JPH0352911B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0352911B2 JPH0352911B2 JP60291650A JP29165085A JPH0352911B2 JP H0352911 B2 JPH0352911 B2 JP H0352911B2 JP 60291650 A JP60291650 A JP 60291650A JP 29165085 A JP29165085 A JP 29165085A JP H0352911 B2 JPH0352911 B2 JP H0352911B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- electro
- optical
- polarization
- elements
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- Measuring Instrument Details And Bridges, And Automatic Balancing Devices (AREA)
- Measurement Of Current Or Voltage (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、電気光学効果を用いて複数個の被測
定電圧の加減演算を光学的に行なう光フアイバ応
用電圧センサに関する。
定電圧の加減演算を光学的に行なう光フアイバ応
用電圧センサに関する。
従来の技術
従来、複数個の被測定電圧の加減演算を行なう
ためには、複数個所に光フアイバ応用電圧センサ
を設置し、各センサからの信号を演算器に入力
し、電気的に行なつていた。このため、複数個所
の演算を行なう場合、多くのセンサが必要とな
り、また演算器も必要となる。
ためには、複数個所に光フアイバ応用電圧センサ
を設置し、各センサからの信号を演算器に入力
し、電気的に行なつていた。このため、複数個所
の演算を行なう場合、多くのセンサが必要とな
り、また演算器も必要となる。
また、例えば、特開昭60−102566号公報に示さ
れているように第２図のような構成となつてい
る。
れているように第２図のような構成となつてい
る。
すなわち、発光部１から放射された光は光フア
イバ２、レンズ３、偏光子４を透過し、直線偏光
の平行光となり、1/4波長板で円偏光となる。こ
の光は、各々に被測定電圧V1，V2，V3を印加し
た電気光学素子６Ａ，６Ｂ，６Ｃを通過し、V1，
V2，V3の電圧に対応した位相変調を受け、楕円
偏光となる。この楕円偏光は、検光子７により直
角２成分の光に分離され、各々集光レンズ８，９
により受光素子１２，１３に導びかれ、検出回路
１４により、被測定電圧V1，V2，V3の加減演算
を行なうものである。
イバ２、レンズ３、偏光子４を透過し、直線偏光
の平行光となり、1/4波長板で円偏光となる。こ
の光は、各々に被測定電圧V1，V2，V3を印加し
た電気光学素子６Ａ，６Ｂ，６Ｃを通過し、V1，
V2，V3の電圧に対応した位相変調を受け、楕円
偏光となる。この楕円偏光は、検光子７により直
角２成分の光に分離され、各々集光レンズ８，９
により受光素子１２，１３に導びかれ、検出回路
１４により、被測定電圧V1，V2，V3の加減演算
を行なうものである。
発明が解決しようとする問題点
しかし、このような構成では、第２図に示すよ
うに、電気光学素子６Ａ，６Ｂ，６Ｃは各々空気
を介して光学的に接続されているため、端面が空
気によるダストや結露現象などにより汚染され、
光出力の損失増加の原因となり、これに伴ない感
度の低下が生じる。
うに、電気光学素子６Ａ，６Ｂ，６Ｃは各々空気
を介して光学的に接続されているため、端面が空
気によるダストや結露現象などにより汚染され、
光出力の損失増加の原因となり、これに伴ない感
度の低下が生じる。
また、電気光学素子６Ａ，６Ｂ，６Ｃの各々の
間隔を大きくすると、この場合も光出力の損失増
加、感度の低下の原因となり、複数の電圧測定個
所が比較的離れて存在している場合への適用に限
度がある。
間隔を大きくすると、この場合も光出力の損失増
加、感度の低下の原因となり、複数の電圧測定個
所が比較的離れて存在している場合への適用に限
度がある。
また、素子６Ａ，６Ｂ，６Ｃの端面汚染をなく
し、各素子の間隔を大きくするためには各素子間
に偏波面保存光フアイバを設置することが考えら
れる。
し、各素子の間隔を大きくするためには各素子間
に偏波面保存光フアイバを設置することが考えら
れる。
しかしながら、単にこの光フアイバを挿入する
と、温度によつても光フアイバ内で光が位相変調
される。この温度による光の位相変調の影響は極
めて大きく、電圧による位相変調情報が取り出せ
ない状態となる。
と、温度によつても光フアイバ内で光が位相変調
される。この温度による光の位相変調の影響は極
めて大きく、電圧による位相変調情報が取り出せ
ない状態となる。
本発明は上記の問題点を解決するもので、本発
明の光フアイバ応用電圧センサは、発光部と透過
する光の位相を印加電圧に応じて変調する機能を
有する複数個の電気光学素子と反射体、前記発光
部と電気光学素子間および前記複数の電気光学素
子の間にそれぞれ偏波面保存型光フアイバを介し
て連続的に直列配置し、各々の前記電気光学素子
とこれに接続される前記偏波面保存型光フアイバ
との間に飽和磁場中において透過光の偏波面が
45゜回転する機能を有する磁気光学素子を挿入し、
前記発光部からの光を前記複数個の電気光学素子
および磁気光学素子を通過させ、複数個の前電気
光学素子の最終段の電気光学素子を透過した光を
反射体で反射し、再度前記複数個の電気光学素
子、磁気光学素子および偏波面保存型光フアイバ
を透過させて受光部に入射させ、前記複数個の前
記電気光学素子に各々独立に被測定電圧を印加
し、各々の前記被測定電圧に応じて前記光を位相
変調し、各各の前記被測定電圧の加減演算された
前記光を前記受光部に入射させてなるものであ
る。
明の光フアイバ応用電圧センサは、発光部と透過
する光の位相を印加電圧に応じて変調する機能を
有する複数個の電気光学素子と反射体、前記発光
部と電気光学素子間および前記複数の電気光学素
子の間にそれぞれ偏波面保存型光フアイバを介し
て連続的に直列配置し、各々の前記電気光学素子
とこれに接続される前記偏波面保存型光フアイバ
との間に飽和磁場中において透過光の偏波面が
45゜回転する機能を有する磁気光学素子を挿入し、
前記発光部からの光を前記複数個の電気光学素子
および磁気光学素子を通過させ、複数個の前電気
光学素子の最終段の電気光学素子を透過した光を
反射体で反射し、再度前記複数個の電気光学素
子、磁気光学素子および偏波面保存型光フアイバ
を透過させて受光部に入射させ、前記複数個の前
記電気光学素子に各々独立に被測定電圧を印加
し、各々の前記被測定電圧に応じて前記光を位相
変調し、各各の前記被測定電圧の加減演算された
前記光を前記受光部に入射させてなるものであ
る。
作 用
本発明は、上記手段により、複数個の電気光学
素子の端面の光が透過する部分を完全に空気から
しや断することが可能となり、空気によるダスト
や結露現象によつて生じる光出力の損失増加が防
止でき、また、偏波面保存型光フアイバの長さを
変えることにより、複数の電圧測定個所が比較的
離れて存在している場合にも適用が可能となる。
素子の端面の光が透過する部分を完全に空気から
しや断することが可能となり、空気によるダスト
や結露現象によつて生じる光出力の損失増加が防
止でき、また、偏波面保存型光フアイバの長さを
変えることにより、複数の電圧測定個所が比較的
離れて存在している場合にも適用が可能となる。
さらに、本発明によれば、特定の電気光学素子
から出射し反射体を介してこの特定の電気光学素
子に帰る経路すなわち光の往路と復路中の磁気光
学素子の配置により、電圧による光の位相変化は
保存され、一方各々の偏波面保存型光フアイバで
生じる温度変化による位相変化は、磁気光学素子
により往路と復路で相殺することができる。
から出射し反射体を介してこの特定の電気光学素
子に帰る経路すなわち光の往路と復路中の磁気光
学素子の配置により、電圧による光の位相変化は
保存され、一方各々の偏波面保存型光フアイバで
生じる温度変化による位相変化は、磁気光学素子
により往路と復路で相殺することができる。
実施例
第１図に本発明の一実施例の光フアイバ応用電
圧センサとして、３個所からの被測定電圧が存在
する場合について述べる。
圧センサとして、３個所からの被測定電圧が存在
する場合について述べる。
第１図のセンサの基本構成は、発光部１５と電
圧V1を検知する電気光学素子１７Ａ間および電
圧V1，V2，V3を検知するための電気光学素子１
７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃ間を各々偏波面保存型光フ
アイバ１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃを介して結合し、
さらに、各電気光学素子１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃ
と偏波面保存型光フアイバ１８Ａ，１８Ｂ，１８
Ｃとの間に、磁石２０の飽和磁界により透過する
光の偏光方向を45゜回転する機能を有する磁気光
学素子１９Ａ，１９Ｂ，１９Ｃ，１９Ｄ，１９Ｅ
を挿入するものである。また、反射体２２は電気
光学素子１７Ｃから出射した出射光を、往路と同
様の復路に戻すものである。往路として発光部１
５から素子１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃ、フアイバ１
８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃ等を通過し、復路を通過し
てきた光はビームスプリツタを介して受光素子２
４に入射する。さらに、位相補償板２１は光を効
率よく結合するためのレンズ１６Ａ，１６Ｂ，１
６Ｃ，１６Ｄ，１６Ｅ，１６Ｆを備えているが、
これらは必ずしも必要でない。
圧V1を検知する電気光学素子１７Ａ間および電
圧V1，V2，V3を検知するための電気光学素子１
７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃ間を各々偏波面保存型光フ
アイバ１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃを介して結合し、
さらに、各電気光学素子１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃ
と偏波面保存型光フアイバ１８Ａ，１８Ｂ，１８
Ｃとの間に、磁石２０の飽和磁界により透過する
光の偏光方向を45゜回転する機能を有する磁気光
学素子１９Ａ，１９Ｂ，１９Ｃ，１９Ｄ，１９Ｅ
を挿入するものである。また、反射体２２は電気
光学素子１７Ｃから出射した出射光を、往路と同
様の復路に戻すものである。往路として発光部１
５から素子１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃ、フアイバ１
８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃ等を通過し、復路を通過し
てきた光はビームスプリツタを介して受光素子２
４に入射する。さらに、位相補償板２１は光を効
率よく結合するためのレンズ１６Ａ，１６Ｂ，１
６Ｃ，１６Ｄ，１６Ｅ，１６Ｆを備えているが、
これらは必ずしも必要でない。
被測定電圧V1，V2，V3の加算は以下のように
行うことができる。半導体レーザ等の光源部１５
からの出射光は、偏光ビームスプリツタで直線偏
光となり、レンズ１６Ａにより偏波面保存型光フ
アイバ１８Ａに集光される。偏波面保存型光フア
イバ１８Ａから出射した光は、電気光学素子１７
Ａで、これに印加された電圧V1に比例した位相
変化を受けこの位相変化の情報を維持しながら偏
波面保存型光フアイバ１８Ｂを伝ぱんし、次段の
電圧V2が印加された電気光学素子１７Ｂで、V1
の位相変化に加えてV2に比例した位相変化を受
け、偏波面保存型光フアイバ１８Ｃを伝ぱんす
る。電気光学素子１７Ｃにおいても同様に、光は
電圧V3に比例した位相変化を受けるために、電
気光学素子１７Ｃを出射した光すなわち往路を通
過した光は、電圧V1，V2，V3を加算した位相変
化の情報を有しているものである。
行うことができる。半導体レーザ等の光源部１５
からの出射光は、偏光ビームスプリツタで直線偏
光となり、レンズ１６Ａにより偏波面保存型光フ
アイバ１８Ａに集光される。偏波面保存型光フア
イバ１８Ａから出射した光は、電気光学素子１７
Ａで、これに印加された電圧V1に比例した位相
変化を受けこの位相変化の情報を維持しながら偏
波面保存型光フアイバ１８Ｂを伝ぱんし、次段の
電圧V2が印加された電気光学素子１７Ｂで、V1
の位相変化に加えてV2に比例した位相変化を受
け、偏波面保存型光フアイバ１８Ｃを伝ぱんす
る。電気光学素子１７Ｃにおいても同様に、光は
電圧V3に比例した位相変化を受けるために、電
気光学素子１７Ｃを出射した光すなわち往路を通
過した光は、電圧V1，V2，V3を加算した位相変
化の情報を有しているものである。
次に、この光は光学バイアスを与えるための位
相補償板２１を透過後、反射体２２で反射し、往
路と同一の経路（復路）を同様の動作を繰り返し
ながら逆方向に進む。復路において偏波面保存型
光フアイバ１８Ｃ，１８Ｂ，１８Ａを透過してき
た光は、再度電圧V3，V2，V1による位相変化を
再度受け、さらに電圧V1，V2，V3を重畳加算し
た位相変化情報を有していることになる。偏光ビ
ームスプリツタ２３を通つて、受光素子２４に入
射する光の強度は、その光の位相変化の状態に比
例するため、V1，V2，V3を加算した電圧を光の
強度変化として取り出すことができる。
相補償板２１を透過後、反射体２２で反射し、往
路と同一の経路（復路）を同様の動作を繰り返し
ながら逆方向に進む。復路において偏波面保存型
光フアイバ１８Ｃ，１８Ｂ，１８Ａを透過してき
た光は、再度電圧V3，V2，V1による位相変化を
再度受け、さらに電圧V1，V2，V3を重畳加算し
た位相変化情報を有していることになる。偏光ビ
ームスプリツタ２３を通つて、受光素子２４に入
射する光の強度は、その光の位相変化の状態に比
例するため、V1，V2，V3を加算した電圧を光の
強度変化として取り出すことができる。
このように、本発明によれば、フアイバ、磁気
光学素子の使用により、電気光学素子の端面の光
が通過する部分を空気からしや断することがで
き、電圧測定個所が離れている場合でも対応で
き、感度の向上も可能となる。
光学素子の使用により、電気光学素子の端面の光
が通過する部分を空気からしや断することがで
き、電圧測定個所が離れている場合でも対応で
き、感度の向上も可能となる。
ところが、一般的に偏波面保存型光フアイバ１
８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃは、互いに直交する固有軸
の各々の方向での伝ぱん定数の温度特性あるいは
光フアイバのゆらぎなどの外圧に対する位相変化
に差があり、電圧により位相変化を受けた光のよ
うに直交する固有軸の双方に偏光成分を有する光
の場合、周囲の温度変化によつても位相が変化し
てしまい、電圧の情報を正確に得ることが困難と
なる。これを解決するために、磁石２０の飽和磁
界により透過する光の偏光方向を45゜回転する機
能を有する磁気光学素子１９Ａ，１９Ｂ，１９
Ｃ，１９Ｄ，１９Ｅを、各電気光学素子１７Ａ，
１７Ｂ，１７Ｃと偏波面保存型光フアイバ１８
Ａ，１８Ｂ，１８Ｃとの間に挿入する。磁気光学
素子は、非相反性を有しており、偏光方向が45゜
回転する方向は、光の進行方向には関係なく、磁
界の方向にのみ依存する性質を有する。
８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃは、互いに直交する固有軸
の各々の方向での伝ぱん定数の温度特性あるいは
光フアイバのゆらぎなどの外圧に対する位相変化
に差があり、電圧により位相変化を受けた光のよ
うに直交する固有軸の双方に偏光成分を有する光
の場合、周囲の温度変化によつても位相が変化し
てしまい、電圧の情報を正確に得ることが困難と
なる。これを解決するために、磁石２０の飽和磁
界により透過する光の偏光方向を45゜回転する機
能を有する磁気光学素子１９Ａ，１９Ｂ，１９
Ｃ，１９Ｄ，１９Ｅを、各電気光学素子１７Ａ，
１７Ｂ，１７Ｃと偏波面保存型光フアイバ１８
Ａ，１８Ｂ，１８Ｃとの間に挿入する。磁気光学
素子は、非相反性を有しており、偏光方向が45゜
回転する方向は、光の進行方向には関係なく、磁
界の方向にのみ依存する性質を有する。
ここで、電気光学素子１７Ｃ，１７Ｂ，１７Ａ
の各々から往路と復路をみると、光は合計それぞ
れ０個、４個、８個の磁気光学素子を通過するこ
とになり、素子１７Ｃ，１７Ｂ，１７Ａのの往路
での出射光と復路での入射光の楕円偏光軸のずれ
は、それぞれ0゜、180゜、360゜となり軸としては同
方向である。したがつて電圧に比例した光の位相
変化は、磁気光学素子の存在により影響されな
い。
の各々から往路と復路をみると、光は合計それぞ
れ０個、４個、８個の磁気光学素子を通過するこ
とになり、素子１７Ｃ，１７Ｂ，１７Ａのの往路
での出射光と復路での入射光の楕円偏光軸のずれ
は、それぞれ0゜、180゜、360゜となり軸としては同
方向である。したがつて電圧に比例した光の位相
変化は、磁気光学素子の存在により影響されな
い。
一方、偏波面保存型光フアイバ１８Ｃ，１８
Ｂ，１８Ａの各々の往路の出射光、復路の入射光
をみると、光は合計それぞれ２個、６個、10個の
磁気光学素子を通過することになり、往路と復路
での楕円偏光軸のずれは90゜、270゜、450゜となり、
楕円偏光軸は互いに直交する方向となる。したが
つて、往路で生じた温度変化などの外乱による位
相変化は復路では逆方向に受けることになり、結
局偏波面保存型光フアイバ１８Ａ，１８Ｂ，１８
Ｃで生じた位相変化を消去することができる。
Ｂ，１８Ａの各々の往路の出射光、復路の入射光
をみると、光は合計それぞれ２個、６個、10個の
磁気光学素子を通過することになり、往路と復路
での楕円偏光軸のずれは90゜、270゜、450゜となり、
楕円偏光軸は互いに直交する方向となる。したが
つて、往路で生じた温度変化などの外乱による位
相変化は復路では逆方向に受けることになり、結
局偏波面保存型光フアイバ１８Ａ，１８Ｂ，１８
Ｃで生じた位相変化を消去することができる。
発明の効果
以上述べてきたように、本発明によれば、複数
個の電気光学素子の端面の光が透過する部分を完
全に空気からしや断することができ、空気による
ダストや結露現象によつて生じる光出力の損失増
加を防止でき、また偏波面保存型光フアイバの長
さを変えることにより、複数の電圧測定個所が比
較的離れて存在している場合でも適用が可能とな
る。また、本発明によれば、電圧に応じて位相変
調を往復で２回受けることになり、感度が２倍に
なるとともに、偏波面保存型光フアイバを用いた
ことによる温度変化の影響を除去することがで
き、高精度、高性能な光フアイバ応用電圧センサ
を得ることが可能となる。
個の電気光学素子の端面の光が透過する部分を完
全に空気からしや断することができ、空気による
ダストや結露現象によつて生じる光出力の損失増
加を防止でき、また偏波面保存型光フアイバの長
さを変えることにより、複数の電圧測定個所が比
較的離れて存在している場合でも適用が可能とな
る。また、本発明によれば、電圧に応じて位相変
調を往復で２回受けることになり、感度が２倍に
なるとともに、偏波面保存型光フアイバを用いた
ことによる温度変化の影響を除去することがで
き、高精度、高性能な光フアイバ応用電圧センサ
を得ることが可能となる。
第１図は本発明の一実施例における光フアイバ
応用電圧センサの構成図、第２図は従来の光フア
イバ応用電圧センサの構成図である。 １４……検出回路、１５……光源部、１６……
レンズ、１７……電気光学素子、１８……偏波面
保存型光フアイバ、１９……磁気光学結晶、２０
……磁石、２１……位相補償板、２２……反射
体、２３……偏光ビームスプリツタ、２４……受
光素子。
応用電圧センサの構成図、第２図は従来の光フア
イバ応用電圧センサの構成図である。 １４……検出回路、１５……光源部、１６……
レンズ、１７……電気光学素子、１８……偏波面
保存型光フアイバ、１９……磁気光学結晶、２０
……磁石、２１……位相補償板、２２……反射
体、２３……偏光ビームスプリツタ、２４……受
光素子。
Claims (1)
- １ 発光部と透過する光の位相を印加電圧に応じ
て変調する機能を有する複数個の電気光学素子と
反射体、前記発光部と電気光学素子間および前記
複数の電気光学素子の間にそれぞれ偏波面保存型
光フアイバを介して連続的に直列配置し、各々の
前記電気光学素子とこれに接続される前記偏波面
保存型光フアイバとの間に飽和磁場中において透
過光の偏波面が45゜回転する機能を有する磁気光
学素子を挿入し、前記発光部からの光を前記複数
個の電気光学素子および磁気光学素子を通過さ
せ、複数個の前記電気光学素子の最終段の電気光
学素子を透過した光を反射体で反射し、再度前記
複数個の電気光学素子、磁気光学素子及び偏波面
保存型光フアイバを透過させて受光部に入射さ
せ、前記複数個の前記電気光学素子に各々独立に
被測定電圧を印加し、各々の前記被測定電圧に応
じて前記光を位相変調し、各々の前記被測定電圧
の加減演算された前記光を前記受光部に入射させ
てなることを特徴とする光フアイバ応用電圧セン
サ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60291650A JPS62254070A (ja) | 1985-12-24 | 1985-12-24 | 光フアイバ応用電圧センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60291650A JPS62254070A (ja) | 1985-12-24 | 1985-12-24 | 光フアイバ応用電圧センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62254070A JPS62254070A (ja) | 1987-11-05 |
| JPH0352911B2 true JPH0352911B2 (ja) | 1991-08-13 |
Family
ID=17771693
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60291650A Granted JPS62254070A (ja) | 1985-12-24 | 1985-12-24 | 光フアイバ応用電圧センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62254070A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007057324A (ja) * | 2005-08-23 | 2007-03-08 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光ファイバ型計測システム |
-
1985
- 1985-12-24 JP JP60291650A patent/JPS62254070A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62254070A (ja) | 1987-11-05 |
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