JPH0361173B2 - - Google Patents
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- JPH0361173B2 JPH0361173B2 JP60106796A JP10679685A JPH0361173B2 JP H0361173 B2 JPH0361173 B2 JP H0361173B2 JP 60106796 A JP60106796 A JP 60106796A JP 10679685 A JP10679685 A JP 10679685A JP H0361173 B2 JPH0361173 B2 JP H0361173B2
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J3/00—Processes of treating or compounding macromolecular substances
- C08J3/02—Making solutions, dispersions, lattices or gels by other methods than by solution, emulsion or suspension polymerisation techniques
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- G—PHYSICS
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- G02F1/0134—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 in optical waveguides
-
- G—PHYSICS
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Description
【発明の詳細な説明】
発明の背景
この発明は一般的には周波数シフタに関し、よ
り特定的には、フアイバ光学周波数シフタに関す
る。さらに特定的には、この発明は、光入力の周
波数を、検出されるべき角回転速度に適した周波
数にシフトするために光学回転感知システムにお
いて用いられるフアイバ光学周波数シフタに関す
る。フアイバ光学リング干渉計は典型的には、そ
の中を互いに逆方向に伝播する光波を有するフア
イバ光学材料のループを含んでいる。ループを通
過した後に、互いに反対方向に伝播する波は結合
され、このためそれらは建設的にまたは破壊的に
干渉して光学出力信号を形成する。光学出力信号
の強度は、干渉の種類および大きさの関数として
変化するが、これは互いに反対方向に伝播する波
の相対位相に依存している。
り特定的には、フアイバ光学周波数シフタに関す
る。さらに特定的には、この発明は、光入力の周
波数を、検出されるべき角回転速度に適した周波
数にシフトするために光学回転感知システムにお
いて用いられるフアイバ光学周波数シフタに関す
る。フアイバ光学リング干渉計は典型的には、そ
の中を互いに逆方向に伝播する光波を有するフア
イバ光学材料のループを含んでいる。ループを通
過した後に、互いに反対方向に伝播する波は結合
され、このためそれらは建設的にまたは破壊的に
干渉して光学出力信号を形成する。光学出力信号
の強度は、干渉の種類および大きさの関数として
変化するが、これは互いに反対方向に伝播する波
の相対位相に依存している。
フアイバ光学リング干渉計は、回転の感知にと
つて特に有用であることが証明されている。ルー
プの回転は、周知の“サグナツク（Sagnac）”効
果に従つて、反対方向に伝播する波の間の相対位
相差を作り出し、位相差の大きさはループの角速
度の関数である。反対方向に伝播する波の干渉に
よつて生じる光学出力信号は、ループの回転速度
の関数としてその強度が変化する。回転の感知
は、光学出力信号を検知しかつ光学出力信号を処
理して回転の速度を決定することによつて達成さ
れる。
つて特に有用であることが証明されている。ルー
プの回転は、周知の“サグナツク（Sagnac）”効
果に従つて、反対方向に伝播する波の間の相対位
相差を作り出し、位相差の大きさはループの角速
度の関数である。反対方向に伝播する波の干渉に
よつて生じる光学出力信号は、ループの回転速度
の関数としてその強度が変化する。回転の感知
は、光学出力信号を検知しかつ光学出力信号を処
理して回転の速度を決定することによつて達成さ
れる。
慣性航法に応用するのに適したものにするため
に、回転センサは非常に広いダイナミツクレンジ
を有していなければならない。回転センサは、１
時間当たりの0.01°という低さおよび１秒当たり
1000°という高さの回転速度を検出することがで
きなければならない。測定されるべき上限および
下限の比率はほぼ109である。
に、回転センサは非常に広いダイナミツクレンジ
を有していなければならない。回転センサは、１
時間当たりの0.01°という低さおよび１秒当たり
1000°という高さの回転速度を検出することがで
きなければならない。測定されるべき上限および
下限の比率はほぼ109である。
オープンループフアイバ光学ジヤイロスコープ
の出力は、正弦波形である。この正弦波は非線形
であり、かつ一価ではなく、正確な測定値を得る
ことを困難にしている。この振幅は変動するいく
つかのパラメータに依存しているので、この振幅
もまた変動する。
の出力は、正弦波形である。この正弦波は非線形
であり、かつ一価ではなく、正確な測定値を得る
ことを困難にしている。この振幅は変動するいく
つかのパラメータに依存しているので、この振幅
もまた変動する。
周波数シフタとしてバルク光学回転半波長板
（bulk optics rotating half−wave plate）を用
いる原理がよく知られており、さらにそのような
回転する半波長板周波数シフタは、マイクロ波お
よび光学周波数の双方において用いられている。
光学周波数シフトは、３重軸を有する電気−光学
結晶を介して光学信号を通過させることおよび前
記結晶に回転する電界を印加することによつて実
現される。周波数シフトされるために、光学ビー
ムは好ましくは円形に偏光されかつ結晶の３重軸
に沿つて向けられる。電界が印加されないとき
に、この結晶は複屈折を示さず、さらに現われた
ビームは影響を受けていない。印加された電界が
適当な半波長振幅を有しかつ３重軸に対して垂直
な平面内で回転するときに、この結晶は回転する
半波長板として機能する。現われたビームはその
光学周波数をシフトさせかつその極性の向きを反
転させている。周波数シフトは印加された電界の
回転速度に等しい。均一に回転する印加された電
界は理想的には出力ビームにおける単一の新しい
周波数をもたらすので、回転する電界周波数シフ
タは、単側波帯抑圧搬送波（SSBSC）変調器と
呼ばれている。
（bulk optics rotating half−wave plate）を用
いる原理がよく知られており、さらにそのような
回転する半波長板周波数シフタは、マイクロ波お
よび光学周波数の双方において用いられている。
光学周波数シフトは、３重軸を有する電気−光学
結晶を介して光学信号を通過させることおよび前
記結晶に回転する電界を印加することによつて実
現される。周波数シフトされるために、光学ビー
ムは好ましくは円形に偏光されかつ結晶の３重軸
に沿つて向けられる。電界が印加されないとき
に、この結晶は複屈折を示さず、さらに現われた
ビームは影響を受けていない。印加された電界が
適当な半波長振幅を有しかつ３重軸に対して垂直
な平面内で回転するときに、この結晶は回転する
半波長板として機能する。現われたビームはその
光学周波数をシフトさせかつその極性の向きを反
転させている。周波数シフトは印加された電界の
回転速度に等しい。均一に回転する印加された電
界は理想的には出力ビームにおける単一の新しい
周波数をもたらすので、回転する電界周波数シフ
タは、単側波帯抑圧搬送波（SSBSC）変調器と
呼ばれている。
従来の周波数シフタは、音波と光波との間の非
線形の干渉を用いておりかつ小さな帯域幅、困難
な形態および特殊な光学フアイバの必要性という
欠点を有しており、さらに航空機の航法にとつて
要求される精度をもたらすことができない。
線形の干渉を用いておりかつ小さな帯域幅、困難
な形態および特殊な光学フアイバの必要性という
欠点を有しており、さらに航空機の航法にとつて
要求される精度をもたらすことができない。
発明の概要
この発明は、慣性誘導の応用にとつて必要とさ
れるダイナミツクレンジにわたつて入力コヒーレ
ント光の周波数をシフトすることができるフアイ
バ光学周波数シフタを提供することである。この
発明によるフアイバ光学周波数シフタは、望まし
くない高調波または側波帯を生じることなく、入
力周波数以上のまたは以下のいずれかに周波数を
シフトすることができる。さらに、周波数シフト
の大きさは連続的に可変であり、このため、周波
数は、発振器の制御下において所定の周波数範囲
にわたつて変化させられる。この発明はまた、所
望の出力周波数を維持するためのネガテイブフイ
ードバツクシステムを含んでいる。
れるダイナミツクレンジにわたつて入力コヒーレ
ント光の周波数をシフトすることができるフアイ
バ光学周波数シフタを提供することである。この
発明によるフアイバ光学周波数シフタは、望まし
くない高調波または側波帯を生じることなく、入
力周波数以上のまたは以下のいずれかに周波数を
シフトすることができる。さらに、周波数シフト
の大きさは連続的に可変であり、このため、周波
数は、発振器の制御下において所定の周波数範囲
にわたつて変化させられる。この発明はまた、所
望の出力周波数を維持するためのネガテイブフイ
ードバツクシステムを含んでいる。
周波数シフタの第１の実施例は、周囲を取り巻
くコーテイングまたはジヤケツトを有する長尽の
フアイバ光学材料を備えており、コーテイングま
たはジヤケツトは、一般的にこのフアイバと同心
円状の電歪または圧電活性材料である干渉材料で
形成されている。電極が干渉材料の周囲に装着さ
れ、かつこれらの電極に電界を印加する電子回路
が含まれている。これらの電極に電界を印加する
と干渉材料に電界を生じ、干渉材料をフアイバ上
で収縮させる。フアイバ上での干渉材料の収縮
は、フアイバを挟み付けてさらに応力によつて誘
起された複屈折を生じさせる。この応力によつて
誘起された複屈折は、フアイバの応力が加えられ
た部分が入力光波上に回転する半波長板の効果を
有するように制御される。
くコーテイングまたはジヤケツトを有する長尽の
フアイバ光学材料を備えており、コーテイングま
たはジヤケツトは、一般的にこのフアイバと同心
円状の電歪または圧電活性材料である干渉材料で
形成されている。電極が干渉材料の周囲に装着さ
れ、かつこれらの電極に電界を印加する電子回路
が含まれている。これらの電極に電界を印加する
と干渉材料に電界を生じ、干渉材料をフアイバ上
で収縮させる。フアイバ上での干渉材料の収縮
は、フアイバを挟み付けてさらに応力によつて誘
起された複屈折を生じさせる。この応力によつて
誘起された複屈折は、フアイバの応力が加えられ
た部分が入力光波上に回転する半波長板の効果を
有するように制御される。
この発明の第２の実施例は、長尽の光学フアイ
バ上にコーテイングされた磁歪材料を含んでい
る。磁歪材料に磁界を印加すると、光学フアイバ
の囲まれた長さ応力によつて誘起された複屈折を
生じさせる。磁界を発振器によつて制御すると、
フアイバのまわりに回転する応力の場が生じ、こ
のためフアイバの応力が加えられた部分は回転す
る半波長として機能する。
バ上にコーテイングされた磁歪材料を含んでい
る。磁歪材料に磁界を印加すると、光学フアイバ
の囲まれた長さ応力によつて誘起された複屈折を
生じさせる。磁界を発振器によつて制御すると、
フアイバのまわりに回転する応力の場が生じ、こ
のためフアイバの応力が加えられた部分は回転す
る半波長として機能する。
周波数シフタの第３の実施例は、半カプラのま
わりに配置された複数の電極を備えている。半カ
プラは典型的には、クラツドの一部分がそこから
取り除かれて干渉領域を形成する、長尽の光学フ
アイバを含んでいる。電気−光学活性材料のブロ
ツクが干渉領域に隣接して配置され、干渉材料の
ブロツクおよびフアイバのまわりに配置された電
極は、フアイバおよび電気−光学活性材料のブロ
ツクに電界を印加してそれらの屈折率を変化させ
るために用いられる。印加された電界の制御は、
前記長尽のフアイアおよび電気−光学活性材料の
隣接するブロツクを、回転する半波長板として機
能させる。
わりに配置された複数の電極を備えている。半カ
プラは典型的には、クラツドの一部分がそこから
取り除かれて干渉領域を形成する、長尽の光学フ
アイバを含んでいる。電気−光学活性材料のブロ
ツクが干渉領域に隣接して配置され、干渉材料の
ブロツクおよびフアイバのまわりに配置された電
極は、フアイバおよび電気−光学活性材料のブロ
ツクに電界を印加してそれらの屈折率を変化させ
るために用いられる。印加された電界の制御は、
前記長尽のフアイアおよび電気−光学活性材料の
隣接するブロツクを、回転する半波長板として機
能させる。
この発明は、出力における望ましくないスペク
トル成分に応答して半波長動作を確保するように
周波数シフタを調整するフイードバツク制御シス
テムを含み、これは出力ビームから入力光学周波
数を除去する。
トル成分に応答して半波長動作を確保するように
周波数シフタを調整するフイードバツク制御シス
テムを含み、これは出力ビームから入力光学周波
数を除去する。
この発明はさらに、周波数変調されコード化さ
れた出力ビームを提供する光学FMエンコーダを
含んでいる。
れた出力ビームを提供する光学FMエンコーダを
含んでいる。
好ましい実施例の説明
第１ａ図を参照すると、周波数シフタ１０は、
コア１２およびクラツド１４を有する光学フアイ
バ１１を含んでいる。クラツド１４は、圧電もし
くは電歪材料、または磁歪材料のいずれかで形成
されたコーテイング１６を有している。電界が印
加されていないときに、光学フアイバ１１および
コーテイング１６は、第１ａ図に示されているよ
うな同心円を形成する。適当な電界を印加する
と、コーテイング１６は光学フアイバ１１のまわ
りで収縮し、これによつてコア１２およクラツド
１４の双方は歪んで一般的に第１ｂ図に示される
ような楕円形状となる。光学フアイバに応力を加
えることによつてフアイバの屈折率が変化しかつ
光弾性効果によつてフアイバに複屈折が誘起され
るということはよく知られている。本件の発明者
は、光学フアイバ１１の長さ、コーテイング１６
の厚さおよび印加された電界の強度の適当な選択
が、光学フアイバ１１への円形に偏光された光波
入力に半波長の位相遅延を生じるということを発
見した。フアイバ１１の長手方向の軸のまわりの
印加された電界の回転は、マイクロ波または光学
周波数の電磁波においてバルク波半波長板を回転
させることと同様の効果を生じる。もしもプレー
トが角速度ｆで回転するように考えるならば、そ
のときは、出力周波数は、円形に偏光された波の
方向に、半波長板の回転の方向に従つて、±2fだ
けシフトされる。偏光の方向における回転は、f0
の入力周波数からf0±2fの出力周波数へ周波数を
シフトさせる。偏光に対して方向が反対の回転
は、f0からf0−2fへ周波数を減少させる。双方の
場合において、出力の偏光は、入力波に対して反
転される。
コア１２およびクラツド１４を有する光学フアイ
バ１１を含んでいる。クラツド１４は、圧電もし
くは電歪材料、または磁歪材料のいずれかで形成
されたコーテイング１６を有している。電界が印
加されていないときに、光学フアイバ１１および
コーテイング１６は、第１ａ図に示されているよ
うな同心円を形成する。適当な電界を印加する
と、コーテイング１６は光学フアイバ１１のまわ
りで収縮し、これによつてコア１２およクラツド
１４の双方は歪んで一般的に第１ｂ図に示される
ような楕円形状となる。光学フアイバに応力を加
えることによつてフアイバの屈折率が変化しかつ
光弾性効果によつてフアイバに複屈折が誘起され
るということはよく知られている。本件の発明者
は、光学フアイバ１１の長さ、コーテイング１６
の厚さおよび印加された電界の強度の適当な選択
が、光学フアイバ１１への円形に偏光された光波
入力に半波長の位相遅延を生じるということを発
見した。フアイバ１１の長手方向の軸のまわりの
印加された電界の回転は、マイクロ波または光学
周波数の電磁波においてバルク波半波長板を回転
させることと同様の効果を生じる。もしもプレー
トが角速度ｆで回転するように考えるならば、そ
のときは、出力周波数は、円形に偏光された波の
方向に、半波長板の回転の方向に従つて、±2fだ
けシフトされる。偏光の方向における回転は、f0
の入力周波数からf0±2fの出力周波数へ周波数を
シフトさせる。偏光に対して方向が反対の回転
は、f0からf0−2fへ周波数を減少させる。双方の
場合において、出力の偏光は、入力波に対して反
転される。
第２図は、角速度ｆで回転している半波長板２
０上に入射している円形に偏光された入力光を表
わしている。入力波は周波数f0を有しているもの
として示されている。この波は正のｚ方向に移動
し、かつ90°位相がずれているｘおよびｙ軸に沿
つた等しい大きさの偏光ベクトルを有している。
それゆえに、偏光ベクトルは、伝播の方向に向か
つて見ながら観察されるときに時計方向にｚ軸の
まわりで角速度f0で回転するように思われる。半
波長板２０は、偏光ベクトルと同一方向に回転
し、このため出力波は入力周波数f0から周波数周
波数シフトされてf0＋2fの周波数を有する。
０上に入射している円形に偏光された入力光を表
わしている。入力波は周波数f0を有しているもの
として示されている。この波は正のｚ方向に移動
し、かつ90°位相がずれているｘおよびｙ軸に沿
つた等しい大きさの偏光ベクトルを有している。
それゆえに、偏光ベクトルは、伝播の方向に向か
つて見ながら観察されるときに時計方向にｚ軸の
まわりで角速度f0で回転するように思われる。半
波長板２０は、偏光ベクトルと同一方向に回転
し、このため出力波は入力周波数f0から周波数周
波数シフトされてf0＋2fの周波数を有する。
第３図は、位相シフタ１０が単側波帯抑圧搬送
波位相シフタとして作動されるときの位相シフタ
１０から得ることができる周波数出力を図解的に
表わしている。もしも入力周波数がf0であれば、
そのときは入力ビームの偏光の方向に周波数ｆで
半波長板を回転させることによつてf0＋2fの出力
を発生する。円形に偏光された入力波の偏光と反
対方向に周波数ｆで半波長板２０を回転すると、
f0−2fの出力周波数が生じる。回転周波数ｆの制
御は、４分の１波長板の出力周波数に、f0＋2fnax
の範囲を持たせ、ここでfnaxは、半波長板２０の
最大回転周波数である。
波位相シフタとして作動されるときの位相シフタ
１０から得ることができる周波数出力を図解的に
表わしている。もしも入力周波数がf0であれば、
そのときは入力ビームの偏光の方向に周波数ｆで
半波長板を回転させることによつてf0＋2fの出力
を発生する。円形に偏光された入力波の偏光と反
対方向に周波数ｆで半波長板２０を回転すると、
f0−2fの出力周波数が生じる。回転周波数ｆの制
御は、４分の１波長板の出力周波数に、f0＋2fnax
の範囲を持たせ、ここでfnaxは、半波長板２０の
最大回転周波数である。
第４図は、フアイバ光学位相シフタ２１を描い
ており、ここで、圧電または電歪材料は、クラツ
ド１４を取り巻くジヤケツト２２を形成してい
る。ジヤツト２２を形成するのに適した材料は、
通常PVF2と呼ばれる、ポリフツ化ビニルデン
（polyyinilidene fluoride）および酸化亜鉛ZnO
である。PVF2は一般に、溶融物からフアイバ１
１上に与えられる。絶縁物２７によつて分離され
た複数の電極２３−２６がジヤケツト２２上にコ
ーテイングされている。電極２３−２６を形成す
るのに適した材料は、ジヤケツト２２上にスパツ
タリングまたは塗布され得るどのような導電性物
質であつてもよい。第４図に示された実施例にお
いて、PVF2の層はクラツド１４の直径の２ない
し３倍であり、このため電極２３−２６に電界を
印加することによつてフアイバ１１に回転する複
屈折を生じる。電極２５および２６は接地されて
おり、電極２４は発振器２８から周波数ｆを有す
る電気信号を受取る。位相シフタ３０は、発振器
２８と電極２３との間に接続されている。位相シ
フタ３０の出力は好ましくは、入力から90°だけ
位相がシフトされており、このため電極２３およ
び２４は、そこに印加された90°の位相差を有す
る電気信号を有している。
ており、ここで、圧電または電歪材料は、クラツ
ド１４を取り巻くジヤケツト２２を形成してい
る。ジヤツト２２を形成するのに適した材料は、
通常PVF2と呼ばれる、ポリフツ化ビニルデン
（polyyinilidene fluoride）および酸化亜鉛ZnO
である。PVF2は一般に、溶融物からフアイバ１
１上に与えられる。絶縁物２７によつて分離され
た複数の電極２３−２６がジヤケツト２２上にコ
ーテイングされている。電極２３−２６を形成す
るのに適した材料は、ジヤケツト２２上にスパツ
タリングまたは塗布され得るどのような導電性物
質であつてもよい。第４図に示された実施例にお
いて、PVF2の層はクラツド１４の直径の２ない
し３倍であり、このため電極２３−２６に電界を
印加することによつてフアイバ１１に回転する複
屈折を生じる。電極２５および２６は接地されて
おり、電極２４は発振器２８から周波数ｆを有す
る電気信号を受取る。位相シフタ３０は、発振器
２８と電極２３との間に接続されている。位相シ
フタ３０の出力は好ましくは、入力から90°だけ
位相がシフトされており、このため電極２３およ
び２４は、そこに印加された90°の位相差を有す
る電気信号を有している。
もしもPVF2ジヤケツト２２の厚さがフアイバ
クラツド１４の直径の２ないし３倍であれば、そ
のときは、電極２５および２６を接地させながら
電極２３および２４に90°だけ位相がずれた信号
を印加することによつて、PVF2ジヤケツト２２
に90°だけ位相がずれた２つの電界ベクトルを発
生する。その結果生じた電界は、発振器の周波数
ｆで回転する。電界ベクトルはPVF2材料をフア
イバ１１のまわりで収縮させて一般的に第１ｂ図
に示されるような楕円形状を形成させる。
クラツド１４の直径の２ないし３倍であれば、そ
のときは、電極２５および２６を接地させながら
電極２３および２４に90°だけ位相がずれた信号
を印加することによつて、PVF2ジヤケツト２２
に90°だけ位相がずれた２つの電界ベクトルを発
生する。その結果生じた電界は、発振器の周波数
ｆで回転する。電界ベクトルはPVF2材料をフア
イバ１１のまわりで収縮させて一般的に第１ｂ図
に示されるような楕円形状を形成させる。
回転する電界ベクトルは、ジヤケツト材料２２
上で機能しかつ回転力のベクトルを発生する。回
転力のベクトルはジヤケツト２２およびフアイバ
１１に回転する応力の場を生じさせる。回転する
応力は、光学フアイバ１１のコアに回転する歪み
の変化を生じさせ、これは光弾性効果によつて歪
みの方向における屈折率を変化させる。それゆえ
に、回転する応力の場はフアイバ１１に回転する
複屈折を生じさせる。複屈折材料を介して伝播す
る光波は、複屈折に依存する位相シフトを被ると
いうことがよく知られている。
上で機能しかつ回転力のベクトルを発生する。回
転力のベクトルはジヤケツト２２およびフアイバ
１１に回転する応力の場を生じさせる。回転する
応力は、光学フアイバ１１のコアに回転する歪み
の変化を生じさせ、これは光弾性効果によつて歪
みの方向における屈折率を変化させる。それゆえ
に、回転する応力の場はフアイバ１１に回転する
複屈折を生じさせる。複屈折材料を介して伝播す
る光波は、複屈折に依存する位相シフトを被ると
いうことがよく知られている。
第５図は、第２のフアイバ光学周波数シフタ３
１を描いており、これは第４図の周波数シフタ２
１を変形したものである。電極３２はフアイバク
ラツド１４の周囲でコーテイングされかつ接地さ
れている。発振器２８は対向する電極２３および
２５に直接接続されかつ90°位相シフタ３０を介
して電極２４および２６に接続されている。第５
図の電極の構成の利点は、電圧発振器２８の同じ
出力およびジヤケツト２２の厚さに対して、第４
図の実施例によつて可能な電界よりも高い、ジヤ
ケツト２２の電界を得ることができるという見込
みである。ジヤケツト２２の電界は、接地された
電極と接地されていない電極との間の距離に反比
例している。第５図に示されるようなフアイバの
まわりの接地された電極３２は、接地された電極
と接地されていない電極との間の距離を第４図の
構成における距離よりも短くしている。
１を描いており、これは第４図の周波数シフタ２
１を変形したものである。電極３２はフアイバク
ラツド１４の周囲でコーテイングされかつ接地さ
れている。発振器２８は対向する電極２３および
２５に直接接続されかつ90°位相シフタ３０を介
して電極２４および２６に接続されている。第５
図の電極の構成の利点は、電圧発振器２８の同じ
出力およびジヤケツト２２の厚さに対して、第４
図の実施例によつて可能な電界よりも高い、ジヤ
ケツト２２の電界を得ることができるという見込
みである。ジヤケツト２２の電界は、接地された
電極と接地されていない電極との間の距離に反比
例している。第５図に示されるようなフアイバの
まわりの接地された電極３２は、接地された電極
と接地されていない電極との間の距離を第４図の
構成における距離よりも短くしている。
第６図を参照すると、６つの実質的に同一の電
極３４−３９を用いてこの発明による周波数シフ
タ３３を構成するとが可能である。中央電極３２
は第５図に示されいるように接地されている。接
地されていない電極３４−３６は、発振器２８の
ような発振器によつてドライブされ、隣接する電
極は互いに120°位相がずれた信号によつてドライ
ブされている。発振器２８と電極３５との間に接
続された120°位相シフタ４０と、発振器２８と電
極３６との間に接続された−120°位相シフタ４１
とは、所望の位相差をもたらす。第６図の電極の
構成は、第５図の実施例によつて可能であつたよ
りも、ジヤケツト２２としてより薄い層を使用さ
せている。第５図に示された実施例の電極２３−
２６および３２は、フアイバを正反対に向かい合
つて挟み付け、そしてその結果は単に２つの垂直
なフアイバの締め付けとして観察されるが、もし
もジヤケツト２２の材料がフアイバのクラツド１
４の直径の２ないし３倍以下であればどのような
回転する複屈折も生じない。第６図の電極の構成
はフアイバに２つの垂直な締め付けをフアイバに
与えず、それゆえに、発振器２８によつて電極３
４を直接ドライブしかつ120°位相シフタおよび−
120°位相シフタを介して電極３５および３６をド
ライブすることによつて、ジヤケツト２２および
フアイバのコア１４に回転する電界および回転す
る複屈折を容易に発生する。
極３４−３９を用いてこの発明による周波数シフ
タ３３を構成するとが可能である。中央電極３２
は第５図に示されいるように接地されている。接
地されていない電極３４−３６は、発振器２８の
ような発振器によつてドライブされ、隣接する電
極は互いに120°位相がずれた信号によつてドライ
ブされている。発振器２８と電極３５との間に接
続された120°位相シフタ４０と、発振器２８と電
極３６との間に接続された−120°位相シフタ４１
とは、所望の位相差をもたらす。第６図の電極の
構成は、第５図の実施例によつて可能であつたよ
りも、ジヤケツト２２としてより薄い層を使用さ
せている。第５図に示された実施例の電極２３−
２６および３２は、フアイバを正反対に向かい合
つて挟み付け、そしてその結果は単に２つの垂直
なフアイバの締め付けとして観察されるが、もし
もジヤケツト２２の材料がフアイバのクラツド１
４の直径の２ないし３倍以下であればどのような
回転する複屈折も生じない。第６図の電極の構成
はフアイバに２つの垂直な締め付けをフアイバに
与えず、それゆえに、発振器２８によつて電極３
４を直接ドライブしかつ120°位相シフタおよび−
120°位相シフタを介して電極３５および３６をド
ライブすることによつて、ジヤケツト２２および
フアイバのコア１４に回転する電界および回転す
る複屈折を容易に発生する。
出力発振器２８の電圧を適正に制御すること
と、ジヤケツト２２の厚さおよび長さを適正に選
択することによつて、長尽のフアイバ１１の複屈
折を制御することが可能であり、このためそれは
入力光波に対する回転する半波長板のように考え
られる。ジヤケツト２２の長さは、フアイバ１１
と、ジヤケツト２２を含む材料との電磁特性によ
つて一部分決定される。ジヤケツト２２の長さを
決定するときのその他の考慮すべき事項は、ジヤ
ケツト２２に印加される電磁界のピークおよびジ
ヤケツト２２の絶縁破壊の強さである。フアイバ
の複屈折もまた、ジヤケツト２２の寸法を決定す
る際に考慮されなければならない要素である。理
想的な場合は、印加されたピークの電界において
波長の1/2であると思われる、ジヤケツト２２で
覆われたフアイバ１１の長さを有する場合であ
る。
と、ジヤケツト２２の厚さおよび長さを適正に選
択することによつて、長尽のフアイバ１１の複屈
折を制御することが可能であり、このためそれは
入力光波に対する回転する半波長板のように考え
られる。ジヤケツト２２の長さは、フアイバ１１
と、ジヤケツト２２を含む材料との電磁特性によ
つて一部分決定される。ジヤケツト２２の長さを
決定するときのその他の考慮すべき事項は、ジヤ
ケツト２２に印加される電磁界のピークおよびジ
ヤケツト２２の絶縁破壊の強さである。フアイバ
の複屈折もまた、ジヤケツト２２の寸法を決定す
る際に考慮されなければならない要素である。理
想的な場合は、印加されたピークの電界において
波長の1/2であると思われる、ジヤケツト２２で
覆われたフアイバ１１の長さを有する場合であ
る。
第７図は、フアイバのクラツド１４のまわりで
ジヤケツト４４を形成するように磁歪材料を用い
る、この発明による周波数シフタ４２を描いてい
る。磁歪ジヤケツト４４は、アモルフアス
Fe80B20合金で形成され、これは比較的高い磁歪
伸び係数を有する金属ガラスである。金属ガラス
材料はクラツド１４上に容易にスパツタコーテイ
ングされ得る。スパツタリングされたニツケルの
フイルムでジヤケツト４４を形成することもまた
可能であり、これは多数の結晶粒界を有する多結
晶体である。多結晶体材料に対するアモルフアス
金属ガラスの利点は、それがかなり柔軟な磁性特
性を有しており、それが結晶材料において同一の
効果を達成するために必要とされるよりも小さな
印加された磁界における磁気飽和を達成すること
を可能にしている。複数の電磁石４６−５１が、
フアイバ１１のまわりに等しい角度の間隔を保つ
て配置されている。電磁石４６−５１に適正な順
序で信号を印加することによつて、磁歪ジヤケツ
ト４４に回転する歪みを引き起こし、これはさら
にフアイバのコア１２に回転する歪みを生じさせ
る。それゆえに、電磁石４６−５１、磁歪ジヤケ
ツト４４および光学フアイバ１１は協働して、フ
アイバ１１への光波入力に回転する半波長板を提
供する。
ジヤケツト４４を形成するように磁歪材料を用い
る、この発明による周波数シフタ４２を描いてい
る。磁歪ジヤケツト４４は、アモルフアス
Fe80B20合金で形成され、これは比較的高い磁歪
伸び係数を有する金属ガラスである。金属ガラス
材料はクラツド１４上に容易にスパツタコーテイ
ングされ得る。スパツタリングされたニツケルの
フイルムでジヤケツト４４を形成することもまた
可能であり、これは多数の結晶粒界を有する多結
晶体である。多結晶体材料に対するアモルフアス
金属ガラスの利点は、それがかなり柔軟な磁性特
性を有しており、それが結晶材料において同一の
効果を達成するために必要とされるよりも小さな
印加された磁界における磁気飽和を達成すること
を可能にしている。複数の電磁石４６−５１が、
フアイバ１１のまわりに等しい角度の間隔を保つ
て配置されている。電磁石４６−５１に適正な順
序で信号を印加することによつて、磁歪ジヤケツ
ト４４に回転する歪みを引き起こし、これはさら
にフアイバのコア１２に回転する歪みを生じさせ
る。それゆえに、電磁石４６−５１、磁歪ジヤケ
ツト４４および光学フアイバ１１は協働して、フ
アイバ１１への光波入力に回転する半波長板を提
供する。
電歪および磁歪材料は、印加さた電磁界が存在
するときにフアイバ１１に応力を加えるために、
高度に処理された構造を有している必要なない。
それゆえに、ジヤケツト２２および４４は、有利
なことにスパツタリングによつて設けられてよ
い。フアイバ５７に与えられた後に、ジヤケツト
２２および４４は、内部電磁界の所望の配列を有
するように分極されなければならない。材料はキ
ユリー温度以上に加熱され、適当な外部電磁界が
与えられて分子電磁場を整列させる。この材料は
印加された電磁界の影響下においてゆつくりと冷
却される。分子電磁場を適正に整列させること
は、次に印加される電磁界がフアイバ１１に応力
を加えてフアイバ１１を第１ｂ図に示されるよう
に歪めることを保証している。
するときにフアイバ１１に応力を加えるために、
高度に処理された構造を有している必要なない。
それゆえに、ジヤケツト２２および４４は、有利
なことにスパツタリングによつて設けられてよ
い。フアイバ５７に与えられた後に、ジヤケツト
２２および４４は、内部電磁界の所望の配列を有
するように分極されなければならない。材料はキ
ユリー温度以上に加熱され、適当な外部電磁界が
与えられて分子電磁場を整列させる。この材料は
印加された電磁界の影響下においてゆつくりと冷
却される。分子電磁場を適正に整列させること
は、次に印加される電磁界がフアイバ１１に応力
を加えてフアイバ１１を第１ｂ図に示されるよう
に歪めることを保証している。
第８図を参照すると、フアイバ光学周波数シフ
タ５２は、半カプラ５６に隣接して配置された電
気−光学活性複屈折材料のブロツク５４を含んで
いる。半カプラ５６は、長尽のフアイバ光学材料
５７を含んでおり、この材料５７は、好ましくは
石英のブロツクである、サブストレート６０のス
ロツト５８内に配置されたコア５５およびクラツ
ド５９を含んでいる。クラツド５９の一部は、溝
５８の外側のエツジにおいてフアイバ５７から除
去されて干渉領域６２を形成している。溝５８
は、好ましくは第９図に示されるような凸面状に
曲げられている。溝５８は第８図に示されるよう
な長方形の断面を有してもよく、または溝５８は
第１０図に示されるように曲げられた底部表面６
６を有していてもよい。半カプラ５６の形成は通
常、最初にサブストレート６０に溝５８を形成す
るステツプと、溝５８内にフアイバ５７を固定す
るステツプと、さらにその後所望の量のクラツド
５９が除去されるまでサブストレート６０の表面
６４を研削および研磨するステツプとを含んでい
る。干渉領域６２は、楕円形に似たコア５９上の
細長いプレーナ表面を含んでいる。クラツド５９
の厚さは干渉領域６２の中央で最小でありかつフ
アイバ５７の長さに沿つて測定された距離が干渉
領域６２の中心から離れて増大するにつれて増大
している。
タ５２は、半カプラ５６に隣接して配置された電
気−光学活性複屈折材料のブロツク５４を含んで
いる。半カプラ５６は、長尽のフアイバ光学材料
５７を含んでおり、この材料５７は、好ましくは
石英のブロツクである、サブストレート６０のス
ロツト５８内に配置されたコア５５およびクラツ
ド５９を含んでいる。クラツド５９の一部は、溝
５８の外側のエツジにおいてフアイバ５７から除
去されて干渉領域６２を形成している。溝５８
は、好ましくは第９図に示されるような凸面状に
曲げられている。溝５８は第８図に示されるよう
な長方形の断面を有してもよく、または溝５８は
第１０図に示されるように曲げられた底部表面６
６を有していてもよい。半カプラ５６の形成は通
常、最初にサブストレート６０に溝５８を形成す
るステツプと、溝５８内にフアイバ５７を固定す
るステツプと、さらにその後所望の量のクラツド
５９が除去されるまでサブストレート６０の表面
６４を研削および研磨するステツプとを含んでい
る。干渉領域６２は、楕円形に似たコア５９上の
細長いプレーナ表面を含んでいる。クラツド５９
の厚さは干渉領域６２の中央で最小でありかつフ
アイバ５７の長さに沿つて測定された距離が干渉
領域６２の中心から離れて増大するにつれて増大
している。
フアイバは伝播する光のエバネセントフイール
ドが浸透するブロツク５４の比較的小さな部分６
３のみが光学フアイバ５７の複屈折に影響する。
破線６１で示されるように、関係する領域は、コ
ア５９上に中心を有する約10ミクロンの半径の円
弧である。フアイバ５７の光とブロツク５４との
干渉において入力光波の位相特性のみが重要であ
る。
ドが浸透するブロツク５４の比較的小さな部分６
３のみが光学フアイバ５７の複屈折に影響する。
破線６１で示されるように、関係する領域は、コ
ア５９上に中心を有する約10ミクロンの半径の円
弧である。フアイバ５７の光とブロツク５４との
干渉において入力光波の位相特性のみが重要であ
る。
ブロツク５４は、リチウムニオブ塩酸のような
電気−光学活性複屈折材料から形成されてもよ
い。好ましくは、ブロツク５４はフアイバ５７の
屈折率に類似した屈折率を有する、窒化ナトリウ
ムまたは２チオン酸カリウムのような材料から形
成されている。複屈折材料が非複屈折フアイバを
伝播する光のエバネセントフイールド内に配置さ
れるときに、複合構成は複屈折になる。複屈折材
料の主軸は複合構造の主軸を決定する。もしもフ
アイバ５７がシングルモード光学フアイバであれ
ば、それは電気および磁気ベクトルがフアイバ５
７を介する光の伝播の方向に主に通過するモード
のみを案内するであろう。それゆえに、フアイバ
５７における電磁界はフアイバのコア５５を横切
つて向けられかつクラツド５９内にエバネセント
フイールドを有する。エバネセント波は、互いに
直交しかつ複屈折電気−光学材料のブロツク５４
の主軸に直交する２つの成分から形成されるもの
とみなされてもよい。
電気−光学活性複屈折材料から形成されてもよ
い。好ましくは、ブロツク５４はフアイバ５７の
屈折率に類似した屈折率を有する、窒化ナトリウ
ムまたは２チオン酸カリウムのような材料から形
成されている。複屈折材料が非複屈折フアイバを
伝播する光のエバネセントフイールド内に配置さ
れるときに、複合構成は複屈折になる。複屈折材
料の主軸は複合構造の主軸を決定する。もしもフ
アイバ５７がシングルモード光学フアイバであれ
ば、それは電気および磁気ベクトルがフアイバ５
７を介する光の伝播の方向に主に通過するモード
のみを案内するであろう。それゆえに、フアイバ
５７における電磁界はフアイバのコア５５を横切
つて向けられかつクラツド５９内にエバネセント
フイールドを有する。エバネセント波は、互いに
直交しかつ複屈折電気−光学材料のブロツク５４
の主軸に直交する２つの成分から形成されるもの
とみなされてもよい。
再度第８図を参照すると、電極６８は、クラツ
ド５９と接触して溝５８の底部に配置されてい
る。電極６８は第８図に示されるように平坦であ
つてもよく、または第１０図および第１１図に示
されるようにコア１４の曲線形状に適合するもの
であつてもよい。
ド５９と接触して溝５８の底部に配置されてい
る。電極６８は第８図に示されるように平坦であ
つてもよく、または第１０図および第１１図に示
されるようにコア１４の曲線形状に適合するもの
であつてもよい。
電気−光学活性材料のブロツク５４はそこに装
着された複数の電極７０−７２を有している。電
極７０は一般に干渉領域６２と平行に整列されて
第８図に示されるようにブロツク５４上に配置さ
れている。電極７１および７２はそれぞれブロツ
ク５４の端面７６および７８上に装着されてい
る。
着された複数の電極７０−７２を有している。電
極７０は一般に干渉領域６２と平行に整列されて
第８図に示されるようにブロツク５４上に配置さ
れている。電極７１および７２はそれぞれブロツ
ク５４の端面７６および７８上に装着されてい
る。
第８図に示さるように、電極７１および６８は
接地されている。発振器８０の出力は、電極７０
および位相シフタ８２に直接接続されている。位
相シフタ８２は好ましくは、その入力から90°だ
け位相がシフトされた出力を発生する。位相シフ
タ８２の出力は電極７２に接続され、このため電
極７０および７２は、90°位相がずれた電圧によ
つてドライブされる。
接地されている。発振器８０の出力は、電極７０
および位相シフタ８２に直接接続されている。位
相シフタ８２は好ましくは、その入力から90°だ
け位相がシフトされた出力を発生する。位相シフ
タ８２の出力は電極７２に接続され、このため電
極７０および７２は、90°位相がずれた電圧によ
つてドライブされる。
もしも複屈折材料５４と干渉領域６２の長さと
が正確に選択されるならば、そのときは、電極７
１および６８を接地させながら発振器８０から直
接電極７０におよび位相シフタ８２を介して電極
７２に電圧を印加することによつて、回転する半
波長板が事実上フアイバ５７に形成され得る。
90°位相のずれた電圧を電極７０および７２に印
加することによつて回転する電界が形成され、こ
れは電気−光学活性材複屈折材料５４をその中で
回転する複屈折に帰着させる。ブロツク５４の複
屈折は周波数シフタ５２の複屈折を決定するの
で、フアイバ５７を伝播する光は、干渉領域６２
に隣接するコア５５の部分を介して移動するとき
に回転する複屈折に出会う。干渉領域６２を介し
て伝播する円形に偏光された光は、上述のように
周波数シフトを受ける。
が正確に選択されるならば、そのときは、電極７
１および６８を接地させながら発振器８０から直
接電極７０におよび位相シフタ８２を介して電極
７２に電圧を印加することによつて、回転する半
波長板が事実上フアイバ５７に形成され得る。
90°位相のずれた電圧を電極７０および７２に印
加することによつて回転する電界が形成され、こ
れは電気−光学活性材複屈折材料５４をその中で
回転する複屈折に帰着させる。ブロツク５４の複
屈折は周波数シフタ５２の複屈折を決定するの
で、フアイバ５７を伝播する光は、干渉領域６２
に隣接するコア５５の部分を介して移動するとき
に回転する複屈折に出会う。干渉領域６２を介し
て伝播する円形に偏光された光は、上述のように
周波数シフトを受ける。
もしも回転する複屈折においてまたは入力光の
偏光の状態において摂動が存在すれば、そのとき
は位相シフト動作期間中に高調波が発生する。
偏光の状態において摂動が存在すれば、そのとき
は位相シフト動作期間中に高調波が発生する。
サブストレート６０に装着されたフアイバ５７
を有することなくエバネセントフイールド位相シ
フタを形成するとが可能である。クラツド５９の
所望の部分は研削されて干渉領域６２を形成す
る。電極６８はフアイバ５７に直接接着され、か
つ電極７０−７２は複屈折ブロツク５４に接着さ
れる。
を有することなくエバネセントフイールド位相シ
フタを形成するとが可能である。クラツド５９の
所望の部分は研削されて干渉領域６２を形成す
る。電極６８はフアイバ５７に直接接着され、か
つ電極７０−７２は複屈折ブロツク５４に接着さ
れる。
干渉領域６２は、周波数f0±2fを有する出力波
を発生するために半波長の奇数倍に等しい長さを
有していなければならず、ここでｆは発振器の周
波数である。もしも干渉領域６２の長さが半波長
の奇数倍でなければ、そのときは搬送周波数f0の
一部は周波数シフタ５２を介して伝送される。
を発生するために半波長の奇数倍に等しい長さを
有していなければならず、ここでｆは発振器の周
波数である。もしも干渉領域６２の長さが半波長
の奇数倍でなければ、そのときは搬送周波数f0の
一部は周波数シフタ５２を介して伝送される。
第４図ないし第８図のそれぞれの周波数シフタ
２１，３１，３３，４２および５６の出力の振幅
は次の式によつて与えられる。
２１，３１，３３，４２および５６の出力の振幅
は次の式によつて与えられる。
Φ（ｆ）＝Aej(f0+2f)t＋Bejf0t (1)
出力波の強度は振幅の二乗であり次の式によつ
て与えられる。
て与えられる。
Ｉ＝｜Φ（ｔ）｜2 (2)
＝A2＋B2＋2AB COS（2ft） (3)
係数Ａは通常、Ｂよりもはるかに大きく、この
ためB2は無視することができる。第１２図は、
周波数シフタ８６の出力周波数を制御して望まし
くない搬送周波数成分を最小限にするフイードバ
ツクシステム制御装置８５を描いている。周波数
シフタ８６は第４図ないし第８図に示された周波
数シフタ２１，３１，３３，４２および５２のう
ちのどれであつてもよい。
ためB2は無視することができる。第１２図は、
周波数シフタ８６の出力周波数を制御して望まし
くない搬送周波数成分を最小限にするフイードバ
ツクシステム制御装置８５を描いている。周波数
シフタ８６は第４図ないし第８図に示された周波
数シフタ２１，３１，３３，４２および５２のう
ちのどれであつてもよい。
周波数シフタ８６は光源９０からf0の周波数の
光波をその上に入射させる。入射波は、光源９０
から周波数シフタ８６に向かつて見て時計方向の
円形の偏光を有している。周波数シフタ８６から
の振幅出力は方程式(1)によつて与えられる。項
Bejf0tは、周波数シフタ８６を介して伝播した搬
送入力信号の望ましくない部分を表わしている。
周波数シフタ８６の出力ビームはビームスプリツ
タ９２上に入射し、これはたとえば入射光のほぼ
90％を一直線に通過させて伝送する一方で入射光
のほぼ10％を偏光子９４上に反射する。
光波をその上に入射させる。入射波は、光源９０
から周波数シフタ８６に向かつて見て時計方向の
円形の偏光を有している。周波数シフタ８６から
の振幅出力は方程式(1)によつて与えられる。項
Bejf0tは、周波数シフタ８６を介して伝播した搬
送入力信号の望ましくない部分を表わしている。
周波数シフタ８６の出力ビームはビームスプリツ
タ９２上に入射し、これはたとえば入射光のほぼ
90％を一直線に通過させて伝送する一方で入射光
のほぼ10％を偏光子９４上に反射する。
出力強度の望ましくない部分は入力波と同じ偏
光を有している一方で、出力強度の所望の部分は
反対の偏光を有している。偏光子９４は各波の一
部だけを伝送する。偏光子９４の出力は光検出器
９６上に入射され、これは方程式(3)の第３項を示
す誤差信号を出力する。
光を有している一方で、出力強度の所望の部分は
反対の偏光を有している。偏光子９４は各波の一
部だけを伝送する。偏光子９４の出力は光検出器
９６上に入射され、これは方程式(3)の第３項を示
す誤差信号を出力する。
この誤差信号はロツクイン増幅器９８に入力さ
れる。電圧源１００は電圧制御発振器１０２に電
圧Ｖを供給し、この発振器１０２はＶの関数であ
る周波数ｆを有する発振電圧を発生する。電圧制
御発振器１０２の出力は、可変利得増幅器１０４
によつて増幅されて周波数シフタ８６および２倍
器１０６に制御信号を与える。２倍器１０６は、
2fの周波数を有する出力信号をロツクイン増幅器
９８に与え、これによつてロツイン増幅器９８に
周波数2fを有する信号のみを増幅させ、これは方
程式(3)の第３項の周波数である。ロツクイン増幅
器９８の出力は、方程式の第３項、2ABcos（2ft）
の係数、すなわち2ABに比例する電圧である。
ロツクイン増幅器９８の出力はフイルタ１０８を
介して、１つの接地された入力を有するコンパレ
ータ１１０へ通過させられる。それゆえに、コン
パレータ１１０への入力である2ABに比例する
電圧が０でなければ、そのときはコンパレータ１
１０は、負のフイールドバツク信号として可変利
得増幅器１０４の利得制御へ入力である出力電圧
を発生して周波数シフタ８６への制御信号入力の
電圧を増加させるかまたは減少させる。負のフイ
ールドバツク信号は係数Ｂを減少させ、これは誤
差信号を減少させかつ周波数シフタ８６の出力に
所望の周波数を持たせる。
れる。電圧源１００は電圧制御発振器１０２に電
圧Ｖを供給し、この発振器１０２はＶの関数であ
る周波数ｆを有する発振電圧を発生する。電圧制
御発振器１０２の出力は、可変利得増幅器１０４
によつて増幅されて周波数シフタ８６および２倍
器１０６に制御信号を与える。２倍器１０６は、
2fの周波数を有する出力信号をロツクイン増幅器
９８に与え、これによつてロツイン増幅器９８に
周波数2fを有する信号のみを増幅させ、これは方
程式(3)の第３項の周波数である。ロツクイン増幅
器９８の出力は、方程式の第３項、2ABcos（2ft）
の係数、すなわち2ABに比例する電圧である。
ロツクイン増幅器９８の出力はフイルタ１０８を
介して、１つの接地された入力を有するコンパレ
ータ１１０へ通過させられる。それゆえに、コン
パレータ１１０への入力である2ABに比例する
電圧が０でなければ、そのときはコンパレータ１
１０は、負のフイールドバツク信号として可変利
得増幅器１０４の利得制御へ入力である出力電圧
を発生して周波数シフタ８６への制御信号入力の
電圧を増加させるかまたは減少させる。負のフイ
ールドバツク信号は係数Ｂを減少させ、これは誤
差信号を減少させかつ周波数シフタ８６の出力に
所望の周波数を持たせる。
ここで開示されたフアイバ光学周波数シフタは
第１３図に示されるようなFMエンコーダを形成
するために用いられてもよい。円形の偏光の双方
の信号は、等しい大きさで周波数シフタ１１８に
入力される。時変制御周波数ｆ（ｔ）を有する変
調信号は、発振器１１２から周波数シフタ１１０
へ入力されて回転速度を制御する。出力信号は以
下の強度を有するFMコード化信号である。
第１３図に示されるようなFMエンコーダを形成
するために用いられてもよい。円形の偏光の双方
の信号は、等しい大きさで周波数シフタ１１８に
入力される。時変制御周波数ｆ（ｔ）を有する変
調信号は、発振器１１２から周波数シフタ１１０
へ入力されて回転速度を制御する。出力信号は以
下の強度を有するFMコード化信号である。
Ｉ＝2A｜ej(f0-2f(t)t)＋ej(f0+2f(t)t｜2 (4)
＝2A（１＋cos 4f（ｔ）ｔ） (5)
変調された信号は、任意の偏光の線形偏光子で
あつてもよい分析器１１６および検出器１１４に
よつて検出され、さらにそれを4f（ｔ）ｔに依存
する時間を有する適当な復調信号と混合すること
によつて復調される。
あつてもよい分析器１１６および検出器１１４に
よつて検出され、さらにそれを4f（ｔ）ｔに依存
する時間を有する適当な復調信号と混合すること
によつて復調される。
第１ａ図は、電歪または磁歪材料によつて囲ま
れている光学フアイバを示す図である。第１ｂ図
は、フアイバを取り囲む材料に電磁界を印加した
ときに歪められている第１ａ図の光学フアイバを
示す図である。第２図は、光入力および出力を伴
つた回転する半波長板を表わす概略図である。第
３図は、回転する半波長板に対する可能な入力お
よび出力を表わす図解図である。第４図は、外部
表面に接続された電極を有する干渉材料で囲まれ
た光学フアイバを含む周波数シフタの第１の実施
例を示す概略図である。第５図は、この発明によ
る周波数シフタに対する他の電極の構成を表わす
概略図である。第６図は、周波数シフタに対する
第２の他の電極構成を示す図である。第７図は、
磁歪材料によつて囲まれた光学フアイバと、そこ
に磁界を印加して周波数シフタを形成する複数の
磁石とを示す図である。第８図は、電気−光学活
性材料のブロツクおよび複数の電極と組合わされ
て周波数シフタを形成する半カプラの断面図であ
る。第９図は、フアイバが装着された溝を示す、
第８図は半カプラの側面図である。第１０図は、
曲線状の底部表面を有する溝を描く、第９図の半
カプラの断面図である。第１１図は、他の電極構
成を示す、第８図の半カプラの断面図である。第
１２図は、第４図ないし第８図に描かれた周波シ
フタの周波数出力を制御するフイードバツクシス
テムのブロツク図である。第１３図は、第４図な
いし第８図に従う周波数シフタを含む光学周波数
変調器のブロツク図である。 図において、１０は周波数シフタ、１１は光学
フアイバ、１２はコア、１４はクラツド、１６は
コーテイング、２０は半波長板、２１，３０はフ
アイバ光学位相シフタ、２２はジヤケツト、２
３，２４，２５，２６は電極、２８は発振器を示
す。
れている光学フアイバを示す図である。第１ｂ図
は、フアイバを取り囲む材料に電磁界を印加した
ときに歪められている第１ａ図の光学フアイバを
示す図である。第２図は、光入力および出力を伴
つた回転する半波長板を表わす概略図である。第
３図は、回転する半波長板に対する可能な入力お
よび出力を表わす図解図である。第４図は、外部
表面に接続された電極を有する干渉材料で囲まれ
た光学フアイバを含む周波数シフタの第１の実施
例を示す概略図である。第５図は、この発明によ
る周波数シフタに対する他の電極の構成を表わす
概略図である。第６図は、周波数シフタに対する
第２の他の電極構成を示す図である。第７図は、
磁歪材料によつて囲まれた光学フアイバと、そこ
に磁界を印加して周波数シフタを形成する複数の
磁石とを示す図である。第８図は、電気−光学活
性材料のブロツクおよび複数の電極と組合わされ
て周波数シフタを形成する半カプラの断面図であ
る。第９図は、フアイバが装着された溝を示す、
第８図は半カプラの側面図である。第１０図は、
曲線状の底部表面を有する溝を描く、第９図の半
カプラの断面図である。第１１図は、他の電極構
成を示す、第８図の半カプラの断面図である。第
１２図は、第４図ないし第８図に描かれた周波シ
フタの周波数出力を制御するフイードバツクシス
テムのブロツク図である。第１３図は、第４図な
いし第８図に従う周波数シフタを含む光学周波数
変調器のブロツク図である。 図において、１０は周波数シフタ、１１は光学
フアイバ、１２はコア、１４はクラツド、１６は
コーテイング、２０は半波長板、２１，３０はフ
アイバ光学位相シフタ、２２はジヤケツト、２
３，２４，２５，２６は電極、２８は発振器を示
す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 長尺の光フアイバに形成されて、そこを伝播
する光波の周波数をシフトするためのフアイバ光
学用周波数シフタであつて、長尺の光学フアイバ
において回転複屈折を誘起する装置を備え、長尺
の光学フアイバおよび回転複屈折とは協働して、
光学フアイバの光波入力の周波数を±2fだけシフ
トする回転する半波長板を形成し、ここでｆは回
転複屈折の角周波数であり；回転複屈折を誘起す
る装置は長尺の光学フアイバのまわりのジヤケツ
トと、ジヤケツトに回転する電磁界を形成し、ジ
ヤケツトおよび長尺の光学フアイバを歪ませて、
これによつてその中に応力によつて誘起された複
屈折を生じさせる装置を含み；かつ回転する電磁
界を形成する装置はジヤケツトのまわりに形成さ
れる複数の電極と、選択された位相関係を有する
電圧を電極に印加する装置とを含み； 半波長板の回転速度を制御して半波長板への周
波数入力と半波長板からの信号出力の周波数との
間の差を制御する装置と、 半波長板の出力信号を処理して、周波数f0を有
する出力信号の成分の強度を、周波数f0を有する
光学入力信号が周波数f0±2f（ｆは周波数シフト
の量）を有する光学出力信号を発生するように、
所定のしきい値以下に維持するフイードバツク装
置をさらに備えることを特徴とするフアイバ光学
周波数シフタ。 ２ 光学入力周波数f0を有する光波の周波数を光
学出力周波数f0±2fにシフトする方法であつて、 光学入力周波数を有する光波を選択された長尺
の光学フアイバに導入するステツプと；長尺の光
学フアイバにおいて周波数ｆで回転する複屈折を
誘起して光学フアイバに回転する半波長板を形成
するステツプと；長尺の光学フアイバのまわりに
ジヤケツトを形成することによつてその中に応力
によつて誘起された複屈折を生じさせるステツプ
と；複数の電極をジヤケツトのまわりに配置する
ステツプと；所定の位相関係を有する電圧を選択
された電極に印加するステツプと；半波長板の回
転速度を制御して周波数シフトの大きさを制御す
るステツプと；かつ半波長板の出力信号を処理し
て周波数f0を有する光学出力信号の成分の強度
を、周波数f0を有する光学入力信号が光学出力周
波数f0±2fにシフトするように所定のしきい値以
下に維持するステツプとによつて特徴づけられる
方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US613827 | 1984-05-25 | ||
| US06/613,827 US4729620A (en) | 1984-05-25 | 1984-05-25 | Fiber optic frequency shifter |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6110712A JPS6110712A (ja) | 1986-01-18 |
| JPH0361173B2 true JPH0361173B2 (ja) | 1991-09-19 |
Family
ID=24458834
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60106796A Granted JPS6110712A (ja) | 1984-05-25 | 1985-05-17 | フアイバ光学周波数シフタ |
Country Status (10)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4729620A (ja) |
| EP (1) | EP0162566B1 (ja) |
| JP (1) | JPS6110712A (ja) |
| KR (1) | KR900004171B1 (ja) |
| AT (1) | ATE59468T1 (ja) |
| AU (2) | AU557804B2 (ja) |
| BR (1) | BR8502048A (ja) |
| CA (1) | CA1249743A (ja) |
| DE (1) | DE3581109D1 (ja) |
| NO (1) | NO851594L (ja) |
Families Citing this family (26)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4729620A (en) * | 1984-05-25 | 1988-03-08 | Litton Systems, Inc. | Fiber optic frequency shifter |
| US5022732A (en) * | 1986-01-17 | 1991-06-11 | The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University | Fiber optic intermode coupling single sideband frequency shifter |
| US4832437A (en) * | 1986-01-17 | 1989-05-23 | The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University | Fiber optic inter-mode coupling single side band frequency shifter |
| US4761049A (en) * | 1986-09-30 | 1988-08-02 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Optical waveguide device for frequency shifting and mode conversion |
| IT1217889B (it) * | 1988-06-22 | 1990-03-30 | Consiglio Nazionale Ricerche | Lamina lamba/2 rotante in fibra ottica e sue applicazioni |
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| GB2208711A (en) * | 1988-08-16 | 1989-04-12 | Plessey Co Plc | Fibre optic sensor |
| US5020912A (en) * | 1989-02-03 | 1991-06-04 | Litton Systems, Inc. | Fiber optic rotation sensing system and method for basing a feedback signal outside of a legion of instability |
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| JPH071583Y2 (ja) * | 1990-04-23 | 1995-01-18 | 和男 矢野 | 接続チューブの自動継手装置 |
| CA2079724C (en) * | 1991-10-04 | 1997-07-15 | Hijiri Nimura | Method of identifying an optical cable |
| US5343550A (en) * | 1993-02-25 | 1994-08-30 | The United States Of America As Represented By The United States National Aeronautics And Space Administration | Transversely polarized source cladding for an optical fiber |
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| JPH07175024A (ja) * | 1993-10-29 | 1995-07-14 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 光外部変調器 |
| US5502781A (en) * | 1995-01-25 | 1996-03-26 | At&T Corp. | Integrated optical devices utilizing magnetostrictively, electrostrictively or photostrictively induced stress |
| US6043926A (en) * | 1997-03-28 | 2000-03-28 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Electro-optical broadband microwave frequency shifter |
| EP1062543A1 (en) * | 1998-02-09 | 2000-12-27 | The University of New Mexico | Tunable bragg gratings and devices employing the same |
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| US6865345B2 (en) * | 2001-08-28 | 2005-03-08 | Agilent Technologies, Inc. | Frequency translating devices and frequency translating measurement systems that utilize light-activated resistors |
| JP6282632B2 (ja) * | 2013-03-15 | 2018-02-21 | 日本碍子株式会社 | しみ出し光発生素子およびしみ出し光発生デバイス |
| US10189052B2 (en) | 2013-11-21 | 2019-01-29 | Thunder Bay Regional Health Research Institute | Methods of driving polarization inversion in ferroelectric materials and devices |
| KR102585256B1 (ko) * | 2016-11-11 | 2023-10-05 | 삼성전자주식회사 | 빔 스티어링 장치 및 이를 포함하는 시스템 |
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|---|---|---|---|---|
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| DE2841162A1 (de) * | 1978-09-21 | 1980-04-10 | Siemens Ag | Doppelbrechungsarmer lichtwellenleiter |
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