(57)【要約】      （修正有）【課題】共振器ファイバー光学ジャイロスコープ（ＲＦＯＧ）に関する光学強度安定化システムを提供する。【解決手段】ファイバー光学の共振器リング１１６に位相被変調光ビーム１０１、１０２を注入するステップと、ファイバー光学共振器リング１１６の出力で位相被変調光ビーム１０１、１０２のＤＣコンポーネントを光学的ＤＣ検出器１２０、１２８で測定するステップと、ＤＣコンポーネントに基づいてフィードバック制御信号１２３、１３１を強度サ−ボ１２２、１３０で生成するステップと、フィードバック制御信号１２３、１３１により可変光減衰器１１０、１２４を制御することによって、ファイバー光学共振器リング１１６への注入の前に位相被変調光ビーム１０１、１０２を減衰させるステップと、を有する。【選択図】図１
2015212687.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
共振器ファイバー光学ジャイロスコープ（ＲＦＯＧ）に関する光学的強度安定化システム（１００、２００）であって、
第１の位相被変調光ビームを受信するように構成される第１の可変光減衰器（１１０、２１０）であって、第１の位相被変調光ビームが、第１の変調周波数（ｆｍ１）で変調される位相であることを特徴とする、第１の可変光減衰器（１１０、２１０）と、
第2の位相被変調光ビームを受信するように構成される第2の可変光減衰器（１２４、２２８）であって、第2の位相被変調光ビームが、第2の変調周波数（ｆｍ２）で変調される位相であることを特徴とする、第2の可変光減衰器（１２４、２２８）と、
第１の可変光減衰器（１１０、２１０）から第１の位相被変調光ビームを受信するように連結され、第2の可変光減衰器（１２４、２２８）から第2の位相被変調光ビームを受信するように連結される共振器リング（１１６、２１６）と、
第１の可変光減衰器（１１０、２１０）に電気的に結合される第１の強度サーボ（１２２、２２６）であって、第１の強度サーボ（１２２、２２６）が、共振器リング（１１６、２１６）の第1の出力から測定されて第１の位相被変調光ビームの光学ＤＣコンポーネントに基づいて第１の位相被変調光ビームの第１の可変光減衰器（１１０、２１０）により適用される減衰を制御することを特徴とする、第１の強度サーボ（１２２、２２６）と、
第2の可変光減衰器（１２４、２２８）に電気的に結合される第2の強度サーボ（１３０、２３６）であって、第2の強度サーボ（１３０、２３６）が、共振器リング（１１６、２１６）の第2の出力から測定されて第2の位相被変調光ビームの光学ＤＣコンポーネントに基づいて第2の位相被変調光ビーム上の第2の可変光減衰器（１２４、２２８）により適用される減衰を制御することを特徴とする、第2の強度サーボ（１３０、２３６）と
を有することを特徴とするシステム。
【請求項２】
第１の強度サーボ（１２２、２２６）が、共振器リング（１１６、２１６）の第1の出力から測定される光学ＤＣコンポーネントと所望のリファレンス光学ＤＣ光強度との間で第１のエラーを決定し、
第１の強度サーボ（１２２、２２６）が、ゼロの方へ第１のエラーを駆動するために第１の可変光減衰器（１１０、２１０）により適用される減衰を制御し、
第2の強度サーボ（１３０、２３６）が、共振器リング（１１６、２１６）の第2の出力から測定される光学ＤＣコンポーネントと所望のリファレンス光学ＤＣ光強度との間で第2のエラーを決定し、
第2の強度サーボ（１３０、２３６）が、ゼロの方へ第2のエラーを駆動するために第2の可変光減衰器（１２４、２２８）により適用される減衰を制御する、
ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
共振器ファイバー光学ジャイロスコープ（ＲＦＯＧ）に関する光学強度安定化システムを提供するための方法であって、
ファイバー光学リング共振器コイル（１１６、２１６）（４１０）に位相被変調光ビームを注入するステップと、
ファイバー光学リング共振器コイル（１１６、２１６）（４２０）の出力で位相被変調光ビームのＤＣコンポーネントを測定するステップと、
ＤＣコンポーネント（４３０）に基づいてフィードバック制御信号を生成するステップと、
フィードバック制御信号（４４０）を有する可変光減衰器（１１０、１２４、２１０、２２８）を制御することによって、ファイバー光学リング共振器コイル（１１６、２１６）への注入の前に位相被変調光ビームを減衰させるステップと、
所望のリファレンス光学ＤＣ光度とＤＣコンポーネントの強度との間でエラーを決定するステップと、
ゼロの方にエラーを駆動するためにフィードバック制御信号を変化させるステップと、
を有することを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
政府ライセンス権
[0001]  アメリカ政府は、政府本契約で定めるところにより、本発明に、米国国防総省高等研究計画局（ＤＡＲＰＡ）の権利を有するNo.ＨＲ００１１―０８―Ｃ―００１９を確かに有することができる。
【背景技術】
【０００２】
[0002]  共振器ファイバー光学ジャイロスコープ（ＲＦＯＧ）は、次世代ナビゲーション・ジャイロスコープに関し有望な競争相手である。それは、低コストの、小さいパッケージサイズおよび重量の組合せを有するナビゲーション・グレード・ソリューションを提供する可能性を有する。ＲＦＯＧは、一つが時計回りの（ＣＷ）方向の共振器コイルおよび反時計回りの（ＣＣＷ）方向の他である周辺で伝播する最少で少なくとも２つのレーザビームを使用する。ＲＦＯＧは、開ループおよび近いループ構成の下で作動されることがありえる。ＲＦＯＧを有する大きな問題の一つは、ジャイロが回転中でないときでも、いくつかのゼロ以外のレート出力を示すバイアス不安定性である。開ループおよび緊密なループ条件の下で、ジャイロ共振器コイルの中に旋回している光度に、ジャイロ・バイアスは、影響を受ける。バリエーションが示されたジャイロ回転率の不安定性に生じさせる光学強度は、かくして、効果または強度依存的なバイアスがオフセットするいずれのカーのためも、その出力におけるエラーである。後者は、共振器の光ウェーブがファイバー共振器の共鳴の中央に厳しくロックされない強度依存的なバイアス・オフセットに起因する。強度が変化するときに、これらのバイアス・エラーはそれらの大きさを変える。このように、バイアス不安定性を引き起こす。共振器コイルを検出しているＲＦＯＧは、強度に対する光学カー効果から生じているコイル内部で広がる光学ビームの非線形反応を有する。光学カー効果はファイバーの屈折率の強度依存的な変化である。そして、それは各方向の共振器の共鳴周波数をシフトすることがありえる。
【０００３】
[0003]  上記および読み取りおよび仕様を理解することにより当業者に明らかになるであろう以下に述べるその他の理由のために、共振器光ファイバジャイロ安定化強度を改良されたシステムおよび方法に対する技術の必要性がある。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
[0004]  本発明の実施形態は、共振器光ファイバジャイロ安定化強度のための方法およびシステムを提供し、以下の明細書を読み、検討することにより理解されるであろう。
[0005]  強度安定化共振器ファイバー光学ジャイロスコープに関するシステムおよび方法を提供する。ある実施形態において、共振器ファイバー光学ジャイロスコープ（ＲＦＯＧ）に関する光学強度安定化システムを提供するための方法を提供する。該方法は、ファイバー光学のリング共振器コイルに位相被変調光ビームを注入するステップと、ファイバー光学リング共振器コイルの出力で位相被変調光ビームのＤＣコンポーネントを測定するステップと、ＤＣコンポーネントに基づいてフィードバック制御信号を生成するステップと、フィードバック制御信号を有する可変光減衰器を制御することによって、ファイバー光学リング共振器コイルへの注入の前に位相被変調光ビームを減衰させるステップと、を有する。
【０００５】
[0006]  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、好ましい実施形態および以下の図の説明からみて考慮される。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】[0007]  図１は、現在の開示の一つの実施形態の共振器ファイバー光学ジャイロスコープに関する光学的強度安定化システムを例示している図である。
【図２】[0008]  図２は、現在の開示の一つの実施形態の共振器ファイバー光学ジャイロスコープに関し他の光学強度安定化システムを例示している図である。
【図３】[0009]  図３は、現在の開示の一つの実施形態の共振器ファイバー光学ジャイロスコープに関し他の光学強度安定化システムを例示している図である。
【図４】[0010]  図４は、現在の開示の一つの実施形態の共振器ファイバー光学ジャイロスコープに関し光学強度安定化に関し方法を例示しているフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
[0011]  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うに描かれる。同様の文字が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。
【０００８】
[0012]  以下の詳細な説明において、リファレンスは、その一部を形成する添付をなし、本発明が実施できる特定の実施形態を経由して示され得る。これらの実施形態は当業者に実施可能なように充分な詳細に記載され、他の実施形態を利用されることができ、論理的、機械のおよび電気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。従って、以下の詳細な説明は、限定的にとられない。
【０００９】
[0013]  ジャイロスコープの共振器（検知）コイルを循環している光ビームの光出力を制御するために、現在の開示の実施形態は、アクティブ・フィードバックを利用する。より具体的には、本願明細書において、表される実施形態は、回転率測定に関与する共振器コイル内部で光出力を制御するために、フィードバック制御に関し検知ポイントとして共振器コイル伝送ポートに出ている光ビームの光強度を計量する。光出力変動による回転率不安定性が非常に低減させられるかまたは除去されるように、これらの実施形態は能動的に均衡を保って、共振器コイル内部で光出力を安定させる。更に、大部分の共振器ファイバー光学ジャイロスコープ構成は、位相変調の特定の方法を使用する。ジャイロスコープの共振器の平均強度は位相変調振幅の変動を有する共振器内部で変動する。そして、それらの変動はこの開示において、表される実施形態によっても対処される。
【００１０】
[0014]  図１は、現在の開示の一つの実施形態の共振器ファイバー光学ジャイロスコープ（ＲＦＯＧ）に関し光学的強度安定化システム１００を例示しているブロック図である。システム１００は、第１の位相被変調光ビーム１０１を受信する第１の端を有しているファイバー光学の共振器リング１１６を備える。実施形態において、最初に光ビーム１０１は、例えば、第１のレーザー光源に位相変調器直列で結合されたにより変調されることができる。ファイバー光学の共振器リング１１６の対向する第2の端は、第2の位相被変調光ビーム１０２を受信する。実施形態において、第2の光ビーム１０１は、第2のレーザー光源に位相変調器直列で結合されたにより変調されることができる。位相被変調光ビーム１０１および１０２の各々が共振器リング１１６の対向端部に入るので、それらは各々に関してカウンタを伝播している方向のリング１１６によって、各々進行する。図示目的に関して、図１で、最初に光ビーム１０１は時計回りの（ＣＷ）方向のリング１１６によって、進行するように定義される。その一方で、第2の光ビーム１０２は反時計回りの（ＣＣＷ）方向のリング１１６によって、進行するように定義される。いくつかの実施形態では、出力が２本のビーム１０１および１０２に分割される単一の光ソースから、１および２本目の光ビームに関し光は、生じることができる。
【００１１】
[0015]  ＣＷ光ビーム１０１の強度を制御することに関して、システム１００は、第１のサーキュレータ１１２に連結する第１の可変光減衰器（ＶＯＡ）１１０を含む。下に更に説明されるように、ＶＯＡ  １１０（強度サーボ１２２から制御信号に基づいて減衰する）に、ＣＷ光ビーム１０１はパスする。最初に光学光ビーム１０１はサーキュレータ１１２のポート１にＶＯＡ  １１０を出て、ポート２に出ているサーキュレータ１１２によって、進行する。その位置では、それは分極化を維持しているカプラ（ＰＭ）１１４を介して共振器リング１１６の第１の端に発射される。
【００１２】
[0016]  ＣＷ光ビーム１０２の強度を制御することに関して、システム１００は、第2のサーキュレータ１２６に連結する第2の可変光減衰器（ＶＯＡ）１２４を含む。下に更に説明されるように、ＶＯＡ  １２４（それが強度サーボ１３０から制御信号に基づいて減衰する）に、ＣＷ光ビーム１０２はパスする。第2の光学光ビーム１０２はサーキュレータ１２６のポート１にＶＯＡ  １２４を出て、ポート２に出ているサーキュレータ１２６によって、進行する、そこから、それがそうであるポイントは分極化を維持しているカプラ（ＰＭ）１１８を介して共振器リングの第2の端に１１６を発射した。
【００１３】
[0017]   図１に示す実施形態では、ＣＷの強度およびリング１１６によって、広がっているＣＣＷビーム１０１および１０２は、光学的ＤＣ検出器１２０および１２８（それぞれ）で、直接測定されることがありえる。より具体的には、ＣＷ光ビーム１０１は、リング１１６周辺で広がった後に、リング１１６を出て、分極化を維持しているカプラ（ＰＭ）１１８によって、パスした。ここで、一部のその光は光学的ＤＣ検出器１２０に送られる。本願明細書において、使われるように、用語「光学ＤＣ」は、いかなる交流周波数コンポーネントも取り除かれたあと、光ビームから残る光学強度のオフセットされたコンポーネントを称する。ＰＭカプラであるカプラ１１８は、それを通過する光の偏光状態を変えないことを意味する。強度サーボ１２２にフィードバックされる電気信号１２１に、光学的ＤＣ検出器１２０は、送信されたＣＷ光ビーム１０１の光学ＤＣコンポーネントを変換する。フィードバック電気信号１２１から、強度サーボ１２２は、ＶＯＡ１１０に制御信号１２３を生成する。すなわち、電気信号１２１から、ＤＣ検出器１２０で測定される所望のリファレンス光学ＤＣ光強度と光学ＤＣ強度の間に、強度サーボ１２２は、エラーを決定する。それがリング１１６に発射される前に、ＣＷ光ビーム１０１にＶＯＡ１１０により適用される減衰を調整することによって、そのエラー（ゼロまでエラーを理想的に駆動する）を制御するように、制御信号１２３は変化する。
【００１４】
[0018]  同様に、ＣＣＷ光ビーム１０２は、リング１１６周辺で広がった後に、リング１１６を出て、ＰＭカプラ１１４によって、パスした。ここで、一部の光は光学的ＤＣ検出器１２８に送られる。強度サーボ１３０にフィードバックされる電気信号１２９に、光学的ＤＣ検出器１２８は、送信されたＣＣＷ光ビーム１０２の光学ＤＣコンポーネントを変換する。フィードバック電気信号１２９から、強度サーボ１３０は、ＶＯＡ１２４に制御信号１３１を生成する。電気信号１２９により示されるＣＣＷ  Ｂｅａｍ１０２のＤＣ強度に基づいて、リング１１６の中の所望のリファレンス光学ＤＣ光の強度とＤＣ検出器１２８で測定される光学ＤＣ強度の間に、強度サーボ１３０は、エラーを決定する。それがリング１１６に発射される前に、それから、第2の光ビーム１０２にＶＯＡ  １２４により適用される減衰を調整することによって、そのエラー（ゼロまでエラーを理想的に駆動する）を制御するために、制御信号１３１は変化する。このようにして、光入っているリング１１６を光学的に減衰させることに関しフィードバックを検出しているポイントとして、共振器リング１１６の中の光学光の強度は、光出ているリング１１６を用いて安定する。
【００１５】
[0019]  上記したように、カプラ１１４および１１８は、両方の分極化を維持しているカプラ（ＰＭ）である。サーキュレータ１１２および１２６のようなサーキュレータは、典型的には分極化エレメントである。環境温度変化は、ファイバーおよびＰＭコンポーネントによる光移動の偏光状態を相反して変化させることがありえる。偏光要素（例えばサーキュレータ）は、特定の偏光状態によって、光をパスするだけである。その結果、異なるか様々な偏光状態を有する以外恒常的な光出力を有するビームに関し偏光要素によって、パスした後に、光学強度は、変化する。すなわち、それぞれの光ビームが共振器リング１１６を出て、それぞれのサーキュレータ１１２および１２６のポート２に入るにつれて、それらは各サーキュレータによって、進行する。そして、ポート３で出る。サーキュレータによって、広がると共に、ビーム１０１および１０２の偏光状態は変えられる。ＤＣ検出がサーキュレータのポート３で出ているビームに実行される場合、測定されている光はもはや共振器リング１１６による光移動の十分に正確な表現でないだろう。共振器リング１１６からの退出に応じて、そして、サーキュレータ１１２（１２６）へのそれらのエントリの前に光ビーム１０１、１０２を送ることは、共振器コイル１１６内部で光のより正確なおよび一貫した表現を提供する。
【００１６】
[0020]  図２は、現在の開示の一つの実施形態の共振器ファイバー光学ジャイロスコープ（ＲＦＯＧ）に関し他の光学強度安定化システム２００を例示しているブロック図である。システム１００と同様で、システム２００は、第１の（ＣＷ）光ビーム２０１を受信する第１の端を有しているファイバー光学の共振器リング２１６を含む。実施形態において、ＣＷ光ビーム２０１は、第１のレーザー光源に位相変調器直列で結合されたにより変調されることができる。ファイバー光学の共振器リング２１６の対向する第2の端は、第2の（ＣＣＷ）光ビーム２０２を受信する。実施形態において、ＣＣＷ光ビーム２０２は、第2のレーザー光源に位相変調器直列で結合されたにより変調される。光ビーム２０１および２０２の各々が共振器リング２１６の対向端部に入るので、それらは各々に関してカウンタを伝播している方向のリング２１６によって、各々進行する。例示のために、図２で、第１の位相被変調光ビーム２０１は時計回りの（ＣＷ）方向のリング２１６によって、進行するように定義される。その一方で、第2の位相被変調光ビーム２０２は反時計回りの（ＣＣＷ）方向のリング２１６によって、進行するように定義される。いくつかの実施形態では、出力が２本のビーム２０１および２０２に分割される単一の光ソースから、１および２本目の位相被変調光ビームに関し光は、生じることができる。
【００１７】
[0021]  それらがリングによって、広がっているにつれて、図２、ＣＷの光強度の測定値およびＣＣＷ位相変調ビーム２０１および２０２に示す実施形態では、２１６はサイドバンドヘテロダイン検出、Ｓｉｄｅｂａｎｄ  Ｈｅｔｅｒｏｄｙｎｅ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ、ＳＨＤを用いて得られる。
【００１８】
[0022]  ＣＷ位相被変調光ビーム２０１の強度を制御することに関して、システム２００は、第１のサーキュレータ２１２に連結する第１の可変光減衰器（ＶＯＡ）２１０を含む。下で更に説明されるように、ＶＯＡ２１０（強度サーボ２２６から制御信号に基づいて減衰する）に、ＣＷ位相被変調光ビーム２０１はパスする。最初に光学光ビーム２０１はサーキュレータ２１２のポート１にＶＯＡ２１０を出て、ポート２に出ているサーキュレータ１１２によって、進行する。その位置では、それは共振器リング２１６の第１の端に発射される。
【００１９】
[0023]  ＣＣＷ位相被変調光ビーム２０２の強度を制御することに関して、システム２００は、第2のサーキュレータ２１８に連結する第2の可変光減衰器（ＶＯＡ）２２８を含む。下で更に説明されるように、ＶＯＡ２２８（強度サーボ２３６から制御信号に基づいて減衰する）に、ＣＣＷ位相被変調光ビーム２０１をパスする。ＣＣＷ位相被変調光ビーム２０２はサーキュレータ２１８のポート１にＶＯＡ２２８を出て、ポート２に出ているサーキュレータ２１８によって、進行する。その位置では、それは共振器リング２１６の第2の端に発射される。
【００２０】
[0024]  図２に示す実施形態では、ＣＷおよびＣＣＷ位相被変調光ビームの強度は、復調の後計量される。すなわち、ジャイロ共振器コイル２１６の自由スペクトル・レンジ（ＦＳＲ）の半分に加えて倍数と同等である高周波数で、ＣＷおよびＣＣＷビーム１０１、１０２は、各々変調される。ＰＭ光ビームが変調の中で二倍にミキサーによって、２２４および２３４を復調されるときに、周波数が共振器リング２１６内部の各光学ビームに関し光強度に関し正確な表示であることを、ＤＣレベルは、示した。
【００２１】
[0025]  それがポート３から出力に向けられるところから、ＣＷ  ＰＭ光ビーム２０１は、リング２１６周辺で広がった後に、リング２１６を出て、分極化を維持しているサーキュレータ（ＰＭ）２１８のポート２にパスした。    光パスする偏光状態を変えずに、分極化変化を強度ノイズに変換しないことを、ＰＭサーキュレータであるサーキュレータ２１８は、意味する。サーキュレータ２１８のポート３から出ていて、電気信号に計量する光学強度を変換しているＣＷビーム２０１を、光検出器２２０は、受信する。その電気信号は、高周波数トランスインピーダンス増幅器（ＴＩＡ）２２２に提供される。本願明細書において、利用されるように、Ｍｉｘｅｒ  ２２４に高周波数信号を提供しているレート検出器として、ＴＩＡ  ２２２は機能する。ミキサー２２４は、特定の位相変調の光ビームと関連したＴＩＡ  ２２２から、プロセス信号に同調する。すなわち、ＣＷ  ＰＭビーム２０１がｆｍ＿ｃｗの変調周波数で変調される位相である場合、変調周波数の２倍の周波数のＴＩＡ  ２２２または２ｆｍ＿ｃｗから電気信号を復調するために、ミキサー２２４は調整される。例えば、ＣＷビーム２０１がある一つの実施形態で、位相は共振器コイル２１６のＦＳＲの４．５倍の変調周波数で変調し、ミキサー２２４はＦＳＲの９倍でＴＩＡ２２２から電気信号を復調している。出力されるミキサー２２４は、ＤＣコンポーネント・プラス交流コンポーネントを有する電気信号２２５を備える。それは、共振器コイル２１６内部で光強度の良好な表示を提供するミキサーからのＤＣ出力コンポーネントであり、サーボＶＯＡ２１０に使用される。交流コンポーネントは、中心にあるＣＷ共鳴と関連してＣＷビーム周波数の表示を提供して、第２の復調デバイス２４２（図２の「Ｄｅｍｏｄ」（復調）として示される）により復調されることで回転率を測定するためにかくして用いる。ミキサー２２４によるフィードバックとして提供される電気信号２２５から、強度サーボ２２６は、ＶＯＡ２１０に制御信号２２７を生成する。すなわち、電気信号２２５のＤＣコンポーネントから、共振器コイル１１６において、計量される所望のリファレンス光学ＤＣ光強度と光学ＤＣ強度の間に、強度サーボ２２６は、エラーを決定する。それがリング２１６に発射される前に、ＣＷ位相被変調光ビーム２０１にＶＯＡ２１０により適用される減衰を調整することによって、そのエラー（ゼロまでエラーを理想的に駆動する）を制御するために、制御信号２２７は変化する。
【００２２】
[0026]  一方、それがポート３から出力に向けられるところから、ＣＣＷ位相被変調光ビーム２０２は、リング２１６周辺で広がった後に、リング２１６を出て、分極化を維持しているサーキュレータ（ＰＭ）２１２のポート２にパスした。それをパスする光の偏光状態を変えなくて、分極化変化を強度ノイズに変換しないことを、ＰＭサーキュレータであるサーキュレータ２１２は、意味する。サーキュレータ２１２のポート３から出ていて、それが電気信号に計量する光学強度を変換しているＣＣＷ位相変調ビーム２０２を、光検出器２３０は、受信する。その電気信号は、高バンド幅トランスインピーダンス増幅器（ＴＩＡ）２３２に提供される。本願明細書において、利用されるように、Ｍｉｘｅｒ２３４に高周波数信号を提供しているレート検出器として、ＴＩＡ２３２は機能する。ミキサー２３４は、特定の位相変調の光ビームと関連したＴＩＡ２３２から、プロセス信号に同調する。すなわち、ＣＷＣ  ＰＭビーム２０２がｆｍ＿ｃｃｗの変調周波数で変調される位相である場合、変調周波数の２倍の周波数のＴＩＡ２３２または２ｆｍ＿ｃｃｗから電気信号を復調するために、ミキサー２３４は調整される。例えば、ＣＷＣ  ＰＭビーム２０２がある一つの実施形態で、位相は共振器コイル２１６のＦＳＲの４．５倍の変調周波数で変調した、そして、ミキサー２３４はＦＳＲの９倍でＴＩＡ２３２から電気信号を復調している。出力されるミキサー２３４は、ＤＣコンポーネント・プラス交流コンポーネントを有する電気信号２３５を備える。それは、共振器コイル２１６内部で光ものの良好な表示を提供するミキサーからのＤＣ出力コンポーネントであり、サーボＶＯＡ２２８に用いられる。交流コンポーネントは、中心にあるＣＣＷ共鳴と関連してＣＣＷビーム周波数の表示を提供して、第２の復調デバイス２４０（図２の「Ｄｅｍｏｄ」（復調）として示される）により復調されることで回転率を測定するためにかくして用いる。ミキサー２３４によるフィードバックとして提供される電気信号２３５から、強度サーボ２３６は、ＶＯＡ２３８に制御信号２３７を生成する。すなわち、電気信号２３５のＤＣコンポーネントから、共振器コイル１１６において、計量される所望のリファレンス光学ＤＣ光強度と光学ＤＣ強度の間に、強度サーボ２３６は、エラーを決定する。それがリング２１６に発射される前に、ＣＣＷ  ＰＭ光ビーム２０２にＶＯＡ２２８により適用される減衰を調整することによって、そのエラー（ゼロまでエラーを理想的に駆動する）を制御するために、制御信号２３７は変化する。
【００２３】
[0027]  上記したように、同じ方向に、共振器２１６によって、進行している２本の（またはより）位相変調ビームがあるときにかかるミキサーを用いて、アプローチが図２において、実例を示したことが正確に特定のビームを制御するために適用されることがありえるように、ミキサー２２４および２３４は特定の位相変調の特定のビームに各々注目するだけである。この構成は同じ方向に、異なる入力ビームの光出力レベルを区別するのを助ける。これは、各ビームはそれに適用される異なる位相変調を有するからである。
【００２４】
[0028]  かかる一つの実装を図３に示し、図３は、複数のＣＷが共振器コイル３１８周辺に同一方向において、進行している変調ビーム３０１および３０２を段階的に実行することを示す。図３で、ＣＷ位相変調ビーム３０１および３０２それぞれを制御することが単純性のために例示されることを理解すべきである。そして、ＣＷ位相変調ビームに関し記載されるように、複数のＣＣＷが変調ビームを段階的に実行することは同様に制御されることができる。ＣＷ位相変調ビーム３０１および３０２は、適用される異なる位相変調を各々有する。例えば、実施形態において、ＣＷ位相変調ビーム３０１は変調周波数（ｆｍ＿ｃｗ１）で変調される位相である。その一方で、ＣＷ位相変調ビーム３０２は変調周波数（ｆｍ＿ｃｗ２）で変調される位相である。
【００２５】
[0029]  ＣＷ位相被変調光ビーム３０１の強度を制御することに関して、システム３００は、光カプラ３１４に連結する第１の可変光減衰器（ＶＯＡ）３１０を含む。下で更に説明するように、ＶＯＡ３１０（強度サーボ３３２から制御信号に基づいて減衰する）に、ＣＷ位相被変調光ビーム３０１はパスする。最初に光学光ビーム３０１は、光カプラ３１４にＶＯＡ  ３１０を出る。ＣＷ  ＰＭ光ビーム３０２の強度を制御することに関して、システム３００は、光カプラ３１４に接続している第2の可変光減衰器（ＶＯＡ）３１２も含む。下に更に説明されるように、ＶＯＡ３１２（強度サーボ３３０から制御信号に基づいて減衰する）に、ＣＷ位相被変調光ビーム３０２をパスする。第2の光学光ビーム３０２は、光カプラ３１４にＶＯＡ３１２を出る。その時、サーキュレータ３１６のポート１に出力する単一のＣＷビーム301＋302に、光カプラ３１４は、光学光ビーム３０１および３０２を結合する。ポート２に出ているサーキュレータ３１６によって、ＣＷビームは進行する。その位置では、それは共振器リング３１８の第１の端に発射される。
【００２６】
[0030]  ポート３から出力に向けられるところから、ＣＷ  ＰＭ光ビーム301＋302は、リング３１８周辺で広がった後に出て、分極化を維持しているサーキュレータ（ＰＭ）３２０のポート２にパスする。    パスする光の偏光状態を変えなくて、分極化変化を強度ノイズに変換しないことを、ＰＭサーキュレータであるサーキュレータ３２０は、意味する。サーキュレータ３２０のポート３から出ていて、それが電気信号に計量する光学強度を変換しているＣＷビーム301＋302を、光検出器３２２は、受信する。その電気信号は、トランスインピーダンス増幅器（ＴＩＡ）３２４に提供される。ＴＩＡ３２４の出力３２５は、ＣＷ位相被変調光ビーム３０１および３０２の各々を伴うコンポーネントを包含する。
【００２７】
[0031]  本実施形態において、ミキサー３２６は、ＣＷ位相変調ビーム３０１と関連したＴＩＡ３２４から、プロセス信号に同調する。すなわち、ＣＷ位相変調ビーム３０１がｆｍ１の変調周波数で変調される位相である場合、変調周波数の２倍の周波数のＴＩＡ  ３２４または２ｆｍ１から電気信号を復調するために、ミキサー３２６は調整される。出力されるミキサー３２６は、ＤＣコンポーネント・プラス交流コンポーネントを有する電気信号３２７を備える。ミキサー３２６からのＤＣ出力コンポーネントが、共振器コイル３１８内部でＣＷ位相変調ビーム３０１の強度の良好な表示を提供して、サーボに用いられるＶＯＡ３１０。ミキサー３２６によるフィードバックとして提供される電気信号３２７から、強度サーボ３３２は、ＶＯＡ３１０に制御信号３３３を生成する。電気信号３２７のＤＣコンポーネントから、所望のリファレンス光学ＤＣ光強度と共振器コイル３１８において、測定されるＣＷ位相変調ビーム３０１上の光学ＤＣ強度の間に、強度サーボ３３２は、エラーを決定する。それがリング３１８に発射される前に、ＣＷ位相被変調光ビーム３０１にＶＯＡ  ３１０により適用される減衰を調整することによって、そのエラー（ゼロまでエラーを理想的に駆動する）を制御するために、制御信号３３３は変化する。
【００２８】
[0032]  一方、ミキサー３２８は、ＣＷ位相変調ビーム３０２と関連したＴＩＡ３２４から、プロセス信号に同調する。すなわち、ＣＷ位相変調ビーム３０２がｆｍ２の変調周波数で変調される位相である場合、変調周波数の２倍の周波数のＴＩＡ３２４または２ｆｍ２から電気信号を復調するために、ミキサー３２８は調整される。出力されるミキサー３２８は、ＤＣコンポーネント・プラス交流コンポーネントを有する電気信号３２９を備える。ミキサー３２８からのＤＣ出力コンポーネントが、共振器コイル３１８内部でＣＷ位相変調ビーム３０２の強度の良好な表示を提供して、サーボに用いられるＶＯＡ３１２。ミキサー３２８によるフィードバックとして提供される電気信号３２９から、強度サーボ３３０は、ＶＯＡ３１２に制御信号３３１を生成する。電気信号３２９のＤＣコンポーネントから、所望のリファレンス光学ＤＣ光強度と共振器コイル３１８において、測定されるＣＷ位相変調ビーム３０２上の光学ＤＣ強度の間に、強度サーボ３３０は、エラーを決定する。それがリング３１８に発射される前に、ＣＷ位相被変調光ビーム３０２にＶＯＡ３１２により適用される減衰を調整することによって、そのエラー（ゼロまでエラーを理想的に駆動する）を制御するために、制御信号３３１は変化する。
【００２９】
[0033]  このようにして、それらが共振器コイルに発射される前に、例えば、個々に各ビームの光学減衰を制御することによって、共振器コイル周辺に同一方向において、進行している複数の光ビームに関し、実施形態は図３に示されて強度安定化を提供できる。
【００３０】
[0034]  上で記載される構成のいずれかにおいて、ジャイロスコープの前にある可変光減衰器（ＶＯＡｓ）を制御するフィードバック・サーボに、測定を表しているＤＣ強度は、送られる。ＶＯＡｓは、入力ビーム強度を調整するために用いる。いくつかの実施形態に関して、一つのＶＯＡが、各入力ビームに関しある。光学カー効果または強度依存的なバイアス・オフセットがかなり低減させられたかまたは除去されたＲＦＯＧのこれらの実施形態結果により提供されて、強度は安定した。このように、ジャイロ出力のバイアス安定性を改善した。
【００３１】
[0035]  図４は、現在の本発明の一つの実施形態の方法を例示しているフロー図である。方法は、ファイバー光学のリング共振器コイルに位相被変調光ビームを噴射することに関する４１０から始まって、ファイバー光学のリング共振器の出力の位相被変調光ビームのコンポーネントが巻きつけるＤＣを測定することに関する４２０へ進む。例えば図１に示されるシステムによって、一つの実施形態において、４２０の方法は、ＰＭカプラを用いてファイバー光学のリング共振器コイルの出力を軽くたたいて、ＤＣ検出器にその光ビームを送ることを含むことができる。ＤＣ検出器は、ファイバー光学のリング共振器コイルの出力の位相被変調光ビームの光学ＤＣコンポーネントの強度の関数である電気信号を出力する。他の実施態様において、例えば、図２および３に示されて、４２０の方法は、光検出器にファイバー光学のリング共振器コイルの出力を適用することを含む。光検出器は、総光ビーム強度の関数として、変化する電気信号を出力する。この電気信号は、トランスインピーダンス増幅器に適用され、出力が二倍に光ビームの位相変調の周波数である周波数で復調される。上記の通りで、結果として生じる出力は、位相被変調光ビームの光学ＤＣコンポーネントの強度の関数である電気信号を包含する。それから、方法は、ＤＣコンポーネントに基づいてフィードバック制御信号を生成することに関する４３０へ進む。実施形態において、測定されたＤＣコンポーネントから、所望のリファレンス光学ＤＣ光強度と共振器コイルの出力から測定される位相被変調光ビームの光学ＤＣ強度の間に、強度サーボは、エラーを決定することがありえる。それがファイバー光学のリング共振器コイルに発射される前に、位相被変調光ビームに適用される減衰を調整することによって、そのエラー（ゼロまでエラーを理想的に駆動する）を制御するために、強度サーボにより生成されるフィードバック制御信号は変化する。したがって、方法は、フィードバック制御信号を有する可変光減衰器を制御することによって、ファイバー光学のリング共振器コイルへの注入の前に位相被変調光ビームを減衰させることに関する４４０へ進む。
【００３２】
例示の実施形態
[0036]  例１は、共振器ファイバー光学ジャイロスコープ（ＲＦＯＧ）に関する光学的強度安定化システムを包含する。第１の位相被変調光ビームを受信するために構成される第１の可変光減衰器であって、第１の位相被変調光ビームは、第１の変調周波数（ｆｍ１）で変調される位相であることを特徴とする、第１の可変光減衰器と、第2の位相被変調光ビームを受信するために構成される第2の可変光減衰器であって、第2の位相被変調光ビームは、第2の変調周波数（ｆｍ２）で変調される位相であることを特徴とする第2の可変光減衰器と、第１の可変光減衰器から第１の位相被変調光ビームを受信するために連結されて、第2の可変光減衰器から第2の位相被変調光ビームを受信するために連結される共振器リングと、第１の可変光減衰器に電気的に結合される第１の強度サーボであって、第１の強度サーボが、第1の位相のコンポーネントが共振器リングの第1の出力から測定されて光ビームを変調した光学ＤＣに基づいて第１の位相被変調光ビーム上の第１の可変光減衰器により適用される減衰を制御することを特徴とする、第１の強度サーボと、第2の可変光減衰器に電気的に結合される第2の強度サーボであって、第2の強度サーボが、第2のコンポーネントが共振器リングの第2の出力から測定されて被変調光ビームを段階的に実行する光学ＤＣに基づいて第2の位相被変調光ビーム上の第2の可変光減衰器により適用される減衰を制御する、ことを特徴とする第2の強度サーボと、を有することを特徴とするシステム。
【００３３】
[0037]  例２は例１のシステムを包含し、第１の位相被変調光ビームおよび第2の位相被変調光ビームが共振器リングの中で逆に広がっているように、共振器リングは共振器リングの第１の端に第１の位相被変調光ビームを入力して、共振器リングの第2の端に第2の位相被変調光ビームを入力する。
【００３４】
[0038]  例３は例１―２のいずれかのシステムを包含し、第１の位相被変調光ビームおよび第2の位相被変調光ビームが同じ方向に、共振器リングの中で広がっているように、共振器リングは共振器リングの第１の端に第１の位相被変調光ビームおよび第2の位相被変調光ビームを入力する。
【００３５】
[0039]  例４は、例３のシステムを包含し、第1の出力および第2の出力は、同じ出力から成る。
[0040]  更に、例５は、例１―４のいずれかのシステムを包含し、第１の分極化を維持している光カプラ（ＰＭ）によって、光学的にリング共振器の１出力めに連結する第１のＤＣ検出器と第１の強度サーボへの電気的に結合されるとを備え、第１のＤＣ検出器は、共振器リングの１出力めから測定される第１の位相被変調光ビームの光学ＤＣコンポーネントの関数として、異なる第１の強度サーボに電気信号を出力する。
【００３６】
[0041]  例６は、例１―５のいずれかのシステムを包含し、
光学的に第2の分極化を維持している光カプラ（ＰＭ）によって、リング共振器の第2の出力に連結し、第2の強度サーボに電気的に結合される第2のＤＣ検出器を有し、第2のＤＣ検出器は、共振器リングの第2の出力から測定される第2の位相被変調光ビームの光学ＤＣコンポーネントの関数として、異なる第2の強度サーボに電気信号を出力する。
【００３７】
[0042]  例７は例１―６のいずれかのシステムを包含し、第１の分極化を維持している光サーキュレータ（ＰＭ）によって、光学的にリング共振器の第1の出力に連結する第１の光検出器と、第１の光検出器に連結する第１のトランスインピーダンス増幅器と、第１のトランスインピーダンス増幅器および第１の強度サーボに連結する第１のミキサーと、を有し、第１のミキサーが、第１の光検出器で測定される第１の位相被変調光ビームの光学ＤＣコンポーネントの関数として、異なる第１の強度サーボに、電気信号を出力する。
【００３８】
[0043]  例８は、例７のシステムを包含し、第１の強度サーボに電気信号を生成するために、第１のミキサーは、２ｆｍ１（第１の変調周波数の２倍）で、第１のトランスインピーダンス増幅器から信号を復調する。
【００３９】
[0044]  例９は例７―８のいずれかのシステムを包含し、第2の分極化を維持している光サーキュレータ（ＰＭ）によって、光学的にリング共振器の第2の出力に連結する第2の光検出器と、第2の光検出器に連結する第2のトランスインピーダンス増幅器と、第2のトランスインピーダンス増幅器および第2の強度サーボに連結する第2のミキサーと、を有し、第2のミキサーは、第2の光検出器で測定される第2の位相被変調光ビームの光学ＤＣコンポーネントの関数として、異なる第2の強度サーボに電気信号を出力する。
【００４０】
[0045]  例１０は、例９のシステムを包含し、第2の強度サーボに電気信号を生成するために、第2のミキサーは、２ｆｍ２（第2の変調周波数の２倍）で、第2のトランスインピーダンス増幅器から信号を復調する。
【００４１】
[0046]  例１１は、例７―１０のいずれかのシステムを包含し、さらに、第１のトランスインピーダンス増幅器に連結する第２のミキサーと第２の強度サーボとを具備し、
第2のミキサーは、第１の光検出器で測定される第2の位相被変調光ビームの光学ＤＣコンポーネントの関数として、異なる第2の強度サーボに、電気信号を出力する。
【００４２】
[0047]  例１２は、例１１のシステムを包含し、第2の強度サーボに電気信号を生成するために、第2のミキサーは、２ｆｍ２（第2の変調周波数の２倍）で、第１のトランスインピーダンス増幅器から信号を復調する。
【００４３】
[0048]  例１３は、例１―１２のいずれかのシステムを包含し、第１の強度サーボは、共振器リングの１出力めから測定される所望のリファレンス光学ＤＣ照明強度と光学ＤＣコンポーネントの間に第１のエラーを決定し、第１の強度サーボは、ゼロの方へ第１のエラーを駆動するために第１の可変光減衰器により適用される減衰を制御し、
第2の強度サーボは、共振器リングの第2の出力から測定される所望のリファレンス光学ＤＣ光強度と光学ＤＣコンポーネントの間に、第2のエラーを決定し、
第2の強度サーボは、ゼロの方へ第2のエラーを駆動するために第2の可変光減衰器により適用される減衰を制御する。
【００４４】
[0049]  例１４は、共振器ファイバー光学ジャイロスコープ（ＲＦＯＧ）に関する光学強度安定化システムを提供する方法を包含し、
該方法は、ファイバー光学のリング共振器コイルに位相被変調光ビームを噴射するステップと、ファイバー光学のリング共振器の出力の位相被変調光ビームのコンポーネントが巻きつけるＤＣを測定するステップと、ＤＣコンポーネントに基づいてフィードバック制御信号を生成するステップと、
フィードバック制御信号を有する可変光減衰器を制御することによって、ファイバー光学のリング共振器コイルへの注入の前に位相被変調光ビームを減衰させるステップと、
を有する。
【００４５】
[0050]  例１５は、例１４の方法を包含し、被変調光ビームが更に成る位相のＤＣコンポーネントを測定するステップと、ＰＭカプラを用いてファイバー光学のリング共振器コイルの出力をタップするステップと、ＤＣ検出器にファイバー光学のリング共振器コイルの出力を送るステップと、を有し、
ＤＣ検出器は、位相被変調光ビームの光学ＤＣコンポーネントの強度の関数である電気信号を出力する。
【００４６】
[0051]  例１６は、例１４―１５のいずれかの方法を包含し、
位相被変調光ビームのＤＣコンポーネントを測定するステップを有し、更に、
ファイバー光学のリング共振器コイルの出力を光ビーム強度の関数として変化する第１の電気信号へ変換するステップと、トランスインピーダンス増幅器に第１の電気信号を適用するステップと、
光ビームの位相変調の周波数の二倍である周波数で第１の電気信号を復調し、位相被変調光ビームの光学ＤＣコンポーネントの強度の関数である第2の電気信号を生じるステップとを有する。
【００４７】
[0052]  例１７は、例１４―１６のいずれかの方法を包含し、
ＤＣコンポーネントに基づいてフィードバック制御信号を生成するステップを有し、更に、所望のリファレンス光学ＤＣ照明強度と第2の電気信号により示される光学ＤＣコンポーネントの強度の間にエラーを決定するステップを有する。
【００４８】
[0053]  例１８は、例１７の方法を包含し、更に、ゼロまでエラーを駆動するためにフィードバック制御信号を変化させるステップを備える。
[0054]  特定の実施形態が例示されて、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、本発明が特許請求の範囲およびその均等の範囲だけにより制限されることが明白に意図される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【外国語明細書】
2015212687000001.pdf