複数の雑音低減および機能向上手法を具備したブリルアン方式光ファイバジャイロの試作

1998 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 08555099
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 保立 和夫 東京大学, 大学院・工学系研究科, 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, 助教授 (40239968)
• キーワード: 光ジャイロ / ブリルアン散乱 / 光ファイバレーザ / 光ファイバジャイロ / ブリルアン方式光ファイバジャイロ / ナビゲーション

研究概要

ブリルアン方式光ファイバジャイロは、従来のジャイロと異なり入力回転に比例した周波数を出力として得る方式であり、大幅に簡素化された光学系で7桁という広いダイナミックレンジへの要求を満たす出力形態が実現できるところから、次世代型光ファイバジャイロとして期待されている。本年度は、3年間にわたる本研究の最終年度である。
まず、ブリルアン方式光ファイバジャイロの研究をとりまとめた。具体的には、安定化した実験系により、本ジャイロの最大の誤差要因であるロックイン現象、並びに光カー効果誘起バイアスを観測することに成功した。さらに、ロックイン現象の挙動把握を深め、ロックイン領域近辺においてビート信号が歪むことを実験および理論面から明らかにした。そして、誘導ブリルアン散乱を起こさせるために光ファイバリング共振器に入射させる片回りのポンプ光に強度変調を加えることにより光カー効果誘起バイアスを変調してロックイン現象を解除するという、新たに提案した手法を実験系に適用した。この手法の有効性を確認することにも成功している。本年度は、これら成果の公表も進めている。
さらに、受動型共振方式光ファイバジャイロの新しい信号処理方式として提案したデジタルセロダイン方式について、雑音除去手法とクローズループ構成にする際の量子化誤差対策を盛り込んだ実験系により、地球の回転速度をも検出可能な高い感度を達成した。また、干渉方式光ファイバジャイロにおけるファラデー効果誘起ドリフトの汎用表現式の導出・公表をしたのに続いて、この表現式の有効性を確認する実験にも成功し、さらにこれら検討からファラデー効果誘起ドリフトの低減法を考案した。また、ガラス基板光導波路によりモノリシック集積化した共振方式光ジャイロの研究も進め、導波路内での後方散乱光が誘起する雑音を除去する独自手法の有効性を実験的に確認することにも成功している。

研究成果

• [文献書誌] T.Saida and K.Hotate: "General formula describing drift of interferometer fiber-optic gyro due to Faraday effect : Reduction of the drift in twin-depo-I-FOG" Jor.of Lightwave Technology. 17・2(採録決定済). (1999)
• [文献書誌] 保立 和夫: "光ファイバジャイロの実用化と次世代技術の展開" レーザー研究. 26・4. 297-303 (1998)
• [文献書誌] 保立 和夫: "光ファイバジャイロの現状と将来展望" 光学. 27・7. 352-359 (1998)
• [文献書誌] K.Hotate and S.Yamashita: "Behavior of lock-in Phenomenon and the manner to overcome it in Brillouin fiber optic gyro" SPIE Fiber Optic and Laser sensors and Applications. 57-65 (1998)
• [文献書誌] K.Suzuki, K.Takiguchi and K.Hotate: "Integrated optical ring-resonator gyro using silica planar lightwave circuit" SPIE Fiber Optic and Laser sensors and Applications. 66-75 (1998)
• [文献書誌] K.Hotate and G.Hayashi: "Resonator fiber optic gyro using digital serrodyne modulation-Method to reduce the noise induced by the backscattering and closed-loop operation..." Intern.Conf.on Optical Fiber Sensors (OFS-13). (採録決定済). (1999)