光ファイバジャイロ

光ファイバジャイロスコープは、さまざまな光ファイバセンサーの中で最も有望な光ファイバ角速度センサーです。光ファイバジャイロスコープは、リングレーザージャイロスコープと同様に、機械的な可動部品がなく、ウォームアップ時間がなく、加速が鈍感で、ダイナミックレンジが広く、デジタル出力があり、サイズが小さいという利点があります。さらに、光ファイバージャイロスコープは、高コストやブロッキング現象など、リングレーザージャイロスコープの致命的な欠点も克服します。したがって、光ファイバージャイロスコープは多くの国で高く評価されています。低精度の民間光ファイバージャイロスコープは、西ヨーロッパで少量生産されています。 1994年には、アメリカのジャイロスコープ市場での光ファイバージャイロスコープの売上高は49％に達し、ケーブルジャイロスコープは2位（売上高の35％を占める）になると推定されています。

光ファイバジャイロスコープの動作原理は、サニャック効果に基づいています。サニャック効果は、慣性空間に対して回転する閉ループ光路を伝搬する光の一般的な関連効果です。つまり、同じ閉光路の同じ光源から放出された同じ特性の2つの光線が反対方向に伝搬します。 。最後に、同じ検出ポイントにマージします。
閉じた光路の平面に垂直な軸の周りの慣性空間に対して回転角速度がある場合、光ビームが順方向と逆方向に移動する光路が異なり、光路の違いが生じます。光路差は回転角速度に比例します。 。したがって、光路差とそれに対応する位相差の情報がわかれば、回転角速度を求めることができます。

電気機械式ジャイロスコープやレーザージャイロスコープと比較すると、光ファイバージャイロスコープには次のような特徴があります。
（1）部品点数が少なく、頑丈で安定しており、衝撃や加速に対する強い耐性があります。
（2）コイル状のファイバーが長いため、レーザージャイロスコープよりも検出感度と分解能が数桁向上します。
（3）機械的な伝達部品がなく、摩耗の問題がないため、長寿命です。
（4）集積光回路技術の採用が容易で、信号が安定しており、デジタル出力に直接使用でき、コンピュータインターフェースに接続できます。
（5）光ファイバの長さやコイル内の光の周期的な伝播回数を変えることで、さまざまな精度を実現し、広いダイナミックレンジを実現できます。
（6）コヒーレントビームは伝搬時間が短いため、原則として予熱せずに瞬時に起動できます。
（7）リングレーザージャイロスコープと一緒に使用して、さまざまな慣性航法システムのセンサー、特にストラップダウン慣性航法システムのセンサーを形成できます。
（8）シンプルな構造、低価格、小型、軽量。

分類
動作原理によると：
第一世代の光ファイバジャイロスコープである干渉光ファイバジャイロスコープ（I-FOG）は、現在最も広く使用されています。マルチターン光ファイバーコイルを使用して、サニャック効果を高めます。マルチターンシングルモード光ファイバコイルで構成されるデュアルビームトロイダル干渉計は、より高い精度を提供でき、必然的に全体の構造をより複雑にします。
共振光ファイバジャイロスコープ（R-FOG）は、第2世代の光ファイバジャイロスコープです。リング共振器を使用してSAGNAC効果を強化し、周期的な伝搬を使用して精度を向上させます。したがって、より短いファイバーを使用できます。 R-FOGは、共振空洞の共振効果を高めるために強力なコヒーレント光源を使用する必要がありますが、強力なコヒーレント光源は多くの寄生効果ももたらします。これらの寄生効果をどのように排除するかが、現在の主な技術的障害です。
刺激型ブリルアン散乱光ファイバジャイロスコープ（B-FOG）である第3世代の光ファイバジャイロスコープは、前の2世代を改良したものであり、まだ理論的な研究段階にあります。
光学系の構成に応じて：一体型光学タイプと全ファイバータイプの光ファイバージャイロスコープ。
構造に応じて：単軸および多軸光ファイバージャイロスコープ。
ループタイプ別：開ループ光ファイバージャイロスコープと閉ループ光ファイバージャイロスコープ。

1976年の発売以来、光ファイバージャイロスコープは大きく発展してきました。ただし、光ファイバジャイロスコープにはまだ一連の技術的な問題があり、これらの問題は光ファイバジャイロスコープの精度と安定性に影響を与えるため、その幅広いアプリケーションが制限されます。主に含まれています：
（1）温度過渡の影響。理論的には、リング干渉計の2つの逆伝播光路は同じ長さですが、これはシステムが時間とともに変化しない場合にのみ厳密に当てはまります。実験によると、位相誤差と回転速度測定値のドリフトは、温度の時間微分に比例します。これは、特にウォームアップ期間中は非常に有害です。
（2）振動の影響。振動も測定に影響します。コイルの堅牢性を確保するには、適切なパッケージを使用する必要があります。内部の機械設計は、共振を防ぐために非常に合理的でなければなりません。
（3）分極の影響。現在、最も広く使用されているシングルモードファイバは、デュアル偏波モードファイバです。ファイバの複屈折により寄生位相差が生じるため、偏光フィルタリングが必要です。偏光解消ファイバは偏光を抑えることができますが、コストの増加につながります。
トップのパフォーマンスを向上させるために。さまざまな解決策が提案されています。光ファイバジャイロスコープのコンポーネントの改善、および信号処理方法の改善を含みます。