(57)【要約】【課題】環境の影響を低減可能な検知システム、中空コア光ファイバージャイロスコープ、及びファイバーアダプタの調整方法を提供する。【解決手段】電気光学デバイス上のポートへの中空コアファイバーの直接ピグテール接続を円滑にする、中空コアファイバーのためのインターフェイスが提供される。インターフェイスは、光が電子デバイスから中空コアファイバーに伝搬する際に光パワー損失を最小化する角度で電子デバイスに付着する角度が付いた面を備える。【選択図】図１
2018205308.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検知システムであって、
少なくとも１つの入力ポートと複数の出力ポートとを有する電子デバイスと、
前記複数の出力ポートに取り付けられるとともに前記電子デバイスを介して光源からの光波を受信する両先端部を有する中空コア検知コイルであって、前記両先端部が、前記光波が前記複数の出力ポートから前記中空コア検知コイルへ伝搬するときに光パワー損失を最小化する所定の角度になっている端面を有する、中空コア検知コイルと、
前記複数の出力ポートへ前記中空コア検知コイルの前記両先端部の各々をピグテール接続するように構成されたアダプタであって、前記アダプタが、前記アダプタの垂直軸に対する前記中空コア検知コイルの前記両先端部の前記端面と同じ所定の角度になっている取付面を有する、アダプタと
を備える、検知システム。
【請求項２】
前記アダプタが、凹面と拡張面とを有する凹部をさらに備え、前記凹面が前記取付面の先端部から前記拡張面に向かって延在し、前記拡張面が前記凹面から本質的に垂直に延在する、請求項１に記載の検知システム。
【請求項３】
前記アダプタが、チャネルが中に画定されたスロット付き面をさらに備え、前記チャネルが、前記中空コア検知コイルの前記両先端部のうちの１つを受けるよう適合される、請求項２に記載の検知システム。
【請求項４】
前記中空コア検知コイルの前記両先端部の各々が、前記複数の出力ポートのうちの１つへの取り付けのために、前記チャネルから前記凹部内へ延在する、請求項３に記載の検知システム。
【請求項５】
前記両先端部が前記凹部内へ延在し、前記端面が、前記取付面の拡張部により画定された平面と同一平面となる、請求項４に記載の検知システム。
【請求項６】
前記中空コア検知コイルが中空コア光ファイバージャイロスコープであり、前記電子デバイスが多機能集積光学チップである、請求項１に記載の検知システム。
【請求項７】
中空コア光ファイバージャイロスコープであって、
光源と、
前記光源からの光波を受信する多機能集積光学チップ（ＭＩＯＣ）であって、複数の出力ポートを有する多機能集積光学チップ（ＭＩＯＣ）と、
前記複数の出力ポートに取り付けられた両先端部を有する中空コアコイルであって、前記両先端部が、前記ＭＩＯＣの垂直軸に対して所定の角度で方向付けられた端面を有する、中空コアコイルと、
前記複数の出力ポートへ前記中空コアコイルの前記両先端部の各々をピグテール接続するように構成されたインターフェイスであって、前記インターフェイスが、前記ＭＩＯＣ上の据付表面に付着する角度が付いた取付面を有するインターフェイスと
を備え、
前記所定の角度が、前記光波が前記複数の出力ポートから前記中空コアコイルへ伝搬するときに前記ＭＩＯＣと前記中空コアコイルとの間の光パワー損失を最小化することに基づく、中空コア光ファイバージャイロスコープ。
【請求項８】
前記角度が付いた取付面が前記ＭＩＯＣの前記据付表面に取り付けられると、前記インターフェイスの垂直軸が、前記ＭＩＯＣの前記垂直軸に対して前記所定の角度で配置される、請求項７に記載の中空コア光ファイバージャイロスコープ。
【請求項９】
前記インターフェイスが凹面と拡張面とを有する凹部をさらに備え、前記凹面が前記取付面の先端部から前記拡張面に向かって延在し、前記拡張面が前記凹面から本質的に垂直に延在する、請求項８に記載の中空コア光ファイバージャイロスコープ。
【請求項１０】
前記インターフェイスが、チャネルが中に画定されたスロット付き面をさらに備え、前記チャネルが、前記中空コアコイルの前記両先端部のうちの１つを受けるよう適合される、請求項９に記載の中空コア光ファイバージャイロスコープ。
【請求項１１】
前記中空コアコイルの前記両先端部の各々が、前記複数の出力ポートのうちの１つへの取り付けのために、前記チャネルから前記凹部内へ延在する、請求項１０に記載の中空コア光ファイバージャイロスコープ。
【請求項１２】
前記両先端部が前記凹部内へ延在し、前記端面が、前記取付面の拡張部により画定された平面と同一平面となる、請求項１１に記載の中空コア光ファイバージャイロスコープ。
【請求項１３】
光ファイバージャイロスコープにおける使用のためのファイバーアダプタを調整する方法であって、前記方法が、
両先端部を有する中空コアファイバーからなる検知コイルを提供するステップと、
前記両先端部の各々の端面の初期角度を求めるステップと、
テストを実施して電子デバイスのパワー出力を計測するステップと、
前記電子デバイスと前記中空コアファイバーとの間の光パワー損失に基づき前記端面の最適な角度を求めるステップと、
前記パワー出力の計測値に基づき、前記角度が付いた取付面の前記最適な角度を得るために、ファイバーアダプタの角度が付いた取付面を磨くステップと、
前記端面と前記電子デバイスの出力ポートとの間の間隙を取り除くために、前記両先端部の前記端面を切断するステップと、
前記電子デバイスの前記出力ポートへ前記両先端部をピグテール接続するステップと
を備える方法。
【請求項１４】
テストを実施して電子デバイスのパワー出力を計測するステップの前に、前記方法が、角度が付いた取付面を有するファイバーアダプタを調整するステップと、前記電子デバイスの据付面に前記ファイバーアダプタを一時的に据え付けるステップとをさらに備える請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記電子デバイスと前記中空コアファイバーとの間の光パワー損失に基づき前記端面の最適な角度を求めるステップの前に、前記方法が、各計測についての前記光パワー損失を求めるステップをさらに備える請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記電子デバイスの前記出力ポートへ前記両先端部をピグテール接続するステップの前に、前記方法が、前記ファイバーアダプタにおいて画定されたチャネル内に前記両先端部を接着させるステップと、前記電子デバイスの前記据付表面に前記ファイバーアダプタを据え付けるステップとをさらに備える請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記ファイバーアダプタの前記角度が付いた取付面が、前記ファイバーアダプタの垂直軸に対して、前記両先端部の前記端面と同じ角度向きを有する、請求項１３に記載の方法。
【請求項１８】
前記ファイバーアダプタが前記電子デバイスに取り付けられると、前記ファイバーアダプタの前記垂直軸が前記電子デバイスの垂直軸に対して前記最適な角度で配置される、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記最適な角度が、光源からの光波が前記電子デバイスから前記中空コアファイバーに伝搬する際に最小の光パワー損失を放つ前記ファイバーアダプタの垂直軸に対する前記両先端部の各々の前記端面の角度である、請求項１３に記載の方法。
【請求項２０】
前記電子デバイスが多機能集積光学チップ（ＭＩＯＣ）である、請求項１３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この開示は概して、ジャイロスコープに、より具体的には、中空コアファイバージャイロスコープのための中空コアファイバーピグテールシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の光ファイバージャイロスコープは、環状の光コイルを作り出すためにガラスまたはプラスチックコアファイバーを用いる。光がファイバーコイルの各端部を通って伝達され、２つの光波間での位相シフトが干渉分光法により計測され得る。具体的には、サニャック効果が原因で、ジャイロスコープが所定の方向に回転すると、回転の方向に抗して伝わる波の移動経路はより短くなる。したがって、２つの波の間で位相シフト生じ、これは干渉計で計測され得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第６６２５３７６号明細書
【特許文献２】米国特許第７６９７１４３号明細書
【特許文献３】米国特許第８４２２０２４号明細書
【特許文献４】米国特許第８４２７６５１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ガラスコア光ファイバージャイロスコープには明らかな欠点がある。第１に、ジャイロスコープにおけるガラスは温度感受性である。より具体的には、ジャイロスコープが温度変化にさらされると、ガラスコアファイバーの、長さなどの物理的特徴が変化し、それにより、ジャイロスコープの作動に影響を及ぼす。別の欠点は、ガラスは空間における環境の影響を受けやすいという点である。空間において、ガラスは、ガラスの物理的特徴に同様に影響を及ぼす放射線、磁界などにさらされる。より具体的には、空間要素はガラスコアを歪ませ、それによりジャイロスコープの作動に影響を及ぼす。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
以下は、本主題の開示の基本的理解を提供するために、単純化した概要を提示するものである。この概要は、本主題の開示の網羅的な概説ではない。これは、肝要な／重要な要素を特定する、または、本主題の開示の範囲の境界を定めることを意図されたものではない。その唯一の目的は、後に提示されるより詳細な説明の前置きとして、本主題の開示のいくつかの概念を単純化された形式で提示することである。
【０００６】
本主題の開示の一例は、検知システムであって、少なくとも１つの入力ポートと複数の出力ポートとを有する電子デバイスと、複数の出力ポートに取り付けられるとともに電子デバイスを介して光源からの光波を受信する両先端部を有する中空コア検知コイルと、複数の出力ポートへ中空コアファイバーの両先端部の各々をピグテール接続するように構成されたアダプタとを有する検知システムを備える。アダプタは取付面を有し、中空コア検知コイルの両先端部の各々の端面は、光波が複数の出力ポートから中空コア検知コイルへ伝搬するときに光パワー損失を最小化する所定の角度になっている。取付面は、アダプタの垂直軸に対し、中空コア検知コイルの両先端部の端面と同じ所定の角度になっている。
【０００７】
本主題の開示の別の例は、中空コア光ファイバージャイロスコープを備える。ジャイロスコープは、光源と、光源からの光波を受信する多機能集積光学チップ（ＭＩＯＣ：ｍｕｌｔｉｆｕｎｃｔｉｏｎ  ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  ｏｐｔｉｃ  ｃｈｉｐ）とを備え、ＭＩＯＣは複数の出力ポートを有する。ジャイロスコープは、複数の出力ポートに取り付けられた両先端部を有する中空コアコイルをさらに備え、両先端部は、ＭＩＯＣの垂直軸に対して所定の角度で方向付けられた端面を有する。複数の出力ポートへ中空コアコイルの両先端部の各々をピグテール接続するように構成されたインターフェイスが提供され、インターフェイスは、ＭＩＯＣ上の据付表面に付着する角度が付いた取付面を有する。所定の角度は、光波が複数の出力ポートから中空コアコイルへ伝搬するときにＭＩＯＣと中空コアコイルとの間での光パワー損失を最小化することに基づく。
【０００８】
本主題の開示のなお別の例は、光ファイバージャイロスコープにおける使用のためのファイバーアダプタを調整する方法を含む。本方法は、両先端部を有する中空コアファイバーからなる検知コイルを提供するステップと、両先端部の各々の端面の初期角度を求めるステップとを備える。本方法は、テストを実施して電子デバイスのパワー出力を計測するステップと、電子デバイスと中空コアファイバーとの間の光パワー損失に基づき、端面の最適な角度を求めるステップと、パワー出力の計測値に基づき角度が付いた取付面の最適な角度を得るために、ファイバーアダプタの角度が付いた取付面を磨くステップとをさらに備える。本方法は、端面と電子デバイスの出力ポートとの間の間隙を取り除くために両先端部の端面を切断するステップと、電子デバイスの出力ポートへ両先端部をピグテール接続するステップとをさらに備える。
【０００９】
本明細書に組み込まれるとともにその一部を構成する添付図面は、本開示の様々なシステム、方法、および他の例を示す。図において示された要素の境界（例えば箱、箱の集合、または他の形状）は、境界の一例を表す。いくつかの例において、１つの要素が複数の要素として設計されてもよく、複数の要素が１つの要素として設計されてもよい。いくつかの例において、ある要素であって、別の要素の内部コンポーネントとして示されたある要素は、外部コンポーネントとして実装されてもよく、逆もまた同様である。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】中空コアファイバーを使用した例示的検知システムの全体図である。
【図２】例示的中空コアファイバーの断面図である。
【図３】直接ピグテール接続プロセスにおいて用いられる例示的ファイバーアダプタの反対側の上方斜視端面図である。
【図４】直接ピグテール接続プロセスにおいて用いられる例示的ファイバーアダプタの反対側の上方斜視端面図である。
【図５】中空コアファイバーの無いファイバーアダプタの側面図である。
【図６】中空コアファイバーを備えた、ファイバーアダプタの側面図である。
【図７Ａ】電子デバイスへ取り付けられたファイバーアダプタの斜視側面図である。
【図７Ｂ】電子デバイスへの中空コアファイバーの取付けを示す。
【図８】ファイバーアダプタが電子デバイスに取り付けられたときの接着剤と中空コアファイバーとの間の分離を示す微視的な図である。
【図９】電子デバイスへの取付けのためのファイバーアダプタおよび中空コアファイバーを調整する例示的方法である。
【図１０】ファイバーアダプタおよび中空コアファイバーの調整中に光パワー損失を求めるために、電子デバイス（例えば集積光学チップ（ＩＯＣ：Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｃｈｉｐ））からの出力パワーを計測するための例示的な図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本明細書において開示されるのは、光パワー損失を最小化しつつ、限定するものではないが中空コア光ファイバージャイロスコープなどの検知システムのための電子デバイスのポート（例えば電極）上で直接的に中空コア光ファイバーにピグテール接続する（直接ピグテール接続）ための例示的システムおよび方法である。光ファイバージャイロスコープのために中空コア光ファイバーを用いることは、前述の欠点を克服する。より具体的には、中空コアファイバーは、温度変化または厳しい環境にさらされたときにガラスコアファイバーのように制約されない。換言すると、ガラスを通る伝搬光の強度は、ガラスの物理的限界により制約される。他方で、中空コアファイバーは、ガラスとは対照的に、光が空気を通って移動することを可能にすることにより、これらの制約を克服する。
【００１２】
しかしながら、多機能集積光学チップ（ＭＩＯＣ）などのジャイロスコープと関連するデバイスのポートへ中空コア光ファイバーをピグテール接続するために利用可能なデバイス、システム、または方法が無かったため、本主題の開示の開発まで中空コア光ファイバージャイロスコープは実際的ではなかった。従来のガラスコア光ファイバージャイロスコープは、容易に一緒に接合することができるか、ガラスコアの利用可能な表面領域によりデバイスへピグテール接続することができる。しかしながら、中空コアファイバーは、減少した表面領域を有し、したがって、高い光パワー損失を経ること無しに接合することはより難しい。本主題の開示は、光パワー損失を最小化しつつ、デバイス（例えばＭＩＯＣ）のポートへの中空コア光ファイバーの直接ピグテール結合（直接ピグテール接続）を可能にする接合表面を有するファイバーインターフェイスを提供することによりこの問題を克服し、したがって、中空コア光ファイバージャイロスコープの開発への道のりを築く。
【００１３】
直接ピグテール接続は、ＭＩＯＣなどのデバイスのポートに中空コアファイバーを直接取り付けることを備える。例えば、ＭＩＯＣは、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）材料または集積光学導波管に好適な他の任意の非等方性材料の結晶基板または導波管上に築かれ得る。ＭＩＯＣは、導波管への外部接続部を提供するポートを有する。したがって、直接ピグテール接続において、中空コアファイバーは、接合する必要無しにポートに直接（例えばニオブ酸リチウムの導波管に直接）取り付けられる。他方で、間接ピグテール接続は、ファイバーを接合することを必要とし、これは、光パワーの大きい損失を受けること無しには、中空コアファイバーを使用するときは極めて難しい。
【００１４】
加えて、本主題の開示は、屈折率整合接着剤（例えばエポキシ）を使用する必要性を克服する。デバイスに従来のガラスコアファイバーを取り付ける場合、ガラスコアと同じ屈折特性を有する屈折率整合接着剤が使用される。したがって、光は２つの異なる媒体、すなわち、１）ガラスコア／接着剤と、２）ＭＩＯＣ結晶基板導波管との間を伝搬するだけでよい。したがって、光パワー損失は低かった。しかしながら、中空コアファイバーとともに接着剤を使用することは、３つの媒体、すなわち、１）中空コアを原因とする空気、２）接着剤、および３）ＭＩＯＣ結晶基板導波管を作り出す。したがって、伝搬光は（ガラスコアを使用する場合の１度とは対照的に）２度屈折し、このことは光パワーの大きい損失を生じさせる。以下で説明されるとおり、ファイバーアダプタは、接着剤が中空ファイバーコアに接触することを防ぎ、したがって、媒体のうちの１つを除去するとともに光パワー損失を低減させる。加えて、より強い接着剤が使用されてもよく、その理由は、接着剤はもはや中空コアファイバーに干渉しないからである。
【００１５】
ここで図面を参照すると、図１は、例示的中空コア（ＨＣ：ｈｏｌｌｏｗ  ｃｏｒｅ）検知システム１０、例えば限定するものではないがＨＣ光ファイバージャイロスコープのブロック図である。検知システム１０の構成および配置構成は、もっぱら例示目的のためであり、本主題の開示の範囲を限定することを意味しない。検知システム１０は、光源１２と、電子（電気光学）デバイス１４、例えば限定するものではないが多機能集積光学チップ（ＭＩＯＣ）と、コイル１６と、ＭＩＯＣ１４へコイル１６を結合するファイバーアダプタ／インターフェイス５０とを備える。
【００１６】
光源１２は、低度のコヒーレンスを有する光源、例えば限定するものではないがスーパールミネッセントダイオード（ＳＬＤ：ｓｕｐｅｒｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ  ｄｉｏｄｅ）光源であり得る。単一モードファイバー（例えばガラスコアファイバー）１８が、光源１２からデバイス（ＭＩＯＣ）１４への接続を提供する。単一モードファイバー１８は、光源１２の出力ポートおよびデバイス（ＭＩＯＣ）１４の入力ポートへピグテール結合接続部２０を介して取り付けられる。デバイス（ＭＩＯＣ）１４は、複屈折結晶基板または導波管を有するいくつかの商業的に利用可能な光学回路電子デバイスのうちの任意のものを含み得る。上で言及したとおり、デバイス（ＭＩＯＣ）１４は、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）材料または集積光学導波管に好適な他の任意の非等方性材料の結晶基板または内部導波管上に築かれ得る。一例において、デバイス（ＭＩＯＣ）１４は、内部導波管への外部接続部を提供する２つのポートを有する。
【００１７】
図１および図２を参照すると、コイル１６は、両先端部（第１端２４および第２端２６）を備える中空コアファイバー２２からなる検知コイルである。第１および第２端２４、２６の両方は、個別のファイバーアダプタ５０を介してデバイス１４上のポートに結合され、両方ともデバイス１４を介して光源１２から光を受信する。中空コアファイバー（光バンドギャップファイバーとも呼ばれる）２２の一例が図２に示されている。中空コアファイバー２２は、外側ジャケット２８と被覆材３０とを備える。被覆材３０において画定された複数の空気チャネルは、ファイバー２２の長さに延びるとともに複数の空気穴３２と中空中央空気コア３４からなる。中空コアファイバーは、ガラスコアファイバーと比べると容易に曲げることができるとともにコイル状に巻くことができ、このことにより、中空コアファイバーが光ファイバージャイロスコープ用途に特に好適なものとなる。加えて、光は、空気チャネルの壁により案内されて、ガラスコアファイバーより高い速度で空気チャネルを通って伝搬する。被覆材３０は、ガラス材料、例えば限定するものではないがシリカでできていてもよい。
【００１８】
図３および図４は、デバイス１４のポート（電極）に中空コアファイバー２２を結合するファイバーアダプタ５０の斜視図である。ファイバーアダプタ５０は、本質的にブロックタイプの形状を有するとともに、第１（取付け）面５４と第２（凹部）面５６とを有する三角形部分５２からなるインターフェイス側を備える。インターフェイス側は、第２面５６に本質的に垂直な第３（拡張）面５８をさらに備える。ファイバーアダプタ５０は、第１面５４から離れる方向に拡張面５８から延在するとともに凹面５６に本質的に平行な第４（スロット付き）面６０をさらに備える。ファイバーアダプタ５０は、第１面５２の反対側に第５（裏）面６２と、第４面６０の反対側に第６（底部）面６４と、側壁６６の対とをさらに備える。
【００１９】
図３〜図６を参照すると、第１面５４の近接エッジ６８が第６面６４と交差している。第１面５４は、ファイバーアダプタ５０の垂直軸Ａに対して角度θで第６面６４から延在し、垂直軸Ａは第３面５８に平行である。したがって、第１面５４は、第３面５８に対して角度θになっている。加えて、図７Ｂに示されるとおり、ファイバーアダプタ５０がデバイス１４に取り付けられたとき、ファイバーアダプタ５０の垂直軸Ａは、デバイス１４の垂直軸Ａ１に対して角度θになっている。第２面５６は、第１面５４の先端エッジ６９から第５面６２に向かって延在する。第２および第３面５６、５８の構成は、図３に示されるとおり、ファイバーアダプタ５０の幅Ｗ全体に、または換言すると、一方の側壁６６から反対側の側壁６６へ延在し得る、およそ９０度のバッファまたは凹部７０を形成する。代替的に、凹部７０は、続いて説明されるチャネル７２に隣接する領域において幅Ｗの一部にのみ延在してもよい。
【００２０】
側壁７４と支持表面７６とを有するチャネル７２は、第４面６０において画定される。チャネル７２は、側壁６６に本質的に平行に、第３面５８から第５面６２へ延在するとともに、中空コアファイバー２２を受けるように構成される。チャネル７２は、中空コアファイバー２２の直径に基づき幅が変化し得る。例えば、図に示されるとおり、チャネル７２は、例えば異なる大きさにされたファイバーを合わせて接合するために、接合接点を収容し得る第５面６２の近くに配置された拡張部分７８を備える。図３および図４に示されるとおり、拡張部分７８は、第５面６２に沿って、第４面６０から第６面６４に延在し得る。図５に示されるとおり、間隙８０がチャネル７２の支持表面７６と第２面５６との間に残るように、（拡張部分７８を除く）チャネル７２の深さＤは、第３面５８の高さＨ未満である。
【００２１】
図３〜図６を依然として参照すると、中空コアファイバー２２の第１および第２端２４、２６は、個別のファイバーアダプタ５０のチャネル７２の中にある。分かりやすくするために、ファイバーアダプタ５０における中空コアファイバー２２の配置、および、デバイス１４への中空コアファイバーの取付けの説明は、第１端２４を参照して記載される。第２端２６の配置および取付けは、同様のやり方で実施される。中空コアファイバー２２の第１端２４は、チャネル７２において接着剤（例えばエポキシ）を使用して接着される。第１端２４は、凹部７０内へ、第３面５８を越えて、第１面５４の拡張部により画定された平面Ｐに向かって延在する。デバイス１４のタイプおよびデバイス１４のポートの構成に基づき、第１端２４は、平面Ｐの手前まで延在してもよく、平面Ｐまで延在してもよく（図６に示されるとおり、平面Ｐと同一平面であってもよい）、または平面Ｐを越えて延在してもよい。
【００２２】
第１端２４の端面２５の向きは、第１面５４と同じ角度θで、ファイバーアダプタ５０の垂直軸に対して所定の角度になっている。角度θは、角度が付いた端面２５がデバイス１４のポートへ接合されたときに、デバイス１４の光学軸に対する中空コアファイバー２２の光学軸の整列を制御する。最小限の光パワー損失での最適な角度を求めるために、スネルの法則が、端面２５の予備的初期角度を求めるために、２つの媒体（例えば空気およびＭＩＯＣ結晶基板導波管）間の入射角と屈折角との関係を求めるために使用される。次いで、マーカススプライス損失式が、中空コアファイバー２２とデバイス１４のポートとの間の光パワー損失を初期角度に基づき推定するために使用される。次いで、いくつかの実験計画（ＤＯＥ：Ｄｅｓｉｇｎ  ｏｆ  Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ）（テスト）が、光がデバイス１４から中空コアファイバー２２へ伝搬する際の各初期角度での光の光パワー損失を求めるために実施される。最小の光パワー損失を有する初期角度は、中空コアファイバー２２の端面２５、したがって、第１面５４の最適な角度（角度θ）である。テストは、このシステムおよびプロセスに基づき実施され、実験データは、本主題の開示を使用しての光パワー損失が、およそ５．８３ｄＢだったことを示し、これは標準的なファイバーコアのファイバーピグテールの性能である５．４４ｄＢと極めて同等である。
【００２３】
図７Ａ、図７Ｂ、および図８を参照すると、図７Ａおよび図７Ｂは、デバイス１４の据付表面８４に取り付けられるファイバーアダプタ５０の取付けによりデバイス１４のポート（電極）８２へピグテール接続された中空コアファイバー２２の例示的斜視図および側面図である。ファイバーアダプタ５０がデバイス１４に取り付けられると、角度が付いた第１面５４、凹部７０、チャネル７２、および間隙８０の配置構成は、接着剤８６が中空コアファイバー２２へ流れるまたは逃れるのを防ぐ。具体的には、例えば、第１面５４は接着剤８６、例えば限定するものではないがエポキシでコーティングされ、デバイス１４の面８４に取り付けられる。第１面５４の角度により、第３面５８は、デバイス１４の面８４から間隔をあけて配され、それにより、デバイス１４の面８４とファイバーアダプタ５０の第３面５８との間に分離を作り出す。加えて、チャネル７２の深さおよび第３面５８の高さを原因とする間隙８０により、中空コアファイバー２２は、第２面５６から間隔をあけて配され、これは今度は、第１面５４の先端エッジ６９と中空コアファイバー２２との間に間隙８８を作り出す。したがって、取付け時に、圧縮が原因で接着剤８６が第１面５４の先端エッジ６９を越えて流れると、接着剤８６は間隙８８に流入する。しかしながら、図８における微視的な図において示された分離９２により示されるとおり、間隙８８は、接着剤８６が中空コアファイバー２２に到達しないように、先端エッジ６９と中空コアファイバー２２との間に十分な分離を作り出す。したがって、光がデバイス１４から中空コアファイバー２２へ伝搬する際に、接着剤８６は光に干渉しない。
【００２４】
前述の構造上および機能的特徴を考慮して、本発明の開示の様々な態様による、例えばフローチャートの形の本明細書において示された方法が、図９を参照してより良好に理解される。説明の簡潔さという目的のために、図９の方法は連続的に実施されるとして示されるとともに説明されているが、いくつかの態様は、本発明の開示によると、異なる順序でおよび／または、本明細書において示されるとともに説明されたものに由来する他の態様と同時に生じ得るため、本発明の開示は、図示された順序により限定されないことが理解されるとともに認められる。さらに、本発明の開示の態様により方法を実装するために、全ての図示された特徴が必要とされなくてもよい。
【００２５】
図９および図１０を参照すると、図９は、本明細書において説明されたファイバーアダプタ５０および中空コアファイバー２２を調整し、デバイス（例えばＭＩＯＣ）へファイバーアダプタ５０を取り付ける例示的方法９００である。図１０は、コンポーネントレベルでファイバーアダプタ５０の品質を決定するために使用される例示的回路１００である。回路１００は、上述のとおりデバイス１４に取り付けられる光源１２を備える。ファイバーアダプタ５０を介したデバイス１４からの出力は、電力計１０２で計測される。光パワー損失は計測から求めることができ、中空コアファイバーの端面２５の角度は、最小の光パワー損失を求めるために調整され得る。
【００２６】
したがって、図９を参照すると、９０２で、中空コアファイバー２２の端面２５の初期角度が、スネルの法則およびマーカススプライス損失式を使用して上述のとおり求められる。９０４で、角度が付いた取付面５４を備えた予備的ファイバーアダプタ５０および中空コアファイバー２２の端面が、初期角度を使用して構成される。９０６で、ファイバーアダプタ５０は、一時的にデバイス１４へ取り付けられる。９０８で、いくつかのＤＯＥ（テスト）が実施され、デバイス１４からの出力パワーが電力計１０２で計測される。９１０で、デバイス１４と中空コアファイバー２２との間の光パワー損失が、各計測について、光源１２からの入力パワーおよび計測された出力パワーに基づき、求められる。９１２で、最小の光パワー損失を有する最適な角度が、中空コアファイバー２２の端面２５について求められる。９１４で、ファイバーアダプタ５０はデバイス１４から除去され、計測値に基づき、ファイバーアダプタ５０の第１面５４が最適な角度θになるように磨かれる。９１６で、端面２５とデバイス１４のポート８２との間のいずれの間隙も除去するために、中空コアファイバー２２の端面２５が最適な角度θまで切断される。９１８で、本明細書において開示されたとおり、中空コアファイバー２２の第１端２４は、ファイバーアダプタ５０へ接着される。９２０で、接着剤が取付面５４に施され、ファイバーアダプタ５０がデバイス１４の据付表面に取り付けられる。９２２で、中空コアファイバー２２の両端２４、２６が、本明細書において説明されたとおり、デバイス１４のポート８２へピグテール接続される。
【００２７】
本明細書において開示されたファイバーアダプタ／ピグテールシステムおよびプロセスは、電子デバイスから中空コアファイバーへの光干渉を低減させることにより、ファイバーピグテール損失を最小化する。ファイバーアダプタおよび中空コアファイバーを調整するための調整時間は、ガラスコアファイバーを使用する従来のピグテールを調整するための調整時間と同様である。加えて、本主題の開示は、単一モードファイバーを使用して説明されたが、しかしながら、本主題の開示は、他のファイバー、例えば限定するものではないが、偏波保持（ＰＭ：ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ  ｍａｉｎａｔｉｎｇ）ファイバーでも使用され得る。
【００２８】
上で説明されたことは、本開示の例である。当然のことながら、本開示を説明する目的のためにコンポーネントまたは方法のあらゆる考えられる組合せを説明することは可能でないが、当業者であれば、本開示の多くのさらなる組合せおよび置換形態が可能であることを認識するだろう。したがって、本開示は、添付の特許請求の範囲を含むこの出願の範囲に該当する全てのそのような変更形態、修正形態、およびバリエーションを包含することを意図される。
【符号の説明】
【００２９】
１０…中空コア検知システム、１２…光源、１４…電子デバイス、１６…コイル、１８…単一モードファイバー、２０…ピグテール結合接続部、２２…中空コアファイバー、２４…第１端、２５…端面、２６…第２端、２８…外側ジャケット、３０…被覆材、３２…空気穴、３４…中空中央空気コア、５０…ファイバーアダプタ、５２…第１面、５４…第１面、５６…第２面、５８…第３面、６０…第４面、６２…第５面、６４…第６面、６６…側壁、６８…近接エッジ、６９…先端エッジ、７０…凹部、７２…チャネル、７４…側壁、７６…支持表面、７８…拡張部分、８０…間隙、８２…ポート、８４…据付表面、８６…接着剤、８８…間隙、９２…分離、１００…回路、１０２…電力計、９００…例示的方法、Ａ…ファイバーアダプタの垂直軸、Ａ１…デバイスの垂直軸、Ｈ…高さ、Ｐ…平面、θ…角度。
【図１】
2018205308.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【手続補正書】
【提出日】平成30年5月23日(2018.5.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検知システムであって、
少なくとも１つの入力ポートと複数の出力ポートとを有する電子デバイスと、
前記複数の出力ポートに取り付けられるとともに前記電子デバイスを介して光源からの光波を受信する両先端部を有する中空コア検知コイルであって、前記両先端部が、前記光波が前記複数の出力ポートから前記中空コア検知コイルへ伝搬するときに光パワー損失を最小化する所定の角度になっている端面を有する、中空コア検知コイルと、
前記複数の出力ポートへ前記中空コア検知コイルの前記両先端部の各々をピグテール接続するように構成されたアダプタであって、前記アダプタが、前記アダプタの垂直軸に対する前記中空コア検知コイルの前記両先端部の前記端面と同じ所定の角度になっている取付面を有する、アダプタと
を備える、検知システム。
【請求項２】
前記アダプタが、凹面と拡張面とを有する凹部をさらに備え、前記凹面が前記取付面の先端部から前記拡張面に向かって延在し、前記拡張面が前記凹面から本質的に垂直に延在する、請求項１に記載の検知システム。
【請求項３】
前記アダプタが、チャネルが中に画定されたスロット付き面をさらに備え、前記チャネルが、前記中空コア検知コイルの前記両先端部のうちの１つを受けるよう適合される、請求項２に記載の検知システム。
【請求項４】
前記中空コア検知コイルの前記両先端部の各々が、前記複数の出力ポートのうちの１つへの取り付けのために、前記チャネルから前記凹部内へ延在する、請求項３に記載の検知システム。
【請求項５】
前記両先端部が前記凹部内へ延在し、前記端面が、前記取付面の拡張部により画定された平面と同一平面となる、請求項４に記載の検知システム。
【請求項６】
前記中空コア検知コイルが中空コア光ファイバージャイロスコープである、請求項１に記載の検知システム。
【請求項７】
前記電子デバイスが多機能集積光学チップである、請求項６に記載の検知システム。
【請求項８】
光ファイバージャイロスコープにおける使用のためのファイバーアダプタを調整する方法であって、前記方法が、
両先端部を有する中空コアファイバーからなる検知コイルを提供するステップと、
前記両先端部の各々の端面の初期角度を求めるステップと、
テストを実施して電子デバイスのパワー出力を計測するステップと、
前記電子デバイスと前記中空コアファイバーとの間の光パワー損失に基づき前記端面の最適な角度を求めるステップと、
前記パワー出力の計測値に基づき、前記角度が付いた取付面の前記最適な角度を得るために、ファイバーアダプタの角度が付いた取付面を磨くステップと、
前記端面と前記電子デバイスの出力ポートとの間の間隙を取り除くために、前記両先端部の前記端面を切断するステップと、
前記電子デバイスの前記出力ポートへ前記両先端部をピグテール接続するステップと
を備える方法。
【請求項９】
テストを実施して電子デバイスのパワー出力を計測するステップの前に、前記方法が、角度が付いた取付面を有するファイバーアダプタを調整するステップと、前記電子デバイスの据付面に前記ファイバーアダプタを一時的に据え付けるステップとをさらに備える請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記電子デバイスと前記中空コアファイバーとの間の光パワー損失に基づき前記端面の最適な角度を求めるステップの前に、前記方法が、各計測についての前記光パワー損失を求めるステップをさらに備える請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記電子デバイスの前記出力ポートへ前記両先端部をピグテール接続するステップの前に、前記方法が、前記ファイバーアダプタにおいて画定されたチャネル内に前記両先端部を接着させるステップと、前記電子デバイスの前記据付表面に前記ファイバーアダプタを据え付けるステップとをさらに備える請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記ファイバーアダプタの前記角度が付いた取付面が、前記ファイバーアダプタの垂直軸に対して、前記両先端部の前記端面と同じ角度向きを有する、請求項８に記載の方法。
【請求項１３】
前記ファイバーアダプタが前記電子デバイスに取り付けられると、前記ファイバーアダプタの前記垂直軸が前記電子デバイスの垂直軸に対して前記最適な角度で配置される、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記最適な角度が、光源からの光波が前記電子デバイスから前記中空コアファイバーに伝搬する際に最小の光パワー損失を放つ前記ファイバーアダプタの垂直軸に対する前記両先端部の各々の前記端面の角度である、請求項８に記載の方法。
【請求項１５】
前記電子デバイスが多機能集積光学チップ（ＭＩＯＣ）である、請求項８に記載の方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
上で説明されたことは、本開示の例である。当然のことながら、本開示を説明する目的のためにコンポーネントまたは方法のあらゆる考えられる組合せを説明することは可能でないが、当業者であれば、本開示の多くのさらなる組合せおよび置換形態が可能であることを認識するだろう。したがって、本開示は、添付の特許請求の範囲を含むこの出願の範囲に該当する全てのそのような変更形態、修正形態、およびバリエーションを包含することを意図される。
以下に、上記実施形態から把握できる技術思想を付記として記載する。
［付記１］
中空コア光ファイバージャイロスコープであって、
光源と、
前記光源からの光波を受信する多機能集積光学チップ（ＭＩＯＣ）であって、複数の出力ポートを有する多機能集積光学チップ（ＭＩＯＣ）と、
前記複数の出力ポートに取り付けられた両先端部を有する中空コアコイルであって、前記両先端部が、前記ＭＩＯＣの垂直軸に対して所定の角度で方向付けられた端面を有する、中空コアコイルと、
前記複数の出力ポートへ前記中空コアコイルの前記両先端部の各々をピグテール接続するように構成されたインターフェイスであって、前記インターフェイスが、前記ＭＩＯＣ上の据付表面に付着する角度が付いた取付面を有するインターフェイスと
を備え、
前記所定の角度が、前記光波が前記複数の出力ポートから前記中空コアコイルへ伝搬するときに前記ＭＩＯＣと前記中空コアコイルとの間の光パワー損失を最小化することに基づく、中空コア光ファイバージャイロスコープ。
［付記２］
前記角度が付いた取付面が前記ＭＩＯＣの前記据付表面に取り付けられると、前記インターフェイスの垂直軸が、前記ＭＩＯＣの前記垂直軸に対して前記所定の角度で配置される、付記１に記載の中空コア光ファイバージャイロスコープ。
［付記３］
前記インターフェイスが凹面と拡張面とを有する凹部をさらに備え、前記凹面が前記取付面の先端部から前記拡張面に向かって延在し、前記拡張面が前記凹面から本質的に垂直に延在する、付記２に記載の中空コア光ファイバージャイロスコープ。
［付記４］
前記インターフェイスが、チャネルが中に画定されたスロット付き面をさらに備え、前記チャネルが、前記中空コアコイルの前記両先端部のうちの１つを受けるよう適合される、付記３に記載の中空コア光ファイバージャイロスコープ。
［付記５］
前記中空コアコイルの前記両先端部の各々が、前記複数の出力ポートのうちの１つへの取り付けのために、前記チャネルから前記凹部内へ延在する、付記４に記載の中空コア光ファイバージャイロスコープ。
［付記６］
前記両先端部が前記凹部内へ延在し、前記端面が、前記取付面の拡張部により画定された平面と同一平面となる、付記５に記載の中空コア光ファイバージャイロスコープ。