(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバ（２）を介して光方向性カプラ（３）の入力に接続された光源（１）を有してなり、
前記光方向性カプラ（３）の少なくとも１つの出力が、空間フィルタ（６）および偏光フィルタ（７）を介してビームスプリッター（８）へ接続されているとともに、
前記ビームスプリッター（８）が、偏光フィルタ（７）からの入射光を、光ファイバ（９）の両端部へそれぞれ入射される２つの光ビーム成分に分割する一方で、光ファイバ（９）内を伝搬した後に、該光ファイバ（９）の入射側とは反対の端部を介してそれぞれ戻ってくる上記光ビーム成分を再結合し、
前記再結合された光ビーム成分を、前記偏光フィルタ（７）、空間フィルタ（６）、並びに方向性カプラ（３）を介して、該方向性カプラ（３）に接続された感光性の受信機（５）へ逆方向に入射する光ファイバ・サニャック干渉計において、
前記空間フィルタ（６）が、サークル状に屈曲されていない複屈折偏光単一モードファイバから構成されてなることを特徴とする光ファイバ・サニャック干渉計。
【請求項２】
前記光源（１）が、前記方向性カプラ（３）の指定された入力に、偏光解消器（１１）を介して接続されていることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ・サニャック干渉計。
【発明の詳細な説明】
本発明は、請求項１の前段部に記載の光ファイバ・サニャック干渉計(Fibre-optic Sagnac interferometer) に関するものである。
【０００１】
光ファイバ・サニャック干渉計、特に回転速度を決定する光ファイバ・サニャック干渉計（光ファイバジャイロ）は、現在では、いわゆる相反系最小構成(reciprocal minimum configuration)にて、頻繁に構築される。この光学的構成は文献等からすでに公知であり、図３を参照して以下に簡単に説明する。
【０００２】
例えば、超発光性ＬＥＤ（ＳＬＤ）等の光源１は、光ファイバ２を介してカプラ３に接続されている。また、逆方向、つまり光源１からの出射光に対向する方向では、受信機とも称される感光性検出器５が光ファイバ４を介してカプラ３に接続されている。出射光は、空間フィルタ(spatial filter)６、偏光器および偏光フィルタ７を介して順方向に進み、ビームスプリッター８へ入射する。ビームスプリッター８では入射光が略２分割され、その結果生じた互いに逆回りに進行する２つの光波成分（two counter-rotating component light waves) が、該ビームスプリッター８の２つの出力端に接続され、好ましくはコイル状に屈曲された光ファイバ９内を伝搬する。光ファイバ９内を伝搬した後、これら２つの光波成分はビームスプリッター８内で再結合(reunite) され、偏光フィルタ７、空間フィルタ６、カプラ３、および光ファイバ４を介して受信機５へ到達する。コイル状に屈曲された光ファイバ９の光路上には、図示しない電子制御システムを介して干渉計の適切な作動点(operation point) を確保するための位相変調器１０が設置されている。尚、上記電子制御システムは本発明とは特に関連性がないので、その説明は省略する。
【０００３】
受信機５を介して受信されたセンサー信号を表記する数学的モデルが、多数の科学者や立案者により考案されている。物理的欠陥による信号エラーは、例えば、カナダ特許番号１，２７６，２７４等に記載のエラーモデルにより説明されている。
【０００４】
上記エラーモデルは、上記簡単に説明した光ファイバジャイロの光学的構成の振幅エラーを判別する一方、輝度(intensity) エラーも判別する。振幅エラーは、偏光フィルタ７の上流側で互いに直交する様に偏光されてなり、クロスカプリングにより同じ偏光方向へと転換(transfer)される波同士の干渉により生じる。輝度エラーは、偏光方向が初めは同じであるが、クロスカプリングにより異なる偏光方向へと回転（旋光）される波同士の干渉により生じる。
【０００５】
振幅エラーの数学的表記において重要なパラメータは、偏光器に備えられる偏光フィルタの上流での光の偏光率(polarization ratio)である。偏光器により抑制される成分が大きいほど、振幅エラーも大きくなる。仮に、振幅エラーが主要なエラー成分となった場合には、エラー成分の低減が技術的課題となる。
【０００６】
公知技術においては、例えば、高い偏光因子(polarization factor) を示す光を照射する光源の使用が知られている。偏光維持ファイバ(polarization maintaining fibre)を使用すれば、偏光された光はそのまま偏光器へと誘導され、不正偏光(false polarization)の成分が小さくなる。偏光方向が偶発的に回転（旋光）する状況を防止する目的で偏光維持ファイバを使用しなければ、光の偏光はほとんどの場合完全に解消され、ごく小さな光成分のみが下流側に位置する偏光器を通過するだけとなる。
【０００７】
最初に説明した公知の解決法においてコストの大部分を占めるのは、偏光維持ファイバから製造される、光源１側のカプラ３および光受信機５である。これは、偏光維持ファイバ製のファイバカプラが、単純な単一モードファイバ製のものと比較してかなり高額であるためである。しかしながら、単一モードファイバ製のファイバカプラの場合には、偏光解消により偏光フィルタ７の上流の不正偏光成分が大きくなり、この結果振幅エラーが増幅されてしまう。
【０００８】
本発明の目的は、光ファイバ・サニャック干渉計内部での主たるエラー成分である振幅エラーを、偏光維持ファイバ製のカプラを使用することなく実質的に低減することにある。
【０００９】
請求項１の前段部に記載の一般的な光ファイバ・サニャック干渉計の場合、本発明の解決法に従えば、偏光単一モードファイバからなる空間フィルタを、方向性カプラ(directional coupler) と偏光器との間に設けた構成に編成される。また、読み出しカプラとしての上記の方向性カプラは、光源と感光性の受信機（受光器）とに接続された、通常の２×２カプラより構成される。そして、上記単一モードファイバからなる空間フィルタにより、光源の不所望な空間自然発振(spatial natural oscillation) が抑制される。
【００１０】
単一モードファイバからなり、光の２つの偏光方向のうちいずれかを一方を強く抑制し、他方をほぼ変化させることなく通過させる空間フィルタの一実施例では、部分的あるいは完全に偏光が解消された(depolarized) 光が、該空間フィルタの入力に存在すれば、所望の偏光率が得られる。そして、抑制されるモードの振幅が偏光フィルタの入力において小さくなる。つまり、上記構成は、光路上にさらなる構成要件を追加する必要がなく、代りに、一般的な光ファイバ・サニャック干渉計の必須構成要件である空間フィルタを特別な構成とするのみで実現される。一変形例として、光源を、偏光解消器(depolarizer) を介して方向性カプラの指定入力端へ接続しても良い。
【００１１】
偏光ファイバは複屈折単一モードファイバから製造することができ、特定の直径を有するサークル状に構成される場合に、最も高い効果を奏する。２つの偏光方向それぞれに対するカットオフ波長は、それぞれ異なる波長である。そして、これらの波長が、一方の偏光がすでに強く抑制され、かつ他方の偏光が僅かに抑制される様に定められると、その様な長さを有するファイバは偏光フィルタとして機能する。このようなファイバ偏光器は概ね公知であり、光路の相互性を確保する目的で、とりわけ、光ファイバ干渉計における偏光フィルタとして使用されている。これに対し、本願に記載の光ファイバ・サニャック干渉計の構成では、上記機能を実現するために新たな構成要素、特に多機能集積光チップ（ＩＯチップ）における偏光フィルタ、等が設けられている。
【００１２】
本発明では、偏光フィルタと、偏光単一モードファイバからなる空間フィルタとの相互接続により振幅エラーがより明確に抑制され、これが、光ファイバ・サニャック干渉計の測定精度の向上に寄与している。
【００１３】
以下、本発明の実施例を図１および図２を参照して説明する。なお、構成部材のうち、図３を参照して簡潔に説明した、上記光ファイバジャイロの最小構成に示すものと同一の構成部材に関しては、同じ部材番号を付し説明は省略する。
【００１４】
図１は、図３の構成の一部を示すものであり、電源リード線(supply lead) ２・４を有する方向性カプラ３の出力側に、導波管接続線(waveguide connection)１２が設けられており、該導波管接続線１２は、接合部１４と、単一モードファイバからなり偏光空間フィルタとして構成された所定長さの導波管１３とを介して偏光器７に接続されている。
【００１５】
図２にその変形例をしめす。ここでは、光源１が偏光解消器１１を介して方向性カプラ３の対応する入力に接続されている。
【図１】
0004176307.tif 000002
【図２】
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【図３】
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