(57)【要約】      （修正有）【課題】バイアスを安定させた共振器光ファイバ・ジャイロスコープを提供する。【解決手段】共振器光ジャイロスコープ１００が、第１の光ソース１１２と、第１の光ソース１１２に接続したファイバー光学リング共振器１１０と、ファイバー光学リング共振器１１０の出力に接続した第１の光検出器１１４と、第１の入力光分極化サーボ１２０とを有し、第１の入力光分極化サーボ１２０からの光ビームが循環の第１の方向のファイバー光学共振器リング１１０に発射されるように、ファイバー光学リング共振器１１０は第１の入力光分極化サーボ１２０を介して第１の光ソース１１２に連結し、第一入力分極化サーボ１２０は、複屈折変調器１２４で、光ビームの入力偏光状態の２つのコンポーネントの間において、変調している周波数ωｍで位相シフトを変調する。【選択図】図１
2015155893.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
分極化適合共振器ファイバー光学ジャイロスコープ（ＲＦＯＧ）であって、ジャイロスコープが、
第１の光ソース（１１２）と、
第１の光ソース（１１２）に接続したファイバー光学リング共振器（１１０）と、
ファイバー光学リング共振器（１１０）の出力に接続した第１の光検出器（１１４）であって、第１の光検出器（１１４）が第１の光検出器（１１４）で測定される光学強度の関数として変化する電気信号を出力することを特徴とする第１の光検出器（１１４）と、  第１の入力光分極化サーボ（１２０）であって、
第１の入力光分極化サーボ（１２０）からの光ビームが循環の第１の方向のファイバー光学の共振器リング（１１０）に発射されるように、ファイバー光学のリング共振器（１１０）は第１の入力光分極化サーボ（１２０）を介して第１の光ソース（１１２）に連結し、
第一入力分極化サーボ（１２０）は、変調している周波数ωｍで光ビームの入力偏光状態の２つのコンポーネントの間に位相シフトを変調する複屈折変調器（１２４）から成り、電気信号において、測定される変調している周波数ωｍの第１の高調波を０の方へ駆動するように複屈折変調器（１２４）は更に制御され、
第一入力分極化サーボ（１２０）は各々と関連して入力偏光状態の２つのコンポーネントの振幅を調整する調整可能な１／２の波長板（１２２）から更に成り、ファイバー光学リング共振器（１１０）に連結する電気信号および第2の光ソース（１１２'）において、測定されるピークの光学強度を最大にするために、調整可能な１／２の波長板（１２２）は制御される、ことを特徴とする第１の入力光分極化サーボ（１２０）と、
ファイバー光学リング共振器（１１０）に接続された第2の光ソース（１１２’）と、
第2の光検出器（１１４'）であって、第2の光検出器（１１４'）が第2の光検出器（１１４'）で測定される光学強度の関数として変化する第2の電気信号を出力することを特徴とする第2の光検出器（１１４'）と、
第2の入力光分極化サーボ（１２０'）と、
を有し、
第2の入力光分極化サーボ（１２０'）からの第2の光ビームが循環の第１の方向から反対側の循環の第2の方向のファイバー光学の共振器リング（１１０）に発射されるように、ファイバー光学のリング共振器（１１０）は第2の入力光分極化サーボ（１２０’）を介して第2の光ソース（１１２’）に連結され、
第2の入力分極化サーボ（１２０’）は第2の変調している周波数ωｍ２で第2の光ビームの入力偏光状態の２つのコンポーネントの間に第2の位相シフトを変調する第2の複屈折変調器（１２４’）から成り、第2の電気信号において、測定される第2の変調している周波数ωｍ２の第１の高調波を０の方へ駆動するように第2の複屈折変調器（１２４’）は更に制御され、第2の入力分極化サーボは各々と関連して第2の光ビームの入力偏光状態の２つのコンポーネントの振幅を調整する第2の調整可能な１／２の波長板（１２２'）から更に成り、第2の電気信号において、測定されるピークの光学強度を最大にするために第2の調整可能な１／２の波長板（１２２'）が制御される、
ことを特徴とするジャイロスコープ。
【請求項２】
前記第１の入力光分極化サーボ（１２０）が更に、
時間変化関数ΔΦｍｃｏｓ（ωｍｔ）によって、特徴づけられた第１の電圧コンポーネントを出力するシヌソイド・ジェネレータ（１３２）であって、ΔΦｍが選択された振幅であり、ωｍが変調周波数であることを特徴とするシヌソイド・ジェネレータ（１３２）と、
第１の光検出器（１１４）に接続された第１の高調波復調器（１２６）であって、第１の高調波復調器は変調周波数ωｍで第１の光検出器（１１４）から電気信号を復調することを特徴とする第１の高調波復調器（１２６）と、第１の高調波復調器の出力から第2の電圧コンポーネントΔΦ０を出力するインテグレータ（１５０）と、
を有し、
複屈折変調器（１２４）により適用される光ビームの入力偏光状態の２つのコンポーネント間の位相シフトが、第2の電圧コンポーネントを有する第１の電圧コンポーネントの和により制御される、
ことを特徴とする請求項１に記載のジャイロスコープ。
【請求項３】
発射光の入力偏光状態を共振器ファイバー光学ジャイロスコープの共振器偏光状態と合わせるための方法であって、
ファイバー光学リング共振器（１１０）に偏光された光線を発射する（２１０）ステップと、
ファイバー光学リング共振器（１１０）の出力から光学強度を検出する（２２０）ステップと、
ωｍの変調周波数で複屈折変調器（１２４）を有する偏光された光線の偏光状態の２つのコンポーネントの間に位相シフトを変調する（２３０）ステップと、
ファイバー光学のリング共振器（１１０）の出力の光学強度から観察される変調周波数ωｍの第１の高調波を最小化するように複屈折変調器（１２４）を駆動する（２４０）ステップと、
調整可能な１／２の波長板（１２２）を偏光素子の第2の分極化するコンポーネントに関して偏光素子の第１の分極化するコンポーネントの相対的な振幅を調整するために制御する（２５０）ステップと、ファイバー光学のリング共振器（１１０）の出力の光学強度から観察されるピークの光学強度を最大にするために調整可能な１／２の波長板（１２２）を駆動する（２６０）ステップと、を有し、
前記ファイバー光学のリング共振器（１１０）の出力の光学強度から観察される変調周波数ωｍの第１の高調波を最小化するように複屈折変調器（１２４）を駆動するステップが更に、
変調周波数ωｍで光検出器から電気信号を復調するステップと、最低限に復調することから検出される変調周波数ωｍの第１の高調波を駆動するように偏光状態の２つのコンポーネント間の位相シフトが調整するステップと、を備え、
前記ファイバー光学のリング共振器（１１０）の出力の光学強度から観察されるピークの光学強度を最大にするために調整可能な１／２の波長板（１２２）を駆動する（２６０）ステップが更に、
電気信号のデジタル・サンプルからピークの光学強度を算出するステップと、調整可能な１／２の波長板（１２２）をピークの光学強度に基づいて各々と関連して入力偏光状態の２つのコンポーネントの振幅を調整するために制御するステップと、
を備えることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[0001]  市販ナビゲーション・アプリケーションにおいて、低コスト、小型のナビゲーション級のジャイロスコープを開発する継続的必要性がある。
【背景技術】
【０００２】
共振器光ファイバ・ジャイロ（ＲＦＯＧ）は、それらの必要性を満たすことがありえる１つのジャイロスコープ技術である。ＲＦＯＧにおいて、リング共振器は、時計回りのおよび（ｃｗ）反時計回りの（ｃｃｗ）方向のリング共振器との間で、光結合に、ファイバー光学のコイルおよびカプラを用いて形成される。少なくとも２つの入力光ウェーブは、それぞれｃｗおよびｃｃｗ方向のリング共振器の共鳴に、周波数同調する。２つの方向の共鳴周波数を各入力ビームをそれらに同調させることで測定した後に、入力ビーム周波数は比較される。そして、違いは共振器コイルの回転率と比例している。ジャイロスコープが回転していないときでも、ＲＦＯＧバイアスにおいて、不安定性は示された回転率出力として明らかにされる。
【０００３】
[0002]  上述の理由に関し、明細書を読み込んで理解すると、即座に、当業者にとって明らかになる他の理由に関し、従来技術において、改良されたシステムおよび方法がＲＦＯＧバイアス不安定性に対処する必要性がある。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
[0003]  現在の本発明の実施形態は、分極化適合共振器ファイバー光学ジャイロスコープに関し方法および装置を提供して、以下の明細書を読み込んで、研究することにより理解される。
【０００５】
[0004]  
ある実施形態では、分極化適合共振器ファイバー光学ジャイロスコープ（ＲＦＯＧ）を包含し、該ジャイロスコープが、
第１の光ソース（１１２）と、
第１の光ソース（１１２）に接続したファイバー光学リング共振器（１１０）と、
ファイバー光学リング共振器（１１０）の出力に接続した第１の光検出器（１１４）であって、第１の光検出器（１１４）が第１の光検出器（１１４）で測定される光学強度の関数として変化する電気信号を出力することを特徴とする第１の光検出器（１１４）と、  第１の入力光分極化サーボ（１２０）と、を有し、
第１の入力光分極化サーボ（１２０）からの光ビームが循環の第１の方向のファイバー光学の共振器リング（１１０）に発射されるように、ファイバー光学のリング共振器（１１０）は第１の入力光分極化サーボ（１２０）を介して第１の光ソース（１１２）に連結し、
第一入力分極化サーボ（１２０）は、変調している周波数ωｍで光ビームの入力偏光状態の２つのコンポーネントの間に位相シフトを変調する複屈折変調器（１２４）から成り、電気信号において、測定される変調している周波数ωｍの第１の高調波を０の方へ駆動するように複屈折変調器（１２４）は更に制御され、
第一入力分極化サーボ（１２０）は各々と関連して入力偏光状態の２つのコンポーネントの振幅を調整する調整可能な１／２の波長板（１２２）から更に成り、ファイバー光学リング共振器（１１０）に連結する電気信号および第2の光ソース（１１２'）において、測定されるピークの光学強度を最大にするために、調整可能な１／２の波長板（１２２）は制御される、ことを特徴とする。
【０００６】
[0005]  現在の発明の実施形態は、より直ちにより容易によく理解され、および更なる利点およびその使用で明らかな、好ましい実施形態で以下の図の説明からみて考慮される。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、現在の開示の一実施形態の分極化適合共振器ファイバー光学ジャイロスコープを例示しているブロック図である。
【図２】図２は、現在の開示の一実施形態の方法を例示しているフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
[0008]  一般の習慣に従って、さまざまな記載された特徴は、一定の縮尺で描かれず、現在の本発明に関連する特徴を強調するよぷに描かれる。参照番号・文字は図およびテキストの全体にわたって同じエレメントを意味する。
【０００９】
[0009]  以下の詳細な説明において、リファレンスは、添付の図面にその一部の様態がなされ、いずれも本発明が実施されることができる特定の実施形態を介して示され得る。これらの実施形態は当業者は本発明を実施できるように充分詳細に記載され、他の実施形態が利用されることができ、論理的、機械的および電気的変化が現在の本発明の要旨を逸脱しない範囲でされることができることを理解すべきである。以下の詳細な説明は、従って、限定的にとられないことである。
【００１０】
[0010]  回転を測定するために用いるジャイロスコープのリング共振器の範囲内で、広がる光の分極化から、ＲＦＯＧのバイアス不安定性の主な原因の１つが生じる。ＲＦＯＧの示された回転率におけるエラーは、ファイバー・リング共振器の共振偏光状態を有するｃｗおよびｃｃｗ方向において、光の入力偏光状態の不完全な重なりによって、生じることがありえる。各方向のウェーブがそうである入力光の偏光状態が共振器偏光状態と合うとき、ＲＦＯＧの分極化挙動によるエラーは非常に低減させられることがありえ、または全く取り除かれることがありえる。
【００１１】
[0011]  この適合された状態を成し遂げることに関する１つの問題は、それが共振器への入力で正確な所望の偏光状態において、ないようにする共振器への入力ビーム経路の中に、分極化クロスカプリングがあるということである。入力リード（入力リードの複屈折の熱的に誘導された変動と同様に）のこのクロスカプリングの存在は入力光ウェーブ偏光状態に時間とともに変動させることがありえ、変化するために共振器の偏光状態に入力光の組み合わせを生じさせる。クロスカプリング自体の大きさは、時間とともに変化することがありえる。さらにまた、入力光状態が共振器の入口で完全に安定であった場合であっても、その入力の共振器内部の偏光状態は時間とともに変化することがありえ、変化するために入力偏光状態を有する重なりを生じさせる。
【００１２】
[0012]  ＲＦＯＧの中でバイアス不安定性を低減させているリング共振器の範囲内で入力光を１つの分極化モードに極めて正確に乗り出させることに関し、本願明細書において、記載される各種実施形態は、システムおよび方法を提供する。後述するように、これらの実施形態の一つ以上は常にｃｗの入力偏光状態を調整するためにアクティブ・フィードバックを使用し、リング共振器の所望の偏光状態に追跡して、マッチするように、ｃｃｗはビームを入力する。
【００１３】
[0013]  図１は、現在の本発明の一実施形態の分極化適合共振器ファイバー光学ジャイロスコープ（ＲＦＯＧ）１００を例示しているフローチャートである。ＲＦＯＧ１００は、第１の入力光分極化サーボ１２０を介して第１の光ソース１１２に連結するファイバー光学の共振器リング１１０を備える。（１１６で示される）光ウェーブは、入力リード１１７による入力光分極化サーボ１２０から出て、共振器それらが時計回りの（ＣＷ）方向のリング１１０周辺で循環するリング１１０に発射される。一部分の循環ＣＷ光ウェーブは、共振器リング１１０（１１８で示される）から連結されることがありえ、光検出器１１４により検出されることがありえる。
【００１４】
[0014]  説明を簡単にするため、ＲＦＯＧ１００のＣＷオペレーションに関連したコンポーネントだけを以下に詳細に述べる。しかしながら、図１に示すように、ＲＦＯＧ１００は、反時計回りのコンポーネントの対称形の一組から成る。第2の入力光分極化サーボ１２０’を介してすなわち、ファイバー光学の共振器リング１１０は、第2の光ソース１１２’にも連結する。入力リード１１７’に（１１６’で示される）光ウェーブは、入力光分極化サーボ１２０’から出て、共振器リング１１０に発射する。この光ビームは、反時計回りの（ＣＣＷ）方向のリング１１０周辺で循環する。一部分の循環ＣＣＷ光ウェーブは、共振器リング１１０から連結されて、光検出器１１４’により検出される。プライミング（'）の基準指標（すなわち、x'）CCW動作に関連する要素を示すために使用される。入力光の偏光のサーボ120に関連付けられたプライミングの各コンポーネント（例えば、１１３’、１１６’、１１７’、１２２’、１２４’、１２６’、１３０’、１３２’、１５０’、１７１’、１７２’、１７４’および１７５’）は、それらの動作が、光ビームを循環CCWの起動にも適用可能であり、入力光の偏光120をサーボするためのそれらのような名前の非プライミング対応（１１３、１１６、１１７、１２２、１２４、１２６、１３０、１３２、１５０、１７１、１７２、１７４および１７５’のそれぞれ）で説明したものと機能的に同一であると仮定することができる。いくつかの実施形態では、第１および第２の光ソース１１２、１１２’は、実際のところ適切なＣＷおよびＣＣＷコンポーネントに別々入れられる２本のビームに、出力が分割される単一の光ソースから成り得る。更に、第１および第２の光ソース１１２、１１２'は、実装されることができ、例えば、モノクロの光ビームを生じるチューナブルレーザを使って実装されることができる。
【００１５】
[0015]  図１に示すように、入力光分極化サーボ１２０は、調整可能な１／２の波長板１２２、複屈折変調器１２４、第１の復調器１２６、第2の復調器１２８、加算増幅器１３０および正弦波ジェネレータ１３２から成る。共振器リング１１０に関する分極化の固有状態（全般的に本明細書において、共振器偏光状態と称される）は、２つのコンポーネントＸ及びＹにより定義されることができて、列行列により表されることができる：
【００１６】
【数１】
2015155893.tif 000003
【００１７】
ここでＸおよびＹは、複素数である。
[0016]  Ｘコンポーネントの振幅と比較して、Ｙコンポーネントの相対的な振幅に等しいε（ここではε≪１）によって、Ｙコンポーネントの振幅が定義されることができるように、共振器リング１１０の中の光はすでに高く分極化する（しかし、完全にではない）。かくして、共振器偏光状態は、正規化された行列により表されることができる：
【００１８】
【数２】
2015155893.tif 000004
【００１９】
ここで
【００２０】
【数３】
2015155893.tif 000005
【００２１】
およびφは、ＸとＹコンポーネント間の位相差である。
[0017]  入力光分極化サーボ１２０に入いる光１１３は類似の偏光状態にもすでに分極化するが、しかし光ビーム１１３の偏光状態は共振器偏光状態に関してミスマッチである。すなわち、光１１３の偏光状態に関しεはΔεだけオフであり、その一方で、φはΔφだけオフである。従って、入力光分極化サーボ１２０に入っている光１１３の偏光状態は、正規化された行列によって、特徴づけられることがありえる：
【００２２】
【数４】
2015155893.tif 000006
【００２３】
[0018]  かくして、サーボ１２０がそうである入力光分極化が光ビーム１１３のΔεおよびΔφをゼロまで駆動するように作用する場合、発射光１１６の偏光状態はリング共振器１１０の中に存在するのと同じ偏光状態を有する。
【００２４】
[0019]  Δφに対処するために、入力光分極化サーボ１２０は、リング共振器１１０の前に光ビーム１１３の経路の中に配置される複屈折変調器１２４から成る。Ｘ―コンポーネントと発射光１１６（本明細書において、入力偏光状態と称される）のＹ―コンポーネントの間に、複屈折変調器１２４は、位相差を変調する。さまざまな手段が、複屈折変調器１２４を実装するためにある。例えば、実施形態において、複屈折変調器１２４は、入力ファイバ１１７（偏光維持ファイバの長さから成ることができる）の主軸に沿って配置されるニオブ酸リチウム電気光学位相変調器から成る。他の一実施形態において、電気光学透明なセラミック材料（例えばBoston Applied Technologies Incorporated（ＢＡＴＩ）製）が用いられる。
【００２５】
[0020]  図１の例図示した実施形態において、ｘ―コンポーネントと発射光１１６の入力偏光状態のｙ―コンポーネントの間に複屈折変調器１２４および位相シフトの変調を制御する複屈折変調器１２４に、電圧は、適用される。電圧を駆動している複屈折変調器１２４は実際のところ２つの電圧コンポーネントの合計である。そして、それは加算増幅器１３０により合計されることができる。関数ΔΦｍｃｏｓ（ωｍｔ）（ここで、ΔΦｍは選択された振幅であり、ωｍが変調周波数である）を変化させている時間までに、第１の電圧コンポーネント（シヌソイド・ジェネレータ１３２（発振器または類似のデバイスから成ることがありえる）によって、できる）は、特徴づけられる。第2の電圧コンポーネント。ΔΦ０は、光検出器１１４により提供されるフィードバック信号から得られる。ΔΦ０の値は、Δφ差の関数である。上記のように、その入力の分極化のリング共振器の固有状態は、時間とともに、そして、温度と共に変化することがありえる。入力光偏光状態と共振器の本当の偏光状態との間に、リング共振器（リング共振器出力から上流で偏光状態を推定することを試みることとは対照的に）の出力から共振器偏光状態と入力状態との共通部分を気がつくことは、オーバーラップで最善の代表を提供すると考えられている。入力状態と共振状態との間の重なりは、光の入力周波数が共振器の偏光状態の共振周波数に調整されたときに、共振器の偏光状態に結合される入力光の波からの光エネルギーの比率の尺度である。光エネルギーのフラクションが統一により間近であるほど、重なりはより完全である。そして、それは本発明の意図である。
【００２６】
[0021]  より具体的には、共鳴のピーク時にリング共振器１１０からの出力強度変化は、ωｍで検出される。公知技術の信号処理方法がｃｗを制御するために用いることができ、それぞれ、ｃｃｗがウェーブ周波数をｃｗおよびｃｃｗ共鳴でより中心にある共鳴に入力したと認められる。光検出器１１４によって、気がつかれる光学強度は、第１の復調器１２６に入れられる電気信号に変換される。第１の復調器１２６は本明細書において、第１の高調波復調器とも称される。−その理由は、次のことにある。それは変調周波数ωｍで光検出器から電気信号を復調するからである。第１の復調器１２６の出力は、直流電圧または比例デジタル値である第１の復調器の出力は、インテグレータ１５０を駆動する。実施形態において、インテグレータ１５０は、デジタル・アキュムレータを含む。ΔΦ＝0のようにΔΦを調整するために複屈折変調器１２４に与えられる直流電圧コンポーネントΔΦ０において、（結果としてなる）定常状態の第１の復調器１２６のゼロ以外の出力に応答して、インテグレータ１５０は、ランプを出力する。入力偏光状態不整列角度ΔΦが最初０に等しい場合、第１の復調器の出力はゼロであり、インテグレータ１５０への入力はゼロである。かくして、出力されるインテグレータ１５０は、定常状態のゼロである。ΔΦの変化（ΔΦ≠0）が存在する場合、X成分と共振器の偏光状態のものとは異なる発射光116の入力偏光状態のY成分の間に位相差が存在する。従って、ＸとＹコンポーネント間の位相差が適用されるように、位相変調周波数ωｍで強度（すなわち、ΔΦ０を最小化する）の変化を最小化するように、複屈折変調器１２４はさせられる。この場合、ΔΦ≠０が光検出器１１４の検出出力において、ωｍで一時的にゼロ以外であるときに、復調器１２６の復調された出力は一時的にゼロ以外である。そして、定常状態に達するまで、出力されるインテグレータ１５０はΔΦ０の値を調整する。定常状態において、ΔΦ＝0、したがって、ωｍの検出された信号は、ゼロ（第１の復調器の復調された出力と同様）である。ΔΦがゼロまで駆動されるように、ΔΦ０が調整されるときに、ωｍの変化は消え、発射光１１６の入力偏光状態に関し位相シフトφおよび共振器偏光状態適合およびΔφに関し位相シフトφがゼロまで駆動されたかまたは最小化されたことを示す。
【００２７】
[0022]  上記したように、サーボ１２０がそうである入力光分極化は、光ビーム１１３のΔεおよびΔφをゼロまで駆動するように作用した。入力偏光状態を共振器偏光状態と最大に合わせることを確実にするために、ｘ―コンポーネントの相対的な振幅および入力偏光状態のｙ―コンポーネントは、ゼロの方へΔεを駆動するように調整されることができる。Δεを最小化するために、入力光分極化サーボ１２０も、リング共振器１１０の前に光ビーム１１３の経路の中に配置される調整可能な１／２の波長板１２２から成る。
【００２８】
[0023]  図１に例示した実施形態において、その光軸を回転させるために調整可能な１／２の波長板１２２を生じさせる調整可能な１／２の波長板１２２に、駆動電圧は適用されることができ、Ｘ―コンポーネントの相対的な振幅および発射光１１６のＹ―コンポーネントに影響を及ぼす。線形光をとって、その光の線型偏波の平面を回転させるために、１／２の波長板が典型的に作用すると認められる。この場合は、入力状態は、極めてほとんど線形であるが、Ｘ―コンポーネントおよびＹ―コンポーネントから成る。ここで、Ｙ―コンポーネントに光Ｘ―コンポーネントの一部およびＸ―コンポーネントに光Ｙ―コンポーネントの一部をシフトするために、１／２の波長板の軸を回転させることは作用する。このようにして、ＸおよびＹコンポーネントの相対的な振幅は、１／２の波長板１２２によって、変えられる。
【００２９】
[0024]  規制調整可能な１／２波長板がそうであるこの駆動電圧は、応答するフィードバック信号から、光検出器１１４で受信されるピークの光学光の強度を得る。光検出器１１４によって、気がつかれる光学強度は、サンプルをとられ、入力光分極化サーボ１２０の範囲内でサンプリング・アナログ‐デジタル変換器１７１に入れられる電気信号に変換される。時間の関数としての光検出器１１４の出力は、モジュレータ１２４によって、変調周波数ωｍのアプリケーションのためＤＣコンポーネントに乗っている正弦波波動を有するＤＣコンポーネントから成る。変調周波数ωｍの各サイクルの間、気づかれる最大光学強度レベルを捕えて、本明細書において、ピークの光学強度と称されるのに到達するために時間とともにその最大光学強度レベルを平均するために、入力光分極化サーボ１２０は、構成される。時間とともに測定された最大光学強度レベルを平均することは、個々のサイクルの間、気づかれるスパイクの原因となることがあるランダムなノイズ源を平均する利点を提供する。
【００３０】
[0025]  より具体的には、アナログ‐デジタル変換器（Ａ／Ｄ）１７１は、メモリ１７２に記憶される光学強度サンプル・データを生成する。サンプルは、詳細（例えば電気信号の波形ピーク）を捕えるために、充分な周波数で捕獲されて、記憶される。例えば、実施形態において、電気信号のサンプルは、変調周波数ωｍの中で1サイクルにつき１０００ｘのレートで得られる。平均で効果的にメモリ１７２に記憶されるサンプル・データのサイクル平均することが個々のサイクルの間、捕えられるランダムノイズを平均するように、メモリ１７２は充分なサイクル数をカバーしているサンプル・データを記憶する。例えば、実施形態によっては、メモリ１７２は、１０〜１００サイクルのサンプル・データの間に記憶する。あるいは、他の実施形態では、メモリ１７２は前に捕えられたサイクルの平均を記憶できる。そして、加重平均は最も最近捕えられたサイクルまたはサイクルに関しデータサンプルにより実行される。平均でメモリ１７２に記憶されるサンプル・データ平均することは、ピークの光学強度の値に到達するために、プロセッサ１７４により実行される。光検出器１１４で受信されるピークの光学光の強度を最大にするために、プロセッサ１７２は、波長板コントローラ１７５を介して調整可能な１／２の波長板１２２を更に動かす。すなわち、波長板コントローラ１７５は、プロセッサ１７２から制御信号に基づいて調整可能な１／２の波長板１２２を制御する駆動電圧を発生する。ピークの光学光の強度を最大にすることは、ゼロまでΔεを駆動する際の１１４の結果を光検出器で受信した。
【００３１】
[0026]  ある実施形態では、プロセッサ172は、観察されたピーク光強度に与える調整可能な1/2波長板122を調整する効果を観察することにより、ピーク光強度を最大にする。例えば、一方向へ調整可能な１／２の波長板１２２の軸を回転させることがピークの光学強度の増大をもたらす場合、調整より前のピークの光学強度は最大にされなかった。その制御点からいずれの方向の線型偏波の平面も回転させることがピークの光学強度の減少をもたらすように、制御点が見つかるときに、それから、その制御点のピークの光学強度は最大にされる。
【００３２】
[0027]  一実施形態において、Δεを制御することに関し使用する第２のフィードバックループより高バンド幅で、Δφがそうである制御に関し使用する第１のフィードバックループが機能した。２つのループを周波数空間において、分離するように保つことは、それらの間の不一致を回避するために利用されることがありえる。例えば、一実施形態では、第1高調波フィードバックループが100Hzの帯域幅で動作し、第二高調波フィードバックループは、位相誤差の変動が大きい周波数で起こることが予想されるので、相対的な振幅誤差の変動1-10Hzで動作する。
【００３３】
[0028]  前述したように、発射光１１６（偏光成分の相対的な位相および振幅）の入力偏光状態の２つの主要な変数は、リング共振器１１０の共振器偏光状態のそれにマッチするように調整される。発射光のこれらの変数を共振器に固有状態に合うものを見つけるために制御することによって、最大出力はノイズに最大の信号に関しリング共振器１１０に連結される、共振器の第2の固有状態の励起からの干渉と関連したバイアス不安定性は最小化され、または、除去され、光学カー効果バリエーション（他のバイアス不安定性機構）を引き起こす共振器の強度変動を、最小化できる。
【００３４】
[0029]  図２には、分極化適合共振器ファイバー光学ジャイロスコープを作動することに関し、現在の開示の一実施形態上の方法２００を例示するフローチャートである。実施形態において、方法２００は、図１に示されるエレメントを用いて実行される。他の実施態様において、他のエレメントは、利用できる。したがって、図１に関して記載されるいかなる特徴、変形例および任意の実装は、図２方法２００に適用でき、逆もまた同じである。更に、方法２００は、ＲＦＯＧのｃｗまたはｃｃｗオペレーションに適用されることができるプロセスが示されている。従って、方法２００を利用するために構成されるＲＦＯＧは同時に方法２００の２つの独立事例を実行すると思われることがありえ、１つがリング共振器において、光のｃｗ循環に関して実装され、１つがリング共振器において、光のｃｃｗ循環に関して実装される。
【００３５】
[0030]  方法は、偏光された光線をファイバー光学リング共振器に乗り出させることに関する２１０から始まる。光ソース（例えばモノクロの光ビームを生じるチューナブルレーザ）から、偏光は生じることができる。ファイバー光学リング共振器の出力から光学強度を検出することに関する２２０へと、方法は延びる。リング共振器の出力から信号を観察は入力光偏光状態が適切に共振器の本当の偏光状態と適合するかで最善の代表を提供すると考えられている。方法は、ωｍの変調周波数で複屈折変調器を有する偏光された光線の偏光状態の２つのコンポーネントの間に位相シフトを変調することに関する２３０へ進む。実施形態において、複屈折変調器は、２つのコンポーネントを有している電圧により駆動される。第一コンポーネントは、関数ΔΦｍｃｏｓ（ωｍｔ）（ΔΦｍが選択された振幅であり、ωｍが変調周波数である）を変化させている時間によって、特徴づけられる。第2の電圧コンポーネントは直流オフセット電圧であり、ブロック２２０において、得られた光学強度測定値に得られるフィードバック信号に、ΔΦ０が得られる。したがって、方法は、ファイバー光学リング共振器の出力の光学強度から観察される変調周波数ωｍの第１の高調波を最小化するように複屈折変調器を駆動してさせることに関する２４０へ進む。上記のように図１で、実施形態において、ファイバー光学リング共振器の出力の光学強度を計量している光検出器によって、生じる電気信号は、第１の高調波を観察するために、変調周波数ωｍで復調されることがありえる。この第１の高調波を最小化することはゼロまでΔΦを駆動し、共振器偏光状態のそれに開始された光入力偏光状態のコンポーネントの間で位相角に合致する。
【００３６】
[0031]  調整可能な１／２の波長板を第１の相対的な振幅を調整するために制御することに関する２５０に対する方法収益は、偏光された光線の第2の分極化するコンポーネントに関して、偏光された光線のコンポーネントを分極化させた。入力偏光状態を共振器偏光状態と最大に合わせることを確実にするために、ｘ―コンポーネントの相対的な振幅および入力偏光状態のｙ―コンポーネントは、ゼロまでΔεを駆動するように調整されることがありえる。図１の例示した実施形態において、その光軸を回転させるために調整可能な１／２の波長板１２２を生じさせる調整可能な１／２の波長板１２２に、電圧は適用され、Ｘ―コンポーネントの相対的な振幅および発射光１１６のＹ―コンポーネントに影響を及ぼす。したがって、方法は、ファイバー光学リング共振器の出力から観察されるピークの光学強度を最大にするために調整可能な１／２の波長板を動かすことに関する２６０へ進む。実施形態において、サンプルをとられて、メモリに記憶される電気信号に、ブロック２２０で観察される光学強度は、変換される。それから、プロセッサはピークの光学強度を決定できる。そして、複数の変調している周波数ωｍサイクルを通じて捕獲されるデータサンプルを平均するかまたは統計学的に分析することによって、それは算出されることがありえる。光発射の入力偏光状態コンポーネントの相対的な振幅が共振器偏光状態のそれらに適合させないことを、リング共振器の出力を観察することにより明示される非最大にされたピークの光学強度は示す。したがって、従って、ブロック２６０の調整可能な１／２の波長板はファイバー光学の共振器リング１１０をピークの光学強度を最大にするようにするフィードバックを生成するようにされる。そして、それはゼロまで駆動Δεに結果としてなる。
【００３７】
実施形態
[0032]  例１では、分極化適合共振器ファイバー光学ジャイロスコープ（ＲＦＯＧ）を包含し、該ジャイロスコープが、
第１の光ソース（１１２）と、
第１の光ソース（１１２）に接続したファイバー光学リング共振器（１１０）と、
ファイバー光学リング共振器（１１０）の出力に接続した第１の光検出器（１１４）であって、第１の光検出器（１１４）が第１の光検出器（１１４）で測定される光学強度の関数として変化する電気信号を出力することを特徴とする第１の光検出器（１１４）と、  第１の入力光分極化サーボ（１２０）と、を有し、
第１の入力光分極化サーボ（１２０）からの光ビームが循環の第１の方向のファイバー光学の共振器リング（１１０）に発射されるように、ファイバー光学のリング共振器（１１０）は第１の入力光分極化サーボ（１２０）を介して第１の光ソース（１１２）に連結し、
第一入力分極化サーボ（１２０）は、変調している周波数ωｍで光ビームの入力偏光状態の２つのコンポーネントの間に位相シフトを変調する複屈折変調器（１２４）から成り、電気信号において、測定される変調している周波数ωｍの第１の高調波を０の方へ駆動するように複屈折変調器（１２４）は更に制御され、
第一入力分極化サーボ（１２０）は各々と関連して入力偏光状態の２つのコンポーネントの振幅を調整する調整可能な１／２の波長板（１２２）から更に成り、ファイバー光学リング共振器（１１０）に連結する電気信号および第2の光ソース（１１２'）において、測定されるピークの光学強度を最大にするために、調整可能な１／２の波長板（１２２）は制御される、ことを特徴とする。
【００３８】
[0033]  例２は、例１のジャイロスコープを包含し、
ファイバー光学リング共振器（１１０）に接続された第2の光ソース（１１２’）と、
第2の光検出器（１１４'）であって、第2の光検出器（１１４'）が第2の光検出器（１１４'）で測定される光学強度の関数として変化する第2の電気信号を出力することを特徴とする第2の光検出器（１１４'）と、
第2の入力光分極化サーボ（１２０'）と、
を有し、
第2の入力光分極化サーボ（１２０'）からの第2の光ビームが循環の第１の方向から反対側の循環の第2の方向のファイバー光学の共振器リング（１１０）に発射されるように、ファイバー光学のリング共振器（１１０）は第2の入力光分極化サーボ（１２０’）を介して第2の光ソース（１１２’）に連結され、
第2の入力分極化サーボ（１２０’）は第2の変調している周波数ωｍ２で第2の光ビームの入力偏光状態の２つのコンポーネントの間に第2の位相シフトを変調する第2の複屈折変調器（１２４’）から成り、第2の電気信号において、測定される第2の変調している周波数ωｍ２の第１の高調波を０の方へ駆動するように第2の複屈折変調器（１２４’）は更に制御され、第2の入力分極化サーボは各々と関連して第2の光ビームの入力偏光状態の２つのコンポーネントの振幅を調整する第2の調整可能な１／２の波長板（１２２'）から更に成り、第2の電気信号において、測定されるピークの光学強度を最大にするために第2の調整可能な１／２の波長板（１２２'）が制御される、
ことを特徴とする。
【００３９】
[0034]  例３は、例１−２のいずれかに記載されたジャイロスコープを包含し、
ファイバー光学リング共振器（１１０）に接続された第2の光ソース（１１２’）と、
第2の光検出器（１１４'）であって、第2の光検出器（１１４'）が第2の光検出器（１１４'）で測定される光学強度の関数として変化する第2の電気信号を出力することを特徴とする第2の光検出器（１１４'）と、
第2の入力光分極化サーボ（１２０'）と、
を有し、
第2の入力光分極化サーボ（１２０'）からの第2の光ビームが循環の第１の方向から反対側の循環の第2の方向のファイバー光学の共振器リング（１１０）に発射されるように、ファイバー光学のリング共振器（１１０）は第2の入力光分極化サーボ（１２０’）を介して第2の光ソース（１１２’）に連結され、
第2の入力分極化サーボ（１２０’）は第2の変調している周波数ωｍ２で第2の光ビームの入力偏光状態の２つのコンポーネントの間に第2の位相シフトを変調する第2の複屈折変調器（１２４’）から成り、第2の電気信号において、測定される第2の変調している周波数ωｍ２の第１の高調波を０の方へ駆動するように第2の複屈折変調器（１２４’）は更に制御され、第2の入力分極化サーボは各々と関連して第2の光ビームの入力偏光状態の２つのコンポーネントの振幅を調整する第2の調整可能な１／２の波長板（１２２'）から更に成り、第2の電気信号において、測定されるピークの光学強度を最大にするために第2の調整可能な１／２の波長板（１２２'）が制御される、
ことを特徴とするジャイロスコープ。
【００４０】
[0035]  例４は、第2の電圧コンポーネントは複屈折変調器を駆動してΔΦを最小化するようにさせることを特徴とする例１―３のいずれかのジャイロスコープを包含する。
[0036]  例５は、第１の電圧コンポーネントを第2の電圧コンポーネントと結合する加算増幅器から更に成っている例１―４のいずれかのジャイロスコープを包含する。
【００４１】
[0037]  例６は、複屈折変調器は、ニオブ酸リチウム電気光学位相変調器または電気光学透明なセラミック材料のいずれかからなることを特徴とする例１―５のいずれかのジャイロスコープを包含する。
【００４２】
[0038]  例７は、例１―６のいずれかのジャイロスコープを包含し、第一の入力分極化サーボが更に、第１の光検出器から電気信号のデジタル・サンプルからピークの光学強度を算出するプロセッサと、ピークの光学強度に基づいて所で、プロセッサに応答する波長板コントローラと、を包含し、
プロセッサは、出力に駆動電圧が調整可能な１／２の波長板に適用したと波長板コントローラに指示している制御信号を出力し、調整可能な１／２の波長板は、駆動電圧に基づいて各々と関連して入力偏光状態の２つのコンポーネントの振幅を調整する、ことを特徴とする。
【００４３】
[0039]  例８は、
リング共振器から成る共振器ファイバー光学ジャイロスコープ（ＲＦＯＧ）に関する入  力光分極化サーボと、
偏光素子を提供している光ソースと、
リング共振器の出力に連結する光検出器と、を包含し、
サーボは、偏光素子の入力偏光状態の２つのコンポーネントの間に位相シフトを変調するために構成される複屈折変調器を備え、複屈折変調器は、変調周波数ωｍを有する位相シフトを変調し、
複屈折変調器は、リング共振器の出力から光検出器により検出される変調周波数ωｍの第１の高調波を最小化するために位相シフトを変調するように更に構成され、入力偏光状態の２つのコンポーネントの相対的な振幅を調整する調整可能な１／２の波長板を更に有し、
リング共振器の出力から光検出器により検出されるピークの光学強度を最大にするために、調整可能な１／２の波長板は構成される、ことを特徴とする。
【００４４】
[0040]  例９は、例８のサーボを備え、更に、複屈折変調器に連結するシヌソイド・ジェネレータであって、
シヌソイド・ジェネレータが変調周波数ωｍを有している正弦波電圧を出力し、
正弦波電圧は、変調周波数ωｍで位相シフトを変調するように複屈折変調器に適用される、ことを特徴とするシヌソイド・ジェネレータと、光検出器に接続された第１の高調波復調器と、第１の高調波復調器に接続されたインテグレータと、
を有し、第１の高調波復調器は、インテグレータに出力を生じるために、変調周波数ωｍで光検出器から電気信号を復調し、インテグレータは第2の電圧コンポーネントΔΦ０を出力し、第2の電圧コンポーネントΔΦ０は位相シフトを更に変調するように複屈折変調器に適用され、電気信号から最低限まで検出される変調周波数ωｍの第１の高調波を駆動するために、複屈折変調器が第2の電圧コンポーネントからのフィードバックにより制御され、
ることを特徴とする。
【００４５】
[0041]  例１０は、正弦波電圧を第2の電圧コンポーネントと結合する加算増幅器を更に有することを特徴とする例８―９のいずれかに記載のサーボを包含する。
[0042]  例１１は、例８―１０のいずれかのサーボを包含し、第2の電圧コンポーネントは複屈折変調器を駆動してΔΦを最小化するようにさせることを特徴とする。
【００４６】
[0043]  例１２は、例８―１１のいずれかのサーボを包含し、更に、光検出器から電気信号のデジタル・サンプルからピークの光学強度を算出するプロセッサと、
プロセッサに応答する波長板コントローラと、を有し、
ピークの光学強度に基づいて、プロセッサは、波長板コントローラに駆動電圧を出力するように指示している制御信号を出力し、電気信号から最大まで検出されるピークの光学強度をドライブするために、調整可能な１／２の波長板は、駆動電圧からのフィードバックにより制御される、ことを特徴とする。
【００４７】
[0044]  例１３は、例８―１２のいずれかのサーボを包含し、複屈折変調器は、ニオブ酸リチウム電気光学位相変調器または電気光学透明なセラミック材料のいずれかを有する。
共振器ファイバー光学ジャイロスコープの共振器偏光状態に入力に光発射の偏光状態に合うものを見つけることに関する。
【００４８】
[0045]  例１４は、発射光の入力偏光状態を共振器ファイバー光学ジャイロスコープの共振器偏光状態と合わせるための方法であって、
ファイバー光学リング共振器（１１０）に偏光された光線を発射する（２１０）ステップと、
ファイバー光学リング共振器（１１０）の出力から光学強度を検出する（２２０）ステップと、
ωｍの変調周波数で複屈折変調器（１２４）を有する偏光された光線の偏光状態の２つのコンポーネントの間に位相シフトを変調する（２３０）ステップと、
ファイバー光学のリング共振器（１１０）の出力の光学強度から観察される変調周波数ωｍの第１の高調波を最小化するように複屈折変調器（１２４）を駆動する（２４０）ステップと、
調整可能な１／２の波長板（１２２）を偏光素子の第2の分極化するコンポーネントに関して偏光素子の第１の分極化するコンポーネントの相対的な振幅を調整するために制御する（２５０）ステップと、ファイバー光学のリング共振器（１１０）の出力の光学強度から観察されるピークの光学強度を最大にするために調整可能な１／２の波長板（１２２）を駆動する（２６０）ステップと、を有する。
【００４９】
[0046]  例１５は例１４の方法を備える。更に偏光された光線を発射するステップが更に、モノクロの光ビームをレーザーから生成するステップを有することを特徴とする。
[0047]  例１６は、例１４―１５のいずれかの方法を包含し、更にファイバー光学リング共振器の出力から光学強度を検出するステップが更に、ファイバー光学のリング共振器の出力に連結する光検出器を有するファイバー光学のリング共振器の光学強度を計量するステップを有し、光検出器が光検出器で測定される光学強度の関数として、変化する電気信号を出力することを特徴とする。
【００５０】
[0048]  例１７は、例１４乃至１６のいずれかの方法を包含し、
前記ファイバー光学のリング共振器（１１０）の出力の光学強度から観察される変調周波数ωｍの第１の高調波を最小化するように複屈折変調器（１２４）を駆動するステップが更に、
変調周波数ωｍで光検出器から電気信号を復調するステップと、最低限に復調することから検出される変調周波数ωｍの第１の高調波を駆動するように偏光状態の２つのコンポーネント間の位相シフトが調整するステップと、を備えることを特徴とする。
【００５１】
[0049]  例１８は、例１４乃至１７のいずれかの方法を包含し、前記ファイバー光学のリング共振器（１１０）の出力の光学強度から観察されるピークの光学強度を最大にするために調整可能な１／２の波長板（１２２）を駆動する（２６０）ステップが更に、
電気信号のデジタル・サンプルからピークの光学強度を算出するステップと、調整可能な１／２の波長板（１２２）をピークの光学強度に基づいて各々と関連して入力偏光状態の２つのコンポーネントの振幅を調整するために制御するステップと、
を備えることを特徴とする。
【００５２】
[0050]  例１９は例１４―１８のいずれかの方法を備え、調整可能な１／２の波長板を更に偏光された光線の第2の分極化するコンポーネントに関して偏光された光線の第１の分極化するコンポーネントの相対的な振幅を調整するために制御するステップは更に、調整可能な１／２の波長板の光軸を回転させることを有する。
【００５３】
[0051]  例２０は、例１４―１９のいずれかの方法を包含し、更にωｍの変調周波数で複屈折変調器を有する偏光された光線の偏光状態の２つのコンポーネントの間に位相シフトを変調するステップは、ΔΦｍｃｏｓ（ωｍｔ）によって、特徴づけられる電圧信号を有する複屈折変調器を駆動するステップを更に有し、ΔΦｍが選択された振幅であり、ωｍが変調周波数であることを特徴とする。
【００５４】
[0052]  特定実施形態が例示され、本願明細書において、記載されたにもかかわらず、当業者によって、いかなる配置（同じ目的を達成するために算出される）も特定の図示した実施形態に関し置換されることができると認められる。この適用は、本発明のあらゆる適合または改変をカバーするものである。従って、本発明が請求項およびその等価物だけにより制限されることが明白に意図される。
【図１】
2015155893.tif 000007
【図２】
2015155893.tif 000008
【外国語明細書】
2015155893000001.pdf