特許 7479359 コンパクトな光ファイバサニャック干渉計

(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】2024-04-25

(45)【発行日】2024-05-08

(54)【発明の名称】コンパクトな光ファイバサニャック干渉計

(51)【国際特許分類】

   G01C 19/72 20060101AFI20240426BHJP

【ＦＩ】

G01C19/72 C

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2021518497

(86)(22)【出願日】2019-10-10

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-01-13

(86)【国際出願番号】 FR2019052408

(87)【国際公開番号】W WO2020074834

(87)【国際公開日】2020-04-16

【審査請求日】2022-09-09

(31)【優先権主張番号】1859447

(32)【優先日】2018-10-11

(33)【優先権主張国・地域又は機関】FR

(73)【特許権者】

【識別番号】508013962

【氏名又は名称】エグゼル

(74)【代理人】

【識別番号】100074734

【弁理士】

【氏名又は名称】中里 浩一

(74)【代理人】

【識別番号】100086265

【弁理士】

【氏名又は名称】川崎 仁

(74)【代理人】

【識別番号】100076451

【弁理士】

【氏名又は名称】三嶋 景治

(72)【発明者】

【氏名】モリュコン セドリック

(72)【発明者】

【氏名】オーダン ジェローム

【審査官】信田 昌男

(56)【参考文献】

【文献】特開平０７－０９８２２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－０９８４７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－２９２４９０（ＪＰ，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】

光源（４）、検出システム（５、５１、５２、５３）及び少なくとも１つの光ファイバコイル（６）を含む光ファイバサニャック干渉計において、前記干渉計は、
－ 電気光学材料で作られた少なくとも１つの第１の平面基板（１）及び透明材料で作られた第２の平面基板（２）を含むハイブリッド光集積回路（２００）であって、前記第１の基板（１）はニオブ酸リチウム、燐化インジウム、砒化ガリウム及び砒化アルミニウムガリウムの中から選択された材料で形成され、前記第２の基板（２）は光学ガラス、窒化シリコン、シリコン・オン・インシュレータ及びシリカ・オン・シリコンの中から選択された材料で形成され、前記第１の基板（１）及び前記第２の基板（２）は２つの隣り合う側面間に共通界面（２０）を有する、ハイブリッド光集積回路（２００）を含み、
－ 前記第１の基板（１）は、前記光源（４）及び前記検出システム（５）へ接続された入出力光導波管（１０）と、第１の光導波管（１１）及び第２の光導波管（１２）を含む一対の他の光導波管であって、前記第１の光導波管（１１）及び前記第２の光導波管（１２）は前記光ファイバコイル（６）の少なくとも一端（６１、６２、６１１）へ接続される、一対の他の光導波管と、前記第１の光導波管（１１）及び／又は前記第２の光導波管（１２）に沿って配置された少なくとも１つの電極（９１、９２）を含む電気光学変調システムとを含み；
－ 前記第２の基板（２）は少なくとも１つのＵ字状光導波管（２１）を含み；
－ 前記ハイブリッド光集積回路（２００）は、共通枝路（１６０、２６０）と２つの二次分岐（１６１、２６１、１６２、２６２）とを有する平面導波路Ｙ接合（２６、１６６）を含み、
－ 前記第１の基板（１）及び前記第２の基板（２）は、前記Ｕ字状光導波管（２１）の一端が前記入出力光導波管（１０）の一端とアライメントされ、前記Ｕ字状光導波管（２１）の他端が前記Ｙ接合（２６、１６６）の前記共通枝路（１６０、２６０）とアライメントされるやり方で配置され、前記Ｙ接合（２６、１６６）の前記２つの二次分岐（１６１、２６１、１６２、２６２）のそれぞれは前記一対の他の光導波管の１つの光導波管（１１、１２）の一端とそれぞれアライメントされ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Ｙ接合（１６６）は前記第１の基板（１）上に形成される請求項１に記載の光ファイバサニャック干渉計。

【請求項3】

前記Ｙ接合（２６）は前記第２の基板（２）上に形成される請求項１に記載の光ファイバサニャック干渉計。

【請求項4】

前記Ｕ字状光導波管（２１）は前記第２の基板との少なくとも０．０５の屈折率の差を呈示する、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の光ファイバサニャック干渉計。

【請求項5】

前記Ｕ字状光導波管（２１）は１ｍｍ以下の曲率半径を有する、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の光ファイバサニャック干渉計。

【請求項6】

前記第１の光導波管（１１）は前記光ファイバコイル（６）の第１の端（６１）へ接続され、前記第２の光導波管（１２）は前記光ファイバコイル（６）の第２の端（６２）へ接続される、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の光ファイバサニャック干渉計。

【請求項7】

Ｎ個の光ファイバコイル（７、８）を含む請求項１乃至５のいずれか一項に記載の光ファイバサニャック干渉計であって、ここでＮは２以上の自然数であり、前記第１の基板（１）はＮ個の入出力光導波管（１０、１７、１８）とＮ対の他の光導波管（１１、１２、１３、１４、１５、１６）とを含み、前記Ｎ対の他の光導波管（１１、１２、１３、１４、１５、１６）の各導波管は前記Ｎ個の光ファイバコイル（７）の１つの光ファイバコイル（７）の１つの別個の端（６１、６２、７１、７２、８１、８２）へ接続され、前記電気光学変調システムは少なくともＮ個の電極（９１、９２、９３、９４、９５、９６）を含み、前記少なくともＮ個の電極のそれぞれは前記Ｎ対の他の光導波管（１１、１２、１３、１４、１５、１６）の１つの導波管に沿って配置され；
－ 前記第２の基板はＮ個のＵ字状光導波管（２１、２２、２３）を含み；
－ 前記ハイブリッド光集積回路（２００）はＮ個の平面導波路Ｙ接合（２６、１６６、２７、２８）を含み、前記Ｎ個のＹ接合の各Ｙ接合は共通枝路及び２つの二次分岐を有し；
－ 前記第１の基板（１）及び前記第２の基板（２）は、各Ｕ字状光導波管（２１、２２、２３）の一端が前記Ｎ個の入出力光導波管（１０、１７、１８）の１つの入出力光導波管の一端とアライメントされ、各Ｕ字状光導波管（２１、２２、２３）の他端が前記Ｎ個のＹ接合（２６、１６６、２７、２８）の１つの入出力光導波管の前記共通枝路とアライメントされるやり方で配置され、前記Ｎ個のＹ接合（２６、１６６、２７、２８）の前記２つの二次分岐のそれぞれは前記Ｎ対の他の光導波管（１３、１４、１５、１６、１７、１８）の１つの導波管の一端とアライメントされる、ループ光ファイバサニャック干渉計。

【請求項8】

前記ハイブリッド光集積回路（２００）は透明材料で作られた第３の平面基板（３）をさらに含み、前記第３の基板（３）及び前記第１の基板（１）は２つの隣り合う側面間に別の共通界面（５０）を有し、前記第３の基板（３）は複数の光導波管を含み、前記他の界面（５０）上の前記第１の基板の光導波管の各端は前記第３の基板の光導波管の一端へ接続される、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の光ファイバサニャック干渉計。

【請求項9】

前記第３の基板は前記光源（４）と少なくとも１つの検出器（５１）とを集積化する請求項８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】

【技術分野】

【0001】

本発明は、一般的には、干渉計システムの分野に関する。具体的には、ループ又はインライン光ファイバサニャック（Ｓａｇｎａｃ）干渉計システムに関する。

【0002】

このような干渉計システムは、光ファイバジャイロスコープ（ＦＯＧ：ｆｉｂｅｒ－ｏｐｔｉｃ ｇｙｒｏｓｃｏｐｅ）又は光ファイバ電流センサ（ＦＯＣＳ：ｆｉｂｅｒ－ｏｐｔｉｃ ｃｕｒｒｅｎｔ ｓｅｎｓｏｒ）において特に用途を見出す。

【0003】

本発明は特に、高精度、小型、軽量且つ低製造コスト光ファイバ干渉計システム及び方法に関する。

【背景技術】

【0004】

図１Ａは従来技術のループ光ファイバサニャック干渉計システムを概略的に示す。この光ファイバ干渉計システムは通常、ソースビーム１００を発射する光源４、光ファイバコイル６、光検出器５、及び２つの光学ビーム分割器：すなわちコイル分割器１９及び光源／受信器分割器４５（受信器分割器と呼ばれる）を含む。コイル分割器１９は、ソースビーム１００を光ファイバコイル６内の対向方向に伝播する第１の分割ビーム１５０及び第２の分割ビーム２５０へ空間的に分割する。光ファイバコイル出口において、コイル分割器１９は干渉ビーム３００を形成するためにこれらの２つのビームを再合成する。光源／受信器分割器４５は干渉ビーム３００を光検出器５へ誘導する。

【0005】

干渉計システムが静止状態に在ると、２つの分割されたビームは、光ファイバコイル内の光路の相互性に起因して互いに同相で光ファイバコイルから出現する。

【0006】

しかし、光ファイバコイル６内の２つの逆伝搬ビームの光路上に非相互的影響を生成しがちな物理的現象の存在下では、位相差が、検出された干渉ビームに出現する。

【0007】

非相互的影響を誘起する主物理的現象の中でも、光ファイバコイルの軸を中心とする干渉計システムの回転が回転速度に比例した位相差を誘起する。サニャック効果と呼ばれるこの性質から、結果として起きるのは、光ファイバコイル軸を中心とする回転速度を測定するためのサニャックループ干渉計のジャイロスコープへの主適用である。

【0008】

有利には、図１Ａに示すように、光ファイバサニャック干渉計システムは多機能光集積回路（ＭＩＯＣ：Ｍｕｌｔｉｆｕｎｃｔｉｏｎ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｉｒｃｕｉｔ）３９を含む．光集積回路３９は、平面電気光学基板（例えばニオブ酸リチウムで作られた）上のプロトン交換（アニールプロトン交換、ＡＰＥ：Ａｎｎｅａｌｅｄ Ｐｒｏｔｏｎ Ｅｘｃｈａｎｇｅ）により好適に形成される光導波管を含む。ニオブ酸リチウム上のプロトン交換は単一偏光導波管の形成に至り、したがって、入力導波管２９は１つの直線偏光だけを誘導するシングルモード導波管偏光子を形成する。光集積回路３９はまた、導波管２９を２つのシングルモード二次岐路へ分割することにより形成されるＹ接合タイプのコイル分割器１９を含む。有利には、光集積回路３９はまた、２つの逆伝播ビーム間の位相シフトを変調するようにされた電気光学変調器を形成するために発電機へ接続された電極９を含む。多機能光集積回路３９の平面基板は、一方の側において光ファイバコイル６の両端へ、そして反対側において光ファイバ４９の部分により光源／受信器分割器４５へ容易に接続され得る。

【0009】

多軸光ファイバジャイロスコープは、１つ又はいくつかの多機能光集積回路のうちの１つと組み合わせられたいくつかの光ファイバコイル、同じソース又はいくつかのソース、及び１つ又はいくつかの検出器を含む。

【0010】

光ファイバジャイロスコープは、それらの感度、線形性及び安定性性能におかげで誘導又は慣性航行システムにおける回転測定にますます使用されている。

【0011】

１つ又はいくつかの光ファイバコイルを使用する光ファイバジャイロスコープは光ファイバの使用に起因するコンパクト性利点を提供する。

【0012】

磁気光学ファラデー効果などの他の物理的現象がまた、非相互的位相差を誘起しがちであり、そしてループ又はインライン光ファイバサニャック干渉計により測定され得、そして例えば電流センサにおいて使用される（Ｊ．Ｂｌａｋｅ，Ｐ．Ｔａｎｔａｓｗａｄｉ，Ｒ．Ｔ．ｄｅ Ｃａｒｖａｌｈｏ，“Ｉｎ－ｌｉｎｅ Ｓａｇｎａｃ ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ ｃｕｒｒｅｎｔ ｓｅｎｓｏｒ”，ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ ｐｏｗｅｒ ｄｅｌｉｖｅｒｙ，ｖｏｌ．１１，ｎｏ．１，１９９６）。

【0013】

一例として、図１Ｂは従来技術のインライン光ファイバサニャック干渉計システムを概略的に示す。同じ参照符号は図１Ａと同様な素子を表す。光ファイバコイル６６はここでは、例えば所謂「スパンファイバ（ｓｐｕｎ ｆｉｂｅｒ）」技術を使用して円偏波保持ファイバから形成される。光ファイバコイル６６は電流（Ｉで表される）の導体が在る軸を中心に巻かれる。光ファイバコイル６６の第１の端６６１は１／４波長板６８へ接続又は取り付けられる。光ファイバコイル６６の第２の端６６２はミラー７７へ固定される。偏光分割器／合成器７０は、直交偏光に従って直線偏光された２つのビーム１２２、１２３を受信し、そして、これらを直線偏波保持ファイバ６７の部分へ注入する。１／４波長板６８はこれらの２つの直線偏光されたビーム１２２、１２３を第１の右円偏光ビーム１３３及び第２の左円偏光ビーム１３２へ変換する。第１の右円偏光ビーム１３３及び第２の左円偏光ビーム１３２は光ファイバコイル６６内をミラー７７まで伝播し、このミラー７７上でそれらの偏光を交換することにより反射され、そして第１の左円偏光ビーム１４３及び第２の右円偏光ビーム１４２をそれぞれ形成する。第１の左円偏光ビーム１４３及び第２の右円偏光ビーム１４２は光ファイバコイル６６内を逆方向に進む。したがって、各光ビームは円偏光の２つの逆状態で光ファイバコイル６６内を連続的に進む。１／４波長板６８は第１の左円偏光ビーム１４３及び第２の右円偏光ビーム１４２を横偏極の２つの直線偏光ビームへ変換する。磁気光学ファラデー効果により、コイル軸上でアライメントされた電流Ｉが、光ファイバコイル６６内を伝播する円偏光ビーム間の位相差を誘起する。

【0014】

一般的に、ループ又はインライン光ファイバサニャック干渉計システムのそれらの感度、安定性及びスケール因子技術的性能を維持する一方でコンパクト性を増加すること及び／又は重量及び製造コストを低減することが望ましい。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0015】

最先端技術の上述の欠点を改善するために、本発明は光源、検出システム及び少なくとも１つの光ファイバコイルを含むループ又はインライン光ファイバサニャック干渉計を提案する。

【0016】

具体的には、本発明によると、電気光学材料で作られた少なくとも１つの第１の平面基板及びソース波長に対して透明な材料で作られた少なくとも１つの第２の平面基板を含むハイブリッド光集積回路であって、第１の基板及び第２の基板は２つの隣り合う側面間に共通界面を有し、第１の基板は光源及び検出システムへ接続された入出力光導波管を含む、ハイブリッド光集積回路；第１の光導波管及び第２の光導波管を含む一対の他の光導波管であって、第１の光導波管及び第２の光導波管は光ファイバコイルの少なくとも一端へ接続される、一対の他の光導波管；及び第１の光導波管及び／又は第２の光導波管に沿って配置された少なくとも１つの電極を含む電気光学変調システムを含む光ファイバサニャック干渉計であって、第２の基板は少なくとも１つのＵ字状光導波管を含み、ハイブリッド光集積回路は共通岐路及び２つの二次岐路を有する平面導波路Ｙ接合を含み、第１の基板及び第２の基板は、Ｕ字状光導波管の一端が入出力光導波管の一端とアライメントされ、Ｕ字状光導波管の他端がＹ接合の共通岐路とアライメントされるやり方で配置され、Ｙ接合の２つの二次岐路のそれぞれは一対の他の光導波管の１つの光導波管の一端とアライメントされる光ファイバサニャック干渉計が提案される。

【0017】

個々に採用される又はすべての技術的に可能な組み合わせに従って採用される本発明による光ファイバサニャック干渉計の他の非限定的且つ有利な特徴は以下のとおりである：
－ Ｙ接合は第１の基板上に形成される；
－ Ｙ接合は第２の基板上に形成される；
－ Ｕ字状光導波管は少なくとも０．０５（好適には０．１～０．２）の第２の基板に対する屈折率の差を呈示する；
－ Ｕ字状光導波管は１ｍｍ以下（好適には０．５ｍｍ以下）の曲率半径を有する。

【0018】

特定実施形態では、光ファイバコイルは円偏波保持タイプのものであり、光ファイバコイルの第１の端は１／４波長板を介し偏光分割器／結合器の共通岐路へ接続され、光ファイバコイルの第２の端はミラーへ接続され、ハイブリッド集積回路のＹ接合は基板平面内にビーム分割器を形成し、第１の光導波管は偏光分割器／合成器の第１の二次岐路へ接続され、第２の光導波管は偏光分割器／合成器の第２の二次岐路へ接続される。

【0019】

別の特定実施形態では、第１の光導波管は光ファイバコイルの第１の端へ接続され、第２の光導波管は光ファイバコイルの第２の端へ接続される。

【0020】

特定且つ有利な実施形態によると、干渉計はＮ個の光ファイバコイルを含み、ここでＮは２以上の自然数であり、第１の基板はＮ個の入出力光導波管、Ｎ対の他の光導波管を含み、前記Ｎ対の他の光導波管の各導波管はＮ個の光ファイバコイルの１つの光ファイバコイルの一端へ接続され、電気光学変調システムは少なくともＮ個の電極を含み、少なくともＮ個の電極のそれぞれは前記Ｎ対の他の光導波管の１つの導波管に沿って配置され、第２の基板はＮ個のＵ字状光導波管を含み、ハイブリッド光集積回路はＮ個の平面導波路Ｙ接合を含み、前記Ｎ個のＹ接合の各Ｙ接合は共通岐路及び２つの二次岐路を有し、第１の基板及び第２の基板は、Ｕ字状光導波管の一端がＮ個の入出力光導波管の１つの入出力光導波管の一端とアライメントされ、各Ｕ字状光導波管の他端がＮ個のＹ接合の１つのＹ接合の共通岐路とアライメントされるやり方で配置され、Ｎ個のＹ接合の２つの二次岐路のそれぞれは前記Ｎ対の他の光導波管の１つの導波管の一端とアライメントされる。

【0021】

個々に採用される又はすべての技術的に可能な組み合わせに従って採用される本発明による光ファイバサニャック干渉計の他の非限定的且つ有利な特徴は以下のとおりである：
－ 検出システムは少なくとも１つの第１の検出器を含む；
－ ハイブリッド光集積回路は透明材料で作られた第３の平面基板をさらに含み、第３の基板及び第１の基板は２つの隣り合う側面間に別の共通界面を有し、第３の基板は複数の光導波管を含み、他の界面上の第１の基板の各光導波管端は第３の基板の１つの光導波管端へ接続される；
－ 第３の基板は光源と少なくとも１つの検出器とを集積化する；
－ 検出システムはＮ個の検出器を含む；
－ 干渉計はＮ個の光源を含む；
－ 第１の基板は、ニオブ酸リチウム、燐化インジウム、砒化ガリウム及び砒化アルミニウムガリウムの中から選択された材料で形成される；
－ 第２の基板は、光学ガラス、窒化シリコン、シリコン・オン・インシュレータ及びシリカ・オン・シリコンの中から選択された材料で形成される。

【0022】

非限定的例により与えられる添付図面に関連する以下の説明は、本発明が何から構成されるか及び本発明がどのように実施され得るかの良い理解を可能にすることになる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1A】従来技術によるループ光ファイバサニャック干渉計システムを概略的に示す。

【図1B】従来技術によるインライン光ファイバサニャック干渉計システムを概略的に示す。

【図2】第１の実施形態によるループ光ファイバ及びハイブリッド光集積回路サニャック干渉計システムを概略的に示す。

【図3】第２の実施形態によるループ光ファイバ及びハイブリッド光集積回路サニャック干渉計システムを概略的に示す。

【図4】第２の実施形態の代替実施形態による３ループ光ファイバコイル／１ハイブリッド光集積回路サニャック干渉計システムを概略的に示す。

【図5】第３の実施形態によるループ光ファイバ及びハイブリッド光集積回路サニャック干渉計システムを概略的に示す。

【図6】第３の実施形態の代替実施形態による３ループ光ファイバコイル／１ハイブリッド光集積回路サニャック干渉計システムを概略的に示す。

【図7】特定実施形態によるインライン光ファイバサニャック干渉計システムを概略的に示す。

【発明を実施するための形態】

【0024】

例えば図１Ａに示すプロトン交換（アニールプロトン交換：ＡＰＥ（Ａｎｎｅａｌｅｄ Ｐｒｏｔｏｎ Ｅｘｃｈａｎｇｅ））により形成されるニオブ酸リチウム光集積回路を含む光ファイバサニャック干渉計システムを考察する。ニオブ酸リチウム光集積回路３９はいくつかの光学的及び電気光学的部品を収集することができ、したがっていくつかの機能を果たす。プロトン交換により形成される入出力導波管２９はソースビーム１００を直線偏光することができる。さらに、この入出力導波管２９はまた空間シングルモードフィルタとして働く。順方向では、Ｙ接合１９はソースビーム１００を２つの分割された入射ビーム１５０、２５０へ光学的に分割することができる。逆方向では、Ｙ接合１９は、干渉ビームを形成するためにそれぞれがコイル内を反対方向に進む２つの分割されたビームを再合成することができる。Ｙ接合の２つの二次岐路に沿って配置された電極９は、発電機へ接続され、そして分割入射ビーム１５０、２５０間で位相を電気光学的に変調することができる。

【0025】

デバイス
本開示はハイブリッド光集積回路を使用する光ファイバ干渉計を提案する。ハイブリッド光集積回路は、例えばニオブ酸リチウムで作られた第１の平面電気光学基板１と例えば光学ガラス（例えば硼珪酸塩タイプの）で作られた少なくとも１つの第２の平面透明基板２とを組み合わせる。

【0026】

代替案として、第１の基板１は燐化インジウム（ＩｎＰ）、砒化ガリウム（ＡｓＧａ）及び砒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＡｓ）の中から選択された電気光学材料で形成される。これらの材料は、半導電性であり、位相変調を行うことを可能にする。

【0027】

代替案として、第２の基板２は、窒化シリコン、シリコン・オン・インシュレータ（ＳＯＩ：ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎ ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）又はシリカ・オン・シリコン（ｓｉｌｉｃａ ｏｎ ｓｉｌｉｃｏｎ）の中から選択され、使用される（例えば０．５マイクロメートルより高い）波長に対して透明な材料で形成される。

【0028】

具体的には、第１の基板１及び第２の基板２は、エンド・ツゥー・エンド（ｅｎｄ－ｔｏ－ｅｎｄ）でそしてそれらの側面（基板の厚さとも呼ばれる）の１つを介し直接接触で配置される。有利には、固定手段が第１の基板１と第２の基板２との間で使用される。固定手段は例えば接着剤及び／又は機械的支持体又は任意の他の好適な固定手段を含む。

【0029】

第１の基板１はいくつかの光集積部品及び／又は光導波管を含む。第２の基板２は、ＰＬＣ（平面光波回路：ｐｌａｎａｒ ｌｉｇｈｔｗａｖｅ ｃｉｒｃｕｉｔ）タイプの平面光回路を形成するために少なくとも１つのＵ字状光導波管を含む。

【0030】

図２に示すのは、第１の実施形態によるループ光ファイバ及びハイブリッド集積回路サニャック干渉計システムである。本干渉計システムは光源４、検出システム５、光ファイバコイル６及びハイブリッド集積回路２００を含む。

【0031】

ハイブリッド集積回路２００はここでは例えばニオブ酸リチウムで作られた第１の基板１及び例えば光学ガラス（硼珪酸塩）で作られた第２の基板２で構成される。本明細書における干渉計システムは１つだけの光ファイバコイル６を含む。

【0032】

第１の基板１は通常、幾何学的形状を有する。図２の面すなわち正規直交系（ＸＹＺ）におけるＹＺ面では、第１の基板１は例えば長方形状を有する。ここで、Ｘ、Ｙ及びＺ軸はニオブ酸リチウムの第１の基板１の結晶軸と一致し：光伝搬軸（基板１の長さに沿った）は結晶学的Ｙ軸であり、厚さは結晶学的Ｘ軸であり、幅は結晶学的Ｚ軸である。第１の基板１は好適には０．３５ｍｍ～２ｍｍの間に含まれる（例えばＸ軸方向に０．５ｍｍ又は１ｍｍの）厚さを有する平面材料から形成される。周知のやり方で、厚さ方向の第１の基板１の両側面は好適には、界面におけるスプリアス後方反射を回避するためにＸ軸又はＺ軸を中心にＸＺ面に対してある角度だけ傾斜される。界面におけるこの傾斜角はスネルーデカルト則（Ｓｎｅｌｌ－Ｄｅｓｃａｒｔｅｓ ｌａｗ）に応じて適応化される。

【0033】

第１の基板１は第１の光導波管１１、第２の光導波管１２及び入出力光導波管１０を含む。光導波管１０、１１、１２は好適にはニオブ酸リチウム基板上でプロトン交換により形成される。有利には、光導波管１０、１１、１２の少なくとも一部は基板１の長さＬ１の方向に並列に配置される。２つの電極９１が第１の光導波管１１に沿って両側に配置される。２つの電極９２が第２の光導波管１２に沿って両側に貼り付けられる。この第１の実施形態では、第１の基板１は、共通岐路１６０、二次岐路１６１及び別の二次岐路１６２を有する平面導波路Ｙ接合タイプの接合１６６を含む。基板１の一方の側に位置する第１の光導波管１１の一端は光ファイバコイル６の第１の端６１へ直接接続される。基板１の同じ側に位置する第２の光導波管１２の一端は光ファイバコイル６の第２の端６２へ直接接続される。第１の光導波管１１の他端はＹ接合の二次岐路１６１へ直接接続される。第２の光導波管１２の他端はＹ接合の他の二次岐路１６２へ直接接続される。好適には、ＡＰＥ形成されたニオブ酸リチウム基板１では、Ｙ接合の各岐路は少なくとも１０ｍｍより大きい曲率半径を有する。実際、ニオブ酸リチウム基板では、光導波管と基板との屈折率差Δｎは０．００５～０．０１程度である。この小さな屈折率差は光導波管の曲率損失に対する良好な耐性を許容しない。さらに、ＡＰＥニオブ酸リチウム基板上でプロトン交換により形成された光導波管は結晶学的Ｚ軸の方向にアライメントされた偏光だけを誘導する。

【0034】

入出力光導波管１０はシングルモードであり、１つの偏光だけを誘導する導波管偏光子を形成する。有利には、２つの電極９が入出力光導波管１０に沿って両側に蒸着される。入出力光導波管１０の一端は入出力光ファイバ４９の一端１０１へ接続される。入出力光ファイバ４９の他端は光源／受信器分割器４５へ接続される。したがって、入出力光ファイバ４９の端１０１は光ファイバコイル６の２つの端６１、６２と基板１の同じ側に配置される。光ファイバコイル６の両端及び入出力ファイバの端１０１は例えばＶ字状支持体（又はＶ字型溝）内に配置される。

【0035】

第２の基板２もまた通常、幾何学的形状を有する。図２の面（すなわちＹＺ面）では、第２の基板２は通常、長方形状を有する。第２の基板２は好適には０．５ｍｍ～３ｍｍ（例えばＸ軸方向に約１ｍｍ）の厚さを有する平面材料から作製される。基板１と同様に、厚さ方向の第２の基板２の両側面は好適には、第１の基板との界面におけるスプリアス後方反射を回避するためにＺ軸又はＸ軸を中心にＸＺ面に対して０～２５度の角度だけ傾斜される。この界面２０における基板１と基板２との傾斜角はスネルーデカルト則に応じて適応化される。

【0036】

第２の基板２の一方の厚さ側は、光ファイバの両端が固定される側とは反対の第１の基板１の一方の厚さ側へ固定される。第２の基板２はＵ字状光導波管２１を含む。Ｕ字状光導波管２１の一端は、第１の基板１と第２の基板２との間の界面２０において入出力光導波管１０の一端とＸ及びＺ軸に沿ってアライメントされる。Ｕ字状光導波管２１の他端は、同じ界面２０上のＹ接合１６６の共通岐路１６０の一端とＸ及びＺ軸に沿ってアライメントされる。Ｕ字状光導波管２１は例えば、ナトリウム（Ｎａ）ドープ硼珪酸塩ガラス内の銀イオン交換により、そして次に熱又は電気的影響下の拡散により形成される。

【0037】

第１の基板内のプロトン交換により形成される光導波管１０、１１、１２は通常、楕円断面を有する。ニオブ酸リチウム基板の屈折率は１５５０ｎｍの波長において異常（ｅｘｔｒａｏｒｄｉｎａｒｙ）Ｚ軸に沿って約２．１４そして正常（ｏｒｄｉｎａｒｙ）Ｘ又はＹ軸に沿って約２．２１である。第１の基板表面の面に対して平行方向の強度の１／ｅ２におけるガウスビームの半径に等しい１／２モード幅は４マイクロメートルの程度である。第１の基板表面の面に直交する方向の強度の１／ｅ２におけるガウスビームの半径に等しい１／２モード幅は２．５マイクロメートルの程度である。第２の基板では、Ｕ字状導波管は、第１の基板の導波管の形状及びサイズに応じて適応化された断面を有する。第１の基板１及び第２の基板２はＵ字状導波管の両端と第１の基板１の導波管の両端とを界面２０においてアライメントするようなやり方で配置される。

【0038】

第１の基板１及び第２の基板２の隣り合う側面は、入出力光導波管１０の端において及びＹ接合の共通岐路１６０を形成する導波管の端においてＵ字状光導波管２１の両端と直交する。特に有利には、第１の基板１及び第２の基板２に接触する隣り合う側面は第１の基板１と第２の基板２との間の界面２０においてスプリアス後方反射を制限するようにＸ軸及び／又はＺ軸を中心としてＸＺ面に対して０～２５度の角度（例えば８度）だけ傾斜される。例えば、第１及び／又は第２の基板は平行四辺形状へ切断される。別の例では、第１及び／又は第２の基板の縁は二等辺台形平行六面体形状へ切断される。有利には、第１の基板１の幅方向の２つの対向側面は第１の基板１におけるスプリアス後方反射を回避するようにＸ及び／又はＺ軸を中心としてＸＺ面に対して傾斜される。

【0039】

第２のガラス基板２では、Ｕ字状光導波管２１は、２～４マイクロメートル（μｍ）の間に含まれる直径を有する導波管に関して、導波管２１の芯と基板２との間の０．０２～０．１程度の屈折率差のために、導光特性を維持する一方で１ｍｍ未満（好適には０．５ｍｍ未満）の曲率半径を有し得る。第１の基板１に関し、第２の基板２の幅方向の２つの対向側面は第２の基板２内のスプリアス後方反射を回避するようにＸ又はＺ軸を中心としてＸＺ面に対して傾斜される。

【0040】

すべての光ファイバ端１０１、６１、６２がハイブリッド光集積回路２００の同じ側に配置されるということが観測される。この配置は、その連結光ファイバを有する部品の全嵩を制限することを可能にする。この配置は、光ファイバコイル６及び／又は入出力光ファイバ４９の端の曲率半径を増加することを可能にする。有利には、光ファイバは曲率損失を回避するために少なくとも５ｍｍの曲率半径を有するように配置される。

【0041】

さらに、第２の基板は、ニオブ酸リチウム基板内の光路を折り返すこととハイブリッド光集積回路２００の長さを制限することとを可能にする。一例では、第１の基板１は１６ｍｍの長さＬ１、３ｍｍの幅Ｗ１及び１ｍｍの厚さを有し、第２の基板２は３ｍｍの長さＬ２、３ｍｍの幅Ｗ２及び１ｍｍの厚さを有する。全体で、ハイブリッド光集積回路は１６＋３＝１９ｍｍの長さ、３ｍｍの幅及び約１ｍｍの厚さを有する。比較すると、入出力導波管、Ｙ接合及び２つの並列光導波管１１、１２を直列に集積化するニオブ酸リチウム基板１上にだけ形成された光集積回路（図１Ａに示す）は３ｍｍの幅及び１ｍｍの厚さに関し全長２４ｍｍ～４０ｍｍを有する。

【0042】

ハイブリッド光集積回路２００は狭い幅の複合基板上にいくつかの光学部品を集積化することができる。例示的実施形態では、ハイブリッド光集積回路２００は、光集積回路単独の長さと光ファイバへ接続された光集積回路の嵩とを約２の係数だけ低減することができる。したがって、図２のハイブリッド光集積回路は光ファイバ干渉計システムのコンパクト性を増加することができる。さらに、ハイブリッド光集積回路の使用はまた、光ファイバ干渉計システムの重量を低減することを可能にする。別の例示的実施形態では、ハイブリッド光集積回路２００は、光導波管１１、１２及び電極９１、９２を延伸することとしたがって同じ変調深さのために適用される変調電圧を低下させることとを可能にするニオブ酸リチウム基板の長さを増加することができる。最後に、ハイブリッド光集積回路の使用は、いくつかの取り付け操作を削除することを可能にし、そして自動製造を可能にし、したがって製造コストを低減する。

【0043】

図２に示すハイブリッド光集積回路はＹ接合形状シングルモード導波管１６６とＵ字状シングルモード光導波管２１とを合成することができ、Ｕ字状シングルモード光導波管２１の一端はＹ接合形状シングルモード導波管１６６の共通岐路１６０へ接続される。

【0044】

順方向では、ソースビーム１００は入出力光導波管１０内でそして次にＵ字状シングルモード光導波管２１内で誘導される。次に、ソースビームはＹ接合形状シングルモード導波管１６６の共通岐路１６０内で送信され誘導される。Ｙ接合１６６はソースビームを第１の分割ビーム１５０と第２の分割ビーム２５０とへ分割する。第１の分割ビーム１５０は、Ｙ接合の二次岐路１６１内で、次に第１の光導波管１１内で、誘導的やり方で光ファイバコイルの第１の端６１まで伝播する。同様に、第２の分割ビーム２５０は、Ｙ接合の他の二次岐路１６２内で、次に第２の光導波管１２内で、誘導的やり方で光ファイバコイルの第２の端６２まで伝播する。第１の分割ビーム１５０は、光ファイバコイル内を一方向に進み、そして第２の端６２を介し光ファイバコイルから出、そして第２の光導波管１２内で誘導される。同様に、第２の分割ビーム２５０は、光ファイバコイル内を一方向に進み、そして第１の端６１を介し光ファイバコイルから出、そして第１の光導波管１１内で誘導される。

【0045】

逆方向では、Ｙ接合形状シングルモード導波管の各二次岐路１６１、１６２は光ファイバコイル内を進んだビームを互いに反対方向に誘導する。Ｙ接合１６６は干渉ビームを形成するためにこれらの２つのビームを再合成する。干渉ビームの一部はＹ接合の共通岐路１６０により誘導される。しかし、導波管はシングルモードであるので、１つのモードだけがＹ接合の共通岐路１６０内で誘導される。エネルギー保存により、干渉ビームの電力ｐのすべては誘導ビームと非誘導ビームとの間で分散される。非対称モードは基板内で非誘導的やり方で伝播するということが知られている（Ａｒｄｉｔｔｙ ｅｔ ａｌ．，“Ｒｅｃｉｐｒｏｃｉｔｙ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ａ ｂｒａｎｃｈｉｎｇ ｗａｖｅｇｕｉｄｅ”，Ｆｉｂｅｒ－Ｏｐｔｉｃ Ｒｏｔａｔｉｏｎ Ｓｅｎｓｏｒｓ，Ｓｐｒｉｎｇｅｒ ｓｅｒｉｅｓ ｉｎ ｏｐｔｉｃａｌ ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｖｏｌ．３２，１９８２，ｐｐ．１０２－１１０）。この非誘導非対称モードの一部は、第１の基板１内を伝播し、そして第１の基板１と第２の基板２との間の界面２０において屈折され、次に、第２の基板２内で非誘導的やり方で伝播する。逆に、干渉ビーム３００の誘導された部分は、Ｕ字状シングルモード光導波管２１内そして次に入出力光導波管１０内を伝播する。逆方向では、光導波管２１は空間フィルタを形成し、入出力光導波管１０は偏光フィルタ（換言すれば偏光子）を形成する。Ｙ接合とＵ字状導波管との合成は、入出力導波管１０内及び／又は入出力光ファイバ４９内の干渉ビームの非誘導非対称モードの収集を回避することを可能にする。

【0046】

図２のハイブリッド光集積回路では、ソースビーム１００と誘導された干渉ビーム３００はそれぞれ入出力光導波管１０を通過する。今や、入出力光導波管１０は偏向している。さらに、光導波管１１、１２もまた偏向している。光ビームは、偏向入出力光導波管１０を逆伝播ビーム毎に２回（すなわち光導波管１１内で１回そして光導波管１２内で１回）通過する。したがって、各ビームは導波管偏光子を４回通過する。偏向ニオブ酸リチウム光導波管１０、１１、１２内のこの四重通過は、四重偏光濾過と等価であり、したがって偏光消光比（ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ ｅｘｔｉｎｃｔｉｏｎ ｒａｔｉｏ）を増加することを可能にする。偏光導波管内のこの四重通過は、導波管偏光子１０と直列の追加偏光子を無くすことを可能にすることと従って追加偏光子のコストを節約することとを可能にし得る。

【0047】

任意選択的に、入出力光導波管１０上の電極９の使用はソースビームを変調すること（例えばソース干渉性をぼかすこと）を可能にする。

【0048】

図３に示すのは、第２の実施形態によるループ光ファイバ及びハイブリッド集積回路干渉計システムである。

【0049】

同じ参照符号は図２と同様な素子を表す。

【0050】

ハイブリッド集積回路もまた例えばニオブ酸リチウムで作られた第１の基板１及び例えば光学ガラスで作られた（例えば硼珪酸塩型の）第２の基板２で構成される。第１の実施形態とは異なり、Ｙ接合は第１の基板１上ではなく第２の基板上に形成される。第１の基板１は第１の光導波管１１、第２の光導波管１２及び入出力光導波管１０を含む。光導波管１０、１１、１２は好適には、直線的であり、そして互いに平行である。

【0051】

第２の基板２はＵ字状光導波管２１を含む。第２の基板２はさらに、共通岐路２６０、二次岐路２６１及び別の二次岐路２６２を有する平面導波路Ｙ接合タイプの接合２６を含む。Ｕ字状光導波管２１の一端は、第１の基板１と第２の基板２との間の界面２０において入出力光導波管１０の一端とＸ及びＺ軸に沿ってアライメントされる。Ｕ字状光導波管２１の他端は第２の基板２上のＹ接合の共通岐路２６０の一端へ接続される。第２の基板２の一方の側のＹ接合の二次分岐２６１の一端は第１の基板１の隣接側の第１の光導波管１１の一端へ直接接続される。同様に、第２の基板２の同じ側のＹ接合の二次分岐１６２の一端は第１の基板１の隣接側の第２の光導波管１２の一端へ接続される。換言すれば、第２の基板上のＹ接合の二次分岐１６１、１６２それぞれの端は第１の基板１と第２の基板２との間の界面２０において第１及び第２の光導波管１１、１２それぞれの一端とＸ、Ｚ軸に沿ってアライメントされる。有利には、第２の基板２では、Ｙ接合の各分岐は１ｍｍ以下の曲率半径を有し得る。

【0052】

特に有利には、第１の基板１と第２の基板２との隣り合う側面はそれぞれ、第１の基板１及び第２の基板２それぞれの導波管の実効屈折率に応じてスネルーデカルト則により定義された角度だけ傾斜される。第１の基板１の側面及び第２の基板２の側面の傾斜角は、界面における複数の内部反射を制限するようにＸ又はＺ軸を中心としてＸＺ面に対して０～２５度に含まれる（例えば約８度）。より正確には、第１の基板１及び第２の基板２の傾斜角はスネルーデカルト則に応じて適応化される。有利には、第２の基板２の幅方向の２つの対向側面は第２の基板２内の複数のスプリアス内部反射を回避するようにＸ又はＺ軸を中心としてＸＺ面に対して傾斜される。第１の基板１及び第２の基板２の組み立ては好適には、製造コストを低減するために自動化される。

【0053】

Ｙ接合２６と１ｍｍ程度の大きな曲率半径を有するＵ字状光導波管２１との組み合わせは、第２の基板２内を次に伝播する非対称モードを強く減衰することを可能にする。第２の基板２と空気との接合における傾斜角は第１の基板１の入出力導波管１０内の非対称モードのスプリアス結合をさらに減衰することを可能にする。

【0054】

第２の実施形態によるハイブリッド集積回路は非対称モードを第１の実施形態よりさらに効率的に濾過する。

【0055】

この第２の実施形態の一例では、第１のニオブ酸リチウム基板１は８ｍｍの長さＬ１、３ｍｍの幅Ｗ１及び１ｍｍの厚さを有し、第２の基板２は４ｍｍの長さＬ２、３ｍｍの幅Ｗ２及び１ｍｍの厚さを有する。したがって、ハイブリッド光集積回路は８＋４＝１２ｍｍの全長、３ｍｍの幅及び約１ｍｍの厚さを有する。第１の実施形態のハイブリッド光集積回路と比較すると、この第２の実施形態はハイブリッド光集積回路の全長、重量及びコストをさらに低減することを可能にする。第２の実施形態による光ファイバ干渉計は第１の実施形態よりさらにコンパクトである。

【0056】

第２の実施形態の代替案によると、ガラス上の光集積回路は、Ｙ接合２６の２つの二次分岐２６１、２６２間の光路長の差を導入するようなやり方で構成される。好適には、この長さの差は使用される光源の非干渉性長さより大きい。例えば、６．５ｎｍの中央高さにおけるスペクトル幅を有するエルビウム源に関して、この長さの差は０．６ｍｍより大きくなるように構成される。この長さの差は、２つの経路が無相関化されないジャイロスコープのガラス基板内のＹ接合の２つの端間のＭｉｃｈｅｌｓｏｎタイプの干渉の現象の生成を回避することを可能にする。

【0057】

いくつかの実施形態のうちの任意の１つによる光ファイバ干渉計システムは２、３又はＮ個の光ファイバコイルを有する干渉計システムに関して一般化され得、ここでＮは２以上の自然数である。

【0058】

一例として、図４は第２の実施形態の代替案による３光ファイバコイル／１ハイブリッド集積回路干渉計システムを概略的に示す。

【0059】

同じ参照符号は図２又は３と同様な素子を表す。

【0060】

干渉計システムは、第１の光ファイバコイル６、第２の光ファイバコイル７、第３の光ファイバコイル８及びハイブリッド集積回路２００を含む。ハイブリッド集積回路２００もまた例えばニオブ酸リチウムで作られた第１の基板１及び例えば光学ガラス（硼珪酸塩）で作られた第２の基板２で構成される。

【0061】

第１の基板１は第１の光ファイバコイル１１及び第２の光ファイバコイル１２を含み、それぞれは、第１の光ファイバコイル６の両端の一方へ接続された一端を有する。電極９１、９２はそれぞれ、第１の光導波管１１及び第２の光導波管１２それぞれに沿って配置される。第２の基板２は図３に関連して説明されたものと同様な第１のＹ接合２６及び第１のＵ字状光導波管２１を含む。Ｙ接合２６の第１及び第２それぞれの二次分岐の端は第１の基板１と第２の基板２間の界面２０において第１の光導波管１１及び第２の光導波管１２それぞれの別の端へ接続される。第１のＵ字状光導波管２１の一端はＹ接合２６の共通枝路へ接続される。第１の基板１もまた第１の入出力導波管１０を含む。任意選択的に、電極９は第１の入出力導波管１０に沿って配置される。第１のＵ字状光導波管２１の他端は第１の基板１と第２の基板２との間の界面２０において第１の入出力光導波管１０の一端へ接続される。第１の入出力導波管１０の他端１０１は図３と同様にソース及び検出器へ接続される。

【0062】

第１の基板１はさらに第３の光導波管１３及び第４の光導波管１４をそれぞれ含み、それぞれは第２の光ファイバコイル７の端７１、７２それぞれの一方へ接続された一端を有する。電極９３、９４はそれぞれ、第３の光導波管１３及び第４の光導波管１４それぞれに沿って配置される。第２の基板２は第２のＹ接合２７及び第２のＵ字状光導波管２２を含む。Ｙ接合２７の第１及び第２それぞれの二次分岐の端は第１の基板１と第２の基板２間の界面２０において第３の光導波管１３及び第４の光導波管１４それぞれの別の端へ接続される。第２のＵ字状光導波管２２の一端は第２のＹ接合２７の共通枝路へ接続される。第１の基板１は第２の入出力導波管１７をさらに含む。任意選択的に、電極９７は第２の入出力導波管１７に沿って配置される。第２のＵ字状光導波管２２の他端は、第１の基板１と第２の基板２との間の界面２０において第２の入出力光導波管１７の一端へ接続される。第２の入出力導波管１７の他端１０２は少なくとも１つのソース及び検出器へ接続される。

【0063】

同様に、第１の基板１は第５の光導波管１５及び第６の光導波管１６をさらに含み、それぞれは第３の光ファイバコイル８の両端８１、８２それぞれの一方へ接続された一端を有する。電極９５、９６はそれぞれ、第５の光導波管１５及び第６の光導波管１６それぞれに沿って配置される。第２の基板２は第３のＹ接合２８及び第３のＵ字状光導波管２３を含む。第３のＹ接合２８の第１及び第２それぞれの二次分岐の端は第１の基板１と第２の基板２間の界面２０において第５の光導波管１５及び第６の光導波管１６それぞれの別の端へ接続される。第３のＵ字状光導波管２３の一端は第３のＹ接合２８の共通枝路へ接続される。第１の基板１は第３の入出力導波管１８をさらに含む。任意選択的に、電極９８は第３の入出力導波管１８に沿って配置される。第３のＵ字状光導波管２３の他端は、第１の基板１と第２の基板２との間の界面２０において第３の入出力光導波管１８の一端へ接続される。第３の入出力導波管１８の他端は少なくとも１つのソース及び１つの検出器へ接続される。

【0064】

有利には、光導波管１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８は、直線的であり、第１の基板内で互いに平行に配置される。

【0065】

示された例では、第１の光導波管２１、第２の光導波管２２及び第３のＵ字状光導波管２３が互いに交差すること無く連結されたやり方で第２の基板上に配置されるということが観測される。代替実施形態では、第１の光導波管２１、第２の光導波管２２、及び／又は第３の光導波管２３は誘導されたビーム間の干渉無しに互いに交差（好適には直角に）し得る。光ファイバコイル毎に、Ｙ接合とＵ字状導波管との組み合わせは非誘導非対称モードの効率的濾過を取得することを可能にする。この濾過は、様々な光ファイバコイルから生じる信号間のクロストーク外乱を回避する一方で同じハイブリッド集積回路上に３個のコイルを組み合わせることを可能にする。

【0066】

有利には、干渉計システムはまた、図示しない光源と、第１の入出力導波管１０の端１０１へ接続された第１の検出器、第２の入出力導波管１７の端１０２へ接続された第２の検出器、及び第３の入出力導波管１８の端１０３へ接続された第３の検出器を含む検出システムとを含む。

【0067】

図４の干渉計システムは慣性航法ユニットを製造するために使用され得、３個の光ファイバコイルの軸は３Ｄ基準系の軸に沿って配置される。代替実施形態では、少なくとも２つのコイルの軸が当該軸に関する冗長測定結果を取得するように互いに平行に配置される。図４の干渉計システムはＮ個の光ファイバコイルを有する他のセンサを製造するために一般化され得、ここでＮは２以上の自然数である。

【0068】

図４の干渉計の例示的実施形態では、第１の基板１は８ｍｍの長さＬ１、３ｍｍの幅Ｗ１及び１ｍｍの厚さを有し、第２の基板２は６ｍｍの長さＬ２、３ｍｍの幅Ｗ２及び１ｍｍの厚さを有する。全体で、ハイブリッド光集積回路は８＋６＝１４ｍｍの全長、３ｍｍの幅及び約１．２ｍｍの厚さを有する。ハイブリッド光集積回路の使用は、いくつかの光ファイバコイルを有する干渉計システムの全重量を低減する一方でコンパクト性を著しく増加することを可能にする。最後に、マルチコイル／ハイブリッド光集積回路の使用は、いくつかの取り付け操作を削除することを可能にし、そして自動製造を可能にし、したがって製造コストを低減する。

【0069】

図５に示すのは、第３の実施形態によるループ光ファイバ及びハイブリッド集積回路干渉計システムである。

【0070】

同じ参照符号は図３と同様な素子を表す。

【0071】

ハイブリッド集積回路２００はここでは、例えばニオブ酸リチウムで作られた第１の基板１、第２の基板２、及び第３の基板３で構成される。第２の基板２及び第３の基板３は例えば光学ガラス（硼珪酸塩）で作られる。代替案として、第２の基板２及び／又は第３の基板３は窒化シリコン又はシリコン・オン・インシュレータ（ＳＯＩ）又はシリカ・オン・シリコンの中から選択された材料で形成される。

【0072】

第３の基板３もまた通常、幾何学的形状を有する。図２の面（又はＸＹ面）では、第３の基板３は通常、長方形状を有する。第３の基板３は好適には、０．５ｍｍ～３ｍｍに含まれる（例えばＸ軸方向に約１ｍｍの）厚さを有する平面材料から作製される。厚さ方向の第３の基板３の両側面は好適には、界面におけるスプリアス後方反射を回避するためにＺ軸又はＸ軸を中心にＸＺ面に対して０～２５度（例えば８度）の角度だけ傾斜される。第３の基板３の傾斜角はスネルーデカルト則に応じて適応化される。

【0073】

第１の基板１及び第２の基板２は、図３に示すシステムと同様に、界面２０を形成する隣接側を介し互いに固定される。第３の基板３は別の界面５０を形成する（第１の側の反対の）別の側を介し第１の基板１へ固定される。

【0074】

より正確には、第３の基板３は（例えば直線的である）第１の光導波管３１及び第２の光導波管３２を含む。第３の基板３の第１の光導波管３１の一端は第１の基板１と第３の基板３との間の界面５０において第１の光導波管１１の一端へ接続される。第３の基板３の第１の光導波管３１の他端は光ファイバコイル６の第１の端６１へ接続される。第３の基板３の第２の光導波管３２の一端は第１の基板１と第３の基板３との間の界面５０において第２の光導波管１２の一端へ接続される。第３の基板３の第２の光導波管３２の他端は光ファイバコイル６の第２の端６２へ接続される。換言すれば、第１の基板１の光導波管１０、１１、１２それぞれの両端は第３の基板３の光導波管３０、３１、３２それぞれの両端と（Ｘ及びＺ軸に沿って）アライメントされる。

【0075】

有利には、光ファイバの両端へ接続されるように意図された光導波管３１、３２の両端は、一方では光ファイバ６内のそして他方では第１の基板１の光導波管内のシングルモードビームの寸法に応じて適応化される。例えば、光導波管３１、３２は、一端においてファイバ芯へ適応化された直径（例えば５～１０マイクロメートル程度の直径）をそして他端において第１の基板上でプロトン交換により形成される導波管へ適応化された直径（例えば３～８マイクロメートル程度の直径）を有する円錐形を有する。

【0076】

第３の基板３は平面光導波管Ｙ接合結合器４１を含む。Ｙ接合結合器４１は光源／受信器分割器を形成する。Ｙ接合結合器４１は共通岐路３０、二次分岐３１４及び別の二次分岐３１５を含む。共通岐路３０は第１の基板１と第３の基板３との間の界面５０において入出力光導波管１０の端へ接続される。光源４は第３の基板の一方の側で固定される。代替案として、光源４は、第３の基板３の上又は下に取り付けられ、そして４５度偏向ミラーと組み合わせられる。光源４は、希土類（特にエルビウム）ドープファイバを有する発光ダイオード（ＬＥＤ：ｌｉｇｈｔ－ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ）、スーパールミネセンス発光ダイオード（ＳＬＥＤ：ｓｕｐｅｒ－ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ ｌｉｇｈｔ－ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ）、分散形フィードバック（ＤＦＢ：ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ｆｅｅｄｂａｃｋ）レーザ、又は増幅自然放出（ＡＳＥ：ａｍｐｌｉｆｉｅｄ ｓｐｏｎｔａｎｅｏｕｓ ｅｍｉｓｓｉｏｎ）光源の中から選択される。光源４は、光ファイバにより基板３上に直接固定されてもよいし二次分岐３１４の端へ接続されてもよい。光源４はソースビーム１００を生成する。検出器５は例えば第３の基板の別の側で固定される。代替実施形態では、検出器５は光源４及び光ファイバコイル６と同じ側で固定される。代替実施形態では、検出器５は第３の基板３の上又は下で固定され、４５度偏向ミラーと組み合わせられる。光源／受信器分割器４１は干渉ビーム３００をフォトセンサ５へ誘導する。検出器５は好適にはフォトダイオードである。

【0077】

図５に示すハイブリッド集積回路の例示的実施形態では、第１の基板１は８ｍｍの長さＬ１、３ｍｍの幅Ｗ１及び１ｍｍの厚さを有し、第２の基板２は、４ｍｍの長さＬ２、３ｍｍの幅Ｗ２及び１ｍｍの厚さを有し、第３の基板３は４ｍｍの長さＬ３、３ｍｍの幅Ｗ３及び１ｍｍの厚さを有する。全体で、ハイブリッド光集積回路は８＋４＋４＝１６ｍｍの全長、３ｍｍの幅及び約１ｍｍの厚さを有する。ハイブリッド光集積回路上の光源と検出器との集積化は干渉計システムのコンパクト性をさらに増加することを可能にする。互いに固定された３つの基板で構成されたハイブリッド集積回路は能動的又は受動的やり方で自動的に組み立てられ得、従って製造コストを低減する。

【0078】

第３の実施形態による光ファイバ干渉計システムは２、３又はＮ個の光ファイバコイル干渉計システムに関して一般化され得、ここでＮは２以上の自然数である。

【0079】

一例として、図６は第３の実施形態の代替案による３ループ光ファイバコイル／ハイブリッド集積回路干渉計システムを概略的に示す。

【0080】

同じ参照符号は、特に第１の基板１及び第２の基板２上の集積化光学素子に関して図４又は５と同様な素子を表す。したがって、第２の基板２は、それぞれがＵ字状光導波管２１、２２、２３それぞれへ接続された３つのＹ接合２６、２７、２８を含む。

【0081】

図６では、第３の基板３は、第１の光ファイバコイル６、第２の光ファイバコイル７、第３の光ファイバコイル８それぞれの両端へ接続された３対の光導波管３１－３２、３３－３４、３５－３６それぞれを含む。光源４は第３の基板３上で固定又は集積化される。図６の例では、光源４は光ファイバコイルが接続される第３の基板の側で固定される。第１の検出器５１、第２の検出器５２、第３の検出器５３はそれぞれ第３の基板３へ固定される。第３の基板３はまた、光源４へ接続された二次分岐、第１の検出器５１へ接続された別の二次分岐、及び第１の基板１と第３の基板３との間の界面５０において第１の入出力光導波管１０の端へ接続された共通枝路を有する第１の導波管／光源／受信器分割器／結合器４１を含む。同様に、第３の基板３はまた、光源４へ接続された二次分岐、第１の検出器５２へ接続された別の二次分岐、及び第１の基板１と第３の基板３との間の界面５０において第２の入出力光導波管１７の端へ接続された共通枝路を有する第２の導波管／光源／受信器分割器／結合器４２を含む。最後に、第３の基板３はまた、光源４へ接続された二次分岐、第３の検出器５３へ接続された別の二次分岐、及び第１の基板１と第３の基板３との間の界面５０において第３の入出力光導波管１８の端へ接続された共通枝路を有する第３の導波管／光源／受信器分割器／結合器４３を含む。第１、第２、及び第３それぞれの光源／受信器分割器／結合器４１、４２、及び４３それぞれは好適には一様配電（ｅｖｅｎｌｙ ｐｏｗｅｒ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ）１×２結合器（１＊２で表される）であり、５０％－５０％結合器とも呼ばれる。

【0082】

有利には、第３の基板３はさらに、第１、第２、第３の光源／受信器分割器／結合器４１、４２、４３の二次分岐を、光源４へ接続された単一分岐へ合成するように直列に配置された２つのＹ接合結合器４６、４７を含む。Ｙ接合結合器４６は好適には一様配電１＊２結合器又は５０％－５０％結合器である。Ｙ接合結合器４７は好適には、各コイルから来る信号の最大電力が同じレベルとなるように３３％－６６％結合器タイプの１×２結合器である。

【0083】

図６に示すように、２つの光導波管は第３の光集積回路上の点４４において互いに直角に交差する。しかし、シングルモード光導波管では、９０度交差は２つの直交導波管間のいかなる光通信も外乱も誘起しない。

【0084】

図６に示すハイブリッド集積回路の例示的実施形態では、第１のニオブ酸リチウム基板１は８ｍｍの長さＬ１、３ｍｍの幅Ｗ１、及び１ｍｍの厚さを有し、第２のガラス（ＳｉＯ２）基板２は、６ｍｍの長さＬ２、３ｍｍの幅Ｗ２、及び１．２ｍｍの厚さを有し、第３の基板３は、６ｍｍの長さＬ３、３ｍｍの幅Ｗ３、及び１．２ｍｍの厚さを有する。全体で、ハイブリッド光集積回路は８＋６＋６＝２０ｍｍの全長、３ｍｍの幅、約１．２ｍｍの厚さを有する。ハイブリッド光集積回路上の光源４と３つの検出器５１、５２、５３との集積化は、干渉計システムのコンパクト性をさらに増加することと重量を低減することとを可能にする。互いに固定された３つの基板で構成されたハイブリッド集積回路は能動的又は受動的やり方で自動的に組み立てられ得、従って製造コストを低減する。

【0085】

図７は本開示の別の実施形態によるインライン光ファイバサニャック干渉計システムを概略的に示す。図７のインライン光ファイバ干渉計システムは電流センサなどの用途を見出す。

【0086】

同じ参照符号は図１Ｂ、３と同様な素子を表す。本システムは光源４、検出器５、光源／受信器分割器４５、ハイブリッド光集積回路２００を含む。図３と同様なハイブリッド光集積回路２００は図１Ｂの光集積回路３９を置換する。示された例では、ハイブリッド光集積回路２００はニオブ酸リチウムで作られた第１の基板１及び光学ガラス（例えば硼珪酸塩）で作られた第２の基板２を含む。本明細書における第１の基板１はまた、入出力光導波管１０、電極９１を備える第１の導波管１１、及び電極９２を備える第２の導波管１２を含む。第２の基板２は導波管Ｙ接合２６の共通枝路へ接続されたＵ字状光導波管２１を含む。

【0087】

光源／受信器分割器４５は光ファイバ４９によりハイブリッド光集積回路２００へ接続される。より正確には、光ファイバ４９は第１の基板１上の入出力導波管１０の一端へ接続される。光ファイバ４９は非偏向ファイバである。代替案として、光ファイバ４９は偏向しており、ニオブ酸リチウム基板１により構成された偏光子とアライメントされる。

【0088】

ハイブリッド集積回路２００はシングルモード入出力導波管１０上でソースビーム１００を受信する。入出力導波管１０はソースビームを線型に偏向する。Ｕ字状光導波管２１は、さらにより空間的にシングルモードにするためにソースビームを追加的に濾過する空間シングルモードフィルタである。第２の基板２は導波管Ｙ接合２６を含む。Ｙ接合２６は、誘導されたソースビームをＵ字状光導波管２１の一端において受信し、これを、Ｙ接合２６の二次分岐２６１に沿って伝播する第１の直線偏光された二次ビーム１２１とＹ接合２６の別の二次分岐２６２に沿って伝播する第２の直線偏光された二次ビーム１２２とへ分割する。二次分岐２６１及び他の二次分岐２６２それぞれの端は、第１の基板１と第２の基板２との間の界面２０において第１の導波管１１及び第２の導波管１２それぞれの一端へ接続される。第１の直線偏光された二次ビーム１２１は第１の導波管１１内を伝播する。第２の直線偏光された二次ビーム１２２は第２の導波管１２内を伝播する。電極９１、９２はそれぞれ第１の導波管１１及び第２の導波管１２に沿って配置される。

【0089】

第２の基板２との界面２０に対向する第１の基板１の側で、第１の光導波管１１の端は光ファイバ１１１の部分へ接続される。光ファイバ１１１の部分は偏波保持タイプのものである。図７に示す例では、偏波保持光ファイバ１１１の２つの部分が偏光軸を９０度だけ回転させるように使用され、偏波保持光ファイバ１１１の２つの部分はその２つの部分の偏光軸同士間が９０度でエンド・ツゥー・エンド溶接される。代替案として、光ファイバ１１１の部分と光ファイバ１１２の部分は、取り付ける時点で基板１上に異なるやり方で配置され、一方はＰＭファイバ軸の速軸とそして他方は遅軸とアライメントされる。代替案として、第１の直線偏光された光ビーム１２１は、光ビーム１２１の偏光軸を９０度だけ（しかし光ビーム１２１から９０度で）回転し、したがって光ビーム１２１を別の直線偏光された光ビーム１２３へ変換するために捩じれ状態で置かれた光ファイバ１１１の部分内を伝播する。

【0090】

第２の基板２との界面２０に対向する第１の基板１の側で、第２の光導波管１２の端は偏波保持光ファイバ１１２の別の部分へ接続される。好適には、光ファイバ１１１、１１２の部分の端はＶ字状支持体（すなわちＶ字型溝）８０内に配置される。第２の直線偏光された光ビーム１２２は、その偏光方向を維持することにより光ファイバ１１２の他の部分内を伝播する。したがって、第２の直線偏光されたビーム１２２は他の直線偏光されたビーム１２３から９０度で方向付けられる。

【0091】

偏光分割器／合成器７０は、第２の直線偏光されたビーム１２２と他の直線偏光された光ビーム１２３とを合成し、これを直線偏波保持ファイバ６７の部分内に注入する。

【0092】

右円偏光ビーム１３３及び左円偏光ビーム１３２それぞれは、光ファイバコイル６６の順方向に伝播し、そして次にミラー７７上で反射され、ここでビームの偏向は反転される。次に、右円偏光ビーム１４２及び左円偏光ビーム１４３は、光ファイバコイル６６の逆方向に伝播し、そして１／４波長板６８により横偏極の２つの直線偏光されたビームへ変換される。偏光分割器／合成器７０は、２つの直交直線偏光状態を分割し、その一方を第１の光導波管１１へそして他方を第２の光導波管１２へ向ける。Ｙ接合２６は、それぞれがコイル内を進むこれら２つのビーム（２つの交差円偏光を有する）を再合成し、そして干渉ビーム３００を形成し、干渉ビーム３００はＵ字状光導波管２１、入出力導波管１０、次に光ファイバ４９内を伝播し検出器５に到る。

【0093】

このインラインサニャック干渉計では、偏光シングルモード入出力導波管１０と電極を備える導波管１１、１２とを含む第１のニオブ酸リチウム基板、シングルモードＵ字状光導波管２１とさらにここではＵ字状光導波管２１内で誘導されるビームの分割器を形成するＹ接合とを含む第２のガラス基板とが組み合わせられる。上に示した部品のハイブリッド集積回路内の集積化は、ソースビームと干渉ビームとのシングルモード／偏光濾過と、光ファイバコイル内を進むビームの複屈折変調とを可能にする一方でインラインサニャック干渉計システムの嵩を低減することを可能にする。光ファイバのすべての端はハイブリッド集積回路２００の同じ側に配置される。有利には、光ファイバのこれらの端は、ハイブリッド集積回路の一方の側で固定されたＶ字状支持体（すなわちＶ字型溝）８０内に配置される。Ｖ字状支持体８０は、小さな嵩であり、そしてハイブリッド集積回路２００の光導波管に対する光ファイバの位置決めを改善する。

【0094】

方法
本開示はまた、ループ又はインライン光ファイバ干渉計のための干渉計測法方法を提案する、本方法は以下の工程を含む：
－ ソースビーム１００を発射すること；
－ ソースビーム１００を第１の基板１の少なくとも１つの偏光入出力光導波管１０内に注入するために、上に述べたいくつかの実施形態の１つに従って説明したハイブリッド集積回路を使用すること；
－ ソースビームを第２の基板２のＵ字状光導波管２１内へ誘導しシングルモード濾過すること；
－ ソースビームをＵ字状光導波管２１から平面導波路Ｙ接合２６の共通枝路へ送信すること；
－ ソースビームをＹ接合２６の二次分岐内に誘導された第１及び第２の二次ビームへ分割すること；
－ 第１及び第２それぞれの二次ビームをＹ接合の第１及び第２それぞれの二次分岐から第１の基板１の第１及び第２それぞれの光導波管へ送信すること；
－ 第１及び第２それぞれの二次ビームをＹ接合の第１及び第２それぞれの二次分岐から光ファイバコイルの少なくとも一端へ送信すること；
－ 第１の基板１の第１及び第２それぞれの光導波管上の光ファイバコイル内の伝搬後２つの二次ビームを受信すること；
－ Ｙ接合２６内に干渉ビームを形成すること；
－ 干渉ビームを第２の基板２のＵ字状光導波管２１内へ誘導しシングルモード濾過すること；
－ 干渉ビームを検出すること。

【0095】

本方法は、小さな嵩、低重量及び低減された製造コストの単一平面ハイブリッド集積回路によりいくつかの機能（シングルモード及び偏光濾過、光ビームの分割及び再合成、位相変調）を組み合わせることを可能にする。

【図1A】

【図1B】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】