JPH109874A - 位相変調器 - Google Patents

位相変調器

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JPH109874A
JPH109874A JP15979196A JP15979196A JPH109874A JP H109874 A JPH109874 A JP H109874A JP 15979196 A JP15979196 A JP 15979196A JP 15979196 A JP15979196 A JP 15979196A JP H109874 A JPH109874 A JP H109874A
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JP
Japan
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piezoelectric element
vibration absorbing
absorbing member
phase modulator
vibration
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JP15979196A
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English (en)
Inventor
Ryotaro Shimizu
亮太郎 清水
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Hitachi Cable Ltd
Original Assignee
Hitachi Cable Ltd
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Publication date
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Publication of JPH109874A publication Critical patent/JPH109874A/ja
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL 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
    • G02F1/00Devices 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
    • G02F1/01Devices 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 
    • G02F1/0128Devices 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
    • G02F1/0131Devices 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
    • G02F1/0134Devices 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

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 組み立てが容易でかつ均一な振動が得られる
位相変調器を提供する。 【解決手段】 圧電素子を振動吸収部材を介して固定し
た位相変調器は位置ずれがあると振動が不安定である。
振動吸収部材1がその中心となる点又は小円周より外方
に伸びた複数本の放射状腕部2を一体形成してなり、こ
の振動吸収部材1の中心に圧電素子3の軸心が一致する
ように各放射状腕部2を圧電素子3に交差させて、圧電
素子3の軸方向両側にそれぞれ振動吸収部材1を配置し
たので、組み立てが容易で、位置ずれがない。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバジャイ
ロの左右回り光を位相変調するための位相変調器に係
り、特に、組み立てが容易でかつ均一な振動が得られる
位相変調器に関するものである。
【0002】
【従来の技術】位相変調方式光ファイバジャイロは、図
3に示されるように、光源31と、角速度検出用光ファ
イバコイル32と、2個の光カプラ33,34と、偏光
子35と、位相変調器36と、受光素子37とからな
る。
【0003】光ファイバジャイロの原理は、光源31よ
り出射した光が光カプラ33で二分され、一方の光は偏
光子35を通過し光カプラ34で角速度検出用光ファイ
バコイル32に分配される。それぞれの光は位相変調器
36、角速度検出用光ファイバコイル32を左右回りに
通過後、光カプラ34で結合され、偏光子35、光カプ
ラ33を通過して受光素子37へ至る。
【0004】ここで角速度検出用光ファイバコイル32
が角速度Ωで回転したとき、角速度Ωと受光素子の光出
力Pとの間には、
【0005】
【数1】
【0006】の関係が成立する。従って、受光素子37
の光出力Pを検出することによって角速度Ωを知ること
ができる。しかし、このままでは、角速度Ωの方向が識
別できない。また、微小角速度での分解能が悪い。
【0007】そこで、位相変調方式では、位相変調器3
6により位相変調を行い、その変調周波数の基本波成分
を同期検波することによって次式の関係を得る。
【0008】
【数2】
【0009】この光出力Pを検出することによって、角
速度Ωの方向が識別でき、微小角速度での分解能を高め
ることができる。
【0010】このような光ファイバジャイロに使用され
る位相変調器の構造は、図4に示されるように、円筒型
に形成した圧電素子41の外周に光ファイバ42を巻き
付けたものであり、この光ファイバを伝搬する光が圧電
素子の変形振動に応じて位相変調されるようになってい
る。即ち、圧電素子41に信号源43より変調信号を印
加すると、信号の変化に応じて圧電素子41が伸縮し、
この伸縮が光ファイバ42に伝わり、光ファイバ42が
伸縮するので、左右回り光に位相差が発生する。
【0011】位相変調器は、その圧電素子自体が振動す
るので、光ファイバジャイロ等に固定する際の固定構造
及びその作業順序は以下のようになっている。
【0012】図5(a)に示されるように、ベース51
(図5(e)参照)上に直方体のゴムシート52を放射
状に4枚配置し、図5(b)に示されるように、その上
に円筒型の圧電素子53を載せ、図5(c)に示される
ように、さらにその上に直方体のゴムシート52を放射
状に4枚配置し、図5(d)に示されるように、その上
に蓋54を載せ、止め捩子55を締めることにより全体
を固定する。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】上記ゴムシートは、約
1mm×1mm×10mmと小さいため固定作業時に取
扱いが難しく、しかも全部で8枚あるために固定作業の
作業性が悪い。なお、このようにゴムシートが小さいの
は、圧電素子を束縛しないように圧電素子とゴムシート
との接触面積を小さくしたことによる。
【0014】また、ゴムシートの相互の位置関係がずれ
やすく、このことが光ファイバジャイロの特性、特にド
リフト特性の悪化をもたらす。
【0015】ここで、圧電素子の固定状態によって光フ
ァイバジャイロのドリフト特性が悪化する理由を説明す
る。
【0016】図6に示されるように、各ゴムシート52
が等間隔で圧電素子53と接触している場合、圧電素子
53の振動は各両矢印で示されるように、各方向に比較
的均一で安定している。これに対し、図7に示されるよ
うに、ゴムシート52の位置がずれている場合、圧電素
子53の振動は各方向で不均一である。この結果とし
て、変調信号の基本波周波数fmとは異なる周波数の振
動がランダムに発生する。特に、周波数2×fmの振動
が発生した場合、これを同期検波すると基本波成分は次
式で表される。
【0017】
【数3】
【0018】ここで、PCW 角速度検出用光ファ
イバコイルの右回り光の強度 PCCW 角速度検出用光ファイバコイルの左回り光
の強度 φs サグナック位相差 J1,J3 1次,3次のベッセル関数 η1 基本波の変調指数 η2 2次の変調指数 である。
【0019】上式で、cosに関する項が、位相変調の
2次高調波による誤差成分である。
【0020】η2は、
【0021】
【数4】
【0022】で与えられる。
【0023】ただし、ξ 2次高調波歪 ωm 変調角周波数 τ 角速度検出用光ファイバコイルの伝搬遅延時間 である。
【0024】上記の誤差成分が光ファイバジャイロのド
リフト特性を悪化させる。
【0025】光ファイバジャイロの特性を良好に保つに
は圧電素子の固定状態を図6のようにしなければならな
い。しかし、前記のようにゴムシートは固定作業時に取
扱いが難しく、図6のようにすることは困難である。
【0026】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、組み立てが容易でかつ均一な振動が得られる位相変
調器を提供することにある。
【0027】
【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、円筒型に形成した圧電素子の外周に光ファ
イバを巻き付け、この光ファイバを伝搬する光が圧電素
子の変形振動に応じて位相変調されるように構成すると
共に、この圧電素子を振動吸収部材を介して固定した位
相変調器において、上記振動吸収部材がその中心となる
点又は小円周より外方に伸びた複数本の放射状腕部を一
体形成してなり、この振動吸収部材の中心に圧電素子の
軸心が一致するように各放射状腕部を圧電素子に交差さ
せて、圧電素子の軸方向両側にそれぞれ振動吸収部材を
配置したものである。
【0028】上記振動吸収部材は、放射状腕部が等円周
角間隔に3、4乃至6本設けてもよい。
【0029】上記振動吸収部材は、各放射状腕部の先端
を連絡する外枠を付けて一体形成してもよい。
【0030】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を添付
図面に基づいて詳述する。
【0031】図1は、振動吸収部材の形状、圧電素子の
固定構造及びその作業順序を示している。図1(a)に
示されるように、振動吸収部材1は略十字型に形成され
たゴムシートである。即ち、この振動吸収部材1は、中
心となる点より外方に伸びた4本の放射状腕部2が、そ
れぞれ90°の円周角間隔で設けられている。これらの
放射状腕部2は一体形成されている。この振動吸収部材
1の上に、図1(b)に示されるように、各放射状腕部
2を圧電素子3に交差させるようにして振動吸収部材1
上に圧電素子3を載せる。このとき振動吸収部材1の中
心に圧電素子3の軸心が一致させてある。従って、各接
触部は同一円上に等間隔で並ぶ。次いで、図1(c)に
示されるように、圧電素子3の上に振動吸収部材1を載
せる。このようにして圧電素子3の軸方向両側にそれぞ
れ振動吸収部材1を配置する。圧電素子3の両側の振動
吸収部材1は各放射状腕部2が重なり合うように角度が
一致させてある。そして、その上に、図1(d)に示さ
れるように、円盤状の上蓋4を載せ、その中心に止め捩
子5を締めることにより全体を固定する。
【0032】この工程中、各放射状腕部2が一体形成さ
れているので、個々の放射状腕部2の配置のずれを生さ
せることなく組み立てることができる。また、振動吸収
部材1の中心がはっきりしているので、圧電素子3との
中心合わせが容易である。そして、従来は8枚のゴムシ
ートをばらばらに取り扱っていたところを2枚の振動吸
収部材1を取り扱えばよくなるので、作業性が向上す
る。
【0033】このようにして固定した位相変調器は、図
6と同様に各放射状腕部が等間隔で圧電素子と接触して
いる。従って、ドリフト特性を悪化させることなく、光
ファイバジャイロの特性を良好に保つことができる。
【0034】図2に各種の振動吸収部材の例を示す。
【0035】図2(a)に示される振動吸収部材21の
中心には圧電素子3の径より小さい径の小円環部22が
設けられている。小円環部22の内側は空間であり、止
め捩子5が通しやすくなっている。また、四方に設けら
れた放射状腕部2は、小円環部22の外周より外方に伸
びている。このように放射状腕部2が小円環部22の外
周から始まるので、図1のものと比較して、外径は同じ
であっても放射状腕部2の伸び出し長さが短くなってお
り、取扱い時に放射状腕部2の変形が少ない。各放射状
腕部2と圧電素子3との交差位置、接触面積等は図1の
ものと同じになる。
【0036】図2(b)に示される振動吸収部材23
は、放射状腕部2が等円周角間隔に6本設けられてい
る。また、図2(c)に示される振動吸収部材24は、
放射状腕部2が等円周角間隔に3本設けられている。い
ずれの場合も、圧電素子3との各接触部は同一円上に等
間隔で並ぶ。但し、接触部の個数は3点か4点が好まし
く、あまり多くなると圧電素子3を束縛する力が大きく
なり、好ましくない。
【0037】図2(d)に示される振動吸収部材25
は、図2(a)同様の小円環部22と十字型の放射状腕
部2を有するが、さらに各放射状腕部2の先端を連絡す
る外枠26を付けてある。この外枠26も放射状腕部2
と一体形成されている。この振動吸収部材25は、例え
ば平板状の四角形のゴムシートを打ち抜くか彫り込むな
どして貫通穴もしくは凹部からなる切欠部28を形成
し、骨格部分(小円環部22、放射状腕部2、外枠2
6)を残したものである。圧電素子3との接触部には、
圧電素子3が嵌まるような、但し、圧電素子3が他に接
触しないように切欠部28より浅くした溝27を設けて
圧電素子3の横ずれを防ぐようにしてもよい。同様に、
図2(a)〜図2(c)のものについても、腕部2に溝
27を設けてもよい。
【0038】
【発明の効果】本発明は次の如き優れた効果を発揮す
る。
【0039】(1)各放射状腕部が一体形成され、かつ
中心が明確になっているので、圧電素子との位置合わせ
が容易になり、組み立ての作業性がよくなる。
【0040】(2)各放射状腕部が一体形成され、かつ
中心が明確になっているので、圧電素子との位置合わせ
が正確になり、光ファイバジャイロのドリフト誤差が低
減される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態を示す圧電素子の軸方向か
ら見た平面図による位相変調器の固定作業工程図であ
る。
【図2】本発明の他の実施形態を示す各種振動吸収部材
の平面図である。
【図3】位相変調方式光ファイバジャイロの構成図であ
る。
【図4】位相変調器の構造を示す斜視図である。
【図5】従来技術における圧電素子の軸方向から見た平
面図及び斜視図による位相変調器の固定作業工程図であ
る。
【図6】圧電素子の固定状態を示す平面図である。
【図7】圧電素子の固定状態を示す平面図である。
【符号の説明】
1 振動吸収部材 2 放射状腕部 3 圧電素子

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 円筒型に形成した圧電素子の外周に光フ
    ァイバを巻き付け、この光ファイバを伝搬する光が圧電
    素子の変形振動に応じて位相変調されるように構成する
    と共に、この圧電素子を振動吸収部材を介して固定した
    位相変調器において、上記振動吸収部材がその中心とな
    る点又は小円周より外方に伸びた複数本の放射状腕部を
    一体形成してなり、この振動吸収部材の中心に圧電素子
    の軸心が一致するように各放射状腕部を圧電素子に交差
    させて、圧電素子の軸方向両側にそれぞれ振動吸収部材
    を配置したことを特徴とする位相変調器。
  2. 【請求項2】 上記振動吸収部材は、放射状腕部が等円
    周角間隔に3、4乃至6本設けることを特徴とする請求
    項1記載の位相変調器。
  3. 【請求項3】 上記振動吸収部材は、各放射状腕部の先
    端を連絡する外枠を付けて一体形成することを特徴とす
    る請求項1又は2記載の位相変調器。
JP15979196A 1996-06-20 1996-06-20 位相変調器 Pending JPH109874A (ja)

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JP15979196A JPH109874A (ja) 1996-06-20 1996-06-20 位相変調器

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