雑音除去手段を全て含む導波路型デバイス構成受動型共振方式光ファイバジャイロの試作

1995 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 05555111
• 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, 教授 (60126159)
• 研究分担者: 山下 真司 東京大学, 大学院・工学系研究科, 講師 (40239968)
• キーワード: 光ファイバジャイロ / 共振方式光ファイバジャイロ / 光集積回路 / ナビゲーション / 光ファイバセンサ

研究概要

次世代光ファイバジャイロとして注目される[受動型共振方式光ファイバジャイロ]の光学系を、全て導波路型あるいは光ファイバ型デバイスにより構成し、小型・安定化を図るとともに、この系に申請者が独自に開発してきた雑音低減手法を盛り込むための検討を行うことが本研究の目的である。光がジャイロ系内で常に導波路中にあることは、まず耐環境性向上にとって必須であり、本試作は実用化に向けての重要かつ不可欠なステップといえる。最終年度である本年度は、以下のような成果をあげ、研究をとりまとめた。
1.本研究において発明したデジタルセロダイン方式共振型光ファイバジャイロの実験系を完成させた。本方式は、共振型光ファイバジャイロの信号処理にとって不可欠な入力光の周波数制御を光位相変調器をD/A変換器出力である階段状波形で駆動することにより行うという独自の手法である。本実験系は、干渉方式光ファイバジャイロ用に実用化されている光集積回路であるI-FOGチップを導入し、光導波路型/光ファイバ型デバイス構成となっている。I-FOGチップ中の2つの位相変調器を上記デジタルセロダイン波形で駆動し、実際にジャイロに加えた回転による共振周波数変化を、この駆動波形のパラメータに帰還して補償し、零位法により回転検出を行うことに成功した。
2.デジタルセロダイン方式は、その駆動波形を論理回路で合成できることを示した。また、7桁という広いダイナミックレンジを12ビット程度のA/D、D/A変換器で達成できることも示した。更に、駆動波形を変形・制御することで、[後方レ-リ散乱誘起雑音]および[光カー効果誘起雑音]への対策が施せることも明らかにした。尚、本実験系には[偏波状態変動誘起雑音の低減手法]、[ファラデー効果誘起雑音の低減手法]も盛り込まれている。
3.やはり本研究において発明した、ねじり単一モード光ファイバを用いた新しい共振器の実験系を作成し、良好な特性を得た。

研究成果

• [文献書誌] C-X. Shi and K. Hotate: "“Bias of a resonator fiber optic gyro composed of a polarization-maintaining fiber ring resonator with the photoinduced birefringent grating"" Journal of Lightwave Technology. 13. 1853-1857 (1995)
• [文献書誌] K. Hotate and T. Ito: "“A fiber-ring-resonator with stable eigenstate of polarization using twisted singlemode optical fiber"" In Proc. CLEO/Pacific Rim′95. 2 (1995)
• [文献書誌] K. Hotate: "“Recent research and application of fiber optic gyros"〈Invited〉" In Proc. 20th Australian Conference on Optical Fiber Technology. 367-370 (1995)
• [文献書誌] K. Hotate: "“Future evolution of fiber optic gyros"〈Invited〉" In Proc. International Conference on Optical Fiber Sensors. (発表予定). (1996)
• [文献書誌] K. Hotate and M. Harumoto: "“Resonator fiber optic gyro using digital serrodyne modulation"" In Proc. International Conference on Optical Fiber Sensors. (発表予定). (1996)
• [文献書誌] T. Ito and K. Hotate: "“A closed-loop operation in the resonator fiber optic gyro using Faraday effect with a twisted single-mode-fiber resonator"" In Proc. 20th Anniversary Conference:Fiber Optic Gyros SPIE. (発表予定). (1996)
• [文献書誌] 保立和夫: "光ファイバジャイロ「光波センシングとレーザ」5章4-4" コロナ社(出版予定), (1996)