JPH0439618A - 光位相変調器 - Google Patents
光位相変調器Info
- Publication number
- JPH0439618A JPH0439618A JP2148294A JP14829490A JPH0439618A JP H0439618 A JPH0439618 A JP H0439618A JP 2148294 A JP2148294 A JP 2148294A JP 14829490 A JP14829490 A JP 14829490A JP H0439618 A JPH0439618 A JP H0439618A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- piezoelectric vibrator
- optical phase
- phase modulator
- optical fiber
- cylindrical
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)
- Gyroscopes (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、光ファイバを用いて高精度の計測を行う光フ
ブイバジャイロ等といった光フアイバセンサに用いられ
る、光フアイバ形の光位相変調器に関するものである。
ブイバジャイロ等といった光フアイバセンサに用いられ
る、光フアイバ形の光位相変調器に関するものである。
従来の技術
従来、このような目的に用いられる光位相変調器として
は、ニオブ酸リチウム等の誘電体基板上に光導波路と電
極とを形成してなる導波路形の光位相変調器と、円柱状
の圧電振動子に光ファイバを巻いた光フアイバ形の光位
相変調器の２種類がある。このうち、光フアイバ形光位
相変調器は、どちらも光ファイバを主要構成要素として
いるため、例えば光フアイバジャイロのような光フアイ
バセンサとの光学的結合が極めて容易であるという、導
波路形光位相変調器にはない優れた特徴をもっている。
は、ニオブ酸リチウム等の誘電体基板上に光導波路と電
極とを形成してなる導波路形の光位相変調器と、円柱状
の圧電振動子に光ファイバを巻いた光フアイバ形の光位
相変調器の２種類がある。このうち、光フアイバ形光位
相変調器は、どちらも光ファイバを主要構成要素として
いるため、例えば光フアイバジャイロのような光フアイ
バセンサとの光学的結合が極めて容易であるという、導
波路形光位相変調器にはない優れた特徴をもっている。
また、この光フアイバ形光位相変調器は、構造が簡単で
、製作も容易である利点もある。
、製作も容易である利点もある。
第３図は前述した従来の光フアイバ形光位相変調器の概
念図であり、図中、符号２１は円柱状圧電振動子で、直
径方向に振動する。そして、２２は前記円柱状圧電振動
子２１の外周にきつく数回巻かれた光ファイバであり、
位相変調しようとする光を前記光ファイバの一方の端か
ら入射させ、他方から位相変調された光を取り出す。ま
た、２３と２４は変調信号電圧が印加される電極で、こ
れらに変調信号電圧を両電極間に印加すると、圧電撮動
子２１は直径方向に振動し、周囲に巻かれた光ファイバ
２２に長さ方向の応力と歪を誘起する。したがって、こ
の応力・歪により光ファイバ２２の実効屈折率と長さが
わずかに変化するので、光位相変調器を光が通過する時
間が変調信号電圧に対応して変化して、結果的に位相変
調が行われる。
念図であり、図中、符号２１は円柱状圧電振動子で、直
径方向に振動する。そして、２２は前記円柱状圧電振動
子２１の外周にきつく数回巻かれた光ファイバであり、
位相変調しようとする光を前記光ファイバの一方の端か
ら入射させ、他方から位相変調された光を取り出す。ま
た、２３と２４は変調信号電圧が印加される電極で、こ
れらに変調信号電圧を両電極間に印加すると、圧電撮動
子２１は直径方向に振動し、周囲に巻かれた光ファイバ
２２に長さ方向の応力と歪を誘起する。したがって、こ
の応力・歪により光ファイバ２２の実効屈折率と長さが
わずかに変化するので、光位相変調器を光が通過する時
間が変調信号電圧に対応して変化して、結果的に位相変
調が行われる。
発明が解決しようとする課題
前述したように優れた特徴をもつファイバ形光位相変調
器にも、次のような欠点がある。即ち、従来のファイバ
形光位相変調器は、その形状によって決まる振動モード
の共振周波数がいくつか存在し、そのため変調特性が平
坦ではない。例えば、圧電振動子２１に印加する振幅電
圧一定の変調信号の周波数と、光位相変調器を通過する
光の位相変位量の振幅の関係は、第４図のようになるけ
れども、この変調周波数特性曲線には、圧電振動子２１
の振動モードに関係した顕著な共振特性が現れている。
器にも、次のような欠点がある。即ち、従来のファイバ
形光位相変調器は、その形状によって決まる振動モード
の共振周波数がいくつか存在し、そのため変調特性が平
坦ではない。例えば、圧電振動子２１に印加する振幅電
圧一定の変調信号の周波数と、光位相変調器を通過する
光の位相変位量の振幅の関係は、第４図のようになるけ
れども、この変調周波数特性曲線には、圧電振動子２１
の振動モードに関係した顕著な共振特性が現れている。
つまり、このような平坦ではな−・変調周波数特性では
、任意の波形で光の位相を変調し、高度な信号処理で高
精度の光計測を行うことはできないといった課題がある
。
、任意の波形で光の位相を変調し、高度な信号処理で高
精度の光計測を行うことはできないといった課題がある
。
本発明の課題は、前述した従来のファイバ形光位相変調
器のこのような欠点をなくし、平坦な光位相変調特性を
実現し、ファイバ形光位相変調器がもつ光フアイバセン
サとの結合が容易で、製作も容易といった優れた特徴を
充分に活用できるファイバ形光位相変調器を得るにある
。
器のこのような欠点をなくし、平坦な光位相変調特性を
実現し、ファイバ形光位相変調器がもつ光フアイバセン
サとの結合が容易で、製作も容易といった優れた特徴を
充分に活用できるファイバ形光位相変調器を得るにある
。
課題を解決するための手段
この課題を達成するための本発明第一の態様によれば、
対称軸あるいは対称面を持たない筒状の圧電振動子の内
・外側に電極を形成し、外周に光ファイバを巻いたこと
を特徴とする光位相変調器が提供される。
対称軸あるいは対称面を持たない筒状の圧電振動子の内
・外側に電極を形成し、外周に光ファイバを巻いたこと
を特徴とする光位相変調器が提供される。
また、本発明の第二の態様によれば、外形が円柱状の圧
電振動子の内部に、前記円柱と中心軸を同一とする円柱
状空洞とは異なる空洞を形成されかつ肉厚が均一ではな
い筒状の圧電振動子の内・外側に電極を形成し、同圧電
振動子の外周に光ファイバを巻いたことを特徴とする光
位相変調器が提供される。
電振動子の内部に、前記円柱と中心軸を同一とする円柱
状空洞とは異なる空洞を形成されかつ肉厚が均一ではな
い筒状の圧電振動子の内・外側に電極を形成し、同圧電
振動子の外周に光ファイバを巻いたことを特徴とする光
位相変調器が提供される。
さらに、本発明の第三の態様によれば、外形が円柱状の
圧電振動子の内部に、前記円柱と中心軸を同一としない
円柱状空洞を形成した筒状圧電振動子の内・外側に電極
を形成し、同圧電振動子の外周に光ファイバを巻いた光
位相変調器が提供される。
圧電振動子の内部に、前記円柱と中心軸を同一としない
円柱状空洞を形成した筒状圧電振動子の内・外側に電極
を形成し、同圧電振動子の外周に光ファイバを巻いた光
位相変調器が提供される。
本発明の第四の態様によれば、前述した筒状圧電振動子
の壁の長さが一様でない圧電振動子の内・外側に電極を
形成し、同圧電振動子の外周に光ファイバを巻いた光位
相変調器が提供される。
の壁の長さが一様でない圧電振動子の内・外側に電極を
形成し、同圧電振動子の外周に光ファイバを巻いた光位
相変調器が提供される。
本発明の第五の態様によれば、外形の円柱の中心軸と直
交しない平面で切断した形状の圧電振動子の内・外側に
電極を形成し、同圧電振動子の外周に光ファイバを巻い
た光位相変調器が提供される。
交しない平面で切断した形状の圧電振動子の内・外側に
電極を形成し、同圧電振動子の外周に光ファイバを巻い
た光位相変調器が提供される。
作用
前述の本発明の各構成により、対称軸や対称面を持たず
、肉厚が不均一な筒状の圧電振動子の内・外側に電極を
形成したものが得られるから、両電極間に振動電圧を印
加すると、対称性が低いので、光の位相変調に関係した
直径方向振動に関しては顕著な共振が起こりにくくなる
。そして、本発明のように、対称性の低い圧電振動子と
して、円柱状の外形を持つ圧電振動子の内側に、外形の
円柱と中心軸を同一とする円柱状空洞とは異なる空洞を
形成した、肉厚が不均一な筒状圧電振動子を用いれば、
顕著な振動モードの共振が現れないという効果が同様に
得られる。さらに、本発明による光位相変調器は、外形
が円柱状なので、製作上の困難が少なく、光ファイバを
巻くことも容易である。本発明による光位相変調器にあ
っては、内側に形成する空洞を、外形の円柱の中心軸と
異なる中心軸を持つ円柱状空洞とすれば、圧電振動子の
製作がさらに容易となる。
、肉厚が不均一な筒状の圧電振動子の内・外側に電極を
形成したものが得られるから、両電極間に振動電圧を印
加すると、対称性が低いので、光の位相変調に関係した
直径方向振動に関しては顕著な共振が起こりにくくなる
。そして、本発明のように、対称性の低い圧電振動子と
して、円柱状の外形を持つ圧電振動子の内側に、外形の
円柱と中心軸を同一とする円柱状空洞とは異なる空洞を
形成した、肉厚が不均一な筒状圧電振動子を用いれば、
顕著な振動モードの共振が現れないという効果が同様に
得られる。さらに、本発明による光位相変調器は、外形
が円柱状なので、製作上の困難が少なく、光ファイバを
巻くことも容易である。本発明による光位相変調器にあ
っては、内側に形成する空洞を、外形の円柱の中心軸と
異なる中心軸を持つ円柱状空洞とすれば、圧電振動子の
製作がさらに容易となる。
いい換えると、本発明は、筒状圧電振動子の肉厚を不均
一にすることによって、肉厚に関係した振動モードの共
振を抑えて、平坦な変調周波数特性を得ることができる
。しかし、筒状圧電振動子の直径方向振動モードの共振
には、この他に圧電振動子の長さに関係した共振からの
寄与もある。
一にすることによって、肉厚に関係した振動モードの共
振を抑えて、平坦な変調周波数特性を得ることができる
。しかし、筒状圧電振動子の直径方向振動モードの共振
には、この他に圧電振動子の長さに関係した共振からの
寄与もある。
これを抑えるには、筒状圧電振動子の壁の長さを不均一
にすることが有効である。このような構成は、外形が円
柱状の圧電振動子を、その中心軸と直交しない平面で切
断することによって、容易に得ることができる。
にすることが有効である。このような構成は、外形が円
柱状の圧電振動子を、その中心軸と直交しない平面で切
断することによって、容易に得ることができる。
実施例
以下、第１図及び第２図を用いて本発明による光フアイ
バ形光位相変調器の実施例の詳細を説明するＯ 第１図は本発明による光フアイバ形光位相変調器の斜視
図であり、同図の符号１１はチタン酸鉛系のセラミック
を用いた外形が円柱の筒状圧電振動子、１２は外形の円
柱の中心軸とは異なる中心軸を持つ円柱状空洞である。
バ形光位相変調器の実施例の詳細を説明するＯ 第１図は本発明による光フアイバ形光位相変調器の斜視
図であり、同図の符号１１はチタン酸鉛系のセラミック
を用いた外形が円柱の筒状圧電振動子、１２は外形の円
柱の中心軸とは異なる中心軸を持つ円柱状空洞である。
筒状圧電振動子の外径は３０１１１１で、その外周には
光ファイバ１３が３回だけ巻かれている。内側の空洞の
直径は１０龍で、外形の円柱の中心軸に対して、７１＋
１１だけ偏心している。また、圧電振動子１１の長さ方
向に関していえば、外形の円柱の中心軸と直交しな℃・
平面で切断した形状となっている。圧電振動子１１の内
・外側には電極１４と１６が形成されており、両電極間
に振動電圧を印加することによって、圧電振動子は直径
方向に振動する。
光ファイバ１３が３回だけ巻かれている。内側の空洞の
直径は１０龍で、外形の円柱の中心軸に対して、７１＋
１１だけ偏心している。また、圧電振動子１１の長さ方
向に関していえば、外形の円柱の中心軸と直交しな℃・
平面で切断した形状となっている。圧電振動子１１の内
・外側には電極１４と１６が形成されており、両電極間
に振動電圧を印加することによって、圧電振動子は直径
方向に振動する。
この実施例の圧電振動子１１は、内側の円柱状空洞の中
心軸が偏心しているので、肉厚が不均一となっている。
心軸が偏心しているので、肉厚が不均一となっている。
そして、同圧電振動子１１は、長さ方向に関しても、壁
の長さが一様ではなく、顕著な振動モードの共振が現れ
ない形状となっている。このため、このような圧電振動
子に光ファイバを巻いて構成した光位相変調器の変調周
波数特性曲線には、第２図に示すように、顕著な共振特
性が出現せず、平坦な特性が得られる。
の長さが一様ではなく、顕著な振動モードの共振が現れ
ない形状となっている。このため、このような圧電振動
子に光ファイバを巻いて構成した光位相変調器の変調周
波数特性曲線には、第２図に示すように、顕著な共振特
性が出現せず、平坦な特性が得られる。
光フアイバジャイロ等において、高精度の信号処理を行
う方式として、セロダイン方式は有効な方式の一つであ
るが、この方式では、鋸歯状波による光位相変調が必要
であり、１０μｓｅｃ〜１ｍ５ｅｃの周期を持つ鋸歯状
波信号での光位相変調が可能な、広い帯域を持った光位
相変調器を使用しなければならない。本発明による光位
相変調器を用いて、この鋸歯状波で光位相変調を実行し
たところ、実用上問題のない変調信号を得ることができ
た。
う方式として、セロダイン方式は有効な方式の一つであ
るが、この方式では、鋸歯状波による光位相変調が必要
であり、１０μｓｅｃ〜１ｍ５ｅｃの周期を持つ鋸歯状
波信号での光位相変調が可能な、広い帯域を持った光位
相変調器を使用しなければならない。本発明による光位
相変調器を用いて、この鋸歯状波で光位相変調を実行し
たところ、実用上問題のない変調信号を得ることができ
た。
発明の効果
以上に説明したように、本発明によれば、光位相変調の
平坦な周波数特性を得ることができるばかりでなく、本
発明のファイバ形光位相変調器は、圧電振動子製作上の
問題も少なく、光ファイバも容易に巻くことができ、フ
ァイバ形光位相変調器が持つ、ファイバとの結合が容易
であるという特徴を失うこともない等の効果がある。
平坦な周波数特性を得ることができるばかりでなく、本
発明のファイバ形光位相変調器は、圧電振動子製作上の
問題も少なく、光ファイバも容易に巻くことができ、フ
ァイバ形光位相変調器が持つ、ファイバとの結合が容易
であるという特徴を失うこともない等の効果がある。
第１図は本発明による光位相変調器の斜視図、第２図は
本発明にかかる光位相変調器の振幅一定の印加変調信号
に対する変調周波数特性図、第３図は従来のファイバ形
光位相変調器の斜視図、第４図は同光位相変調器の振幅
一定の印加変調信号に対する変調周波数特性図である。 １１・・・筒状圧電振動子、１２・・・偏心円柱状空洞
、１３．２２・・・光ファイバ、１４．１６．２３．２
４・・・電極、２１・・・円筒状圧電振動子。 代理人の氏名 弁理士 粟 野 重 孝 ほか１名第 図 第 図 第 図 変調周波数 第 図 変調周波数
本発明にかかる光位相変調器の振幅一定の印加変調信号
に対する変調周波数特性図、第３図は従来のファイバ形
光位相変調器の斜視図、第４図は同光位相変調器の振幅
一定の印加変調信号に対する変調周波数特性図である。 １１・・・筒状圧電振動子、１２・・・偏心円柱状空洞
、１３．２２・・・光ファイバ、１４．１６．２３．２
４・・・電極、２１・・・円筒状圧電振動子。 代理人の氏名 弁理士 粟 野 重 孝 ほか１名第 図 第 図 第 図 変調周波数 第 図 変調周波数
Claims (5)
- （１）対称軸あるいは対称面を持たない筒状の圧電振動
子の内側と外側に電極を形成し、同圧電振動子の外周に
光ファイバを巻いたことを特徴とする光位相変調器。 - （２）外形が円柱状の圧電振動子の内部に、前記円柱と
中心軸を同一とする円柱状空洞とは異なる空洞が形成さ
れかつ肉厚が均一ではない筒状の圧電振動子の内・外側
に電極を形成し、同圧電振動子の外周に光ファイバを巻
いたことを特徴とする光位相変調器。 - （３）外形が円柱状の圧電振動子の内部に、前記円柱と
中心軸を同一としない円柱状空洞を形成した筒状圧電振
動子の内・外側に電極を形成し、同圧電振動子の外周に
光ファイバを巻いたことを特徴とする光位相変調器。 - （４）筒状圧電振動子の壁の長さが一様でない圧電振動
子の内・外側に電極を形成し、同圧電振動子の外周に光
ファイバを巻いたことを特徴とする請求項１、請求項２
もしくは請求項３記載の光位相変調器。 - （５）外形の円柱の中心軸と直交しない平面で切断した
形状の圧電振動子の内・外側に電極を形成し、同圧電振
動子の外周に光ファイバを巻いたことを特徴とする請求
項２もしくは請求項３記載の光位相変調器。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2148294A JPH0439618A (ja) | 1990-06-05 | 1990-06-05 | 光位相変調器 |
| US07/709,879 US5101449A (en) | 1990-06-05 | 1991-06-04 | Optical phase modulator with asymmetric piezoelectric vibrator |
| EP19910109188 EP0460635A3 (en) | 1990-06-05 | 1991-06-05 | Optical phase modulator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2148294A JPH0439618A (ja) | 1990-06-05 | 1990-06-05 | 光位相変調器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0439618A true JPH0439618A (ja) | 1992-02-10 |
Family
ID=15449562
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2148294A Pending JPH0439618A (ja) | 1990-06-05 | 1990-06-05 | 光位相変調器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0439618A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008009435A (ja) * | 2006-06-28 | 2008-01-17 | Harris Corp | 光ファイバ上に屈曲波を励起するアクチュエータ |
-
1990
- 1990-06-05 JP JP2148294A patent/JPH0439618A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008009435A (ja) * | 2006-06-28 | 2008-01-17 | Harris Corp | 光ファイバ上に屈曲波を励起するアクチュエータ |
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