JPH04332817A - 光応用計測方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複屈折素子を用いて圧
力、電界、磁界等の所定の被測定量を計測する光応用計
測方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】複屈折素子を利用した従来の光応用計測
装置の一例として、圧力を測定する計測装置を図８に示
した。同図において１は発光源で、この発光源１は光フ
ァイバ２を通してファイバコリメータ３に接続されてい
る。発光源１と光ファイバ２とコリメータ３とにより発
光部が構成されている。４はコリメータ２から出力され
た平行光線の内の４５度偏光成分のみを透過させるよう
に設けられた直線偏光子で、この偏光子４の前方に複屈
折素子としてのガラスブロック５が配置されている。ガ
ラスブロック５の前方には、偏光方向が偏光子４に対し
て９０度異なる直線偏光板からなる検光子６が配置され
、偏光子４とガラスブロック５と検光子６とにより光変
調部が構成されている。検光子６の前方に受光レンズ７
が配置され、受光レンズ７は光ファイバ８を通して受光
器９に接続されている。受光レンズ７と光ファイバ８と
受光器９とにより受光部が構成され、この受光部の出力
は測定部１０に与えられている。

【０００３】上記の計測装置においては、ガラスブロッ
ク５に被測定圧力Ｐが加えられる。発光源１から光ファ
イバ２に入射した光は、コリメータ３より平行光線束と
して出力される。偏光子４はこの平行光線の内の４５度
偏光成分のみを透過させる。偏光子４から得られる４５
度偏光は、ガラスブロック５に入射するが、ガラスブロ
ックの内部では、外圧Ｐにより光学的な異方性が生じて
いて、垂直水平方向の光の速度に差が生じるため、ガラ
スブロック５からの出力光は、位相差を有する垂直方向
（ガラスブロックの圧縮応力の方向）成分及び水平方向
成分の合成となり、リサージュ図形のごとく、四角形に
内接する楕円偏光となる。検光子６は、この楕円偏光の
長軸（または短軸）方向成分のみを通過させるため、検
光子６を通過した光は被測定圧力Ｐにより光強度変調さ
れた光となる。この光強度変調された光は受光レンズ７
と光ファイバ８とを通して受光器９に与えられ、該受光
器９により電気信号に変換される。測定部１０は受光器
９から与えられる電気信号から被測定圧力Ｐを演算して
圧力の測定値を出力する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の光応用計測装置
では、光ファイバのベンディングロスや、コネクタのカ
ップリングロス等の、測定系における光伝送ロスの変化
が出力の変化として現れるため、測定誤差が大きくなる
という問題があった。

【０００５】なお図９に示すように、入射光からｐ偏光
成分とｓ偏光成分とをそれぞれ取出せる偏光ビームスプ
リッタを検光子６として使用して、検光子６に接続した
２本の光ファイバＡ，Ｂから互いに反転した出力Ｉ，Ｉ
´を取り出し、これらの出力を平均化して光伝送ロスを
補償する方法が知られている。

【０００６】しかしながらこの方法は、２本の光ファイ
バＡ，Ｂのロスが等しいことを前提としているため実際
的でない。

【０００７】本発明の目的は、測定系における光伝送ロ
スの変化の影響をなくして、測定の精度を向上させるこ
とができる光応用計測方法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の光応用計測方法
では、被測定量に応じて内部に光学的異方性を生じる複
屈折素子を直線偏光子と検光子との間に配置してなる光
変調部を設けて、該光変調部に、波長λ１　の光と波長
λ２　の光とを供給して両波長の光を被測定量により光
強度変調し、光変調部から得られる波長λ１　の光出力
Ｉ１　と波長λ２　の光出力Ｉ２　とをそれぞれ区別し
て受光する。

【０００９】波長λ１　の光出力Ｉ１　と波長λ２　の
光出力Ｉ２　との受光は１つの受光器により時分割で行
っても良く、波長λ１　用と波長λ２　用との２つの受
光器を用いてリアルタイムで行っても良い。

【００１０】光出力Ｉ１　及びＩ２　を受光した後、被
測定量に対して光出力Ｉ２　が極大値付近で僅かな変化
を示す間に光出力Ｉ１　が被測定量に対して極小値側か
ら極大値側に、または極大値側から極小値側に大幅な変
化を示す特性が得られる被測定量の範囲を測定範囲とし
、該測定範囲での光出力Ｉ１　とＩ２　との比Ｉ１　／
Ｉ２　と被測定量との関係から被測定量を求める。

【００１１】上記測定範囲は、直線偏光子と複屈折素子
との間に波長板を配置して、複屈折素子に入射する波長
λ１　及びλ２　の光の位相をシフトさせることにより
所望の範囲に調整することが可能である。

【００１２】光出力Ｉ１　及びＩ２　がほぼ１８０度の
位相差を有する被測定量の範囲がある場合には、その範
囲で光出力Ｉ１　と光出力の和（Ｉ１　＋Ｉ２　）がほ
ぼ一定になる。従ってこの場合には、比Ｉ１　／（Ｉ１
　＋Ｉ２　）、またはＩ２　／（Ｉ１　＋Ｉ２　）を演
算して、演算した比と被測定量との関係から被測定量を
求めるようにしてもよい。

【００１３】被測定量に応じて内部に光学的異方性を生
じる複屈折素子としては、被測定量に応じて適宜のもの
を用いる。例えば圧力を測定する場合には、ガラスやア
クリル樹脂等からなる透明体のブロックを用いることが
できる。また電界を測定する場合には、ポッケルス効果
を有するＢＳＯ（ビスマス・シリコン・オキサイド）等
の電気光学結晶のブロックを用いる。

【００１４】磁界を被測定量とする場合には、印加され
る磁界に応じて透過光の偏光面を回転させる性質を有す
るＹＩＧ（イットリウム・鉄・ガーネット）等の磁気光
学材料のブロック（磁気光学素子）を変調手段として用
いる。この場合には、被測定磁界が印加される磁気光学
素子を直線偏光子と検光子との間に配置し、磁気光学素
子と直線偏光子との間に入射光の波長に応じて偏光面を
所定の角度回転させる旋光子を更に配置した光変調部を
用い、光変調部に波長λ１　の光と波長λ２　の光とを
供給して両波長の光を被測定磁界により光強度変調し、
光変調部から得られる波長λ１　の光出力Ｉ１　と波長
λ２　の光出力Ｉ２　とをそれぞれ受光する。そして被
測定磁界に対する光出力Ｉ１　，Ｉ２　の特性から、被
測定磁界に対して光出力Ｉ２　が極大値付近で僅かな変
化を示す間に光出力Ｉ１　が被測定磁界に対して極小値
側から極大値側に、または極大値側から極小値側に大幅
な変化を示す部分の特性を選択して、選択した特性を与
える被測定磁界の範囲を測定範囲とし、測定範囲での光
出力Ｉ１　とＩ２　との比Ｉ１　／Ｉ２　と被測定磁界
との関係から被測定磁界を求める。

【００１５】本発明の方法において、波長λ１　及びλ
２　は異なっていれば良く、λ１　＜λ２でも、λ１　
＞λ２　でも良い。

【００１６】尚当然のことであるが、本明細書において
、「被測定量」とは、光を応用して直接測定する量を意
味し、必ずしも測定の最終目的とする量を意味しない。 例えば電圧を測定する光ＰＴの場合には、電圧が印加さ
れている導体の周囲の電界をポッケルス効果を利用して
測定することにより最終的には電圧を測定するが、本発
明の測定方法での被測定量は「電界」である。また光Ｃ
Ｔの場合には、電流が流れている導体の周囲の磁界を磁
気光学素子（ファラデー素子）を用いて検出することに
より、最終的には電流を測定するが、本発明の方法での
被測定量は「磁界」である。

【００１７】

【作用】上記のように、光変調部に波長λ１　の光と波
長λ２　の光とを供給し、光変調部から得られる波長λ
１　の光出力と波長λ２　の光出力とを区別して受光し
て、両波長の出力の比、またはいずれかの波長の光出力
と両波長の光出力の和との比をとるようにすると、比の
分子と分母とで光伝送ロスが打ち消し合ってキャンセル
されるため、光ファイバのベンディングロスや、コネク
タのカップリングロス等の光伝送ロスの変化の影響を受
けることなく計測を行うことができる。この場合、計測
精度を高めるためには、比の分母となる波長λ２　の光
出力Ｉ２　（参照出力）が測定範囲において余り変化し
ないことが望ましい。また一般に受光器は、入力が低く
なればなる程、検出すべき信号に対してバックグラウン
ドノイズが占める割合が大きくなり、Ｓ／Ｎ比が悪くな
るため、測定の精度を高めるためには参照出力Ｉ２　は
できるだけ大きいことが望ましい。従って参照出力Ｉ２
　は測定範囲においてできるだけ大きい値を維持し、か
つその変化ができるだけ少ないことが望ましい。一方測
定の分解能を高め、測定精度を高めるためには、比の分
子となる光出力Ｉ１　が被測定量に対してできるだけ大
きな変化を示すことが望ましい。

【００１８】光出力は被測定量に対してほぼ正弦波状の
変化を示すので、光出力の大きさが大きく、かつその変
化が少ない領域は光出力が極大値を示す付近の領域であ
る。また光出力の変化が大きい領域は、光出力が極小値
側から極大値側に変化する領域または光出力が極大値側
から極小値側に変化する領域である。従って本発明のよ
うに、被測定量に対して光出力Ｉ２　が極大値付近で僅
かな変化を示す間に光出力Ｉ１　が被測定量に対して極
小値側から極大値側に、または極大値側から極小値側に
大幅な変化を示す部分の特性を選択して、選択した特性
を与える被測定量の範囲を測定範囲とすると、測定の精
度を高めることができる。

【００１９】波長λ１　とλ２　との差によっては、被
測定量の特定の範囲で光出力Ｉ１　及びＩ２　がほぼ１
８０度の位相差を有する場合がある。光出力Ｉ１　及び
Ｉ２　の極大値がほぼ等しいとすれば、この特定の範囲
では光出力の和（Ｉ１　＋Ｉ２　）がそれぞれの光出力
の振幅の１／２にほぼ等しくなり、光出力の和（Ｉ１　
＋Ｉ２　）の被測定量に対する変化は零に近くなる。従
ってこの場合には、光出力Ｉ１　及びＩ２　がほぼ１８
０度の位相差を有する範囲で光出力Ｉ１　と光出力の和
（Ｉ１　＋Ｉ２　）との比Ｉ１　／（Ｉ１　＋Ｉ２　）
、または光出力Ｉ２　と光出力の和（Ｉ１　＋Ｉ２　）
との比Ｉ２　／（Ｉ１　＋Ｉ２　）を演算し、演算した
比と被測定量との関係から被測定量を求めることにより
、高い精度で測定を行うことができる。

【００２０】上記のように、本発明の測定方法では、光
出力Ｉ１　及びＩ２　の特性から特定の範囲を測定範囲
として選択するので、直線偏光子と複屈折素子と検光子
とにより変調部を構成した場合には、測定し得る被測定
量の範囲が限定される。所望の範囲の被測定量を測定し
得るようにするためには、測定に用いるのに適した特性
を示す被測定量の範囲をシフトさせればよい。そのため
には、光変調部の直線偏光子と複屈折素子との間に波長
板を配置して波長λ１　及びλ２　の光の位相を所定量
だけシフトさせれば良い。このように波長板を配置する
と、波長板による位相のシフト量に応じて測定に適した
特性を示す範囲が移動するため、測定範囲を所望の範囲
に調整することができる。

【００２１】

【実施例】図１及び図２は圧力を測定する場合に本発明
を適用した実施例を示したもので、図１は本発明の方法
を実施する光応用計測装置の全体的な構成を示し、図２
は図１の光変調部付近の上面図を示している。これらの
図において１１は発光部、１２は発光部１１から与えら
れる光を被測定圧力Ｐで変調する光変調部（センサ部）
、１３は光変調部１２から得られる光出力を受光する受
光部、１４は受光部１３が受光した光出力から被測定圧
力を演算する測定部である。

【００２２】発光部１１は、波長λ１　の光を発生する
第１の発光源１５と、波長λ２　の光を発生する第２の
発光源１６とを備え、これらの発光源１５及び１６はそ
れぞれ光ファイバ１７及び１８を介してカプラ１９の入
力側に接続されている。カプラ１９の出力側は光ファイ
バ２０を通してコリメータ２１に接続されている。第１
及び第２の発光源１５及び１６と光ファイバ１７及び１
８と、カプラ１９と光ファイバ２０とコリメータ２１と
により、発光部１１が構成されている。

【００２３】光変調部１２は複屈折素子としてのガラス
ブロック２２と、ガラスブロック２２を間にして光の伝
送方向に対向配置された直線偏光子２３及び検光子２４
とからなっている。偏光子２３はその直線偏光の方向が
垂直方向（複屈折素子の圧縮応力の方向）に対して４５
度傾いた偏光板からなり、検光子２４は、その直線偏光
の方向が、垂直方向に対して偏光子とは逆方向に４５度
傾いた偏光板からなっている。即ち偏光子２３及び検光
子２４は、それぞれの偏光方向が直交するように設けら
れている。

【００２４】受光部１３は、光変調部の検光子２４から
与えられる光出力を受光する受光レンズ２５と、該受光
レンズ２５に光ファイバ２６を介して接続されて、光変
調部から得られる光出力を波長λ１　の光出力（波長λ
１　の光を圧力Ｐで変調したもの）と波長λ２　の光出
力（波長λ２　の光を圧力Ｐで変調したもの）とに分け
る分波器２７と、分波器２７の２つの出力端に光ファイ
バ２８及び２９を介してそれぞれ接続された第１及び第
２の受光器３０及び３１とからなっている。ここで第１
の受光器３０は波長λ１　の光出力を受光して、受光し
た光出力に相応した電気信号を測定部１４に与える。ま
た第２の３１は波長λ２　の光出力を受光して、受光し
た光出力に相応した電気信号を測定部１４に与える。

【００２５】測定部１４は、波長λ１　の光出力と波長
λ２　の光出力との比を演算して、この光出力の比と被
測定圧力との関係から被測定圧力を演算する。

【００２６】図１の光応用計測装置において、第１の発
光源１５及び第２の発光源１６から出力された波長λ１
　及びλ２　の光は、カプラ１９により混合されて光フ
ァイバ２０に供給され、該光ファイバ２０からコリメー
タ２１を通して平行光線として偏光子２３に与えられる
。

【００２７】偏光子２３に与えられた光は４５度傾いた
直線偏光となってガラスブロック２２に入射する。ガラ
スブロック２２内では、加えられた被測定圧力Ｐにより
、光学的異方性が生じているため、ガラスブロック２２
からの出力光は楕円偏光となり、検光子２４からの出力
は光強度変調された光変調出力となる。

【００２８】ここでガラスブロックに加えられた圧力を
Ｐ、定数をＫ、光出力の最大値をＩｏ　とすると、波長
λ１　の光変調出力Ｉ１　は次式で与えられる。

【００２９】 　　Ｉ１　＝Ｉｏ［１−ｃｏｓ｛Ｋ（　Ｐ／λ１）｝］
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　…（１）同様に、波長λ２　の光変調出力Ｉ２　は次
式で与えられる。

【００３０】 　　Ｉ２　＝Ｉｏ［１−ｃｏｓ｛Ｋ（　Ｐ／λ２）｝］
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　…（２）ここでλ２　＝１．５　λ１　とすると、光
変調出力Ｉ１　及びＩ２　の被測定圧力Ｐに対する特性
は、Ｉｏ　＝１とすると、それぞれ図３の曲線■及び■
のようになる。即ち、波長λ１　の光では、圧力Ｐ＝Ｐ
ｏ　の点で光変調出力が第１のピークを迎えるが、波長
λ２　の光では、（λ１　／λ２　）×Ｐｏ　の点で光
変調出力が第１のピークを迎える。

【００３１】ここで測定系の伝送ロスが１／γであると
して、この因子を（１）式及び（２）式に加えると、（
１）式及び（２）式はそれぞれ次の（１）´式及び（２
）´式のようになる。

【００３２】 　　Ｉ１　＝（Ｉｏ／γ）［１−ｃｏｓ｛Ｋ（　Ｐ／λ
１）｝］　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　…（１）´　　Ｉ２　＝（Ｉｏ／γ）［１−ｃｏｓ｛
Ｋ（　Ｐ／λ２）｝］　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　…（２）´　　ここで比Ｒ＝Ｉ１　／Ｉ
２　をとると、　　Ｒ＝Ｉ１　／Ｉ２　＝［１−ｃｏｓ
｛Ｋ（　Ｐ／λ１）｝］／［１−ｃｏｓ｛Ｋ（　Ｐ／λ
２）｝］　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　…（３）（１）式ま
たは（２）式において、γは光ファイバのベンディング
ロスの変化や、コネクタのカップリングロスの変化によ
り変動するため、これらの式により被測定圧力Ｐを演算
した場合には、計測誤差がある程度大きくなるのを避け
ることができない。

【００３３】これに対し、（３）式から明らかなように
、光出力の比Ｒは伝送ロスの影響を受けない。従って、
波長λ１　の光出力と波長λ２　の光出力とをそれぞれ
受光して、両光出力の比を演算し、（３）式から被測定
圧力Ｐを演算するようにすれば、伝送損失の影響を受け
ずに圧力の測定を行うことができる。

【００３４】前述したように、光出力の比Ｉ１　／Ｉ２
　と被測定量との関係から被測定量を高い精度で求める
ためには、測定範囲で参照出力Ｉ２　の大きさができる
だけ大きく、かつその変化幅ができるだけ狭いことが望
ましく、また光出力Ｉ１　はできるだけ大幅な変化を示
すことが望ましい。

【００３５】そこでＩｏ　＝１とし、Ｉ１　，Ｉ２　及
びＩ１　／Ｉ２　を圧力Ｐに対して図示するとそれぞれ
図３の曲線■，■及び■のようになる。図３から明らか
なようにＰ´〜Ｐ″の範囲では、光出力Ｉ１　が被測定
圧力Ｐに対して、極小値側から極大値側にほぼ直線的に
大幅に変化する。一方光出力Ｉ２　（参照出力）は極大
値付近で変化するが、この範囲での光出力Ｉ２　の変化
幅は光出力Ｉ１　の変化幅に比べると十分に狭い。従っ
て被測定圧力の演算に当っては、このＰ´〜２Ｐ″の範
囲の特性を選択し、この範囲Ｐ´〜２Ｐ″を測定範囲と
して、Ｉ１　，Ｉ２　の比をとると、伝送ロスの影響を
受けることなく、光出力の比Ｒと圧力Ｐとを対応させる
ことができ、正確な計測値を得ることができる。

【００３６】一般に、被測定量に対して波長λ２　の光
出力Ｉ２　が極大値付近で僅かな変化を示す間に波長λ
１　の光出力Ｉ１　が被測定量に対して極小値側から極
大値側に、または極大値側から極小値側に大幅な変化を
示す部分の特性を選択して、選択した特性を与える被測
定量の範囲を測定範囲とすることにより、両波長の光出
力の比と被測定量との対応関係をほぼ直線的な関係とす
ることができ、正確な計測を行うことができる。

【００３７】上記の実施例において、Ｐ´〜２Ｐ″の領
域での光出力Ｉ１　，Ｉ２　の比を用いて計測を行う場
合、Ｐ´〜２Ｐ″を所望の測定範囲とするように、調整
をするのが好ましい。そのためには偏光子２３と複屈折
素子２２との間に波長板を挿入して、該波長板により複
屈折素子に入射する光の位相を適量シフトさせればよい
。例えばＰ´を被測定圧力の零点とするためには、図１
に破線で示したように、偏光子２３と複屈折素子２２と
の間に波長λ１　の光の位相をＰ´／２Ｐｏ　波長分だ
けシフトさせる波長板３２を配置すればよい。このよう
に波長λ１　に対するＰ´／２Ｐｏ　波長板３２を挿入
すると、光学的なバイアスがかかり、被測定圧力の零点
がＰ´に移動する。この場合、波長板３２は、波長λ２
　（＝α・λ１　）の光に対しては、（Ｐ´／２Ｐｏ）
（１／α）波長板として作用する。

【００３８】上記の実施例では、偏光子２３の直線偏光
の方向と検光子２４の直線偏光の方向とを直交させるよ
うにしたが、偏光子２３の直線偏光の方向と検光子２４
の直線偏光の方向とが同じになるように両者を配置して
もよい。このように偏光子２３と検光子２４とを配置し
た場合の両波長λ１　，λ２　の光出力Ｉ１　，Ｉ２　
及び両光出力の被Ｉ１　／Ｉ２　を被測定圧力Ｐに対し
て図示すると、それぞれ図４の曲線■，■及び■のよう
になる。

【００３９】この場合にも、波長λ１　の光出力Ｉ１　
が圧力（被測定量）Ｐに対して大幅に変化し、かつ波長
λ２　の光出力Ｉ２　が極大値付近で僅かに変化する領
域、例えば図４のＰｐ　´〜Ｐｐ　″の領域でのＩ１　
，Ｉ２　の測定値を用いて、両者の比Ｒをとれば、比Ｒ
と被測定圧力との対応関係をほぼ直線的にして正確な計
測値を得ることができる。

【００４０】尚図３及び図４において、測定範囲を光出
力Ｉ２　が極大値を示す圧力の前後の更に狭い範囲に設
定すれば、光出力Ｉ２　の変化幅が更に狭くなるため、
更に測定精度を高めることができる。

【００４１】上記の実施例では、受光部に分波器２７を
設けて、波長λ１　及びλ２　の光出力を個別にリアル
タイムで受光するようにしているが、本発明においては
、両波長の光出力を区別して受光し得ればよいので、分
波器を使用せずに、１つの受光器により時分割で波長λ
１　とλ２　とを交互に検出するようにしてもよい。

【００４２】波長λ１　とλ２　との差によっては、被
測定量の特定の範囲で光出力Ｉ１　及びＩ２　がほぼ１
８０度の位相差を有する場合がある。例えば図５（Ｃ）
の８Ｐｏ　〜１０Ｐｏ　の範囲では、波長λ１　の光出
力Ｉ１　と波長λ２　の光出力Ｉ２　とがほぼ１８０度
の位相差を有し、Ｉ１　はＩ２　を反転させたものと見
ることができる。この場合、光出力Ｉ１　及びＩ２　の
極大値が等しいとすれば、この特定の範囲では光出力の
和（Ｉ１　＋Ｉ２　）がそれぞれの光出力の振幅の１／
２にほぼ等しくなり、光出力の和（Ｉ１　＋Ｉ２　）の
被測定量に対する変化は零に近くなる。

【００４３】従ってこの場合には、光出力Ｉ１　及びＩ
２　がほぼ１８０度の位相差を有する範囲の特性を選択
して、選択した特性を与える範囲８Ｐｏ　〜１０Ｐｏ　
の前半または後半の範囲を測定範囲とし、該測定範囲で
の光出力Ｉ１　と光出力の和（Ｉ１　＋Ｉ２　）との比
Ｉ１　／（Ｉ１　＋Ｉ２　）と被測定量との関係、また
は該測定範囲での光出力Ｉ２　と光出力の和（Ｉ１　＋
Ｉ２　）との比Ｉ２　／（Ｉ１　＋Ｉ２　）と被測定量
との関係から被測定量を求めることにより、損失の影響
をなくして高い精度で測定を行うことができる。

【００４４】上記の実施例では、圧力を測定するとした
が、ポッケルス効果を利用して電界を測定する場合等、
被測定量が印加されたときに光学的異方性を生じる複屈
折素子を変調手段として用いる場合に、上記と同様の構
成で本発明を実施できる。

【００４５】また磁界を検出する場合には、透過光の偏
光面を磁界の強さに応じた角度だけ回転させる磁気光学
素子（ファラデー素子）を変調手段として用い、この磁
気光学素子を直線偏光子と検光子との間に配置すること
により、変調部を構成できることが知られているが、こ
の場合には、図６に示したように、直線偏光子２３と磁
気光学素子２２´との間に旋光子３３を追加することに
より、高精度の測定を行うことが可能になる。

【００４６】図６の構成において、偏光子２３を通過し
た直線偏光は旋光子３３に入射する。直線偏光が旋光子
２３を通過すると、その偏光面が波長により決まる角度
だけ回転する。従って旋光子２３を通過した波長λ１　
の直線偏光と波長λ２　の直線偏光は、異なる角度回転
した状態で磁気光学素子２２´に入射する。従って、検
光子２４から得られる波長λ１　の光出力Ｉ１　の磁界
に対する特性と波長λ２　の光出力Ｉ２　の磁界に対す
る特性との間には、所定の位相差が生じる。この場合に
検光子２４から得られる光出力Ｉ１　及びＩ２　の磁界
Ｈに対する特性は、例えば図７に示すようになるので、
同図のＨ´〜Ｈ″の範囲を測定範囲とし、該測定範囲で
光出力の比Ｉ１　／Ｉ２　を演算して、この比Ｉ１　／
Ｉ２　と磁界との関係から磁界を求めるようにすること
により、高い精度で磁界を測定することができる。

【００４７】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、波長λ
１　の光と波長λ２　の光とを光変調部に供給し、光変
調部から得られる波長λ１　の光出力と波長λ２　の光
出力とを区別して受光して、両波長の光出力の比、また
は両波長の光出力の和に対するいずれかの光出力の比を
とることにより、光の伝送ロスが関係する因子を除去す
るようにしたため、光ファイバのベンディングロスや、
コネクタのカップリングロス等の光伝送ロスの変化の影
響を受けることなく計測を行うことができる。

【００４８】特に本請求項１または４に記載した発明に
おいては、比の分母となる光出力Ｉ２　が極大値付近で
僅かな変化を示す間に比の分子となる光出力Ｉ１　が大
きな変化を示す特性が得られる被測定量の範囲を測定範
囲として、該測定範囲で光出力の比Ｉ１　／Ｉ２　をと
るようにしたので、Ｓ／Ｎ比を良好にして、計測精度を
高めることができる利点がある。

【００４９】また請求項２に記載した発明によれば、光
変調部の直線偏光子と複屈折素子との間に波長板を配置
することにより、上記の特性が得られる被測定量の範囲
をシフトさせるようにしたので、波長板を適宜に選択す
ることにより、測定範囲を所望の範囲に調整することが
できる利点がある。

【００５０】更に請求項３に記載した発明によれば、光
出力Ｉ１　及びＩ２　がほぼ１８０度の位相差を有する
部分の特性を選択して、選択した特性を与える被測定量
の範囲で比Ｉ１　／（Ｉ１　＋Ｉ２　）またはＩ２　／
（Ｉ１　＋Ｉ２　）をとるようにしたので、比の分母の
変化を少なくして、高い精度で測定を行うことができる
利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の光応用計測方法で用いる装置
の構成を概略的に示した構成図である。

【図２】図１の要部の構成を示した上面図である。

【図３】本発明の実施例において受光部が受光する波長
λ１　の光出力Ｉ１　と波長λ２　の光出力Ｉ２　と光
出力の比Ｉ１　／Ｉ２　とを被測定量に対してし示した
線図である。

【図４】本発明の他の実施例において受光部が受光する
波長λ１　の光出力Ｉ１　と波長λ２　の光出力Ｉ２　
と光出力の比Ｉ１　／Ｉ２　とを被測定量に対してし示
した線図である。

【図５】（Ａ）は本発明の他の実施例において、受光部
が受光する波長λ１　の光出力Ｉ１　と波長λ２　の光
出力Ｉ２　との和を被測定量に対して示した線図である
。（Ｂ）は同実施例において、比Ｉ１　／（Ｉ１＋Ｉ２
　）を被測定量に対して示した線図である。（Ｃ）は光
出力Ｉ１及びＩ２　をそれぞれ被測定量に対して示した
線図である。

【図６】本発明の他の実施例で用いる装置の構成を概略
的に示す構成図である。

【図７】図６の実施例の光出力の被測定量に対する特性
の一例を示した線図である。

【図８】従来の光応用計測方法で用いる装置の構成を概
略的に示した構成図である。

【図９】従来の光応用計測方法において提案されている
光伝送ロスの影響の低減方法を説明する説明図である。

【符号の説明】

１１…発光部、１２…光変調部、１３…受光部、１４…
測定部、１５…第１の発光源、１６…第２の発光源、１
７，１８，２０，２６，２８，２９…光ファイバ、１９
…カプラ、２１…コリメータ、２２…複屈折素子、２３
…直線偏光子、２４…検光子、２７…分波器、３０…第
１の受光器、３１…第２の受光器。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　被測定量に応じて内部に光学的異方性
   を生じる複屈折素子を直線偏光子と検光子との間に配置
   してなる光変調部に、波長λ１　の光と波長λ２　の光
   とを供給して両波長の光を被測定量により光強度変調し
   、光変調部から得られる波長λ１　の光出力Ｉ１　と波
   長λ２　の光出力Ｉ２　とをそれぞれ受光し、被測定量
   に対して光出力Ｉ２　が極大値付近で僅かな変化を示す
   間に光出力Ｉ１が被測定量に対して極小値側から極大値
   側に、または極大値側から極小値側に大幅な変化を示す
   特性が得られる被測定量の範囲を測定範囲とし、前記測
   定範囲での光出力の比Ｉ１　／Ｉ２　と被測定量との関
   係から被測定量を求めることを特徴とする光応用計測方
   法。
2. 【請求項２】　　前記直線偏光子と複屈折素子との間に
   波長板を配置し、前記波長板により前記複屈折素子に入
   射する光の位相をシフトさせて前記測定範囲を所望の範
   囲に調整することを特徴とする請求項１に記載の光応用
   測定方法。
3. 【請求項３】　　被測定量に応じて内部に光学的異方性
   を生じる複屈折素子を直線偏光子と検光子との間に配置
   してなる光変調部に、波長λ１　の光と波長λ２　の光
   とを供給して両波長の光を被測定量により光強度変調し
   、光変調部から得られる波長λ１　の光出力Ｉ１　と波
   長λ２　の光出力Ｉ２　とをそれぞれ受光し、光出力Ｉ
   １　及びＩ２　がほぼ１８０度の位相差を有する特性が
   得られる被測定量の範囲で、前記光出力Ｉ１　と光出力
   の和（Ｉ１　＋Ｉ２　）との比Ｉ１　／（Ｉ１　＋Ｉ２
   　）または光出力Ｉ２　と光出力の和（Ｉ１　＋Ｉ２　
   ）との比Ｉ２　／（Ｉ１　＋Ｉ２　）を演算し、演算し
   た比と被測定量との関係から被測定量を求めることを特
   徴とする光応用計測方法。
4. 【請求項４】　　被測定磁界が印加される磁気光学素子
   を直線偏光子と検光子との間に配置し、前記磁気光学素
   子と直線偏光子との間に入射光の波長に応じて偏光面を
   所定の角度回転させる旋光子を更に配置した光変調部を
   設け、前記光変調部に波長λ１　の光と波長λ２　の光
   とを供給して両波長の光を被測定磁界により光強度変調
   し、光変調部から得られる波長λ１　の光出力Ｉ１　と
   波長λ２　の光出力Ｉ２　とをそれぞれ受光し、被測定
   磁界に対して光出力Ｉ２　が極大値付近で僅かな変化を
   示す間に光出力Ｉ１　が被測定磁界に対して極小値側か
   ら極大値側に、または極大値側から極小値側に大幅な変
   化を示す特性が得られる被測定磁界の範囲を測定範囲と
   し、前記測定範囲での前記光出力Ｉ１　とＩ２　との比
   Ｉ１　／Ｉ２　と被測定磁界との関係から被測定磁界を
   求めることを特徴とする光応用計測方法。