(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
物理パラメータ（ΩＲ）を計測することを意図した光ファイバ干渉計測装置（１００；２００；３００）であって、
−光源信号（１０３Ａ）を発する広帯域スペクトル光源（１０３）と、
−互いに対向伝搬する第１の光波（１０１）及び第２の光波（１０２）をその中で伝搬する光ファイバ型サニャック干渉計（１１０；２１０；３１０）であって、
・順方向で入力光信号（１１０ＩＮ）を受ける入力ポート（１１０Ａ）と、
・一方で前記入力ポート（１１０Ａ）に接続され、他方で前記サニャック干渉計（１１０；２１０；３１０）の第１のアーム（１１１）及び第２のアーム（１１２）に接続されたスプリッタ（１１３）と、
・被測定物理パラメータ（ΩＲ）を感知し得る計測手段（１１４０；２１４０；３１４０）であって、前記物理パラメータ（ΩＲ）は、２つの対向伝搬光波（１０１、１０２）間に前記物理パラメータ（ΩＲ）の関数である非相反位相差Δφｐを生成するものである、計測手段（１１４０；２１４０；３１４０）と、
・前記順方向と逆の戻り方向で、前記２つの対向伝搬光波（１０１、１０２）間の全位相差Δφｔの関数である出力光パワーＰＯＵＴを有する出力光信号（１１０ＯＵＴ）を伝送する、前記入力ポート（１１０Ａ）と共通の出力ポート（１１０Ｂ）と、
を備えたサニャック干渉計（１１０；２１０；３１０）と、
−前記サニャック干渉計（１１０；２１０；３１０）から出た前記出力光パワーＰＯＵＴを受けて、前記出力光パワーＰＯＵＴと前記被測定物理パラメータ（ΩＲ）を表す電気信号を送出する、光学的放射検出器（１０４）と、
−前記順方向で前記光源（１０３）を前記サニャック干渉計（１１０；２１０；３１０）の前記入力ポート（１１０Ａ）に結合し、前記戻り方向で前記サニャック干渉計（１１０；２１０；３１０）の前記出力ポート（１１０Ｂ）を前記検出器（１０４）に結合する、ソース結合器（１０５）と、
を含み、
前記サニャック干渉計（１１０；２１０；３１０）の前記計測手段（１１４０；２１４０；３１４０）が伝送モード光ファイバ・リング共振器（１１４３）を含み、前記リング共振器（１１４３）が、前記サニャック干渉計（１１０；２１０；３１０）の前記第１のアーム（１１１）及び前記第２のアーム（１１２）をそれぞれ前記リング共振器（１１４３）に結合する第１の結合器（１１４１）及び第２の結合器（１１４２）を備え、前記リング共振器（１１４３）内の前記第１及び第２の光波（１０１、１０２）が逆の循環方向（１１４３Ｈ、１１４３ＡＨ）で循環するようになっており、
前記リング共振器（１１４３）が、前記第１の結合器（１１４１）と第２の結合器（１１４２）との間に、前記リング共振器（１１４３）の第１の部分（１１４３Ａ）に位置する長さＬの１つの第１の光ファイバコイル（１１４４）を備え、
前記リング共振器（１１４３）が、前記リング共振器（１１４３）の第２の部分（１１４３Ｂ）に位置する、前記第１の光ファイバコイル（１１４４）と同じ長さの第２の光ファイバコイル（２１４４）を備え、前記第１及び第２の光ファイバコイル（１１４４、２１４４）が、前記第１の結合器（１１４１）及び前記第２の結合器（１１４２）によって分離されている
ことを特徴とする、干渉計測装置（１００；２００；３００）。
【請求項２】
前記リング共振器（１１４３）が、光ファイバの２つの付加的部分（３１５１、３１５２）を備え、これらの長さの和は、２Ｌ’に等しく、Ｌ’は、前記サニャック干渉計（１１０；２１０；３１０）の、前記スプリッタ（１１３）とそれぞれ前記第１及び第２の結合器（１１４１、１１４２）との間で定められる前記第１及び第２のアーム（１１１、１１２）の長さの和であり、前記２つの付加的部分（３１５１、３１５２）は、前記第２の光ファイバコイル（２１４４）の両側に、前記第２の光ファイバコイル（２１４４）と前記第１及び第２の結合器（１１４１、１１４２）の一方との間に配置されることを特徴とする、請求項１に記載の干渉計測装置（３００）。
【請求項３】
前記サニャック干渉計（１１０；２１０；３１０）から出る前記出力光パワーＰＯＵＴを変調するように適合された変調チェインを含み、前記変調チェインは、前記スプリッタ（１１３）内で前記サニャック干渉計（１１０；２１０；３１０）の前記第１及び第２のアーム（１１１、１１２）に配置された位相変調器（１２２）を備え、前記順方向と前記戻り方向との間で、前記第１及び第２のアーム（１１１、１１２）内を伝搬する前記第１及び第２の光波（１０１、１０２）の各々に対して変調位相シフトφｍを導入することを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の干渉計測装置（１００；２００；３００）。
【請求項４】
前記変調位相シフトφｍが、前記第１の光ファイバコイル（１１４４）の長さＬの関数である適正周波数ｆｐ（Ｌ）で周期的な、バイアス位相シフト成分φｂを有することを特徴とする、請求項３に記載の干渉計測装置（１００；２００）。
【請求項５】
前記サニャック干渉計（１１０；２１０；３１０）から出る前記出力光パワーＰＯＵＴを変調するように適合された変調チェインを含み、前記変調チェインは、前記スプリッタ（１１３）内で前記サニャック干渉計（１１０；２１０；３１０）の前記第１及び第２のアーム（１１１、１１２）に配置された位相変調器（１２２）を備え、前記順方向と前記戻り方向との間で、前記第１及び第２のアーム（１１１、１１２）内を伝搬する前記第１及び第２の光波（１０１、１０２）の各々に対して変調位相シフトφｍを導入し、前記変調位相シフトφｍが、長さＬ＋Ｌ’の関数である適正周波数ｆｐ（Ｌ＋Ｌ’）で周期的な、バイアス位相シフト成分φｂを有することを特徴とする、請求項２に記載の干渉計測装置（３００）。
【請求項６】
前記変調位相シフトφｍが、前記第１の光ファイバコイル（１１４４）の長さＬの関数の継続時間τｇ（Ｌ）の階段状変調である、逆応答位相シフト成分φｒを有することを特徴とする、請求項３〜請求項５のいずれかに記載の干渉計測装置（１００）。
【請求項７】
請求項１〜請求項６のいずれかに記載の干渉計測装置（１００；２００；３００）を含むジャイロメータであって、前記被測定物理パラメータ（ΩＲ）が、回転軸の周りの前記ジャイロメータの回転速度の成分であり、前記非相反位相差Δφｐの変動が、サニャック効果によって計測される物理パラメータ（ΩＲ）によって生成されることを特徴とする、ジャイロメータ。
【請求項８】
請求項７に記載の少なくとも１つのジャイロメータを含むことを特徴とする慣性姿勢又は航法ユニット。
【請求項９】
請求項１〜請求項６のいずれかに記載の干渉計測装置を含む電流又は磁場センサであって、前記非相反位相差Δφｐの変動が、ファラデー効果によって計測される物理パラメータによって生成されることを特徴とする、電流又は磁場センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物理パラメータを測定することを意図した光ファイバ干渉計測装置に関する。
本発明は、より詳細には、被計測物理パラメータを感知し得る計測手段を備えたサニャック（ＳＡＧＮＡＣ）干渉計を含む干渉計測装置に関する。
本発明は、かかる干渉計測装置を含むジャイロメータの製作、並びにかかるジャイロメータを用いた慣性姿勢又は航法ユニットの製作において、特に有利な用途を見いだす。
【背景技術】
【０００２】
物理パラメータの計測を意図した光ファイバ干渉計測装置は、非特許文献１（特に５４頁、図３．２６参照）から公知である。
【０００３】
図１に示すように、この干渉計測装置１０００は、
−光源信号１００３Ａを発する光源１００３と、
−対向伝搬の第１の光波１００１及び第２の光波１００２が伝搬する光ファイバ型サニャック干渉計１０１０であって、
・順方向で入力光信号を受ける入力ポート１０１０Ａと、
・一方が入力ポート１０１０Ａに接続され、他方がサニャック干渉計１０１０の第１のアーム１０１１及び第２のアーム１０１２に接続されたスプリッタ１０１３と、
・被測定物理パラメータを感知し得る計測手段１０１４であって、該物理パラメータは、２つの対向伝搬光波１００１、１００２間に該物理パラメータの関数である非相反位相差Δφｐを生成するものである、計測手段１０１４と、
・順方向と逆の戻り方向で、２つの対向伝搬光波間の全位相差Δφｔの関数である出力光パワーを有する出力光信号を伝送する、入力ポート１０１０Ａと共通の出力ポート１０１０Ｂと、
を備えたサニャック干渉計１０１０と、
−サニャック干渉計１０１０から出た出力光パワーを受けて、該出力光パワーを表す電気信号を送出する、光学的放射検出器１００４と、
−順方向で光源１００３をサニャック干渉計１０１０の入力ポート１０１０Ａに結合し、戻り方向でサニャック干渉計１０１０の出力ポート１０１０Ｂを検出器１００４に結合する、ソース結合器１００５と、
を含む。
【０００４】
このような干渉計測装置１０００は、例えば、干渉型光ファイバ・ジャイロメータ、すなわち「Ｉ−ＦＯＧ」に用いることができる。
【０００５】
公知のように、図１に示すように、従来技術による干渉計測装置１０００の計測手段１０１４は、光ファイバコイル式回転センサ１０１４Ａを含むことができる。
【０００６】
有利には、光源１００３によって発せられる光源信号１００３Ａは、広域スペクトルを有し、すなわち、この光源１００３は、小さな時間的コヒーレンスを有する。その結果、従来技術による干渉計測装置１０００を妨害する傾向がある、光ファイバ内のコヒーレントな後方散乱又は直交偏波カップリングといった光学的にコヒーレントなスプリアス効果が回避される。従って、非線形カー効果も抑制される。
【０００７】
一般に、従来技術による干渉計測装置１０００の性能、特にその感度及び信号対雑音比は、コイル式回転センサ１０１４Ａが長くなる程より良好になる。
しかしながら、コイル式センサ１０１４Ａの長さが長くなると、干渉計測装置１０００は、より高価になるのみならず、シュッペ効果により熱変動に対してより敏感になる。
従って、サニャック干渉計のコイル式回転センサ１０１４Ａの長さに関する妥協点に達する必要がある。
【０００８】
さらに、同じ非特許文献１（１５９頁乃至１６１頁、段落１１．１及び図１１．１参照）から、計測手段が伝送モード光ファイバ・リング共振器を含む、共振型光ファイバ・ジャイロメータ、すなわち「Ｒ−ＦＯＧ」が公知である。
本従来技術によれば、図２に示すように、このようなリング共振器４０は、第１のゲート４１及び第２のゲート４２を含む。
公知のように、光信号４１Ａは、第１のゲート４１（入力ゲートと呼ばれる）に入射し、リング共振器４０を通って進行し、リング共振器は、伝送された光信号４２Ａを第２のゲート（伝送出力ゲートと呼ばれる）に伝送する。
【０００９】
図２に示すように、このような伝送モード光ファイバ・リング共振器４０は、一般に、その伝送出力ゲート４２において、伝送共振ピーク４３を有する周波数（ヘルツ）における応答曲線ＴＬ（ｆ）を有する。
【００１０】
リング共振器４０のこの従来の応答は、伝送光信号４２Ａのパワーと入射光信号４１Ａのパワーとの間の比に対応し、
−連続する２つの共振ピーク４３間の周波数における距離に対応する自由スペクトル領域ＩＳＬ、及び
−リング共振器４０の自由スペクトル領域ＩＳＬと、応答曲線ＴＬ（ｆ）の共振ピーク４３の周波数における半値全幅（ＦＷＨＭＲ（ｆ）で示される）との間の比である、フィネスＦ（従って、半値全幅はリング共振器４０のフィネスＦが大きいほど狭くなる（所定の自由スペクトル領域ＩＳＬにおいて））
を与えることによって特徴付けることができる。
【００１１】
理論的には、全長ＬＲ及びフィネスＦのリング共振器を用いたＲ−ＦＯＧは、Ｆ／２倍の長さ、すなわちＦ＊ＬＲ／２の長さの光ファイバコイル式回転センサを有するＩ−ＦＯＧと同じ性能に達することができる。
【００１２】
実際、リング共振器を用いたＲ−ＦＯＧにおけるシュッペ（ＳＨＵＰＥ）効果は、Ｉ−ＦＯＧと比べて短い光ファイバコイルを用いるという事実に起因して低減される（非特許文献２参照）。
【００１３】
しかしながら、興味深いことに、従来技術によるリング共振器４０を用いたＲ−ＦＯＧは、広帯域スペクトル光源を用いることができない。従来技術によるリング共振器４０は、必然的に狭帯域スペクトル光源と組み合わせて用いなければならない。
【００１４】
本明細書において、ある光源は、その光源のスペクトルの波長（例えばナノメートル又はｎｍ）又は周波数（例えばテラヘルツ又はＴＨｚ）での半値全幅ＦＷＨＭＳが、自由スペクトル領域ＩＳＬを波長又は周波数で表したときにＦＷＨＭＳ＜ＩＳＬ／（１０＊Ｆ）となる場合に、狭帯域スペクトルであるとみなすものとする。
換言すれば、光源は、その光源の半値全幅ＦＷＨＭＳがリング共振器４０の半値全幅ＦＷＨＭＲよりも最大限でも１０倍小さいとき、すなわちＦＷＨＭＳ＜ＦＷＨＭＲ／１０のとき、狭帯域スペクトルとなる。
【００１５】
このような狭帯域スペクトル光源は、原理的に、コヒーレンス長Ｌｃｏｈで特徴付けられる大きな時間的コヒーレンスを有する。
全長ＬＲ及びフィネスＦのリング共振器と組み合わせて用いられる狭帯域スペクトル光源のこのコヒーレンス長Ｌｃｏｈは、全長ＬＲとフィネスＦとの積の１０倍を上回ること、すなわちＬｃｏｈ＞１０＊Ｆ＊ＬＲであることが好ましい。
【００１６】
実際には、大きな時間的コヒーレンスの光源を使用すると、レイリー後方散乱及び直交偏波カップリングといったコヒーレントなスプリアス効果並びに非線形カー効果に起因して、非常に高い性能に達することができない。
特に、このような光源を用いた共振ジャイロメータは、長期間にわたる計測の精度を妨げる長期ドリフトを有する。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１７】
【非特許文献１】Ｈ．Ｌｅｆｅｖｒｅ著、「Ｔｈｅ  Ｆｉｂｅｒ−Ｏｐｔｉｃ  Ｇｙｒｏｓｃｏｐｅ」、Ａｒｔｉｃｈ  Ｈｏｕｓｅ、１９９３年
【非特許文献２】Ｗａｎｇ他、「Ｒｅｓｏｎａｔｏｒ  Ｆｉｂｅｒ−Ｏｐｔｉｃ  Ｇｙｒｏ  ｗｉｔｈ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｅｒｒｏｄｙｎｅ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ  Ｓｃｈｅｍｅ」、ＯＦＳ  ２０１２、  第２２回Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ  ｏｎ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｆｉｂｅｒ  Ｓｅｎｓｏｒｓ、北京、Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  ＳＰＩＥ、２０１２年、第８４２１巻、２０１２年
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
上記の従来技術の欠点を改善するために、本発明は、光源のコヒーレント効果がなく、かつ、シュッペ効果を低減して非常に高い性能に達するように、この干渉計測装置において広帯域スペクトル光源及び中程度の長さの光ファイバ計測手段の使用を可能にする干渉計測装置を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
より詳細には、本発明は、物理パラメータを計測することを意図した光ファイバ干渉計測装置に関し、該干渉計測装置は、
−光源信号を発する広帯域スペクトル光源と、
−互いに対向伝搬する第１の光波及び第２の光波をその中で伝搬する光ファイバ型サニャック干渉計であって、
・順方向で入力光信号を受ける入力ポートと、
・一方で前記入力ポートに接続され、他方でサニャック干渉計の第１のアーム及び第２のアームに接続されたスプリッタと、
・被測定物理パラメータを感知し得る計測手段であって、該物理パラメータは、２つの対向伝搬光波間に該物理パラメータの関数である非相反位相差Δφｐを生成するものである、計測手段と、
・順方向と逆の戻り方向で、２つの対向伝搬光波間の全位相差Δφｔと被測定物理パラメータとの関数である出力光パワーＰを有する出力光信号を伝送する、入力ポートと共通の出力ポートと、
を備えたサニャック干渉計と、
−サニャック干渉計から出た出力光パワーを受けて、出力光パワーを表す電気信号を送出する、光学的放射検出器と、
−順方向で光源をサニャック干渉計の入力ポートに結合し、戻り方向でサニャック干渉計の出力ポートを検出器に結合する、ソース結合器と、
を含む。
【００２０】
本発明によれば、サニャック干渉計の計測手段は、伝送モード光ファイバ・リング共振器を含み、リング共振器は、サニャック干渉計の第１のアーム及び第２のアームをそれぞれ該リング共振器に結合する第１の結合器及び第２の結合器を備え、リング共振器内の第１及び第２の光波が逆の伝播方向で循環するようになっている。
【００２１】
従って、計測手段内での光ファイバ・リング共振器の使用により、本発明による干渉計測装置は、シュッペ効果にもコヒーレンス効果にも制限されることなく非常に高い性能を達成することを可能にする。
【００２２】
換言すれば、本発明による干渉計測装置は、
−長さＦ＊ＬＲ／２（Ｆ及びＬＲは、それぞれ、本発明による干渉計測装置で用いられるリング共振器のフィネス及び全長である）のコイル式回転センサを用いた従来技術による干渉計測装置の性能と実質的に等しい性能、及び
−同じ長さのリング共振器を用いたＲ−ＦＯＧにおいて存在するシュッペ効果と実質的に等しい低減されたシュッペ効果
を有する。
【００２３】
そのうえ、本発明による干渉計測装置で用いられる光ファイバの長さは短い（約Ｆ／２倍短い）ので、このような光ファイバ干渉計測装置の費用はより低くなる。
【００２４】
最後に、このリング共振器の使用にもかかわらず、広帯域スペクトル光源を使用することが可能であり、これにより特に、レイリー後方散乱、直交偏波カップリング及び非線形カー効果といった、狭帯域スペクトル源のスプリアス効果から解放される。
【００２５】
本明細書において、光源は、その光学特性とリング共振器の光学特性との比較により、広帯域スペクトルであるとみなされることになる。より正確に言えば、本発明によれば、光源は、光周波数で表したその光源スペクトルの半値全幅ＦＷＨＭＳがリング共振器の自由スペクトル領域ＩＳＬの１０倍を上回るか又は１０倍に等しいときに、すなわち、ＦＷＨＭＳ≧１０＊ＩＳＬとなるときに、広帯域スペクトルである。
実際には、光源のスペクトルは、リング共振器の自由スペクトル領域ＩＳＬの１００万倍を上回る、すなわちＦＷＨＭＳ≧１０６＊ＩＳＬ＞＞ＩＳＬとなる、非常に高い半値全幅ＦＷＨＭＳを有する。
【００２６】
さらに、本発明による干渉計測装置のその他の利点及び非限定的な特徴は、以下の通りである。
−リング共振器は、第１の結合器と第２の結合器との間に、リング共振器の第１の部分に位置する少なくとも１つの第１の光ファイバコイルを備える。
−リング共振器は、リング共振器の第２の部分に位置する、第１の光ファイバコイルと同じ長さＬの第２の光ファイバコイルを備え、第１及び第２の光ファイバコイルは、第１の結合器及び第２の結合器によって分離されている。
−リング共振器は、光ファイバの２つの付加的部分を備え、これらの長さの和は、２Ｌ’に等しく、Ｌ’は、サニャック干渉計の、スプリッタとそれぞれ第１及び第２の結合器との間で定められる第１及び第２のアームの長さの和であり、２つの付加的部分は、第２の光ファイバコイルの両側に、第２の光ファイバコイルと第１及び第２の結合器の一方との間に配置される。
−干渉計測装置は、サニャック干渉計から出る出力光パワーＰＯＵＴを変調するように適合された変調チェインを含み、変調チェインは、スプリッタにおいてサニャック干渉計の第１及び第２のアームに配置された位相変調器を備え、順方向と戻り方向との間で、第１及び第２のアーム内を伝搬する第１及び第２の光波の各々に対して変調位相シフトφｍを導入する。
−変調位相シフトφｍは、第１の光ファイバコイルの長さＬの関数である適正周波数ｆｐ（Ｌ）でバイアス位相シフト成分φｂを有する。
−変調位相シフトφｍは、長さＬ＋Ｌ’の関数である適正周波数ｆｐ（Ｌ＋Ｌ’）でバイアス位相シフト成分φｂを有する。
−変調位相シフトφｍは、第１の光ファイバコイルの長さＬの関数である継続時間τｇ（Ｌ）の階段状変調である、逆応答（ｃｏｕｎｔｅｒ−ｒｅａｃｔｉｏｎ）位相シフト成分φｒを有する。この継続時間τｇ（Ｌ）は、リング共振器の第１の光ファイバコイル内の通過（ｐａｓｓａｇｅ）後のサニャック干渉計内の対向伝搬光波の伝搬時間に実質的に対応する。
【００２７】
本発明は、サニャック干渉計の平面に対して垂直な回転軸の周りの回転速度を計測することを意図した干渉計測装置を含む、光ファイバ・ジャイロメータの製作において、特に有利な用途を見いだす。
【００２８】
従って、本発明はまた、本発明による干渉計測装置を含むジャイロメータに関するものであり、被測定物理パラメータは、回転軸の周りのジャイロメータの回転速度の成分であり、非相反位相差Δφｐの変動は、サニャック効果によって計測される物理パラメータによって生成される。
本発明はさらに、少なくとも１つのそのようなジャイロメータを含む慣性姿勢又は航法ユニットに関する。
本発明は最後に、本発明による干渉計測装置を含む電流又は磁場センサに関するものであり、位相差の変動は、ファラデー効果によって計測される物理パラメータによって生成される。
【００２９】
非限定的な例として与えられる、添付の図面に関連した以下の説明は、本発明を構成するもの及び本発明をどのように実施することができるのかを理解することを可能にする。
添付の説明は、種々の実施形態の利点を理解することを可能にする。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】コイル式回転センサを含む、従来技術による干渉計測装置の略図を示す。
【図２】従来技術による伝送モード光ファイバ・リング共振器の略図、並びにその伝送出力ゲートでの、周波数における光伝送曲線を示す。
【図３】対向伝搬伝送モード・リング共振器を含む第１の実施形態による干渉計測装置の略図を示す。
【図４】本発明による干渉計測装置の全ての実施形態において用いられる光源の広帯域スペクトルを光学的周波数ｆｏｐｔの関数として示す曲線である。
【図５】図３のリング共振器によって伝送される光信号の光スペクトルを光学的周波数で示す曲線である。
【図６】静止状態で図３の干渉計測装置のリング共振器によって逆方向に伝送される光スペクトルの重ね合わされた曲線を示す。
【図７】回転運動中に図３の干渉計測装置のリング共振器によって逆方向に伝送される光スペクトルのオフセット曲線を示す。
【図８】図３の干渉計測装置の応答を、被計測物理パラメータの関数として、変調なしの状態で、光パワーで示す曲線である。
【図９】図３の干渉計測装置で用いられる逆応答位相シフト変調を示す。
【図１０】対向伝搬伝送モード・リング共振器を含む第２の実施形態による干渉計測装置の略図を示す。
【図１１】対向伝搬伝送モード・リング共振器を含む第３の実施形態による干渉計測装置の略図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
まず、本発明の異なる実施形態の同一又は同様の要素は、可能な限り同じ符号で表され、毎回は説明されないことに留意されたい。
【００３２】
図３、図１０及び図１１において、物理パラメータを測定することを意図した光ファイバ干渉計測装置１００；２００；３００の３つの実施形態が示される。
以下説明する干渉計測装置１００；２００；３００は、各々、その中で互いに対向伝搬する第１の光波１０１及び第２の光波１０２を伝搬する光ファイバ型サニャック干渉計１１０；２１０；３１０を含み、すなわちこれら２つの光波１０１、１０２は、サニャック干渉計１１０；２１０；３１０内を逆の伝搬方向で循環する。このサニャック干渉計１１０；２１０；３１０の様々な要素並びにその動作を、以下、より詳細に説明する。
【００３３】
限定はしないが、以下の説明において、図３、図１０及び図１１に示される干渉計測装置１００；２００；３００の３つの特定の実施形態は、干渉型光ファイバ・ジャイロメータ（ＩＦＯＧ）の一部とみなされ、この場合、被測定物理パラメータは、ジャイロメータの回転軸の周りのジャイロメータの回転速度の成分である。この回転速度の成分は、ΩＲで示されるものとする。
【００３４】
干渉型光ファイバ・ジャイロメータのその回転軸の周りでの回転は、第１の光波１０１と第２の光波１０２との間に、サニャック効果によって生じる非相反位相差Δφｐを生成する。
ジャイロメータの干渉計測装置１００；２００；３００は、次に、この非相反位相差Δφｐの決定に基づいてジャイロメータの回転速度の成分ΩＲを計測する。
【００３５】
変形として、干渉計測装置は、電流又は磁場センサの一部とすることができる。この場合、サニャック干渉計内を伝搬する２つの対向伝搬光波間の非相反位相差Δφｐの変動は、ファラデー効果によって計測される物理パラメータによって生成される。
【００３６】
図３、図１０及び図１１に模式的に示すように、干渉計測装置１００；２００；３００は、まず、光源１０３を含む。
光源１０３は、本明細書において、広帯域スペクトル自然放出光源である。これは、例えば、光通信分野で用いられるような、例えばエルビウムなどの希土類でドープされた光ファイバＡＳＥ（「増幅自然放出光」）である。
【００３７】
この広帯域スペクトル光源１０３は、光源信号１０３Ａを発し、その光スペクトルＳ（ｆｏｐｔ）は、光学的周波数ｆｏｐｔの関数として示されている。
この光源信号１０３Ａは、ベル形スペクトルを有し、これは、
−平均周波数ｆ０を中心として、ｆ０＝１９３．５ＴＨｚ（１．５５ミクロンの平均波長λ０に対応する）で光源１０３が発するパワーが極大かつＳ０に等しく、
−光パワーの半分Ｓ０／２となる半値全幅ＦＷＨＭＳにおいて、ＦＷＨＭＳ＝１ＴＨｚ（約８ナノメートルのソース波長における半値全幅に対応する）である。
以下、この光スペクトルを、本発明による広帯域スペクトルであるとみなすことができるものとする。
【００３８】
光源信号１０３Ａは、光源１０３の出力部に結合されたソース光ファイバ１０３Ｆに沿って順方向に伝搬する。
光源信号１０３Ａは、光ファイバ・ソース結合器１０５のソースポート１０５Ａまで伝搬する。
【００３９】
図３、図１０及び図１１に示すように、干渉計測装置１００；２００；３００はまた、光ファイバ型サニャック干渉計１１０；２１０；３１０を含み、その要素を以下、詳細に説明する。
【００４０】
サニャック干渉計１１０；２１０；３１０は、まず、順方向で入力光信号１１０ＩＮを受ける入力ポート１１０Ａを備える。
入力ポート１１０Ａは、ソース結合器１０５の干渉計ポート１０５Ｂに接続される。
このように構成されると、ソース結合器１０５は、順方向で、光源１０３をサニャック干渉計１１０；２１０；３１０にその入力ポート１１０Ａを介して結合する。
換言すれば、干渉計測装置１００；２００；３００の光源１０３によって発せられた広帯域スペクトル光源信号１０３Ａは、順方向で、サニャック干渉計１１０；２１０；３１０の入力に到達する入力光信号１１０ＩＮとして伝送される。
図３、図１０及び図１１に示す実施形態において、ソース結合器１０５は、「２行２列」（「２×２」）の光ファイバ結合器又は光サーキュレータである。
【００４１】
図３、図１０及び図１１に示すように、干渉計測装置１００；２００；３００のサニャック干渉計１１０；２１０；３１０はまた、サニャック干渉計１１０；２１０；３１０の入力ポート１１０Ａに接続されたスプリッタ１１３を備える。
このスプリッタ１１３は、本明細書において、光集積回路におけるＹ接合結合器１１３Ｙであり、サニャック干渉計１１０；２１０；３１０の入力ポート１１０Ａ、第１のアーム１１１及び第２のアーム１１２にそれぞれ接続された３つの結合ポート１１３Ａ、１１３Ｂ、１１３Ｃを含む（例えば図３、図１０及び図１１参照）。
【００４２】
サニャック干渉計１１０；２１０；３１０の第１のアーム１１１及び第２のアーム１１２は、本明細書において、各々が光ファイバの一部を形成し、この光ファイバは、単一モード及び偏波保持型であることが好ましい。
変形として、サニャック干渉計の第１のアーム及び第２のアームは、例えば、光集積回路における導波管によって製作することができる。
【００４３】
スプリッタ１１３は、順方向で、入力ポート１１０Ａを介して受けた入力光信号１１０ＩＮを、一方側で第１のアーム１１１に、他方側で第２のアーム１１２に分割する。
スプリッタ１１３の接合部１１３Ｙでの分離の後、入力光信号１１０ＩＮは、サニャック干渉計１１０；２１０；３１０のそれぞれ第１のアーム１１１及び第２のアーム１１２内を入力方向に伝搬する第１の光波１０１及び第２の光波１０２を生じる。
スプリッタ１１３は、本明細書において、いわゆる「５０／５０」平衡スプリッタ、すなわち、スプリッタ１１３の出力部における第１及び第２の光波１０１、１０２のそれぞれの振幅（モジュールでの）が等しいものであることが有利である。
【００４４】
第１及び第２のアーム１１１、１１２に沿った入力方向での伝搬の後、第１及び第２の光波１０１、１０２は、サニャック干渉計１１０；２１０；３１０の計測手段１１４０；２１４０；３１４０に達する（図３、図１０及び図１１参照）。
図３、図１０及び図１１に示す異なる実施形態において、干渉計測装置１００；２００；３００の計測手段１１４０；２１４０；３１４０は、光ファイバ・リング共振器１１４３を含む。
リング共振器１１４３は、本明細書においては円形であるが、他の任意のリングの幾何学的形状が可能である。リング共振器１１４３の直径はＤＲで表されるものとする。
【００４５】
リング共振器１１４３は、第１及び第２の光ファイバ結合器１１４１及び１１４２を備える。
第１の結合器１１４１及び第２の結合器１１４２は、本明細書においてはソース結合器１０５と類似しており、すなわち、これらは、４ポート２×２結合器１１４１Ａ、１１４１Ｂ、１１４１Ｃ、１１４１Ｄ、１１４２Ａ、１１４２Ｂ、１１４２Ｃ、１１４２Ｄである。
第１及び第２の結合器１１４１、１１４２のそれぞれの第４ポート１１４１Ｄ及び１１４２Ｄは、動作不能にされており、これらのポート１１４１Ｄ及び１１４２Ｄから出た光信号は、吸収され、反射されない。
【００４６】
一般に、第１の結合器１１４１及び第２の結合器１１４２は、リング共振器１１４３のリングに沿った任意の場所に配置することができる。
限定はしないが、第１及び第２の結合器１１４１、１１４２は、本明細書において、リング共振器１１４３の円形リングに沿って直径方向で対向する位置に示されている。
【００４７】
このように配置されると、第１の結合器１１４１及び第２の結合器１１４２は、リング共振器の第１の部分１１４３Ａ及び第２の部分１１４３Ｂの境界を定め（図３、図１０及び図１１参照）、これらは各々がこの第１の結合器１１４１とこの第２の結合器１１４２との間に延びる。
以下、第１の結合器及び第２の結合器１１４２の間でそれぞれ第１及び第２の部分１１４３Ａ、１１４３Ｂに沿って決定される第１及び第２の部分１１４３Ａ、１１４３Ｂの長さは、ＬＡ及びＬＢで示されるものとする。
同様に、リング共振器の１１４３の全長は、それゆえ第１の部分１１４３Ａの長さＬＡと第２の部分１１４３Ｂの長さＬＢとの和に等しく、ＬＲで示され、すなわち、ＬＲ＝ＬＡ＋ＬＢである。
【００４８】
最後に、以下のことに留意されたい。
−ＬＡ’及びＬＢ’は、サニャック干渉計１１０；２１０；３１０の第１及び第２のアーム１１１、１１２のそれぞれの長さであり、スプリッタ１１３と、それぞれ第１及び第２の結合器１１４１、１１４２との間で定められる。
−Ｌ’は、サニャック干渉計１１０；２１０；３１０のアーム１１１、１１２の全長であり、この全長Ｌ’は、これら２つのアーム１１１、１１２のそれぞれの長さＬＡ’、ＬＢ’の和に等しく、すなわち、Ｌ’＝ＬＡ’＋ＬＢ’である。
【００４９】
図３、図１０及び図１１に示す実施形態において、サニャック干渉計１１０；２１０；３１０の第１及び第２のアーム１１１、１１２は、対称性の目的で同じ長さであり、ＬＡ’＝ＬＢ’＝Ｌ’／２である。
変形として、サニャック干渉計１１０；２１０；３１０の第１のアーム１１１及び第２のアーム１１２は、例えば直交偏波カップリング効果のコヒーレンスを最小化するために、異なる長さ（ＬＡ≠ＬＢ）とすることができる。
【００５０】
第１の結合器１１４１及び第２の結合器１１４２は、それぞれ、サニャック干渉計１１０；２１０；３１０の第１のアーム１１１及び第２のアーム１１２を、リング共振器１１４３に結合する。
より正確には、サニャック干渉計１１０；２１０；３１０の第１のアーム１１１及び第２のアーム１１２は、それぞれ、第１の結合器１１４１の第１のポート１１４１Ａ及び第２の結合器１１４２の第１のポート１１４２Ａに接続される。
【００５１】
以下、サニャック干渉計１１０；２１０；３１０のリング共振器１１４３を通る第１の光波１０１の進行を説明するが、異なる実施形態（図３、図１０及び図１１参照）のサニャック干渉計１１０；２１０；３１０の構成を仮定すると、第２の光波１０２が逆の経路に沿って進行すること、すなわちサニャック干渉計１１０；２１０；３１０内で第１の光波１０１に対して逆方向に進行することが理解される。
【００５２】
スプリッタ１１３から到来したサニャック干渉計１１０；２１０；３１０の第１の光波１０１は、入力方向で第１のアーム１１１上を伝搬し、次いで第１の結合器１１４１の第１のポート１１４１Ａに入射する。第１の光波１０１は、次に、第１の結合器１１４１の第３のポート１１４１Ｃを介してリング共振器１１４３内に結合される。
従って、第１の光波１０１は、リング共振器１１４３内を時計回りの循環方向１１４３Ｈで循環する（この伝搬方向を示す図３、図１０及び図１１の矢印１１４３Ｈを参照のこと）。
逆に、第２の光波１０２は、リング共振器１１４３内を反時計回りの循環方向１１４３ＡＨで循環する（図３、図１０及び図１１を再度参照）。このように、リング共振器１１４３内の第１及び第２の光波１０１、１０２は、逆の伝搬方向で循環する。
【００５３】
結合後、第１の光波１０１は、時計回りの伝搬方向１１４３Ｈで、リング共振器１１４３の第１の部分１１４３Ａに沿って、第１の結合器１１４１から第２の結合器１１４２まで、より正確には第１の結合器１１４１の第３のポート１１４１Ｃと第２の結合器１１４２の第３のポート１１４２Ｃとの間を伝搬する。
リング共振器１１４３のリングのこの第１の部分１１４３Ａを通って時計回りの循環方向１１４３Ｈで進行（これを、以後、リング共振器１１４３内の第１番目の通過（ｐａｓｓａｇｅ）と呼ぶ）した後、第１の光波１０１は、
−一方で、第２の結合器１１４２の第１の部分１１４２Ａを介してサニャック干渉計１１０；２１０；３１０の第２のアーム１１２に結合され、この第２のアーム１１２に沿って出力方向で伝搬し、
−他方で、第２の結合器１１４２の第２のポート１１４２Ｂを介してリング共振器１１４３のリングの第２の部分１１４３Ｂ内に伝送され、依然として時計回りの循環方向１１４３Ｈで伝搬する。
【００５４】
従って、リング共振器１１４３内でのその第１番目の通過後、第１の光波１０１は、リング共振器１１４３の第１の部分１１４３Ａを通って光ファイバの長さＬＡに沿って進行したことになる。これは、第２の光波１０２でも同じであるが、第２の光波１０２は、第１番目の通過において、反時計回りの循環方向１１４３ＡＨでリング共振器１１４３の第１の部分１１４３Ａを通って進行する。
【００５５】
この第１番目の通過後、第２の結合器１１４２による第１の光波１０１の結合の結果として、リング共振器１１４３によって伝送される第１の光波１０１−１を生じさせ、この第１の伝送光波１０１−１は、サニャック干渉計１１０；２１０；３１０の第２のアーム１１２内を伝搬する。
【００５６】
リング共振器１１４３のリングの第２の部分１１４３Ｂ内の伝送後、第１の光波１０１は、第１の結合器１１４１に、第２のポート１１４１Ｂにおいて再び入射し、第１の結合器１１４１は、第２のポート１１４１Ｂから第３のポート１１４１Ｃまで、第１の光波１０１の一部をリング共振器１１４３のリングの第１の部分１１４３Ａに向かって伝送し、その他の部分は、第４のポート１１４１Ｄに向かって結合され、吸収される。
【００５７】
第１の光波１０１は、リング共振器１１４３の第１の部分１１４３Ａに沿って時計回りの循環方向１１４３Ｈで再び循環し、かくしてリング共振器１１４３内で第２番目の通過を行い、その後、リング共振器１１４３内の第２番目の通過後にサニャック干渉計１１０；２１０；３１０の第２のアーム１１２に結合されて、第２の伝送光波１０１−２を生じる。
【００５８】
従って、第２番目の通過後、第１の光波１０１は、第１番目の通過の長さ（すなわちＬＡ）とリング共振器１１４３の全長ＬＲ（すなわちＬＲ＝ＬＡ＋ＬＢ）との合計の長さに沿ってリング共振器１１４３を通って進行したことになり、すなわち、第２番目の通過において進行した光ファイバの全長はＬＡ＋（ＬＡ＋ＬＢ）に等しい。
【００５９】
従って、第１の光波１０１、そしてまた第２の光波１０２は、物理光学における何らかの共振器又は空胴の場合と同様に、サニャック干渉計１１０；２１０；３１０のリング共振器１１４３内を非常に多数回、循環することが理解される。
換言すれば、第１及び第２の対向伝搬光波１０１、１０２は、サニャック干渉計１１０；２１０；３１０の計測手段１１４０；２１４０；３１４０のリング共振器１１４３内で、第１の光波１０１は時計回りの循環方向１１４３Ｈで、第２の光波１０２は反時計回りの循環方向１１４３ＡＨで、多数回の通過を行う。
リング共振器１１４３内の通過毎に、第１の光波１０１及び第２の光波１０２は、各々が伝送光波を生じる。
【００６０】
以下の説明において、第１の光波１０１及び第２の光波１０２のそれぞれのｋ番目の通過後にリング共振器１１４３によって伝送される光波は、それぞれ、符号１０１−ｋ及び１０２−ｋ（ｋは非ゼロの自然整数であり、すなわちｋ＝１、２、３などである）によって示されるものとする。
【００６１】
第１の光波１０１は、サニャック干渉計１１０；２１０；３１０の第２のアーム１１２内で出力方向に伝搬し、従って、第１番目の通過時の第１の伝送光波１０１−１、第２番目の通過時の第２の伝送光波１０１−２、第３番目の通過時の第３の伝送光波１０１−３、等．．．の干渉和（ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｔｉａｌ  ｓｕｍ）の意味での重ね合わせである。
同様に、サニャック干渉計１１０；２１０；３１０の第１のアーム１１１内で出力方向に伝搬する第２の光波１０２は、第１番目の通過時の第１の伝送光波１０２−１と、第２番目の通過時の第２の伝送光波１０２−２と、第３番目の通過時の第３の伝送光波１０２−３、等．．．の重ね合わせである。
【００６２】
上述のように、第１番目の通過は、リング共振器１１４３の第１の部分１１４３Ａに沿った光波１０１、１０２の逆方向での進行に対応する。第２番目の通過時、光波１０１、１０２は、第１番目の通過に加えて、リング共振器１１４３の第２の部分１１４３Ｂに沿って１回、及び第１の部分１１４３Ａに沿って再度、もう１回進行する。従って、第２番目の通過時、光波１０１、１０２は、第１番目の通過に加えて、リング共振器１１４３の全体に沿って１回進行することになる。
繰返しにより、第３番目の通過時、光波１０１、１０２は、第１番目の通過に加えて、リング共振器１１４３の全体に沿って２回進行し、その後の通過についても同様であることが理解される。
【００６３】
以下、サニャック干渉計１１０；２１０；３１０内でｋ番目の通過時に第１及び第２の光波１０１、１０２が進行した光ファイバの全長はＬｋで表され、ｋ番目の通過時に進行したこの全長Ｌｋは、リング共振器１１４３内の通過後にサニャック干渉計１１０；２１０；３１０のスプリッタ１１３から決定される。
【００６４】
従って、前述の説明に基づいて、ｋ番目の通過時に進行した全長Ｌｋは、リング共振器１１４３の第１の部分１１４３Ａの長さＬＡと、リング共振器１１４３の全長ＬＲと、サニャック干渉計１１０；２１０；３１０のアーム１１１、１１２の全長Ｌ’との関数として、以下の関係Ｌｋ＝ＬＡ＋（ｋ−１）＊ＬＲ＋Ｌ’（又はＬｋ＝ｋ＊ＬＡ＋（ｋ−１）＊ＬＢ＋Ｌ’とも表される）によって表すことができることが理解される。
従って、第１番目の通過後に進行した全長Ｌ１はそれゆえＬＡ＋Ｌ’に等しく、第２番目の通過後に進行した全長Ｌ２は、ＬＡ＋ＬＲ＋Ｌ’に等しく、又はＬ２＝２＊ＬＡ＋ＬＢ＋Ｌ’＝Ｌ１＋ＬＲでもあり、第３番目の通過後に進行した全長Ｌ３は、ＬＡ＋２＊ＬＲ＋＊Ｌ’に等しく、又はＬ３＝３＊ＬＡ＋２＊ＬＢ＋Ｌ’＝Ｌ２＋ＬＲ＝Ｌ１＋２ＬＲでもある、等．．．。
【００６５】
図３、図１０及び図１１に示すリング共振器１１４３の構成は、伝送モード・リング共振器１１４３の既知の構成に対応する（反射モード・リング共振器の他の構成とは反対に）。
【００６６】
リング共振器１１４３内を循環する異なる光波の振幅及び光パワーを評価するために、第１及び第２の結合器１１４１、１１４２に、それぞれのパワー結合係数Ｃ１、Ｃ２及びそれぞれのパワー伝送係数Ｔ１、Ｔ２を導入することが一般的である。
【００６７】
限定はしないが、以下の説明において、図３、図１０及び図１１に示す３つの実施形態において第１及び第２の結合器１１４１、１１４２は同一であり、従ってそれらは同じ結合係数Ｃ（Ｃ＝Ｃ１＝Ｃ２）及び同じ伝送係数Ｔ（Ｔ＝Ｔ１＝Ｔ２）を有するものとみなす。
変形として、第１の結合器及び第２の結合器は、例えば異なるものとすることができ、従って、異なる結合特性（Ｃ１≠Ｃ２）及び伝送特性（Ｔ１≠Ｔ２）を有するものとすることができる。
【００６８】
以下の説明において、有利には、リング共振器１１４３の第１及び第２の結合器１１４１、１１４２の結合係数Ｃは低く、好ましくは５％と３０％との間に含まれることが分かる。
好ましくは、第１及び第２の光ファイバ結合器１１４１、１１４２は、低損失であり、そのため結合係数Ｃ及び伝送係数Ｔは次の関係Ｃ＋Ｔ＝１００％で関連付けられるとみなすことが可能である。
従って、有利には、リング共振器１１４３の第１及び第２の結合器１１４１、１１４２の伝送係数Ｔは高く、好ましくは９５％と７０％との間に含まれる。
限定はしないが、以下の説明において、第１及び第２の結合器１１４１、１１４２のパワー結合係数Ｃ及びパワー伝送係数Ｔは、本明細書において、それぞれ１０％及び９０％に等しいとみなされる。
【００６９】
上述のように、リング共振器１１４３内での循環並びに第１及び第２の結合器１１４１、１１４２による結合の後、第１及び第２の光波１０１、１０２は、出力方向で、それぞれ、サニャック干渉計１１０；２１０；３１０の第２のアーム１１２及び第１のアーム１１１に沿って伝搬する（図３、図１０及び図１１参照）。
これらの２つの光波１０１、１０２は、次に、戻り方向で進行するスプリッタ１１３によって再結合される。
【００７０】
出力光パワーＰＯＵＴを有する出力光信号１１０ＯＵＴは、次に、サニャック干渉計１１０；２１０；３１０の出力ポート１１０Ｂに向かってスプリッタ１１３によって送出され、この出力ポート１１０Ｂは、入力ポート１１０Ａと共通である。
【００７１】
この出力ポート１１０Ｂは、順方向とは逆の戻り方向で、出力光信号１１０ＯＵＴをソース結合器１０５の干渉計ポート１０５Ｂへ向かって伝送する。
【００７２】
サニャック干渉計１１０；２１０；３１０の出力部において、第１の光波１０１と第２の光波１０２との干渉再結合の結果である出力光信号１１０ＯＵＴの出力光パワーＰＯＵＴは、これら２つの対向伝搬光波１０１、１０２間の全位相差Δφｔの関数である。
この全位相差Δφｔは、被測定物理パラメータΩＲの変動によって生成された非相反位相差Δφｐに関する情報を含む。
以下の説明において、出力光信号１１０ＯＵＴの処理を容易にするように、全位相差Δφｔをさらに変調することができることが分かる。
【００７３】
図３、図１０及び図１１に示すように、ソース結合器１０５は、戻り方向で、干渉計ポート１０５Ｂに入射する出力光信号１１０ＯＵＴをソース結合器１０５の検出器ポート１０５Ｃに接続された光学的放射検出器１０４に結合する。
従って、ソース結合器１０５は、戻り方向で、サニャック干渉計１１０；２１０；３１０の出口ポート１１０Ｂを検出器１０４に結合する。
【００７４】
サニャック干渉計１１０；２１０；３１０から出た出力光パワーＰＯＵＴ（Δφｔ）を受けた光学的放射検出器１０４は、次に出力光パワーＰＯＵＴ（Δφｔ）を表す電気信号を送出する。
この目的で、図３、図１０及び図１１に示す３つの実施形態において、干渉計測装置１００；２００；３００は、サニャック干渉計１１０；２１０；３１０から出る出力光パワーＰＯＵＴ（Δφｔ）を変調するための変調チェインを含む。
変調チェインは、スプリッタ１１３においてサニャック干渉計１１０；２１０；３１０の第１及び第２のアーム１１１、１１２に配置された位相変調器１２２を備える。
サニャック干渉計１１０；２１０；３１０内に配置される位相変調器１２２は、本明細書において、それぞれサニャック干渉計１１０；２１０；３１０のアーム１１１、１１２の端部の各々に配置された、「プッシュプル」構成で取り付けられた一対の基本位相変調器を備えることが有利である。
【００７５】
基本位相変調器は、本明細書において、プロトン交換ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）光集積光学素子の、ポッケルス（ＰＯＣＫＥＬＳ）効果と呼ばれる電気光学型である。
【００７６】
位相変調器１２２により、変調チェインは、サニャック干渉計１１０；２１０；３１０の第１及び第２のアーム１１１、１１２内を伝搬する第１及び第２の光波１０１、１０２の各々に対して変調位相シフトφｍを導入する。
【００７７】
以下の説明において、図３、図１０及び図１１に示す異なる実施形態を参照すると、適切な変調位相シフトφｍを適用して最良の感度又は最良の信号対雑音比を得ることを可能にする様々な変調の選択肢が存在することが分かる。
【００７８】
変調チェインは、検出器１０４によって送出される電気信号を受ける処理及び制御ユニット１２１をさらに備える。この電気信号に応答して、処理及び制御ユニット１２１は、一方で、電気信号のデジタル処理後に被測定物理パラメータの計測値ΩＲを送出し、他方で、出力光パワーＰＯＵＴを最適に変調するように位相変調器１２２を制御する。
【００７９】
図３、図１０及び図１１に示す本発明の異なる実施形態を、以下、より詳細に説明する。
第１の実施形態において、図３に示すように、干渉計測装置１００は、サニャック干渉計１１０のリング共振器１１４３が、第１の結合器１１４１と第２の結合器１１４２との間に、リング共振器１１４３のリングの第１の部分１１４３Ａ上に位置する第１のコイル１１４４を含むようになっている。
【００８０】
この第１のコイル１１４４は、ファイバ長Ｌにわたって延びる、好ましくは単一モード及び偏波保持型の光ファイバのコイルである。
本明細書において第１のコイル１１４４用に用いられる光ファイバは、本明細書ではサニャック干渉計１１０のアーム１１１、１１２及びリング共振器１１４３用に用いられるものと同一である。
第１の光ファイバコイル１１４４は、対称巻き、例えば２重極巻き、４重極巻き又は８重極巻きを有することが好ましい。
【００８１】
図３の構成において、第１の光波１０１及び第２の光波１０２は、リング共振器１１４３内を対向伝搬方式で伝搬し、従って第１のコイル１１４４内でも対向伝搬する。
さらに、第１のコイル１１４４を付加することは、リング共振器１１４３内を循環する異なる光波１０１、１０２の異なる通過の際の伝搬方向を変更しない。
それにもかかわらず、第１のコイル１１４４は、これら２つの光波１０１、１０２が進行する光路を長くする。
より詳細には、リング共振器１１４３の第１の部分１１４３Ａに位置する第１のコイル１１４４は、この第１の部分１１４３Ａの長さＬＡを変更し、従って、これは第１のコイル１１４４の長さＬと相関関係がある。
【００８２】
実際には、第１のコイル１１４４の長さＬは、リング共振器１１４３の第１の部分１１４３Ａの第１の結合器１１４１と第１のコイル１１４４との間、及び第２の結合器１１４２と第１のコイル１１４４との間にそれぞれ位置する、リング共振器１１４３の光ファイバの残りの部分１１４３Ａ１、１１４３Ａ２（図３参照）よりも非常に長く、例えば１００倍長い。
従って、一般に、リング共振器１１４３の第１の部分１１４３Ａの長さＬＡは、この第１の部分１１４３Ａ上に位置する第１の光ファイバコイル１１４４の長さＬとの差が非常に小さく（僅かに長い）、すなわちＬＡ≒Ｌである。
さらに、この第１の実施形態において、第１の光ファイバコイル１１４４の長さＬは、実際には、リング共振器１１４３の第２の部分１１４３Ｂの長さＬＢよりも非常に長い（ＬＢ＜＜Ｌ）ので、共振器の全長ＬＲ＝ＬＡ＋ＬＢは、この第１の実施形態では、第１の光ファイバコイル１１４４の長さＬに例えることができ、すなわちＬＲ＝ＬＡ＋ＬＢ≒Ｌである。
【００８３】
同様に、第１の光ファイバコイル１１４４の長さＬは、実際には、サニャック干渉計１１０の第１及び第２のアーム１１１、１１２の全長Ｌ’よりも長い（Ｌ’＜＜Ｌ）ので、第１の近似において、第１の通過時に進行する全長Ｌ１は、この第１の実施形態においては、第１の光ファイバコイル１１４４の長さＬに例えることができる。実際、上記のことから分かるように、以下の関係が成り立つ：ＬＡ≒Ｌなので、Ｌ１＝ＬＡ＋Ｌ’≒Ｌ＋Ｌ’であり、Ｌ’＜＜Ｌなので、従ってＬ１≒Ｌである。
【００８４】
このように構成すると、リング共振器１１４３は、図２に示すものと同様の光学周波数での伝送曲線を有する。具体的には、この伝送曲線ＴＬ（ｆ）は、リング共振器１１４３の自由スペクトル領域ＩＳＬに等しい、周波数における距離によって規則的に離間した、一連の共振ピーク４３を有する。
【００８５】
公知のように、リング共振器１１４３の周波数における自由スペクトル領域ＩＳＬは、リング共振器１１４３内の循環時間の逆数である。従って、これは、以下の関係ＩＳＬ＝ｃ／（ｎｏｐｔ＊ＬＲ）によってリング共振器１１４３の全長ＬＲと関連付けられ、ここでｃ及びｎｏｐｔは、それぞれ、真空中での光速（ｃ＝２９９７９２４５８ｍ／ｓ）及びリング共振器１１４３において用いられる光ファイバの屈折率（従来のシリカ製光ファイバの場合、ｎｏｐｔ≒１．５）である。
【００８６】
共振ピーク４３は、周波数で表した自由スペクトル領域ＩＳＬとリング共振器１１４３のフィネスＦとの間の比に等しい、周波数での半値全幅ＦＷＨＭＲ（ｆ）を有し、すなわち、ＦＷＨＭＲ＝ＩＳＬ／Ｆである。
換言すれば、リング共振器１１４３のフィネスＦは、自由スペクトル領域ＩＳＬとリング共振器１１４３の共振ピーク４３の半値全幅ＦＷＨＭＲ（ｆ）との間の比であるＩＳＬ／ＦＷＨＭＲ（ｆ）に等しい。
【００８７】
また、リング共振器１１４３のフィネスＦは、光波１０１、１０２が、リング共振器１１４３においてその固有損失に起因して完全に減衰する前に行う通過の等価数（ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ  ｎｕｍｂｅｒ）ＮＰにも関連付けられる。
このことは、第Ｎｐ番目の通過を超えると、リング共振器１１４３によって伝送される光波（すなわち、ｋ＞Ｎｐの場合の全ての伝送光波１０１−ｋ及び１０２−ｋ）の、第１及び第２の光波１０１、１０２に対するその出力方向における寄与は、無視できることを意味する。
【００８８】
公知のように、伝送曲線ＴＬ（ｆ）は、結合係数Ｃ及び伝送係数Ｔをもつ２つの同一の結合器１１４１、１１４２を備えたリング共振器１１４３の既知の応答関数である。
さらに、一般にこの応答関数は、
−サニャック干渉計１１０内を伝搬し、リング共振器１１４３内を時計回りの循環方向１１４３Ｈで循環する第１の光波１０１に関して、及び
−サニャック干渉計１１０内を伝搬し、リング共振器１１４３内を反時計回りの循環方向１１４３ＡＨで循環する第２の光波１０２に関して、
同じであることに留意されたい。
【００８９】
従って、ファブリー・ペロー（ＦＡＢＲＹ−ＰＥＲＯＴ）共振器で類推することで、応答曲線ＴＬ（ｆ）は、ＴＬ（ｆ）＝１／［１＋ｍ２ｓｉｎ２（π＊ｆ＊ｎｏｐｔ＊ＬＲ／ｃ）］と記述することができ、ここでｍはリング共振器１１４３に関連したエアリー（ＡＩＲＹ）係数であり、ｍは、第１及び第２の光ファイバ結合器１１４１、１１４２の結合係数Ｃ及び伝送係数Ｔに対して、ｍ２＝４＊Ｔ／（１−Ｔ）２＝４＊（１−Ｃ）／Ｃ２（なぜならＣ＋Ｔ＝１である。上記参照）の関係で関連付けられる。
【００９０】
上記で与えられる式に基づいて、リング共振器１１４３に関して、以下のことが一般に見いだされる。
−応答曲線ＴＬ（ｆ）は、リング共振器１１４３の全長ＬＲに依存し、従って、本明細書では、この第１の実施形態において、ＬＲが実質的にＬに等しい（ＬＲ≒Ｌ）限り、第１の光ファイバコイル１１４４の長さＬに依存し、
−自由スペクトル領域ＩＳＬは、周波数において、ｃ／（ｎｏｐｔ＊ＬＲ）≒ｃ／（ｎｏｐｔ＊Ｌ）に等しく、
−フィネスＦは、πｍ／２に等しい、すなわち、Ｆ＝（π＊Ｔ１／２）／（１−Ｔ）＝（π＊（１−Ｃ）１／２）／Ｃ（結合係数Ｃが３０％未満のときには、≒３／Ｃ）でもある。従って、フィネスＦは、第１及び第２の結合器１１４１、１１４２の伝送係数Ｔと共に増大する。
【００９１】
例示的に、先に選択したような結合係数Ｃ及び伝送係数Ｔ（Ｃ＝１０％及びＴ＝９０％）を有する結合器では、次の値、ｍ≒１９（ｍ２＝３６０）及びＦ≒３０（＝３／Ｃ）が得られる。
第１のコイル１１４４の長さＬは、本明細書において２００メートルであり、従って、自由スペクトル領域ＩＳＬは、周波数で約１ＭＨｚに等しい（ｎｏｐｔ≒１．５）。
従って、光源１０３の光学周波数での半値全幅はＦＷＨＭＳ＝１ＴＨｚであり、自由スペクトル領域ＩＳＬの１０倍よりも大きいので、上述のように、光源１０３は広帯域スペクトル源である。実際、比ＦＷＨＭＳ／ＩＳＬは、ここでは１ＴＨｚ／１ＭＨｚ＝１０６である。
【００９２】
図２からわかるように、伝送曲線ＴＬ（ｆ）の応答ピーク４３は、
−１（伝送１００％）に等しい極大値、
−ゼロには等しくないが１／（１＋ｍ２）に等しい極小値
を有する。
【００９３】
伝送曲線の極大値は、リング共振器１１４３内で１回、２回、３回、等．．循環した光波がリング共振器によって同位相で伝送され、結果的に光波が互いに強め合うように干渉する場合に対応する。
逆に、伝送曲線の極小値は、リング共振器１１４３内で１回、２回、３回、等．．循環した光波がリング共振器によって逆位相で伝送され、結果的に光波が互いに弱め合うように干渉する場合に対応する。
【００９４】
共振ピークのコントラスト、すなわち共振ピークの極大値及び極小値の差と和との間の比は、ｍ２／（ｍ２＋２）に等しい。
従って、上記式に基づいて、リング共振器１１４３の結合器１１４１、１１４２の伝送係数Ｔが増大すると、コントラストが増大することが理解される。
【００９５】
図５に、リング共振器１１４３を通って伝送された後の第１及び第２の光波の光スペクトルを示す。これらの光スペクトルは、図４の光源１０３のスペクトルＳ（ｆｏｐｔ）と図２の伝送曲線ＴＬ（ｆ）との積に対応する。
慣例的に、図５の光スペクトルは、「チャネル化された（ｃｈａｎｎｅｌｌｅｄ）」スペクトルと呼ばれる。
【００９６】
干渉計測装置１００の静止時及び運動時の挙動を、以下詳述する。
ここで、図３に示す干渉計測装置１００は、回転速度の成分ΩＲがゼロのとき、静止時であり、サニャック干渉計１１０がその回転に起因する非相反効果を受けていないことを示していることが理解される。
対照的に、干渉計測装置１００は、回転速度の成分ΩＲが非ゼロ（正又は負）のとき、運動時であり、サニャック干渉計１１０がその回転に起因する非相反効果を受けていることを示していることが理解される。
【００９７】
静止時、２つの光スペクトルＳ１（ｆｏｐｔ）、Ｓ２（ｆｏｐｔ）は同一であり、互いに完全に重なる。特定の光学的周波数に対応する光スペクトルＳ１（ｆｏｐｔ）の各共振ピークＰ１（図６参照）は、サニャック干渉計１１０のリング共振器１１４３によって一体に伝送され（リング共振器１１４３内で１回、２回、３回、等．．．の通過を行った光波は、サニャック干渉計１１０の出力部において同位相で干渉する）、光スペクトルＳ２（ｆｏｐｔ）の共振ピークＰ２（同様に図６参照）と強め合うように干渉するので、その結果、サニャック干渉計１１０の出力部において、出力光パワーＰＯＵＴは、極大となり、Ｐ０に等しい。
【００９８】
運動時、サニャック干渉計１１０内を対向伝搬する、具体的にはリング共振器１１４３内を対向伝搬する第１の光波１０１及び第２の光波１０２は、位相シフトを伴ってリング共振器から出るが、２つの光波１０１、１０２間の全位相差Δφｔは、具体的には、ここでは回転速度の成分ΩＲである被測定パラメータの変動によって２つの光波１０１、１０２間に導入される非相反位相差Δφｐの関数として変動する。
【００９９】
この場合が図７に示されており、運動時のサニャック干渉計１１０の出力部における第１及び第２の光波１０１、１０２の光スペクトルＳ１（ｆｏｐｔ）、Ｓ２（ｆｏｐｔ）が光学的周波数ｆｏｐｔの関数として同じ曲線上に示されている。
運動時、自由スペクトル領域ＩＳＬは回転中にほとんど変化しないので、２つの光スペクトルＳ１（ｆｏｐｔ）、Ｓ２（ｆｏｐｔ）はほとんど同一である。
それにもかかわらず、２つの光スペクトルＳ１（ｆｏｐｔ）、Ｓ２（ｆｏｐｔ）は、サニャック効果により互いにオフセットされ、オフセットは、被測定物理パラメータΩＲの関数である。
【０１００】
図７に示す状況において、サニャック干渉計１１０の出力部における第２の光波１０２の光スペクトルＳ２（ｆｏｐｔ）の共振ピークＰ２は、サニャック干渉計１１０の出力部における第１の光波１０１の光スペクトルＳ１（ｆｏｐｔ）の２つの連続する共振ピークＰ１から等距離に位置する。従って、異なる光学的周波数に対応する第１の光波１０１及び第２の光波１０２のチャネルＰ１、Ｐ２は、互いに干渉することができず、コントラストの損失があるので、出力光パワーＰＯＵＴは、極大パワーの半分、すなわちＰ０／２に等しい。
【０１０１】
図６の状況（静止時）と図７の状況（運動時）との間で、回転速度の成分ΩＲの関数である出力光パワーＰＯＵＴは、図８に示す曲線に従って変化する。出力光パワーＰＯＵＴは、周期２＊ΩΠ＝λ０＊ｃ／（２＊ＬＲ＊ＤＲ）で周期的であり、バンプＢ１、Ｂ２、Ｂ３（図８参照）の幅は、ΔΩＦ＝ΩΠ／２Ｆに等しい。
【０１０２】
変調位相シフトφｍは、およそゼロ・ステップ差（Δφｔ＝０）にサニャック干渉計１１０の動作点を戻すように意図された逆応答位相シフト成分φｃｒを有することが好ましい。
逆応答位相シフト成分φｃｒは、図９に示すような、継続時間τ及び高さφｓの階段状の、時間ｔの関数としての変調であることが有利である。
このような逆応答位相シフト成分φｃｒは、サニャック干渉計１１０内を対向伝搬方式で伝搬する２つの光波の間に、図９に示すように逆応答位相差Δφｃｒ（ｔ）＝φｃｒ（ｔ）−φｃｒ（ｔ−τ）を導入し、この逆応答位相差Δφｃｒ（ｔ）は、サニャック干渉計１１０の回転によってこれら２つの光波の間に導入される非相反位相差を補償する。各ステップの高さφｓは、この非相反位相差をそのつど瞬時に補償するように、時間の関数として調整される。
【０１０３】
サニャック干渉計内をその入力ポートとその出力ポートとの間を対向伝搬方式で伝搬する２つの光波に関して、階段状ステップの継続時間τは、これら２つの光波がこのサニャック干渉計内で進行するのにかかる伝搬時間に関連付けられる。
一般に、リング共振器１１４３内を１回通過した後の、サニャック干渉計１１０内を通って逆方向に進行した２つの伝送光波１０１−１、１０２−１は、以下、第１番目の通過の伝搬時間と呼ばれる伝搬時間τｇ，１に関係付けられ、これはｎｏｐｔ＊Ｌ１／ｃに等しい。
繰返しにより、第２番目の通過の伝搬時間τｇ，２はｎｏｐｔ＊Ｌ２／ｃに等しいこと、第３番目の通過の伝搬時間τｇ，３はｎｏｐｔ＊Ｌ３／ｃに等しいこと、等．．．が理解される。
従って、一般的な場合、第ｋ番目の伝搬時間τｇ，ｋは、ｎｏｐｔ＊Ｌｋ／ｃに等しい。
【０１０４】
この第１の実施形態において、第ｋ番目の通過後に進行した全長Ｌｋは、Ｌｋ＝ｋ＊Ｌ＝ｋ＊Ｌ１（上記参照）となるので、第ｋ番目の通過の伝搬時間τｇ，ｋは、以下の関係τｇ，ｋ＝ｋ＊τｇ，１を満たす。
階段状ステップの継続時間τは、第１番目の通過の伝搬時間τｇ，１となるように、すなわちτ＝ｎｏｐｔ＊Ｌ１／ｃとなるように調整されることが好ましい。
【０１０５】
ここで、この第１の実施形態において、リング共振器１１４３内を一回通過した後に進行した全長Ｌ１は、第１の光ファイバコイル１１４４の長さＬにほぼ等しく、すなわちＬ１≒Ｌであったことが分かっている。
従って、第１番目の通過の伝搬時間τｇ，１は、ここではτｇ，１≒ｎｏｐｔ＊Ｌ／ｃとなる。
この固有伝搬時間は、第１のコイル１１４４の長さＬの関数であり、τｇ（Ｌ）＝ｎｏｐｔ＊Ｌ／ｃと表される。
従って、この第１の実施形態において、逆応答位相シフト成分φｃｒは、第１の光ファイバコイル１１４４の長さＬの関数である継続時間τｇ（Ｌ）の階段状変調である。
【０１０６】
サニャック干渉計１１０が回転運動している場合、リング共振器１１４３内を通過後の、サニャック干渉計１１０を通って逆方向に進行した伝送光波１０１−１、１０２−１は、サニャック効果によって位相シフトし、その結果、これら２つの伝送光波１０１−１、１０２−１の間に非相反位相差Δφｐ，１が導入される。
【０１０７】
一般的な場合において、第ｋ番目の通過後、すなわちリング共振器１１４３内をｋ回循環した後に２つの伝送光波１０１−ｋ、１０２−ｋ間に導入される非相反位相差Δφｐ，ｋは、ｋ倍大きく、すなわちΔφｐ，ｋ＝ｋ＊Δφｐ，１である。
また、階段状ステップ（図９参照）の高さφｓは、第１の通過の非相反位相差Δφｐ，１と等しく、すなわちφｓ＝Δφｐ，１であることが好ましい。
【０１０８】
このように、リング共振器１１４３内を通過した後の、サニャック干渉計１１０内を逆方向に進行した伝送光波１０１−１、１０２−１は、逆応答変調φｃｒによって変調され、その結果、ステップφｓがこれら２つの伝送光波１０１−１、１０２−１に関してサニャック干渉計１１０の回転を補償するようになっている。
【０１０９】
さらに、図９に示すように、ｋ＝３の場合、リング共振器１１４３内をｋ回通過後の、サニャック干渉計１１０内を進行した伝送光波１０１−ｋ、１０２−ｋもまた、この逆応答変調φｃｒによって効率的に変調される。
【０１１０】
実際、ｋ回通過後の伝搬時間τｇ，ｋは、１回通過後の伝搬時間τｇ，１のｋ倍大きく、階段状ステップは、ｋ＊τｇ（Ｌ）に等しい継続時間によりオフセットされる（図９においてφｃｒ（ｔ−ｋ＊τ）＝φｃｒ（ｔ−３＊τｇ（Ｌ）参照、ここでｋ＝３）。リング共振器１１４３を３回循環した２つの伝送光波１０１−３、１０２−３間にそのとき導入される逆応答位相差変調Δφｃｒ，３（ｔ）は、Δφｃｒ，３（ｔ）＝φｃｒ（ｔ）−φｃｒ（ｔ−３＊τｇ（Ｌ））＝３＊φｓ＝３＊Δφｐ，１＝Δφｐ，３となる。従って、これが、サニャック干渉計１１０の回転によって２つの伝送光波１０１−３、１０２−３の間に生成された非相反位相差Δφｐ，３を効率的に補償する。
【０１１１】
このように選択された継続時間τ＝τｇ，１及び高さφｓ＝Δφｐ，１の逆応答変調φｃｒは、サニャック干渉計１１０内を進行した後の全ての伝送光波１０１−１、１０１−２、１０１−３、１０１−ｋ、１０２−１、１０２−２、１０２−３、１０２−ｋを変調する。従って、得られる光波１０１、１０２は、効率的に変調され、サニャック干渉計１１０の動作点は、正しくゼロに向かって戻される。
【０１１２】
特に有利な実施形態において、変調位相シフトφｍはまた、サニャック干渉計１１０の動作点を光パワーの応答曲線（図８）の極大から移動させることを意図したバイアス位相シフト成分φｂを有し、これはバイアス変調周波数ｆｂで周期的である。
【０１１３】
一般に、サニャック干渉計内をその入力ポートとその出力ポートとの間を対向伝搬方式で伝搬する２つの光波に関して、サニャック干渉計の適正周波数を定義することができ、この適正周波数は、これら２つの光波がこのサニャック干渉計内で進行するのにかかる伝搬時間に関連付けられる。
換言すれば、この適正周波数は、これら２つの対向伝搬光波がサニャック干渉計を通って進行する間に進行する全長に関連付けられる。
【０１１４】
類推により、サニャック干渉計１１０内を逆方向に進行した２つの伝送光波１０１−１、１０２−１は、リング共振器１１４３内を１回通過した後、第１番目の通過の適正周波数と呼ばれる、ｃ／（ｎｏｐｔ＊Ｌ１）に等しい適正周波数ｆｐ，１に関係付けられる。
繰返しにより、第２番目の通過の適正周波数ｆｐ，２はｃ／（ｎｏｐｔ＊Ｌ２）に等しいこと、第３番目の通過の適正周波数ｆｐ，３はｃ／（ｎｏｐｔ＊Ｌ３）に等しいこと、等．．．が理解される。
従って、一般的な場合、第ｋ番目の通過の適正周波数ｆｐ，ｋは、この第１の実施形態に関して、ｃ／（ｎｏｐｔ＊Ｌｋ）に等しい。
【０１１５】
バイアス変調周波数ｆｂは、第１番目の通過の適正周波数ｆｐ，１に等しいことが有利である。
従って、伝送光波１０１−１、１０２−１は、第１番目の通過の適正周波数ｆｐ，１において効率的に変調される。
【０１１６】
ここで、この第１の実施形態において、リング共振器１１４３内を１回通過後に進行した全長Ｌ１は、第１の光ファイバコイル１１４４の長さＬにほぼ等しく、すなわちＬ１≒Ｌであったことが分かっている。
従って、第１番目の通過の適正周波数ｆｐ，１は、ｆｐ，１≒ｃ／（ｎｏｐｔ＊Ｌ）となる。
この固有適正周波数は、第１のコイル１１４４の長さＬの関数であり、ｆｐ（Ｌ）＝ｃ／（ｎｏｐｔ＊Ｌ）と表される。
従って、この第１の実施形態において、バイアス位相シフト成分φｂは、第１の光ファイバコイル１１４４の長さＬの関数である適正周波数ｆｐ（Ｌ）で周期的である。
【０１１７】
さらに、この第１の実施形態の場合のように、第ｋ番目の通過後に進行した全長ＬｋはＬｋ＝ｋ＊Ｌ＝ｋ＊Ｌ１となるので、第ｋ番目の通過の適正周波数ｆｐは、次の関係ｋ＊ｆｐ，ｋ＝ｆｐ，１＝ｆｐ（Ｌ）を満たす。
【０１１８】
ここで、バイアス位相シフト成分φｂは、第ｋ番目の通過後の２つの伝送光波１０１−ｋ、１０２−ｋ間でバイアス位相差成分Δφｂ，ｋ（ｔ）を生成する。
このバイアス位相差成分Δφｂ，ｋ（ｔ）は、Δφｂ，ｋ（ｔ）＝φｂ（ｔ）−φｂ（ｔ−１／ｆｐ，ｋ）＝φｂ（ｔ）−φｂ（ｔ−ｋ＊１／ｆｐ（Ｌ））であり、
−バイアス変調周波数ｆｂが第ｋ番目の通過の適正周波数ｆｐ，ｋと等しいか（ｆｂ＝ｆｐ，ｋ）又はその奇数倍の１つとなる（ｆｂ＝３＊ｆｐ，ｋ，５＊ｆｐ，ｋ，等．．．）場合に、極大となり、
−バイアス変調周波数ｆｂが適正周波数ｆｐ，ｋの偶数倍に等しい（ｆｂ＝２＊ｆｐ，ｋ，４＊ｆｐ，ｋ，等．．．）場合に、ゼロとなる
ようになっている。
【０１１９】
従って、奇数回の通過（ｋ＝１、３、５、等．．．の場合）を行った伝送光波は、変調チェインで効率的に変調されるが、偶数回の通過（ｋ＝２、４、６、等．．．）を行った伝送光波は、変調されない。
結果として、第１及び第２の光波１０１、１０２は、異なる伝送光波１０１−１、１０１−２、１０１−３、等．．．、１０２−１、１０２−２、１０２−３、等．．．の重ね合わせであるので、検出器１０４によって送出される電気信号の半分のみがバイアスされることになる。
【０１２０】
この欠点を是正して、１又は複数の通過の後でサニャック干渉計内で循環する全ての光波を効率的に変調することによって、検出器によって送出される有用な電気信号の全体を収集するために、サニャック干渉計のリング共振器内で第２の光ファイバコイルを用いることが有利である。
【０１２１】
従って、図１０に、サニャック干渉計２１０のリング共振器１１４３が第２の光ファイバコイル２１４４を備える、干渉計測装置２００の第２の実施形態を示す。
第２のコイル２１４４に用いられる光ファイバは、第１のコイル１１４４に用いられるものと同一であることが有利である。
第２のコイル２１４４は、第１のコイル１１４４と同じ長さ、すなわち長さＬであることが好ましい。
さらに、第２の光ファイバコイル２１４４は、第１の光ファイバコイル１１４４と同じ表面及び同じ対称巻きを有することが好ましい。
【０１２２】
図１０に示すように、第１の光ファイバコイル１１４４及び第２の光ファイバコイル２１４４は、サニャック干渉計２１０のリング共振器１１４３の両側に配置され、第１のコイル１１４４が第１の半部分内に、第２のコイル２１４４が第２の半部分内に配置される。
このように配置すると、第１のコイル１１４４及び第２のコイル２１４４は、第１の結合器１１４１及び第２の結合器１１４２によってそれぞれの側に分離される。
【０１２３】
第１の実施形態と同様に、実際には、第２のコイル２１４４の長さＬは、リング共振器１１４３の光ファイバの残りの部分１１４３Ｂ１、１１４３Ｂ２（図１０参照）よりも非常に長く、例えば１００倍長く、該残りの部分１１４３Ｂ１、１１４３Ｂ２は、それぞれ第１の結合器１１４１と第２のコイル２１４４との間及び第２の結合器１１４２と第２のコイル２１４４との間である、リング共振器１１４３の第２の部分１１４３Ｂに位置する。
従って、一般に、リング共振器１１４３の第２の部分１１４３Ｂの長さＬＢは、この第２の実施形態において、この第２の部分１１４３Ｂに位置する第２の光ファイバコイル２１４４の長さＬと非常に小さい差しかなく（僅かに長い）、すなわちＬＢ≒Ｌである。
結果として、共振器の全長ＬＲ＝ＬＡ＋ＬＢは、この第２の実施形態では、第１の光ファイバコイル１１４４の長さＬの２倍に例えることができ、すなわちＬＲ＝ＬＡ＋ＬＢ≒２＊Ｌである。
【０１２４】
さらに、第２の実施形態において、同様に、第１の光ファイバコイル１１４４の長さＬは、サニャック干渉計１１０の第１及び第２のアーム１１１、１１２の全長Ｌ’よりも非常に長い（Ｌ＞＞Ｌ’）とみなされるので、第１の近似において、第１の通過において進行する全長Ｌ１は、この第２の実施形態においては、第１の光ファイバコイル１１４４の長さＬに例えることができる。実際には、上記のことから分かるように、次の関係が成り立つ。ＬＡ≒Ｌなので、Ｌ１＝ＬＡ＋Ｌ’≒Ｌ＋Ｌ’であり、Ｌ＞＞Ｌ’Ｌなので、従ってＬ１≒Ｌである。
【０１２５】
繰返しにより、第ｋ番目の通過後に進行する全長Ｌｋは、この第２の実施形態において、以下の関係
Ｌｋ＝ＬＡ＋（ｋ−１）＊ＬＲ＋Ｌ’≒Ｌ＋（ｋ−１）＊（２＊Ｌ）≒（２ｋ−１）＊Ｌ≒（２ｋ−１）＊Ｌ１
を満たす。
【０１２６】
従って、この第２の実施形態において、第ｋ番目の通過の適正周波数ｆｐ，ｋは、次の関係（２ｋ−１）＊ｆｐ，ｋ＝ｆｐ，１＝ｆｐ（Ｌ）を満たす。
【０１２７】
従って、リング共振器１１４３の第１のコイル１１４４の（及び同様に第２のコイル２１４４の）長さＬの関数である、適正周波数ｆｐ（Ｌ）に等しいバイアス変調周波数ｆｂで周期的であるバイアス変調成分φｂを用いると、ｋ回の通過を行った光波１０１、１０２は、第ｋ番目の通過の適正周波数ｆｐ，ｋの奇数倍に等しいバイアス変調周波数ｆｂで変調チェイン１２０によって変調される。
【０１２８】
結果として、全ての伝送光波１０１−１、１０１−２、１０１−３、．．．、１０１−ｋ並びに１０２−１、１０２−２、１０２−３、．．．、１０２−ｋは、正しく変調され、検出器１０４によって送出される電気信号全体がバイアスされることになる。
【０１２９】
従って、この第２の実施形態における被計測物理パラメータΩＲの計測及び干渉計測装置２００は、より効率的になる。
【０１３０】
それにもかかわらず、厳密には、第ｋ番目の通過の適正周波数ｆｐ，ｋが関係（２ｋ−１）*ｆｐ，ｋ＝ｆｐ（Ｌ）を正確に満たさないことにより（上記参照）、残余のスプリアス信号が残る。
実際には、第ｋ番目の通過後に進行した全長Ｌｋの決定に際してサニャック干渉計２１０のアーム１１１、１１２の長さを考慮する必要がある。
さらに、干渉計測装置の性能をさらに向上させるために、リング共振器の全長ＬＲを調整可能とし、サニャック干渉計のアームの全長Ｌ’を考慮する。
【０１３１】
従って、図１１には干渉計測装置３００の第３の実施形態が示されており、リング共振器１１４３は、長さＬの第１及び第２のコイル１１４４、２１４４に加えて、このコイル１１４４、２１４４に用いたのと同一の光ファイバであることが好ましい光ファイバの２つの付加的部分３１５１、３１５２を備える。
【０１３２】
これらの付加的部分３１５１、３１５２は、リング共振器１１４３内の１回又は複数回の通過後の、サニャック干渉計３１０を通って逆方向に進行した異なる光波１０１、１０２間の伝搬時間τｇの比を調整する機能を有する。
【０１３３】
図１１に示すように、２つの付加的部分３１５１、３１５２は、第２のコイル２１４４の両側に、リング共振器１１４３の第２の光ファイバコイル２１４４と２つの結合器１１４１、１１４２の一方との間に配置される。
この第３の実施形態において、付加的部分３１５１、３１５２の長さの和は、２＊Ｌ’に等しいことが好ましい。
【０１３４】
残りの部分１１４３Ａ１、１１４３Ａ２、１１４３Ｂ１、１１４３Ｂ２（図３及び図１０参照）に関する第１及び第２の実施形態の場合と同じ近似を用いて、この第３の実施形態において、サニャック干渉計３１０のアームの全長Ｌ’と、２Ｌ’に等しい付加的部分３１５１、３１５２の長さの和とを考慮に入れると、リング共振器１１４３の全長ＬＲ及び第ｋ番目の通過時に進行する全長Ｌｋに関して次の関係、
ＬＡ≒Ｌ及びＬＢ≒Ｌ＋２Ｌ’なので、ＬＲ＝ＬＡ＋ＬＢ≒２＊（Ｌ＋Ｌ’）
Ｌｋ＝ＬＡ＋（ｋ−１）＊ＬＲ＋Ｌ’≒Ｌ＋２＊（ｋ−１）＊（Ｌ＋Ｌ’）＝（２ｋ−１）＊（Ｌ＋Ｌ’）
が示される。
【０１３５】
特に、第１番目の通過時に進行する全長Ｌ１はＬ＋Ｌ’に等しいので、第２の実施形態の場合と同じ関係、すなわちＬｋ＝（２ｋ−１）＊Ｌ１が存在する。
【０１３６】
結果として、リング共振器１１４３内の第１の通過の全長Ｌ１に等しい長さＬ＋Ｌ’の関数である適正周波数ｆｐ（Ｌ＋Ｌ’）＝ｆｐ，１に等しいバイアス適正周波数ｆｂで周期的な、バイアス変調成分φｂを用いると、ｋ回の通過を行った伝送光波１０１−ｋ、１０２−ｋは、第ｋ番目の通過の適正周波数ｆｐ，ｋの奇数倍に等しいバイアス変調周波数ｆｂにおいて変調チェインによって変調される。
【０１３７】
結果として、全ての伝送光波１０１、１０２が正しく変調され、検出器１０４によって送出される電気信号全体がバイアスされることになる。
【０１３８】
Ｆ
被計測物理パラメータΩＲの計測はより良好になり、この第３の実施形態における干渉計測装置３００はさらに効率的になる。
【０１３９】
最後に、第１の実施形態において用いられた第１の通過の伝搬時間τｇ，１に等しい階段状ステップの継続時間τ及び第１の通過の非相反位相差Δφｐ，１に等しいステップ高さφｓを伴う逆応答変調φｃｒ（図９参照）は、第２及び第３の実施形態でもまた用いることができ、同様の結果をもたらすことに留意されたい。
【符号の説明】
【０１４０】
１００、２００、３００、１０００：光ファイバ干渉計測装置
１０１、１００１：第１の光波
１０２、１００２：第２の光波
１０３、１００３：光源
１０３Ａ、１００３Ａ：光源信号
１０４、１００４：検出器
１０５、１００５：ソース結合器
１１０、２１０、３１０、１０１０：サニャック干渉計
１１０Ａ、１０１０Ａ：入力ポート
１１０Ｂ、１０１０Ｂ：出力ポート
１１０ＩＮ：入力光信号
１１０ＯＵＴ：出力光信号
１１１、１０１１：第１のアーム
１１２、１０１２：第２のアーム
１１３、１０１３：スプリッタ
１２１：処理及び制御ユニット
１２２：位相変調器
１１４０、２１４０、３１４０、１０１４：計測手段
１１４１：第１の結合器
１１４２：第２の結合器
１１４３、４０：リング共振器
１１４３Ａ：リング共振器の第１の部分
１１４３Ｂ：リング共振器の第２の部分
１１４３Ｈ、１１４３ＡＨ：循環方向
１１４４：第１の光ファイバコイル
２１４４：第２の光ファイバコイル
３１５１、３１５２：光ファイバの付加的部分
【図１】
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【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７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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