(57)【要約】      （修正有）【課題】分散マネージメント干渉型光ファイバジャイロスコープを提供する。【解決手段】第１の入力ファイバを介して広帯域光源に結合された結合器１０５と、入力信号を第１の出力および第２の出力に向けるビームスプリッタ、第１の出力からの第１の帰還信号および第２の出力からの第２の帰還信号を合成して、合成された帰還信号にするように構成されたコンバイナ、第２の入力ファイバを介して第１の結合器に結合された光集積回路入力を含むＩＯＣ１１０と、第１のピグテイルファイバおよび第２のピグテイルファイバに結合された光ファイバジャイロスコープ・センシングコイル１２０であって、第１の入力ファイバ、第２の入力ファイバ、第１のピグテイルファイバ、第２のピグテイルファイバ、およびセンシングファイバの少なくとも１つについての少なくとも１つの分散スロープが、ＩＯＣ入力での信号が２にほぼ等しい二次コヒーレンスを有するように選択される。【選択図】図１
2015083972.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
分散マネージメント(dispersion managed)干渉型(interferometric)光ファイバジャイロスコープ（１００、２００、７１０）であって、
入力信号を供給するように構成された広帯域(broadband)光源（１０１、２０１）と、
第１の入力ファイバ（１０３、２０３）を介して前記広帯域光源に結合された結合器(coupler)（１０５、２０７）であって、前記第１の入力ファイバが前記広帯域光源から前記結合器へ前記入力信号を伝達するように構成され、第１の結合器出力および第２の結合器出力を有する結合器（１０５、２０７）と、
出力ファイバ（１０７、２０９）を介して前記第２の結合器出力に結合されたレート(rate)検出器（１０９、２１３）と、
光集積回路(integrated optical circuit)（１１０、２１０）であって、
前記入力信号を第１の出力および第２の出力に向けるビームスプリッタ（１１１、２１１）、
前記第１の出力および前記第２の出力に結合され、前記第１の出力からの第１の帰還信号(return signal)および前記第２の出力からの第２の帰還信号を合成して(combine)、合成された帰還信号にするように構成されたコンバイナ（１１１、２１１）、
第２の入力ファイバを介して前記第１の結合器出力に結合された光集積回路入力であって、前記第２の入力ファイバが第１の結合器出力から前記光集積回路入力へ前記入力信号を伝達すると共に前記光集積回路入力から前記結合器へ前記合成された帰還信号を伝達するように構成された光集積回路入力
を含む光集積回路（１１０、２１０）と、
前記第１の出力に結合された第１のピグテイル(pigtail)ファイバ（１２１、２２１）と、
前記第２の出力に結合された第２のピグテイルファイバ（１２３、２２３）と、
前記第１のピグテイルファイバおよび前記第２のピグテイルファイバに結合された光ファイバジャイロスコープ・センシング(sensing)コイル（１２０、２２０）であって、１つまたは複数のセンシングファイバ（１２５、２２５）を備えた光ファイバジャイロスコープ・センシングコイル（１２０、２２０）と、を備え、前記第１のピグテイルファイバは、前記入力信号を前記光ファイバジャイロスコープ・センシングコイルに伝達すると共に光ファイバジャイロスコープ・センシングコイルから前記第１の出力へ前記第１の帰還信号を伝達し、前記第２のピグテイルファイバは、前記入力信号を前記光ファイバジャイロスコープ・センシングコイルに伝達すると共に光ファイバジャイロスコープ・センシングコイルから前記第２の出力へ前記第２の帰還信号を伝達し、
前記第１の入力ファイバ、第２の入力ファイバ、第１のピグテイルファイバ、第２のピグテイルファイバ、および前記１つまたは複数のセンシングファイバの少なくとも１つについての少なくとも１つの分散スロープ(dispersion slope)は、前記光集積回路入力での前記入力信号または合成された帰還信号の少なくとも１つが２にほぼ(substantially)等しい二次コヒーレンス(a second order coherence)ｇ１１を有するように選択される分散マネージメント干渉型光ファイバジャイロスコープ（１００、２００、７１０）。
【請求項２】
前記第１の入力ファイバ、第２の入力ファイバ、第１のピグテイルファイバ、第２のピグテイルファイバ、および前記１つまたは複数のセンシングファイバが、零分散(zero dispersion)スロープを有する、請求項１に記載の光ファイバジャイロスコープ。
【請求項３】
干渉型光ファイバジャイロスコープにおける分散（１００、２００、７１０）を管理する方法であって、
第１の入力ファイバ（１０３、２０３）で二次コヒーレンスｇ１１を有する、広帯域光源（１０１、２０１）により生成された入力信号を受信するステップと、
前記第１の入力ファイバ上の前記入力信号を第１の出力および第２の出力を有する結合器（１０５、２０７）に送信するステップであって、第２の入力ファイバ（２０５）が前記第２の出力に結合されると共に出力ファイバが前記第１の出力に結合された、送信するステップと、
前記第２の入力ファイバ上の前記入力信号をビームスプリッタおよびコンバイナ（１１１）を有する光集積回路（１１０、２１０）の光集積回路入力に送信するステップと、
前記入力信号を第１の出力信号および第２の出力信号に分割する(splitting)ステップと、
第１のピグテイルファイバ（１２１、２２１）上の前記第１の出力信号を１つまたは複数のセンシングファイバ（１２５、２２５）を有するセンシングコイル（１２０、２２０）に送信するステップと、
第２のピグテイルファイバ（１２３、２２３）上の前記第２の出力信号を前記センシングコイルに送信するステップと、
第１および第２の帰還信号を前記センシングコイルから受信するステップと、
前記第１の帰還信号を前記第１のピグテイルファイバ上で送信するステップと、
前記第２の帰還信号を前記第２のピグテイルファイバ上で送信するステップと、
前記第１の帰還信号および第２の帰還信号を合成された帰還信号に合成するステップと、
前記合成された帰還信号を前記第２の入力ファイバ上の前記結合器に送信するステップと、
前記光集積回路入力での前記入力信号または合成された帰還信号の少なくとも１つが２にほぼ等しい二次コヒーレンスｇ１１を有するように前記第１の入力ファイバ、第２の入力ファイバ、第１のピグテイルファイバ、第２のピグテイルファイバ、および前記１つまたは複数のセンシングファイバの少なくとも１つについての少なくとも１つの分散スロープを選択するステップと
を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[0001]偏光をなくした干渉型光ファイバジャイロスコープ（ＩＦＯＧ）のバイアス安定性は、ＩＦＯＧのセンシングループにおける非線形光学効果により影響が及ぼされる。理想的な広帯域光源の場合、非線形光学効果は、完全なサーマル源の統計的特性により存在しない。
【０００２】
[0002]光源が完全にサーマルであるとき、
【０００３】
【数１】
2015083972.tif 000003
【０００４】
により与えられる二次のコヒーレンス度は、
【０００５】
【数２】
2015083972.tif 000004
【０００６】
（以下、「ｇ１１」と呼ぶ）であるようになっている。ここで、Ｉ（ｔ）は瞬間的な光強度であり、τは遅延時間である。山括弧は、時間による平均を表す。完全なサーマル源は、光源のスペクトルを構成する多くの高調波成分または波長成分の間に相関関係がないことを意味する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
[0003]しかしながら、理想的な光源でない場合、光源の統計量は、完全にサーマルであることが見いだされず、バイアス光パワーが変動するときＩＦＯＧにおいて不安定性をバイアスすることがもたらされる。この不安定性は、偏光をなくしたＩＦＯＧにおいてはっきりと観察されている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
[0004]一実施形態では、分散マネージメント干渉型光ファイバジャイロスコープが提供される。この分散マネージメント干渉型光ファイバジャイロスコープは、入力信号を供給するように構成された広帯域光源を備える。結合器は、第１の入力ファイバを介して広帯域光源に結合される。第１の入力ファイバは、広帯域光源から結合器へ入力信号を伝達するように構成され、この結合器は、第１の結合器出力および第２の結合器出力を有する。レート検出器は、出力ファイバを介して第２の出力に結合される。光ファイバジャイロスコープは、光集積回路も備える。この光集積回路は、入力信号を第１の出力および第２の出力に向けるビームスプリッタと、第１の出力および第２の出力に結合されたコンバイナとを含む。このコンバイナは、第１の出力からの第１の帰還信号および第２の出力からの第２の帰還信号を合成して、合成された帰還信号にするように構成されている。光集積回路入力は第２の入力ファイバを介して前記第１の結合器出力に結合され、この第２の入力ファイバは、第１の結合器出力から光集積回路入力へ入力信号を伝達すると共に光集積回路入力から結合器へ合成された帰還信号を伝達するように構成されている。第１のピグテイルファイバは、前記第１の出力に結合される。第２のピグテイルファイバは、前記第２の出力に結合される。光ファイバジャイロスコープ・センシングコイルは、第１のピグテイルファイバおよび第２のピグテイルファイバに結合される。光ファイバジャイロスコープ・センシングコイルは、１つまたは複数のセンシングファイバを備え、前記第１のピグテイルファイバは、前記入力信号を光ファイバジャイロスコープ・センシングコイルに伝達すると共に光ファイバジャイロスコープ・センシングコイルから第１の出力へ第１の帰還信号を伝達する。第２のピグテイルファイバは、前記入力信号を光ファイバジャイロスコープ・センシングコイルに伝達すると共に光ファイバジャイロスコープ・センシングコイルから第２の出力へ第２の帰還信号を伝達する。第１の入力ファイバ、第２の入力ファイバ、第１のピグテイルファイバ、第２のピグテイルファイバ、および１つまたは複数のセンシングファイバの少なくとも１つについての少なくとも１つの分散スロープは、光集積回路入力での入力信号または合成された帰還信号の少なくとも１つが２にほぼ等しい二次コヒーレンスｇ１１を有するように選択される。
【０００９】
[0005]図面は単なる例示的な実施形態を示し、したがって範囲の限定とみなされるべきではないと理解し、例示的な実施形態を、以下の添付図面を用いることにより追加の特定および詳細を用いて説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】[0006]分散マネージメント干渉型光ファイバジャイロスコープの一実施形態を示す図である。
【図２】[0007]分散マネージメント干渉型光ファイバジャイロスコープの代替実施形態を示す図である。
【図３】[0008]分散対異なる分散スロープを有する２種類のファイバを用いた全ファイバ長の関係を示すグラフである。
【図４】[0009]ファイバへの入力およびファイバの出力における光の二次コヒーレンス対ファイバ分散スロープのグラフである。
【図５Ａ】[0010]さまざまな分散スロープのファイバについての時間領域における入力信号および出力信号、ならびに入力信号および出力信号ごとの計算した二次コヒーレンスを示す図である。
【図５Ｂ】さまざまな分散スロープのファイバについての時間領域における入力信号および出力信号、ならびに入力信号および出力信号ごとの計算した二次コヒーレンスを示す図である。
【図６】[0011]干渉型光ファイバジャイロスコープにおける分散を管理する例示的な方法のブロック図である。
【図７】[0012]例示的な分散マネージメント干渉型光ファイバジャイロスコープシステムを示すシステムブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
[0013]一般的な実施によれば、さまざまな説明した特徴は、縮尺通りに描かれておらず、例示的な実施形態に関連した特定の特徴を強調して描かれている。
[0014]以下の詳細な説明では、その一部を添付なし特定の例示的な実施形態の例示により示される図面の参照が行われる。しかし、他の実施形態を利用することができ、論理的、機械的、および電気的な変更が行われてもよいことを理解されたい。さらに、図面および明細書に示された方法は、個々のステップが行われ得る順序を限定するものとして解釈されるべきではない。したがって、以下の詳細な説明は、限定の意味でとらえられるべきではない。
【００１２】
[0015]ＩＦＯＧにおいて観察される非線形光学効果に対処するために、オフセットしている分散スロープを有するファイバは、以下に説明するように使用することができる。さらに、光源の理想的でない特性を補正および補償する分散スロープを有するファイバを使用することもできる。
【００１３】
[0016]図１は、光ファイバジャイロスコープ１００の例示的な光回路図を示す。光ファイバジャイロスコープ１００は、広帯域光源１０１を備える。広帯域光源１０１は、さまざまな波長および偏光状態を有する多くの波で構成される光信号を生成する。完全にサーマルな広帯域光源１０１は、この光源を構成する異なる高調波成分またはスペクトル成分の間に相関関係を有さない。理論的には、完全にサーマルな広帯域光源１０１は、２．０の二次コヒーレンス数ｇ１１を有する。入力ファイバ１０３は、広帯域光源１０１を結合器１０５に結合し、同ファイバ１０３は、結合器１０５からの光を光集積回路（ＩＯＣ）１１０の導波路に結合する。結合器１０５は、入力ファイバ１０３と出力ファイバ１０７の両方を含む。出力ファイバ１０７は、ＩＯＣからの帰還される信号をセンシングファイバ１２５から帰還する信号を読むレート検出器１０９に伝達する。ＩＯＣ１１０は、ビームスプリット／合成要素１１１と、偏光素子と、ＩＯＣ１１０を通過する光ビームの位相変調に使用される２つ以上の電極とを備える。一実施形態では、ビームスプリッタは、Ｙ分岐ビームスプリッタ１１１であり、信号を２つの信号に分割する。いくつかの実施形態では、偏光素子はＩＯＣ１１０自体の導波路とすることができ、一方、他の実施形態では、偏光素子は光路に沿った別個の要素とすることができる。広帯域光源１０１からの信号は、ＩＯＣ１１０を通過することにより直線偏光される。ピグテイルファイバ１２１および１２３は、ＩＯＣ１１０をセンシングコイル１２０に結合する。一実施形態では、信号は、センシングコイル１２０とＩＯＣの間に配置されたデポラライザを用いて偏光が解消される。デポラライザは、ピグテイルファイバ１２１および／または１２３に配置することができる。センシングコイル１２０は、コイル状に巻かれたセンシングファイバ１２５を備える。
【００１４】
[0017]零分散スロープを有するファイバは、入力ファイバ１０３、ＩＯＣのピグテイルファイバ１２１および１２３、およびセンシングファイバ１２５に使用される。分散は、群速度分散を指す。理論的解析は、分散スロープを有さないファイバの場合、広帯域光源の統計量は完全にサーマルな状態で維持することができ、これにより非線形光学効果を有効に減少させることを示す。零分散スロープを有するファイバを使用することによって、光源の二次コヒーレンスｇ１１は、２．０に保つことができ、それによって光カー効果は、実質的に減少し得る。言い換えると、光源の統計量は、零分散スロープ光ファイバを用いることで所望の値２．０で保存される。
【００１５】
[0018]代替実施形態では、特定の大きい分散スロープを有するファイバが、使用され得る。入力ファイバ１０３、ファイバピグテイル１２１および１２３、ならびにセンシングファイバ１２５は、大きい分散スロープを有するファイバである。大きい分散スロープを有するファイバを有するそのような光回路では、ｇ１１は、２または２近くで維持することができる。ファイバを通じて伝搬する広帯域光の二次コヒーレンスｇ１１とファイバ分散スロープの間の関係は、図４により詳細に示される。
【００１６】
[0019]図２は、分散マネージメント干渉型光ファイバジャイロスコープの代替実施形態を示す。光ファイバジャイロスコープ２００は、広帯域光源２０１を含む。一実施形態では、光源２０１は、理想的な光源の統計量を示す完全にサーマルな光源である。別の実施形態では、光源２０１は、非理想的な統計量を示す。入力ファイバ２０３は、長さｘにわたって広帯域光源２０１を結合器２０７に結合する。入力ファイバ２０３は、正の分散スロープ値ａを有する。ファイバ２０５は、長さｚにわたって結合器からの信号を光集積回路２１０に結合する。ファイバ２０５は、−ｂの値の負の分散スロープ、入力ファイバ２０３の反対の分散スロープを有する。ファイバ長は、ａ×ｘ−ｂ×ｚ＝０の関係を満たすように選択される。結合器２０７は、入力ファイバ２０３および出力ファイバ２０９を含む。出力ファイバ２０９は、センシングコイル２２０から帰還される結合した信号をレート検出器２１３に伝達し、レート検出器２１３が信号を読む。ＩＯＣ２１０は、ビームスプリット／合成要素２１１と、偏光素子と、ＩＯＣ２１０を通過する光ビームの位相変調に使用される１つまたは複数の電極とを備える。一実施形態では、ビームスプリッタは、Ｙ分岐ビームスプリッタ２１１であり、信号を２つの信号に分割する。いくつかの実施形態では、偏光素子はＩＯＣ２１０自体の導波路とすることができ、一方、他の実施形態では、偏光素子は光路に沿った別個の要素とすることができる。広帯域光源２０１からの信号は、ＩＯＣ２１０を通過することにより直線偏光される。センシングループ２２０は、センシングコイル２２０の中に巻かれる２種類のファイバ２２１および２２３を含む。ファイバ２２１は、長さｙ１と正の分散スロープ値ｃとを有するように構成される。ファイバ２２３は、長さｙ２と、値−ｄの負の分散スロープとを有するように構成され、全分散のキャンセルにために関係ｙ１×ｃ−ｙ２×ｄ＝０を保つようになっている。一実施形態では、信号は、センシングコイル２２０とＩＯＣ２１０の間に配置されたデポラライザを用いて偏光が解消される。
【００１７】
[0020]逆の分散スロープを有するファイバは、入力ファイバ２０３／２０５、およびファイバ２２１／２２３に使用される。一実施形態では、逆の分散スロープを有するファイバを選択することにより、このシステムのファイバにおける全分散は、０で有効に保たれる。したがって、広帯域光源の統計量は、ほぼ完全なサーマル状態で維持することができ、これにより任意の非線形光学効果を有効に減少させる。同様の分散マネージメント技法を利用することによって、他の実施形態では、光源の二次コヒーレンスｇ１１は、理論的には２で保つことができ、それにより光カー効果を実質的に減少させることができる。いくつかの実施形態では、これは、全システム分散が０で保たれるように選択された異なる長さのファイバを異なる分散スロープと共に使用することを含むことができ、ここで長さは等しいように整合させる必要はない。別の実施形態では、光源は、理想的でない特性をすでに示している。ファイバは、分散スロープおよび長さを用いて選択され、それにより光源の理想的でない特性は、ＩＦＯＧ自体により補正される。
【００１８】
[0021]図３は、システム３００の全分散を表すグラフを示す。分散スロープが等しく逆の正の分散３０１を有するある長さのファイバと負の分散３０３を有する等しい長さのファイバとを用いるとき、ファイバの分散は互いにオフセットする。グラフ３０５は、全分散対ファイバ長の関係を示す。
【００１９】
[0022]図４は、信号特性とファイバの分散スロープとの間の例示的な関係を表すグラフ４００を示す。グラフ４０１は、ファイバ分散の関数としてのファイバを通じて伝搬した後の光の二次コヒーレンスｇ１１を示す。対応する入力の統計量も示されている。予期されるように、入力における光源の統計量は、ｇ１１＝２で理想近くのままである。ｇ１１に示された変動は、シミュレーションの不確かさ／シミュレーションノイズである。しかし、出力において、ｇ１１は、小さい正のファイバ分散スロープ（＞０〜０．２）でかなり変化する。ファイバ分散スロープがかなり大きく（０．６）なると、出力の光源の統計量は理想的な熱源の統計量（ｇ１１＝２）に再び近づく。
【００２０】
[0023]図５Ａおよび図５Ｂは、さまざまな分散スロープを有する８ｋｍのファイバを通じて光が伝搬した後の出力時間波形グラフおよびほぼサーマルな入力光学スペクトルのｇ１１を示す。５００Ａは、分散スロープＤ＝０、０．００５、０．０１、０．０２、０．０４、および０．０６ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍを有するファイバについてのグラフを示す。５００Ｂは、分散スロープＤ＝０．１、０．２、０．３、０．５、０．６、および１．０ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍを有するファイバについてのグラフを示す。
【００２１】
[0024]前述の図５Ａおよび図５Ｂは、零分散および零分散スロープを有するファイバを通じた伝搬は、ファイバを通じた伝搬時に光源の統計量ｇ１１を変化させないことを示す。少量の分散スロープを有するファイバを通じた伝搬は、光源の統計量（ｇ１１）を２．０から実質的に逸脱させる可能性がある。しかし、大きいファイバ分散スロープは、不十分な（非熱）源の統計量を補償すると共に、理想値２．０の近くの出力ｇ１１を回復させることができる。これらの知見は、ＩＦＯＧにおけるカー・バイアス・キャンセレーションのために源の統計量ｇ１１の値を２．０に保つ（または回復する）方法を示唆する。そのような方法は、自然放射光源の波長で零分散ファイバを使用すること、またはさもなければＩＦＯＧにおいてカー・バイアス・キャンセレーション用のセンシングコイルにおける分散マネージメントを使用することを含むことができる。
【００２２】
[0025]図６は、ＩＦＯＧにおける分散を管理する方法６００のブロック図を示す。ブロック６０１では、実質的に零近くである少なくとも分散スロープを有する少なくとも１つの光ファイバを備えたセンシングコイルが作り出される。別の実施形態では、これは、各ファイバが符号が逆のそれぞれの分散スロープを有する２つのファイバを継ぎ合わせてセンシングコイルを作り出すことを含みことができる。ファイバの長さは、累積した分散が零であるように選択される。他の実施形態では、３つ以上のファイバが使用されてもよい。ブロック６０３では、センシングコイルは、ピグテイルファイバ６０３を用いて光集積回路に結合される。一実施形態では、各ピグテイルファイバが大きさが等しいが符号が逆の分散スロープをそれぞれ有する２つのピグテイルファイバが使用することができ、ファイバのそれぞれの分散スロープが互いにオフセットするようになっている。他の実施形態では、両ピグテイルファイバ零の分散スロープを共に有する単一種類のピグテイルファイバが使用されてもよい。ブロック６０５では、光集積回路は、第２の入力ファイバによって結合器に結合される。第２の入力ファイバは、結合器の第１の出力に結合する。結合器は、出力ファイバを備え、この出力ファイバは、結合器の第２の出力に結合された出力ファイバを介してレート検出器に出力信号を供給する。出力信号は、レート検出器における測定のためにセンシングコイルからの信号を伝達する。ブロック６０７では、結合器は、第１の入力ファイバを介して広帯域光源に結合される。一実施形態では、広帯域光源は、理想的な光源の統計量ｇ１１＝２を示す完全にサーマルな光源である。他の実施形態では、光源は、理想的でない光源の統計量を示すことができる。一実施形態では、結合器に結合する第１の入力ファイバは、正の分散を有する。第２の入力ファイバは負の分散を有し、この正の分散を有する第１の入力ファイバは負の分散を有する第２の入力ファイバに等しい長さを有し、両ファイバは大きさが等しく符号が逆の分散スロープを有する。他の実施形態では、第１および第２の入力ファイバは、複数のファイバの全長で積分された分散が零であるようにオフセットしている分散スロープを有する複数のファイバ、または零分散スロープを有する単一のファイバとすることができる。他の実施形態では、入力ファイバは、零分散スロープを有する単一のファイバ、または３つ以上のファイバであってもよい。ブロック６０９では、光源の統計量は、ＩＦＯＧの少なくとも１つの光ファイバの少なくとも１つの分散スロープを選択することによって理想的に保たれる。一実施形態では、これは、零分散スロープを有するファイバを用いることによって達成される。別の実施形態では、等しいが逆の分散スロープを有する等しい長さのファイバは、零で全分散を保つように使用される。他の実施形態では、ＩＦＯＧにおける全分散が零で保たれるように、オフセットしている分散スロープを有するファイバと長さの他の組み合わせ用いられてもよい。さらに他の実施形態では、ファイバ分散スロープは、理想的でない光源特性を補正するように選択されてもよい。
【００２３】
[0026]図６は例示的な実施形態を示しており、ブロックが示されている順序でこの方法を実施する必要はないことを理解されたい。したがって、図６および上記説明は、限定的な意味にとられるべきではない。
【００２４】
[0027]図７は、分散マネージメント干渉型光ファイバジャイロスコープ７００用の例示的なシステム７００を示すシステムブロック図である。一実施形態では、分散マネージメントＩＦＯＧ７１０は、測定ユニット７２０に結合される。測定ユニット７２０は、読み出し命令７２７を格納するコンピュータ可読メモリ／媒体７２５に結合されたプロセッサ７２３を備える。一実施形態では、測定ユニット７２０は、適宜のレート検出器７２９をさらに備えることができる。プロセッサ７２３は、インタフェース装置７３０に結合される。適切なコンピュータ可読メモリは、汎用コンピュータもしくは専用コンピュータまたはプロセッサあるいは任意のプログラマブルロジックデバイスによりアクセスできる任意の利用可能な媒体を含む。例えば、適切なプロセッサ可読媒体には、従来のハードディスク、コンパクトディスク・リードオンリメモリ（ＣＤ−ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）（これに限定されず、同期型ＤＲＡＭ（ＳＤＲＡＭ）、ダブルデータレート（ＤＤＲ）ＲＡＭ、ＲＡＭＢＵＳダイナミックＲＡＭ（ＲＤＲＡＭ：ＲＡＭＢＵＳ  Ｄｙｎａｍｉｃ  ＲＡＭ）、スタティックＲＡＭ（ＳＲＡＭ）などが含まれる）、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、電気的消去可能プログラマブルＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭ）、およびフラッシュメモリ等などの揮発性または不揮発性の媒体などのストレージ媒体またはメモリ媒体が含まれ得るが、これらに限定されない。
【００２５】
[0028]一実施形態では、分散マネージメントＩＦＯＧ７１０は、実質的に２．０に近い二次コヒーレンスｇ１１を有する光信号を生成する広帯域光源を備える。入力ファイバは、広帯域光源を結合器へ、そして結合器から光集積回路（ＩＯＣ）の導波路へ結合する。結合器は、入力ファイバと出力ファイバの両方を含む。出力ファイバは、結合した信号をＩＯＣおよびセンシングループからレート検出器７２９へ伝達し、レート検出器７２９が信号を読む。ＩＯＣは、ビームスプリット／合成要素と、偏光素子と、ＩＯＣを通過する光ビームの位相変調に使用される１つまたは複数の電極とを備える。一実施形態では、ビームスプリッタは、Ｙ分岐ビームスプリッタであり、信号を２つの信号に分割する。ピグテイルファイバは、ＩＯＣをセンシングコイルに結合するために使用される。センシングコイルは、コイル状に巻かれたセンシングファイバを備える。分散マネージメントＩＦＯＧ７１０に使用されるファイバの分散スロープは、二次コヒーレンス数ｇ１１を所望の２．０の近くに維持するように選ばれる。上述のように、零分散スロープのファイバ、オフセットしている逆の分散スロープを有するファイバ、または正の全分散を有するファイバなどのさまざまな分散スロープを有するファイバのさまざまな組み合わせを使用することができるが、これらに限定されない。
【００２６】
[0029]測定ユニット７２０は、システムメモリおよび／または媒体７２５に結合されたプロセッサ７２３を備え、これは、プロセッサ７２３に分散マネージメントＩＦＯＧ７１０からＩＦＯＧ信号を読み出させ、ＩＦＯＧ７１０の回転運動を計算させるように構成された読み出し命令７２７を含む。いくつかの実施形態では、これは、慣性基準ユニットにおいて行われるＩＦＯＧ７１０の姿勢の計算、または他の計算であり得る。一実施形態では、プロセッサは、適宜のレート検出器７２９でＩＦＯＧ７１０から信号を読み出す。適宜のレート検出器７２９は、結合器の出力ファイバから帰還信号を読み出すように構成され、これはセンシングコイルから適宜のレート検出器７２９へ帰還される信号を伝達し、レート検出器７２９は信号を読む。一実施形態では、適宜のレート検出器７２９は、光検出器である。
【００２７】
[0030]プロセッサ７２３は、インタフェース装置７３０に結合される。プロセッサは、インタフェース装置７３０に視覚的、聴覚的、または他のやり方でＩＦＯＧ信号を示す結果を示させるように構成される。一実施形態では、インタフェース装置７３０は、画像を表示できるディスプレイである。適切な例示的なディスプレイには、航空機慣性航行システムに関連したディスプレイが含まれるが、これに限定されない。表示を実施する適切な技術には、ブラウン管（ＣＲＴ）ディスプレイ、アクティブマトリクス液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、パッシブマトリクスＬＣＤ、発光ダイオードディスプレイ（ＬＥＤ）、またはプラズマ表示ユニットが含まれるが、これらに限定されない。他の実施形態では、インタフェース装置７３０は、ＩＦＯＧ７１０の姿勢またはＩＦＯＧ７１０の回転運動などのプロセッサの計算を聴覚的に示すことができるスピーカである。
【００２８】
[0031]本明細書に特定の実施形態を図示および説明してきたが、同じ目的を実現できる任意の配置が図示した特定の実施形態の代わりに用いられてもよいことが当業者により理解されよう。したがって、本発明は、特許請求の範囲およびその均等物によってのみ限定されることが明白に意図される。
【００２９】
例示の実施形態
[0032]例１は、分散マネージメント干渉型光ファイバジャイロスコープであって、入力信号を供給するように構成された広帯域光源と、第１の入力ファイバを介して広帯域光源に結合された結合器であって、この第１の入力ファイバが広帯域光源から結合器へ入力信号を伝達するように構成され、第１の結合器出力および第２の結合器出力を有する結合器と、出力ファイバを介して第２の結合器の出力に結合されたレート検出器と、光集積回路であって、入力信号を第１の出力および第２の出力に向けるビームスプリッタ、第１の出力および第２の出力に結合され、第１の出力からの第１の帰還信号および第２の出力からの第２の帰還信号を合成して、合成された帰還信号にするように構成されたコンバイナ、第２の入力ファイバを介して第１の結合器出力に結合された光集積回路入力であって、第２の入力ファイバが第１の結合器出力から光集積回路入力へ入力信号を伝達すると共に光集積回路入力から結合器へ合成された帰還信号を伝達するように構成された光集積回路入力を含む光集積回路と、第１の出力に結合された第１のピグテイルファイバと、第２の出力に結合された第２のピグテイルファイバと、第１のピグテイルファイバおよび第２のピグテイルファイバに結合された光ファイバジャイロスコープ・センシングコイルであって、１つまたは複数のセンシングファイバを備えた光ファイバジャイロスコープ・センシングコイルと、を備え、第１のピグテイルファイバは、入力信号を光ファイバジャイロスコープ・センシングコイルに伝達すると共に光ファイバジャイロスコープ・センシングコイルから第１の出力へ第１の帰還信号を伝達し、第２のピグテイルファイバは、入力信号を光ファイバジャイロスコープ・センシングコイルに伝達すると共に光ファイバジャイロスコープ・センシングコイルから第２の出力へ第２の帰還信号を伝達し、第１の入力ファイバ、第２の入力ファイバ、第１のピグテイルファイバ、第２のピグテイルファイバ、および１つまたは複数のセンシングファイバの少なくとも１つについての少なくとも１つの分散スロープが、光集積回路入力での入力信号または合成された帰還信号の少なくとも１つが２にほぼ等しい二次コヒーレンスｇ１１を有するように選択される。
【００３０】
[0033]例２は、例１の光ファイバジャイロスコープを含み、第１の入力ファイバ、第２の入力ファイバ、第１のピグテイルファイバ、第２のピグテイルファイバ、および１つまたは複数のセンシングファイバが、零分散スロープを有する。
【００３１】
[0034]例３は、例１の光ファイバジャイロスコープを含み、第１の入力ファイバおよび第２の入力ファイバは長さが等しく、それぞれの分散スロープは大きさが等しいが符号が逆である。
【００３２】
[0035]例４は、例１〜３のいずれかの光ファイバジャイロスコープを含み、第１のピグテイルファイバおよび第２のピグテイルは、長さが等しく、それぞれの分散は大きさが等しいが符号が逆である。
【００３３】
[0036]例５は、例１〜４のいずれかの光ファイバジャイロスコープを含み、センシングコイルは、第１のセンシングファイバおよび第２のセンシングファイバを備え、この第１のセンシングファイバおよび第２のセンシングファイバは長さが等しく、それぞれの分散は大きさが等しいが符号が逆である。
【００３４】
[0037]例６は、例１〜５のいずれかの光ファイバジャイロスコープを含み、全分散は零であり、全分散は、第１の入力ファイバ、第２の入力ファイバ、第１のピグテイルファイバ、第２のピグテイルファイバ、および１つまたは複数のセンシングファイのそれぞれの分散スロープとそれぞれのファイバ長の各積の合計である。
【００３５】
[0038]例７は、例１〜５のいずれかの光ファイバジャイロスコープを含み、全分散は０より大きく、全分散は、第１の入力ファイバ、第２の入力ファイバ、第１のピグテイルファイバ、第２のピグテイルファイバ、および１つまたは複数のセンシングファイのそれぞれの分散スロープとそれぞれのファイバ長の各積の合計である。
【００３６】
[0039]例８は、例１〜５および７のいずれかの光ファイバジャイロスコープを含み、広帯域光源は、理想的でない光源の統計量を示し、第１の入力ファイバ、第２の入力ファイバ、第１のピグテイルファイバ、第２のピグテイルファイバ、あるいは１つまたは複数のセンシングファイバの少なくとも１つは、理想的でない光源の統計量を調整する。
【００３７】
[0040]例９は、例１〜８のいずれかの光ファイバジャイロスコープを含み、ビームスプリッタおよびコンバイナは、単一の構成要素である。
[0041]例１０は、干渉型光ファイバジャイロスコープにおける分散を管理する方法であって、第１の入力ファイバで二次コヒーレンスｇ１１を有する、広帯域光源により生成された入力信号を受信するステップと、第１の入力ファイバ上の入力信号を第１の出力および第２の出力を有する結合器に送信するステップであって、第２の入力ファイバが第２の出力に結合されると共に出力ファイバが第１の出力に結合された、送信するステップと、第２の入力ファイバ上の入力信号をビームスプリッタおよびコンバイナを有する光集積回路の光集積回路入力に送信するステップと、入力信号を第１の出力信号および第２の出力信号に分割するステップと、第１のピグテイルファイバ上の第１の出力信号を１つまたは複数のセンシングファイバを有するセンシングコイルに送信するステップと、第２のピグテイルファイバ上の第２の出力信号をセンシングコイルに送信するステップと、第１および第２の帰還信号をセンシングコイルから受信するステップと、第１の帰還信号を第１のピグテイルファイバ上で送信するステップと、第２の帰還信号を第２のピグテイルファイバ上で送信するステップと、第１の帰還信号および第２の帰還信号を合成された帰還信号に合成するステップと、合成された帰還信号を第２の入力ファイバ上の結合器に送信するステップと、光集積回路入力での入力信号または合成された帰還信号の少なくとも１つが２にほぼ等しい二次コヒーレンスｇ１１を有するように第１の入力ファイバ、第２の入力ファイバ、第１のピグテイルファイバ、第２のピグテイルファイバ、および１つまたは複数のセンシングファイバの少なくとも１つについての少なくとも１つの分散スロープを選択するステップとを含む方法を含む。
【００３８】
[0042]例１１は、例１０の方法を含み、第１の入力ファイバ、第２の入力ファイバ、第１のピグテイルファイバ、第２のピグテイルファイバ、および１つまたは複数のセンシングファイバについて零分散スロープを選択するステップを含む。
【００３９】
[0043]例１２は、例１０の方法を含み、第１の入力ファイバおよび第２の入力ファイバは、長さが等しく、それぞれの分散スロープは大きさが等しいが符号が逆である。
[0044]例１３は、例１０〜１２のいずれかの方法を含み、第１のピグテイルファイバおよび第２のピグテイルは、長さが等しく、それぞれの分散は大きさが等しいが符号が逆である。
【００４０】
[0045]例１４は、例１０〜１３のいずれかの方法を含み、センシングコイルは、第１のセンシングファイバおよび第２のセンシングファイバを備え、第１のセンシングファイバおよび第２のセンシングファイバは、長さが等しく、それぞれの分散は大きさが等しいが符号が逆である。
【００４１】
[0046]例１５は、例１０〜１４のいずれかの方法を含み、広帯域光源は、ｇ１１が２にほぼ等しいように二次コヒーレンスを示す。
[0047]例１６は、例１０〜１４のいずれかの方法を含み、広帯域光源は、理想的でない光源の統計量を示し、第１の入力ファイバ、第２の入力ファイバ、第１のピグテイルファイバ、第２のピグテイルファイバ、または１つまたは複数のセンシングファイバの少なくとも１つは、理想的でない光源の統計量を調整する。
【００４２】
[0048]例１７は、分散マネージメント干渉型光ファイバジャイロスコープ用のシステムであって、入力信号を供給するように構成された広帯域光源と、第１の入力ファイバを介して広帯域光源に結合された結合器であって、第１の入力ファイバが広帯域光源から結合器へ入力信号を伝達するように構成され、第１の結合器出力および第２の結合器出力を有する結合器と、出力ファイバを介して第２の出力に結合されたレート検出器であって、出力ファイバが第２の結合器出力からレート検出器へ結合した信号を伝達するように構成されたレート検出器と、光集積回路であって、入力信号を第１の出力および第２の出力に向けるビームスプリッタ、第１の出力および第２の出力に結合され、第１の出力からの第１の帰還信号および第２の出力からの第２の帰還信号を合成して、合成された帰還信号にするように構成されたコンバイナ、第２の入力ファイバを介して第１の結合器出力に結合された光集積回路入力であって、第２の入力ファイバが第１の結合器出力から光集積回路入力へ入力信号を伝達すると共に光集積回路入力から結合器へ合成された帰還信号を伝達するように構成された光集積回路入力を含む光集積回路と、第１の出力に結合された第１のピグテイルファイバと、第２の出力に結合された第２のピグテイルファイバと、第１のピグテイルファイバおよび第２のピグテイルファイバに結合された光ファイバジャイロスコープ・センシングコイルであって、１つまたは複数のセンシングファイバを備えた光ファイバジャイロスコープ・センシングコイルと、を備え、第１のピグテイルファイバは、入力信号を光ファイバジャイロスコープ・センシングコイルに伝達すると共に光ファイバジャイロスコープ・センシングコイルから第１の出力へ第１の帰還信号を伝達し、第２のピグテイルファイバは、入力信号を光ファイバジャイロスコープ・センシングコイルに伝達すると共に光ファイバジャイロスコープ・センシングコイルから第２の出力へ第２の帰還信号を伝達し、第１の入力ファイバ、第２の入力ファイバ、第１のピグテイルファイバ、第２のピグテイルファイバ、および１つまたは複数のセンシングファイバの少なくとも１つについての少なくとも１つの分散スロープは、光集積回路入力での入力信号または合成された帰還信号の少なくとも１つが２にほぼ等しい二次コヒーレンスｇ１１を有するように選択されるものであり、分散マネージメント干渉型光ファイバジャイロスコープに結合され、結合した信号に基づいて回転運動を示すレート検出器からの信号を読むように構成された測定ユニットと、干渉型光ファイバジャイロスコープの回転運動を示す結果を示すように構成された測定ユニットに結合されたインタフェース装置とをさらに備える分散マネージメント干渉型光ファイバジャイロスコープ用のシステムを含む。
【００４３】
[0049]例１８は、例１７のシステムを含み、第１の入力ファイバ、第２の入力ファイバ、第１のピグテイルファイバ、第２のピグテイルファイバ、および１つまたは複数のセンシングファイバが零分散スロープを有する。
【００４４】
[0050]例１９は、例１７のシステムを含み、第１の入力ファイバおよび第２の入力ファイバは長さが等しく、それぞれの分散スロープは大きさが等しいが符号が逆であり、第１のピグテイルファイバおよび第２のピグテイルは長さが等しく、それぞれの分散は大きさが等しいが符号が逆である。
【００４５】
[0051]例２０は、例１７〜１９のいずれかのシステムを含み、全分散は零であり、全分散は、第１の入力ファイバ、第２の入力ファイバ、第１のピグテイルファイバ、第２のピグテイルファイバ、および１つまたは複数のセンシングファイバのそれぞれの分散スロープとそれぞれのファイバ長の各積の合計である。
【符号の説明】
【００４６】
１００  光ファイバジャイロスコープ
１０１  広帯域光源
１０３  入力ファイバ
１０５  結合器
１０７  出力ファイバ
１０９  レート検出器
１１０  光集積回路（ＩＯＣ）
１１１  ビームスプリット／合成要素、Ｙ分岐ビームスプリッタ
１２０  センシングコイル
１２１  ピグテイルファイバ
１２３  ピグテイルファイバ
１２５  センシングファイバ
２００  光ファイバジャイロスコープ
２０１  広帯域光源、光源
２０３  入力ファイバ
２０５  ファイバ
２０７  結合器
２０９  出力ファイバ
２１０  光集積回路、ＩＯＣ
２１１  ビームスプリット／合成要素、Ｙ分岐ビームスプリッタ
２１３  レート検出器
２２０  センシングコイル、センシングループ
２２１  ファイバ
２２３  ファイバ
３００  システム
３０１  正の分散
３０３  負の分散
３０５  グラフ
４００  グラフ
４０１  グラフ
６００  方法
６０３  ピグテイルファイバ
７００  例示的なシステム、分散マネージメント干渉型光ファイバジャイロスコープ
７１０  分散マネージメントＩＦＯＧ、ＩＦＯＧ
７２０  測定ユニット
７２３  プロセッサ
７２５  コンピュータ可読メモリ／媒体、システムメモリおよび／または媒体
７２７  読み出し命令
７２９  適宜のレート検出器、レート検出器
７３０  インタフェース装置
【図１】
2015083972.tif 000005
【図２】
2015083972.tif 000006
【図３】
2015083972.tif 000007
【図４】
2015083972.tif 000008
【図５Ａ】
2015083972.tif 000009
【図５Ｂ】
2015083972.tif 000010
【図６】
2015083972.tif 000011
【図７】
2015083972.tif 000012
【外国語明細書】
2015083972000001.pdf