JPH03249569A - 光学式電圧／電界センサ - Google Patents
光学式電圧／電界センサInfo
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- JPH03249569A JPH03249569A JP2045598A JP4559890A JPH03249569A JP H03249569 A JPH03249569 A JP H03249569A JP 2045598 A JP2045598 A JP 2045598A JP 4559890 A JP4559890 A JP 4559890A JP H03249569 A JPH03249569 A JP H03249569A
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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】
発明の背景
技術分野
この発明は、ポッケルス効果を利用して、光学的に電圧
または電界の強さを測定する光学式電圧／電界センサに
関する。
または電界の強さを測定する光学式電圧／電界センサに
関する。
従来技術
ポッケルス素子に電圧を印加し、またはポッケルス素子
を電界中に置くことにより、ポッケルス素子に入射した
光の互いに直交する偏光成分に位相差を生しるポッケル
ス効果を利用して電圧または電界の強さを測定する光学
式電圧／電界センサに関して多くの提案、報告等がある
。たとえば。
を電界中に置くことにより、ポッケルス素子に入射した
光の互いに直交する偏光成分に位相差を生しるポッケル
ス効果を利用して電圧または電界の強さを測定する光学
式電圧／電界センサに関して多くの提案、報告等がある
。たとえば。
特開昭８０−２６３ＨＢ号公報、谷内ら「光フフイハ形
電圧センサ」昭和５７年度電子通信学会光・電波部門全
国大会、第３２８頁、出厚ら「水晶を用いた反射型電界
センサの基礎検討」昭和６３年電子情報通信学会秋季全
国大会、（、−３２７等。これらの提案、報告によると
１光電界センサは１本の光ファイバの先端に設けられて
おり７偏光子、ホッケルス素子、１／８波長板および反
射鏡から構成されている。発光素子からの光が光ファイ
バを通してポッケルス素子に導かれ、ポッケルス素子内
を通り反射鏡で反射され、再びポッケルス素子内を通り
同じ光フアイバ内を入射光とは反対方向に伝播して受
光素子に導かれる。この構成によるとポッケルス素子内
を光が往復するので感度を高めることができる。１本の
光ファイバで入射光と出射光を導くことができる とい
う利点がある。
電圧センサ」昭和５７年度電子通信学会光・電波部門全
国大会、第３２８頁、出厚ら「水晶を用いた反射型電界
センサの基礎検討」昭和６３年電子情報通信学会秋季全
国大会、（、−３２７等。これらの提案、報告によると
１光電界センサは１本の光ファイバの先端に設けられて
おり７偏光子、ホッケルス素子、１／８波長板および反
射鏡から構成されている。発光素子からの光が光ファイ
バを通してポッケルス素子に導かれ、ポッケルス素子内
を通り反射鏡で反射され、再びポッケルス素子内を通り
同じ光フアイバ内を入射光とは反対方向に伝播して受
光素子に導かれる。この構成によるとポッケルス素子内
を光が往復するので感度を高めることができる。１本の
光ファイバで入射光と出射光を導くことができる とい
う利点がある。
しかしｔから、これりの光電界センサは唯一の固がされ
た測定レンジを持つにすぎない。印加電界の強さか小さ
い範囲では検出精度か高いか、印加電界の強さか大きく
なると飽和が生じて検出精度か低下し、電界センサとし
て使用できなくなるという問題かある。単一のセンサで
は広範囲の電界強度の測定か困難であるために、 ＩＩ
定レンジの異なる複数個のセンサを用いる必要かある。
た測定レンジを持つにすぎない。印加電界の強さか小さ
い範囲では検出精度か高いか、印加電界の強さか大きく
なると飽和が生じて検出精度か低下し、電界センサとし
て使用できなくなるという問題かある。単一のセンサで
は広範囲の電界強度の測定か困難であるために、 ＩＩ
定レンジの異なる複数個のセンサを用いる必要かある。
発明の概要
発明の目的
この発明は単一のセンサで広い範囲の電圧／電界強度を
精度よく測定できるようにすることを目的とする。
精度よく測定できるようにすることを目的とする。
発明の構成１作用および効果
この発明による光学式電圧／電界センサは、少なくとも
２種類の異なる波長の光に対して同等に直線偏光が可能
な入、出力用の偏光子、この偏光子に光学的に結合し、
た第１のポッケルス素子および第１の波長の光のための
１／８波長板、第１のポッケルス素子および第１の波長
の光のための１／８波長板を通っできた第１の波長の光
を反射させ、少なくとも第２の波長の光を通過させる波
長分離合波ミラ−１波長分離合波ミラーを透過した光に
結合する第２のポッケルス効果および少なくとも第２の
波長の光のための位相補償板、ならびに第２のポッケル
ス素子および位相補償板を通ってきた光を反射させる反
射ミラーを備えていることを特徴とする。
２種類の異なる波長の光に対して同等に直線偏光が可能
な入、出力用の偏光子、この偏光子に光学的に結合し、
た第１のポッケルス素子および第１の波長の光のための
１／８波長板、第１のポッケルス素子および第１の波長
の光のための１／８波長板を通っできた第１の波長の光
を反射させ、少なくとも第２の波長の光を通過させる波
長分離合波ミラ−１波長分離合波ミラーを透過した光に
結合する第２のポッケルス効果および少なくとも第２の
波長の光のための位相補償板、ならびに第２のポッケル
ス素子および位相補償板を通ってきた光を反射させる反
射ミラーを備えていることを特徴とする。
この発明によると、少なくとも、波長分離合波ミラーで
反射して第１のポッケルス素子を往復する第１の波長の
出力光と、波長分離合波ミラーを透過して第１および第
２のポッケルス素子を往復する第２の波長の出力光とを
得ることかできる。
反射して第１のポッケルス素子を往復する第１の波長の
出力光と、波長分離合波ミラーを透過して第１および第
２のポッケルス素子を往復する第２の波長の出力光とを
得ることかできる。
これらの出力光はポッケルス素子を伝播する長さが異な
るから、異なる感度で異なる測定レンジをもつ。このよ
うにして、１個のセンサて測定レンジと感度の異なる２
種類以上の測定値を得ることができる。したがって、測
定すべき電界の強さに応じて測定レンジと感度を切換え
て使用することができる。この測定レンジと感度とは任
意に設定可能である。また、２個以上のセンサを用いる
場合に比べて低コスト化が可能であり、センサ形状もそ
れほど大型化しなくてすむ。
るから、異なる感度で異なる測定レンジをもつ。このよ
うにして、１個のセンサて測定レンジと感度の異なる２
種類以上の測定値を得ることができる。したがって、測
定すべき電界の強さに応じて測定レンジと感度を切換え
て使用することができる。この測定レンジと感度とは任
意に設定可能である。また、２個以上のセンサを用いる
場合に比べて低コスト化が可能であり、センサ形状もそ
れほど大型化しなくてすむ。
３種類以上の異なる波長の光を用いて３種類以上の測定
レンジと感度を設定することももちろん可能である。こ
の場合は、第２のポッケルス素子または位相補償板と反
射ミラーとの間に、第１および第２の波長と異なる少な
くとも１種類の第３の波長の光を透過させかつ第２の波
長の光を反射させる波長分離合波ミラー、少なくとも第
３の波長の光のための位相補償板、および少なくとも１
個の第３のポッケルス素子を設ける。
レンジと感度を設定することももちろん可能である。こ
の場合は、第２のポッケルス素子または位相補償板と反
射ミラーとの間に、第１および第２の波長と異なる少な
くとも１種類の第３の波長の光を透過させかつ第２の波
長の光を反射させる波長分離合波ミラー、少なくとも第
３の波長の光のための位相補償板、および少なくとも１
個の第３のポッケルス素子を設ける。
この発明による光学式電圧／電界センサは、少なくとも
２種類の異なる波長の光に対して同等に直線偏光か可能
な入、ａカ用の第１の偏光子２ この第１の偏光子に光
学的に結合したポッケルス素子および第１の波長のため
の１／８波長板、ポッケルス素子および第１の波長のた
めの １／８波長板を通ってきた第１の波長の光を反射
させ、少なくとも第２の波長の光を通過させる波長分離
合波ミラー ならびに波長分離合波ミラーを透過した光
に結合する第２の波長のための１／８波長板位相補償板
および第２の偏光子を備えていることを特徴とする。
２種類の異なる波長の光に対して同等に直線偏光か可能
な入、ａカ用の第１の偏光子２ この第１の偏光子に光
学的に結合したポッケルス素子および第１の波長のため
の１／８波長板、ポッケルス素子および第１の波長のた
めの １／８波長板を通ってきた第１の波長の光を反射
させ、少なくとも第２の波長の光を通過させる波長分離
合波ミラー ならびに波長分離合波ミラーを透過した光
に結合する第２の波長のための１／８波長板位相補償板
および第２の偏光子を備えていることを特徴とする。
３種類以上の異なる波長の光を用いて３種類以上の測定
レンジと感度とを設定する場合には、波長分離合波ミラ
ーと第２の波長のための１／８波長板または位相補償板
との間に、第１および第２の波長と異なる少なくとも１
種類の第３の波長の光を透過させかつ第２の波長の光を
反射させる第２の波長分離合波ミラー、少なくとも第３
の波長の光のための第２の位相補償板、および少なくと
も１個の第２のポッケルス素子を設ける。
レンジと感度とを設定する場合には、波長分離合波ミラ
ーと第２の波長のための１／８波長板または位相補償板
との間に、第１および第２の波長と異なる少なくとも１
種類の第３の波長の光を透過させかつ第２の波長の光を
反射させる第２の波長分離合波ミラー、少なくとも第３
の波長の光のための第２の位相補償板、および少なくと
も１個の第２のポッケルス素子を設ける。
この発明によると、少なくとも、波長分離合波ミラーで
反射してポッケルス素子を往復し、第１の偏光子から取
出される第１の波長の出力光と。
反射してポッケルス素子を往復し、第１の偏光子から取
出される第１の波長の出力光と。
波長分離合波ミラーを透過して第２の偏光子から取出さ
れる第２の波長の出力光とが得られる。第１の波長の出
力光はポッケルス素子内を往復するから感度が高いか測
定レンジは狭い。第２の波長の出力光はポッケルス素子
内を一方向に伝播するだけであるから感度は第１の波長
の出力光よりも低いが測定レンジは広い。このようにし
て、１個のセンサで測定レンジと感度か異なる２種類以
上の測定値を得ることができる。したがって、測定対象
である電界の強さに応じて測定レンジと感度を切換えて
使用することが可能となる。また、２個のセンサを用い
る場合に比較して低コスト化が期待できる。
れる第２の波長の出力光とが得られる。第１の波長の出
力光はポッケルス素子内を往復するから感度が高いか測
定レンジは狭い。第２の波長の出力光はポッケルス素子
内を一方向に伝播するだけであるから感度は第１の波長
の出力光よりも低いが測定レンジは広い。このようにし
て、１個のセンサで測定レンジと感度か異なる２種類以
上の測定値を得ることができる。したがって、測定対象
である電界の強さに応じて測定レンジと感度を切換えて
使用することが可能となる。また、２個のセンサを用い
る場合に比較して低コスト化が期待できる。
実施例の説明
第１図はこの発明の実施例を示している。この実施例で
は２種類の異なる波長λ 、λ の光が２ 用いられている。λ −７５０ｒ＋ｍ 、 λ２２−
８５０ｎである。
は２種類の異なる波長λ 、λ の光が２ 用いられている。λ −７５０ｒ＋ｍ 、 λ２２−
８５０ｎである。
光学式電圧／電界センサは、第１および第２のポッケル
ス素子（たとえばＬｉＮｂ０３）１１１２、第１の波長
λ１の光のための １／８波長板２１、波長分離合波ミ
ラー３１．第２の波長λ２の光のための位相補償板２２
１反射板４５．入出力用の偏光ビーム・スプリッタ４０
および反射鏡４１を含んでいる。このセンサは電界中に
置かれるか１ またはポッケルス素子１１．、１２に１
対の電極（鎖線４６で示す）が設けられ、この電極４６
間に電圧が印加される。第１のポッケルス素子１１の一
端面側に 波長分離合波ミラー３１１位相補償板２２．
第２のポッケルス素子１２および反射板４５がこの順序
で配置されている。第１のポッケルス素子１１の他端面
側に１／８波長板２１および偏光ビーム・スプリッタ４
０が配置され、この偏光ビーム・スプリッタ４０の側面
に反射鏡４１か配置される。要すれば、これらの偏光ビ
ーム・スプリッタ４０，１＼射鏡４１． ｌ／８波長
板２１．第１．第２のポッケルス素子１１． ＋２．波
長分離合波ミラー３１１位相補償板２２および反射板４
５は接着等により一体化される。■、７８波長板２は第
１のポッケルス素′ｆ−１１と波長分離合波ミラー３１
との間に設けてもよい。位相補償板２２は第２のポッケ
ルス素子Ｉ２と反射板４５との間に設けてもよい。
ス素子（たとえばＬｉＮｂ０３）１１１２、第１の波長
λ１の光のための １／８波長板２１、波長分離合波ミ
ラー３１．第２の波長λ２の光のための位相補償板２２
１反射板４５．入出力用の偏光ビーム・スプリッタ４０
および反射鏡４１を含んでいる。このセンサは電界中に
置かれるか１ またはポッケルス素子１１．、１２に１
対の電極（鎖線４６で示す）が設けられ、この電極４６
間に電圧が印加される。第１のポッケルス素子１１の一
端面側に 波長分離合波ミラー３１１位相補償板２２．
第２のポッケルス素子１２および反射板４５がこの順序
で配置されている。第１のポッケルス素子１１の他端面
側に１／８波長板２１および偏光ビーム・スプリッタ４
０が配置され、この偏光ビーム・スプリッタ４０の側面
に反射鏡４１か配置される。要すれば、これらの偏光ビ
ーム・スプリッタ４０，１＼射鏡４１． ｌ／８波長
板２１．第１．第２のポッケルス素子１１． ＋２．波
長分離合波ミラー３１１位相補償板２２および反射板４
５は接着等により一体化される。■、７８波長板２は第
１のポッケルス素′ｆ−１１と波長分離合波ミラー３１
との間に設けてもよい。位相補償板２２は第２のポッケ
ルス素子Ｉ２と反射板４５との間に設けてもよい。
偏光ビーム・スプリッタ４０は入力光に対して偏光子と
して働き、出力光に対して検光子として働く。偏光ビー
ム・スプリッタ４０は、第１の波長λ１．第２の波長λ
２のいずれに対しても同しように直線偏光できる波長特
性をもっている。反射鏡４１の反射面４１ａは斜めに形
成され、偏光ビーム・スプリッタ４０の反射面と平行に
なっている。
して働き、出力光に対して検光子として働く。偏光ビー
ム・スプリッタ４０は、第１の波長λ１．第２の波長λ
２のいずれに対しても同しように直線偏光できる波長特
性をもっている。反射鏡４１の反射面４１ａは斜めに形
成され、偏光ビーム・スプリッタ４０の反射面と平行に
なっている。
波長分離合波ミラー３１は第２図に実線で示すような光
の透過特性をもっている。したがって、第１の波長λ
の光は反射され、第２の波長λ２の光は透過する。波長
分離合波ミラー３１に第２図に破線で示す透過特性をも
たせると、第１の波長λ の光が透過し、第２の波長λ
２の光が反射することになる。
の透過特性をもっている。したがって、第１の波長λ
の光は反射され、第２の波長λ２の光は透過する。波長
分離合波ミラー３１に第２図に破線で示す透過特性をも
たせると、第１の波長λ の光が透過し、第２の波長λ
２の光が反射することになる。
１／８波長板（水晶板）２１は、第１の波長λ１用に設
計されているため、第２の波長λ２の光に対しては約１
／９波長板として働くことになる。
計されているため、第２の波長λ２の光に対しては約１
／９波長板として働くことになる。
２種類の異なる波長λ １ λ２の動作点を一致させる
ため２位相補償板２２として、水晶板（１／６８波長板
：λ２設計波長）を挿入し、全体として１７８波長板と
して動作するようにする。
ため２位相補償板２２として、水晶板（１／６８波長板
：λ２設計波長）を挿入し、全体として１７８波長板と
して動作するようにする。
反射鏡４１にはロッド・レンズ（分布屈折率型レンズ）
６１を介して入力用光ファイバ（マルチモード光ファイ
バ）５１が結合している。偏光ビーム・スプリッタ４０
にはロッド・レンズ６２を介して出力用光ファイバ５２
か結合している。これらの入出力用光ファイバ５１．５
２はセンサの同一側に平行に設けられているので取扱い
が容易となる。
６１を介して入力用光ファイバ（マルチモード光ファイ
バ）５１が結合している。偏光ビーム・スプリッタ４０
にはロッド・レンズ６２を介して出力用光ファイバ５２
か結合している。これらの入出力用光ファイバ５１．５
２はセンサの同一側に平行に設けられているので取扱い
が容易となる。
波長λ１とλ２の２種類の発光素子（たとえば発光ダイ
オード；ＬＥＤ）７１と７２が設けられ、これらの発光
素子７１．７２の波長λ 、λ の出射光２ は波長分離合波ミラー７５で合波されて入力用光ファイ
バ５Ｉに入射される。後述するように出力用光ファイバ
５２を伝播する２種類の波長λ 、λ２の出力光は光フ
ァイバ５２から出射し、波長分離合波ミラー７６で波長
分離され、波長λ１の光は受光素子（たとえばフォトダ
イオード フォトトランジスタ）７３に入射し、波長λ
２の光は受光素子７４によって受光される。
オード；ＬＥＤ）７１と７２が設けられ、これらの発光
素子７１．７２の波長λ 、λ の出射光２ は波長分離合波ミラー７５で合波されて入力用光ファイ
バ５Ｉに入射される。後述するように出力用光ファイバ
５２を伝播する２種類の波長λ 、λ２の出力光は光フ
ァイバ５２から出射し、波長分離合波ミラー７６で波長
分離され、波長λ１の光は受光素子（たとえばフォトダ
イオード フォトトランジスタ）７３に入射し、波長λ
２の光は受光素子７４によって受光される。
入力用光ファイバ５１によってセンサに導かれる波長λ
、λ２の光はロッド・レンズ６１を介して反射鏡４１
に導入される。反射面４１ａで反射した波長λ とλ２
の光は偏光子として働く偏光ビーム・スプリッタ４０で
ともに直線偏光の光に変換されかつ反射されて、１／８
波長板２１を経て第１のポッケルス素子１１に導入され
る。ポッケルス素子１１において、印加された電圧また
は電界に応じて相互に直交する偏光成分に位相差が与え
られる。
、λ２の光はロッド・レンズ６１を介して反射鏡４１
に導入される。反射面４１ａで反射した波長λ とλ２
の光は偏光子として働く偏光ビーム・スプリッタ４０で
ともに直線偏光の光に変換されかつ反射されて、１／８
波長板２１を経て第１のポッケルス素子１１に導入され
る。ポッケルス素子１１において、印加された電圧また
は電界に応じて相互に直交する偏光成分に位相差が与え
られる。
波長λ１の光は波長分離合波ミラー３１で反射し。
再び第１のポッケルス素子１１および１／８波長板２Ｉ
を通って偏光ビーム・スプリッタ４０に戻る。偏光ビー
ム・スプリッタ４０は出力光に対しては検光子として働
き、検光子を通過した波長λ１の光はロッド・レンズ６
２．光ファイバ５２を通り、波長分離合波ミラー７Ｂを
経て受光素子７３に入射する。
を通って偏光ビーム・スプリッタ４０に戻る。偏光ビー
ム・スプリッタ４０は出力光に対しては検光子として働
き、検光子を通過した波長λ１の光はロッド・レンズ６
２．光ファイバ５２を通り、波長分離合波ミラー７Ｂを
経て受光素子７３に入射する。
一方、波長合波ミラー３１を通過した波長λ２の光は位
相補償板２２を経て再び第２のポッケルス素子１２にお
いて印加された電圧または電界の影響を受ける。この光
は反射板４５で反射して、第２のポッケルス素子１２１
位相補償板２２．波長分離合波ミラー３１．第１のポッ
ケルス素子１．Ｌ、 １／８波長板２１を通って戻り
、検光子として働く偏光ビーム・スプリッタ４０を通過
し、ロッド・レンズ６２を経て出力用光ファイバ５２に
導かれ、波長分離合波ミラー７６によって受光素子７４
に受光される。
相補償板２２を経て再び第２のポッケルス素子１２にお
いて印加された電圧または電界の影響を受ける。この光
は反射板４５で反射して、第２のポッケルス素子１２１
位相補償板２２．波長分離合波ミラー３１．第１のポッ
ケルス素子１．Ｌ、 １／８波長板２１を通って戻り
、検光子として働く偏光ビーム・スプリッタ４０を通過
し、ロッド・レンズ６２を経て出力用光ファイバ５２に
導かれ、波長分離合波ミラー７６によって受光素子７４
に受光される。
これらの受光素子７３または７４の出力に基づいて、印
加電圧または電界の強さが検出される。第３図は受光素
子７３．７４でそれぞれ検知される波長λ 、λ２の出
力光の出力特性を示している。波長λ２の光は第１およ
び第２の２個のポッケルス素子１１．１２を往復するの
で、測定レンジは狭いが感度が高くなる。これに対して
波長λ１の光は第１のポッケルス素子１１のみを往復す
るだけであるので感度は低いが測定レンジが広くなる。
加電圧または電界の強さが検出される。第３図は受光素
子７３．７４でそれぞれ検知される波長λ 、λ２の出
力光の出力特性を示している。波長λ２の光は第１およ
び第２の２個のポッケルス素子１１．１２を往復するの
で、測定レンジは狭いが感度が高くなる。これに対して
波長λ１の光は第１のポッケルス素子１１のみを往復す
るだけであるので感度は低いが測定レンジが広くなる。
ポッケルス素子１１．１２の長さは、測定レンジ、感度
等を考慮して任意に定めることができる。
等を考慮して任意に定めることができる。
光ファイバ５２およびロッド・レンズ６２から偏光ビー
ム・スプリッタ４０に光を導入し１反射鏡４１から出力
光を得るようにしてもよい。このときは光ファイバ５２
が入力用、光ファイバ５１が出力用となる。
ム・スプリッタ４０に光を導入し１反射鏡４１から出力
光を得るようにしてもよい。このときは光ファイバ５２
が入力用、光ファイバ５１が出力用となる。
第４図は他の実施例を示している。
第１図に示す上記実施例と比較すると、第２のポッケル
ス素子が設けられていない。第１のポッケルス素子１１
の端面に設けられた波長分離合波ミラー３１の外側に、
第２の波長λ２の光のための位相補償板２２Ａ（位相補
償板２２の半分の位相補償を行なう）、第２の波長λ２
の光のための１／８波長板２４および第２の波長λ２の
出力光に対して検光子として働く第２の偏光ビーム・ス
プリッタ４４が設けられている。反射鏡４１は偏光ビー
ム・スプリッタ４０の端面に設けられている。入力用光
ファイバ５１．出力用光ファイバ５２の配置は第１図に
示すものと９０°異なっている。出力用光ファイバ５２
からは第１の波長λ１の光が取出される。第２の波長λ
２の出力光を取出すために１偏光ビーム・スプリッタ４
４にロッド・レンズ６３を介して出力用光ファイバ５３
が結合している。
ス素子が設けられていない。第１のポッケルス素子１１
の端面に設けられた波長分離合波ミラー３１の外側に、
第２の波長λ２の光のための位相補償板２２Ａ（位相補
償板２２の半分の位相補償を行なう）、第２の波長λ２
の光のための１／８波長板２４および第２の波長λ２の
出力光に対して検光子として働く第２の偏光ビーム・ス
プリッタ４４が設けられている。反射鏡４１は偏光ビー
ム・スプリッタ４０の端面に設けられている。入力用光
ファイバ５１．出力用光ファイバ５２の配置は第１図に
示すものと９０°異なっている。出力用光ファイバ５２
からは第１の波長λ１の光が取出される。第２の波長λ
２の出力光を取出すために１偏光ビーム・スプリッタ４
４にロッド・レンズ６３を介して出力用光ファイバ５３
が結合している。
第１および第２の波長λ 、λ２の光は入力用光ファイ
バ５１を通して導かれ２ ロッド・レンズ６１を介して
反射鏡４１に導入される。反射面４１ａで反射された波
長λ 、λ の光は偏光子として働く２ 偏光ビーム・スプリッタ４０て等しく直線偏光の光に変
換され、１／８波長板２１を経てポッケルス素子１１に
導入される。ポッケルス素子１１において。
バ５１を通して導かれ２ ロッド・レンズ６１を介して
反射鏡４１に導入される。反射面４１ａで反射された波
長λ 、λ の光は偏光子として働く２ 偏光ビーム・スプリッタ４０て等しく直線偏光の光に変
換され、１／８波長板２１を経てポッケルス素子１１に
導入される。ポッケルス素子１１において。
印加された電圧または電界に応じて相互に直交する偏光
成分に位相差か与えられる。波長λ１の光は波長分離合
波ミラー３１て反射され再びポッケルス素子１１および
１／８波長板２１内を通って偏光ビーム・スプリッタ４
０に戻る。偏光ビーム・スプリッタ４０は出力光に対し
ては検光子として働き検光子を通過しかつ反射された波
長仙の光はロッド・レンズ６２を介して出力用光ファイ
バ５２に導入され、第１の受光素子（受光素子７３に対
応）に入射する。
成分に位相差か与えられる。波長λ１の光は波長分離合
波ミラー３１て反射され再びポッケルス素子１１および
１／８波長板２１内を通って偏光ビーム・スプリッタ４
０に戻る。偏光ビーム・スプリッタ４０は出力光に対し
ては検光子として働き検光子を通過しかつ反射された波
長仙の光はロッド・レンズ６２を介して出力用光ファイ
バ５２に導入され、第１の受光素子（受光素子７３に対
応）に入射する。
一方、波長分離合波ミラー３１を透過した波長λ２の光
は１位相補償板２２Ａおよび１／８波長板２４を経て検
光子として働く偏光ビーム・スプリッタ４４に入射する
。この検光子を通過しかつ反射した波長λ２の光は出力
光としてロッド・レンズ６３を介して出力用光ファイバ
５３に導入され、第２の受光素子（受光素子７４に対応
）に入射する。これらの第１．第２の受光素子の出力信
号に基いて印加電圧または電界の強さが検出される。
は１位相補償板２２Ａおよび１／８波長板２４を経て検
光子として働く偏光ビーム・スプリッタ４４に入射する
。この検光子を通過しかつ反射した波長λ２の光は出力
光としてロッド・レンズ６３を介して出力用光ファイバ
５３に導入され、第２の受光素子（受光素子７４に対応
）に入射する。これらの第１．第２の受光素子の出力信
号に基いて印加電圧または電界の強さが検出される。
第１の受光素子によって受光される波長λ１の出力光は
ポッケルス素子１１を２回通過するので測定レンジは狭
いが感度が高くなる。これに対して、第２の受光素子に
よって受光される波長λ２の出力光はポッケルス素子１
１を１回通過するだけであるので、感度は低いが測定レ
ンジが波長λ１の光の２倍となる。
ポッケルス素子１１を２回通過するので測定レンジは狭
いが感度が高くなる。これに対して、第２の受光素子に
よって受光される波長λ２の出力光はポッケルス素子１
１を１回通過するだけであるので、感度は低いが測定レ
ンジが波長λ１の光の２倍となる。
第５図および第６図はさらに他の実施例を示しでいる。
第５図において、この光学式電圧／電界センサは第１図
に示すセンサに、第２の波長分離合波ミラー３２．第２
の位相補償板２３および第３のポッケルス素子１３を加
えたものである。入力用光ファイバ５１からは異なる３
種類の波長λ 、λ２．λ３の光が導入される。波長λ
１の光は波長分離合波ミラー３１て反射し、波長λ２の
光は波長分離合波ミラー３２で反射し、波長λ３の光は
反射板４５で反射してそれぞれ出力用光ファイバ５２に
導かれ、さらにこの光ファイバ５２から出射したのち波
長分離されてそれぞれ異なる３つの受光素子に受光され
る。
に示すセンサに、第２の波長分離合波ミラー３２．第２
の位相補償板２３および第３のポッケルス素子１３を加
えたものである。入力用光ファイバ５１からは異なる３
種類の波長λ 、λ２．λ３の光が導入される。波長λ
１の光は波長分離合波ミラー３１て反射し、波長λ２の
光は波長分離合波ミラー３２で反射し、波長λ３の光は
反射板４５で反射してそれぞれ出力用光ファイバ５２に
導かれ、さらにこの光ファイバ５２から出射したのち波
長分離されてそれぞれ異なる３つの受光素子に受光され
る。
第６図に示すように、３個のポッケルス素子１１、１２
．１３を往復する波長λ３の光が最も感度か高くかつ測
定レンジが狭く、１個のポッケルス素子１１のみを往復
する波長λ１の光が最も測定レンジが広くかつ感度か低
い。２個のポッケルス素子１１と１２を往復する波長λ
２の光はこれらの中間の測定レンジと感度をもつ。
．１３を往復する波長λ３の光が最も感度か高くかつ測
定レンジが狭く、１個のポッケルス素子１１のみを往復
する波長λ１の光が最も測定レンジが広くかつ感度か低
い。２個のポッケルス素子１１と１２を往復する波長λ
２の光はこれらの中間の測定レンジと感度をもつ。
このように、ポッケルス素子１伎相補償板および波長分
離合波ミラーを増加していくことにより、使用する光の
波長の種類を増加させ、測定レンジの種類数を増加させ
ることができる。
離合波ミラーを増加していくことにより、使用する光の
波長の種類を増加させ、測定レンジの種類数を増加させ
ることができる。
第４図に示す実施例においても、波長分離合波ミラー３
１と位相補償板２２Ａとの間に、ポッケルス素子１伎相
補償板および波長分離合波ミラーを追加することにより
、第３の波長の光の使用が可能となる。そして、４種類
以上の波長の光を使用できるセンサへとさらに展開する
こともてきる。
１と位相補償板２２Ａとの間に、ポッケルス素子１伎相
補償板および波長分離合波ミラーを追加することにより
、第３の波長の光の使用が可能となる。そして、４種類
以上の波長の光を使用できるセンサへとさらに展開する
こともてきる。
第１図はこの発明の実施例を示すもので１光学式電圧／
電界センサの構成図である。 第２図は波長分離合波ミラーの光透過特性の一例を示す
グラフである。 第３図は第１図に示すセンサで得られる出力特性を示す
グラフである。 第４図は他の実施例を示す光学式電圧／電界センサの構
成図である。 第５図はさらに他の実施例を示す光学式電圧／電界セン
サの構成図である。 第６図は第５図に示すセンサて得られる出力特性を示す
グラフである。 １１ １２ １３・・・ポッケルス素子。 ２１２４・・・ ｌ／８波長板。 ２２ ２２Ａ、 ２３・・・位相補償板。 ３１、３２・・・波長分離合波ミラー ４０４４・・・偏光ビーム・スブリツ ４５・・・反射板。 夕 第２図 第３図
電界センサの構成図である。 第２図は波長分離合波ミラーの光透過特性の一例を示す
グラフである。 第３図は第１図に示すセンサで得られる出力特性を示す
グラフである。 第４図は他の実施例を示す光学式電圧／電界センサの構
成図である。 第５図はさらに他の実施例を示す光学式電圧／電界セン
サの構成図である。 第６図は第５図に示すセンサて得られる出力特性を示す
グラフである。 １１ １２ １３・・・ポッケルス素子。 ２１２４・・・ ｌ／８波長板。 ２２ ２２Ａ、 ２３・・・位相補償板。 ３１、３２・・・波長分離合波ミラー ４０４４・・・偏光ビーム・スブリツ ４５・・・反射板。 夕 第２図 第３図
Claims (5)
- （１）少なくとも２種類の異なる波長の光に対して同等
に直線偏光が可能な入、出力用の偏光子、この偏光子に
光学的に結合した第１のポッケルス素子および第１の波
長の光のための１／８波長板、第１のポッケルス素子お
よび第１の波長の光のための１／８波長板を通ってきた
第１の波長の光を反射させ、少なくとも第２の波長の光
を通過させる波長分離合波ミラー、波長分離合波ミラー
を透過した光に結合する第２のポッケルス素子および少
なくとも第２の波長の光のための位相補償板、ならびに
第２のポッケルス素子および位相補償板を通ってきた光
を反射させる反射ミラーを備えた光学式電圧／電界セン
サ。 - （２）第２のポッケルス素子または位相補償板と反射ミ
ラーとの間に、第１および第２の波長と異なる少なくと
も１種類の第３の波長の光を透過させかつ第２の波長の
光を反射させる波長分離合波ミラー、少なくとも第３の
波長の光のための位相補償板、および少なくとも１個の
第３のポッケルス素子が設けられている、請求項（１）
に記載の光学式電圧／電界センサ。 - （３）最終端に設けられた反射ミラーに代えて、最終端
まで伝播してきた波長の光を取出すための１／８波長板
と第２の偏光子が設けられている、請求項（１）または
（２）に記載の光学式電圧／電界センサ。 - （４）少なくとも２種類の異なる波長の光に対して同等
に直線偏光が可能な入、出力用の第１の偏光子、この第
１の偏光子に光学的に結合したポッケルス素子および第
１の波長のための１／８波長板、ポッケルス素子および
第１の波長のための１／８波長板を通ってきた第１の波
長の光を反射させ、少なくとも第２の波長の光を通過さ
せる波長分離合波ミラー、ならびに波長分離合波ミラー
を透過した光に結合する第２の波長のための１／８波長
板、位相補償板および第２の偏光子を備えた光学式電圧
／電界センサ。 - （５）波長分離合波ミラーと第２の波長のための１／８
波長板または位相補償板との間に、第１および第２の波
長と異なる少なくとも１種類の第３の波長の光を透過さ
せかつ第２の波長の光を反射させる第２の波長分離合波
ミラー、少なくとも第３の波長の光のための第２の位相
補償板、および少なくとも１個の第２のポッケルス素子
が設けられている請求項（４）に記載の光学式電圧／電
界センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2045598A JPH03249569A (ja) | 1990-02-28 | 1990-02-28 | 光学式電圧／電界センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2045598A JPH03249569A (ja) | 1990-02-28 | 1990-02-28 | 光学式電圧／電界センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03249569A true JPH03249569A (ja) | 1991-11-07 |
Family
ID=12723787
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2045598A Pending JPH03249569A (ja) | 1990-02-28 | 1990-02-28 | 光学式電圧／電界センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03249569A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1462811A1 (de) * | 2003-03-28 | 2004-09-29 | Abb Research Ltd. | Elektrooptischer Spannungssensor für hohe Spannungen |
| CN103207318A (zh) * | 2013-03-11 | 2013-07-17 | 北京航空航天大学 | 准互易数字闭环铌酸锂光波导交变电场/电压传感器 |
-
1990
- 1990-02-28 JP JP2045598A patent/JPH03249569A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1462811A1 (de) * | 2003-03-28 | 2004-09-29 | Abb Research Ltd. | Elektrooptischer Spannungssensor für hohe Spannungen |
| US6876188B2 (en) | 2003-03-28 | 2005-04-05 | Abb Research Ltd | Electro-optical voltage sensor for high voltages |
| CN103207318A (zh) * | 2013-03-11 | 2013-07-17 | 北京航空航天大学 | 准互易数字闭环铌酸锂光波导交变电场/电压传感器 |
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