ｎｍの範囲にある平均波長のあたりにパワー出力が集まるだけでなく、それより短い波長のあたりにもかなりの大きさのパワー出力が集まる傾向をもつ。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、本出願人が見出したところによれば、干渉式光ファイバジャイロスコープ（ＩＦＯＧ）において、１５４０ｎｍから１５７０ｎｍの範囲にある平均波長のあたりにパワー出力が集まる光源を用いると、ガンマ線やニュートロン等の放射線の脅威に曝された際にパワー出力が著しく減衰する虞がある。このような減衰はジャイロスコープの平均の動作波長や検出光のレベルに大きな影響を及ぼす。したがって、干渉式光ファイバジャイロスコープが爆発または他の事件の発生により兵器レベルのガンマまたはニュートロン放射に曝されると、ジャイロスコープのスケール因子やランダム雑音性能に重要なの影響を及ぼす可能性がある。
【０００５】
本発明によれば、干渉式光ファイバジャイロスコープに関する従来の技術的常識を翻し、本出願人自身の知見に従って、干渉式光ファイバジャイロスコープが所望の機能を達成できる平均波長には範囲があり、かつ好ましい平均波長があり、これにより光源がガンマやニュートロン放射による兵器レベル放射線の脅威に対して実質的に影響を受けないようにすることができる。「実質的に影響を受けない」という意味は、光源のパワー出力の実質的量が平均波長のあたりに集中し、兵器レベル放射線に曝されたときに所定量以上のドリフトを発生しないことである。平均波長のあたりに集まるパワー出力量や、兵器レベルの放射線に対して許容でき、「実質的に影響を受けない」といえるドリフト量は光源が設置されるクラフト（移動体）に依存してある程度異なる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、兵器レベル放射線の脅威に曝されたときにが実質的に影響を受けない平均波長をもつ光を発生するように構成した、新規で有用なファイバ光源を提供する。
【０００７】
本発明の好ましい実施形態によれば、ファイバ光源は、約１５２０ｎｍから１５４０ｎｍの範囲にある平均波長、好ましくは実質的に約１５３２ｎｍの平均波長のあたりに集まる光出力を発生する。
【０００８】
さらに、本発明に基づいて、光源は２つの基準のいずれかで測定したときに、兵器レベルの放射線に対して実質的に感応しないように構成される。一方の基準により、光源は、５０％より多い、好ましくは少なくとも８５％、最適にはパワーの少なくとも９９％が１５１５ｎｍから１５４５ｎｍまでの平均波長範囲内にあり、この平均波長範囲内の平均波長（好ましくは１５３２ｎｍ）のあたりに実質的に集中するように成形された光出力を生成するように構成される。別の基準により、兵器レベルの放射線に曝されたときに発生する光源出力の平均波長ドリフトが５００ｐｐｍ（parts per million）より少ない、好ましくは１５０ｐｐｍより少ない、最適には１５ｐｐｍより少なくなるよう、光源は構成される。
【０００９】
本発明に従うファイバ光源は、光発生器（例えばポンプレーザ）と、この光発生器からの光を受光し、所望の平均波長範囲の光を再発生する材料（好ましくは或る長さの光ファイバ材料）を有する。光ファイバ材料の長さはファイバ材の特性に依存するが、好ましいファイバ材料（すなわち、エルビウムト゛ーフ゜ファイバ（ＥＤＦ）の場合、ファイバ長は所定の平均波長範囲の光を再発生するように設計される。
【００１０】
好ましい実施形態によれば、干渉式光ファイバジャイロスコープは、９８０ｎｍポンプレーザと、ポンプレーザからの光を受光し、兵器レベルの放射線の脅威に対して実質的に感応しない平均波長をもつ光を再発生する或る長さのエルビウムト゛ーフ゜ファイバ（ＥＤＦ）を有する。ＥＤＦはポンプレーザからの９８０ｎｍの光を受光し、干渉式光ファイバジャイロスコープに有効な、長い平均波長の光を再発光する。すなわち、或る長さのＥＤＦにより再発光の光の平均波長は最適化され、そのパワー出力は１５１５ｎｍから１５４５ｎｍまでの範囲になり、この範囲内にある平均波長のあたりに大部分のパワーが集中する。好ましくは、パワー出力は約１５３２ｎｍの平均波長のあたりに集中する。９８０ｎｍポンプレーザを使用する好ましい実施形態によれば、ＥＤＦの長さは、上記平均波長範囲の光を再発生するのに、約５メートルから１５メートルになる。ＥＤＦの長さは使用するＥＤＦの特性に基づいて決められる。さらに、兵器レベルの放射線に曝されたときに、事実上、減衰のない（すなわち、少なくとも９９％の出力パワーが約１５３２ｎｍの平均波長のあたりに集中し、平均波長のドリフトが１５ｐｐｍより少ない）再発光の光を得るのに、再発光の光を（例えば、バンドフィルタグレーティング（ＢＦＧ）により）フィルタリングすることが好ましい。
【００１１】
本発明の他の特徴は以下の詳細な説明と添付図面から明らかになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
上述したように、本発明は兵器レベルの放射線の脅威に曝される虞のある干渉式光ファイバジャイロスコープ（ＩＦＯＧ）にとって特に有効である。以下、本発明の原理を干渉式光ファイバジャイロスコープに関連して説明するが、当業者には明らかなように、本発明の原理は、兵器レベルの放射線の脅威に曝されたときに実質的に影響を受けない光源を提供するのに広く適用できる。
【００１３】
先ず、光ファイバジャイロスコープ、特に干渉式光ファイバジャイロスコープに関して背景を簡単に説明する。光ファイバジャイロスコープはジャイロスコープが設置される対象（例えば、ビークル）の回転を検出するのに有効である。この種のジャイロスコープは小型化でき、機械的衝撃や温度変化、その他の環境の極限に耐え得るように構成できる。光ファイバジャイロスコープは、可動部品がないことから保守は実質的に不要である。本発明は、光ファイバジャイロスコープをさらに強化する機能として、兵器レベルの放射線の脅威に対して実質的に影響を受けないファイバ光源を提供する。
【００１４】
光ファイバジャイロスコープは、回転が検出されるべき軸であり且つコアに巻いた光ファイバコイルを用いる。代表的に長さが１００メートルから５０００メートル程度ある光ファイバコイルは閉光路の一部となり、この閉光路内に電磁波または光波が導かれ、一対の波に分けられて光ファイバコイルのところを反対方向に進み、最終的に光検出器に衝突する。この種の光学装置はサニャック型干渉計と呼ばれる。コアまたは光ファイバコイルの検出軸が回転すると、この種の光波の１つについて、その有効光路長が第１の回転方向では長くなり、反対の回転方向では短くなる。他方向の回転に対し逆の結果になる。光波間に生じる光路長の差からいずれかの回転方向について光波間に位相シフト、すなわち、よく知られたサニャック効果が発生する。この種のジャイロスコープは干渉式光ファイバジャイロスコープ（ＩＦＯＧ）と呼ばれる。光ファイバコイルの使用が好ましい理由を述べると、回転に起因する位相差のシフト量、したがって出力信号は光ファイバコイルのところを反対方向に進む両電磁波によって横切られるコイルを通る全光路長に依存することから、大きな位相差は長い光ファイバにより得られるが、光ファイバがコイルとして巻かれているので比較的小さな体積でも良い。
【００１５】
この種のシステムの光学部分の具体例を図１に示す。光ファイバコイル１０１は回転を検知すべき軸のあたりにシングルモード光ファイバを巻いたもので、コアまたはスプールのあたりにコイル１００として形成される。シングルモード光ファイバを使用することで電磁波または光波の経路が一意に定まるとともに、導波の位相面が一意に定まる。これにより、相反性を保持するのが容易になる。
【００１６】
さらに、光ファイバ１０１としてファイバに重要な複屈折率をもたせた、所謂偏光保持ファイバ（ＰＭファイバ）を使用することで、反対方向に伝搬する両光波間の位相差のシフトが不可避的な機械歪み等または他のソースから導かれる偏光変動を小さく抑えることができる。したがって、システムの他の光学部品に合わせて、高屈折率軸である低伝播速度軸、あるいは低屈折率軸を選んで、電磁波を伝播させてよい。
【００１７】
コイル１００を通り反対方向に伝搬する電磁波は図１のファイバ光源１０２から供給される。ファイバ光源１０２は、本発明の原理に基づいて構成され、近赤外域のスペクトルをもつ電磁波を発生し、その詳細について以下説明する。ファイバ光源１０２が発生する光は、レイリー散乱及びフレネル散乱により、コイル１００の散乱サイトで光波間の位相シフト差の誤差を低減するのに、発光のために低コヒーレンス長であることが必要である。また、コイル１００の非線形カー効果により、２つの反対方向に伝搬する電磁波の強度の違いから両波間で異なる位相シフトを生じる。この状況は、適切な統計的特性を有する光を発する光源１０２のために短コヒーレンス長の光源を使用することにより克服される。
【００１８】
図１において、ファイバ光源１０２と光ファイバコイル１００間に、光路構成は、コイル１００を構成する光ファイバ１０１の両端からの延長部であり、各光学的結合素子により全光路を複数の光路部分に分ける。光ファイバ１０４は、ファイバ光源１０２の最適な光発生位置から出力される光を第１の光方向性結合器１０６に伝送する。
【００１９】
光方向性結合器１０６には、図１において結合器の各端に示され、各端に２つの、４ポート間に拡張する光透過媒体が設けられる。ポートの１つは、それに位置付けられた光源１０２から拡張する光ファイバ１０４を有する。光方向性結合器１０６の検出端の他のポートには、そこに位置付けられた別の光ファイバ１０８が結合し、この光ファイバ１０８が、光検出装置１１２に電気的に接続されたフォトダイオード１１０に対して位置付けられて延長する。
【００２０】
フォトダイオード１１０は、そこに対向して位置付けられた光ファイバ１０８の部分から衝突する電磁波または光波を検知し、信号成分選択手段１１４に応答して光電流を与える。この光電流は、上述したように、コヒーレントに近い２つの光波が衝突する場合、コサイン関数に従い、対の実質的にコヒーレントな光波間の位相差のコサインに依存する光電流出力を与える。この光起電力デバイスは非常に低インピーダンスで動作し、衝突する放射の線形関数である光電流を与え、そして代表的にはＰＩＮ型フォトダイオードで良い。
【００２１】
光方向性結合器１０６は、その他端にある１つのポートに別の光ファイバ１１６を有する。光ファイバは光集積チップ（ＩＯＣ）１２２へ延びる。結合器１０６の同一側の他方のポートには、別の光ファイバ１２１に関係する無反射終端配列１２０がある。
【００２２】
光方向性結合器１０６は、ファイバ光源１０２から光が任意の１つのポートで受光されると、その光のほぼ半分が入力ポートを有する端部と反対側にある端部の結合器１０６の各２ポートに見られるような光を伝送する。一方、入射する光ポートである結合器１０６の同じ端部にあるポートに対し光源１０２からは伝送されない。
【００２３】
光集積チップ１２２は、任意の適当な材料で形成され、代表的には偏光子１１８、Ｙジャンクション１２３及びＩＯＣ１２２を通る光を変調する１以上の位相変調器１２８を含む。Ｙジャンクション１２３は、第１の方向に進む光を２つの別の光路に分波し、反対方向に進む光を単一路に再合成する。
【００２４】
偏光子１１８を使用する理由は、シングル空間モードファイバであっても光がファイバを通って２つの偏光モードで伝播できるからである。したがって、１つの偏光で伝播する光を通す目的で偏光子１１８を設け、同一偏光をもつ時計回り（ＣＷ）波と反時計回り（ＣＣＷ）波を検出ループに導き、ＣＷとＣＣＷ用の同一偏光に係る検出ループからの光のみを検出部で干渉させる。しかしながら、偏光子１１８は阻止しようとする１つの偏光状態にある光を完全には阻止しない。このため、反対方向に伝搬する２つの電磁波間に小さな非相反性を生じ、両波間に小さい非相反性位相シフト差が発生し、これが偏光子の設置環境条件により変化する。この点について、再び使用される光ファイバにおける高複屈折性は、上述したように、この生じた位相差を減少する助けとなる。
【００２５】
ＩＯＣ１２２の他端にあるポートを考慮すると、１つはコイル１００の光ファイバ１０１の一端から延びる光路部分における別の光学部品に結合される。ＩＯＣ１２２の他のポートは光ファイバ１０１の残りの端に結合される。コイル１００と偏光子１１８間に光位相変調器１２８を設けてよい。図１には１つの位相変調器１２８のみを示してあるが、偏光子１１８とコイル１００間に追加の位相変調器が挿入されてもよい。光変調器１２８は電気信号を受けて伝播媒体の屈折率を変化させることにより、そこを通り伝播する電磁波に位相差を生じ、これにより光路長を変更する。変調器１２８に電気信号を供給するバイアス変調信号発生器１３０は変調周波数ｆｇの正弦波電圧出力信号を発生し、この正弦波電圧信号は典型的には、変調周波数ｆｇと等価な角周波数をωｇで表すと、Ｃ１sin(ωｇｔ)と等価であるように意図される。代わりに、他の適当な周期波形を使用してもよく、種々の異なるバイアス変調方式が実現される。
【００２６】
以上説明したように、光源１０２から発光された電磁波または光波が通る光路に沿って形成される図１のシステムにおける光学部分の記述を終える。このような電磁波は光ファイバ部分１０４を通り光源から光方向性結合器１０６へ結合される。光源１０２から結合器１０６に入力された光波の一部は、光方向性結合器１０６の反対端にあるポートに結合された無反射終端配列１２０において失われるが、光波の残りは偏光子１１８を通ってＹジャンクション１２３に伝送される。
【００２７】
光位相変調器１２８は、コサイン関数で与えられる光検出装置１１２の出力信号をサイン関数に従う信号に変換する、復調装置の一部としての位相検波器１３１と結合して使用される種類のものである。このサイン関数信号に従い、コイル１００の軸まわりの回転レートと回転方向に関する出力信号情報が得られる。
【００２８】
フォトダイオード１１０を含む光検出装置１１２からの出力信号は電圧に変換され、増幅器１３２を通って増幅され、フィルタ１３４を経て位相検波器１３１に与えられる。光検出装置１１２、増幅器１３２、フィルタ１３４及び位相検波器１３１により信号成分選択手段が構成される。位相復調装置の一部である位相検波器１３１は周知のデバイスである。この種の位相検波器は、フィルタリングしたフォトダイオードのシステム出力信号の第１高調波、すなわち変調信号発生器１３０の基本周波数の振幅を抽出してフォトダイオード１１０に衝突する電磁波の相対的位相の与える。この情報はサイン関数に従う出力信号において位相検波器１３１により与えられ、すなわち、出力信号はフォトダイオード１１０に衝突した２つの電磁波間の位相差のサインに従う。
【００２９】
光集積回路（ＩＯＣ）１２２としてプロトン交換型導波路を使用できる。この種のプロトン交換型ＩＯＣは１つの偏光モードのみを導波し、他方の偏光モードは全く導波しないことから、偏光子である。したがって、光集積回路チップ（ＩＯＣ）１２２をプロトン交換型導波路で代替した場合、偏光子１１８は不要になる。
【００３０】
また、干渉式光ファイバジャイロスコープにおいて、偏光保持型でないシングルモード光ファイバコイルを使用する場合、ＩＯＣピグテールとコイル入力間の検出ループの各端に１つ、２つの減偏光子を含んでもよい。この種の減偏光子（所定のファイバ長をもつ２つのＰＭファイバ間を４５°スプライスする）により検出用コイルを伝播する２つの偏光モード間に等しいパワー分配を確実にする。したがって、２つの偏光モード間のクロス結合により発生する誤差は対を成し、互いに相殺されるので良好なバイアス安定性が得られる。
【００３１】
図２ａは、本発明に従い光源１０２の構成要素を概略的に例示し、図１に示すシステムに有効であり、兵器レベル放射線の脅威に対する保護が図られている。詳細に述べると、図２ａの光源は１５１５ｎｍから１５４５ｎｍの平均波長範囲内に出力パワーの少なくとも８５％が占められ、１５３２ｎｍの平均波長のあたりに実質的に集中するように形成された光を発生するように構成される。この種の出力を図２ｂにグラフで例示する。
【００３２】
図２ａの光源の構成部品は９８０ｎｍポンプレーザ２００、９８０／１５５０ｎｍ波長分割多重化（ＷＤＭ）結合器２０４、ＥＤＦファイバの反射を除去または少なくとも低減する無反射成端２０８付きの、或る長さのエルビウムト゛ーフ゜ファイバ（ＥＤＦ）２０６、及び光アイソレータ２１０を有する。ポンプレーザ２００からの光を受けて光を再発光するＥＤＦ２０６の再発光の光は、平均波長が兵器レベルの放射線の脅威に曝されたときに実質的に影響を受けない。このような新しい平均波長で再発光の光は、ＷＤＭ結合器２０４及び光アイソレータ２１０を介して、図１に示す光学システムの光ファイバ１０４に導かれる。光アイソレータ２１０は、光学システムとファイバ光源との絶縁を確保しつつ、再発光の光を図１の光学システムに供給する。
【００３３】
図２のファイバ光源において、９８０ｎｍポンプレーザ２００から出た光は９８０／１５５０ｎｍＷＤＭ結合器２０４を介してＥＤＦ２０６に導かれる。ＥＤＦ２０６は９８０ｎｍのポンプ光を吸収し、それにより、ＥＤＦ２０６ファイバコア内でエルビウムイオンが励起され（光学的にポンピングされ）、エルビウムイオンから例えば、平均波長が１５３２ｎｍと１５６０ｎｍのより長い波長で再発光する。ＥＤＦの長さを最適化することにより、パワーの少なくとも８５％が１５１５ｎｍから１５４５ｎｍまでの平均波長範囲にあり、好ましくは１５３２ｎｍの平均波長のあたりに集中するようにパワー出力が発生される。好ましいタイプのＥＤＦは、５メートルから１５メートルの長さ範囲、好ましくは６メートルから１２メートルの長さ範囲をもつルーセントテクノロジー（Lucent Technologies）社のタイプＨＧ−９８０が、上記特性の再光の光を生じるために最適化される。図２ｂにそのような光源のパワーを例示する。特に、光源は、パワー出力の少なくとも８５％が１５１５ｎｍから１５４５ｎｍまで平均波長範囲内にあり、且つ１５３２ｎｍの単一ピークのあたりに実質的に集中するように再発光の光を生成する。さらに、図２ｂに概略的に示すように、兵器レベルの放射線に曝される場合に、平均波長は１５０ｐｐｍより下のドリフトを有し、実質的に１５３２ｎｍに集中されるに留まる。
【００３４】
本発明の方法に従うと、干渉式光ファイバジャイロスコープ（ＩＦＯＧ）に有効な波長に光が発生され、これは、ポンプレーザ２００から所定の波長範囲の光を発生させ、エルビウムト゛ーフ゜ファイバ２０６によって受光して再発光し、兵器レベルの放射線により実質的に影響を受けない波長範囲に干渉式光ファイバジャイロスコープに供給される光を生成することにより達成される。エルビウムト゛ーフ゜ファイバ２０６の長さは、ポンプレーザからの発生光を再発光し、そのパワー出力は１５１５ｎｍから１５４５ｎｍの平均波長範囲内にあり且つ実質的に１５３２ｎｍの平均波長のあたりに集中するように形成された光出力を生じる。
【００３５】
当業者には明らかなように、本発明に基づいてパワー出力が最適になる光ファイバ材料２０６の長さはファイバ材料の特性に依存するが、好ましい材料であるエルビウムト゛ーフ゜ファイバを使用した場合、ファイバの長さは約５メートルから１５メートルの範囲、好ましくは約６メートルから１２メートルの範囲になる。図２ｂに従う光出力を発生するエルビウムト゛ーフ゜ファイバの特定の長さは使用するファイバの特性（例えば、ト゛ーフ゜量等）に依存する。さらに、当業者、特に干渉式光ファイバジャイロスコープ（ＩＦＯＧ）の当業者には明らかなように、図２ａの構成を有し、図２ｂに従う特性の光を発生する光源は多くのＩＦＯＧ応用で望ましいが、ＩＦＯＧの用途によってはより低レベルの減衰抵抗が許容できる。例えば、一部のＩＦＯＧ用途では、５０％より上のパワーが１５１５ｎｍから１５４５ｎｍまでの平均波長範囲内にあり且つその範囲において平均波長のあたりに集中、ここで５００ｐｐｍより下のドリフトが達成されるような光出力を生じる光源が、このような用途に適用できる。
【００３６】
また、一方、当業者には明らかなように、ＩＦＯＧの用途によっては、兵器レベルの放射線に曝されるときの高レベルの減衰抵抗が要求される。図３ａに示すシステムは、図３ｂのグラフに示すような高レベルの減衰抵抗を与えるように構成される。特に、図３ａのシステムは図２ａのシステム構成部品を全て具備し、フィルタ、好ましくは光アイソレータの下流に配置されたバンドフィルタグレーティング（ＢＦＧ）３００の付加的特徴を有する。バンドフィルタグレーティング３００は、１５４５ｎｍ平均波長レベル外の光出力を除去し、図３ｂのグラフに示すように、１５３２ｎｍの平均波長のあたりに全出力を仮想的に集中する。このため、図３ａの構成により、光源は最適化され、パワーの少なくとも９９％が１５１５ｎｍから１５４５ｎｍまでの平均波長範囲内に配置され且つ平均波長の１５ｐｐｍより下の平均波長ドリフトをもつ光出力を生じる。このような光源はＩＦＯＧアプリケーションの非常に過酷な条件下でも機能できる。
【００３７】
以上の説明から明らかなように、例えば、干渉式光ファイバジャイロスコープで使用される本発明の光源は兵器レベルの放射線の脅威に対する保護機能を備えたものである。また、当業者には明らかなように、本発明の原理は兵器レベルの放射線の脅威に対する保護機能が必要な他の用途の光源にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の原理に基づいて構成した光源を適用可能な干渉式光ファイバジャイロスコープの光学部を概略的に示す図である。
【図２ａ】図１に示す干渉式光ファイバジャイロスコープのような干渉式光ファイバジャイロスコープに有効な、本発明に基づいたファイバ光源の概略図である。
【図２ｂ】図２ａのファイバ光源の光出力を示すグラフである。
【図３ａ】図１に示す干渉式光ファイバジャイロスコープのような干渉式光ファイバジャイロスコープに有効な、本発明に基づいたファイバ光源において、兵器レベルの放射線に曝されたときの光出力の減衰を最小化する構成の概略図である
【図３ｂ】図３ａのファイバ光源の光出力を示すグラフである。
【図１】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【国際調査報告】
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