(57)【要約】      （修正有）【課題】対称的なＲＦＯＧの設計を維持しながら、同方向に伝搬するレーザビームを排除する、対称三レーザ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】基準光信号を放出するマスターレーザ１１０と、時計回り光信号を放出する第１スレーブレーザ１２０と、反時計回り光信号を放出する第２スレーブレーザ１３０とを備える。共振器リングキャビティ１０２は、基準光信号を受け取ることなくスレーブレーザから光信号を受け取るように構成される。キャビティから反射された光信号は、共通変調周波数方式を含んだマスターレーザのためのフィードバックレーザ安定化ループへ方向付けられる。マスターレーザからの光信号の周波数は、第１スレーブレーザ又は第２スレーブレーザの光信号とマスターレーザの光信号との相対周波数によって定まる固定周波数オフセットをもって、キャビティの共振周波数に間接的にロックされる。【選択図】図１
2016014662.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基準光信号を放出するように構成されたマスターレーザと、
時計回り（ＣＷ）光信号を放出するように構成された第１スレーブレーザであって、前記マスターレーザに動作的に結合されて、ＣＷ光位相同期ループを通じて前記基準光信号に応答する、第１スレーブレーザと、
反時計回り（ＣＣＷ）光信号を放出するように構成された第２スレーブレーザであって、前記マスターレーザに動作的に結合されて、ＣＣＷ光位相同期ループを通じて前記基準光信号に応答する、第２スレーブレーザと、
前記第１スレーブレーザ及び前記第２スレーブレーザと光学的に通信する光共振器リングキャビティであって、前記基準光信号を受け取ることなく前記ＣＷ光信号と前記ＣＣＷ光信号を受け取るように構成された光共振器リングキャビティと、
を備え、
前記共振器リングキャビティから反射された光信号は、共通変調周波数方式を含んだ前記マスターレーザのためのフィードバックレーザ安定化ループへ方向付けられ、
前記マスターレーザからの前記基準光信号の周波数は、前記第１スレーブレーザ又は前記第２スレーブレーザの光信号と前記マスターレーザの前記基準光信号との相対周波数によって定まる固定周波数オフセットをもって、前記共振器リングキャビティの共振周波数に間接的にロックされる、
共振器光ファイバジャイロスコープ（ＲＦＯＧ）。
【請求項２】
側波帯ヘテロダイン変調周波数を用いて前記反射された光信号を復調して、前記ＣＷ光信号又は前記ＣＣＷ光信号の周波数が前記共振器リングキャビティの共振周波数からはずれた時を示す共振追従誤差信号を供給するように構成されたＰｏｕｎｄ−Ｄｒｅｖｅｒ−Ｈａｌｌ（ＰＤＨ）サーボ電子回路モジュールを更に備える、請求項１に記載のＲＦＯＧ。
【請求項３】
前記ＰＤＨサーボ電子回路モジュールからの出力信号は、ＰＤＨ制御フィードバックループの変調ストリッパへ伝送され、前記変調ストリッパは、基準周波数を受け取ってストリッパ信号を加算器へ送信し、前記加算器は、
前記ＣＷ共振追従電子回路モジュール又は前記ＣＣＷ共振追従電子回路モジュールからのアナログ信号出力を受け取り、
前記アナログ信号を前記ストリッパ信号と結合し、
前記ＰＤＨサーボ電子回路モジュールへ設定値制御信号を出力する、
ように構成される、請求項２に記載のＲＦＯＧ。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
[0001]  共振器光ファイバジャイロスコープ（ＲＦＯＧ）は、航行及び慣性安定化の市場の要求を満たすように開発されてきた。現在開発されている現行のＲＦＯＧの設計は、回転検知コイルの中を同方向に伝搬する（co-propagate）少なくとも２つのレーザビームを有することを伴う。当該２つのレーザビームは異なる周波数にあり、そして異なる変調をそれらに印加されるので、同じ光検出器上で混ざり合うビームによって発生したビートノート（beat note）は、所望の信号を検出することを難しくする非常に複雑な信号スペクトルを生じさせる。これらの厄介な問題は性能低下をもたらす。その上、いくつかの設計は４つのレーザを伴い、更なる複雑さをもたらす。
【０００２】
[0002]  現行のＲＦＯＧのある実装例では、１つのマスターレーザと２つのスレーブレーザを含む３つのレーザが利用される。マスターレーザは、ジャイロスコープ共振器とは異なる基準共振器に対して安定化される。基準共振器とジャイロスコープ共振器との間の差分周波数ノイズは、ＲＦＯＧの性能を制限することがある。このアプローチの別の欠点は、追加の共振器を必要とし、それ故ＲＦＯＧに複雑さ、サイズ、重量、及びコストを付加することである。
【０００３】
[0003]  他のＲＦＯＧの実装例は、マスターレーザ光の成分をスレーブレーザビームの１つと結合して、その結果マスターがジャイロスコープ共振器に対して安定化されるようにする。このことは、独立した基準共振器を持つことに関する問題を取り除くが、マスター及びスレーブレーザを共振追従と回転検知に用いられる同一の検出器上で混ぜ合わせることで、信号の複雑性の問題を招来する。
【０００４】
[0004]  従来のＲＦＯＧの設計が有する別の問題は、時計回り方向と反時計回り方向における共振の探査が対称的ではなく、回転検知の誤差をもたらすことがあるということである。
【０００５】
[0005]  したがって、対称的なＲＦＯＧの設計を維持しながら、同方向に伝搬するレーザビームを排除する必要性が存在する。
【発明の概要】
【０００６】
[0006]  共振器光ファイバジャイロスコープ（ＲＦＯＧ）は、基準光信号を放出するように構成されたマスターレーザを備える。第１スレーブレーザは、時計回り（ＣＷ）光信号を放出するように構成されると共に、前記マスターレーザに動作的に結合されて、ＣＷ光位相同期ループを通じて前記基準光信号に応答する。第２スレーブレーザは、反時計回り（ＣＣＷ）光信号を放出するように構成されると共に、前記マスターレーザに動作的に結合されて、ＣＣＷ光位相同期ループを通じて前記基準光信号に応答する。光共振器リングキャビティは、前記第１スレーブレーザ及び前記第２スレーブレーザと光学的に通信すると共に、前記基準光信号を受け取ることなく前記ＣＷ光信号と前記ＣＣＷ光信号を受け取るように構成される。前記共振器リングキャビティから反射された光信号は、共通変調周波数方式を含んだ前記マスターレーザのためのフィードバックレーザ安定化ループへ方向付けられる。前記マスターレーザからの前記光信号の周波数は、前記第１スレーブレーザ又は前記第２スレーブレーザの光信号と前記マスターレーザの前記光信号との相対周波数によって定まる固定周波数オフセットをもって、前記共振器リングキャビティの共振周波数に間接的にロックされる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
[0007]  本発明の特徴は、図面を参照して以下の説明から当業者に明らかとなるだろう。図面は典型的な実施態様のみを表し、したがって適用範囲において限定的であるものと見做されてはならないということを理解して、本発明が、添付図面の使用を通じてより一層の具体性と詳細さをもって説明される。
【０００８】
【図１】[0008]  図１は、一実施態様による共振器光ファイバジャイロスコープ（ＲＦＯＧ）の模式的なブロック図である。
【図２】[0009]  図２は、別の実施態様によるＲＦＯＧの模式的なブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
[0010]  以下の詳細な説明では、当業者が本発明を実施することを可能にするように十分詳しく実施態様が説明される。本発明の適用範囲から逸脱することなく他の実施態様が利用されてよい、ということが理解されなければならない。したがって、以下の詳細な説明は、限定的な意味に捉えられてはならない。
【００１０】
[0011]  対称三レーザ共振器光ファイバジャイロスコープ（ＲＦＯＧ）が提供され、その光学的構造が、検出された光信号に含まれる周波数の内容を減じて、電気的な信号処理を改善する。三レーザＲＦＯＧは、同方向に伝搬するレーザビームを排除し、時計回り（ＣＷ）及び反時計回り（ＣＣＷ）の共振器伝搬方向に関する対称的な設計を維持する。これはマスターレーザと２つのスレーブレーザを利用することによって為され、マスターレーザは、フィードバックレーザ安定化ループを通じて、スレーブレーザビームの一方を介してジャイロスコープ共振器に間接的にロックされる。このように、マスターレーザビームはジャイロスコープ共振器の中を伝搬せず、同方向に伝搬するレーザビームが排除される。本ＲＦＯＧはまた、マスターレーザをジャイロスコープ共振器にロックするために先行デバイスにおいてマスターレーザの周波数を変調するのに用いられる、位相変調を与えるための位相変調器とそれに関連する電子回路も排除する。
【００１１】
[0012]  その上、それぞれの共振器伝搬方向には１つしかレーザビームが存在しないので、共振器の共振探査はＣＷ方向とＣＣＷ方向間において高い対称度を有する。加えて、ビートスペクトルの複雑さは大幅に低減され、それによって、所望の信号を検出する際の複雑なビートスペクトルに関わるリスクを排除する。このことは、三レーザＲＦＯＧの変調周波数を選ぶ際におけるより一層の柔軟性を可能にする。
【００１２】
[0013]  一実施態様では、三レーザＲＦＯＧは、共通キャビティ変調（common cavity modulation）と、マスターレーザ安定化フィードバックループが共振器出力に対する変調の効果を除去しないようにマスターレーザ安定化フィードバックループにおける共通変調（common modulation）の情報を取り除く変調ストリッピング（modulation stripping）とを利用する。このことは、別個の基準共振器に対する必要性を排除する。
【００１３】
[0014]  三レーザＲＦＯＧの更なる詳細は、図面を参照しながら以下に説明される。
【００１４】
[0015]  図１は、一実施態様による三レーザＲＦＯＧ１００を示す。ＲＦＯＧ１００は概して、光共振器リングキャビティ１０２、マスターレーザ１１０、第１スレーブレーザ１２０、及び第２スレーブレーザ１３０を含む。一実施態様では、共振器リングキャビティ１０２は、コアの回りであって回転が検知される軸の周囲に巻き付けられた、１又は複数の光カプラを有する光ファイバコイルを含むことが可能である。概して、スレーブレーザ１２０及び１３０は共振器リングキャビティ１０２と光学的に通信する。マスターレーザ１１０は、フィードバックレーザ安定化ループ１４０を通じて、スレーブレーザ１２０を介して共振器リングキャビティ１０２の共振周波数に間接的にロックされる。
【００１５】
[0016]  一実施態様では、マスターレーザ１１０は、光ファイバ１１３を通じて第１光カプラ１１２へ方向付けられる基準光信号を発生するように構成される。光カプラ１１２は、基準光信号の第１部分を、光ファイバ１１５を通じて第２光カプラ１１４へ方向付ける。光カプラ１１２はまた、基準光信号の第２部分を、光ファイバ１１７を通じて第３光カプラ１１６へ方向付ける。
【００１６】
[0017]  第１スレーブレーザ１２０は、光ファイバ１２３を通じて第４光カプラ１２２へ方向付けられる時計回り（ＣＷ）光信号を発生するように構成される。光カプラ１２２は、ＣＷ光信号の第１部分を、光ファイバ１２５を通じて光カプラ１１４へ方向付ける。光カプラ１１４は、ＣＷ光信号の第１部分を基準光信号の第１部分と結合する。この結合光信号は、光ファイバ１２６を通じてフォトダイオードなどの光検出器（ＰＤ）１２７へ伝送され、光検出器１２７は、結合光信号を電気信号へ変換する。この電気信号は、光位相同期ループ（ＯＰＬＬ）サーボ電子回路モジュール１２８へ伝送される。ＯＰＬＬサーボ電子回路モジュール１２８からの出力信号１２９は、ＣＷ光信号と基準光信号との相対光周波数を調整するためのＣＷ  ＯＰＬＬの一部としてスレーブレーザ１２０の入力へ方向付けられる。
【００１７】
[0018]  光カプラ１２２はまた、ＣＷ光信号の第２部分を、光ファイバ１２４を通じて共振器リングキャビティ１０２へ方向付ける。一実施態様では、光ファイバ１２４は、光カプラ１２２とリングキャビティ１０２との間の光路に沿って配置された第１光位相変調器１４２に結合される。位相変調器１４２は、ＣＷ光信号を側波帯ヘテロダイン（ＳＨＤ）変調方式（scheme）で変調するように構成される。正弦波発生器１４３が、位相変調器１４２へ第１ＳＨＤ変調周波数（ｆＳＨＤ＿１）を供給する。加えて、第１光サーキュレータ１４４が、位相変調器１４２とリングキャビティ１０２との間の光路に沿って配置される。第５光カプラ１５２が、ＣＷ光信号の一部分をリングキャビティ１０２の中へ結合するように構成される。
【００１８】
[0019]  第２スレーブレーザ１３０は、光ファイバ１３３を通じて第６光カプラ１３２へ方向付けられる反時計回り（ＣＣＷ）光信号を発生するように構成される。光カプラ１３２は、ＣＣＷ光信号の第１部分を、光ファイバ１３５を通じて光カプラ１１６へ方向付ける。光カプラ１１６は、ＣＣＷ光信号の第１部分をマスターレーザ１１０からの基準光信号の第２部分と結合する。この結合光信号は、光ファイバ１３６を通じて光検出器１３７へ伝送され、光検出器１３７は、結合光信号を電気信号へ変換する。この電気信号は、ＯＰＬＬサーボ電子回路モジュール１３８へ伝送される。ＯＰＬＬサーボ電子回路モジュール１３８からの出力信号１３９は、ＣＣＷ光信号と基準光信号との相対光周波数を調整するためのＣＣＷ  ＯＰＬＬの一部としてスレーブレーザ１３０の入力へ方向付けられる。
【００１９】
[0020]  光カプラ１３２はまた、ＣＣＷ光信号の第２部分を、光ファイバ１３７を通じて共振器リングキャビティ１０２へ方向付ける。一実施態様では、光ファイバ１３７は、光カプラ１３２とリングキャビティ１０２との間の光路に沿って配置された第２光位相変調器１４６に結合される。位相変調器１４６は、ＣＣＷ光信号をＳＨＤ変調方式で変調するように構成される。正弦波発生器１４７が、位相変調器１４６へ第２ＳＨＤ変調周波数（ｆＳＨＤ＿２）を供給する。加えて、第２光サーキュレータ１４８が、位相変調器１４６とリングキャビティ１０２との間の光路に沿って配置される。
【００２０】
[0021]  第７光カプラ１５４が、ＣＣＷ光信号の一部分をリングキャビティ１０２の中へ結合するように構成される。光カプラ１５４はまた、リングキャビティ１０２からのＣＷ光信号をサーキュレータ１４８へ送るように構成され、サーキュレータ１４８は、当該ＣＷ光信号を光検出器１６４へ方向付ける。光検出器１６４は、当該ＣＷ光信号を、ＣＷ共振追従電子回路モジュール１６８へ送られる電気的なＣＷ伝送信号１６６へ変換する。
【００２１】
[0022]  リングキャビティ１０２の光カプラ１５２に戻ると、光カプラ１５２は、リングキャビティ１０２からのＣＣＷ光信号をサーキュレータ１４４へ送るように構成され、サーキュレータ１４４は、当該ＣＣＷ光信号を光検出器１７０へ方向付ける。光検出器１７０は、当該ＣＣＷ光信号を、ＣＣＷ共振追従電子回路モジュール１７４へ送られる電気的なＣＣＷ伝送信号１７２へ変換する。
【００２２】
[0023]  位相変調器１４２及び１４６からのＳＨＤ変調はそれぞれ、ＣＷ光信号とＣＣＷ光信号の各々に対して特有のシグネチャを与える。これにより、ＣＷ及びＣＣＷ共振追従電子回路は、光検出器１６４、１７０に到達する様々な光信号を分離すると共に、所望のビームのみからの信号を検出し処理することが可能である。
【００２３】
[0024]  光カプラ１５２はまた、リングキャビティ１０２から反射されたＣＷ光信号を、光ファイバ１７５などの反射ポートを通じて光検出器１７６へ送るように構成される。
【００２４】
[0025]  電気的なＣＷ反射信号１７７は、光検出器１７６からＰｏｕｎｄ−Ｄｒｅｖｅｒ−Ｈａｌｌ（ＰＤＨ）サーボ電子回路モジュール１７８へ伝送される。ＰＤＨサーボ電子回路モジュール１７８には、例えば正弦波発生器１８０から、共通変調（common modulation）が印加される。正弦波発生器１８０は、共通変調周波数（ｆｃ）を設定値制御信号（setpoint control signal）１８２としてＰＤＨサーボ電子回路モジュール１７８へ送る。ＰＤＨサーボ電子回路モジュール１７８からの出力信号１８４は、レーザ安定化ループ１４０の一部分として、マスターレーザ１１０の入力へ伝送される。
【００２５】
[0026]  ＰＤＨサーボ電子回路は、ＳＨＤ変調周波数でＣＷ反射信号を復調して、スレーブレーザ１２０の光周波数がリングキャビティ１０２の共振周波数からはずれた時を示す共振追従誤差信号を供給する。スレーブレーザ１２０はマスターレーザ１１０に位相同期されているので、共振追従誤差信号は、マスターレーザ１１０の光周波数変化をも示す。マスターレーザ１１０の光周波数は、スレーブ１２０とマスターレーザ１１０との相対周波数によって定まるいくらかの固定周波数オフセットをもって、リングキャビティ１０２の共振にロックされる。
【００２６】
[0027]  デジタル信号がＣＷ共振追従電子回路モジュール１６８から出力されて、ＣＷ共振追従ループ１８６の一部分としてダイレクトデジタルシンセサイザ（ＤＤＳ）１８５へ送られる。ＤＤＳ１８５は、局部発振器１８８からの信号も受け取る。ミキサ局部発振器（ＬＯ）信号１８９がＤＤＳ１８５から出力されてＯＰＬＬサーボ電子回路モジュール１２８へ送られ、ＯＰＬＬサーボ電子回路モジュール１２８はＣＷスレーブレーザ１２０に結合されている。ＣＷ共振追従ループ１８６はスレーブレーザ１２０にフィードバックを提供し、スレーブレーザ１２０とマスターレーザ１１０との相対光周波数を変化させることによってスレーブレーザ１２０の周波数をリングキャビティ１０２のＣＷ共振にロックする。
【００２７】
[0028]  同様に、デジタル信号がＣＣＷ共振追従電子回路モジュール１７４から出力されて、ＣＣＷ共振追従ループ１９２の一部分としてＤＤＳ１９０へ送られる。ＤＤＳ１９０は、局部発振器１８８からの信号も受け取る。ミキサＬＯ信号１９３がＤＤＳ１９０から出力されてＯＰＬＬサーボ電子回路モジュール１３８へ送られ、ＯＰＬＬサーボ電子回路モジュール１３８はＣＣＷスレーブレーザ１３０に結合されている。ＣＣＷ共振追従ループ１９２はスレーブレーザ１３０にフィードバックを提供し、スレーブレーザ１３０とマスターレーザ１１０との相対光周波数を変化させることによってスレーブレーザ１３０の周波数をリングキャビティ１０２のＣＣＷ共振にロックする。
【００２８】
[0029]  ＲＦＯＧ１００の動作の間、マスターレーザ１１０は、レーザ安定化ループ１４０を通じて、スレーブレーザ１２０を介してリングキャビティ１０２の共振に間接的にロックされる。このことは、マスターレーザ１１０からのビームがリングキャビティ１０２の中を伝搬しないことを可能にし、それによって、同方向に伝搬するレーザビームに関わる不利益を低減又は除去する。共振追従電子回路モジュール１６８及び１７４からの出力信号が中央制御装置（不図示）によって処理されて、回転速度が測定されるようにＣＷとＣＣＷの共振周波数差を決定することが可能である。
【００２９】
[0030]  ＲＦＯＧ１００において利用される様々な光カプラは、同様の機能を果たす他の光学部品、例えば光を部分的に反射及び透過するミラー、ビームコンバイナ、ビームスプリッタ、又は他の類似のデバイスと置き換えられることが可能である、ということが理解されるべきである。
【００３０】
[0031]  ＲＦＯＧ１００の代替的な実施態様では、レーザ安定化ループ１４０は、ＣＷスレーブレーザ１２０の代わりにＣＣＷスレーブレーザ１３０を通るように構成されることが可能である。この代替的な実施態様は、光カプラ１５４がリングキャビティ１０２から反射されたＣＣＷ光信号を光検出器１７６へ送るように構成され、光検出器１７６がＣＣＷ反射信号をＰＤＨサーボ電子回路モジュール１７８へと伝送される電気信号に変換するということを除いて、ＲＦＯＧ１００と本質的に同じ構成要素を含む。
【００３１】
[0032]  ＲＦＯＧ１００の別の代替的な実施態様では、共通変調周波数は、ＰＤＨサーボ電子回路モジュール１７８の代わりにＤＤＳ１８５又はＤＤＳ１９０へ直接印加されることが可能である。この実施態様では、ＤＤＳ１８５又はＤＤＳ１９０は、ＤＤＳ周波数命令であるデジタルワードを受け取って、命令された周波数で無線周波数（ＲＦ）信号を出力する。共通変調周波数はデジタル的に生成されて、ＤＤＳ周波数命令に加えられる。
【００３２】
[0033]  図２は、別の実施態様による三レーザＲＦＯＧ２００を示す。ＲＦＯＧ２００は概して、光共振器リングキャビティ２０２、マスターレーザ２１０、第１スレーブレーザ２２０、及び第２スレーブレーザ２３０を含む。概して、スレーブレーザ２２０及び２３０は共振器リングキャビティ２０２と光学的に通信する。マスターレーザ２１０は、フィードバックレーザ安定化ループ２４０を通じて、スレーブレーザ２２０を介して共振器リングキャビティ２０２の共振周波数に間接的にロックされる。
【００３３】
[0034]  共振器リングキャビティ２０２には、例えば光ファイバを巻き付けられて位相変調器２０４を形成する圧電（例えばジルコン酸チタン酸鉛、ＰＺＴ）振動子によって、共通キャビティ変調（common cavity modulation）方式が印加されることが可能である。一実施態様では、正弦波発生器２０６が、位相変調器２０４へ共通キャビティ変調周波数（ｆｃ）を供給する。
【００３４】
[0035]  マスターレーザ２１０は、光ファイバ２１３を通じて第１光カプラ２１２へ方向付けられる基準光信号を発生するように構成される。第１光カプラ２１２は、基準光信号の第１部分を、光ファイバ２１５を通じて第２光カプラ２１４へ方向付ける。第１光カプラ２１２はまた、基準光信号の第２部分を、光ファイバ２１７を通じて第３光カプラ２１６へ方向付ける。
【００３５】
[0036]  第１スレーブレーザ２２０は、光ファイバ２２３を通じて第４光カプラ２２２へ方向付けられるＣＷ光信号を発生するように構成される。光カプラ２２２は、ＣＷ光信号の第１部分を、光ファイバ２２５を通じて光カプラ２１４へ方向付ける。光カプラ２１４は、ＣＷ光信号の第１部分を基準光信号の第１部分と結合する。この結合光信号は、光ファイバ２２６を通じて光検出器２２７へ伝送され、光検出器１２７は、結合光信号を電気信号へ変換する。この電気信号は、ＯＰＬＬサーボ電子回路モジュール２２８へ送られる。ＯＰＬＬサーボ電子回路モジュール２２８からの出力信号２２９は、ＣＷ光信号の周波数調整のためのＣＷ  ＯＰＬＬの一部としてスレーブレーザ２２０の入力へ方向付けられる。
【００３６】
[0037]  光カプラ２２２はまた、ＣＷ光信号の第２部分を、光ファイバ２２４を通じてリングキャビティ２０２へ方向付ける。一実施態様では、光ファイバ２２４は、光カプラ２２２とリングキャビティ２０２との間の光路に沿って配置された第１光位相変調器２４２に結合される。位相変調器２４２は、ＣＷ光信号をＳＨＤ変調方式で変調するように構成される。一実施態様では、ＣＷ正弦波発生器２４３が、位相変調器２４２へ第１ＳＨＤ変調周波数（ｆＳＨＤ＿１）を供給する。加えて、第１光サーキュレータ２４４が、位相変調器２４２とリングキャビティ２０２との間の光路に沿って配置される。第５光カプラ２５２が、ＣＷ光信号をリングキャビティ２０２の中へ結合するように構成される。
【００３７】
[0038]  第２スレーブレーザ２３０は、光ファイバ２３３を通じて第６光カプラ２３２へ方向付けられるＣＣＷ光信号を発生するように構成される。光カプラ２３２は、ＣＣＷ光信号の第１部分を、光ファイバ２３５を通じて光カプラ２１６へ方向付ける。光カプラ２１６は、ＣＣＷ光信号の第１部分をマスターレーザ２１０からの基準光信号の第２部分と結合する。この結合光信号は、光ファイバ２３６を通じて光検出器２３７へ伝送され、光検出器２３７は、結合光信号を電気信号へ変換する。この電気信号は、ＯＰＬＬサーボ電子回路モジュール２３８へ伝送される。ＯＰＬＬサーボ電子回路モジュール２３８からの出力信号２３９は、ＣＣＷ光信号の周波数調整のためのＣＷ  ＯＰＬＬの一部としてスレーブレーザ２３０の入力へ方向付けられる。
【００３８】
[0039]  光カプラ２３２はまた、ＣＣＷ光信号の第２部分を、光ファイバ２３７を通じてリングキャビティ２０２へ方向付ける。一実施態様では、光ファイバ２３７は、光カプラ２３２とリングキャビティ２０２との間の光路に沿って配置された第２光位相変調器２４６に結合される。位相変調器２４６は、ＣＣＷ光信号をＳＨＤ変調方式で変調するように構成される。一実施態様では、ＣＷ正弦波発生器２４７が、位相変調器２４６へ第２ＳＨＤ変調周波数（ｆＳＨＤ＿２）を供給する。加えて、第２光サーキュレータ２４８が、位相変調器２４６とリングキャビティ２０２との間の光路に沿って配置される。
【００３９】
[0040]  第７光カプラ２５４が、ＣＣＷ光信号をリングキャビティ２０２の中へ結合するように構成される。光カプラ２５４はまた、リングキャビティ２０２からのＣＷ光信号をサーキュレータ２４８へ送るように構成され、サーキュレータ２４８は、当該ＣＷ光信号を光検出器２６４へ方向付ける。光検出器２６４は、当該ＣＷ光信号を、ＣＷ共振追従電子回路モジュール２６８へ送られる電気的なＣＷ伝送信号２６６へ変換する。
【００４０】
[0041]  リングキャビティ２０２の光カプラ２５２に戻ると、光カプラ２５２は、リングキャビティ２０２からのＣＣＷ光信号をサーキュレータ２４４へ送るように構成され、サーキュレータ２４４は、当該ＣＣＷ光信号を光検出器２７０へ方向付ける。光検出器２７０は、当該ＣＣＷ光信号を、ＣＣＷ共振追従電子回路モジュール２７４へ送られる電気的なＣＣＷ伝送信号２７２へ変換する。
【００４１】
[0042]  位相変調器２４２及び２４６からのＳＨＤ変調はそれぞれ、ＣＷ光信号とＣＣＷ光信号の各々に対して特有のシグネチャを与える。これにより、ＣＷ及びＣＣＷ共振追従電子回路は、光検出器２６４、２７０に到達する様々な光信号を分離すると共に、所望のビームのみからの信号を検出し処理することが可能である。
【００４２】
[0043]  光カプラ２５２はまた、リングキャビティ２０２から反射されたＣＷ光信号を、光ファイバ２７５を通じて光検出器２７６へ方向付けるように構成される。電気的なＣＷ反射信号２７７は、光検出器２７６からＰＤＨサーボ電子回路モジュール２７８へ伝送される。ＰＤＨサーボ電子回路モジュール２７８からの出力信号２７９は、ＰＤＨ制御フィードバックループ２８１の一部分として、変調ストリッパ（modulation stripper）２８０へ伝送される。変調ストリッパ２８０は、基準共通キャビティ変調周波数（ｆｃ）を受け取って、ストリッパ信号２８２を加算器２８３へ送信する。加算器２８３はまた、ＰＤＨ誤差補正ループ２８５の一部分として、ＣＷ共振追従電子回路モジュール２６８からのアナログ信号出力も受け取る。加算器２８３は、当該アナログ信号をストリッパ信号２８２と結合し、設定値制御信号２８６をＰＤＨサーボ電子回路モジュール２７８へ出力する。ＰＤＨサーボ電子回路モジュール２７８からの出力信号２７９はまた、マスターレーザ２１０用のレーザ安定化ループ２４０の一部分として、マスターレーザ２１０の入力へ送られる。このようにして、共振器の共振周波数とスレーブレーザの周波数間の正味の変調が得られるようにレーザ安定化ループ２４０のフィードバック信号から変調が取り除かれ、そして更に、スレーブレーザと共振器との望まれない周波数ノイズ及び周波数ドリフトが、ループの利得によって低減される。
【００４３】
[0044]  ＰＤＨサーボ電子回路は、ＳＨＤ変調でＣＷ反射信号を復調して、スレーブレーザ２２０の光周波数がリングキャビティ２０２の共振周波数からはずれた時を示す共振追従誤差信号を供給する。スレーブレーザ２２０はマスターレーザ２１０に位相同期されているので、共振追従誤差信号は、マスターレーザ２１０の光周波数変化をも示す。マスターレーザ２１０の光周波数は、スレーブ２２０とマスターレーザ２１０との相対周波数によって定まるいくらかの固定周波数オフセットをもって、リングキャビティ２０２の共振にロックされる。
【００４４】
[0045]  デジタル信号がＣＣＷ共振追従電子回路モジュール２７４から出力されて、ＣＣＷ共振追従ループ２９１の一部分として第１ＤＤＳ２９０へ送られる。ＤＤＳ２９０は、局部発振器２９２からの信号も受け取る。ミキサＬＯ信号２９３がＤＤＳ２９０から出力されてＯＰＬＬサーボ電子回路モジュール２３８へ送られ、ＯＰＬＬサーボ電子回路モジュール２３８はスレーブレーザ２３０に結合されている。ＣＣＷ共振追従ループ２９１はスレーブレーザ２３０にフィードバックを提供し、スレーブレーザ２３０の周波数をリングキャビティ２０２のＣＣＷ共振にロックする。第２ＤＤＳ２９４も、局部発振器２９２からの信号を受け取る。ミキサＬＯ信号２９５がＤＤＳ２９４から出力され、スレーブレーザ２２０に結合されたＯＰＬＬサーボ電子回路モジュール２２８へ送られる。
【００４５】
[0046]  ＲＦＯＧ２００の動作の間、マスターレーザ２１０は、レーザ安定化ループ２４０を通じて、スレーブレーザ２２０を介してリングキャビティ２０２の共振に間接的にロックされる。このことは、マスターレーザ２１０からのビームがリングキャビティ２０２の中を伝搬しないことを可能にし、それによって、同方向に伝搬するレーザビームに関わる不利益を低減又は除去する。
【００４６】
[0047]  ＲＦＯＧ２００の代替的な実施態様では、レーザ安定化ループ２４０は、ＣＷスレーブレーザ２２０の代わりにＣＣＷスレーブレーザ２３０を通るように構成されることが可能である。この代替的な実施態様は、光カプラ２５４がリングキャビティ２０２から反射されたＣＣＷ光信号を光検出器２７６へ送るように構成され、光検出器２７６がＣＣＷ反射信号をＰＤＨサーボ電子回路モジュール２７８へと伝送される電気信号に変換するということを除いて、ＲＦＯＧ２００と本質的に同じ構成要素を含む。加えて、加算器２８３は、ＣＣＷ共振追従電子回路モジュール２７４からのアナログ信号出力を受け取る。
【００４７】
＜例示的実施態様＞
[0048]  例１は、基準光信号を放出するように構成されたマスターレーザと、時計回り（ＣＷ）光信号を放出するように構成された第１スレーブレーザであって、前記マスターレーザに動作的に結合されて、ＣＷ光位相同期ループを通じて前記基準光信号に応答する、第１スレーブレーザと、反時計回り（ＣＣＷ）光信号を放出するように構成された第２スレーブレーザであって、前記マスターレーザに動作的に結合されて、ＣＣＷ光位相同期ループを通じて前記基準光信号に応答する、第２スレーブレーザと、前記第１スレーブレーザ及び前記第２スレーブレーザと光学的に通信する光共振器リングキャビティであって、前記基準光信号を受け取ることなく前記ＣＷ光信号と前記ＣＣＷ光信号を受け取るように構成された光共振器リングキャビティと、を備えた共振器光ファイバジャイロスコープ（ＲＦＯＧ）を含む。前記共振器リングキャビティから反射された光信号は、共通変調周波数方式を含んだ前記マスターレーザのためのフィードバックレーザ安定化ループへ方向付けられる。前記マスターレーザからの前記基準光信号の周波数は、前記第１スレーブレーザ又は前記第２スレーブレーザの光信号と前記マスターレーザの前記基準光信号との相対周波数によって定まる固定周波数オフセットをもって、前記共振器リングキャビティの共振周波数に間接的にロックされる。
【００４８】
[0049]  例２は、側波帯ヘテロダイン変調周波数を用いて前記反射された光信号を復調して、前記ＣＷ光信号又は前記ＣＣＷ光信号の周波数が前記共振器リングキャビティの共振周波数からはずれた時を示す共振追従誤差信号を供給するように構成されたＰｏｕｎｄ−Ｄｒｅｖｅｒ−Ｈａｌｌ（ＰＤＨ）サーボ電子回路モジュールを更に備える、例１に記載のＲＦＯＧを含む。
【００４９】
[0050]  例３は、前記ＰＤＨサーボ電子回路モジュールは、正弦波発生器から共通変調周波数を含んだ設定値制御信号を受け取る、例２に記載のＲＦＯＧを含む。
【００５０】
[0051]  例４は、前記ＰＤＨサーボ電子回路モジュールからの出力信号は、前記フィードバックレーザ安定化ループの一部分として前記マスターレーザの入力へ送られる、例３に記載のＲＦＯＧを含む。
【００５１】
[0052]  例５は、前記反射された光信号は、前記第１スレーブレーザからのＣＷ反射信号である、例１−４のいずれかに記載のＲＦＯＧを含む。
【００５２】
[0053]  例６は、前記反射された光信号は、前記第２スレーブレーザからのＣＣＷ反射信号である、例１−４のいずれかに記載のＲＦＯＧを含む。
【００５３】
[0054]  例７は、前記ＣＷ光信号の一部分と前記基準光信号の一部分が前記第１スレーブレーザの前記ＣＷ光位相同期ループにおいて結合されて、前記ＣＷ光信号と前記基準光信号との相対光周波数の調整を提供し、前記ＣＷ光位相同期ループは前記マスターレーザの前記フィードバックレーザ安定化ループの一部である、例１−６のいずれかに記載のＲＦＯＧを含む。
【００５４】
[0055]  例８は、前記ＣＣＷ光信号の一部分と前記基準光信号の一部分が前記第２スレーブレーザの前記ＣＣＷ光位相同期ループにおいて結合されて、前記ＣＣＷ光信号と前記基準光信号との相対光周波数の調整を提供し、前記ＣＣＷ光位相同期ループは前記マスターレーザの前記フィードバックレーザ安定化ループの一部である、例１−６のいずれかに記載のＲＦＯＧを含む。
【００５５】
[0056]  例９は、前記共振器リングキャビティは、ＣＷ共振追従電子回路モジュール及びＣＣＷ共振追従電子回路モジュールに動作的に結合される、例２−８のいずれかに記載のＲＦＯＧを含む。
【００５６】
[0057]  例１０は、デジタル信号が前記ＣＷ共振追従電子回路モジュールから出力されて、ＣＷ共振追従ループの一部分として第１ダイレクトデジタルシンセサイザへ送られる、例９に記載のＲＦＯＧを含む。
【００５７】
[0058]  例１１は、デジタル信号が前記ＣＣＷ共振追従電子回路モジュールから出力されて、ＣＣＷ共振追従ループの一部分として第２ダイレクトデジタルシンセサイザへ送られる、例１０に記載のＲＦＯＧを含む。
【００５８】
[0059]  例１２は、前記第１ダイレクトデジタルシンセサイザは、デジタル的に生成された共通変調周波数を受け取る、例１０−１１のいずれかに記載のＲＦＯＧを含む。
【００５９】
[0060]  例１３は、前記第２ダイレクトデジタルシンセサイザは、デジタル的に生成された共通変調周波数を受け取る、例１１−１２のいずれかに記載のＲＦＯＧを含む。
【００６０】
[0061]  例１４は、前記ＰＤＨサーボ電子回路モジュールからの出力信号は、ＰＤＨ制御フィードバックループの変調ストリッパへ伝送される、例９に記載のＲＦＯＧを含む。
【００６１】
[0062]  例１５は、前記変調ストリッパは、基準周波数を受け取ってストリッパ信号を加算器へ送信する、例１４に記載のＲＦＯＧを含む。
【００６２】
[0063]  例１６は、前記加算器は、前記ＣＷ共振追従電子回路モジュール又は前記ＣＣＷ共振追従電子回路モジュールからのアナログ信号出力を受け取り、前記アナログ信号を前記ストリッパ信号と結合し、前記ＰＤＨサーボ電子回路モジュールへ設定値制御信号を出力する、ように構成される、例１５に記載のＲＦＯＧを含む。
【００６３】
[0064]  例１７は、前記ＰＤＨサーボ電子回路モジュールからの出力信号は、前記マスターレーザのための前記フィードバックレーザ安定化ループの一部分として前記マスターレーザの入力へも送られる、例１６に記載のＲＦＯＧを含む。
【００６４】
[0065]  例１８は、基準光信号を放出するマスターレーザと、ＣＷ光信号を放出する第１スレーブレーザであって、前記マスターレーザに動作的に結合されて、ＣＷ光位相同期ループを通じて前記基準光信号に応答する、第１スレーブレーザと、ＣＣＷ光信号を放出する第２スレーブレーザであって、前記マスターレーザに動作的に結合されて、ＣＣＷ光位相同期ループを通じて前記基準光信号に応答する、第２スレーブレーザと、前記第１スレーブレーザ及び前記第２スレーブレーザと光学的に通信する光共振器リングキャビティであって、前記基準光信号を受け取ることなく前記ＣＷ光信号と前記ＣＣＷ光信号を受け取るように構成された光共振器リングキャビティと、前記共振器リングキャビティに動作的に結合され、前記共振器リングキャビティに共通キャビティ変調を与えるように構成された圧電位相変調器と、前記共振器光リングキャビティに動作的に結合されたＣＷ共振追従電子回路モジュールと、前記共振器光リングキャビティに動作的に結合されたＣＣＷ共振追従電子回路モジュールと、前記共振器光リングキャビティから反射された光信号を電気信号に変換する光検出器と、前記マスターレーザのためのフィードバックレーザ安定化ループと、を備えた共振器光ファイバジャイロスコープ（ＲＦＯＧ）を含む。前記フィードバックレーザ安定化ループは、前記光検出器から前記電気信号を受け取るように構成されたＰｏｕｎｄ−Ｄｒｅｖｅｒ−Ｈａｌｌ（ＰＤＨ）サーボ電子回路モジュールと、ＰＤＨ制御フィードバックループにおいて前記ＰＤＨサーボ電子回路モジュールからの出力信号に応答する変調ストリッパと、前記変調ストリッパからストリッパ信号を受け取り、ＰＤＨ誤差補正ループの一部分として前記ＣＷ共振追従電子回路モジュール又は前記ＣＣＷ共振追従電子回路モジュールからのアナログ信号出力を受け取り、前記ストリッパ信号を前記アナログ信号と結合し、前記ＰＤＨサーボ電子回路モジュールへ設定値制御信号を出力する、ように構成された加算器と、を備える。前記ＰＤＨサーボ電子回路モジュールからの出力信号は、前記マスターレーザの入力へ伝送される。前記マスターレーザからの前記基準光信号の周波数は、前記第１スレーブレーザ又は前記第２スレーブレーザの光信号と前記マスターレーザの前記基準光信号との相対周波数によって定まる固定周波数オフセットをもって、前記共振器リングキャビティの共振周波数に間接的にロックされる。
【００６５】
[0066]  例１９は、前記反射された光信号は、前記第１スレーブレーザからの前記ＣＷ光信号のＣＷ反射信号を含む、例１８に記載のＲＦＯＧを含む。
【００６６】
[0067]  例２０は、前記ＰＤＨサーボ電子回路モジュールは、側波帯ヘテロダイン変調周波数を用いて前記ＣＷ反射信号を復調して、前記ＣＷ光信号の周波数が前記共振器リングキャビティの共振周波数からはずれた時を示す共振追従誤差信号を供給する、例１９に記載のＲＦＯＧを含む。
【００６７】
[0068]  本発明は、その本質的な特徴から逸脱することなく他の特定の形で具現化されることができる。説明された実施態様は、あらゆる面において、例示的であるにすぎず限定的ではないと見做されなければならない。したがって、本発明の範囲は、前述の説明によってではなく添付されたクレームによって表される。クレームの均等の意味及び範囲に入るあらゆる変更は、その適用範囲の中に包含されなければならない。
【図１】
2016014662.tif 000003
【図２】
2016014662.tif 000004
【外国語明細書】
2016014662000001.pdf