JPH07260832A - 電界センサ - Google Patents
電界センサInfo
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- JPH07260832A JPH07260832A JP6048843A JP4884394A JPH07260832A JP H07260832 A JPH07260832 A JP H07260832A JP 6048843 A JP6048843 A JP 6048843A JP 4884394 A JP4884394 A JP 4884394A JP H07260832 A JPH07260832 A JP H07260832A
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- Japan
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- optical fiber
- electric field
- branched
- sensor head
- substrate
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 必ずバイアス点をピークと谷の中点にもち、
製作誤差や製作プロセス条件の影響を受けにくく、常に
感度が一定である電界センサを提供する。 【構成】 センサヘッド１は、電気光学効果を有する基
板４と、これの上に形成され入射光ファイバ２に接続し
た入射光導波路５と、基板４上に形成され入射光導波路
５から分岐された少なくとも２つの分岐光導波路６と、
これらの分岐光導波路６の分岐部の近傍に設けられた少
なくとも１対の電極７とを有し、分岐光導波路６の少な
くともひとつの出射端に出射光ファイバ３が接続されて
いる。電極７の代わりに分岐光導波路６の一部に電界遮
蔽部材９を設けても良い。また、電極７の代わりに分岐
光導波路６の一部を分極反転部分としても良い。
製作誤差や製作プロセス条件の影響を受けにくく、常に
感度が一定である電界センサを提供する。 【構成】 センサヘッド１は、電気光学効果を有する基
板４と、これの上に形成され入射光ファイバ２に接続し
た入射光導波路５と、基板４上に形成され入射光導波路
５から分岐された少なくとも２つの分岐光導波路６と、
これらの分岐光導波路６の分岐部の近傍に設けられた少
なくとも１対の電極７とを有し、分岐光導波路６の少な
くともひとつの出射端に出射光ファイバ３が接続されて
いる。電極７の代わりに分岐光導波路６の一部に電界遮
蔽部材９を設けても良い。また、電極７の代わりに分岐
光導波路６の一部を分極反転部分としても良い。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ＥＭＣ（電磁環境適合
性）分野で電波や電極ノイズの特性測定に用いる計測器
に関し、特に空間を伝搬する電磁波の電界強度を測定す
るための電界センサに関する。
性）分野で電波や電極ノイズの特性測定に用いる計測器
に関し、特に空間を伝搬する電磁波の電界強度を測定す
るための電界センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】コンピュータ等の情報機器や通信機器、
ロボット等のＦＡ機器、自動車および鉄道等の制御器な
ど多くの電気機器は、互いに外部からの電磁ノイズによ
って誤動作などの影響を受ける危険を常にもっており、
ＥＭＣ分野においては、外部の電磁環境や影響を及ぼす
ようなノイズの大きさ、また自らが発生するノイズ等を
正確に測定することが重要となっている。
ロボット等のＦＡ機器、自動車および鉄道等の制御器な
ど多くの電気機器は、互いに外部からの電磁ノイズによ
って誤動作などの影響を受ける危険を常にもっており、
ＥＭＣ分野においては、外部の電磁環境や影響を及ぼす
ようなノイズの大きさ、また自らが発生するノイズ等を
正確に測定することが重要となっている。
【０００３】従来、上述のような電磁ノイズの測定シス
テムには、（ａ）通常のアンテナを用いて受信し同軸ケ
ーブルで測定器まで導くシステム、（ｂ）アンテナを用
いて受信した信号を検波して光信号に変換し光ファイバ
で測定器まで導くシステム、（ｃ）印加される電界強度
に応じて透過光の強度が変化するように構成された光学
素子を用いて電界強度変化を光強度変化に変換し、上記
光学素子と光源及び測定器に接続された光検出器間を光
ファイバで接続するシステムがある。
テムには、（ａ）通常のアンテナを用いて受信し同軸ケ
ーブルで測定器まで導くシステム、（ｂ）アンテナを用
いて受信した信号を検波して光信号に変換し光ファイバ
で測定器まで導くシステム、（ｃ）印加される電界強度
に応じて透過光の強度が変化するように構成された光学
素子を用いて電界強度変化を光強度変化に変換し、上記
光学素子と光源及び測定器に接続された光検出器間を光
ファイバで接続するシステムがある。
【０００４】前記（ａ）のシステムが最も一般的である
が、同軸ケーブル等の電気ケーブルの存在により電界分
布が乱れてしまったりケーブル途中からのノイズ混入の
おそれがある等の問題があるため、光フファイバを用い
た前記記（ｂ），（ｃ）のシステムが開発されている。
が、同軸ケーブル等の電気ケーブルの存在により電界分
布が乱れてしまったりケーブル途中からのノイズ混入の
おそれがある等の問題があるため、光フファイバを用い
た前記記（ｂ），（ｃ）のシステムが開発されている。
【０００５】前記システムのうち（ｂ）のシステムは、
ダイオードで検波した信号を増幅して発光ダイオードに
加えて光信号に変換して光ファイバで光検出器に導くも
のであるが、センサヘッド部に電気回路やバッテリを必
要とするため、ある大きさの金属部分が存在しかつ形状
も大きくなってしまい、また、電界の検出感度が低く応
答速度が遅いという欠点がある。
ダイオードで検波した信号を増幅して発光ダイオードに
加えて光信号に変換して光ファイバで光検出器に導くも
のであるが、センサヘッド部に電気回路やバッテリを必
要とするため、ある大きさの金属部分が存在しかつ形状
も大きくなってしまい、また、電界の検出感度が低く応
答速度が遅いという欠点がある。
【０００６】また、前記（ｃ）のシステムでは、電界強
度を透過光の強度変化に変換する光学素子として電気光
学効果を有する結晶を用いている。その素子構造として
は、光ファイバの出射光をレンズで平行光として小型ア
ンテナを取り付けた結晶中を通過させて結晶中の電界に
より偏光状態を変化させ、検光子で強度変化に変換した
後再び光ファイバに結合するバルク型素子と、結晶上に
設けた光導波路により上記光学素子を構成する導波路型
素子があり、通常、導波路型のほうがバルク型よりも１
０倍以上検出感度が高い。
度を透過光の強度変化に変換する光学素子として電気光
学効果を有する結晶を用いている。その素子構造として
は、光ファイバの出射光をレンズで平行光として小型ア
ンテナを取り付けた結晶中を通過させて結晶中の電界に
より偏光状態を変化させ、検光子で強度変化に変換した
後再び光ファイバに結合するバルク型素子と、結晶上に
設けた光導波路により上記光学素子を構成する導波路型
素子があり、通常、導波路型のほうがバルク型よりも１
０倍以上検出感度が高い。
【０００７】図９は従来の導波路型素子による電界セン
サヘッド１０１の構成例を示す。この電界センサヘッド
１０１は、ｃ軸に垂直に切り出したニオブ酸リチウム結
晶の基板１０２と、この基板１０２上にチタンを拡散し
て入射光導波路１０３およびこの入射光導波路１０３か
ら分岐された位相シフト光導波路１０４，１０５と、こ
れらの位相シフト光導波路１０４，１０５が合流して結
合した出射光導波路１０６とを有している。入射光導波
路１０３の入射端には入射光ファイバ１０７が結合さ
れ、出射光導波路１０６の出射端には出射光ファイバ１
０８が接続されている。
サヘッド１０１の構成例を示す。この電界センサヘッド
１０１は、ｃ軸に垂直に切り出したニオブ酸リチウム結
晶の基板１０２と、この基板１０２上にチタンを拡散し
て入射光導波路１０３およびこの入射光導波路１０３か
ら分岐された位相シフト光導波路１０４，１０５と、こ
れらの位相シフト光導波路１０４，１０５が合流して結
合した出射光導波路１０６とを有している。入射光導波
路１０３の入射端には入射光ファイバ１０７が結合さ
れ、出射光導波路１０６の出射端には出射光ファイバ１
０８が接続されている。
【０００８】また、位相シフト光導波路１０４，１０５
上には１対の電極１０９が設けられ、これらの電極１０
９はロッドアンテナ１１０に接続されている。図９にお
いて、入射光ファイバ５７からの入射光１１１は入射光
導波路１０３に入射した後、位相シフト光射導波路１０
４，１０５にエネルギーが分割される。電界が印加され
た場合、ロッドアンテナ１１０により電極１０９に電圧
が誘起されて位相シフト光導波路１０４，１０５中には
深さ方向に互いに反対向きの電界成分が生ずる。この結
果、電気光学効果により屈折率変化が生じて位相シフト
光導波路１０４，１０５を伝搬する光波間には印加電界
の大きさに応じた位相差が生じ、それらが合流して出射
光導波路１０６に結合する場合に干渉により光強度が変
化する。すなわち、印加電界強度に応じて出射光ファイ
バ１０８に出射する出射光１１２の強度は変化すること
になり、その光強度変化を光検出器で測定することによ
り印加電界の強度を測定できる。
上には１対の電極１０９が設けられ、これらの電極１０
９はロッドアンテナ１１０に接続されている。図９にお
いて、入射光ファイバ５７からの入射光１１１は入射光
導波路１０３に入射した後、位相シフト光射導波路１０
４，１０５にエネルギーが分割される。電界が印加され
た場合、ロッドアンテナ１１０により電極１０９に電圧
が誘起されて位相シフト光導波路１０４，１０５中には
深さ方向に互いに反対向きの電界成分が生ずる。この結
果、電気光学効果により屈折率変化が生じて位相シフト
光導波路１０４，１０５を伝搬する光波間には印加電界
の大きさに応じた位相差が生じ、それらが合流して出射
光導波路１０６に結合する場合に干渉により光強度が変
化する。すなわち、印加電界強度に応じて出射光ファイ
バ１０８に出射する出射光１１２の強度は変化すること
になり、その光強度変化を光検出器で測定することによ
り印加電界の強度を測定できる。
【０００９】図１０は、図９に示す従来の前記電界セン
サヘッド１０１を用いた電界センサを示す。図９の電界
センサヘッド１０１の入射光ファイバ１０７が送信用光
ファイバ１１３を介して光源１１４に接続され、出射光
ファイバ１０８が受信用光ファイバ１１５を介して光検
出器１１６に接続されている。図１０では省略してある
が、光検出器１１６からの検出された電気信号は、通常
の電圧計、電流計またはスペクトラムアナライザ等の測
定器に接続される。
サヘッド１０１を用いた電界センサを示す。図９の電界
センサヘッド１０１の入射光ファイバ１０７が送信用光
ファイバ１１３を介して光源１１４に接続され、出射光
ファイバ１０８が受信用光ファイバ１１５を介して光検
出器１１６に接続されている。図１０では省略してある
が、光検出器１１６からの検出された電気信号は、通常
の電圧計、電流計またはスペクトラムアナライザ等の測
定器に接続される。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】従来の電界センサヘッ
ドの光出力特性の一例を図１１の曲線Ａで示す。電界が
印加されないときの光出力値（バイアス点）はピークと
谷の中点が最も望ましい。２つの位相シフト光導波路を
理想的に対称に作製したときには、これらの位相は等し
く、したがって光動作点は光出力特性曲線のピークに位
置し、電界センサとしては動作しない。通常、電界セン
サヘッドのバイアス点は、製作時に生ずる二つの位相シ
フト光導波路の非対称性による光波の位相差で決定され
る。これは製作誤差や製作プロセス条件に依存する。
ドの光出力特性の一例を図１１の曲線Ａで示す。電界が
印加されないときの光出力値（バイアス点）はピークと
谷の中点が最も望ましい。２つの位相シフト光導波路を
理想的に対称に作製したときには、これらの位相は等し
く、したがって光動作点は光出力特性曲線のピークに位
置し、電界センサとしては動作しない。通常、電界セン
サヘッドのバイアス点は、製作時に生ずる二つの位相シ
フト光導波路の非対称性による光波の位相差で決定され
る。これは製作誤差や製作プロセス条件に依存する。
【００１１】本発明の目的は、バイアス点が常にピーク
と谷の中点となり、製作誤差や製作プロセス条件の影響
を受けにくく、常に感度が一定である電界センサを提供
することにある。
と谷の中点となり、製作誤差や製作プロセス条件の影響
を受けにくく、常に感度が一定である電界センサを提供
することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記の目的を
解決するために、印加される電界強度に応じて透過する
光の強度が変化するように構成されたセンサヘッドと、
このセンサヘッドに接続された入射光ファイバおよび出
射光ファイバと、前記入射光ファイバの一端に結合され
この入射光ファイバに光を照射する光源と、前記センサ
ヘッドを透過して前記出射光ファイバから出射する透過
光を検出するための光検出器とを具備する電界センサに
おいて、前記センサヘッドは、電気光学効果を有する基
板と、この基板上に形成され前記入射光ファイバに接続
した入射光導波路と、前記基板上に形成され前記入射光
導波路から分岐された少なくとも２つの分岐光導波路
と、これらの分岐光導波路の分岐部の近傍に設けられた
少なくとも１対の電極とを有し、前記分岐光導波路の少
なくともひとつの出射端に前記出射光ファイバが接続さ
れていることを特徴とする。
解決するために、印加される電界強度に応じて透過する
光の強度が変化するように構成されたセンサヘッドと、
このセンサヘッドに接続された入射光ファイバおよび出
射光ファイバと、前記入射光ファイバの一端に結合され
この入射光ファイバに光を照射する光源と、前記センサ
ヘッドを透過して前記出射光ファイバから出射する透過
光を検出するための光検出器とを具備する電界センサに
おいて、前記センサヘッドは、電気光学効果を有する基
板と、この基板上に形成され前記入射光ファイバに接続
した入射光導波路と、前記基板上に形成され前記入射光
導波路から分岐された少なくとも２つの分岐光導波路
と、これらの分岐光導波路の分岐部の近傍に設けられた
少なくとも１対の電極とを有し、前記分岐光導波路の少
なくともひとつの出射端に前記出射光ファイバが接続さ
れていることを特徴とする。
【００１３】また、本発明は、前記センサヘッドが、電
気光学効果を有する基板と、この基板上に形成され前記
入射光ファイバに接続した入射光導波路と、前記基板上
に形成され前記入射光導波路から分岐される共に一定の
長さにわたって互いに近接して配置された少なくとも２
つの分岐光導波路と、これらの分岐光導波路の近傍に設
けられた少なくとも１対の電極とを有するようにしても
よい。
気光学効果を有する基板と、この基板上に形成され前記
入射光ファイバに接続した入射光導波路と、前記基板上
に形成され前記入射光導波路から分岐される共に一定の
長さにわたって互いに近接して配置された少なくとも２
つの分岐光導波路と、これらの分岐光導波路の近傍に設
けられた少なくとも１対の電極とを有するようにしても
よい。
【００１４】また、本発明は、前記センサヘッドが、電
気光学効果を有する基板と、この基板上に形成され前記
入射光ファイバに接続した入射光導波路と、前記基板上
に形成され前記入射光導波路から分岐された少なくとも
２つの分岐光導波路と、これらの分岐光導波路または分
岐部の少なくとも一部の近傍に設けられ電界を遮蔽する
電界遮蔽部材とを有するようにしてもよい。
気光学効果を有する基板と、この基板上に形成され前記
入射光ファイバに接続した入射光導波路と、前記基板上
に形成され前記入射光導波路から分岐された少なくとも
２つの分岐光導波路と、これらの分岐光導波路または分
岐部の少なくとも一部の近傍に設けられ電界を遮蔽する
電界遮蔽部材とを有するようにしてもよい。
【００１５】また、本発明は、前記センサヘッドが、強
誘電体結晶からなる基板と、この基板上に形成され１前
記入射光ファイバに接続した入射光導波路と、前記基板
上に形成され前記入射光導波路から分岐された少なくと
も２つの分岐光導波路と、これらの分岐光導波路の少な
くとも一部に分極方向が周囲とは異なる分極反転部分と
を有するようにしてもよい。
誘電体結晶からなる基板と、この基板上に形成され１前
記入射光ファイバに接続した入射光導波路と、前記基板
上に形成され前記入射光導波路から分岐された少なくと
も２つの分岐光導波路と、これらの分岐光導波路の少な
くとも一部に分極方向が周囲とは異なる分極反転部分と
を有するようにしてもよい。
【００１６】
【実施例】次に、本発明の実施例を図面に基いて説明す
る。
る。
【００１７】まず、本発明の第１の実施例を図１に基い
て説明する。本発明の電界センサは、印加される電界強
度に応じて透過する光の強度が変化するように構成され
たセンサヘッド１と、このセンサヘッド１に接続された
入射光ファイバ２および出射光ファイバ３と、前記入射
光ファイバ２の一端に結合されこの入射光ファイバ２に
光を照射する半導体レ−ザなどの光源（図示せず）と、
前記センサヘッド１を透過して前記出射光ファイバ３か
ら出射する透過光を検出するための光検出器（図示せ
ず）とを具備する。
て説明する。本発明の電界センサは、印加される電界強
度に応じて透過する光の強度が変化するように構成され
たセンサヘッド１と、このセンサヘッド１に接続された
入射光ファイバ２および出射光ファイバ３と、前記入射
光ファイバ２の一端に結合されこの入射光ファイバ２に
光を照射する半導体レ−ザなどの光源（図示せず）と、
前記センサヘッド１を透過して前記出射光ファイバ３か
ら出射する透過光を検出するための光検出器（図示せ
ず）とを具備する。
【００１８】前記センサヘッド１は、電気光学効果を有
する基板４と、この基板４上に形成され前記入射光ファ
イバ２に接続した入射光導波路５と、前記基板４上に形
成され前記入射光導波路５から分岐された少なくとも２
つの分岐光導波路６と、これらの分岐光導波路６の分岐
部の近傍に設けられた少なくとも１対の電極７とを有
し、前記分岐光導波路６の少なくともひとつの出射端に
前記出射光ファイバ３が接続されている。
する基板４と、この基板４上に形成され前記入射光ファ
イバ２に接続した入射光導波路５と、前記基板４上に形
成され前記入射光導波路５から分岐された少なくとも２
つの分岐光導波路６と、これらの分岐光導波路６の分岐
部の近傍に設けられた少なくとも１対の電極７とを有
し、前記分岐光導波路６の少なくともひとつの出射端に
前記出射光ファイバ３が接続されている。
【００１９】前記分岐光導波路６は、ニオブ酸リチウム
結晶からなる基板（Ｘ板）４上にＹ字型に対称に分岐し
て形成されている。光の吸収を防ぐためのバッファ層と
して二酸化珪素（ＳｉＯ2 ）膜で分岐光導波路６の全表
面をコートした上で、分岐光導波路６の分岐部の近傍に
１対の前記電極７が形成されている。これらの電極７
は、基板４の外部のロッドアンテナ８に接続されてい
る。
結晶からなる基板（Ｘ板）４上にＹ字型に対称に分岐し
て形成されている。光の吸収を防ぐためのバッファ層と
して二酸化珪素（ＳｉＯ2 ）膜で分岐光導波路６の全表
面をコートした上で、分岐光導波路６の分岐部の近傍に
１対の前記電極７が形成されている。これらの電極７
は、基板４の外部のロッドアンテナ８に接続されてい
る。
【００２０】前記センサヘッド１に電界が印加されるこ
とにより、前記分岐光導波路６の分岐部付近における２
つの分岐光導波路６の一方では屈折率が増加し、他方で
は減少することとなる。その結果、センサヘッド１の出
力特性は図２の曲線Ｂ，Ｃに示すようになる。すなわ
ち、印加する電界強度の変化に対応して、一方の出射光
ファイバ３に出射される光の強度は一様に増加し、他方
の出射光ファイバ３に出射される光の強度はこれと対称
に減少し、印加電界強度が零のときは、いずれも出射光
の強度はその最大値の１／２となる。
とにより、前記分岐光導波路６の分岐部付近における２
つの分岐光導波路６の一方では屈折率が増加し、他方で
は減少することとなる。その結果、センサヘッド１の出
力特性は図２の曲線Ｂ，Ｃに示すようになる。すなわ
ち、印加する電界強度の変化に対応して、一方の出射光
ファイバ３に出射される光の強度は一様に増加し、他方
の出射光ファイバ３に出射される光の強度はこれと対称
に減少し、印加電界強度が零のときは、いずれも出射光
の強度はその最大値の１／２となる。
【００２１】なお本実施例において、出射光ファイバ３
は一方のみであってもよく、また電界強度が高い場合に
はロッドアンテナ８を必要とせず、基板４の表面に形成
した電極７自体によって電界を検出することができる。
は一方のみであってもよく、また電界強度が高い場合に
はロッドアンテナ８を必要とせず、基板４の表面に形成
した電極７自体によって電界を検出することができる。
【００２２】図３は、本発明の第２の実施例を示す。こ
の第２の実施例において、第１の実施例と同じ構成要素
に同じ符号が付されている。図３のセンサヘッド１は、
前記基板４上に形成され前記入射光導波路５から分岐さ
れる共に一定の長さにわたって互いに近接して配置され
た２つの分岐光導波路６と、これらの分岐光導波路６の
近傍に設けられた１対の電極７とを有する。
の第２の実施例において、第１の実施例と同じ構成要素
に同じ符号が付されている。図３のセンサヘッド１は、
前記基板４上に形成され前記入射光導波路５から分岐さ
れる共に一定の長さにわたって互いに近接して配置され
た２つの分岐光導波路６と、これらの分岐光導波路６の
近傍に設けられた１対の電極７とを有する。
【００２３】前記センサヘッド１に電界が印加されるこ
とにより、前記２つの分岐光導波路６の一方では屈折率
が増加し、他方では減少する。その結果、分岐された入
射光は、電界強度の変化に対応して位相の不整合が生ず
るため、相互の光導波路間で光波の移行が行われ、図４
の曲線Ｄ，Ｅで示すように相互に対称な特性の出力とな
る。印加電界強度が零のときは、２つの出射光ファイバ
３の光強度は等しく、最大値の１／２となる。
とにより、前記２つの分岐光導波路６の一方では屈折率
が増加し、他方では減少する。その結果、分岐された入
射光は、電界強度の変化に対応して位相の不整合が生ず
るため、相互の光導波路間で光波の移行が行われ、図４
の曲線Ｄ，Ｅで示すように相互に対称な特性の出力とな
る。印加電界強度が零のときは、２つの出射光ファイバ
３の光強度は等しく、最大値の１／２となる。
【００２４】なお、出射光ファイバ３は必要に応じて一
方のみであってもよく、また電界強度が低い場合にはロ
ッドアンテナ８を電極８に接続することによって補うこ
とができる。
方のみであってもよく、また電界強度が低い場合にはロ
ッドアンテナ８を電極８に接続することによって補うこ
とができる。
【００２５】図５は、本発明の第３の実施例を示す。こ
の第３の実施例において、第１の実施例と同じ構成要素
に同じ符号が付されている。図５のセンサヘッド１は、
前記分岐光導波路６の分岐部の少なくとも一部の近傍に
設けられ電界を遮蔽する電界遮蔽部材９を有している。
前記電界遮蔽部材９は、導電物質または電波吸収物質な
どで構成される。
の第３の実施例において、第１の実施例と同じ構成要素
に同じ符号が付されている。図５のセンサヘッド１は、
前記分岐光導波路６の分岐部の少なくとも一部の近傍に
設けられ電界を遮蔽する電界遮蔽部材９を有している。
前記電界遮蔽部材９は、導電物質または電波吸収物質な
どで構成される。
【００２６】前記分岐導波路６上に配置した電界遮蔽部
材９によって電界が遮蔽され、他の一方の光導波路６に
おいては印加電界に依存して屈折率が変化し、その結
果、電界センサの出力特性は、前記第１の実施例の場合
と同様で、図２に示すとおりとなる。電界が印加されな
いときには、２つの出射光ファイバ３の光強度は等し
く、その値は最大値の１／２となる。この第３の実施例
による電界センサヘッド１は、その構造が簡単で、また
高電界においても放電によって前記電界遮蔽部材９の破
壊がないという利点がある。
材９によって電界が遮蔽され、他の一方の光導波路６に
おいては印加電界に依存して屈折率が変化し、その結
果、電界センサの出力特性は、前記第１の実施例の場合
と同様で、図２に示すとおりとなる。電界が印加されな
いときには、２つの出射光ファイバ３の光強度は等し
く、その値は最大値の１／２となる。この第３の実施例
による電界センサヘッド１は、その構造が簡単で、また
高電界においても放電によって前記電界遮蔽部材９の破
壊がないという利点がある。
【００２７】図６は、本発明の第４の実施例を示す。こ
の第４の実施例において、第３の実施例と同じ構成要素
に同じ符号が付されている。図６のセンサヘッド１は、
前記分岐光導波路６の一部の近傍に設けられ電界を遮蔽
する電界遮蔽部材９を有している。
の第４の実施例において、第３の実施例と同じ構成要素
に同じ符号が付されている。図６のセンサヘッド１は、
前記分岐光導波路６の一部の近傍に設けられ電界を遮蔽
する電界遮蔽部材９を有している。
【００２８】この第４の実施例においては、前記電界遮
蔽部材９が存在する範囲では電界が遮蔽され、他の一方
の分岐光導波路６においては印加電界に依存して屈折率
が変化する。その結果、印加する電界強度の変化に対応
して、相互の分岐光導波路６間で光波の移行が行われ、
二つの光導波路より出射される光強度は、前記第２の実
施例の場合と同様で、図４に示す特性と同様な特性が得
られる。電界が印加されないときには、二つの出力ファ
イバの光強度は等しく、その値は最大値の１／２とな
る。この第４の実施例による電界センサも、前記第３の
実施例と同様に、その構造が簡単で、また高電界におい
ても放電によって電界遮蔽部材９の破壊がないという利
点がある。
蔽部材９が存在する範囲では電界が遮蔽され、他の一方
の分岐光導波路６においては印加電界に依存して屈折率
が変化する。その結果、印加する電界強度の変化に対応
して、相互の分岐光導波路６間で光波の移行が行われ、
二つの光導波路より出射される光強度は、前記第２の実
施例の場合と同様で、図４に示す特性と同様な特性が得
られる。電界が印加されないときには、二つの出力ファ
イバの光強度は等しく、その値は最大値の１／２とな
る。この第４の実施例による電界センサも、前記第３の
実施例と同様に、その構造が簡単で、また高電界におい
ても放電によって電界遮蔽部材９の破壊がないという利
点がある。
【００２９】図７は、本発明の第５の実施例を示す。こ
の第５の実施例において、第１の実施例と同じ構成要素
に同じ符号が付されている。図７のセンサヘッド１は、
前記基板４が強誘電体結晶からなり、前記分岐光導波路
６の分岐部に分極方向が周囲とは異なる分極反転部分１
０を有している。
の第５の実施例において、第１の実施例と同じ構成要素
に同じ符号が付されている。図７のセンサヘッド１は、
前記基板４が強誘電体結晶からなり、前記分岐光導波路
６の分岐部に分極方向が周囲とは異なる分極反転部分１
０を有している。
【００３０】この第５の実施例において、分極反転部分
１０を有する一方の分岐光導波路６は、他方の分岐光導
波路６と電界が印加されるときの屈折率変化の符号が逆
となる。その結果、センサヘッド１の出力特性は図２に
示すようになる。すなわち、印加する電界強度の変化に
対応して、一方の出射光ファイバ３に出射される光強度
は一様に増加し、他方の出射光ファイバ３に出射される
光強度はこれと対称に減少し、印加電界強度が零のとき
は、いずれも光出力はその最大値の１／２となる。この
第５の実施例によるセンサヘッド１は、すべて非金属に
よって構成され、、電界センサヘッド自体が電界を乱す
ことがなく、また高耐圧であるという利点がある。
１０を有する一方の分岐光導波路６は、他方の分岐光導
波路６と電界が印加されるときの屈折率変化の符号が逆
となる。その結果、センサヘッド１の出力特性は図２に
示すようになる。すなわち、印加する電界強度の変化に
対応して、一方の出射光ファイバ３に出射される光強度
は一様に増加し、他方の出射光ファイバ３に出射される
光強度はこれと対称に減少し、印加電界強度が零のとき
は、いずれも光出力はその最大値の１／２となる。この
第５の実施例によるセンサヘッド１は、すべて非金属に
よって構成され、、電界センサヘッド自体が電界を乱す
ことがなく、また高耐圧であるという利点がある。
【００３１】図８は、本発明の第６の実施例を示す。こ
の第６の実施例において、第５の実施例と同じ構成要素
に同じ符号が付されている。図８のセンサヘッド１は、
前記基板４が強誘電体結晶からなり、前記分岐光導波路
６の一部に分極方向が周囲とは異なる分極反転部分１０
を有している。
の第６の実施例において、第５の実施例と同じ構成要素
に同じ符号が付されている。図８のセンサヘッド１は、
前記基板４が強誘電体結晶からなり、前記分岐光導波路
６の一部に分極方向が周囲とは異なる分極反転部分１０
を有している。
【００３２】この第６の実施例において、分極反転部分
１０を有する一方の分岐光導波路６は、他方の分岐光導
波路６と電界が印加されるときの屈折率変化の符号が逆
となる。その結果、センサヘッド１の出力特性は図４に
示すようになる。すなわち、印加する電界強度の変化に
対応して、一方の出射光ファイバ３に出射される光強度
は一様に増加し、他方の出射光ファイバ３に出射される
光強度はこれと対称に減少し、印加電界強度が零のとき
は、いずれも光出力はその最大値の１／２となる。この
第５の実施例によるセンサヘッド１は、前記第５の実施
例と同様にすべて非金属によって構成され、、電界セン
サヘッド自体が電界を乱すことがなく、また高耐圧であ
るという利点がある。
１０を有する一方の分岐光導波路６は、他方の分岐光導
波路６と電界が印加されるときの屈折率変化の符号が逆
となる。その結果、センサヘッド１の出力特性は図４に
示すようになる。すなわち、印加する電界強度の変化に
対応して、一方の出射光ファイバ３に出射される光強度
は一様に増加し、他方の出射光ファイバ３に出射される
光強度はこれと対称に減少し、印加電界強度が零のとき
は、いずれも光出力はその最大値の１／２となる。この
第５の実施例によるセンサヘッド１は、前記第５の実施
例と同様にすべて非金属によって構成され、、電界セン
サヘッド自体が電界を乱すことがなく、また高耐圧であ
るという利点がある。
【００３３】
【発明の効果】以上述べたように、本発明は、必ずバイ
アス点をピークと谷の中点にもち、製作誤差や製作プロ
セス条件の影響を受けにくく、常に感度が一定である。
アス点をピークと谷の中点にもち、製作誤差や製作プロ
セス条件の影響を受けにくく、常に感度が一定である。
【図１】本発明の第１の実施例を示す正面図である。
【図２】本発明の第１の実施例の特性を示す図である。
【図３】本発明の第２の実施例を示す正面図である。
【図４】本発明の第２の実施例の特性を示す図である。
【図５】本発明の第３の実施例を示す正面図である。
【図６】本発明の第４の実施例を示す正面図である。
【図７】本発明の第５の実施例を示す正面図である。
【図８】本発明の第６の実施例を示す正面図である。
【図９】従来の電界センサのセンサヘッドを示す正面図
である。
である。
【図１０】従来の電界センサを示すブロック図である。
【図１１】従来の電界センサの特性を示す図である。
１ センサヘッド ２ 入射光ファイバ ３ 出射光ファイバ ４ 基板 ５ 入射光導波路 ６ 分岐光導波路 ７ 電極 ８ ロッドアンテナ ９ 電界遮蔽部材 １０ 分極反転部分
Claims (4)
- 【請求項１】 印加される電界強度に応じて透過する光
の強度が変化するように構成されたセンサヘッドと、こ
のセンサヘッドに接続された入射光ファイバおよび出射
光ファイバと、前記入射光ファイバの一端に結合されこ
の入射光ファイバに光を照射する光源と、前記センサヘ
ッドを透過して前記出射光ファイバから出射する透過光
を検出するための光検出器とを具備する電界センサにお
いて、前記センサヘッドは、電気光学効果を有する基板
と、この基板上に形成され前記入射光ファイバに接続し
た入射光導波路と、前記基板上に形成され前記入射光導
波路から分岐された少なくとも２つの分岐光導波路と、
これらの分岐光導波路の分岐部の近傍に設けられた少な
くとも１対の電極とを有し、前記分岐光導波路の少なく
ともひとつの出射端に前記出射光ファイバが接続されて
いることを特徴とする電界センサ。 - 【請求項２】 印加される電界強度に応じて透過する光
の強度が変化するように構成されたセンサヘッドと、こ
のセンサヘッドに接続された入射光ファイバおよび出射
光ファイバと、前記入射光ファイバの一端に結合されこ
の入射光ファイバに光を照射する光源と、前記センサヘ
ッドを透過して前記出射光ファイバから出射する透過光
を検出するための光検出器とを具備する電界センサにお
いて、前記センサヘッドは、電気光学効果を有する基板
と、この基板上に形成され前記入射光ファイバに接続し
た入射光導波路と、前記基板上に形成され前記入射光導
波路から分岐される共に一定の長さにわたって互いに近
接して配置された少なくとも２つの分岐光導波路と、こ
れらの分岐光導波路の近傍に設けられた少なくとも１対
の電極とを有し、前記分岐光導波路の少なくともひとつ
の出射端に前記出射光ファイバが接続されていることを
特徴とする前記請求項１記載の電界センサ。 - 【請求項３】 印加される電界強度に応じて透過する光
の強度が変化するように構成されたセンサヘッドと、こ
のセンサヘッドに接続された入射光ファイバおよび出射
光ファイバと、前記入射光ファイバの一端に結合されこ
の入射光ファイバに光を照射する光源と、前記センサヘ
ッドを透過して前記出射光ファイバから出射する透過光
を検出するための光検出器とを具備する電界センサにお
いて、前記センサヘッドは、電気光学効果を有する基板
と、この基板上に形成され前記入射光ファイバに接続し
た入射光導波路と、前記基板上に形成され前記入射光導
波路から分岐された少なくとも２つの分岐光導波路と、
これらの分岐光導波路または分岐部の少なくとも一部の
近傍に設けられ電界を遮蔽する電界遮蔽部材とを有し、
前記分岐光導波路の少なくともひとつの出射端に前記出
射光ファイバが接続されていることを特徴とする電界セ
ンサ。 - 【請求項４】 印加される電界強度に応じて透過する光
の強度が変化するように構成されたセンサヘッドと、こ
のセンサヘッドに接続された入射光ファイバおよび出射
光ファイバと、前記入射光ファイバの一端に結合されこ
の入射光ファイバに光を照射する光源と、前記センサヘ
ッドを透過して前記出射光ファイバから出射する透過光
を検出するための光検出器とを具備する電界センサにお
いて、前記センサヘッドは、強誘電体結晶からなる基板
と、この基板上に形成され前記入射光ファイバに接続し
た入射光導波路と、前記基板上に形成され前記入射光導
波路から分岐された少なくとも２つの分岐光導波路と、
これらの分岐光導波路の少なくとも一部に分極方向が周
囲とは異なる分極反転部分とを有し、前記分岐光導波路
の少なくともひとつの出射端に前記出射光ファイバが接
続されていることを特徴とする電界センサ。
Priority Applications (8)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04884394A JP3355502B2 (ja) | 1994-03-18 | 1994-03-18 | 電界センサ |
| DE69427219T DE69427219T2 (de) | 1993-07-07 | 1994-07-07 | Fühler für elektrische felder |
| PCT/JP1994/001113 WO1995002194A1 (en) | 1993-07-07 | 1994-07-07 | Electric field sensor |
| CA002144080A CA2144080C (en) | 1993-07-07 | 1994-07-07 | Electric field sensor |
| EP94919872A EP0664460B1 (en) | 1993-07-07 | 1994-07-07 | Electric field sensor |
| KR1019950700891A KR100243779B1 (ko) | 1993-07-07 | 1994-07-07 | 전계센서 |
| CN94190476A CN1052070C (zh) | 1993-07-07 | 1994-07-07 | 电场传感器 |
| US08/703,617 US5781003A (en) | 1993-07-07 | 1996-08-27 | Electric field sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04884394A JP3355502B2 (ja) | 1994-03-18 | 1994-03-18 | 電界センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07260832A true JPH07260832A (ja) | 1995-10-13 |
| JP3355502B2 JP3355502B2 (ja) | 2002-12-09 |
Family
ID=12814542
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04884394A Expired - Fee Related JP3355502B2 (ja) | 1993-07-07 | 1994-03-18 | 電界センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3355502B2 (ja) |
-
1994
- 1994-03-18 JP JP04884394A patent/JP3355502B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3355502B2 (ja) | 2002-12-09 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
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