受動型共振方式光ジャイロ中での偏波結合によるドリフトの総合的把握と除去手法の研究

1990 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 02650024
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 保立 和夫 東京大学, 先端科学技術研究センター, 助教授 (60126159)
• 研究分担者: 大越 孝敬 東京大学, 先端科学技術研究センター, 教授 (70010709)
• キーワード: 光ファイバ-ジャイロ / コヒ-レント光センシング / 慣性航法

研究概要

高いフィネスの光ファイバリング共振器を用い、数mの光ファイバ長で高性能な絶対回転センサが実現できる受動型リング共振方式光ファイバジャイロに関して、研究代表者らは系統的に研究を進めてきた。本研究では、光ファイバ共振器中で生じる偏波結合が引き起こす出力ドリフトを、現実的なモデルにより詳細に解析・把握して、簡便かつ有効な対策の探求を行うことを目的としている。
申請者らは、偏波維持光ファイバで構成した共振器のリ-ドファイバ部分に光ファイバ偏光子を挿入することにより、ドリフトの低減が可能であることを提案した。本年度は、偏波変動誘起ドリフトを厳密に解析できる汎用性の高いソフトウエアの開発を進め、これを用いて、本方法がドリフト低減効果を有することを具体的に評価することに成功した。しかし同時に、低減効果を十分なものとするためには、偏光子の消光比として高い値が要求されることも判明した。そこで、より簡便な手法の研究も手掛けた。最近、偏波維持光ファイバ共振器中でその偏波軸を90度ねじって接続すると、共振特性が安定してドリフト低減に効果があるとの指摘がある。筆者らは、前述の汎用ソフトウエアを用いて、この手法のドリフト低減効果を定量評価することに初めて成功した。共振器のフィネス、接続部での角度ずれ、温度変動等に対する本手法の許容度も評価し、現在の共振器作成技術で、航空機の慣性航法に適合する高性能が十分に達成可能であることを突き止めた。
現在、上記手法を導入した実験系を構成中である。その際、共振器長の温度変化を帰還制御する新しい手法も考察・導入して、既に地球自転程度の検出性能を長時間にわたって維持することに成功している。また、この系により、光ファイバ中での光カ-効果が引き起こす雑音を実験的に検証することにも初めて成功した。

研究成果

• [文献書誌] 保立 和夫: "光の波長・位相制御技術による光センシング" 電子情報通信学会論文誌 CーI(招待論文). J73ーCーI. 207-215 (1990)
• [文献書誌] 保立 和夫: "光ファイバとその応用ーIX 光ファイバ応用部品(2) 光ファイバジャイロへの応用" 光学. 19. 472-480 (1990)
• [文献書誌] K.Hotate: "Noise sources and countermeasures in Optical Passive RingーResonator Gyro" 7th Intern.Conf on Optical Fiber Sensors 〈Invited〉. 11-17 (1990)
• [文献書誌] K.Takiguchi,K.Hotate: "Partially DigitalーFeedback Scheme and Evaluation of Optical KerrーEffect Induced Biasin Optical Passive RingーResonator Gyro" 7th Intern.Conf.on Optical Fiber Sensors. 23-26 (1990)
• [文献書誌] T.Okoshi: "Recent Topics in Coherent Optical Fiber Communications Research" IEICE TRANSACTIONS E〈Invited〉. E74. 75-83 (1990)
• [文献書誌] K.Takiguchi,K.Hotate: "Evaluation of the Output Error in an Optical Passive RingーResonator Gyro with a 90ﾟ PolarizationーAxis Rotation in the PolarizationーMaintaining Fiber Resonator" Photonics Technology Letters. 3. (1991)
• [文献書誌] 保立 和夫(分担): "光波センシングの基礎と応用(5.4「光ファイバジャイロ」)" オ-ム社, 468 (1990)
• [文献書誌] 保立 和夫(分担): "現代計測技術の基礎知識(「ファイバジャイロ」)" 丸善,