JPH06289064A - ファブリ−ペロ−共振器型電界センサ− - Google Patents

ファブリ−ペロ−共振器型電界センサ−

Info

Publication number
JPH06289064A
JPH06289064A JP5074383A JP7438393A JPH06289064A JP H06289064 A JPH06289064 A JP H06289064A JP 5074383 A JP5074383 A JP 5074383A JP 7438393 A JP7438393 A JP 7438393A JP H06289064 A JPH06289064 A JP H06289064A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electro
optic crystal
electric field
field sensor
perot
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.)
Pending
Application number
JP5074383A
Other languages
English (en)
Inventor
Nobuaki Toyoshima
伸朗 豊島
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ricoh Co Ltd filed Critical Ricoh Co Ltd
Priority to JP5074383A priority Critical patent/JPH06289064A/ja
Publication of JPH06289064A publication Critical patent/JPH06289064A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Measuring Instrument Details And Bridges, And Automatic Balancing Devices (AREA)
  • Measurement Of Current Or Voltage (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 入射光の周波数を制御せずに電界センサ−の
光学的な共振器長を制御して共振周波数を入射光の周波
数に同調させて高感度なファブリ−ペロ−共振器型の電
界センサ−を提供する。 【構成】 第一の電気光学結晶の両側に配設された透明
電極に波長変動に対応するフィ−ドバック信号電圧をか
けて第一の電気光学結晶の屈折率を変化させて光学的な
共振器長を制御し、入射光の周波数に共振器の共振周波
数を同調させ更に第二の電気光学結晶で空間電界、表面
電位の高感度な測定を行なえるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光応用計測に利用され
る空間電界、表面電位を測定する電界センサ−に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来の空間電界の測定方法には、静電誘
導を用いたものから電界の力やイオンの運動を利用した
ものなど様々なものが挙げられる。最近では、その応答
性の速さから電気光学効果を利用した方法が高速な電子
デバイスの評価方法として利用されているが、この方法
は電気光学サンプリング法と呼ばれる方法で、電気光学
結晶などの電気光学効果を有する光学素子を電子デバイ
スからの漏れ電界を検知する電界センサ−として、複屈
折によるプロ−ブ光の位相変化や偏光状態の変化を検出
することにより、電界を測定する方法である。この方法
では検出感度を上げるために電気光学結晶の電気光学定
数を大きなものとしなければならないが、実際には電気
光学定数の大きな電気光学結晶は存在せず、そのため、
微小な電界の測定は困難とされている。このような問題
を解決したものとしては、例えば、本出願人の特願平4
−122309号に示されているようなファブリ−ペロ
−共振器型の電界センサ−がある。この方法は、共振器
内部に電気光学結晶を配設し、この電気光学結晶に電界
が加わると、共振器の光路長の変化に従って共振器から
の透過光または反射光の強度が変わり、これを検出する
ことで電界の測定を行なうことができるものである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この方
法では入射光の波長変動があった場合、正確な電界の測
定を行なうことができない。そのため、入射光を共振周
波数近傍で安定させなければならいという問題を抱えて
おり、この問題がファブリ−ペロ−共振器型電界センサ
−の実用化を妨げている。この発明は上記の問題点に鑑
みてなされたものであり、入射光の周波数を制御するの
ではなく、電界センサ−の光学的な共振器長を制御する
ことにより上記の問題点を解決した実用的なファブリ−
ペロ−共振器型の電界センサ−を提供することを目的と
する。
【0004】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明では、誘
電体ミラ−間に電気光学結晶を有するファブリ−ペロ−
共振器型の電界センサ−において、第一の電気光学結晶
の両側に第1及び第2の透明電極を配設し前記第1の透
明電極と前記第一の電気光学結晶の間に第一の誘電体ミ
ラ−を配設し、前記第一の電気光学結晶の近傍に第二の
電気光学結晶を配置し、前記第二の電気光学結晶の一方
の側面に誘電体体ミラ−配設し、前記第2の透明電極と
前記第二の電気光学結晶の間に空隙を設け、前記第一の
電気光学結晶の両側に配設された透明電極に波長変動に
対応するフィ−ドバック信号電圧をかけて前記第一の電
気光学結晶の屈折率を変化させて光学的な共振器長を制
御させるようにした。
【0005】請求項2の発明では、電圧を印加する共振
器長制御用の電気光学結晶には、点群4、4mm、3、
3m、6、6mmに属する電気光学結晶を用いることに
した。
【0006】請求項3の発明では、ファブリ−ペロ−共
振器型電界センサ−において、第二の電気光学結晶で空
間電界を測定することにした。
【0007】請求項4の発明では、第二の電気光学結晶
の一方の側面に透明体ミラ−配設し他方の側面に透明電
極を配設して表面電位を測定ことすることにした。
【0008】請求項5の発明では、第一の電気光学結晶
に配設された第2透明電極と第二の電気光学結晶に配設
された第3透明電極を共通にして表面電位を測定ことす
ることにした。
【0009】
【作用】請求項1の発明においては、誘電体ミラ−間に
電気光学結晶を有するファブリ−ペロ−共振器型の電界
センサ−において、第一の電気光学結晶の両側に第1及
び第2の透明電極を配設し前記第1の透明電極と前記第
一の電気光学結晶の間に第一の誘電体ミラ−を配設し、
前記第一の電気光学結晶の近傍に第二の電気光学結晶を
配置し、第二の電気光学結晶の一方の側面に誘電体ミラ
−配設し、前記第2の透明電極と前記第二の電気光学結
晶の間に空隙を設け、前記第一の電気光学結晶の両側に
配設された透明電極に波長変動に対応するフィ−ドバッ
ク信号電圧をかけて前記第一の電気光学結晶の屈折率を
変化させて光学的な共振器長を制御することが可能とな
る。
【00010】請求項2の発明においては、第一の電気
光学結晶として点群4、4mm、3、3m、6、6mm
に属するものを用いたので、第二の電気光学結晶だけの
複屈折を利用し電界の測定を行うことが可能となる。
【00011】請求項3の発明においては、第一の電気
光学結晶の透明電極に入射レ−ザ−光の波長変動に応じ
た直流電圧を印加して共振器長を制御し、更に、第二の
電気光学結晶により空間電界の測定を行うことが可能と
なる。
【00012】請求項4の発明においては、第二の電気
光学結晶の一方の側面に誘電体ミラ−配設し他方の側面
に透明電極を配設して表面電位を測定を行うことが可能
となる。
【00013】請求項5の発明においては、第一の電気
光学結晶に配設された第2の透明電極と第二の電気光学
結晶に配設された第3の透明電極を共通にして第二の電
気光学結晶により表面電位の測定を行うことが可能とな
る。
【00014】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。本発明
は、高感度な電界測定に用いられるファブリ−ペロ−共
振器型の電界センサ−において、電界センサ−の光学的
な共振器長を制御し、更に、電位、電界の測定ができる
ようにしたものである。
【00015】ファブリ−ペロ−共振器型の電界センサ
−は、図4に示すように共振器内部に電気光学結晶が挿
入された構造を持っている。この電気光学結晶に電界が
加わると、共振器の光路長の変化に従って共振器からの
透過光または反射光の強度や位相が変わり、これを検出
することで電界の測定を行なうことができる。ファブリ
−ペロ−共振器型の電界センサ−は、ミラ−の反射率を
高く、また共振器長を長くすることで電界に対して更
に、高い感度を持った電界センサ−を実現できる。
【00016】図1に本発明の構成を示す。図1は空間
電界内に置かれたファブリ−ペロ−共振器型電界センサ
−である。第一の電気光学結晶5の両側には透明電極
1,2が設けられており透明電極1と第一の電気光学結
晶5の間には誘電体ミラ−3配設されている。また第一
の電気光学結晶5の近傍には第二の電気光学結晶6が配
置されており、第二の電気光学結晶6の一方の側面に設
けられた誘電体ミラ−とで光学的共振器を構成してい
る。第一の電気光学結晶5の材料としては例えば、Li
NbO3があり、第二の電気光学結晶6の材料としては
例えば、KDP、ADPが挙げられる。
【00017】このような構成において空間電界内に置
かれたファブリ−ペロ−共振器型電界センサ−にレ−ザ
−光を入射させると空間電界の強度に応じて共振器の光
路長が変化し、光路長の変化に応じて共振器からの透過
光または反射光の強度や位相が変わり、これを検出する
ことで電界の測定を行なうことができる。また、入射レ
−ザ−光に波長変動が生じた場合には第一の電気光学結
晶の両側に配設された透明電極1,2に直流電圧を印加
し共振器長を制御する。このように、図4の構成に電極
を備えた電気光学結晶をもう1つ共振器内に挿入し、こ
の電気光学結晶に波長変動に対応するフィ−ドバック信
号電圧をかけて屈折率を変化させ光学的な共振器長を制
御することが可能となる。尚、共振器長制御のための電
圧印加のしかたは図2と同様にすればよい。
【00018】共振器長制御用の電気光学結晶の選択に
おいては、これによる複屈折が生じないようにしておか
なければならず、そのための電気光学結晶としては、点
群4、4mm、3、3m、6、6mmに属する電気光学
結晶を用い、光学軸をプロ−ブ光の方向と一致させた縦
型変調器の構成とする。これは、光学軸方向に電界を印
加する場合には、これらの結晶の屈折率楕円体は、電界
の有無に関わらず等方的であることを利用したものであ
る。
【00019】第2図は本発明の電界センサ−を表面電
位センサ−として使用する場合の例である。第一の電気
光学結晶5の両側には透明電極1,2が設けられており
透明電極1と第一電気光学結晶5の間には誘電体ミラ−
3配設されている。また第一の電気光学結晶5の近傍に
は第二の電気光学結晶6が配置されており、第二の電気
光学結晶6の一方の側面に設けられた透明体ミラ−とで
光学的共振器を構成している。第1図との相違点は、第
2図においては第二の電気光学結晶6の誘電体ミラ−7
が配設された反対面に透明電極8を配設した点である。
電界測定用の電気光学結晶をプロ−ブ光と同方向の電界
に対してのみ屈折率が変化する縦型変調の構成にすると
結晶の両面に加わる電圧によって複屈折の大きさが決定
される。従って、結晶の上側の面に透明電極を設けて電
位の基準を作ることで結晶底面上の電位を測定すること
ができる。つまりこのセンサ−を表面電位センサ−とし
て使用することができる。換言すると、図2のように誘
電体ミラ−に対向する共振器内部の面に透明電極を設け
ることで、この電極の電位に対する電界測定用の電気光
学結晶の誘電体ミラ−面上の電位を測定することができ
る。
【00020】ここで透明電極1,2に印加する電圧を
具体的に説明する。第二の電気光学結晶6の後に偏光ビ
−ムスプリッタ−9を配置し第二の電気光学結晶6から
出射したレ−ザ−光を透過光と反射光に分けそれぞれの
光をフォトダイオ−ドなどの光センサ−11(PD
1)、12(PD2)で受光し11、12の出力信号の
差信号PD1−PD2をフィ−ドバック信号として透明
電極1,2に印加する。こうして入射光の周波数に対応
した共振器長の制御が可能となる。また、PD1の出力
信号を電界強度を表わす信号として取り出すことができ
る。この場合も、測定される電位は透明電極8を基準に
した電位となる。
【00021】第3図は第2図の変形例である。第3図
ではレ−ザ−光入射側から透明電極1、誘電体ミラ−
3、第一の電気光学結晶5、透明電極10、第二の電気
光学結晶6、誘電体ミラ−7の順に構成されている。第
2図との相違点は、第一の電気光学結晶5に設けられた
透明電極2と、第二の電気光学結晶6に設けられた透明
電極8との間に空隙部がなく透明電極が共用されている
点である。一般的には第2図に示された構成の方が検出
感度は高いが、検出感度をさほど考慮しなくてもよい用
途の場合は、空隙部を排することができるので電界セン
サ−を小型にでき、また、透明電極を共用したので、経
済的にも安価にすることができる。
【00022】
【発明の効果】請求項1記載の発明は、第一の電気光学
結晶に、該電気光学結晶を挟むように透明電極を設け、
前記透明電極に直流電圧を印加し、プロ−ブ用レ−ザ−
光の波長変動に追従するように該ファブリ−ペロ−共振
器の光学的共振器長の制御を行うようにしたのでレ−ザ
−光の波長変動があっても光学的共振器長を一定に保つ
ことができるので、SN比が改善され感度を向上させる
ことができる。
【00023】請求項2記載の発明は、点群4、4m
m、3、3m、6、6mmに属する電気光学結晶を用い
たので複屈折を起こさずに共振器長の制御ができる。
【00024】請求項3記載の発明は、光学的共振器長
の制御ができ、更に、第二の電気光学結晶により空間電
界を測定することができる。
【00025】請求項4記載の発明は、第二の電気光学
結晶の一方の側面に誘電体ミラ−を配設し他方の側面に
透明電極を配設したので表面電位を測定ことすることが
できる。
【00026】請求項5記載の発明は、第一の電気光学
結晶に配設された第2の透明電極と第二の電気光学結晶
に配設された第3の透明電極を共通にしたので両者の間
にある空隙部がなくなるので装置が小型化されさらに透
明電極が共通化されるので経済的にも安価にすることが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】請求項1記載の発明の一実施例を示す図であ
る。
【図2】請求項4記載の発明の一実施例を示す図であ
る。
【図3】請求項5記載の発明の一実施例を示す図であ
る。
【図4】従来の誘電体ミラ−間に電気光学結晶を有する
ファブリ−ペロ−共振器型の電界センサ−の基本構成を
示す図である。
【符号の説明】
1,2,8,10 透明電極 3,4,7 誘電体ミラ− 5 第一の電気光学結晶 6 第二の電気光学結晶 9 偏光ビ−ムスプリッタ− 11, 電圧印加手段 12,13 光センサ−

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】誘電体ミラ−間に電気光学結晶を有するフ
    ァブリ−ペロ−共振器型の電界センサ−において、第一
    の電気光学結晶の両側に第1及び第2の透明電極を配設
    し前記第1の透明電極と前記第一の電気光学結晶の間に
    第一の誘電体ミラ−を配設し、前記第一の電気光学結晶
    の近傍に第二の電気光学結晶を配置し、前記第二の電気
    光学結晶の一方の側面に誘電体ミラ−配設し、前記第2
    の透明電極と前記第二の電気光学結晶の間に空隙を設
    け、前記第一の電気光学結晶の両側に配設された透明電
    極に波長変動に対応するフィ−ドバック信号電圧をかけ
    て前記第一の電気光学結晶の屈折率を変化させて光学的
    な共振器長を制御することを特徴とするファブリ−ペロ
    −共振器型電界センサ−。
  2. 【請求項2】電圧を印加する共振器長制御用の電気光学
    結晶には、点群4、4mm、3、3m、6、6mmに属
    する電気光学結晶を用いることを特徴とする請求項1に
    記載のファブリ−ペロ−共振器型電界センサ−。
  3. 【請求項3】第二の電気光学結晶で空間電界を測定する
    ことを特徴とする請求項1記載のファブリ−ペロ−共振
    器型電界センサ−。
  4. 【請求項4】第二の電気光学結晶の一方の側面に誘電体
    ミラ−配設し他方の側面に透明電極を配設して表面電位
    を測定ことすることを特徴とする請求項1記載のファブ
    リ−ペロ−共振器型電界センサ−。
  5. 【請求項5】第一の電気光学結晶に配設された第2の透
    明電極と第二の電気光学結晶に配設された第3の透明電
    極を共通にしたことを特徴とする請求項4記載のファブ
    リ−ペロ−共振器型電界センサ−。
JP5074383A 1993-03-31 1993-03-31 ファブリ−ペロ−共振器型電界センサ− Pending JPH06289064A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5074383A JPH06289064A (ja) 1993-03-31 1993-03-31 ファブリ−ペロ−共振器型電界センサ−

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5074383A JPH06289064A (ja) 1993-03-31 1993-03-31 ファブリ−ペロ−共振器型電界センサ−

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH06289064A true JPH06289064A (ja) 1994-10-18

Family

ID=13545595

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP5074383A Pending JPH06289064A (ja) 1993-03-31 1993-03-31 ファブリ−ペロ−共振器型電界センサ−

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH06289064A (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007098602A1 (en) * 2006-03-03 2007-09-07 UNIVERSITé LAVAL Method and apparatus for spatially modulated electric field generation and electro-optical tuning using liquid crystals
CN106970253A (zh) * 2017-04-10 2017-07-21 哈尔滨理工大学 一种新型膜片结构的交流高电压传感器及测量方法
CN112433102A (zh) * 2020-10-15 2021-03-02 西安理工大学 一种基于f-p干涉原理的光纤电场传感器及其方法
CN112763812A (zh) * 2020-12-30 2021-05-07 西安理工大学 一种基于光学干涉原理的静电扫描测量系统

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007098602A1 (en) * 2006-03-03 2007-09-07 UNIVERSITé LAVAL Method and apparatus for spatially modulated electric field generation and electro-optical tuning using liquid crystals
US8553197B2 (en) 2006-03-03 2013-10-08 Universite Laval Method and apparatus for spatially modulated electric field generation and electro-optical tuning using liquid crystals
CN106970253A (zh) * 2017-04-10 2017-07-21 哈尔滨理工大学 一种新型膜片结构的交流高电压传感器及测量方法
CN106970253B (zh) * 2017-04-10 2019-08-09 哈尔滨理工大学 一种新型膜片结构的交流高电压传感器及测量方法
CN112433102A (zh) * 2020-10-15 2021-03-02 西安理工大学 一种基于f-p干涉原理的光纤电场传感器及其方法
CN112763812A (zh) * 2020-12-30 2021-05-07 西安理工大学 一种基于光学干涉原理的静电扫描测量系统
CN112763812B (zh) * 2020-12-30 2022-10-14 西安理工大学 一种基于光学干涉原理的静电扫描测量系统

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5963034A (en) Electro-optic electromagnetic field sensor system with optical bias adjustment
EP3657126B1 (en) Optical gyroscope
US4530603A (en) Stabilized fiber optic sensor
US4702600A (en) Method and apparatus for measuring angular rate with a passive optical resonator
US6549687B1 (en) System and method for measuring physical, chemical and biological stimuli using vertical cavity surface emitting lasers with integrated tuner
US4274742A (en) Passive ring laser rate of turn devices
JP2571385B2 (ja) 電圧検出装置
EP2839334B1 (en) Electro-optic modulator and electro-optic distance-measuring device
JPH0827193B2 (ja) 改善されたバイアス安定度と再現性を有する光ファイバジャイロスコープ及びその製造方法
CA2626417A1 (en) Apparatus for interferometric sensing
US6661938B2 (en) Optical micro-cavity sensors
US7859666B2 (en) Electric field sensor
USRE35366E (en) Apparatus and method for optical signal source stabilization
US4674881A (en) Open loop thin film laser gyro
US4982151A (en) Voltage measuring apparatus
JPH06289064A (ja) ファブリ−ペロ−共振器型電界センサ−
EP0586202B1 (en) Electro-optic probe
EP0222797A1 (en) Photoelastic modulators
JPH06250130A (ja) 光アイソレータ
EP0506358B1 (en) Sampling-type optical voltage detector
EP0913666A2 (en) Interference measurement apparatus and probe used for interference measurement apparatus
JPH0989961A (ja) 電界検出装置
US5007060A (en) Linear laser with two-swept frequencies of controlled splitting
KR101107977B1 (ko) 광센싱 장치 및 이에 포함되는 광센서
JP3114104B2 (ja) 電気光学効果を用いた電界センサ装置