受動型共振式光ジャイロによる航空機慣性航法に適合した高性能達成のための総括的研究

1992 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 03452087
• 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: 廣瀬 明 東京大学, 先端科学技術研究センター, 講師 (70199115)
• キーワード: 光計測 / コヒーレント光センシング / 光ジャイロ / 光ファイバジャイロ / 航法 / 受動型リング共振方式光ジャイロ

研究概要

受動型リング共振方式光ファイバジャイロの分解能および零点安定性の制限要因である、光ファイバリング共振器中での偏波変動および光カー効果に対する独自の対策、並びに共振点捕捉用の負帰還制御を高性能化する独自の手法を施した実験系を構成して、航空機の慣性航法用に適合する高性能を実現するための具体的な指針を得ることが本研究の目的である。今年度は、光ファイバ共振器中での偏波変動によるドリフトを低減するために、偏波維持光ファイバ共振器による独自の手法と、共振器を単一偏波光ファイバで構成する手法について理論的に検討・発表した。更に、微小回転入力時に生じる入出力間の非線形性(ロックイン現象)を光ファイバ共振器が示す光カー効果を用いて解除できることを提案し、実験的に検証して発表した。これらの検討を基に構成した実験系により得られた零点安定性 約10^<-5>rad/秒 は世界的にも最高のグレードである。更に本年度は、高価な偏波維持光ファイバを用いずに、通常の単一モード光ファイバを用いて構成した共振器においても、その偏波変動誘起ドリフトを低減できる独自の手法を発明した。これは単一モード光ファイバを捩ることにより生じる円複屈折性を積極的に活用したものであり、その機能を解析的に証明するとともに、計算機シミュレーションにより性能制限要因の振る舞いを把握することに成功した。実現可能なパラメータにより高い性能が達成可能である。また、光ファイバリング共振器に比較的強い光を入射すると内部で誘導ブリルアン散乱光が生じ、これがレーザ発振を始める。この効果によりリングレーザジャイロが構成可能になる。この方式に関しても、偏波変動の影響を中心に、出力安定化の研究を進めた。
上記のように多くの成果を挙げることができ、本研究の目的を達成し得たと考えている。

研究成果

• [文献書誌] K.Takiguchi K.Hotate: "Bias of an optical passive ring-resonator gyro caused by the misalignment of the polarization-axis in the polarization maintaining fiber resonator" IEEE Jour.of Lightwave Technology. 10. 514-522 (1992)
• [文献書誌] K.Takiguchi K.Hotate: "Removal of lock-in phenomenon in optical passive ring-resonator gyro using optical Kerr-effect in fiber resonator" IEEE Photonics Technology Letters. 4. 810-812 (1992)
• [文献書誌] 保立 和夫: "光ファイバセンサ" 日本機械学会誌. 95. 1064-1068 (1992)
• [文献書誌] 保立 和夫: "光ファイバジャイロ" レーザ研究. 21. (1993)
• [文献書誌] K.Takiguchi K.Hotate: "Reduction of polarization-fluctuation induced error in an optical passive ring-resonator gyro by using a single-polari-zation optical fiber" IEEE jour.of Lightwave Technology. 11. (1993)
• [文献書誌] K.Hotate: "Fiber optic gyro:Technologies and Applications in Japan 〈Invited〉" 9th Int.Conf on Optical Fiber Sensors( OFS'93). (1993)
• [文献書誌] A.Hirose: "Dynamics of fully complex-valued neural networks" Electronics Letters. 28. 1492-1494 (1992)
• [文献書誌] A.Hirose: "Continous complex-valued back-propagation learning" Electronics Letters. 28. 1854-1855 (1992)
• [文献書誌] 保立 和夫: "半導体レーザと光計測 4.5節 光ファイバセンサへの応用 (山口一郎、角田義人 編)" 日本分光学会, 186(141-161 (1992)
• [文献書誌] 保立 和夫: "光ファイバセンサ (光エレクトロニクス事典の1節)" 産業調査会(光産業技術振興協会監修), 798(207-217 (1992)
• [文献書誌] 保立 和夫: "光ファイバセンサ (次世代光テクノロジー集成の1節)" オプトロニクス社, 404(321-329 (1992)