JPH0510771A - 光位相変調器及びそれを用いた光回転検出装置 - Google Patents
光位相変調器及びそれを用いた光回転検出装置Info
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- JPH0510771A JPH0510771A JP16548991A JP16548991A JPH0510771A JP H0510771 A JPH0510771 A JP H0510771A JP 16548991 A JP16548991 A JP 16548991A JP 16548991 A JP16548991 A JP 16548991A JP H0510771 A JPH0510771 A JP H0510771A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、移動体等に使用される光回転検出
装置と、その主要構成部品である光位相変調器に関する
もので、低雑音の光回転検出装置を実現することのでき
る、低歪の光位相変調器を提供することを目的とする。 【構成】 筒状もしくは柱状の圧電振動子に、光ファイ
バを巻き付け、前記巻き付けた光ファイバの少なくとも
両端と、前記巻き付けたファイバ全長に渡らない数点
で、前記圧電振動子もしくは圧電振動子に固定された部
材に、固定することにより、自動的に低歪の変調特性を
持つように巻き付けられた光ファイバが再配置する機能
を持つ、優れた光位相変調器を実現でき、さらに、これ
を光ファイバジャイロに用いることによって、低雑音の
光回転検出装置が得られる。
装置と、その主要構成部品である光位相変調器に関する
もので、低雑音の光回転検出装置を実現することのでき
る、低歪の光位相変調器を提供することを目的とする。 【構成】 筒状もしくは柱状の圧電振動子に、光ファイ
バを巻き付け、前記巻き付けた光ファイバの少なくとも
両端と、前記巻き付けたファイバ全長に渡らない数点
で、前記圧電振動子もしくは圧電振動子に固定された部
材に、固定することにより、自動的に低歪の変調特性を
持つように巻き付けられた光ファイバが再配置する機能
を持つ、優れた光位相変調器を実現でき、さらに、これ
を光ファイバジャイロに用いることによって、低雑音の
光回転検出装置が得られる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、移動体等に使用される
光回転検出装置と、その主要構成部品である光位相変調
器に関するものである。
光回転検出装置と、その主要構成部品である光位相変調
器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】光回転検出装置として使用されるジャイ
ロからは、角速度だけでなく、それを積分することによ
り、方位のデータも得ることができる。そのようなジャ
イロの内で、光ファイバをセンシングコイルに用いた光
ファイバジャイロは、可動部が全くなく且つ小型化が可
能であり、更に最小検出可能角速度（感度）、零点ドリ
フト、可測範囲（ダイナミックレンジ）、スケールファ
クタの安定性において、従来のジャイロと比較して優れ
ているために、近年注目され、研究開発がなされてい
る。
ロからは、角速度だけでなく、それを積分することによ
り、方位のデータも得ることができる。そのようなジャ
イロの内で、光ファイバをセンシングコイルに用いた光
ファイバジャイロは、可動部が全くなく且つ小型化が可
能であり、更に最小検出可能角速度（感度）、零点ドリ
フト、可測範囲（ダイナミックレンジ）、スケールファ
クタの安定性において、従来のジャイロと比較して優れ
ているために、近年注目され、研究開発がなされてい
る。
【０００３】そのような光ファイバジャイロには、信号
処理方式として光位相変調方式、位相差バイアス方式、
２入力方式、周波数変調方式、光ヘテロダイン方式など
の処理方式がある。この中でも、光位相変調方式を用い
た光ファイバジャイロは、技術的に安定しており、実用
化に適した方式として期待されている。この方式をとる
光ファイバジャイロの性能向上を実現する上で、光を低
歪で位相変調することが極めて重要である。
処理方式として光位相変調方式、位相差バイアス方式、
２入力方式、周波数変調方式、光ヘテロダイン方式など
の処理方式がある。この中でも、光位相変調方式を用い
た光ファイバジャイロは、技術的に安定しており、実用
化に適した方式として期待されている。この方式をとる
光ファイバジャイロの性能向上を実現する上で、光を低
歪で位相変調することが極めて重要である。
【０００４】図５をもとに、光ファイバジャイロの動作
原理と光位相変調器の役割をを簡単に説明する。
原理と光位相変調器の役割をを簡単に説明する。
【０００５】まず、光回転検出装置の光学系について以
下に述べる。半導体レーザのような光源４１から出射さ
れた光は、光を分岐結合するための第１カプラ４２を介
して、偏光子４４に入力され、その偏光子４４を通過し
た光は、４５の第２カプラに入力され、そこでさらに２
つに分岐される。この２つの光の一方は、直接センシン
グコイル４６に入射し、他方は光位相変調器４７を介し
てセンシングコイル４６に入射する。センシングコイル
に入射した２つの光は、それぞれ、センシングコイル４
６内を右回りと左回りとに伝搬し、出射端より出射し、
先に光の分割に用いた第２カプラ４５により再度合成さ
れる。合成された光は所定の光学系を介し、フォトダイ
オード４３のような受光素子に入射され、電気信号に変
換される。
下に述べる。半導体レーザのような光源４１から出射さ
れた光は、光を分岐結合するための第１カプラ４２を介
して、偏光子４４に入力され、その偏光子４４を通過し
た光は、４５の第２カプラに入力され、そこでさらに２
つに分岐される。この２つの光の一方は、直接センシン
グコイル４６に入射し、他方は光位相変調器４７を介し
てセンシングコイル４６に入射する。センシングコイル
に入射した２つの光は、それぞれ、センシングコイル４
６内を右回りと左回りとに伝搬し、出射端より出射し、
先に光の分割に用いた第２カプラ４５により再度合成さ
れる。合成された光は所定の光学系を介し、フォトダイ
オード４３のような受光素子に入射され、電気信号に変
換される。
【０００６】次に、光回転検出装置の信号処理系につい
て、動作を簡単に説明する。フォトダイオード４３によ
って、光電変換された電気信号は、２１のプリアンプ等
の増幅器によって増幅後、基準信号発生器２３からの信
号とともにロックインアンプ２４で同期検波される。基
準信号発生器２３からは、光位相変調器駆動回路２２等
を介して、光位相変調器４７に変調信号が送出される。
この信号によって、光位相変調器４７が光ファイバを伝
搬している光に光位相変調を行っている。また、プリア
ンプ２１からの出力信号は、基準信号発生器２３からの
基準信号とともに、ロックインアンプ２４で同期検波さ
れ、その出力信号は、信号処理部２６等によって、光回
転検出装置の回転角速度信号（度／時間）等に変換され
る。つまり、２６の信号処理部からの出力信号が、光フ
ァイバジャイロの回転出力信号として取り出される構成
になっているのが一般的である。
て、動作を簡単に説明する。フォトダイオード４３によ
って、光電変換された電気信号は、２１のプリアンプ等
の増幅器によって増幅後、基準信号発生器２３からの信
号とともにロックインアンプ２４で同期検波される。基
準信号発生器２３からは、光位相変調器駆動回路２２等
を介して、光位相変調器４７に変調信号が送出される。
この信号によって、光位相変調器４７が光ファイバを伝
搬している光に光位相変調を行っている。また、プリア
ンプ２１からの出力信号は、基準信号発生器２３からの
基準信号とともに、ロックインアンプ２４で同期検波さ
れ、その出力信号は、信号処理部２６等によって、光回
転検出装置の回転角速度信号（度／時間）等に変換され
る。つまり、２６の信号処理部からの出力信号が、光フ
ァイバジャイロの回転出力信号として取り出される構成
になっているのが一般的である。
【０００７】光ファイバジャイロの検出原理は、サニャ
ック（Ｓａｇｎａｃ）効果による。つまり、光がセンシ
ングコイルを伝搬するとき、センシングコイルが回転を
受けていると、いわゆるサニャック効果により、右回り
光と左回り光とに位相差が発生する。この位相差の検出
は、右回り光と左回り光との干渉光の信号成分を検出す
ることによって行なう。
ック（Ｓａｇｎａｃ）効果による。つまり、光がセンシ
ングコイルを伝搬するとき、センシングコイルが回転を
受けていると、いわゆるサニャック効果により、右回り
光と左回り光とに位相差が発生する。この位相差の検出
は、右回り光と左回り光との干渉光の信号成分を検出す
ることによって行なう。
【０００８】光位相変調器としては、円筒状圧電振動子
等に光ファイバを巻き付けたものが一般的に使用されて
いる。
等に光ファイバを巻き付けたものが一般的に使用されて
いる。
【０００９】図６に従来技術による光位相変調器の断面
図を示す。１は筒状の圧電振動子であり、この外周には
光ファイバ２が巻き付けられている。光ファイバ２は、
光ファイバ巻き付け面全面に渡って樹脂８で圧電振動子
１に被覆固定されている。これは光ファイバ２が圧電振
動子１から脱落するのを防ぎ、さらに光ファイバを保護
するのを目的としている。圧電振動子１に変調信号電圧
を印加すると、圧電振動子１が直径方向に機械的に伸縮
し、それに応じて光ファイバ２の伝搬定数や長さ等が変
化し、その部分を通過する光が位相変調を受ける。この
様な構成の光位相変調器では、圧電振動子の機械的振動
を光の位相に効率よくかつ低歪で変換することが要求さ
れる。
図を示す。１は筒状の圧電振動子であり、この外周には
光ファイバ２が巻き付けられている。光ファイバ２は、
光ファイバ巻き付け面全面に渡って樹脂８で圧電振動子
１に被覆固定されている。これは光ファイバ２が圧電振
動子１から脱落するのを防ぎ、さらに光ファイバを保護
するのを目的としている。圧電振動子１に変調信号電圧
を印加すると、圧電振動子１が直径方向に機械的に伸縮
し、それに応じて光ファイバ２の伝搬定数や長さ等が変
化し、その部分を通過する光が位相変調を受ける。この
様な構成の光位相変調器では、圧電振動子の機械的振動
を光の位相に効率よくかつ低歪で変換することが要求さ
れる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の従
来の構成の光位相変調器では、光ファイバを巻き付けた
圧電振動子外周面の全面に渡って樹脂等で、光ファイバ
が製作時の状態に固定されてしまっているので、光ファ
イバの不均一な応力分布や、巻き付け位置の不均一さが
そのまま保存され固定されてしまっている。均一な張力
で位置精度良く、光ファイバを圧電振動子に巻き付け、
更に均一に樹脂を塗布するには熟練を要し、歩留まり向
上は難しい。また、製作時に、たとえ均一な状態で光フ
ァイバを巻き付け得たとしても、例えば、光位相変調器
を使用する環境温度等が変化するとき、製作時の状態が
均一性を保つ最も適切な状態とは限らない。圧電振動子
に変調信号電圧を印加するとき、応力等の不均一分布が
存在すれば、機械的振動から光位相変調信号への低歪の
変換ができなくなる。このため、光ファイバジャイロの
ような光回転検出装置において、不要の高調波成分が光
変調信号に重畳されてしまい、雑音の増加をもたらす原
因となってしまうという課題があった。
来の構成の光位相変調器では、光ファイバを巻き付けた
圧電振動子外周面の全面に渡って樹脂等で、光ファイバ
が製作時の状態に固定されてしまっているので、光ファ
イバの不均一な応力分布や、巻き付け位置の不均一さが
そのまま保存され固定されてしまっている。均一な張力
で位置精度良く、光ファイバを圧電振動子に巻き付け、
更に均一に樹脂を塗布するには熟練を要し、歩留まり向
上は難しい。また、製作時に、たとえ均一な状態で光フ
ァイバを巻き付け得たとしても、例えば、光位相変調器
を使用する環境温度等が変化するとき、製作時の状態が
均一性を保つ最も適切な状態とは限らない。圧電振動子
に変調信号電圧を印加するとき、応力等の不均一分布が
存在すれば、機械的振動から光位相変調信号への低歪の
変換ができなくなる。このため、光ファイバジャイロの
ような光回転検出装置において、不要の高調波成分が光
変調信号に重畳されてしまい、雑音の増加をもたらす原
因となってしまうという課題があった。
【００１１】本発明は上記従来技術の課題を解決するも
ので、低雑音の光回転検出装置を実現することのでき
る、低歪の光位相変調器を提供することを目的とする。
ので、低雑音の光回転検出装置を実現することのでき
る、低歪の光位相変調器を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、圧電振動子に光ファイバを巻き付け、前
記巻き付けた光ファイバの両端のみを、前記圧電振動子
もしくは前記圧電振動子に固定された部材に、固定した
光位相変調器である。
に、本発明は、圧電振動子に光ファイバを巻き付け、前
記巻き付けた光ファイバの両端のみを、前記圧電振動子
もしくは前記圧電振動子に固定された部材に、固定した
光位相変調器である。
【００１３】また、圧電振動子に、光ファイバを巻き付
け、前記巻き付けた光ファイバの少なくとも両端と、前
記巻き付けたファイバ全長に渡らない数点で、前記圧電
振動子もしくは前記圧電振動子に固定された部材に、固
定したことを特徴とする光位相変調器である。
け、前記巻き付けた光ファイバの少なくとも両端と、前
記巻き付けたファイバ全長に渡らない数点で、前記圧電
振動子もしくは前記圧電振動子に固定された部材に、固
定したことを特徴とする光位相変調器である。
【００１４】ここで、圧電振動子は筒状もしくは柱状で
ある。さらに、光源と、前記光源から射出した光が入射
しサニャック効果を生じ、上記の光位相変調器を有する
センシングコイル部と、前記センシングコイル部を経て
所定光路を介した光を受光する受光手段とを有する光回
転検出装置である。
ある。さらに、光源と、前記光源から射出した光が入射
しサニャック効果を生じ、上記の光位相変調器を有する
センシングコイル部と、前記センシングコイル部を経て
所定光路を介した光を受光する受光手段とを有する光回
転検出装置である。
【００１５】この場合、入射した光を無偏光化する偏光
解消手段をセンシングコイル部が有していてもよい。
解消手段をセンシングコイル部が有していてもよい。
【００１６】
【作用】本発明にかかる構成は、光位相変調器に巻き付
けられた光ファイバが、少なくとも光ファイバの両端
と、光ファイバの全長に渡らない数点のみで圧電振動子
に固定されているだけなので、巻き付けられた光ファイ
バの大部分は、限定的ではあるが、圧電振動子の外周表
面を滑ることができる。特に、圧電振動子が振動してい
る場合には、光ファイバと圧電振動子外周面の間の実効
的摩擦抵抗が減少するので、光ファイバは、圧電振動子
外周表面をより一層滑り易くなる。そのため、光位相変
調器製作時に生じた光ファイバに存在する応力等の不均
一分布は、圧電振動子を、例えば数秒という極短時間振
動させただけで解消され、光ファイバは均一で安定な状
態に自動的に再配置される。このため製作時の不均一さ
は保存されず、低歪の光位相変調器を実現することがで
きる。そればかりか、環境温度等の動作条件が変化して
も、その都度、圧電振動子が振動していれば、すなわち
動作状態にあれば、極短時間で、均一応力分布になるよ
うな最適状態に光ファイバが再配置される。これを、光
ファイバジャイロに応用すれば、高調波変調成分の発生
が抑圧され、雑音を低減することができる。
けられた光ファイバが、少なくとも光ファイバの両端
と、光ファイバの全長に渡らない数点のみで圧電振動子
に固定されているだけなので、巻き付けられた光ファイ
バの大部分は、限定的ではあるが、圧電振動子の外周表
面を滑ることができる。特に、圧電振動子が振動してい
る場合には、光ファイバと圧電振動子外周面の間の実効
的摩擦抵抗が減少するので、光ファイバは、圧電振動子
外周表面をより一層滑り易くなる。そのため、光位相変
調器製作時に生じた光ファイバに存在する応力等の不均
一分布は、圧電振動子を、例えば数秒という極短時間振
動させただけで解消され、光ファイバは均一で安定な状
態に自動的に再配置される。このため製作時の不均一さ
は保存されず、低歪の光位相変調器を実現することがで
きる。そればかりか、環境温度等の動作条件が変化して
も、その都度、圧電振動子が振動していれば、すなわち
動作状態にあれば、極短時間で、均一応力分布になるよ
うな最適状態に光ファイバが再配置される。これを、光
ファイバジャイロに応用すれば、高調波変調成分の発生
が抑圧され、雑音を低減することができる。
【００１７】
（実施例１）以下、本発明の第１の実施例について、図
面を参照しながら説明する。
面を参照しながら説明する。
【００１８】図１は本発明の一実施例における光位相変
調器の断面図である。１は筒状の圧電振動子である。通
常は円筒状であるが、楕円筒状や柱状、その他の形状で
もかまわない。２は圧電振動子１の外周に巻き付けられ
た光ファイバである。光ファイバには偏波面保存ファイ
バを用いるのが一般的であるが、シングルモードファイ
バを用いてもかまわない。３と４は光ファイバの固定部
で、本実施例では、エポキシ樹脂を用いて、直接圧電振
動子１に固定している。もちろん他の接着剤を用いても
かまわないし、機械的に固定しても良い。または、図２
に示すように、光ファイバを固定する部位６を具備する
部材５を圧電振動子１に固定し、これに光ファイバを固
定する方式をとってもかまわない。
調器の断面図である。１は筒状の圧電振動子である。通
常は円筒状であるが、楕円筒状や柱状、その他の形状で
もかまわない。２は圧電振動子１の外周に巻き付けられ
た光ファイバである。光ファイバには偏波面保存ファイ
バを用いるのが一般的であるが、シングルモードファイ
バを用いてもかまわない。３と４は光ファイバの固定部
で、本実施例では、エポキシ樹脂を用いて、直接圧電振
動子１に固定している。もちろん他の接着剤を用いても
かまわないし、機械的に固定しても良い。または、図２
に示すように、光ファイバを固定する部位６を具備する
部材５を圧電振動子１に固定し、これに光ファイバを固
定する方式をとってもかまわない。
【００１９】本実施例では、巻き付けられた光ファイバ
の両端２点で固定されているだけなので、固定されてい
ない部分は、圧電振動子１の外周表面を、限定された範
囲ではあるが滑り動くことができる。特に、圧電振動子
１が振動している場合には、光ファイバ２と圧電振動子
１の外周面の間の実効的摩擦抵抗が減少するので、光フ
ァイバは、圧電振動子１の外周表面をより一層滑り易く
なる。そのため、光位相変調器製作時に、たとえ光ファ
イバ２に応力等の不均一分布を生じたとしても、圧電振
動子１を、例えば数秒という極短時間振動させるだけで
解消されてしまう。そればかりか、環境温度等の動作条
件が変化しても、その都度、圧電振動子１が振動してい
れば、すなわち動作状態にあれば、極短時間で、均一応
力分布になるような最適状態に光ファイバ２が再配置さ
れる。このように、本発明にかかる光位相変調器は、巻
き付けられた光ファイバが、常に応力等が均一で安定な
状態に自動的に再配置されるという機能を持つ。このよ
うに、常時光ファイバ２に均一な応力が印加される状態
にあるので、低歪の光位相変調が実現できる。
の両端２点で固定されているだけなので、固定されてい
ない部分は、圧電振動子１の外周表面を、限定された範
囲ではあるが滑り動くことができる。特に、圧電振動子
１が振動している場合には、光ファイバ２と圧電振動子
１の外周面の間の実効的摩擦抵抗が減少するので、光フ
ァイバは、圧電振動子１の外周表面をより一層滑り易く
なる。そのため、光位相変調器製作時に、たとえ光ファ
イバ２に応力等の不均一分布を生じたとしても、圧電振
動子１を、例えば数秒という極短時間振動させるだけで
解消されてしまう。そればかりか、環境温度等の動作条
件が変化しても、その都度、圧電振動子１が振動してい
れば、すなわち動作状態にあれば、極短時間で、均一応
力分布になるような最適状態に光ファイバ２が再配置さ
れる。このように、本発明にかかる光位相変調器は、巻
き付けられた光ファイバが、常に応力等が均一で安定な
状態に自動的に再配置されるという機能を持つ。このよ
うに、常時光ファイバ２に均一な応力が印加される状態
にあるので、低歪の光位相変調が実現できる。
【００２０】但し、光ファイバ２は両端３、４でしか固
定されていないので、巻き付ける張力が弱すぎると、光
位相変調器として駆動しているうちに、光ファイバ２が
圧電振動子１からはずれてしまうこともある。
定されていないので、巻き付ける張力が弱すぎると、光
位相変調器として駆動しているうちに、光ファイバ２が
圧電振動子１からはずれてしまうこともある。
【００２１】従って、特に低温または高温での光位相変
調器の使用が予想される場合には、製作時に予め一定の
応力を付与して巻き付けておく必要がある。
調器の使用が予想される場合には、製作時に予め一定の
応力を付与して巻き付けておく必要がある。
【００２２】また、図３に示すように、巻き付けられた
光ファイバ２の中央部７をエポキシ樹脂等で固定するこ
とも有効である。
光ファイバ２の中央部７をエポキシ樹脂等で固定するこ
とも有効である。
【００２３】（実施例２）図４は本発明の第２の実施例
における光回転検出装置の光学系の模式図を示す。
における光回転検出装置の光学系の模式図を示す。
【００２４】図４において、４１はスーパールミネッセ
ントダイオード（ＳＬＤ）からなる光源であり、４２は
光を均等な強度に二分岐し、光源４１からの光をその後
の光学系に伝搬後、再び光源４１方向へ帰還する光を二
分岐し、一方の光をフォトダイオード４３に結合させる
ための第１カプラ４２である。４４は伝搬光の偏光方向
を規定するための偏光子であり、４５は光を分岐結合、
すなわち偏光子４４により偏光された光を二分岐し、そ
の後センシングコイル４６を右回り、および左回りに伝
搬した光を、再び結合するための第２カプラ４５であ
る。本実施例において第１カプラと第２カプラは、とも
に偏波面保存ファイバで構成されているが、シングルモ
ードファイバで構成されたカプラを用いてもかまわな
い。
ントダイオード（ＳＬＤ）からなる光源であり、４２は
光を均等な強度に二分岐し、光源４１からの光をその後
の光学系に伝搬後、再び光源４１方向へ帰還する光を二
分岐し、一方の光をフォトダイオード４３に結合させる
ための第１カプラ４２である。４４は伝搬光の偏光方向
を規定するための偏光子であり、４５は光を分岐結合、
すなわち偏光子４４により偏光された光を二分岐し、そ
の後センシングコイル４６を右回り、および左回りに伝
搬した光を、再び結合するための第２カプラ４５であ
る。本実施例において第１カプラと第２カプラは、とも
に偏波面保存ファイバで構成されているが、シングルモ
ードファイバで構成されたカプラを用いてもかまわな
い。
【００２５】４６は本光回転検出装置の回転角速度量の
検出を行うセンシングコイルである。本実施例では、偏
波面保存ファイバでセンシングコイルを構成している
が、これを通常のシングルモードファイバに替えてもか
まわない。ただし、雑音を少なくするためには、第２カ
プラ４５とセンシングコイル４６の間に、偏光解消手段
を挿入することが必要である。
検出を行うセンシングコイルである。本実施例では、偏
波面保存ファイバでセンシングコイルを構成している
が、これを通常のシングルモードファイバに替えてもか
まわない。ただし、雑音を少なくするためには、第２カ
プラ４５とセンシングコイル４６の間に、偏光解消手段
を挿入することが必要である。
【００２６】４７の光位相変調器は、センシングコイル
４６を伝搬する右回り、左回りの両回り光に対し、あら
かじめ設定された位相差を設けるために配置された光位
相変調器である。４７は、図１に示した光位相変調器を
用いたが、図２、図３に示す位相変調器を用いることも
可能である。
４６を伝搬する右回り、左回りの両回り光に対し、あら
かじめ設定された位相差を設けるために配置された光位
相変調器である。４７は、図１に示した光位相変調器を
用いたが、図２、図３に示す位相変調器を用いることも
可能である。
【００２７】４３は、光路１２より入射された光を電気
信号に変換するためのフォトダイオードである。また、
１１、１２、１３、１４、１５、１７、１８、１９は、
それぞれ光が通過するための光路であり、偏波面保存フ
ァイバもしくはシングルモードファイバで構成されてい
る。
信号に変換するためのフォトダイオードである。また、
１１、１２、１３、１４、１５、１７、１８、１９は、
それぞれ光が通過するための光路であり、偏波面保存フ
ァイバもしくはシングルモードファイバで構成されてい
る。
【００２８】次に図４にもとづき、本光回転検出装置の
動作を、簡単に説明する。光源１より出射された光出力
は、光路１１を通り、第１カプラ４２に入射する。第１
カプラ４２により均等に二分岐された光の一方は、偏光
状態を１方向のみに規定する偏光子４４、光路１４を通
過後、第２カプラ４５に入射する。第２カプラ４５に入
射した光は、光路１５、１９にそれぞれ均等な強度分布
で二分岐される。光路１５へ入射した光は、センシング
コイル４６を右回りに進行後、光路１７を通り、光位相
変調器４７に巻回された光路１８、および光路１９を通
過後、第２カプラ４５に逆方向で入射する。この光はセ
ンシングコイル４６を通過後、光位相変調器４７により
光位相変調を受けることになる。ここで、光位相変調器
４７はセンシングコイル４６内で発生する本光回転検出
装置が回転することにより生じる、光の位相差（サニャ
ック位相差）の検出感度を高めるために、それに巻回さ
れた光路１８中を伝搬する光に予め設定された光学的位
相差を付加する役割を担うものである。次に、光路１９
に対する入射光は前述の光波と全く逆方向にセンシング
コイルを進行する。つまり、光路１９に入射された光
は、光路１８を通過することにより光学的位相差を付加
された後、光路１７を進行しセンシングコイル４６内を
左回りに伝搬し、再度第２カプラ４５に前述の光に対し
逆方向から入射する。つまり、第２カプラ４５で、互い
に二分岐された光波は、センシングコイル４６をそれぞ
れ反対方向に伝搬後、再度第２カプラ４５で結合され
る。この結合された光は光路１４、偏光子４４、光路１
３を逆方向に伝搬する。偏光子４４は、センシングコイ
ル４６に対して単一の偏波成分の光のみを導くだけでな
く、センシングコイル４６をそれぞれ逆方向に伝搬した
後、光源４１方向に帰還する光のうち、前述の光と同一
の偏波成分のみを取り出している。光路１３を逆方向に
伝搬した光は、第１カプラ４２でさらに二分岐され、光
路１２により、フォトダイオード４３に入射され電気信
号に変換される。このフォトダイオード４３により光電
変換された信号が、光位相変調器４７に印加されている
変調信号で同期検波され、光回転検出装置の出力信号と
なる。
動作を、簡単に説明する。光源１より出射された光出力
は、光路１１を通り、第１カプラ４２に入射する。第１
カプラ４２により均等に二分岐された光の一方は、偏光
状態を１方向のみに規定する偏光子４４、光路１４を通
過後、第２カプラ４５に入射する。第２カプラ４５に入
射した光は、光路１５、１９にそれぞれ均等な強度分布
で二分岐される。光路１５へ入射した光は、センシング
コイル４６を右回りに進行後、光路１７を通り、光位相
変調器４７に巻回された光路１８、および光路１９を通
過後、第２カプラ４５に逆方向で入射する。この光はセ
ンシングコイル４６を通過後、光位相変調器４７により
光位相変調を受けることになる。ここで、光位相変調器
４７はセンシングコイル４６内で発生する本光回転検出
装置が回転することにより生じる、光の位相差（サニャ
ック位相差）の検出感度を高めるために、それに巻回さ
れた光路１８中を伝搬する光に予め設定された光学的位
相差を付加する役割を担うものである。次に、光路１９
に対する入射光は前述の光波と全く逆方向にセンシング
コイルを進行する。つまり、光路１９に入射された光
は、光路１８を通過することにより光学的位相差を付加
された後、光路１７を進行しセンシングコイル４６内を
左回りに伝搬し、再度第２カプラ４５に前述の光に対し
逆方向から入射する。つまり、第２カプラ４５で、互い
に二分岐された光波は、センシングコイル４６をそれぞ
れ反対方向に伝搬後、再度第２カプラ４５で結合され
る。この結合された光は光路１４、偏光子４４、光路１
３を逆方向に伝搬する。偏光子４４は、センシングコイ
ル４６に対して単一の偏波成分の光のみを導くだけでな
く、センシングコイル４６をそれぞれ逆方向に伝搬した
後、光源４１方向に帰還する光のうち、前述の光と同一
の偏波成分のみを取り出している。光路１３を逆方向に
伝搬した光は、第１カプラ４２でさらに二分岐され、光
路１２により、フォトダイオード４３に入射され電気信
号に変換される。このフォトダイオード４３により光電
変換された信号が、光位相変調器４７に印加されている
変調信号で同期検波され、光回転検出装置の出力信号と
なる。
【００２９】このような構成の光ファイバジャイロにお
いては、光位相変調器４７に印加される電気的変調信号
が、光の位相変調信号に低歪で変換されることが、雑音
を極力発生させない為に要求される。本発明にかかる光
位相変調器を用いた場合、常に力学的に安定な応力分布
一定の状態に、光ファイバが再配置されて圧電振動子に
巻き付いているため、極めて低歪の光位相変調が実現で
きる。このため、従来技術による光位相変調器を用いた
場合に較べ、高調波成分の発生が約一桁抑圧することが
できる。このため、光ファイバジャイロの雑音も、約２
０％低減することができた。
いては、光位相変調器４７に印加される電気的変調信号
が、光の位相変調信号に低歪で変換されることが、雑音
を極力発生させない為に要求される。本発明にかかる光
位相変調器を用いた場合、常に力学的に安定な応力分布
一定の状態に、光ファイバが再配置されて圧電振動子に
巻き付いているため、極めて低歪の光位相変調が実現で
きる。このため、従来技術による光位相変調器を用いた
場合に較べ、高調波成分の発生が約一桁抑圧することが
できる。このため、光ファイバジャイロの雑音も、約２
０％低減することができた。
【００３０】
【発明の効果】以上のように本発明は、筒状もしくは柱
状の圧電振動子に、光ファイバを巻き付け、前記巻き付
けた光ファイバの少なくとも両端と、前記巻き付けたフ
ァイバ全長に渡らない数点で、前記圧電振動子もしくは
圧電振動子に固定された部材に、固定することにより、
自動的に低歪の変調特性を持つように巻き付けられた光
ファイバが再配置する機能を持つ、優れた光位相変調器
を実現できる、さらに、これを光ファイバジャイロに用
いることによって、低雑音の光回転検出装置が実現でき
るものである。
状の圧電振動子に、光ファイバを巻き付け、前記巻き付
けた光ファイバの少なくとも両端と、前記巻き付けたフ
ァイバ全長に渡らない数点で、前記圧電振動子もしくは
圧電振動子に固定された部材に、固定することにより、
自動的に低歪の変調特性を持つように巻き付けられた光
ファイバが再配置する機能を持つ、優れた光位相変調器
を実現できる、さらに、これを光ファイバジャイロに用
いることによって、低雑音の光回転検出装置が実現でき
るものである。
【図１】本発明の第１の実施例における光位相変調器の
第１のタイプの断面図
第１のタイプの断面図
【図２】本発明の第１の実施例における光位相変調器の
第２のタイプの断面図
第２のタイプの断面図
【図３】本発明の第１の実施例における光位相変調器の
第３のタイプの断面図
第３のタイプの断面図
【図４】本発明の第２の実施例における光回転検出装置
の光学系の概略図
の光学系の概略図
【図５】従来技術おける光回転検出装置の概略図
【図６】従来技術における位相変調器の断面図
１ 圧電振動子
２ 光ファイバ
３ 光ファイバ両端固定部
４ 光ファイバ両端固定部
５ 部材
６ 光ファイバ固定部位
７ 光ファイバ中央部固定部
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所
Ｇ０２Ｆ 1/01 8106−2Ｋ
(72)発明者 本庄谷 義彦
神奈川県横浜市港北区綱島東４丁目３番１
号 松下通信工業株式会社内
Claims (6)
- 【請求項１】 圧電振動子に光ファイバを巻き付け、前
記巻き付けた光ファイバの両端のみを、前記圧電振動子
もしくは前記圧電振動子に固定された部材に、固定した
光位相変調器。 - 【請求項２】 圧電振動子に、光ファイバを巻き付け、
前記巻き付けた光ファイバの少なくとも両端と、前記巻
き付けたファイバ全長に渡らない数点で、前記圧電振動
子もしくは前記圧電振動子に固定された部材に、固定し
たことを特徴とする光位相変調器。 - 【請求項３】 圧電振動子が筒状もしくは柱状である請
求項１または２記載の光位相変調器。 - 【請求項４】 光源と、前記光源から射出した光が入射
しサニャック効果を生じ、請求項１または請求項２に記
載の光位相変調器を有するセンシングコイル部と、前記
センシングコイル部を経て所定光路を介した光を受光す
る受光手段とを有する光回転検出装置。 - 【請求項５】 光源と、前記光源から射出した光が入射
しサニャック効果を生じ、前記入射した光を無偏光化す
る偏光解消手段と請求項１または請求項２に記載の光位
相変調器とを有するセンシングコイル部と、前記センシ
ングコイル部を経て所定光路を介した光を受光する受光
手段とを有する光回転検出装置。 - 【請求項６】 光源から射出した光を二分岐する第１の
カプラと、前記第１のカプラにより分岐された光の一方
が入射する偏光子と、前記偏光子から射出した光を二分
岐する第２のカプラとを有し、受光手段が前記センシン
グコイル部を経て前記偏光子を通過し前記第１のカプラ
で二分岐された光の一方を受光する請求項４または５記
載の回転検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16548991A JPH0510771A (ja) | 1991-07-05 | 1991-07-05 | 光位相変調器及びそれを用いた光回転検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16548991A JPH0510771A (ja) | 1991-07-05 | 1991-07-05 | 光位相変調器及びそれを用いた光回転検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0510771A true JPH0510771A (ja) | 1993-01-19 |
Family
ID=15813374
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16548991A Pending JPH0510771A (ja) | 1991-07-05 | 1991-07-05 | 光位相変調器及びそれを用いた光回転検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0510771A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7043131B2 (en) | 1999-01-06 | 2006-05-09 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Optical device and a making method thereof |
-
1991
- 1991-07-05 JP JP16548991A patent/JPH0510771A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7043131B2 (en) | 1999-01-06 | 2006-05-09 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Optical device and a making method thereof |
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