JPH056540Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、電界強度を光学的に検出する光学式
電界検出器に関し、更に詳細すれば同時に２方向
の電界を検出できる光学式電界検出器に関する。

〔従来技術〕

光学式電界検出器は、ポツケルス効果、つまり
電界強度に応じて電界検出素子の屈折率が変化す
る現象を利用して電界の強さを検出するものであ
り、電界内に置く電界検出素子として水晶が用い
られたものがある。

この光学式電界検出器は第５図に示す如く、発
光部３１から出力された光が光フアイバ３２及び
レンズ系３３を経て偏光子３４に入射されて直線
偏光され、次いでλ／４板３５へ入射されて、こ
れを通過する間に円偏光され、その円偏光波は直
方体形状の水晶３６に入射される。水晶３６は電
界を受けるとポツケルス効果により屈折率が変化
し、入射された円偏光波は楕円偏光波となる。水
晶３６を通過した楕円偏光波は直角プリズム付き
偏光子３７にて２回反射され、この反射の際に直
線偏光され、入射した向きと逆向きに方向を変え
て直角プリズム付き偏光子３７から直線偏光波と
なつて出射され、レンズ系３８及び光フアイバ３
９を経て受光部４０へ入射される。前記楕円偏光
波と電界強度とには相関関係（楕円偏光波の偏平
度が大きい程電界強度は強い）があるので、受光
部４０は、入射した直線偏光波の強度に基づき、
前記相関関係を参照して電界の強度を検出する。

〔考案が解決しようとする問題点〕

電界検出素子は所定方向に入射された光に直交
する一方向の電界しか検出できないので、電界の
方向が不明な領域において任意の平面上の電界を
検出しようとする場合には、水晶を回転させ、取
り出す直線偏光波の振幅が最大となるように水晶
の角度を設定して電界を検出するか、またはこの
ような電界検出器を、その検出方向が垂直をなす
ように２回位置決めし、夫々の場合にて電界を検
出してベクトル和を求める必要があつた。ところ
が、前者の方法では水晶を回転させる作業が煩わ
しく、また、後者の方法では２回の検出操作を要
するという作業効率上の問題点があつた。

本考案はかかる事情に鑑みてなされたものであ
り、偏光子にて２方向に直線偏光した光を夫々円
偏光して検出方向が異なる２個の電界検出素子に
各別に入射し、各電界検出素子からの光を検出す
る構成とすることにより、同時に２方向の電界が
求められ、電界の方向が不明な領域においてもそ
の２次元方向及びその強さを１回の検出操作にて
検出でき、しかも検出するための装置が小型であ
る光学式電界検出器を提供することを目的とす
る。

〔問題点を解決するための手段〕

本考案に係る光学式電界検出器は、偏光子にて
直線偏光された光を円偏光し、この円偏光波を、
電界強度に応じた偏平度の楕円偏光波になす電界
検出素子に入射し、電界検出素子からの光を受光
して電界の強度を検出するようになした光学式電
界検出器において、光を２方向に直線偏光する偏
光子と、該偏光子からの直線偏光波を円偏光する
円偏光手段と、電界検出方向を異ならせて位置決
めしてあり、前記円偏光手段からの円偏光波を各
別に入射する２個の電界検出素子と、各電界検出
素子からの光を受光してその光の強度を検出する
受光部とを具備することを特徴とする。

〔作用〕

偏光子にて直線偏光して得られる２方向の直線
偏光波を夫々円偏光し、その円偏光波を検出方向
が異なる２個の電界検出素子に各別に入射する。
そして各電界検出素子からの光を検出する。そう
すると２方向の電界が同時に検出される。

〔実施例〕

以下、本考案をその実施例を示す図面に基づき
説明する。第１図は本考案に係る光学式電界検出
器（以下本案検出器という）の平面模式図、第２
図は第１図の−線における正面模式図、第３
図は偏光状態を示す模式図であり、図中１は発光
部を示す。発光部１からの光（ランダムな方向に
振動部分をもつている。）〔第３図ａ参照〕は、発
光用光フアイバ２及びレンズ系３を経て、プリズ
ム面４ａを有する偏光子４に入射される。偏光子
４は入射した光を垂直な２方向に直線偏光する作
用を有し、偏光子４に入射された光はここで２方
向に直線偏光される〔第３図ｂ参照〕。

２方向に直線偏光された光のうち、直進する第
１の直線偏光波はそのまま直進し、進路が90°変
向された第２の直線偏光波は偏光子４のプリズム
面４ａにて反射され、前記第１の直線偏光波と同
一方向に進む。各直線偏光波は円偏光手段たる
λ／４板５に入射されてこれを透過する間に円偏
光され〔第３図ｃ参照〕、その第１及び第２の円
偏光波は夫々電界検出素子たる水晶６ａ，６ｂに
入射される。

水晶６ａ，６ｂは、何れもＺ軸方向に対して垂
直にカツトした両端を有するＺ−cut型水晶であ
つて、Ｚ軸方向に長い直方体状をなし、Ｚ軸方向
が一致しXY方向が互いに垂直をなすように（な
お第１図においてＺ軸方向は上下方向、Ｘ軸方向
は水晶６ａでは表裏方向、水晶６ｂでは左右方向
である）位置決めされている。前記第１及び第２
の円偏光波は、Ｚ軸方向に水晶６ａ，６ｂを透過
する間にＸ軸方向の電界を受けると楕円偏光波と
なり〔第３図ｄ参照〕、その状態で回転しつつ出
射側へ進行していく。

なお、前記水晶６ａ，６ｂのＺ軸方向長さは、
その長さに応じて偏光波の振動面の∝れ角が異な
るが、本実施例では楕円偏光波の最短径方向の成
分を取出すように定める。つまり、楕円偏光波の
水晶６ａ，６ｂでの入射側端面と出射側端面との
偏光波の振動面の∝れ角度が90度の整数倍となる
ようにする。

第４図は水晶６ａ，６ｂの出射側近傍を示す立
面視での内部模式図である。水晶６ａ，６ｂの出
射側には、直角二等辺三角柱状のプリズム７が直
角部に対向する面７ｃの一方の短辺側半分を接触
させて設けられており、プリズム７に入射した
夫々の光は前記直角部を含む２側面７ａ，７ｂに
て順次反射される。プリズム７に入射した各楕円
偏光波が第１回目に反射される側面７ａにはプリ
ズム７と同一形状でこれよりも小さい検光子８
が、その直角部と対向する面を接触させて設けら
れており、側面７ａにて反射される光は検光子８
により夫々最短径方向の偏光波のみ反射されて
〔第３図ｅ参照〕、この各直線偏光波がもう一方の
側面７ｂにて反射されて前記面７ｃの他方の短辺
寄りの位置から入射した向きと逆向きに夫々出射
される。

前記面７ｃには、夫々の光出射部分にレンズ系
９ａ，９ｂが接着されており、面７ｃから出射さ
れた各直線偏光波はレンズ系９ａ，９ｂを経て、
これに接続した受光用光フアイバ１０ａ，１０ｂ
を通過して受光部１１ａ，１１ｂにて捉えられ
る。

受光部１１ａ，１１ｂは、光を電気信号として
取出す光電変換素子、光の振幅測定を行う回路及
び入射光の強度レベルと電界の強度との関係を示
す相関関数を記憶している演算回路を備えてお
り、入射した光の強度に基づき、つまり直線偏光
波の振幅に基づき電界の強度を求める。

本案検出器はこのように構成されており、λ／
４板より出射した円偏光波は水晶６ａ，６ｂ内を
透過する間に、水晶６ａ，６ｂに印加される電界
の強度に応じて、水晶での電界検出方向を大径と
し、それと直交する方向を小径とする楕円偏光波
となる。この楕円偏光波の偏平度は電界強度が強
い程大きく、また電界強度が弱い程小さくなり、
電界強度と相関があることが公知である。そして
楕円偏光波の最短径方向成分の光の強度を受光部
１１ａ，１１ｂにて検出し、その検出値と前記相
関関数とに基づき電界強度を検出する。

この際本実施例では、Ｚ−cut型水晶６ａ，６
ｂが、Ｚ軸方向を一致させXY方向が垂直をなす
ように位置決めされているので、Ｚ軸方向に直交
する２方向の電界を検出できる。

なお、本実施例では電界検出方向が垂直をなす
ように２個の水晶を位置決めする場合について説
明したが、その電界検出方向が異なつていれば、
同時に２方向の電界を検出できることは言うまで
もない。

また、本実施例では電界検出素子として水晶を
用いる場合につき説明したが、これに限らず、ポ
ツケルス効果を有するものであれば何れの光学材
料を用いてもよいことは勿論である。

〔効果〕

以上詳述した如く本案検出器では、従来のよう
に電界検出素子（水晶）を回転させる必要がなく
容易に、しかも同時に直角な２方向の電界を検出
できる。

また、従来は使用していなかつた偏光子からの
一方向の直線偏光波〔第５図Ａ参照〕を利用する
ので、新たな光源（発光部）を追加する必要がな
い。

更に、本案検出器は従来の電界検出器に電界検
出素子（水晶）、受光用光フアイバ及び受光部を
一組だけを追加すれば、同時に直角な２方向の電
界を検出できるので、装置全体が小型である等本
考案は優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本案検出器の平面模式図、第２図は第
１図の−線における正面模式図、第３図は偏
光状態を示す模式図、第４図は第１図の部分立面
構造図、第５図は従来の電界検出器の模式図であ
る。 １……発光部、２……発光用光フアイバ、４…
…偏光子、５……λ／４波長板、６ａ，６ｂ……
水晶、７……プリズム、８……検光子、１０ａ，
１０ｂ……受光用光フアイバ、１１ａ，１１ｂ…
…受光部。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １ 偏光子にて直線偏光された光を円偏光し、こ
   の円偏光波を、電界強度に応じた偏平度の楕円
   偏光波になす電界検出素子に入射し、電界検出
   素子からの光を受光して電界の強度を検出する
   ようになした光学式電界検出器において、 光を２方向に直線偏光する偏光子と、該偏光
   子からの直線偏光波を円偏光する円偏光手段
   と、電界検出方向を異ならせて位置決めしてあ
   り、前記円偏光手段からの円偏光波を各別に入
   射する２個の電界検出素子と、各電界検出素子
   からの光を受光してその光を強度を検出する受
   光部とを具備することを特徴とする光学式電界
   検出器。 ２ 前記２個の電界検出素子の電界検出方向は互
   いに垂直をなす実用新案登録請求の範囲第１項
   記載の光学式電界検出器。