特許 7216951 干渉型光ファイバジャイロ及びセンシングコイル機構

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-01-25

(45)【発行日】2023-02-02

(54)【発明の名称】干渉型光ファイバジャイロ及びセンシングコイル機構

(51)【国際特許分類】

   G01C 19/72 20060101AFI20230126BHJP

【ＦＩ】

G01C19/72 P

G01C19/72 J

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2018139195

(22)【出願日】2018-07-25

(65)【公開番号】P2020016525

(43)【公開日】2020-01-30

【審査請求日】2021-05-07

(73)【特許権者】

【識別番号】503361400

【氏名又は名称】国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構

(73)【特許権者】

【識別番号】501392361

【氏名又は名称】株式会社 オプトクエスト

(74)【代理人】

【識別番号】110003339

【氏名又は名称】弁理士法人南青山国際特許事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100104215

【弁理士】

【氏名又は名称】大森 純一

(74)【代理人】

【識別番号】100196575

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 満

(74)【代理人】

【識別番号】100168181

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 哲平

(74)【代理人】

【識別番号】100117330

【弁理士】

【氏名又は名称】折居 章

(74)【代理人】

【識別番号】100160989

【弁理士】

【氏名又は名称】関根 正好

(74)【代理人】

【識別番号】100168745

【弁理士】

【氏名又は名称】金子 彩子

(74)【代理人】

【識別番号】100176131

【弁理士】

【氏名又は名称】金山 慎太郎

(74)【代理人】

【識別番号】100197398

【弁理士】

【氏名又は名称】千葉 絢子

(74)【代理人】

【識別番号】100197619

【弁理士】

【氏名又は名称】白鹿 智久

(72)【発明者】

【氏名】巳谷 真司

(72)【発明者】

【氏名】児子 健一郎

(72)【発明者】

【氏名】水谷 忠均

(72)【発明者】

【氏名】唐澤 賢志

(72)【発明者】

【氏名】鳥取 裕作

(72)【発明者】

【氏名】高畠 武敏

(72)【発明者】

【氏名】遠藤 治幸

(72)【発明者】

【氏名】多久島 裕一

(72)【発明者】

【氏名】中村 茂

【審査官】國田 正久

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２０１１／００３７９７２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１５－１６６７３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０３０４７９８０（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｃ １９／７２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

左回り光と右回り光との光干渉により角速度を検出する干渉型光ファイバジャイロにおいて、
複数の伝送コアを有するマルチコアファイバと、前記複数の伝送コアのうち、少なくとも第１の伝送コア及び第２の伝送コアのそれぞれを光結合して１本の光路を形成するマルチコアファイバ光路結合部とを有するセンシングコイル機構を具備し、
前記光路の長さを２分する前記光路の中心点から、右回りに前記光路に沿って第１の距離を隔てた位置にある伝送コアと、左回りに前記光路に沿って前記第１の距離を隔てた位置にある伝送コアとが前記マルチコアファイバ内で隣接し、
前記マルチコアファイバ光路結合部は、
第１光入出力デバイスと、
第２光入出力デバイスと、
前記第１光入出力デバイスと前記第２光入出力デバイスとの間に設けられた複数のシングルモードファイバと
を含み、
前記第１光入出力デバイスと前記第２光入出力デバイスとによって、前記第１の伝送コア及び前記第２の伝送コアのそれぞれが光結合され、
前記複数のシングルモードファイバの中のいずれかが前記第１光入出力デバイス介した前記第１の伝送コアからの光入出力と、前記第２光入出力デバイスを介した前記第２の伝送コアからの光入出力とを結合して前記１本の光路が形成される
干渉型光ファイバジャイロ。

【請求項2】

左回り光と右回り光との光干渉により角速度を検出する干渉型光ファイバジャイロにおいて、
複数の伝送コアを有するマルチコアファイバと、前記複数の伝送コアのうち、少なくとも第１の伝送コア及び第２の伝送コアのそれぞれを光結合して１本の光路を形成するマルチコアファイバ光路結合部とを有するセンシングコイル機構を具備し、
前記光路の長さを２分する前記光路の中心点から、右回りに前記光路に沿って第１の距離を隔てた位置にある伝送コアと、左回りに前記光路に沿って前記第１の距離を隔てた位置にある伝送コアとが前記マルチコアファイバ内で隣接している
干渉型光ファイバジャイロ。

【請求項3】

左回り光と右回り光との光干渉により角速度を検出する干渉型光ファイバジャイロにおいて、
光源と、
前記光源から放出された光を分岐する第１光分岐器と、
前記第１光分岐器によって分岐された光の偏向を単一偏向にするポラライザと、
前記ポラライザによって単一偏向にされた光を２つに分岐する第２光分岐器と、
前記第２光分岐器によって分岐された、それぞれの光の位相を変調する光変調器と、
複数の伝送コアを有するマルチコアファイバと、前記マルチコアファイバの少なくとも第１の伝送コア及び第２の伝送コアのそれぞれを光結合する光入出力デバイスとを有し、前記マルチコアファイバ及び前記光入出力デバイスによって１本の光路が形成され、前記光変調器によって位相変調されたそれぞれの前記光が前記左回り光と前記右回り光として前記光路内を逆向きに進行するセンシングコイル機構と、
前記センシングコイル機構から放出された、前記左回り光と右回り光とが前記第２光分岐器を介して干渉する干渉光を受光する受光器と
を具備し、
前記光路の長さを２分する前記光路の中心点から、右回りに前記光路に沿って第１の距離を隔てた位置にある伝送コアと、左回りに前記光路に沿って前記第１の距離を隔てた位置にある伝送コアとが前記マルチコアファイバ内で隣接し、
前記光入出力デバイスは、第１光入出力デバイスと、第２光入出力デバイスとを含み、
前記第１光入出力デバイスと前記第２光入出力デバイスとの間に複数のシングルモードファイバが設けられ、
前記第１光入出力デバイスと前記第２光入出力デバイスとによって、前記第１の伝送コア及び前記第２の伝送コアのそれぞれが光結合され、
前記複数のシングルモードファイバの中のいずれかが前記第１光入出力デバイス介した前記第１の伝送コアからの光入出力と、前記第２光入出力デバイスを介した前記第２の伝送コアからの光入出力とを結合して前記１本の光路が形成される
干渉型光ファイバジャイロ。

【請求項4】

左回り光と右回り光との光干渉により角速度を検出する干渉型光ファイバジャイロにおいて、
光源と、
前記光源から放出された光を分岐する第１光分岐器と、
前記第１光分岐器によって分岐された光の偏向を単一偏向にするポラライザと、
前記ポラライザによって単一偏向にされた光を２つに分岐する第２光分岐器と、
前記第２光分岐器によって分岐された、それぞれの光の位相を変調する光変調器と、
複数の伝送コアを有するマルチコアファイバと、前記マルチコアファイバの任意の伝送コア間を光結合する光入出力デバイスとを有し、前記マルチコアファイバ及び前記光入出力デバイスによって１本の光路が形成され、前記光変調器によって位相変調されたそれぞれの前記光が前記左回り光と前記右回り光として前記光路内を逆向きに進行するセンシングコイル機構と、
前記センシングコイル機構から放出された、前記左回り光と右回り光とが前記第２光分岐器を介して干渉する干渉光を受光する受光器と
を具備し、
前記光路の長さを２分する前記光路の中心点から、右回りに前記光路に沿って第１の距離を隔てた位置にある伝送コアと、左回りに前記光路に沿って前記第１の距離を隔てた位置にある伝送コアとが前記マルチコアファイバ内で隣接している
干渉型光ファイバジャイロ。

【請求項5】

請求項１～４のいずれか１つに記載された干渉型光ファイバジャイロにおいて、
前記複数の伝送コアは、前記マルチコアファイバの中心に位置する中心コアと、前記中心コアの周りに配置された偶数個の周辺コアとを有し、
前記中心コア内に前記光路の中心点がある
干渉型光ファイバジャイロ。

【請求項6】

請求項１～５のいずれか１つに記載された干渉型光ファイバジャイロにおいて、
前記複数の伝送コアは、偶数個のコアを有し、
前記偶数個のコアにより前記光路が形成される
干渉型光ファイバジャイロ

【請求項7】

請求項１～６のいずれか１つに記載された干渉型光ファイバジャイロにおいて、
前記マルチコアファイバが前記光路の中心点に対して対称になるようにコイル状に巻回された
干渉型光ファイバジャイロ。

【請求項8】

請求項１～７のいずれか１つに記載された干渉型光ファイバジャイロにおいて、
第２光分岐器、前記ポラライザ、及び前記光変調器が１つの基板上に集積され、前記基板上に光集積回路が構成されている
干渉型光ファイバジャイロ。

【請求項9】

左回り光と右回り光との光干渉により角速度を検出する干渉型光ファイバジャイロに組み込まれるセンシングコイル機構であって、
複数の伝送コアを有するマルチコアファイバと、前記複数の伝送コアのうち、少なくとも第１の伝送コア及び第２の伝送コアのそれぞれを光結合して１本の光路を形成するマルチコアファイバ光路結合部とを有し、
前記複数の伝送コアにおいては、前記光路の長さを２分する前記光路の中心点から、右回りに前記光路に沿って第１の距離を隔てた位置にある伝送コアと、左回りに前記光路に沿って前記第１の距離を隔てた位置にある伝送コアとが前記マルチコアファイバ内で隣接し、
前記マルチコアファイバ光路結合部は、
第１光入出力デバイスと、
第２光入出力デバイスと、
前記第１光入出力デバイスと前記第２光入出力デバイスとの間に設けられた複数のシングルモードファイバと
を含み、
前記第１光入出力デバイスと前記第２光入出力デバイスとによって、前記第１の伝送コア及び前記第２の伝送コアのそれぞれが光結合され、
前記複数のシングルモードファイバの中のいずれかが前記第１光入出力デバイス介した前記第１の伝送コアからの光入出力と、前記第２光入出力デバイスを介した前記第２の伝送コアからの光入出力とを結合して前記１本の光路が形成される
センシングコイル機構。

【請求項10】

左回り光と右回り光との光干渉により角速度を検出する干渉型光ファイバジャイロに組み込まれるセンシングコイル機構であって、
複数の伝送コアを有するマルチコアファイバと、前記複数の伝送コアのうち、少なくとも第１の伝送コア及び第２の伝送コアのそれぞれを光結合して１本の光路を形成するマルチコアファイバ光路結合部とを有し、
前記光路の長さを２分する前記光路の中心点から、右回りに前記光路に沿って第１の距離を隔てた位置にある伝送コアと、左回りに前記光路に沿って前記第１の距離を隔てた位置にある伝送コアとが前記マルチコアファイバ内で隣接している
センシングコイル機構。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、干渉型光ファイバジャイロ及びセンシングコイル機構に関する。

【背景技術】

【0002】

干渉型光ファイバジャイロでは、光源から発せられた光が光分岐器で２つに分岐され、光変調器で、各々の光に対しての位相変調が行われる。この後、各々の光は、シングルモードファイバがボビンに対称に巻かれたセンシングコイルに導光され、各々の光は、センシングコイル内を左回り及び右回りで進んだ後、光変調器に戻り、光変調器で再度位相変調を受け、重ね合わされ互いに干渉する。干渉した光は、光カプラを介して光受光器に導光され、光受光器で電気信号に変換される。

【0003】

センシングコイル内で光が進行している際、センシングコイルに角速度が印加されると、右回り光と左回り光とに位相差が発生する（サニャック効果）。これにより、光受光器は、位相差に応じた干渉光の強度変化を捉えることができ、角速度の検知が可能になる。

【0004】

このような干渉型光ファイバジャイロのセンシングコイルとして、最近では、複数の伝送コアを有するマルチコアファイバが用いられた例がある（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】米国特許第８４９７９９４Ｂ２号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、上記の開示例では、マルチコアファイバを対称的に巻くことを基本とし、巻き線工程に多大な手間がかかることになる。これにより、マルチコアファイバを干渉型光ファイバジャイロに適用しても、その低コスト化に限界が生じている。また、マルチコアファイバの対称的な巻き方を回避してしまえば、角速度を検知する精度が劣ってしまう。

【0007】

以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、より高精度な測定が可能であり、低コストで製造し得る干渉型光ファイバジャイロ及びセンシングコイル機構を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る干渉型光ファイバジャイロは、左回り光と右回り光との光干渉により角速度を検出する干渉型光ファイバジャイロである。干渉型光ファイバジャイロは、複数の伝送コアを有するマルチコアファイバと、複数の伝送コアのうち、少なくとも第１の伝送コア及び第２の伝送コアのそれぞれを光結合して１本の光路を形成するマルチコアファイバ光路結合部とを有するセンシングコイル機構を具備する。

【0009】

また、上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る干渉型光ファイバジャイロは、光源と、第１光分岐器と、ポラライザと、第２光分岐器と、光変調器と、センシングコイル機構と、受光器とを具備する。
第１光分岐器は、光源から放出された光を分岐する。
ポラライザは、第１光分岐器によって分岐された光の偏向を単一偏向にする。
第２光分岐器は、ポラライザによって単一偏向にされた光を２つに分岐する。
光変調器は、第２光分岐器によって分岐された、それぞれの光の位相を変調する。
センシングコイル機構は、複数の伝送コアを有するマルチコアファイバと、マルチコアファイバの任意の伝送コア間を光結合する光入出力デバイスとを有し、マルチコアファイバ及び光入出力デバイスによって１本の光路が形成され、光変調器によって位相変調されたそれぞれの光が左回り光と右回り光として光路内を逆向きに進行する。
受光器は、センシングコイル機構から放出された、左回り光と右回り光とが第２光分岐器を介して干渉する光を受光する。

【0010】

また、上記目的を達成するため、本発明の一形態に係るセンシングコイル機構は、左回り光と右回り光との光干渉により角速度を検出する干渉型光ファイバジャイロに組み込まれるセンシングコイル機構であって、複数の伝送コアを有するマルチコアファイバと、前記複数の伝送コアのうち、少なくとも第１の伝送コア及び第２の伝送コアのそれぞれを光結合して１本の光路を形成するマルチコアファイバ光路結合部とを有する。

【発明の効果】

【0011】

以上述べたように、本発明によれば、より高精度な測定が可能であり、低コストで製造し得る干渉型光ファイバジャイロ及びセンシングコイル機構が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本実施形態に係る干渉型光ファイバジャイロのブロック構成図である。

【図2】本実施形態に係るセンシングコイル機構のブロック構成図である。

【図3】本実施形態のセンシングコイル内に光が伝送される様子を示す仮想光学系の模式図である。

【図4】図３に示すセンシングコイル内で隣接する伝送コアの組み合せを示す仮想光学系の模式図である。

【図5】本実施形態のセンシングコイル内に光が伝送される別の様子を示す仮想光学系の模式図である。

【図6】図５に示すセンシングコイル内で隣接する伝送コアの組み合せを示す仮想光学系の模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。また、同一の部材または同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その部材を説明した後には適宜説明を省略する場合がある。

【0014】

（干渉型光ファイバジャイロ）

【0015】

まず、本実施形態に係る干渉型光ファイバジャイロの基本構成について説明する。

【0016】

図１は、本実施形態に係る干渉型光ファイバジャイロのブロック構成図である。

【0017】

図１に示す干渉型光ファイバジャイロ１００は、左回り光と右回り光とが光干渉する作用を利用して角速度を検出する干渉型光ファイバジャイロ（I-FOG）である。干渉型光ファイバジャイロ１００は、光源２１と、光カプラ２２（第１光分岐器）と、ポラライザ２３と、光分岐器２４１（第２光分岐器）と、光変調器２４２と、デポラライザ２５と、受光器２６と、センシングコイル機構１０Ａとを具備する。センシングコイル機構１０Ａは、光入出力デバイス１１、１２と、複数のシングルモードファイバ１３と、マルチコアファイバ１４と、ボビン１６とを有する。また、干渉型光ファイバジャイロ１００においては、光カプラ２２、ポラライザ２３、光分岐器２４１、光変調器２４２、及びデポラライザ２５を纏めて１つのモジュールとしてもよい。

【0018】

干渉型光ファイバジャイロ１００においては、光源２１から放出された光が光カプラ２２によって分岐され、その一部の光がポラライザ２３に導入され、光の偏向が単一偏光となる。単一偏光となった光は、光分岐器２４１で２つに分岐され、分岐された各々の光が光変調器２４２で位相変調される。各々の光は、デポラライザ２５を通過し無偏光となった後、光入出力デバイス１１、１２を介して、マルチコアファイバ１４がボビン１６にコイル状に巻かれたセンシングコイル１５内へ右回り光と、左回り光として導光される。なお、デポラライザ２５は、適宜取り除かれてもよく、光変調器２４２とセンシングコイル機構１０Ａとの間に少なくとも１つあればよい。例えば、上記のモジュールからデポラライザ２５を取り除き、偏波保持マルチコアファイバとしてもよい。また、光分岐器２４１、ポラライザ２３、及び光変調器２４２は、１つの基板（不図示）の上に集積され、この基板上に光集積回路が形成されてもよい。この場合、複数の要素が集積されることにより、干渉型光ファイバジャイロ１００が小型になり、光導波路を利用することでPush-Pull位相変調方式による変調電圧の低電圧化が図られる。

【0019】

例えば、右回り光は、光入出力デバイス１１を介して、センシングコイル１５に含まれるマルチコアファイバ１４のいずれかの伝送コア（光ファイバ）を通過した後、光入出力デバイス１２に到達する。右回り光は、光入出力デバイス１２によってシングルモードファイバ１３へ光結合され、再度、光入出力デバイス１１に導光される。光入出力デバイス１１では、右回り光がマルチコアファイバ１４内で先に通過した伝送コアとは異なる伝送コアへ光結合され、マルチコアファイバ１４内の異なる伝送コアを通過する。右回り光は、上記の進行を繰り返すことで、マルチコアファイバ１４内に複数配置された伝送コアを順次通過し、最後に光入出力デバイス１２に到達する。この後、右回り光は、デポラライザ２５、光変調器２４２の順に通過し、光分岐器２４１に到達する。

【0020】

左回り光は、センシングコイル１５において右回り光と逆方向に進行する。左回り光は、光入出力デバイス１２を介して、センシングコイル１５に含まれるマルチコアファイバ１４のいずれかの伝送コアを通過した後、光入出力デバイス１１に到達する。左回り光は、光入出力デバイス１１によってシングルモードファイバ１３へ光結合され、再度、光入出力デバイス１２に導光される。次に、左回り光は、マルチコアファイバ１４内で先に通過した伝送コアとは異なる伝送コアへ光結合され、マルチコアファイバ１４内の異なる伝送コアを通過する。左回り光は、このような進行を繰り返すことで、マルチコアファイバ１４内に複数配置された伝送コアを順次通過し、最後に光入出力デバイス１１に到達する。この後、左回り光は、デポラライザ２５、光変調器２４２、光カプラ２２の順に通過し、光分岐器２４１に到達する。

【0021】

ここで、センシングコイル１５内では、左回り光が進行する伝送コアとして、右回り光が進行する伝送コアに隣接する伝送コアが選択される。

【0022】

センシングコイル機構１０Ａから放出された、右回り光と、左回り光とが光変調器２４２を経由して光分岐器２４１に到達すると、互いに重なり合い干渉する。干渉光は、ポラライザ２３、光カプラ２２を通過し、受光器２６が干渉光を受光する。干渉光が受光器２６へ到達すると、電気信号へ変換される。

【0023】

センシングコイル１５内に、右回り光と、左回り光とが通過している際、センシングコイル１５に角速度が印加されると、右回り光と、左回り光との間に位相差が生じ、干渉光強度が変化する。受光器２６で変換された電気信号が信号処理回路３１で信号処理されると、干渉光強度の変化に応じたジャイロ出力、すなわち角速度が得られる。

【0024】

（センシングコイル機構）

【0025】

次に、本実施形態に係るセンシングコイル機構１０Ａの詳細について説明する。

【0026】

図２は、本実施形態に係るセンシングコイル機構のブロック構成図である。

【0027】

図２では、模式的に右回り光が実線の矢印で、左回り光が破線の矢印で示されている。また、センシングコイル機構１０Ａの図の上側には、マルチコアファイバ１４を切断面Ａで切断したときの断面図が示され、下側には、マルチコアファイバ１４を切断面Ｂで切断したときの断面図が示されている。

【0028】

図２に示すように、マルチコアファイバ１４は、複数の伝送コア１～７を有し、例えば、伝送コア１は、マルチコアファイバ１４の中心に位置し、伝送コア１の周りに伝送コア２～７が配置されている。ここで、伝送コア１を中心コア、伝送コア２～７を周辺コアとする。伝送コア１～７のそれぞれの間隔は、例えば、等間隔である。伝送コア１～７のそれぞれの間には、例えば、樹脂が充填され、伝送コア１～７は、例えば、断面の外形が円状の樹脂層内に配置されている。

【0029】

センシングコイル機構１０Ａでは、複数の伝送コア１～７のうち、少なくとも２つ伝送コアのそれぞれが光入出力デバイス１１、１２によって光結合される。また、光入出力デバイス１１、１２のそれぞれの伝送コアからの光入出力とは、シングルモードファイバ１３によって光結合される。すなわち、光入出力デバイス１１、１２及びシングルモードファイバ１３が共働してマルチコアファイバ光路結合部として機能する。

【0030】

例えば、センシングコイル機構１０Ａにおいては、光入出力デバイス１１に導光された右回り光が光入出力デバイス１１によってマルチコアファイバ１４の伝送コア２に光結合されて、センシングコイル１５内を進む。このとき、光入出力デバイス１２に導光された左回り光は、光入出力デバイス１２によってマルチコアファイバ１４の伝送コア３に光結合されて、センシングコイル１５内を進む。

【0031】

この例のように、センシングコイル機構１０Ａにおいては、右回り光と左回り光とが隣接する伝送コア２、３を進行することになり、マルチコアファイバ１４の温度が変化したとしても、伝送コア２と伝送コア３とが近接しているために、それぞれの温度変化率の空間分布が近似し、右回り光及び左回り光のそれぞれの位相変化が極めて小さくなる。この結果、マルチコアファイバ１４の温度が変化しても、ジャイロ出力が変動しにくくなる。これは、左回り光を伝送コア３に光結合する代わりに、伝送コア７へ光結合しても、同じ効果が得られることになる。

【0032】

なお、光入出力デバイス１１、１２においては、例えば、特許５８７０４２６に開示されている例のように、レンズ、プリズム等を用いた光学的機構により光の進行路を変更できる手段が利用されている。

【0033】

本実施形態に係るセンシングコイル機構１０Ａの動作を具体的に説明する。

【0034】

図３は、本実施形態のセンシングコイル内に光が伝送される様子を示す仮想光学系の模式図である。

【0035】

図３には、奇数個である７個の伝送コア１～７の全てに光が通過する例が示されている。センシングコイル機構１０Ａにおいては、複数の伝送コア１～７のうち、少なくとも２つの伝送コアのそれぞれが光入出力デバイス１１、１２によって光結合される。光入出力デバイスの任意の伝送コアからの光入出力と、別の任意の伝送コアからの光入出力とがシングルモードファイバ１３によって光結合されて、１本の光路が形成されている。例えば、センシングコイル機構１０Ａにおいては、伝送コア１～７のそれぞれが光入出力デバイス１１、１２によって、複数のシングルモードファイバ１３のいずれかが接続することで、全ての伝送コア１～７が光結合され、１本の光路が形成されている。

【0036】

例えば、光は、光分岐器２４１で右回り光と左回り光とに分岐された後、各々の光は、光変調器２４２で位相変調され、デポラライザ２５で無偏光化される。

【0037】

例えば、右回り光（実線の矢印）は、光入出力デバイス１１の２番入出力ポートに導かれ、マルチコアファイバ１４の伝送コア２に光結合される。この後、右回り光は、光入出力デバイス１２の２番入出力ポートに導かれる。光入出力デバイス１２の２番入出力ポートから出力された右回り光は、シングルモードファイバ１３で導光され、光入出力デバイス１１の４番入出力ポートへ光結合され、マルチコアファイバ１４の伝送コア４に光結合される。この後、右回り光は、光入出力デバイス１２の４番入出力ポートに導かれる。光入出力デバイス１２の４番入出力ポートから出力された右回り光は、シングルモードファイバ１３で導光され、光入出力デバイス１１の６番入出力ポートへ光結合される。

【0038】

右回り光は、これ以降、伝送コア６、光入出力デバイス１２の６番入出力ポート、シングルモードファイバ１３、光入出力デバイス１１の１番入出力ポート、伝送コア１、光入出力デバイス１２の１番入出力ポート、シングルモードファイバ１３、光入出力デバイス１１の７番入出力ポート、伝送コア７、光入出力デバイス１２の７番入出力ポート、シングルモードファイバ１３、光入出力デバイス１１の５番入出力ポート、伝送コア５、光入出力デバイス１２の５番入出力ポート、シングルモードファイバ１３、光入出力デバイス１１の３番入出力ポート、伝送コア３の順に進み、最後に光入出力デバイス１２の３番入出力ポートから出力される。

【0039】

一方、左回り光（破線の矢印）は、光入出力デバイス１２の３番入出力ポートに導かれ、マルチコアファイバ１４の伝送コア３に光結合される。この後、左回り光は、光入出力デバイス１１の３番入出力ポートに導かれる。光入出力デバイス１１の３番入出力ポートから出力された左回り光は、シングルモードファイバ１３で導光され、光入出力デバイス１２の５番入出力ポートへ光結合され、マルチコアファイバ１４の伝送コア５に光結合される。この後、左回り光は、光入出力デバイス１１の５番入出力ポートに導かれる。光入出力デバイス１１の５番入出力ポートから出力された左回り光は、シングルモードファイバ１３で導光され、光入出力デバイス１２の７番入出力ポートへ光結合される。

【0040】

左回り光は、これ以降、伝送コア７、光入出力デバイス１１の７番入出力ポート、シングルモードファイバ１３、光入出力デバイス１２の１番入出力ポート、伝送コア１、光入出力デバイス１１の１番入出力ポート、シングルモードファイバ１３、光入出力デバイス１２の６番入出力ポート、伝送コア６、光入出力デバイス１１の６番入出力ポート、シングルモードファイバ１３、光入出力デバイス１２の４番入出力ポート、伝送コア４、光入出力デバイス１１の４番入出力ポート、シングルモードファイバ１３、光入出力デバイス１２の２番入出力ポート、伝送コア２の順に進み、最後に光入出力デバイス１１の２番入出力ポートから出力される。

【0041】

光入出力デバイス１１の２番入出力ポートから出力された左回り光と、光入出力デバイス１２の３番入出力ポートから出力された右回り光は、デポラライザ２５で無偏光化され、この後、光変調器２４２で位相変調されて、光分岐器２４１で重ね合わされ干渉する。

【0042】

図４は、図３に示すセンシングコイル内で隣接する伝送コアの組み合せを示す仮想光学系の模式図である。

【0043】

図４に示す枠中に並べられた数字は、例えば、一番左の（１１，２）を例にあげると、光入出力デバイス"１１"の"２"番入出力ポートを意味している。図４に示すように、複数の伝送コア１～７の中で、その中心に配置された伝送コア１は、センシングコイル機構１０Ａにおける光路の中心に位置している。さらに、伝送コア１内の中心点は、光路の長さを２分する。換言すれば、光路の中心点が伝送コア１内にある。この中心点から等しい距離にある隣接する伝送コアの組み合せは、伝送コア６及び伝送コア７、伝送コア４及び伝送コア５、伝送コア２と伝送コア３になる（両矢印の組み合せ）。なお、伝送コア１については、他の伝送コア２～７の全てに隣接している。

【0044】

換言すれば、光路の中心点から、右回りに光路に沿って所定の距離を隔てた位置にある伝送コアと、左回りに光路に沿って、前記所定の距離と同じ距離を隔てた位置にある伝送コアとは、マルチコアファイバ１４内で隣接している。すなわち、センシングコイル機構１０Ａでは、右回り光と左回り光とが隣接する伝送コアで、それぞれが逆向きに通過するように構成されている。

【0045】

従来の干渉型光ファイバジャイロの中には、センシングコイルとして、シングルモードファイバをコイル状に巻きつけたものがある。このような干渉型光ファイバジャイロでは、シングルモードファイバが１個の伝送コアのみを有するため、シングルモードファイバの全長が光路長と等しくなる。

【0046】

このような干渉型光ファイバジャイロでは、角速度の感度を上昇させるために、シングルモードファイバの長さを長くする方法がある。また、このような干渉型光ファイバジャイロでは、シングルモードファイバの温度変化によって生じるジャイロ出力の変動（Ｓｈｕｐｅ効果）を抑制するため、シングルモードファイバを光路長の中心に対して対称に巻回する方法がある。この場合、光路長の中心からみて同距離にある伝送コアが同じ温度変化率になるように対称にシングルモードファイバが巻回されることになる。

【0047】

しかし、長いファイバをボビンに巻く作業は、多くの時間を要し、さらに、長いファイバを光路の中心に対して対称的に巻く作業には、さらに多くの時間、手間がかかる。従って、このような手法で製造した干渉型光ファイバジャイロは、高価格になってしまう。

【0048】

また、シングルモードファイバを用いた場合、隣接する伝送コア間の距離は、伝送コアを被覆する樹脂層の径（例えば、１６５μｍ径）より小さくすることができないため、左回り光が進む伝送コアと右回り光が進む伝送コアとの距離を近づけるのには制限が生じてしまう。このため、伝送コアを隣接させても、それぞれの温度変化率の空間分布が近似せず、温度変化によるジャイロ出力の変動を抑制するのには限界が生じてしまう。

【0049】

これに対して、本実施形態では、複数の伝送コア１～７を有するマルチコアファイバ１４を用いることで、マルチコアファイバ１４の長さに伝送コアの数を乗じた長さが実質的なセンシングコイル１５の長さになる。従って、シングルモードファイバのみで構成されたセンシングコイルと同じ光路長を得るには、シングルモードファイバのみで構成されたセンシングコイルの長さの１／（伝送コアの数）の長さのマルチコアファイバ１４を用いることで足り、センシングコイル１５を形成するための巻き作業が大幅に簡略化される。

【0050】

さらに、本実施形態では、マルチコアファイバ１４を光路長の中心に対して対称に巻かずとも、センシングコイル機構１０Ａでは、右回り光と左回り光とが隣接する伝送コアを通過する。

【0051】

これにより、左回り光が進む伝送コアと右回り光が進む伝送コアとの距離が近づき、それぞれの温度変化率の空間分布が近似する。この結果、センシングコイル１５に温度変化が生じても、ジャイロ出力の変動が抑制され、高精度に角速度が検知することができる。

【0052】

特に、マルチコアファイバ１４では、隣接する伝送コア間の距離は、例えば、５０μｍ以下である。一例として、その距離は、４５μｍであるが、この数値に限らない。このような短い間隔であれば、左回り光が進む伝送コアと右回り光が進む伝送コアとの距離が近づき、それぞれの温度変化率の空間分布がより近似することになる。

【0053】

（変形例１）

【0054】

図５は、本実施形態のセンシングコイル内に光が伝送される別の様子を示す仮想光学系の模式図である。

【0055】

図５に示すセンシングコイル機構１０Ｂでは、マルチコアファイバ１４で中心に配置された伝送コア１を光路として用いず、偶数個の伝送コア２～７が光路として使用されたマルチコアファイバ１４が示されている。センシングコイル機構１０Ｂでは、偶数個の伝送コア２～７により光路が形成される。なお、伝送コア１については、マルチコアファイバ１４から取り除いてもよい。

【0056】

センシングコイル機構１０Ｂでは、光路の中心点がセンシングコイル１５内に存在せず、中心点が光入出力デバイス１１の７番入出力ポートと、光入出力デバイス１２の６番入出力ポートとを光結合するシングルモードファイバ１３内にある。隣接する伝送コアの組み合せは、センシングコイル機構１０Ａと同様である。

【0057】

例えば、図６は、図５に示すセンシングコイル内で隣接する伝送コアの組み合せを示す仮想光学系の模式図である。

【0058】

光路の中心点から等しい距離にある隣接する伝送コアの組み合せとしては、伝送コア６及び伝送コア７、伝送コア４及び伝送コア５、伝送コア２及び伝送コア３、である。

【0059】

このようなセンシングコイル機構１０Ｂであっても、センシングコイル機構１０Ａと同じ効果を奏する。特に、センシングコイル機構１０Ｂにおいては、マルチコアファイバ１４で中心に配置された伝送コア１を用いないことから、右回り光と左回り光とが常時、隣接する伝送コアを通過することになり、ジャイロ出力の変動がさらに抑制され、さらに高精度に角速度が検知することができる。

【0060】

（変形例２）

【0061】

マルチコアファイバ１４においては、光路の中心点に対して対称になるようにボビン１６にコイル状に巻回されてもよい。このような対称巻きを行うことにより、隣接する伝送コア間の空間近接性の他に、マルチコアファイバ１４間の空間近接性という２つの対称性がセンシングコイル機構に付与され、より高精度に角速度を計測することができる。

【0062】

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態にのみ限定されるものではなく種々変更を加え得ることは勿論である。また、各実施形態は、独立の形態とは限らず、技術的に可能な限り複合することができる。

【符号の説明】

【0063】

１～７…伝送コア
１０Ａ、１０Ｂ…センシングコイル機構
１１、１２…光入出力デバイス
１３…シングルモードファイバ
１４…マルチコアファイバ
１５…センシングコイル
１６…ボビン
２１…光源
２２…光カプラ
２３…ポラライザ
２４１…光分岐器
２４２…光変調器
２５…デポラライザ
２６…受光器
３１…信号処理回路
１００…干渉型光ファイバジャイロ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】