JPH0652174B2 - 光フアイバ感知器用位相変調器 - Google Patents
光フアイバ感知器用位相変調器Info
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- JPH0652174B2 JPH0652174B2 JP19701486A JP19701486A JPH0652174B2 JP H0652174 B2 JPH0652174 B2 JP H0652174B2 JP 19701486 A JP19701486 A JP 19701486A JP 19701486 A JP19701486 A JP 19701486A JP H0652174 B2 JPH0652174 B2 JP H0652174B2
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- G01C19/58—Turn-sensitive devices without moving masses
- G01C19/64—Gyrometers using the Sagnac effect, i.e. rotation-induced shifts between counter-rotating electromagnetic beams
- G01C19/72—Gyrometers using the Sagnac effect, i.e. rotation-induced shifts between counter-rotating electromagnetic beams with counter-rotating light beams in a passive ring, e.g. fibre laser gyrometers
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- G01C19/722—Details, e.g. optical or electronical details of the mechanical construction
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- G—PHYSICS
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- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/26—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
- G01D5/32—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light
- G01D5/34—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells
- G01D5/353—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells influencing the transmission properties of an optical fibre
- G01D5/35306—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells influencing the transmission properties of an optical fibre using an interferometer arrangement
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- G—PHYSICS
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- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
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- G02F1/0131—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on electro-mechanical, magneto-mechanical, elasto-optic effects based on photo-elastic effects, e.g. mechanically induced birefringence
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は干渉計光ファイバ感知器用位相変調器に係り、
特に光の位相変調を光ファイバ中の光路長を機械的に変
調することにより行なう位相変調器に関する。
特に光の位相変調を光ファイバ中の光路長を機械的に変
調することにより行なう位相変調器に関する。
従来の技術 干渉計光ファイバ感知器では光干渉計が測定したい物理
量によって光ファイバ中を伝播している光ビームに位相
の変化を励起するように構成される。この位相が変位さ
れたビームは基準ビームと光学的に干渉させられ物理的
変化の大きさに比例して混合ビームの強度を変化させ
る。往々にして測定された量は強度の直接測定によって
は十分正確に決定することができず、別の信号処理が必
要になる。これに使用される公知の技術では、別の既知
の時間と共に変化する光位相の変調が導入され、またそ
の際位相検波ないしロックイン検出手段が使用される。
位相検波技術は一般に公知で広く使用されているが、か
かる技術を実際の小形高感度光ファイバ感知器に使用す
るのは現状では適当な変調手段がないため制限されてい
る。この特別な場合として光ファイバサニャック干渉計
ジャイロスコープがある。
量によって光ファイバ中を伝播している光ビームに位相
の変化を励起するように構成される。この位相が変位さ
れたビームは基準ビームと光学的に干渉させられ物理的
変化の大きさに比例して混合ビームの強度を変化させ
る。往々にして測定された量は強度の直接測定によって
は十分正確に決定することができず、別の信号処理が必
要になる。これに使用される公知の技術では、別の既知
の時間と共に変化する光位相の変調が導入され、またそ
の際位相検波ないしロックイン検出手段が使用される。
位相検波技術は一般に公知で広く使用されているが、か
かる技術を実際の小形高感度光ファイバ感知器に使用す
るのは現状では適当な変調手段がないため制限されてい
る。この特別な場合として光ファイバサニャック干渉計
ジャイロスコープがある。
かかる装置ではレーザ光源よりの光が結合器によって２
つのコヒーレントな、ファイバコイル中を互いに逆方向
へ伝播するビームに分割される。コイルに垂直な軸の回
りでの旋回率のため２つの対向して伝播するビームには
よく知られたサニャック効果による位相の変位が誘起さ
れる。対向して伝播するビームはコイルに最も近い結合
器中で干渉させられ、その際旋回率に比例した強度の変
化が検出器に生じる。位相検波手段を使用する際は変換
器がファイバコイル一端の近くに設けられて旋回により
誘起された位相差を変調する。変調器を駆動する発振器
がまた検出器信号のロックイン増幅器中での同期復調の
ための基準信号を提供する。様々な変調波形と周波数が
使用されまた得られた出力信号を処理する様々な手段が
使用されるが、かかる技術の共通の特徴としてジャイロ
スコープのスケール因子（すなわちジャイロの出力信号
の旋回率に対する因子）が加えられた変調の振幅に直接
的に関係していることがある。（例えばアール・ウルリ
ッヒ，「漂動の少ない光ファイバ旋回感知」，オプティ
ックスレターズ５，１７３−１７５頁（１９８０）を参
照）。従って、かかる技術を実際のジャイロスコープに
使用する場合は位相変調の大きさを特定の装置に適した
精度で決定し制御する手段が必要とされる。
つのコヒーレントな、ファイバコイル中を互いに逆方向
へ伝播するビームに分割される。コイルに垂直な軸の回
りでの旋回率のため２つの対向して伝播するビームには
よく知られたサニャック効果による位相の変位が誘起さ
れる。対向して伝播するビームはコイルに最も近い結合
器中で干渉させられ、その際旋回率に比例した強度の変
化が検出器に生じる。位相検波手段を使用する際は変換
器がファイバコイル一端の近くに設けられて旋回により
誘起された位相差を変調する。変調器を駆動する発振器
がまた検出器信号のロックイン増幅器中での同期復調の
ための基準信号を提供する。様々な変調波形と周波数が
使用されまた得られた出力信号を処理する様々な手段が
使用されるが、かかる技術の共通の特徴としてジャイロ
スコープのスケール因子（すなわちジャイロの出力信号
の旋回率に対する因子）が加えられた変調の振幅に直接
的に関係していることがある。（例えばアール・ウルリ
ッヒ，「漂動の少ない光ファイバ旋回感知」，オプティ
ックスレターズ５，１７３−１７５頁（１９８０）を参
照）。従って、かかる技術を実際のジャイロスコープに
使用する場合は位相変調の大きさを特定の装置に適した
精度で決定し制御する手段が必要とされる。
技術文献に開示された多くの光ファイバジャイロスコー
プでは位相の変調は光ファイバの一又は複数のループを
感知コイルの一端に設けられたＰＺＴ（ジルコン・チタ
ン酸鉛）の小さな中空シリンダの周囲に巻回することに
よってなされる。次いでシリンダの駆動によりその円周
部に膨張が生じる。これにより生じるファイバの伸びに
より光路長が変調されファイバ中を互いに対向して伝播
しているビームに相対的な光学的位相変位が誘起され
る。かかるＰＺＴ変調器の光テレメトリーシステムへの
応用はディー・イー・エヌ・デービス及びエス・キング
スリーによる論文「光ファイバ中の信号を位相変調する
方法：光テレメトリーシステムへの応用」エレクトロニ
クスレターズ１０２１〜２３頁（１９７４）に記載され
ている。
プでは位相の変調は光ファイバの一又は複数のループを
感知コイルの一端に設けられたＰＺＴ（ジルコン・チタ
ン酸鉛）の小さな中空シリンダの周囲に巻回することに
よってなされる。次いでシリンダの駆動によりその円周
部に膨張が生じる。これにより生じるファイバの伸びに
より光路長が変調されファイバ中を互いに対向して伝播
しているビームに相対的な光学的位相変位が誘起され
る。かかるＰＺＴ変調器の光テレメトリーシステムへの
応用はディー・イー・エヌ・デービス及びエス・キング
スリーによる論文「光ファイバ中の信号を位相変調する
方法：光テレメトリーシステムへの応用」エレクトロニ
クスレターズ１０２１〜２３頁（１９７４）に記載され
ている。
別の応用がディー・エー・ジャクソン，アール・プリー
スト，エー・ダンドリッジ及びエー・ビー・トベーテン
による論文「圧電的に緊張される巻回ファイバを使用し
たシングルモード光ファイバ干渉計中の漂動の除去」ア
プライド オプティクス １９，２９２６−２９２９頁
（１９８０）に示されている。光ファイバジャイロへの
応用は何人かの著者により記載されておりその一例とし
てはウルリッヒによる「漂動の少ない光ファイバ旋回感
知」，オプテックスレターズ５，１７３−１７５頁（１
９８０）が挙げられる。
スト，エー・ダンドリッジ及びエー・ビー・トベーテン
による論文「圧電的に緊張される巻回ファイバを使用し
たシングルモード光ファイバ干渉計中の漂動の除去」ア
プライド オプティクス １９，２９２６−２９２９頁
（１９８０）に示されている。光ファイバジャイロへの
応用は何人かの著者により記載されておりその一例とし
てはウルリッヒによる「漂動の少ない光ファイバ旋回感
知」，オプテックスレターズ５，１７３−１７５頁（１
９８０）が挙げられる。
発明が解決しようとする問題点 ＰＺＴセラミックは大きな逆圧電効果を示しこのためフ
ァイバに必要な伸びを生じるには便利な手段であるが、
一方環境に対する安定性が劣りまた温度及び経時変化に
より感度が変化する問題点を有する。またくりかえして
使用する際履歴効果を生じるのが観察されている。かか
る効果は変調を安定化する何らかの手段がない場合は例
えばジャイロスコープ装置など、広範囲な環境条件下で
安定したスケール因子を示しまた数年間にわたる有効寿
命を有さねばならない装置へのＰＺＴセラミック変調器
の応用を不可能にする。
ァイバに必要な伸びを生じるには便利な手段であるが、
一方環境に対する安定性が劣りまた温度及び経時変化に
より感度が変化する問題点を有する。またくりかえして
使用する際履歴効果を生じるのが観察されている。かか
る効果は変調を安定化する何らかの手段がない場合は例
えばジャイロスコープ装置など、広範囲な環境条件下で
安定したスケール因子を示しまた数年間にわたる有効寿
命を有さねばならない装置へのＰＺＴセラミック変調器
の応用を不可能にする。
一方、出力信号を多数の高調波周波数で検出・処理する
ことを含む位相変調の大きさを制御する構成が開示され
ている（例えばカー・ボーム，ペー・マルテン，エー・
ヴァイデル及びカー・ペーターマン「デジタルデータ処
理を使用した光ファイバジャイロによる直接的旋回率検
出」エレクトロニクスレターズ１９，９９７−９９９頁
（１９８３））。しかしこの方法では大規模で複雑な電
子装置を必要とする。
ことを含む位相変調の大きさを制御する構成が開示され
ている（例えばカー・ボーム，ペー・マルテン，エー・
ヴァイデル及びカー・ペーターマン「デジタルデータ処
理を使用した光ファイバジャイロによる直接的旋回率検
出」エレクトロニクスレターズ１９，９９７−９９９頁
（１９８３））。しかしこの方法では大規模で複雑な電
子装置を必要とする。
一方、より特性の良い圧電材料を使用することで変調振
幅を決定し制御する手段を得ることは基本的には可能で
あるが、最も安定した結晶である石英の逆圧電感度は一
般に使用されているＰＺＴセラミック組成物の約１パー
セントに過ぎない。
幅を決定し制御する手段を得ることは基本的には可能で
あるが、最も安定した結晶である石英の逆圧電感度は一
般に使用されているＰＺＴセラミック組成物の約１パー
セントに過ぎない。
本発明は光ファイバジャイロスコープや他の光ファイバ
感知器などの位相変調の大きさを正確に決定し制御する
ことが要求される装置に使用する改良された圧電位相変
調器を提供することを目的とする。
感知器などの位相変調の大きさを正確に決定し制御する
ことが要求される装置に使用する改良された圧電位相変
調器を提供することを目的とする。
本発明の別の目的は大きな逆圧電効果と、特性の良い正
圧電効果とを有し、また位相変調の大きさを測定し制御
するのに使用できる、比較的環境条件に対して安定した
出力信号を有する変調器を提供するにある。
圧電効果とを有し、また位相変調の大きさを測定し制御
するのに使用できる、比較的環境条件に対して安定した
出力信号を有する変調器を提供するにある。
本発明のさらに別の目的は小形装置での使用に適した小
形・軽量の変調器を提供することにある。
形・軽量の変調器を提供することにある。
本発明のなお別の目的は苛酷な環境下でも動作可能な変
調器を提供するにある。
調器を提供するにある。
問題点を解決するための手段 本発明は、一の層が特性の安定した、すなわち経時変化
及び環境的効果（例えば温度）の変化に対して十分にキ
ャラクタライズされた正圧電効果を有する圧電材料より
なる複数の層を有する多層状変調器を提供する。この材
料は大きな逆圧電感度を有する必要がない；すなわち印
加された励起電圧に対する機械的変形の大きさが大きい
必要はない。他の層は比較的大きな逆圧電感度を有する
圧電材料よりなるが、この材料の圧電的性質は特性の安
定したないし十分にキャラクタライズされたものである
必要はない。かかる２つの圧電材料は積層に便利な形
状、すなわち薄板状か棒状に形成される。この薄板ない
し棒は互いに貼合わされ、これにより特性の不安定な方
の圧電材料中に適当な電圧源による励起により誘起され
たひずみが特性の安定した方の圧電材料に効果的に伝達
されるようになる。特性の安定した方の圧電薄板にはフ
ァイバのストランドがしっかりと取付けられ薄板中のひ
ずみがファイバに伝達される。さらに電極が特性安定し
た方の圧電薄板又は棒の適当な面に取付けられ、これに
より薄板の機械的変形に伴う正圧電効果信号が測定され
る。
及び環境的効果（例えば温度）の変化に対して十分にキ
ャラクタライズされた正圧電効果を有する圧電材料より
なる複数の層を有する多層状変調器を提供する。この材
料は大きな逆圧電感度を有する必要がない；すなわち印
加された励起電圧に対する機械的変形の大きさが大きい
必要はない。他の層は比較的大きな逆圧電感度を有する
圧電材料よりなるが、この材料の圧電的性質は特性の安
定したないし十分にキャラクタライズされたものである
必要はない。かかる２つの圧電材料は積層に便利な形
状、すなわち薄板状か棒状に形成される。この薄板ない
し棒は互いに貼合わされ、これにより特性の不安定な方
の圧電材料中に適当な電圧源による励起により誘起され
たひずみが特性の安定した方の圧電材料に効果的に伝達
されるようになる。特性の安定した方の圧電薄板にはフ
ァイバのストランドがしっかりと取付けられ薄板中のひ
ずみがファイバに伝達される。さらに電極が特性安定し
た方の圧電薄板又は棒の適当な面に取付けられ、これに
より薄板の機械的変形に伴う正圧電効果信号が測定され
る。
変調器として使用する場合、励起電圧が強い圧電効果を
有する（ただし正圧電効果に対する特性は劣る）方の薄
板の面に取付けられた電極に印加される。この際生じる
ひずみは特性の安定した圧電体を介してファイバに伝達
される。この結果ファイバの実質的な伸びが可能にな
る。さらに、特性の安定した圧電薄板の両側の間で測定
される圧電信号によりファイバに加えられた伸びの大き
さの程度が与えられ、さらにまた制御ループで変調振幅
を所望の値に維持するのに信頼性をもって使用できる信
号が得られる。
有する（ただし正圧電効果に対する特性は劣る）方の薄
板の面に取付けられた電極に印加される。この際生じる
ひずみは特性の安定した圧電体を介してファイバに伝達
される。この結果ファイバの実質的な伸びが可能にな
る。さらに、特性の安定した圧電薄板の両側の間で測定
される圧電信号によりファイバに加えられた伸びの大き
さの程度が与えられ、さらにまた制御ループで変調振幅
を所望の値に維持するのに信頼性をもって使用できる信
号が得られる。
上記の基本原理に基く様々な実施例が可能である。
また、本発明は大きな逆圧電効果と劣った安定性とを有
する一の圧電材料と、小さな逆圧電効果と比較的良好な
安定性とを有する他の圧電材料とよりなる２つの異なっ
た圧電材料により構成される二層構造積層体を用いた実
施例を示す。積層体の半体は各々平坦な形状、すなわち
矩形薄板でよい。これらは良好なひずみの伝達を与える
高度に弾性的な材料を用いて互いに貼合される。引伸ば
されるファイバは安定性の高い方の層に剛性的に取付け
られる。また励起電圧は積層体の安定性の低い方の層の
適当な面に形成された電極より印加される。屈曲変調作
用は積層板のたわみ振動と考えることができ、これによ
り光ファイバのたわみ伸縮が生じる。さらに特性の安定
した方の薄板のたわみによりこの薄板の両側に圧電信号
が発生する。光ファイバは安定な方の薄板に剛性的に取
付けられているので誘起された信号はあらゆる環境下に
おけるファイバの長さの変化を正確にあらわす。安定な
薄板に駆動用薄板によって形成される寸法の変化は比較
的大きいので生じる圧電信号もまた大きく、変調振幅を
測定するのに便利でありまたサーボループ内において変
調振幅を所望のレベルに制御するのに適している。
する一の圧電材料と、小さな逆圧電効果と比較的良好な
安定性とを有する他の圧電材料とよりなる２つの異なっ
た圧電材料により構成される二層構造積層体を用いた実
施例を示す。積層体の半体は各々平坦な形状、すなわち
矩形薄板でよい。これらは良好なひずみの伝達を与える
高度に弾性的な材料を用いて互いに貼合される。引伸ば
されるファイバは安定性の高い方の層に剛性的に取付け
られる。また励起電圧は積層体の安定性の低い方の層の
適当な面に形成された電極より印加される。屈曲変調作
用は積層板のたわみ振動と考えることができ、これによ
り光ファイバのたわみ伸縮が生じる。さらに特性の安定
した方の薄板のたわみによりこの薄板の両側に圧電信号
が発生する。光ファイバは安定な方の薄板に剛性的に取
付けられているので誘起された信号はあらゆる環境下に
おけるファイバの長さの変化を正確にあらわす。安定な
薄板に駆動用薄板によって形成される寸法の変化は比較
的大きいので生じる圧電信号もまた大きく、変調振幅を
測定するのに便利でありまたサーボループ内において変
調振幅を所望のレベルに制御するのに適している。
本発明はまた比較的大きい逆圧電効果を有するが安定性
の劣る２つの圧電板（「パン」）の間に安定性は良いが
小さな逆圧電効果を有する一つの圧電板（「肉」）をサ
ンドイッチ状に設ける構成の直線的伸縮変調器を提供す
る。外側の圧電板の適当な面には電極が形成されまたこ
れらの板は励起源によって平行に駆動される。２つの外
側圧電板にはポーリングにより形成される「極性」が上
記２層装置で生じる曲げ現象を打消すために同一方向へ
配向されて形成されている。すなわち、構造の対称性及
び励起の対称性のため２つの外側圧電板の曲がる傾向は
逆に作用し、このため長手方向へ伸縮するモードが生じ
る。一又は複数の光ファイバ素線がサンドイッチ構造中
の内側圧電板の縁に剛性的に結合され、この際高度に直
線的な伸縮がなされる。この場合も特性の安定した圧電
材料薄板中に誘起された圧電信号はその圧電板に取付け
られたファイバの伸縮を正確に表わしており、制御ルー
プで使用するに好都合な信号になっている。
の劣る２つの圧電板（「パン」）の間に安定性は良いが
小さな逆圧電効果を有する一つの圧電板（「肉」）をサ
ンドイッチ状に設ける構成の直線的伸縮変調器を提供す
る。外側の圧電板の適当な面には電極が形成されまたこ
れらの板は励起源によって平行に駆動される。２つの外
側圧電板にはポーリングにより形成される「極性」が上
記２層装置で生じる曲げ現象を打消すために同一方向へ
配向されて形成されている。すなわち、構造の対称性及
び励起の対称性のため２つの外側圧電板の曲がる傾向は
逆に作用し、このため長手方向へ伸縮するモードが生じ
る。一又は複数の光ファイバ素線がサンドイッチ構造中
の内側圧電板の縁に剛性的に結合され、この際高度に直
線的な伸縮がなされる。この場合も特性の安定した圧電
材料薄板中に誘起された圧電信号はその圧電板に取付け
られたファイバの伸縮を正確に表わしており、制御ルー
プで使用するに好都合な信号になっている。
本発明はさらに上記サンドイッチ構成を二分割シリンダ
の組合わせによって形成するループ拡張変調器を提供す
る。この変調器では二分割シリンダの半体の各々はサン
ドイッチ構成中の内側圧電板（「肉」部分）の両端に結
合されている。駆動信号は前記サンドイッチ構成の場合
と同じであるが、光ファイバは二分割シリンダの周囲に
緊張状態で巻回され結合されている。二分割シリンダは
安定な方の圧電材料の熱膨張係数と同様な値の熱膨張係
数を有する材料よりなり、サンドイッチ構造の内側圧電
板と同一の材料よりなってもよい。
の組合わせによって形成するループ拡張変調器を提供す
る。この変調器では二分割シリンダの半体の各々はサン
ドイッチ構成中の内側圧電板（「肉」部分）の両端に結
合されている。駆動信号は前記サンドイッチ構成の場合
と同じであるが、光ファイバは二分割シリンダの周囲に
緊張状態で巻回され結合されている。二分割シリンダは
安定な方の圧電材料の熱膨張係数と同様な値の熱膨張係
数を有する材料よりなり、サンドイッチ構造の内側圧電
板と同一の材料よりなってもよい。
上記の構成の全てにおいて、振動振幅は特性の安定した
圧電板中に誘起された圧電信号によりモニタされ制御さ
れる。特性の安定した材料の圧電特性の環境的なないし
経時的な変化は十分に把握できまた補正を加えることが
できるので上記圧電信号より振動振幅を正確に決定する
ことができる。この信号は制御ループにおいてＰＺＴ駆
動信号を調整するのに使用され、その際あらゆる環境条
件下において信頼性をもって所望の膨張推測値を得るこ
とができる。
圧電板中に誘起された圧電信号によりモニタされ制御さ
れる。特性の安定した材料の圧電特性の環境的なないし
経時的な変化は十分に把握できまた補正を加えることが
できるので上記圧電信号より振動振幅を正確に決定する
ことができる。この信号は制御ループにおいてＰＺＴ駆
動信号を調整するのに使用され、その際あらゆる環境条
件下において信頼性をもって所望の膨張推測値を得るこ
とができる。
このように、本発明は光ファイバジャイロスコープや他
の光ファイバ感知器で使用する改良された圧電位相変調
器を提供する。特性の良い安定性の高い圧電材料を使用
し、それに光ファイバを取付けることにより、位相変調
の大きさについての正確な知識をあらゆる環境下で得る
ことができる。
の光ファイバ感知器で使用する改良された圧電位相変調
器を提供する。特性の良い安定性の高い圧電材料を使用
し、それに光ファイバを取付けることにより、位相変調
の大きさについての正確な知識をあらゆる環境下で得る
ことができる。
本発明の他の目的、特徴及び利点は以下の図面を参照し
ながら行なう最良の実施態様についての詳細な説明より
明らかとなろう。
ながら行なう最良の実施態様についての詳細な説明より
明らかとなろう。
実施例 第１図は本発明による二層変調器１０を概略的に示す図
である。薄い矩形板状の第１の薄板１２は比較的大きい
逆圧電効果を有するが比較的安定性の低い第１の圧電材
料よりなる。この材料は典型的にはジルコン・チタン酸
鉛（ＰＺＴ）よりなる。ＰＺＴは多結晶の無定形構造を
した圧電セラミックである。第２の薄片１４は第１の薄
片１２と同様な形状を有し、第１の薄片に結合されてそ
の間に境界面１５が形成される。第２の薄片はより安定
だが逆電圧効果のより小さい第２の圧電材料より形成さ
れる。第２の圧電材料は典型的な場合非無定形構造の単
結晶である結晶質石英よりなる。第１及び第２の薄片は
良好なひずみ伝達を与える高度に弾性的な材料で貼合わ
される。一の技術では低温接着の可能なエポキシ接着剤
が使用される。この方法では高周波の振動が効果的に伝
達されない可能性があって高周波域で変調効率が低くな
る問題点がある。これら２つの薄片を貼合わせるのにフ
リットガラスを使用することもできる。この場合は比較
的低温で溶融するガラス粉末が２つの圧電板の間に塗布
された後焼成により溶融され、冷却によって固定がなさ
れる。２つの圧電材料を固定する別の技術は各々の薄片
の貼合わせんとする面をメタライズし、メタライズされ
た面を接触させ、さらに全体を加熱して金属部分を溶融
させて固定する段階を含む。
である。薄い矩形板状の第１の薄板１２は比較的大きい
逆圧電効果を有するが比較的安定性の低い第１の圧電材
料よりなる。この材料は典型的にはジルコン・チタン酸
鉛（ＰＺＴ）よりなる。ＰＺＴは多結晶の無定形構造を
した圧電セラミックである。第２の薄片１４は第１の薄
片１２と同様な形状を有し、第１の薄片に結合されてそ
の間に境界面１５が形成される。第２の薄片はより安定
だが逆電圧効果のより小さい第２の圧電材料より形成さ
れる。第２の圧電材料は典型的な場合非無定形構造の単
結晶である結晶質石英よりなる。第１及び第２の薄片は
良好なひずみ伝達を与える高度に弾性的な材料で貼合わ
される。一の技術では低温接着の可能なエポキシ接着剤
が使用される。この方法では高周波の振動が効果的に伝
達されない可能性があって高周波域で変調効率が低くな
る問題点がある。これら２つの薄片を貼合わせるのにフ
リットガラスを使用することもできる。この場合は比較
的低温で溶融するガラス粉末が２つの圧電板の間に塗布
された後焼成により溶融され、冷却によって固定がなさ
れる。２つの圧電材料を固定する別の技術は各々の薄片
の貼合わせんとする面をメタライズし、メタライズされ
た面を接触させ、さらに全体を加熱して金属部分を溶融
させて固定する段階を含む。
光ファイバ１８を第２の材料に固定するには第２の材料
に溝１６を刻設あるいはエッチング形成し、ガラス粉末
を溝１６内に塗布し、光ファイバ（通常の保護プラスチ
ック被覆を除去した）をチャンネル中のガラス粉末上に
配置し、ガラスを溶融させ冷却させることでファイバを
溝１６内に固定する各段階よりなるフリットガラス技術
が使用できる。またファイバを固定する他の方法として
ファイバ及びファイバが固定される面をメタライズし、
次いでメタライズされたファイバをこの面と接触させ、
さらに全体を加熱する各段階よりなる方法も可能であ
る。
に溝１６を刻設あるいはエッチング形成し、ガラス粉末
を溝１６内に塗布し、光ファイバ（通常の保護プラスチ
ック被覆を除去した）をチャンネル中のガラス粉末上に
配置し、ガラスを溶融させ冷却させることでファイバを
溝１６内に固定する各段階よりなるフリットガラス技術
が使用できる。またファイバを固定する他の方法として
ファイバ及びファイバが固定される面をメタライズし、
次いでメタライズされたファイバをこの面と接触させ、
さらに全体を加熱する各段階よりなる方法も可能であ
る。
正弦波電圧源２０ないし他の時間変化する励起電圧源が
両外側の第１の薄板１２をこれにたわみ振動が生ずるよ
うに励起するのに使用される。第１図の二層装置はかか
る励起によりたわんだ状態で示してある（ただし誇張し
て示してある）。第１の薄板１２に貼合わされた第２の
薄板１４もたわみ振動をする。セラミック板１２の極性
は印加される励起に対し、特に縦方向及び横方向の振動
を生じるように配向される。これらの振動は石英１４の
部分の振動に対する抵抗のため曲げないし反り効果を生
じる。
両外側の第１の薄板１２をこれにたわみ振動が生ずるよ
うに励起するのに使用される。第１図の二層装置はかか
る励起によりたわんだ状態で示してある（ただし誇張し
て示してある）。第１の薄板１２に貼合わされた第２の
薄板１４もたわみ振動をする。セラミック板１２の極性
は印加される励起に対し、特に縦方向及び横方向の振動
を生じるように配向される。これらの振動は石英１４の
部分の振動に対する抵抗のため曲げないし反り効果を生
じる。
概略的に示した電圧計２２が第１の薄板１２の屈曲によ
り生じた応力により第２の薄板１４に正圧電効果によっ
て誘起された電圧の測定値を示す。この測定信号は実際
には帰還制御回路（図示せず）において励起電圧源２０
の振幅を制御するのに使われ、これにより第２の薄板１
２に所望の機械的たわみ効果が生じる。第２の薄板は特
性が安定しておりまた環境に対しても特性が比較的安定
しているので第２の薄板に生じる機械的たわみの程度に
ついての推測値を所望の精度で得ることができる。かか
る推測値は勿論応力が印加される際第２の薄板中に誘起
される様々な圧電電圧より導出される。
り生じた応力により第２の薄板１４に正圧電効果によっ
て誘起された電圧の測定値を示す。この測定信号は実際
には帰還制御回路（図示せず）において励起電圧源２０
の振幅を制御するのに使われ、これにより第２の薄板１
２に所望の機械的たわみ効果が生じる。第２の薄板は特
性が安定しておりまた環境に対しても特性が比較的安定
しているので第２の薄板に生じる機械的たわみの程度に
ついての推測値を所望の精度で得ることができる。かか
る推測値は勿論応力が印加される際第２の薄板中に誘起
される様々な圧電電圧より導出される。
第２図は本発明の別の実施例を示すが、この場合には環
境に対して安定な中央部の内側薄板３０に縦振動モード
が誘起される。圧電結晶に関する公知技術より棒及び板
には様々な振動モードが存在することが知られており、
これらは様々な必要に応じて選択することができる。結
晶質材料の結晶構造の方位あるいはセラミックのポーリ
ングの方向、また励起方向の選択などは個々の装置の有
する対称性に対して適した圧電結晶を選択する際に考慮
せねばならない点である。今の場合は石英板３０が安定
性は劣るがより大きな逆圧電効果を有するＰＺＴ板３
２，３４の間に挾持される材料として選択される。勿論
他の特性の安定した材料を選ぶこともできる。中央部の
内側薄板３０の面３７には溝３６がエッチング又は刻設
により形成され、光ファイバ３８が溝内に配置される。
光ファイバ３８は面３７内の溝３６中にフリットガラス
で固定され長手方向に伸縮される。固定の際前記の他の
固定技術を使用してもよい。
境に対して安定な中央部の内側薄板３０に縦振動モード
が誘起される。圧電結晶に関する公知技術より棒及び板
には様々な振動モードが存在することが知られており、
これらは様々な必要に応じて選択することができる。結
晶質材料の結晶構造の方位あるいはセラミックのポーリ
ングの方向、また励起方向の選択などは個々の装置の有
する対称性に対して適した圧電結晶を選択する際に考慮
せねばならない点である。今の場合は石英板３０が安定
性は劣るがより大きな逆圧電効果を有するＰＺＴ板３
２，３４の間に挾持される材料として選択される。勿論
他の特性の安定した材料を選ぶこともできる。中央部の
内側薄板３０の面３７には溝３６がエッチング又は刻設
により形成され、光ファイバ３８が溝内に配置される。
光ファイバ３８は面３７内の溝３６中にフリットガラス
で固定され長手方向に伸縮される。固定の際前記の他の
固定技術を使用してもよい。
ファイバの伸縮は外側薄板３２，３４の頂面と底面との
間に第２図に示す如く励起電圧源４０を印加することに
よってなされる。このために電源が板３２，３４の平坦
面上に配設される。２つの薄板３２，３４の極性は矢印
３３，３５で示すように同一方向を向いている。この
「ポーリング」された方向は座標系３７の（３）で示す
方向に対応している。
間に第２図に示す如く励起電圧源４０を印加することに
よってなされる。このために電源が板３２，３４の平坦
面上に配設される。２つの薄板３２，３４の極性は矢印
３３，３５で示すように同一方向を向いている。この
「ポーリング」された方向は座標系３７の（３）で示す
方向に対応している。
図示の電圧計４２は中央部の内側薄板３０に接続され外
側薄板３２，３４中に逆圧電効果によって生じたひずみ
が薄板間の接合面を介して機械的に伝達されて生じる正
圧電電圧を測定する。この信号は実際には第１図で説明
したと同様に励起電圧源４０の制御振幅を制御する帰還
制御回路（図示せず）の帰還信号を制御するのに使われ
る。
側薄板３２，３４中に逆圧電効果によって生じたひずみ
が薄板間の接合面を介して機械的に伝達されて生じる正
圧電電圧を測定する。この信号は実際には第１図で説明
したと同様に励起電圧源４０の制御振幅を制御する帰還
制御回路（図示せず）の帰還信号を制御するのに使われ
る。
座標軸３７は「軸（３）」がポーリングの方向に一致す
るものと規約する。振幅Ｖの電圧源２０がセラミック棒
３２の電極に印加された場合、薄板３２の長さの変化は
薄板の長さをＬ，厚さをｔとして式 で与えられる。ここで▲ｄPZT 31▼は電場が「軸
（３）」の方向に印加された場合の「軸（１）」の方向
の長さの変化を表わす圧電定数である。非常に大きい圧
電効果を有する特定のＰＺＴ組成物の具体的例ではｄ31
＝−２７４×１０ -12ｍ／Ｖである。厚さ３mm，長さが
１cmの棒では となる。
るものと規約する。振幅Ｖの電圧源２０がセラミック棒
３２の電極に印加された場合、薄板３２の長さの変化は
薄板の長さをＬ，厚さをｔとして式 で与えられる。ここで▲ｄPZT 31▼は電場が「軸
（３）」の方向に印加された場合の「軸（１）」の方向
の長さの変化を表わす圧電定数である。非常に大きい圧
電効果を有する特定のＰＺＴ組成物の具体的例ではｄ31
＝−２７４×１０ -12ｍ／Ｖである。厚さ３mm，長さが
１cmの棒では となる。
この長さの変化は微小であっても光ファイバの長さを実
質的に変調する。二以上の光ファイバ素線が変調器に取
付けられている場合は各々のファイバ素線が伸縮を受け
る。市販の光ファイバの典型的なクラッド径は８０ミク
ロンである。内側薄板（すなわち石英薄板）３０の幅が
３３mmの場合（「軸（２）」に沿って）、３７ １／２
回のループ（．３／．００８）を露出面（頂面及び底
面）の各々に平行に相接して接着することができる。よ
り少ないファイバループが巻回されている場合、例えば
２０回のループが巻回されている場合全体の伸びは１８
２ミクロン／Ｖになる。６３２８オングストロームのヘ
リウムネオンレーザを使用した干渉計では３５ボルトの
駆動電圧で全波長の変調が生じる。これは干渉計の変調
にとっては非常に実質的で有用な大きさである。この伸
びは薄板をさらに直列に追加してやることでさらに大き
くできる。
質的に変調する。二以上の光ファイバ素線が変調器に取
付けられている場合は各々のファイバ素線が伸縮を受け
る。市販の光ファイバの典型的なクラッド径は８０ミク
ロンである。内側薄板（すなわち石英薄板）３０の幅が
３３mmの場合（「軸（２）」に沿って）、３７ １／２
回のループ（．３／．００８）を露出面（頂面及び底
面）の各々に平行に相接して接着することができる。よ
り少ないファイバループが巻回されている場合、例えば
２０回のループが巻回されている場合全体の伸びは１８
２ミクロン／Ｖになる。６３２８オングストロームのヘ
リウムネオンレーザを使用した干渉計では３５ボルトの
駆動電圧で全波長の変調が生じる。これは干渉計の変調
にとっては非常に実質的で有用な大きさである。この伸
びは薄板をさらに直列に追加してやることでさらに大き
くできる。
勿論、外側セラミック棒（駆動器）より供給される力は
内側薄板３０のスティフネスに打勝つ適当な大きさでな
ければならない。ＰＺＴ駆動器及び石英内側薄板を使用
する構成では打勝つ必要のある力は で表わされる一方上記の力に打勝つ力は で表わされる。ただし、 ＹＱは石英のヤング率、 ＡＱは石英の断面積、 ＹPZT はＰＺＴのヤング率、また ＡPZT はＰＺＴの断面積である。
内側薄板３０のスティフネスに打勝つ適当な大きさでな
ければならない。ＰＺＴ駆動器及び石英内側薄板を使用
する構成では打勝つ必要のある力は で表わされる一方上記の力に打勝つ力は で表わされる。ただし、 ＹＱは石英のヤング率、 ＡＱは石英の断面積、 ＹPZT はＰＺＴのヤング率、また ＡPZT はＰＺＴの断面積である。
石英とＰＺＴ薄板とが同一長さである場合、ＰＺＴの長
さは石英に１００％伝達される。第２図の２枚の駆動器
薄板を有する三層構造を有する装置では力の平衡をあら
わす条件は式 であらわされる。
さは石英に１００％伝達される。第２図の２枚の駆動器
薄板を有する三層構造を有する装置では力の平衡をあら
わす条件は式 であらわされる。
ＰＺＴではＹPZT ＝７．１×１０10ニュートン／m2，ま
た石英ではＹＱ＝８．２６×１０10ニュートン／m2なの
で式 が成立する。そこで駆動がなされるにはＡＱ／ＡPZT が
１．７より小であればよいことがわかる。
た石英ではＹＱ＝８．２６×１０10ニュートン／m2なの
で式 が成立する。そこで駆動がなされるにはＡＱ／ＡPZT が
１．７より小であればよいことがわかる。
勿論、石英の強度は駆動器によって破壊されない十分な
大きさであることが必要である。石英の引張強度は１．
１×１０８ニュートン／m2である。ＰＺＴの引張り強度
（動的）は２．８×１０７ニュートン／m2である。特に
活性なタイプのＰＺＴ（例えばVERNITRON 社製ＰＺＴ−
５Ｈ）に５０ボルトの駆動電圧を印加した場合、印加応
力は式 であらわされる。
大きさであることが必要である。石英の引張強度は１．
１×１０８ニュートン／m2である。ＰＺＴの引張り強度
（動的）は２．８×１０７ニュートン／m2である。特に
活性なタイプのＰＺＴ（例えばVERNITRON 社製ＰＺＴ−
５Ｈ）に５０ボルトの駆動電圧を印加した場合、印加応
力は式 であらわされる。
石英への応力伝達が１００％である場合は印加応力は式 であらわされる。
従って例示の駆動条件下では石英の引張強度を印加応力
が上回ることはない。
が上回ることはない。
また次式より単位伸び当りの制御電圧を計算することが
できる。
できる。
ＶＱ＝（49×10-3)(10-10 )( 8.26 ×1010 ニュートン／ｍ）ＶＱ＝ 0.4V/オングストロームで表わ
した伸び ただし、 ｇ33＝ｄ33／ε＝ 2×10-12 ／ 4.6（ 8.85 ×10-12 ） ＝49×10-3 このように、上記の例はオングストロームで表わした単
位伸び当り０．４ボルトを必要とする有望な装置を示
す。
した伸び ただし、 ｇ33＝ｄ33／ε＝ 2×10-12 ／ 4.6（ 8.85 ×10-12 ） ＝49×10-3 このように、上記の例はオングストロームで表わした単
位伸び当り０．４ボルトを必要とする有望な装置を示
す。
第３図は第２図に示す構成の変形例を示す。この場合は
第２図のサンドイッチ構造にさらに二分割シリンダ５０
ａ，５０ｂが追加される。また第３図では第２図のサン
ドイッチ構造に対応する部分の符号に添字ａを付してあ
る。長い二分割シリンダの半体の各々は中央部分３０ａ
の一端に前記の適当な固定技術により固定されている。
また中央部分の内側薄板３０ａはそれぞれの二分割シリ
ンダ半体５０ａ，５０ｂ中の貫通孔３１ａ，31ｂに通す
ようにしてもよい。光ファイバ５２は二分割シリンダの
外側に巻回されてフリットガラスや他の前記の接着技術
により固定される。第３図構造体の平面図を第４図に示
す。
第２図のサンドイッチ構造にさらに二分割シリンダ５０
ａ，５０ｂが追加される。また第３図では第２図のサン
ドイッチ構造に対応する部分の符号に添字ａを付してあ
る。長い二分割シリンダの半体の各々は中央部分３０ａ
の一端に前記の適当な固定技術により固定されている。
また中央部分の内側薄板３０ａはそれぞれの二分割シリ
ンダ半体５０ａ，５０ｂ中の貫通孔３１ａ，31ｂに通す
ようにしてもよい。光ファイバ５２は二分割シリンダの
外側に巻回されてフリットガラスや他の前記の接着技術
により固定される。第３図構造体の平面図を第４図に示
す。
本発明は駆動用に例えばＰＺＴなどの強い逆圧電効果を
使用する利点と例えば石英などの安定な正圧電効果を積
層変調器構造体のモニタ及び制御に使用する利点を組合
わせることを要旨とする。
使用する利点と例えば石英などの安定な正圧電効果を積
層変調器構造体のモニタ及び制御に使用する利点を組合
わせることを要旨とする。
以上、本発明をＰＺＴ及び石英を使用した実施例につい
てのみ説明したが、チタン酸バリウム，メタニオブ酸
鉛，あるいはチタン酸鉛セラミックなど他の材料を第１
の材料として使いまた結晶質ニオブ酸リチウムなどの結
晶質圧電材料を第２の材料に使用することができる。
てのみ説明したが、チタン酸バリウム，メタニオブ酸
鉛，あるいはチタン酸鉛セラミックなど他の材料を第１
の材料として使いまた結晶質ニオブ酸リチウムなどの結
晶質圧電材料を第２の材料に使用することができる。
本発明を以上最良の実施態様について説明したが、本発
明の要旨範囲内で様々な変更，省略を細部について行な
うことができる。
明の要旨範囲内で様々な変更，省略を細部について行な
うことができる。
本発明は光ファイバ感知器用圧電位相変調器を開示す
る。開示する変調器は大きな逆圧電効果を有し比較的大
きな振幅の機械的振動が可能であると同時に比較的変動
が正確に予測できる安定な圧電効果を有する。これはＰ
ＺＴなどの比較的活性な圧電材料を石英などの比較的安
定な圧電材料と組合わせて使用することにより得られ
る。光ファイバは安定な方の材料あるいはこれに固定さ
れた構造物の上に光ファイバ感知器のループの一部をな
すように固定される。比較的活性な方の圧電材料を励起
してやることにより比較的安定な方の圧電材料が機械的
に振動させられ、これにより活性材料の振動振幅と同程
度の振幅の振動が固定されている光ファイバにも生じ
る。本発明教示による装置のいくつかの実施例を例示し
た。
る。開示する変調器は大きな逆圧電効果を有し比較的大
きな振幅の機械的振動が可能であると同時に比較的変動
が正確に予測できる安定な圧電効果を有する。これはＰ
ＺＴなどの比較的活性な圧電材料を石英などの比較的安
定な圧電材料と組合わせて使用することにより得られ
る。光ファイバは安定な方の材料あるいはこれに固定さ
れた構造物の上に光ファイバ感知器のループの一部をな
すように固定される。比較的活性な方の圧電材料を励起
してやることにより比較的安定な方の圧電材料が機械的
に振動させられ、これにより活性材料の振動振幅と同程
度の振幅の振動が固定されている光ファイバにも生じ
る。本発明教示による装置のいくつかの実施例を例示し
た。
第１図は本発明による二層変調器を示す図、第２図は本
発明による直線的伸縮変調器を示す図、第３図は本発明
によるループ拡張変調器を示す図、また第４図は第３図
ループ拡張変調器の平面図である。 １０……変調器、１２……薄板（第１の部材又は層）、
１４……薄板（第２の部材又は層）、１５……境界面
（接合面）、１６，３６……溝、１８，３８，５２……
光ファイバ、２０，４０……励起電圧源、２２，４２…
…電圧計、３０，３０ａ……内側薄板（第２の部材又は
層）、３１ａ，３１ｂ……貫通孔、３２，３２ａ……外
側薄板（第１の部材又は層）、３３……極性の方向、３
４，３４ａ……外側薄板（第３の部材又は層）、３５…
…極性の方向、３７……面、５０ａ，５０ｂ……二分割
中空シリンダ半体。
発明による直線的伸縮変調器を示す図、第３図は本発明
によるループ拡張変調器を示す図、また第４図は第３図
ループ拡張変調器の平面図である。 １０……変調器、１２……薄板（第１の部材又は層）、
１４……薄板（第２の部材又は層）、１５……境界面
（接合面）、１６，３６……溝、１８，３８，５２……
光ファイバ、２０，４０……励起電圧源、２２，４２…
…電圧計、３０，３０ａ……内側薄板（第２の部材又は
層）、３１ａ，３１ｂ……貫通孔、３２，３２ａ……外
側薄板（第１の部材又は層）、３３……極性の方向、３
４，３４ａ……外側薄板（第３の部材又は層）、３５…
…極性の方向、３７……面、５０ａ，５０ｂ……二分割
中空シリンダ半体。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 米国特許4477723（ＵＳ，Ａ)
Claims (16)
- 【請求項１】比較的大きな逆圧電効果を有するが安定性
の劣る第１の圧電材料よりなる第１の部材と； 比較的良好な安定性を有するが逆圧電効果の小さい第２
の圧電材料よりなる第２の部材とよりなり、 該第２の圧電部材は該第１の圧電部材に該第１の圧電部
材が適当な励起を加えられた場合該第２の部材が該第１
の部材の逆圧電効果の大きさと同程度の逆圧電効果を受
けて両部材共一体的に曲げられるように結合され、また
該第２の部材は該第２の部材に固定される光ファイバを
保持する溝を有することを特徴とする、光ファイバ感知
器用の光ファイバが固定された圧電位相変調器。 - 【請求項２】該第１の部材と同じ圧電材料よりなる第３
の部材をさらに含み、該第３の部材は該第２の部材に該
第１の部材の反対側で結合され、該第２の部材は該第１
及び第３の部材が適当な励起を受ける際主として縦方向
の振動を行なうことを特徴とする特許請求の範囲第１項
記載の変調器。 - 【請求項３】該第１，第２及び第３の部材は矩形薄板で
あり、該第２の部材は該第１及び第３の部材の間に挾持
されていることを特徴とする特許請求の範囲第２項記載
の位相変調器。 - 【請求項４】該第２の圧電材料よりなる二分割中空シリ
ンダの半体の各々が該第２の材料の一端にそれぞれ結合
され、光ファイバのループが該二分割シリンダの外側に
巻回されることを特徴とする特許請求の範囲第３項記載
の位相変調器。 - 【請求項５】該第１及び第２の部材は面で互いに接合さ
れた薄い矩形スラブであることを特徴とする特許請求の
範囲第１項記載の位相変調器。 - 【請求項６】さらに二本の出力線を有し、時間変化する
電気出力信号を提供する励起手段と； 該第１の部材の各面に取付けられ、該２本の出力信号線
の各々に、対向する面の各々にあって応答する電極手段
とを含むことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
位相変調器。 - 【請求項７】さらに該第２の部材が受ける圧電効果を感
知して該圧電効果の大きさをあらわす帰還信号を出力す
る手段と； 該帰還信号の大きさに対応して該励起出力信号の大きさ
を制御し、該第２の部材に安定な正圧電効果を与える制
御手段とを有することを特徴とする特許請求の範囲第６
項記載の位相変調器。 - 【請求項８】比較的大きな逆圧電効果を有するが比較的
安定性の劣る及び／又は圧電特性が十分把握されていな
い第１の圧電材料よりなる一又は複数の第１の層と； 比較的安定性の優れた及び／又は圧電特性が十分把握さ
れているが比較的小さな逆圧電効果を有する特性の安定
した第２の圧電材料よりなる一又は複数の第２の層とよ
りなり、 該第２の圧電材料よりなる一又は複数の第２の層は該第
１の圧電材料よりなる一又は複数の第１の層に結合され
て該第１の圧電材料よりなる一又は複数の第１の層が適
当に励起された場合に該第２の圧電材料よりなる一又は
複数の第２の層が実質的なひずみを受けるような多層積
層体を形成し、該第２の圧電材料よりなる特性の安定し
た第２の層の少なくとも一は該第２の圧電材料よりなっ
ている該第２の層に固定される光ファイバを受入れる溝
を有することを特徴とする光ファイバ感知器用の積層構
造を有する圧電位相変調器。 - 【請求項９】第１の圧電材料よりなる該一又は複数の第
１の層は該第１の圧電材料よりなる一の層よりなり、ま
た該特性の安定した第２の圧電材料よりなる少なくとも
一の第２の層は該第２の圧電材料よりなる一の層よりな
り、該２つの層は互いに結合されて該第１の圧電材料を
適当に励起した場合にたわみモードの振動を生じる二層
構造よりなる装置を構成することを特徴とする特許請求
の範囲第８項記載の変調器。 - 【請求項１０】該第１の層と同じ圧電材料よりなる第３
の層を含み、該第３の層は該第２の層に該第１の層と反
対側で固定され、該第２の層は該第１及び第３の層が適
当な励起を加えられる場合主として縦振動を生じるよう
に構成されることを特徴とする特許請求の範囲第９項記
載の変調器。 - 【請求項１１】該第１，第２，及び第３の層は薄い矩形
の棒であり、該第２の層は該第１及び第３の層の間に挾
持されることを特徴とする特許請求の範囲第１０項記載
の位相変調器。 - 【請求項１２】第３の材料よりなる二分割シリンダの半
体の各々が該第２の棒の一端に結合され、該二分割シリ
ンダの外周には光ファイバループが巻回されて固定され
ることを特徴とする特許請求の範囲第１１項記載の位相
変調器。 - 【請求項１３】該二分割シリンダは該第２の圧電材料よ
りなることを特徴とする特許請求の範囲第１２項記載の
位相変調器。 - 【請求項１４】該第１及び第２の部材は面で接合された
薄い矩形の棒であることを特徴とする特許請求の範囲第
８項記載の位相変調器。 - 【請求項１５】さらに二本の出力線を有し、時間変化す
る電気出力信号を提供する励起手段と； 該第１の部材の各面に取付けられ、該２本の出力信号線
の各々に、対向する面の各々にあって応答する電極手段
とを含むことを特徴とする特許請求の範囲第８項記載の
位相変調器。 - 【請求項１６】さらに該第２の部材が受ける圧電効果を
感知して該圧電効果の大きさをあらわす帰還信号を出力
する手段と； 該帰還信号の大きさに対応して該励起出力信号の大きさ
を制御し、該第２の部材に安定な正圧電効果を与える制
御手段とを有することを特徴とする特許請求の範囲第８
項記載の位相変調器。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US06/768,308 US4703287A (en) | 1985-08-22 | 1985-08-22 | Phase modulator for fiber-optic sensors |
| US768308 | 1985-08-22 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6246209A JPS6246209A (ja) | 1987-02-28 |
| JPH0652174B2 true JPH0652174B2 (ja) | 1994-07-06 |
Family
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