(57)【要約】【課題】光ファイバジャイロスコープを駆動するための安定化光源を提供する対称波長マルチプレクサを提供する。【解決手段】装置は、第１の波長範囲に対する第１の中心波長の偏光解消された光ビームを受光する第１のポートを含む対称波長マルチプレクサ（ＳＷＭ）１００を含む。ＳＷＭの第２のポートは、第１の波長範囲よりも広い第２の波長範囲に対する第２の中心波長の光を受光する。ＳＷＭの第３のポートは、第２の中心波長に従って光ファイバジャイロスコープ（ＦＯＧ）を駆動するために実質的に対称な波長出力を提供する。第１の中心波長の偏光解消された光ビームは、ＳＷＭの第１のポートから第２のポートへ伝播し、第２の中心波長の光は、ＳＷＭの第２のポートから第３のポートへ伝播する。ＳＷＭは、第２の波長の直交軸間のスペクトルの非対称性を軽減する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の波長範囲に対する第１の中心波長の偏光解消された光ビームを受光する第１のポートを含む対称波長マルチプレクサ（ＳＷＭ）を備える装置であって、
前記ＳＷＭの第２のポートは、前記第１の波長範囲よりも広い第２の波長範囲に対する第２の中心波長の光を受光し、
前記ＳＷＭの第３のポートは、前記第２の中心波長に従って光ファイバジャイロスコープ（ＦＯＧ）を駆動するために実質的に対称な波長出力を提供し、前記第１の中心波長の偏光解消された光ビームは、前記ＳＷＭの第１のポートから第２のポートへ伝播し、前記第２の中心波長の光は、前記ＳＷＭの第２のポートから第３のポートへ伝播し、前記ＳＷＭは、第２の波長の直交軸間のスペクトルの非対称性を軽減する、装置。
【請求項２】
前記ＳＷＭは、第１のポート、第２のポート、および第３のポートを有する光サーキュレータであり、前記第１の中心波長の偏光解消された光ビームは、前記光サーキュレータの第１のポートから第２のポートへ伝播し、前記第２の中心波長の光は、前記光サーキュレータの第２のポートから第３のポートへ伝播する、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記ＳＷＭは、第１のポート、第２のポート、および第３のポートを有する波長分割アイソレータハイブリッド（ＷＤＩＨ）であり、前記第１の中心波長の偏光解消された光ビームは、前記ＷＤＩＨの第１のポートから第２のポートへ伝播し、前記第２の中心波長の光は、前記ＷＤＩＨの第２のポートから第３のポートへ伝播する、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記第１の波長範囲に対する第１の中心波長の光ビームを生成するための光源をさらに備え、前記光源は、レーザダイオードモジュール（ＬＤＭ）である、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記第１の中心波長の偏光解消された光ビームを受光し、前記偏光解消された光ビームを、前記第１の波長範囲よりも広い第２の波長範囲に対する第２の中心波長へ変換する光変換器をさらに備え、前記光変換器は、シングルモードファイバとして実装されている、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記光変換器は、前記偏光解消された光ビームを前記第１の波長範囲よりも広い第２の波長範囲に対する第２の中心波長へ変換するエルビウム添加ファイバ（ＥＤＦ）またはイットリウム添加ファイバ（ＹＤＦ）を含む、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記ＳＷＭの第３のポートにより駆動されて、光ファイバジャイロスコープ（ＦＯＧ）を駆動するためのセンサ信号を生成する光カプラをさらに備える、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記ＦＯＧを駆動するためのセンサ信号を調整する別個のＬｙｏｔデポラライザをさらに備える、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
第１の波長範囲に対する第１の中心波長の偏光解消された光ビームを生成する光源と、
前記第１の中心波長の偏光解消された光ビームを受光し、前記偏光解消された光ビームを、前記第１の波長範囲よりも広い第２の波長範囲に対する第２の中心波長へ変換する光変換器と、
前記光源に結合された第１のポート、前記光変換器に結合された第２のポート、および前記第２の中心波長に従って光ファイバジャイロスコープ（ＦＯＧ）を駆動するために実質的に対称な波長出力を提供する第３のポートを有する対称波長マルチプレクサ（ＳＷＭ）と
を備えるシステムであって、前記第１の中心波長の偏光解消された光ビームは、前記ＳＷＭの第１のポートから第２のポートへ伝播し、前記第２の中心波長の光は、前記ＳＷＭの第２のポートから第３のポートへ伝播し、前記ＳＷＭは、前記第２の波長範囲にわたって直交軸間のスペクトルの非対称性を軽減する、システム。
【請求項１０】
前記ＳＷＭは、第１のポート、第２のポート、および第３のポートを有する光サーキュレータであり、前記第１の中心波長の偏光解消された光ビームは、前記光サーキュレータの第１のポートから第２のポートへ伝播し、前記第２の中心波長の光は、前記光サーキュレータの第２のポートから第３のポートへ伝播する、請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記ＳＷＭは、第１のポート、第２のポート、および第３のポートを有する波長分割アイソレータハイブリッド（ＷＤＩＨ）であり、前記第１の中心波長の偏光解消された光ビームは、前記ＷＤＩＨの第１のポートから第２のポートへ伝播し、前記第２の中心波長の光は、前記ＷＤＩＨの第２のポートから第３のポートへ伝播する、請求項９に記載のシステム。
【請求項１２】
前記光変換器は、シングルモードファイバとして実装されている、請求項９に記載のシステム。
【請求項１３】
前記光変換器は、前記偏光解消された光ビームを前記第１の波長範囲よりも広い第２の波長範囲に対する第２の中心波長へ変換するエルビウム添加ファイバ（ＥＤＦ）またはイットリウム添加ファイバ（ＹＤＦ）を含む、請求項９に記載のシステム。
【請求項１４】
前記ＳＷＭの第３のポートにより駆動されて、光ファイバジャイロスコープ（ＦＯＧ）を駆動するためのセンサ信号を生成する光カプラをさらに備える、請求項９に記載のシステム。
【請求項１５】
対称波長マルチプレクサ（ＳＷＭ）の第１のポートにおいて、第１の波長範囲に対する第１の中心波長の偏光解消された光ビームを受光すること、
前記ＳＷＭの第２のポートにおいて、前記第１の波長範囲よりも広い第２の波長範囲に対する第２の中心波長の光を受光すること、
前記ＳＷＭの第２のポートから前記第２の波長範囲に対する第２の中心波長の光を受光することに応答して、前記ＳＷＭの第３のポートにおいて、実質的に対称的な波長出力（ＳＷＯ）を生成すること、
前記ＳＷＯを用いて光ファイバジャイロスコープ（ＦＯＧ）の供給を行うこと
を含む方法であって、前記ＳＷＭは、前記第２の波長範囲にわたって直交軸間の前記ＳＷＯのスペクトルの非対称性を軽減する、方法。
【請求項１６】
前記ＳＷＭは、第１のポート、第２のポート、および第３のポートを有する光サーキュレータであり、前記第１の中心波長の偏光解消された光ビームは、前記光サーキュレータの第１のポートから第２のポートへ伝播し、前記第２の中心波長の光は、前記光サーキュレータの第２のポートから第３のポートへ伝播する、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記ＳＷＭは、第１のポート、第２のポート、および第３のポートを有する波長分割アイソレータハイブリッド（ＷＤＩＨ）であり、前記第１の中心波長の偏光解消された光ビームは、前記ＷＤＩＨの第１のポートから第２のポートへ伝播し、前記第２の中心波長の光は、前記ＷＤＩＨの第２のポートから第３のポートへ伝播する、請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
前記ＳＷＭの第２のポートにおいて、前記第１の波長範囲よりも広い第２の波長範囲に対する第２の中心波長の光を受光するためのシングルモードファイバを用いることをさらに含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１９】
前記偏光解消された光ビームを前記第１の波長範囲よりも広い第２の波長範囲に対する第２の中心波長へ変換するエルビウム添加ファイバ（ＥＤＦ）またはイットリウム添加ファイバ（ＹＤＦ）を用いることをさらに含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記ＳＷＭの第３のポートからセンサ信号を生成して、前記ＦＯＧを駆動することをさらに含む、請求項１６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は光源に関し、より具体的には光ファイバジャイロスコープを駆動するための安定化光源を提供する対称波長マルチプレクサに関する。
【背景技術】
【０００２】
干渉計型光ファイバジャイロスコープは、光ファイバセンシングコイルに光信号を提供する光源を含む。典型的な光源は、利得ファイバにポンプ光を提供するレーザダイオードを含む。利得ファイバは、ポンプ光を吸収し、次いで送出に適した光信号を放射するドーパントを含む。ＦＯＧ（光ファイバジャイロスコープ）内において、多機能集積光学チップ（multifunction integrated optic chip：ＭＩＯＣ）は、光ファイバセンシングコイルに接続されている。ＭＩＯＣは、光ファイバセンシングコイルに入力される光信号および光ファイバセンシングコイルからの光信号を処理し、制御する際に用いられる偏光子、位相変調器、およびＹカプラ（スプリッタ／結合器）などの部品を含む。ＦＯＧの出力は、２つの逆方向に伝播する波の間の位相差を判定するために用いることができる強度である。出力の一部分は、スプリッタを通じて光源に戻され、出力の第２の部分は、位相差を測定するためにスプリッタを通じて光検出器へ提供される。その検出軸の周りのコイルの回転レートは、この位相差をサニャックスケールファクタと呼ばれるＦＯＧのスケールファクタで割ることにより得ることができる。
【０００３】
光ファイバジャイロスコープ（fiber optic gyroscope：ＦＯＧ）のスケールファクタの安定性は、光源とＭＩＯＣとの間のファイバ内の光の偏光状態の変化によって影響を受ける。光学部品における偏光依存損失、一種の望ましくない光学フィルタリングは、非対称な偏光をもたらす。偏光状態の対称性の劣化は、光源とＭＩＯＣとの間のセクションを最初に通過し、次に偏光ＭＩＯＣ自体を通過する際の光の光学フィルタリングを介してＦＯＧのスケールファクタを変化させる。この光学フィルタリングは、短期的なスケールファクタの不安定性およびスケールファクタの再現性の長期的な劣化をもたらす可能性がある。
【０００４】
ジャイロスコープのエラーが発生し得る別の領域は、ＭＩＯＣを駆動するために用いられる光源内である。例えば、いくつかの光源は、安定化光源を提供してＭＩＯＣを駆動するという試みにおいて、波長分割マルチプレクサ（wavelength division multiplexor：ＷＤＭ）を用いる。ＷＤＭは、融着延伸型カプラ（fused taper coupler）として構成されるが、そのような構造は、大きな偏光依存損失を生じ易く、結果として、光学偏光子を通して評価される際に波長非対称性がもたらされる。また、そのような構造では、時間および温度に応じて波長が不安定になりやすく、結果として、ＦＯＧを駆動するために用いられる際に最終的にジャイロスケールファクタエラーが生じる。光路に沿った交差結合ポイントは、温度変化正弦波ジャイロスケールファクタエラーをもたらす。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第７７４６４７６号明細書
【特許文献２】米国特許第６３１０９９４号明細書
【特許文献３】米国特許第６０２３３５９号明細書
【発明の概要】
【０００６】
本開示は、光ファイバジャイロスコープを駆動するための安定化光源を提供する対称波長マルチプレクサに関する。一例において、装置は、対称波長マルチプレクサ（symmetrical wavelength multiplexor：ＳＷＭ）を含み、ＳＷＭは、第１の波長範囲に対する第１の中心波長の偏光解消された光ビーム（depolarized beam of light）を受光する第１のポートを含む。ＳＷＭの第２のポートは、第１の波長範囲よりも広い第２の波長範囲に対する第２の中心波長の光を受光する。ＳＷＭの第３のポートは、第２の中心波長に従って光ファイバジャイロスコープ（ＦＯＧ）を駆動するために実質的に対称な波長出力を提供する。第１の中心波長の偏光解消された光ビームは、ＳＷＭの第１のポートから第２のポートへ伝播し、第２の中心波長の光は、ＳＷＭの第２のポートから第３のポートへ伝播する。ＳＷＭは、第２の波長の直交軸間のスペクトルの非対称性を軽減する。
【０００７】
他の例において、システムは、第１の波長範囲に対する第１の中心波長の光ビームを生成する光源を含む。システムは、第１の中心波長の偏光解消された光ビームを受光し、偏光解消された光ビームを、第１の波長範囲よりも広い第２の波長範囲に対する第２の中心波長へ変換する光変換器を含む。システムは、光源に結合された第１のポート、光変換器に結合された第２のポート、および第２の中心波長に従って光ファイバジャイロスコープ（ＦＯＧ）を駆動するために実質的に対称な波長出力を提供する第３のポートを有する対称波長マルチプレクサ（ＳＷＭ）を含む。第１の中心波長の偏光解消された光ビームは、ＳＷＭの第１のポートから第２のポートへ伝播し、第２の中心波長の光は、ＳＷＭの第２のポートから第３のポートへ伝播する。ＳＷＭは、第２の波長範囲にわたって直交軸間のスペクトルの非対称性を軽減する。
【０００８】
さらに別の例において、方法は、対称波長マルチプレクサ（ＳＷＭ）の第１のポートにおいて、第１の波長範囲に対する第１の中心波長の偏光解消された光ビームを受光することを含む。方法は、ＳＷＭの第２のポートにおいて、第１の波長範囲よりも広い第２の波長範囲に対する第２の中心波長の光を受光することを含む。方法は、ＳＷＭの第２のポートから第２の波長範囲に対する第２の中心波長の光を受光することに応答して、ＳＷＭの第３のポートにおいて、実質的に対称的な波長出力（symmetrical wavelength output：ＳＷＯ）を生成することを含む。方法は、ＳＷＯを用いて光ファイバジャイロスコープ（ＦＯＧ）の供給を行うこと（sourcing）を含む。ＳＷＭは、第２の波長範囲にわたって直交軸間のＳＷＯのスペクトルの非対称性を軽減する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】光ファイバジャイロスコープへ安定化光源を提供する装置の例を示す図である。
【図２】光ファイバジャイロスコープへ安定化光源を提供するシステムの例を示す図である。
【図３】対称波長マルチプレクサとして光サーキュレータを利用して安定化光源を提供するシステムの例を示す図である。
【図４】対称波長マルチプレクサとして波長分割アイソレータハイブリッド（ＷＤＩＨ）を利用して安定化光源を提供するシステムの例を示す図である。
【図５】波長分割マルチプレクサの波長非対称性能を表す性能ダイアグラムを示す図である。
【図６】対称波長マルチプレクサとして用いられる光サーキュレータの波長対称性能を表す性能ダイアグラムを示す図である。
【図７】光ファイバジャイロスコープへ安定化光源を提供する方法の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本開示は、光ファイバジャイロスコープ（ＦＯＧ）を駆動するための安定化光源を提供する対称波長マルチプレクサに関する。一態様では、ＳＷＭにおいてファラデー回転子および／またはフィルタを利用して、エルビウム添加ファイバ（または他の希土類ドーピング）により増幅された自然放出（amplified spontaneous emission：ＡＳＥ）光源における光多重化のための光ステアリングを達成する光ファイバジャイロ光源装置およびシステムが提供される。光ファイバジャイロ光源は、ＦＯＧのセンサ部分に調整および安定化された光源を提供する。現在のシステムは、波長に基づいて光を導く融着延伸型カプラを備える波長分割マルチプレクサ（ＷＤＭ）を用いる。しかしながら、現在のシステムは、システムのエラーの原因となる波長の非対称性を生み出す。融着延伸型のアプローチに起因して、ＷＤＭは、大きな偏光依存損失（polarization dependent loss：ＰＤＬ）と、時間および温度による波長不安定性とを生じやすく、これにより、波長非対称性および最終的なジャイロファクタエラーが引き起こされる。
【００１１】
本開示は、ＳＷＭがＷＤＭおよびアイソレータユニットを代替の波長分割構造（例えば、光サーキュレータ）と置き換えて改善されたＰＤＬおよび波長対称性を提供する、光ファイバジャイロセンサのための調整された光源を提供する。代替の波長分割構造は、ＷＤＭと比較して、より高いレベルの波長対称性を提供する。第１の中心波長の偏光解消された光ビームは、次に光源からマルチプレクサとして動作するＳＷＭ（例えば、ファラデー回転子）を通って伝播することになる。ＳＷＭは、光源に第１のポートを通じて接続され、一例においてはエルビウム添加ファイバ（erbium doped fiber：ＥＤＦ）に第２のポートを通じて接続され、光ファイバジャイロ光源の出力に第３のポートを通じて接続されている。第１の中心波長の偏光解消された光ビームは、第１のポートを通って、第２のポートを出てＥＤＦの中へ伝播することになる。ＥＤＦは、光を変換して、第２の中心波長（例えば、１５５０ｎｍ）において広いスペクトルの光を生成する。
【００１２】
第２の中心波長の光ビームは、ＳＷＭの方へ向けられるか、またはＳＷＭから離れる方へ向けられることになる。第１の波長の光ビームからの残りの光を含む、ＳＷＭから離れる方へ向けられる光は、終端されることができる。ＳＷＭの方へ向けられた第２の中心波長の光ビームは、ＳＷＭの第２のポートから入射し、光ファイバジャイロ光源の出力としてのＳＷＭの第３のポートへ通過する。光ファイバジャイロ光源の出力は、ＦＯＧのセンサ部分のための調整された光源を提供する。ＳＷＭを利用することにより、ＷＤＭに起因して発生するスペクトル非対称性の問題およびそれに関連するエラーが低減され、それによりＦＯＧの正確性が向上する。
【００１３】
図１は、光ファイバジャイロスコープへ安定化光源を提供する対称波長マルチプレクサ１００を含む装置の例を示す。対称波長マルチプレクサ（ＳＷＭ）１００は、第１の波長範囲に対する第１の中心波長の偏光解消された光ビームを受光する第１のポート（ポート１）を含む。例えば、第１の中心波長は、約２または３ｎｍの非常に狭い波長範囲にわたる光の１４８０ナノメートル（ｎｍ）（または他の波長）の中心波長として生成されることができる。ＳＷＭ１００の第２のポート（ポート２）は、第１の波長範囲よりも広い第２の波長範囲に対する第２の中心波長の光を受光する。第２の波長は、一例においては１５５０ｎｍにおいて、例えば、さらに約２０ｎｍから５０ｎｍのより広い波長範囲で生成されることができる。
【００１４】
ＳＷＭ１００の第３のポート（ポート３）は、実質的に対称な波長出力を提供して、第２の中心波長を用いて光ファイバジャイロスコープ（ＦＯＧ）を駆動する。ＳＷＭ１００は、第２の波長範囲にわたる波長間のスペクトルの非対称性を軽減する。ポート３の出力からスペクトルの非対称性を低減することにより、ＦＯＧを駆動するために用いられる際、時間および温度によるジャイロスコープのエラーが低減され得る。本明細書で用いられるように、スペクトルの非対称性という用語は、本明細書で説明される第２の波長範囲にわたり生成される光の波長間で発生するエラーを指す。これは、第２の範囲内における異なる波長間の振幅および／または位相エラーを含み得る。波長の非対称性は、融着延伸型ファイバ構造を用いる波長分割マルチプレクサ（ＷＤＭ）に固有の特徴である。ＷＤＭの融着延伸型ファイバ構造とは全く対照的に、ＳＷＭ１００は、ファラデー回転子、一連のバルク光学系、複屈折ウェッジ、磁石、および／または薄膜ミラーのような技術を使用して、ＳＷＭ１００のポート２から実質的に対称な波長出力を生成する。図５の先行技術の性能ダイアグラムは、ＷＤＭの波形の非対称性の態様を示しており、これは図６におけるＳＷＭ１００の波形の対称性の例と対照的である。
【００１５】
一例において、ＳＷＭ１００は、第１のポート、第２のポート、および第３のポートを有する光サーキュレータであってよく、第１の中心波長の偏光解消された光ビームは、光サーキュレータの第１のポートから第２のポートへ伝播し、第２の中心波長の光は、光サーキュレータの第２のポートから第３のポートへ伝播する。別の例において、ＳＷＭ１００は、第１のポート、第２のポート、および第３のポートを有する波長分割アイソレータハイブリッド（wavelength divisions isolator hybrid：ＷＤＩＨ）であってよく、第１の中心波長の偏光解消された光ビームは、ＷＤＩＨの第１のポートから第２のポートへ伝播し、第２の中心波長の光は、ＷＤＩＨの第２のポートから第３のポートへ伝播する。光サーキュレータおよびＷＤＩＨの例は、図３および図４にそれぞれ示されている。
【００１６】
図２は、光ファイバジャイロスコープへ安定化光源を提供するシステム２００の例を示す。本明細書で前に説明したように、１、２、および３とラベル付けされたポートを有するＳＷＭ２１０が提供される。光源２１４は、第１の波長範囲（例えば、＋／−２ｎｍ）に対する第１の中心波長（例えば、１４８０ｎｍ）の光ビームを生成するために提供され得る。一例において、光源２１４は、レーザダイオードモジュール（ＬＤＭ）２１６を含み得る。光ファイバ回折格子２２０（例えば、ブラッググレーティング）が、波長安定化のために第１の中心波長の光ビームの経路に配置されて、第１の中心波長の安定化された光ビームを生成することができる。ファイバカプラの例は、２２４に示されており、一例において４５度の位相シフトを生じさせる。また、波長板２３０（例えば、ファイバのセクション）が、偏光解消のために第１の中心波長の安定化された光ビームの経路に挿入されて、ＳＷＭ２１０のポート１に入射する第１の中心波長の偏光解消された光ビームを生成することができる。波長板２３０は、１／４波長板であってよく、例えば偏波保持光ファイバとして実装されてもよい。
【００１７】
光変換器２４０は、ＳＷＭ２１０のポート２を介して第１の中心波長の偏光解消された光ビームを受光し、偏光解消された光ビームを、第１の波長範囲よりも広い第２の波長範囲に対する第２の中心波長へ変換する。光変換器２４０は、ファイバクリーブ２５０を介して終端されることができる。一例において、光変換器２４０は、シングルモードファイバとして実装され得る。光変換器は、偏光解消された光ビームを第１の波長範囲よりも広い第２の波長範囲に対する第２の中心波長へ変換するエルビウム添加ファイバ（ＥＤＦ）またはイットリウム添加ファイバ（yttrium doped fiber：ＹＤＦ）を含み得る。ＳＷＭ２１０の第３のポートにより駆動される光カプラ２６０（例えば、１×３カプラ）が提供され、光ファイバジャイロスコープ（ＦＯＧ）を駆動するための、Ｘ、Ｙ、およびＺジャイロ信号として示されるセンサ信号を生成することができる。一例において、別個のＬｙｏｔデポラライザ１、２、および３がそれぞれ提供され、センサ信号を調整してＦＯＧを駆動することができ、ＦＯＧは、一例において光ファイバセンシングコイルへ接続される多機能集積光学チップ（ＭＩＯＣ）として実装され得る。別の例において、Ｌｙｏｔデポラライザ１、２、および３は、ＦＯＧがカプラ２６０を介して直接駆動されることにより取り除くことが可能である。
【００１８】
図３は、安定化光源を提供する対称波長マルチプレクサとしての光サーキュレータを利用するシステム３００の例を示す。簡潔にするために、システム３００の各構成要素は、図２に関してその説明が提供されているためここでは説明されない。この例において、ＳＷＭは、第１のポート（１）、第２のポート（２）、および第３のポート（３）を有する光サーキュレータ３１０である。本明細書で説明される第１の中心波長の偏光解消された光ビームは、光サーキュレータ３１０の第１のポートから第２のポートへ伝播し、第２の中心波長の光は、光サーキュレータの第２のポートから第３のポートへ伝播する。
【００１９】
図４は、安定化光源を提供する対称波長マルチプレクサとしての波長分割アイソレータハイブリッド（ＷＤＩＨ）を利用するシステム４００の例を示す。簡潔にするために、システム４００の各構成要素は、図２に関してその説明が提供されているためここでは説明されない。この例において、ＳＷＭは、第１のポート（１）、第２のポート（２）、および第３のポート（３）を有する波長分割アイソレータハイブリッド（ＷＤＩＨ）４１０である。本明細書で説明される第１の中心波長の偏光解消された光ビームは、ＷＤＩＨ４１０の第１のポートから第２のポートへ伝播し、第２の中心波長の光は、ＷＤＩＨの第２のポートから第３のポートへ伝播する。
【００２０】
図５は、波長分割マルチプレクサ（ＷＤＭ）の波長の非対称性能を表す性能ダイアグラム５００を示す。Ｘ軸は偏光ループコントローラのパドル角を度数で示し、Ｙ軸は波長偏差をナノメートルで示す。ＷＤＭからの出力は偏光子を通じて供給され、スペクトラムアナライザにより分析されてダイアグラム５００が生成された。本明細書で前述したように、ＷＤＭの溶融延伸型ファイバ構造によりスペクトル非対称性が生じるため、図示のように波形出力には約０．３２ナノメートルの偏差がある。前述のように、スペクトルの非対称性は、本明細書に記載の第２の波長範囲にわたり生成される光の波長間で発生するエラーを指す。これは、第２の範囲内の異なる波長間の振幅および／または位相エラーを含み得る。波長の非対称性は、融着延伸型ファイバ構造を用いる波長分割マルチプレクサ（ＷＤＭ）に固有の特徴であり、これは、ダイアグラム５００に示される０．３２ナノメートルの偏差を生み出す。
【００２１】
図６は、対称波長マルチプレクサ（ＳＷＭ）として用いられる光サーキュレータの波長対称性能を表す性能ダイアグラム６００を示す。図５と同様に、Ｘ軸はパドル角を度数で示し、Ｙ軸は波長偏差をナノメートルで示す。この例においては、ＳＷＭからの出力は偏光子を通じて供給され、スペクトラムアナライザにより分析されてダイアグラム６００が生成された。ＳＷＭ（例えば、光サーキュレータ）のファラデー回転子構造によりＳＷＭの出力においてスペクトル対称性が提供されるため、図示のように波形出力には約０．０３ナノメートルの偏差があり、これは、図５に示されるＷＤＭの融着延伸型の性能と全く対照的である。ファラデー回転子に加えて、本明細書に記載のＳＷＭは、一連のバルク光学系、複屈折ウェッジ、磁石、および／または薄膜ミラーを含むことができ、ＳＷＭから実質的に対称な波長出力を生成する。
【００２２】
上記の構造的および機能的特徴を考慮して、方法の例が図７を参照してよりよく理解されるであろう。説明を簡単にするために、方法は順次実行されるものとして示され説明されているが、方法の一部は、本明細書に示し説明したものとは異なる順序で、および／または同時に行うことができるので、方法が示された順序によって限定されないことを理解および認識されたい。
【００２３】
図７は、光ファイバジャイロスコープへ安定化光源を提供するための方法７００を示す。方法７００は、７１０において、対称波長マルチプレクサ（ＳＷＭ）の第１のポートにおいて（例えば、図１のＳＷＭ１００のポート１を介して）第１の波長範囲に対する第１の中心波長の偏光解消された光ビームを受光することを含む。方法７００は、７２０において、ＳＷＭの第２のポートにおいて（例えば、図１のＳＷＭ１００のポート２を介して）第１の波長範囲よりも広い第２の波長範囲に対する第２の中心波長の光を受光することを含む。方法７００は、７３０において、ＳＷＭの第２のポートから第２の波長範囲に対する第２の中心波長の光を受光することに応答して、ＳＷＭの第３のポートにおいて（例えば、図１のＳＷＭ１００のポート３を介して）実質的に対称な波長出力（ＳＷＯ）を生成することを含む。方法７００は、７４０において、ＳＷＯを用いて（例えば、図１のＳＷＭ１００のポート３を介して）光ファイバジャイロスコープ（ＦＯＧ）の供給を行うことを含む。前述のように、ＳＷＭは、第２の波長範囲にわたって直交軸間のＳＷＯのスペクトルの非対称性を軽減する。
【００２４】
一例において、ＳＷＭは、第１のポート、第２のポート、および第３のポートを有する光サーキュレータであってよく、第１の中心波長の偏光解消された光ビームは、光サーキュレータの第１のポートから第２のポートへ伝播し、第２の中心波長の光は、光サーキュレータの第２のポートから第３のポートへ伝播する。別の例において、ＳＷＭは、第１のポート、第２のポート、および第３のポートを有する波長分割アイソレータハイブリッド（ＷＤＩＨ）であってよく、第１の中心波長の偏光解消された光ビームは、ＷＤＩＨの第１のポートから第２のポートへ伝播し、第２の中心波長の光は、ＷＤＩＨの第２のポートから第３のポートへ伝播する。
【００２５】
上記の説明は例示である。もちろん、構成要素または方法の考えられるあらゆる組み合わせを説明することは不可能であるが、当業者は多くのさらなる組み合わせおよび置換が可能であることを認識するであろう。したがって、本開示は、添付の特許請求の範囲を含む本出願の範囲内に含まれるすべてのそのような代替形態、修正形態、および変形形態を包含することを意図している。本明細書で使用されているように、用語「含む」は、含むことを意味するが、それに限られない。用語「基づく」は、少なくとも部分的に基づいていることを意味する。加えて、本開示または請求項が、「１つの」、「第１の」、または「別の」要素、またはその均等物を記載する場合、そのような要素が１つまたは複数含まれており、２つ以上のそのような要素を必要ともしないし、除外もしないと解釈されるべきである。
【符号の説明】
【００２６】
１００、２１０  対称波長マルチプレクサ
２１４  光源
２１６  レーザダイオードモジュール
２４０  光変換器
２６０  光カプラ
３００  システム
３１０  光サーキュレータ
４１０  波長分割アイソレータハイブリッド
【図１】
2019184599.tif 000003
【図２】
2019184599.tif 000004
【図３】
2019184599.tif 000005
【図４】
2019184599.tif 000006
【図５】
2019184599.tif 000007
【図６】
2019184599.tif 000008
【図７】
2019184599.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成31年3月29日(2019.3.29)
【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】
第１の波長範囲に対する第１の中心波長の偏光解消された光ビームを受光する第１のポートを含む対称波長マルチプレクサ（ＳＷＭ）を備える装置であって、
前記ＳＷＭは、光サーキュレータであり、
前記ＳＷＭの第２のポートは、前記第１の波長範囲よりも広い第２の波長範囲に対する第２の中心波長の光を受光し、
前記ＳＷＭの第３のポートは、前記第２の中心波長に従って光ファイバジャイロスコープ（ＦＯＧ）を駆動するために実質的に対称な波長出力を有する光を提供し、前記第１の中心波長の偏光解消された光ビームは、前記ＳＷＭの第１のポートから第２のポートへ伝播し、前記第２の中心波長の光は、前記ＳＷＭの第２のポートから第３のポートへ伝播し、前記ＳＷＭは、第２の波長の直交軸間のスペクトルの非対称性を軽減する、装置。
【請求項２】
前記第１の波長範囲に対する第１の中心波長の光ビームを生成するための光源をさらに備え、前記光源は、レーザダイオードモジュール（ＬＤＭ）である、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記第１の中心波長の偏光解消された光ビームを受光し、前記偏光解消された光ビームを、前記第１の波長範囲よりも広い第２の波長範囲に対する第２の中心波長へ変換する光変換器をさらに備え、前記光変換器は、シングルモードファイバとして実装されている、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記光変換器は、前記偏光解消された光ビームを前記第１の波長範囲よりも広い第２の波長範囲に対する第２の中心波長へ変換するエルビウム添加ファイバ（ＥＤＦ）またはイットリウム添加ファイバ（ＹＤＦ）を含む、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記ＳＷＭの第３のポートにより駆動されて、光ファイバジャイロスコープ（ＦＯＧ）を駆動するためのセンサ信号を生成する光カプラをさらに備える、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記ＦＯＧを駆動するためのセンサ信号を調整する別個のＬｙｏｔデポラライザをさらに備える、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
第１の波長範囲に対する第１の中心波長の偏光解消された光ビームを生成する光源と、
前記第１の中心波長の偏光解消された光ビームを受光し、前記偏光解消された光ビームを、前記第１の波長範囲よりも広い第２の波長範囲に対する第２の中心波長へ変換する光変換器と、
前記光源に結合された第１のポート、前記光変換器に結合された第２のポート、および前記第２の中心波長に従って光ファイバジャイロスコープ（ＦＯＧ）を駆動するために実質的に対称な波長出力を有する光を提供する第３のポートを有し、波長分割アイソレータハイブリッド（ＷＤＩＨ）に対応する対称波長マルチプレクサ（ＳＷＭ）と
を備えるシステムであって、前記第１の中心波長の偏光解消された光ビームは、前記ＳＷＭの第１のポートから第２のポートへ伝播し、前記第２の中心波長の光は、前記ＳＷＭの第２のポートから第３のポートへ伝播し、前記ＳＷＭは、前記第２の波長範囲にわたって直交軸間のスペクトルの非対称性を軽減する、システム。
【請求項８】
前記光変換器は、シングルモードファイバとして実装されている、請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記光変換器は、前記偏光解消された光ビームを前記第１の波長範囲よりも広い第２の波長範囲に対する第２の中心波長へ変換するエルビウム添加ファイバ（ＥＤＦ）またはイットリウム添加ファイバ（ＹＤＦ）を含む、請求項７に記載のシステム。
【請求項１０】
前記ＳＷＭの第３のポートにより駆動されて、光ファイバジャイロスコープ（ＦＯＧ）を駆動するためのセンサ信号を生成する光カプラをさらに備える、請求項７に記載のシステム。
【請求項１１】
対称波長マルチプレクサ（ＳＷＭ）の第１のポートにおいて、第１の波長範囲に対する第１の中心波長の偏光解消された光ビームを受光することであって、前記ＳＷＭは、光サーキュレータである、前記受光すること、
前記ＳＷＭの第２のポートにおいて、前記第１の波長範囲よりも広い第２の波長範囲に対する第２の中心波長の光を受光すること、
前記ＳＷＭの第２のポートから前記第２の波長範囲に対する第２の中心波長の光を受光することに応答して、前記ＳＷＭの第３のポートにおいて、実質的に対称的な波長を有する光を生成すること、
前記光を用いて光ファイバジャイロスコープ（ＦＯＧ）の供給を行うこと
を含む方法であって、前記ＳＷＭは、前記第２の波長範囲にわたって直交軸間の前記光のスペクトルの非対称性を軽減する、方法。
【請求項１２】
前記ＳＷＭの第２のポートにおいて、前記第１の波長範囲よりも広い第２の波長範囲に対する第２の中心波長の光を受光するためのシングルモードファイバを用いることをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記偏光解消された光ビームを前記第１の波長範囲よりも広い第２の波長範囲に対する第２の中心波長へ変換するエルビウム添加ファイバ（ＥＤＦ）またはイットリウム添加ファイバ（ＹＤＦ）を用いることをさらに含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記ＳＷＭの第３のポートからセンサ信号を生成して、前記ＦＯＧを駆動することをさらに含む、請求項１１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】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
上記の説明は例示である。もちろん、構成要素または方法の考えられるあらゆる組み合わせを説明することは不可能であるが、当業者は多くのさらなる組み合わせおよび置換が可能であることを認識するであろう。したがって、本開示は、添付の特許請求の範囲を含む本出願の範囲内に含まれるすべてのそのような代替形態、修正形態、および変形形態を包含することを意図している。本明細書で使用されているように、用語「含む」は、含むことを意味するが、それに限られない。用語「基づく」は、少なくとも部分的に基づいていることを意味する。加えて、本開示または請求項が、「１つの」、「第１の」、または「別の」要素、またはその均等物を記載する場合、そのような要素が１つまたは複数含まれており、２つ以上のそのような要素を必要ともしないし、除外もしないと解釈されるべきである。本開示の技術思想を以下に付記する。
［付記１］
第１の波長範囲に対する第１の中心波長の偏光解消された光ビームを受光する第１のポートを含む対称波長マルチプレクサ（ＳＷＭ）を備える装置であって、
前記ＳＷＭの第２のポートは、前記第１の波長範囲よりも広い第２の波長範囲に対する第２の中心波長の光を受光し、
前記ＳＷＭの第３のポートは、前記第２の中心波長に従って光ファイバジャイロスコープ（ＦＯＧ）を駆動するために実質的に対称な波長出力を提供し、前記第１の中心波長の偏光解消された光ビームは、前記ＳＷＭの第１のポートから第２のポートへ伝播し、前記第２の中心波長の光は、前記ＳＷＭの第２のポートから第３のポートへ伝播し、前記ＳＷＭは、第２の波長の直交軸間のスペクトルの非対称性を軽減する、装置。
［付記２］
前記ＳＷＭは、第１のポート、第２のポート、および第３のポートを有する光サーキュレータであり、前記第１の中心波長の偏光解消された光ビームは、前記光サーキュレータの第１のポートから第２のポートへ伝播し、前記第２の中心波長の光は、前記光サーキュレータの第２のポートから第３のポートへ伝播する、付記１に記載の装置。
［付記３］
前記ＳＷＭは、第１のポート、第２のポート、および第３のポートを有する波長分割アイソレータハイブリッド（ＷＤＩＨ）であり、前記第１の中心波長の偏光解消された光ビームは、前記ＷＤＩＨの第１のポートから第２のポートへ伝播し、前記第２の中心波長の光は、前記ＷＤＩＨの第２のポートから第３のポートへ伝播する、付記１に記載の装置。
［付記４］
前記第１の波長範囲に対する第１の中心波長の光ビームを生成するための光源をさらに備え、前記光源は、レーザダイオードモジュール（ＬＤＭ）である、付記１に記載の装置。
［付記５］
前記第１の中心波長の偏光解消された光ビームを受光し、前記偏光解消された光ビームを、前記第１の波長範囲よりも広い第２の波長範囲に対する第２の中心波長へ変換する光変換器をさらに備え、前記光変換器は、シングルモードファイバとして実装されている、付記１に記載の装置。
［付記６］
前記光変換器は、前記偏光解消された光ビームを前記第１の波長範囲よりも広い第２の波長範囲に対する第２の中心波長へ変換するエルビウム添加ファイバ（ＥＤＦ）またはイットリウム添加ファイバ（ＹＤＦ）を含む、付記５に記載の装置。
［付記７］
前記ＳＷＭの第３のポートにより駆動されて、光ファイバジャイロスコープ（ＦＯＧ）を駆動するためのセンサ信号を生成する光カプラをさらに備える、付記１に記載の装置。
［付記８］
前記ＦＯＧを駆動するためのセンサ信号を調整する別個のＬｙｏｔデポラライザをさらに備える、付記１に記載の装置。
［付記９］
第１の波長範囲に対する第１の中心波長の偏光解消された光ビームを生成する光源と、
前記第１の中心波長の偏光解消された光ビームを受光し、前記偏光解消された光ビームを、前記第１の波長範囲よりも広い第２の波長範囲に対する第２の中心波長へ変換する光変換器と、
前記光源に結合された第１のポート、前記光変換器に結合された第２のポート、および前記第２の中心波長に従って光ファイバジャイロスコープ（ＦＯＧ）を駆動するために実質的に対称な波長出力を提供する第３のポートを有する対称波長マルチプレクサ（ＳＷＭ）と
を備えるシステムであって、前記第１の中心波長の偏光解消された光ビームは、前記ＳＷＭの第１のポートから第２のポートへ伝播し、前記第２の中心波長の光は、前記ＳＷＭの第２のポートから第３のポートへ伝播し、前記ＳＷＭは、前記第２の波長範囲にわたって直交軸間のスペクトルの非対称性を軽減する、システム。
［付記１０］
前記ＳＷＭは、第１のポート、第２のポート、および第３のポートを有する光サーキュレータであり、前記第１の中心波長の偏光解消された光ビームは、前記光サーキュレータの第１のポートから第２のポートへ伝播し、前記第２の中心波長の光は、前記光サーキュレータの第２のポートから第３のポートへ伝播する、付記９に記載のシステム。
［付記１１］
前記ＳＷＭは、第１のポート、第２のポート、および第３のポートを有する波長分割アイソレータハイブリッド（ＷＤＩＨ）であり、前記第１の中心波長の偏光解消された光ビームは、前記ＷＤＩＨの第１のポートから第２のポートへ伝播し、前記第２の中心波長の光は、前記ＷＤＩＨの第２のポートから第３のポートへ伝播する、付記９に記載のシステム。
［付記１２］
前記光変換器は、シングルモードファイバとして実装されている、付記９に記載のシステム。
［付記１３］
前記光変換器は、前記偏光解消された光ビームを前記第１の波長範囲よりも広い第２の波長範囲に対する第２の中心波長へ変換するエルビウム添加ファイバ（ＥＤＦ）またはイットリウム添加ファイバ（ＹＤＦ）を含む、付記９に記載のシステム。
［付記１４］
前記ＳＷＭの第３のポートにより駆動されて、光ファイバジャイロスコープ（ＦＯＧ）を駆動するためのセンサ信号を生成する光カプラをさらに備える、付記９に記載のシステム。
［付記１５］
対称波長マルチプレクサ（ＳＷＭ）の第１のポートにおいて、第１の波長範囲に対する第１の中心波長の偏光解消された光ビームを受光すること、
前記ＳＷＭの第２のポートにおいて、前記第１の波長範囲よりも広い第２の波長範囲に対する第２の中心波長の光を受光すること、
前記ＳＷＭの第２のポートから前記第２の波長範囲に対する第２の中心波長の光を受光することに応答して、前記ＳＷＭの第３のポートにおいて、実質的に対称的な波長出力（ＳＷＯ）を生成すること、
前記ＳＷＯを用いて光ファイバジャイロスコープ（ＦＯＧ）の供給を行うこと
を含む方法であって、前記ＳＷＭは、前記第２の波長範囲にわたって直交軸間の前記ＳＷＯのスペクトルの非対称性を軽減する、方法。
［付記１６］
前記ＳＷＭは、第１のポート、第２のポート、および第３のポートを有する光サーキュレータであり、前記第１の中心波長の偏光解消された光ビームは、前記光サーキュレータの第１のポートから第２のポートへ伝播し、前記第２の中心波長の光は、前記光サーキュレータの第２のポートから第３のポートへ伝播する、付記１５に記載の方法。
［付記１７］
前記ＳＷＭは、第１のポート、第２のポート、および第３のポートを有する波長分割アイソレータハイブリッド（ＷＤＩＨ）であり、前記第１の中心波長の偏光解消された光ビームは、前記ＷＤＩＨの第１のポートから第２のポートへ伝播し、前記第２の中心波長の光は、前記ＷＤＩＨの第２のポートから第３のポートへ伝播する、付記１５に記載の方法。
［付記１８］
前記ＳＷＭの第２のポートにおいて、前記第１の波長範囲よりも広い第２の波長範囲に対する第２の中心波長の光を受光するためのシングルモードファイバを用いることをさらに含む、付記１５に記載の方法。
［付記１９］
前記偏光解消された光ビームを前記第１の波長範囲よりも広い第２の波長範囲に対する第２の中心波長へ変換するエルビウム添加ファイバ（ＥＤＦ）またはイットリウム添加ファイバ（ＹＤＦ）を用いることをさらに含む、付記１８に記載の方法。
［付記２０］
前記ＳＷＭの第３のポートからセンサ信号を生成して、前記ＦＯＧを駆動することをさらに含む、付記１６に記載の方法。