光ファイバージャイロスコープ

光ファイバージャイロスコープ( FOG ) は、サニャック効果を利用して方向の変化を感知し、機械式ジャイロスコープの機能を果たします。ただし、その動作原理は、最長 5 キロメートル (3 マイル) の 光ファイバーコイルを通過した光の干渉に基づいています。

レーザーからの 2 つのビームが同じファイバーに反対方向に注入されます。サニャック効果により、回転に逆らって移動するビームは、もう一方のビームよりもわずかに短い経路遅延を経験します。結果として生じる差動位相シフトは干渉計によって測定され、角速度の 1 つの成分が干渉パターンのシフトに変換され、測光的に測定されます。

ビーム分割光学系は、レーザーダイオード（または他のレーザー光源）からの光を、多数の光ファイバーで構成されたコイルを通って時計回りと反時計回りの両方向に伝播する 2 つの波に分割します。サニャック効果の強さは、閉じた光路の有効面積に依存します。これは、単にループの幾何学的面積ではなく、コイルの巻き数によっても増加します。FOG は、1976 年に Vali と Shorthill ^[1]によって初めて提案されました。FOG のパッシブ干渉計型 (IFOG) と、より新しい概念であるパッシブ リング共振器 FOG (RFOG) の両方の開発が、世界中の多くの企業や施設で進められています。^[2]

FOG は、振動、加速、衝撃に対する軸間感度がないため、極めて正確な回転速度情報を提供します。従来の回転質量ジャイロスコープや共振/機械式ジャイロスコープとは異なり、FOG には可動部品がなく、動きに対する慣性抵抗に依存しません。したがって、FOG は機械式ジャイロスコープの優れた代替品です。FOG は、その本質的な信頼性と長寿命のため、高性能宇宙アプリケーション^[3]や軍事慣性航法システムに使用されています。

FOG は通常、リング レーザー ジャイロスコープよりも高い解像度を示します。^[要出典]

FOG は、オープンループ構成とクローズドループ構成の両方で実装されます。

他のすべてのジャイロスコープ技術と同様に、詳細な FOG 設計に応じて、FOG では初期キャリブレーション (どの表示が角速度ゼロに対応するかの判断) が必要になる場合があります。

一部のFOG設計は振動に多少敏感です。^[4]しかし、多軸FOGと加速度計を組み合わせ、全球測位衛星システム（GNSS）データとハイブリッド化すると、衝撃が緩和され、105mmおよび155mm榴弾砲の砲照準システムを含む高衝撃環境に適したFOGシステムになります。

• 姿勢および方位基準システム
• 半球形共振器ジャイロスコープ
• 慣性計測ユニット
• 慣性航法
• 振動構造ジャイロスコープ
• 光ヘテロダイン検出
• リングレーザージャイロスコープ
• 量子ジャイロスコープ

• アンソニー・ローレンス『現代の慣性技術：航行、誘導、制御』、シュプリンガー、第11章および第12章（169～207ページ）、1998年。ISBN 0-387-98507-7。 
• Pavlath, GA (1994). 「光ファイバージャイロスコープ」。LEOS'94議事録。第 2 巻。pp.  237– 238。doi :10.1109/ LEOS.1994.586467。ISBN 0-7803-1470-0. S2CID  117215647。
• RPG Collinson、『Introduction to Avionics Systems』 、2003 Kluwer Academic Publishers、ボストン。ISBN 1-4020-7278-3。 
• José Miguel López-Higuer、「光ファイバーセンシング技術ハンドブック」、2000 年、John Wiley & Sons Ltd.
• Hervé Lefèvre、『The Fiber-Optic Gyroscope』、 1993 年、Artech House。ISBN 0-89006-537-3。