総合的な雑音低減手法を施した受動型リング共振方式光ファイバジャイロの試作研究

1989 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 63850076
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 保立 和夫 東京大学, 光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, 光端科学技術研究センター, 助手 (70199115) ; 東口 實 東京大学, 光端科学技術研究センター, 教授 (30013626) ; 大越 孝敬 東京大学, 光端科学技術研究センター, 教授 (70010709)
• キーワード: 受動型リング共振方式光ジャイロ / 光ファイバジャイロ / 光ジャイロ / 光ファイバセンサ / コヒ-レント光センサ

研究概要

本研究では、筆者らが継続して研究を進めてきた「受動型リング共振方式光ファイバジャイロ」の実験系を構成して、これに種々の雑音低減策を施してその有効性を検証し、性能向上のための指針を明確にする検討を行った。雑音要因の理論的検討も実験的検討と平行して進めた。
本年度は、残存する最大の雑音要因である共振器中での偏波結合の問題を詳細に研究した。偏波維持光ファイバで構成した共振器中のスプライス部分に僅かに偏波軸ずれがあっても、極めて大きなドリフトが生じ得ることを解析し、その解決策として共振器のリ-ドファイバ部分に偏光子を設ける手法を提言し、これを実験系に組み込んだ。さらに、最近米国の研究者から提案のあった、上記スプライス部分で偏波軸を90度ねじる手法について、筆者ら独自の解析手法によりそのドリフト低減効果光学系作成時の各パラメ-タへの許容度等を評価し、本方法の有効性を定量的に初めて検証することに成功した。また、光カ-効果によるジャイロドリフトについての初めての実験的検証にも成功している。
本ジャイロ系と類似の干渉計技術の応用についての研究も進め、本ジャイロの研究にフィ-ドバックすることができた。光ヘテロダイン方式ファイバジャイロのドリフト低減、mm以下の高空間分解能を有する新しい反射光分布計測法、光ファイバセンサの多点化、長尺光ファイバ伝搬光の高安定・高感度コヒ-レント受信方式の提案・検討等である。また、ジャイロを含むシステム側からの要求把握に関する研究も行えた。
本研究を通じて得られた、地球自転速度を上回る分解能、これと同等の安定性は、本形式の光ファイバジャイロとして現状で世界最高グレ-ドの性能であり、かつ主要な雑音要因の除去手法にも目途がえられたことから、受動型リング共振方式光ファイバジャイロの高性能化への指針を得るという本研究の目的を達成できたものと考えている。

研究成果

• [文献書誌] D.T.Jong,K.Hotate: "Frequency division multiplication of optical fiber sensors using an optical delay loop with a frequency shifter" OSA,Applied Optics. 28. 1289-1297 (1989)
• [文献書誌] Y.H.Cheng,T.Okoshi: "Phase-noise-cancelling dual-frequency heterodyne optical fibre communication system" IEE,Electronics Letters. 25. 835-836 (1989)
• [文献書誌] T.Okoshi,A.Hirose,K.Kimura: "A simple experiment elusidating the duality of light as wave and photon" optics communications. 72. 7-12 (1989)
• [文献書誌] 保立和夫: "半導体レ-ザとコヒ-レント光センシング" 日本材料学会,機械科学. 26. 137-142 (1989)
• [文献書誌] W.P.Liu,M.Higashiguchi: "Application of optimal control to initial alignment ofstrapdown inertial navigation system(INS)" Trans.Japan Society of Aeronautics and Space. 32. 67-78 (1989)
• [文献書誌] K.Hotate,O.Kamatani: "Reflectometry by meams of optical-coherence modulation" IEE,Electronics Letters. 25. 1503-1505 (1989)
• [文献書誌] T.Okoshi,S.Yamashita: "Double-stage phase-diversity(DSPD)experiment using 100Mbit/s FSK coherent optical communication system" IEE,Electronics Letters. 25. 1512-1513 (1989)
• [文献書誌] 石藤,島田,東口: "高速道路でのGPSに関する自動車走行実験結果" 電子情報通信学会論文誌B=II. J72B-II. 557-564 (1989)
• [文献書誌] 保立和夫: "光ファイバジャイロ" 計測自動制御学会,計測と制御. 29. 68-74 (1990)
• [文献書誌] K.Hotate,K.Takiguchi,A.Hirose: "Adjustment-free method to eliminate the noise induced by the backscattering in an Optical Passive Ring-Resona-tor Gyro" IEEE.,Photonics Technolgy Letters. 2. 75-77 (1990)
• [文献書誌] 保立和夫: "光ファイバジャイロ-干渉方式と共振方式の研究開発状況-" 電子情報通信学会誌. 73. 2 (1990)
• [文献書誌] K.Hotate,S.Samukawa: "Drift reduction in an optical heterodyne fiber qyro" OSA,Applied Optics. 29. March (1990)
• [文献書誌] K.Takiguchi,K.Hotate: "Manner to reduce the bias of Optical Passive Ring-Resonator Gyro caused by the misalignment of the polari-zation axis in the resonator" submitted to IEEE.,Jour Lightwave Technology. submitted in Nov.1989.
• [文献書誌] K.Hotate.K,Takiguchi,A.Hirose: "Adjustment-free method to elimlnate the noise induced by the backscattering in an Optical Passive Ring-Resona-tor Gyro" IOOC'89. 20D3-2. (1989)
• [文献書誌] S.Yamashita,T.Okashi: "Sensitivity penalty due to optical circuit imbalance in double-stage phase-diversity(DSPD)receiver:Theory and experiment" ECOC'89. PAD-5. (1989)
• [文献書誌] T.Okashi: "Recent progress in coherent optical communications:With enphasis on diversity techniques" URSI-ISSSE'89. (1989)
• [文献書誌] K.Hotate,O.Kamatani: "Reflectometry with high spatial resolution and no moving part by means of source-coherence modulation" OFS-6'89. 64-70 (1989)
• [文献書誌] K.Hotate.K,Takiguchi,M.Murakami: "Bias of an Optical Passive Ring-Resonator Gyro due to the misalignment of the polarization axis in the resona-tor formed by the polarization maintaining fiber" OFS-6'89. 94-100 (1989)
• [文献書誌] D.T.Jong,K.Hotate: "Optical fiber intermerometric sensor with immunity from environmental distrubace induced in the lead-fiber" OFS-6'89. 313-320 (1989)
• [文献書誌] K.Hotate,O.Kamatani: "Optical signal processing for reflectometry with high sptial-resolution by synthesis of coherence function" to be presented at Intern.Topical Meeting on Optical Computing,OC'90. 10H3. (1990)
• [文献書誌] K.Hotate,O.Kamatani: "Optical Coherence Domain Reflectometry by synthesis of coherence function" to be presented at Optoelectronics Conference OEC'90(invited). (1990)
• [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-I(招待論文). J73-C-I. 5 (1990)
• [文献書誌] 大越孝敬,国本勝就: "光ファイバの基礎(田中俊一編「光波利用センシング」3.1節)" オ-ム社, (1990)
• [文献書誌] 保立和夫,東口實: "光ファイバジャイロ(田中俊一編「光波利用センシング」5.4節)" オ-ム社, (1990)
• [文献書誌] 保立和夫: "光ファイバセンサへの応用(「半導体レ-ザと光計測」の4.5節)" 日本分光学会, (1990)