JPH07301643A - 電界センサ - Google Patents
電界センサInfo
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- JPH07301643A JPH07301643A JP6093341A JP9334194A JPH07301643A JP H07301643 A JPH07301643 A JP H07301643A JP 6093341 A JP6093341 A JP 6093341A JP 9334194 A JP9334194 A JP 9334194A JP H07301643 A JPH07301643 A JP H07301643A
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- Japan
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- electric field
- field sensor
- phase shift
- optical waveguide
- shift optical
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 電界センサにおいて、単一構成でしかもダイ
ナミックレンジを大きくする。 【構成】 複数の電界センサヘッドの各々は、電気光学
効果を有する基板上に形成され、入射光が与えられる入
射光導波路に結合され該入射光を分岐する一対の位相シ
フト光導波路５３と、位相シフト光導波路に結合され位
相シフト光導波路を合流させる出射光導波路５６とを有
しており、複数の電界センサヘッドはその透過光強度変
化率が互いに異なる。これによって、電界センサヘッド
を透過する透過光強度を検出することによって電界強度
を測定する。例えば、一対の位相シフト光導波路のうち
少なくとも一方に沿って電極が形成されており、電極の
長さを電界センサヘッド間で互いに異ならせることによ
って、複数の電界センサヘッド間において、その透過光
強度変化率を互いに異ならせる。
ナミックレンジを大きくする。 【構成】 複数の電界センサヘッドの各々は、電気光学
効果を有する基板上に形成され、入射光が与えられる入
射光導波路に結合され該入射光を分岐する一対の位相シ
フト光導波路５３と、位相シフト光導波路に結合され位
相シフト光導波路を合流させる出射光導波路５６とを有
しており、複数の電界センサヘッドはその透過光強度変
化率が互いに異なる。これによって、電界センサヘッド
を透過する透過光強度を検出することによって電界強度
を測定する。例えば、一対の位相シフト光導波路のうち
少なくとも一方に沿って電極が形成されており、電極の
長さを電界センサヘッド間で互いに異ならせることによ
って、複数の電界センサヘッド間において、その透過光
強度変化率を互いに異ならせる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ＥＭＣ分野において、
電波又は電磁ノイズの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。
電波又は電磁ノイズの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】一般に、コンピュータ等の情報機器及び
通信機器，ロボット等のＦＡ機器、自動車及び鉄道等で
用いられる制御器など多くの電子機器では、外部からの
電磁ノイズによって誤動作等の悪影響を受ける危険があ
る。このため、ＥＭＣ分野においては、外部の電磁環境
及び外部の電磁ノイズの大きさを正確に測定するととも
に、自らが発生する電磁ノイズ等を正確に測定すること
が重要である。
通信機器，ロボット等のＦＡ機器、自動車及び鉄道等で
用いられる制御器など多くの電子機器では、外部からの
電磁ノイズによって誤動作等の悪影響を受ける危険があ
る。このため、ＥＭＣ分野においては、外部の電磁環境
及び外部の電磁ノイズの大きさを正確に測定するととも
に、自らが発生する電磁ノイズ等を正確に測定すること
が重要である。
【０００３】従来、上述のような電磁ノイズを測定する
際には、（ａ）通常のアンテナを用いて電磁ノイズを受
信し同軸ケーブルで測定器まで導く方法、（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方法、及び（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方法が知られている。
際には、（ａ）通常のアンテナを用いて電磁ノイズを受
信し同軸ケーブルで測定器まで導く方法、（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方法、及び（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方法が知られている。
【０００４】電磁ノイズの測定に当たっては、（ａ）の
アンテナを用いる方法が最も一般的であるが、（ａ）の
方法では、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うばかりでなく、ケーブルの途中
からの電磁ノイズが混入のおそれがある。このため、上
述の不具合を防止するため、光ファイバを用いた上記
（ｂ）及び（ｃ）の方法が開発されている。
アンテナを用いる方法が最も一般的であるが、（ａ）の
方法では、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うばかりでなく、ケーブルの途中
からの電磁ノイズが混入のおそれがある。このため、上
述の不具合を防止するため、光ファイバを用いた上記
（ｂ）及び（ｃ）の方法が開発されている。
【０００５】上記方法のうち（ｂ）の方法はダイオード
で検波した信号を増幅して発光ダイオードに加え、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及びバッテリを必要とす
るため、不可避的に金属部分が存在しすることになり、
かつ形状が大きくなってしまう。加えて、電界の検出感
度が低く応答速度が遅いという問題点がある。
で検波した信号を増幅して発光ダイオードに加え、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及びバッテリを必要とす
るため、不可避的に金属部分が存在しすることになり、
かつ形状が大きくなってしまう。加えて、電界の検出感
度が低く応答速度が遅いという問題点がある。
【０００６】一方、（ｃ）の方法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。この光学素子構造としては、光
ファイバの出射光をレンズで平行光とし、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１０
倍以上検出感度が高い。
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。この光学素子構造としては、光
ファイバの出射光をレンズで平行光とし、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１０
倍以上検出感度が高い。
【０００７】図４に従来の導波路型素子による電界セン
サヘッドの構成例を示す。図４を参照して、ｃ軸に対し
て垂直に切り出したニオブ酸リチウム結晶基板１２上に
チタンを拡散して、入射光導波路５２を形成するととも
に、入射光導波路５２に分岐して結合されされた位相シ
フト光導波路５３及び５４を形成する。さらに、上記２
本の位相シフト光導波路５３及び５４を合流させて結合
させる出射光導波路５６を形成する。入射光導波路５２
の入射端には入力光ファイバ５７が結合され、出射光導
波路５６の出射端には出力光ファイバ５８が接続され
る。また、位相シフト光導波路５３及び５４上にはそれ
ぞれ電極５５が設置され、ロッドアンテナ１５に接続さ
れる。
サヘッドの構成例を示す。図４を参照して、ｃ軸に対し
て垂直に切り出したニオブ酸リチウム結晶基板１２上に
チタンを拡散して、入射光導波路５２を形成するととも
に、入射光導波路５２に分岐して結合されされた位相シ
フト光導波路５３及び５４を形成する。さらに、上記２
本の位相シフト光導波路５３及び５４を合流させて結合
させる出射光導波路５６を形成する。入射光導波路５２
の入射端には入力光ファイバ５７が結合され、出射光導
波路５６の出射端には出力光ファイバ５８が接続され
る。また、位相シフト光導波路５３及び５４上にはそれ
ぞれ電極５５が設置され、ロッドアンテナ１５に接続さ
れる。
【０００８】図４において、入力光ファイバ５７からの
入射光１１は入射光導波路５２に入射した後、位相シフ
ト光導波路５３と５４にそのエネルギーが分割される。
電界が印加されると、ロッドアンテナ１５により電極５
５に電圧が誘起され、その結果、位相シフト光導波路５
３及び５４中にはその深さ方向に互いに反対向きの電界
成分が生ずる。これによって、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５３及び５４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、この結果、出射光導波路５６では、相互干渉により
光強度が変化することになる。つまり、印加電界強度に
応じて出力光ファイバ５８に出射する出力光１４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。
入射光１１は入射光導波路５２に入射した後、位相シフ
ト光導波路５３と５４にそのエネルギーが分割される。
電界が印加されると、ロッドアンテナ１５により電極５
５に電圧が誘起され、その結果、位相シフト光導波路５
３及び５４中にはその深さ方向に互いに反対向きの電界
成分が生ずる。これによって、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５３及び５４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、この結果、出射光導波路５６では、相互干渉により
光強度が変化することになる。つまり、印加電界強度に
応じて出力光ファイバ５８に出射する出力光１４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】
【発明が解決しようとする課題】ここで、図５に電界強
度に対する透過光強度を決定する電界センサの特性曲線
を示す。図５に示されるように、入射光強度が一定のと
き、電界強度に対する電界センサの透過光強度は一義的
に決まることがわかる。このことは、単一の電界センサ
ヘッドによって広範な電界強度の検出が困難であること
を意味する。つまり、低い電界強度に対する分解能を犠
牲にし、高電力設備などの高い電界強度に対しては、特
性曲線の非直線性のためにその信頼性が低下するのみな
らず、半波長電圧を超えてしまうという問題点が生じ
る。
度に対する透過光強度を決定する電界センサの特性曲線
を示す。図５に示されるように、入射光強度が一定のと
き、電界強度に対する電界センサの透過光強度は一義的
に決まることがわかる。このことは、単一の電界センサ
ヘッドによって広範な電界強度の検出が困難であること
を意味する。つまり、低い電界強度に対する分解能を犠
牲にし、高電力設備などの高い電界強度に対しては、特
性曲線の非直線性のためにその信頼性が低下するのみな
らず、半波長電圧を超えてしまうという問題点が生じ
る。
【００１０】本発明の目的は、単一構成でダイナミック
レンジを大きくとることができる電界センサを提供する
ことにある。
レンジを大きくとることができる電界センサを提供する
ことにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本願発明によれば、電界
強度に応じて透過光の強度を変化させる複数の電界セン
サヘッドと、該電界センサヘッドに接続され前記透過光
の強度を検出するための光検出手段とを備え、前記複数
の電界センサヘッドは互いに異なる透過光強度変化率を
有し、しかも前記複数の電界センサヘッドは電気光学効
果を有する基板上に形成されていることを特徴とする電
界センサが得られる。
強度に応じて透過光の強度を変化させる複数の電界セン
サヘッドと、該電界センサヘッドに接続され前記透過光
の強度を検出するための光検出手段とを備え、前記複数
の電界センサヘッドは互いに異なる透過光強度変化率を
有し、しかも前記複数の電界センサヘッドは電気光学効
果を有する基板上に形成されていることを特徴とする電
界センサが得られる。
【００１２】上記の電界センサヘッドの各々は、入射光
が与えられる入射光導波路に結合され該入射光を分岐す
る一対の位相シフト光導波路と、該位相シフト光導波路
に結合され前記位相シフト光導波路を合流させる出射光
導波路とを有しており、上述のように、複数の電界セン
サヘッドにおいてその透過光強度変化率を異ならせる際
には、前記一対の位相シフト光導波路のうち少なくとも
一方に沿って電極を形成して、該電極の長さを前記電界
センサヘッド間で互いに異ならせる。
が与えられる入射光導波路に結合され該入射光を分岐す
る一対の位相シフト光導波路と、該位相シフト光導波路
に結合され前記位相シフト光導波路を合流させる出射光
導波路とを有しており、上述のように、複数の電界セン
サヘッドにおいてその透過光強度変化率を異ならせる際
には、前記一対の位相シフト光導波路のうち少なくとも
一方に沿って電極を形成して、該電極の長さを前記電界
センサヘッド間で互いに異ならせる。
【００１３】さらに、前記一対の位相シフト光導波路の
うち一方又は両方に沿って電界を遮蔽する遮蔽部を形成
して、該遮蔽部の長さを前記電界センサヘッド間で互い
に異ならせるか、又は、前記一対の位相シフト光導波路
における前記遮蔽部の長さの差を前記電界センサヘッド
間で互いに異ならせるようにしてもよい。
うち一方又は両方に沿って電界を遮蔽する遮蔽部を形成
して、該遮蔽部の長さを前記電界センサヘッド間で互い
に異ならせるか、又は、前記一対の位相シフト光導波路
における前記遮蔽部の長さの差を前記電界センサヘッド
間で互いに異ならせるようにしてもよい。
【００１４】また、前記一対の位相シフト光導波路のう
ち一方又は両方に沿って分極方向反転された領域を形成
して、該領域の長さを前記電界センサヘッド間で互いに
異ならせるか、又は、前記一対の位相シフト光導波路に
おける前記領域の長さの差を前記電界センサヘッド間で
互いに異ならせるようにしてもよい。
ち一方又は両方に沿って分極方向反転された領域を形成
して、該領域の長さを前記電界センサヘッド間で互いに
異ならせるか、又は、前記一対の位相シフト光導波路に
おける前記領域の長さの差を前記電界センサヘッド間で
互いに異ならせるようにしてもよい。
【００１５】
【作用】本発明による電界センサは、電界強度に依存し
て透過光強度が変化する性質を利用しており、このよう
なセンサでは、電界強度信号（電磁波）はアンテナを通
じて電極に導かれ二つの位相シフト光導波路に電界を発
生する。この結果、二つの位相シフト光導波路の屈折率
の変化の差によって、二つの光波の間の位相差による光
の干渉を生じ、透過光の強度変化として電界強度が測定
される。
て透過光強度が変化する性質を利用しており、このよう
なセンサでは、電界強度信号（電磁波）はアンテナを通
じて電極に導かれ二つの位相シフト光導波路に電界を発
生する。この結果、二つの位相シフト光導波路の屈折率
の変化の差によって、二つの光波の間の位相差による光
の干渉を生じ、透過光の強度変化として電界強度が測定
される。
【００１６】本発明では、同一基板上にそれぞれ独立し
た複数の電界センサヘッドを形成するとともに、個々の
電界センサヘッドに相互に異なった特性（透過光強度変
化率）をもたせる。これによって、単一構成でダイナミ
ックな測定レンジを備えることができる。
た複数の電界センサヘッドを形成するとともに、個々の
電界センサヘッドに相互に異なった特性（透過光強度変
化率）をもたせる。これによって、単一構成でダイナミ
ックな測定レンジを備えることができる。
【００１７】なお、上記の電界センサヘッドの特性は、
電界強度に対する光の位相差によって決定される。さら
に、光の位相差の付与は、本発明においては、位相シフ
ト光導波路に沿って形成する電極、位相シフト光導波路
に印加される電界の一部を遮蔽する遮蔽部、又は位相シ
フト光導波路の一部を分極反転させる領域等の手段によ
って行われる。
電界強度に対する光の位相差によって決定される。さら
に、光の位相差の付与は、本発明においては、位相シフ
ト光導波路に沿って形成する電極、位相シフト光導波路
に印加される電界の一部を遮蔽する遮蔽部、又は位相シ
フト光導波路の一部を分極反転させる領域等の手段によ
って行われる。
【００１８】
【実施例】以下本発明について、実施例によって説明す
る。
る。
【００１９】図１に、本発明の一実施例による電界セン
サの構成を示す。図１を参照して、図示の実施例におい
ては、電気光学効果の性質を有するニオブ酸リチウム
（ＬｉＮｂＯ3 ）（以下、ＬＮという）結晶のｚ基板１
２の表面に、それぞれ独立した３個の電界センサヘッド
を形成した。即ち、一つの入射光を４分割する光分岐回
路５３ａと、これら光分岐回路５３ａに結合される３対
の位相シフト光導波路５３を、Ｔｉの熱拡散によって形
成し、さらに、それぞれの位相シフト光導波路５３の上
にバッファ層（図示せず）を介して一対の変調電極５５
を配置した。位相シフト光導波路５３に沿った変調電極
５５の長さは、図中上側の電界センサヘッドから順次５
０ｍｍ，５ｍｍ，及び０．５ｍｍとした。そして、導線
６５によって単一のアンテナ（図示せず）に接続した。
これらの電極５５の長さから、それぞれの電界センサヘ
ッドの半波長電圧は、１Ｖ，１０Ｖ，及び１００Ｖとな
る。
サの構成を示す。図１を参照して、図示の実施例におい
ては、電気光学効果の性質を有するニオブ酸リチウム
（ＬｉＮｂＯ3 ）（以下、ＬＮという）結晶のｚ基板１
２の表面に、それぞれ独立した３個の電界センサヘッド
を形成した。即ち、一つの入射光を４分割する光分岐回
路５３ａと、これら光分岐回路５３ａに結合される３対
の位相シフト光導波路５３を、Ｔｉの熱拡散によって形
成し、さらに、それぞれの位相シフト光導波路５３の上
にバッファ層（図示せず）を介して一対の変調電極５５
を配置した。位相シフト光導波路５３に沿った変調電極
５５の長さは、図中上側の電界センサヘッドから順次５
０ｍｍ，５ｍｍ，及び０．５ｍｍとした。そして、導線
６５によって単一のアンテナ（図示せず）に接続した。
これらの電極５５の長さから、それぞれの電界センサヘ
ッドの半波長電圧は、１Ｖ，１０Ｖ，及び１００Ｖとな
る。
【００２０】入射光導波路５２には光ファイバを通じて
半導体レーザからの入射光を導き、４分割し、３個の電
界センサヘッドによってそれぞれ電界強度を透過光強度
に変調して出射する。それぞれの出射光導波路５６に一
端に光検出器を備えた光ファイバを接続することによっ
て、それぞれの透過光強度が検出され、電界強度が測定
される。
半導体レーザからの入射光を導き、４分割し、３個の電
界センサヘッドによってそれぞれ電界強度を透過光強度
に変調して出射する。それぞれの出射光導波路５６に一
端に光検出器を備えた光ファイバを接続することによっ
て、それぞれの透過光強度が検出され、電界強度が測定
される。
【００２１】本実施例による電界センサでは、半波長電
圧としては１Ｖから１００Ｖまであり、これら半波長電
圧に対応する最大検出電界強度は、おおよそ２０Ｖ／ｍ
〜２ｋＶ／ｍまでの３つの検出範囲となる。そして、実
際にはこれら検出範囲の中から最適なものを選択して電
界強度を測定する。
圧としては１Ｖから１００Ｖまであり、これら半波長電
圧に対応する最大検出電界強度は、おおよそ２０Ｖ／ｍ
〜２ｋＶ／ｍまでの３つの検出範囲となる。そして、実
際にはこれら検出範囲の中から最適なものを選択して電
界強度を測定する。
【００２２】上述の実施例では、各電界センサヘッドに
おいて、両方の位相シフト光導波路５３に沿って電極５
５を形成するようにしたが、一対の位相シフト光導波路
５３の一方にのみに沿って電極５５を形成するようにし
てもよい。
おいて、両方の位相シフト光導波路５３に沿って電極５
５を形成するようにしたが、一対の位相シフト光導波路
５３の一方にのみに沿って電極５５を形成するようにし
てもよい。
【００２３】図２に、本発明の他の実施例による電界セ
ンサの構成を示す。図２を参照して、ＬＮ結晶のｚ基板
１２の表面に、それぞれ独立した３個の電界センサヘッ
ドを形成した。すなわち、一つの入射光を４分割する光
分岐回路５３ａと、これら光分岐回路５３ａに結合され
る３対の位相シフト光導波路５３を、Ｔｉの熱拡散によ
って形成する。さらに、各電界ヘッドセンサにおいて一
対の位相シフト光導波路５３の一方の上に金属膜７０を
配置した。これらの金属膜７０はその長さに応じて、位
相シフト光導波路５３に印加される電界を遮蔽する効果
を有する。
ンサの構成を示す。図２を参照して、ＬＮ結晶のｚ基板
１２の表面に、それぞれ独立した３個の電界センサヘッ
ドを形成した。すなわち、一つの入射光を４分割する光
分岐回路５３ａと、これら光分岐回路５３ａに結合され
る３対の位相シフト光導波路５３を、Ｔｉの熱拡散によ
って形成する。さらに、各電界ヘッドセンサにおいて一
対の位相シフト光導波路５３の一方の上に金属膜７０を
配置した。これらの金属膜７０はその長さに応じて、位
相シフト光導波路５３に印加される電界を遮蔽する効果
を有する。
【００２４】位相シフト光導波路５３に沿った金属膜７
０の長さは、図２において下側の電界ヘッドセンサから
順にそれぞれ５０ｍｍ，５ｍｍ，及びび０．５ｍｍとし
た。これらの金属膜７０の長さから、それぞれの電界セ
ンサヘッドの最大検出電界強度は、おおよそ１０5 Ｖ／
ｍ，１０6 Ｖ／ｍ，および１０7 Ｖ／ｍとなる。
０の長さは、図２において下側の電界ヘッドセンサから
順にそれぞれ５０ｍｍ，５ｍｍ，及びび０．５ｍｍとし
た。これらの金属膜７０の長さから、それぞれの電界セ
ンサヘッドの最大検出電界強度は、おおよそ１０5 Ｖ／
ｍ，１０6 Ｖ／ｍ，および１０7 Ｖ／ｍとなる。
【００２５】入射光導波路５２には光ファイバを通じて
半導体レーザからの入射光を導き、これを４分割して、
３個の電界センサヘッドによってそれぞれ電界強度を透
過光強度に変調して出射する。各出射光導波路５６に、
一端に光検出器を備えた光ファイバを接続することによ
って、それぞれの透過光強度が検出され、電界強度が測
定される。
半導体レーザからの入射光を導き、これを４分割して、
３個の電界センサヘッドによってそれぞれ電界強度を透
過光強度に変調して出射する。各出射光導波路５６に、
一端に光検出器を備えた光ファイバを接続することによ
って、それぞれの透過光強度が検出され、電界強度が測
定される。
【００２６】本実施例による電界センサによれば、最大
検出電界強度は、おおよそ１０5 Ｖ／ｍ，１０6 Ｖ／
ｍ，および１０7 Ｖ／ｍまでの３種類の検出範囲を有
し、実際にはこれら検出範囲中から最適なものを選択し
て電界強度を測定する。
検出電界強度は、おおよそ１０5 Ｖ／ｍ，１０6 Ｖ／
ｍ，および１０7 Ｖ／ｍまでの３種類の検出範囲を有
し、実際にはこれら検出範囲中から最適なものを選択し
て電界強度を測定する。
【００２７】なお、上述の実施例では、各電界センサヘ
ッドにおいて、一方の位相シフト光導波路５３上に金属
膜を形成するようにしたが、両方の位相シフト光導波路
５３上に互いに長さの異なる金属膜を形成して、一対の
位相シフト光導波路における金属膜の長さの差が電界セ
ンサヘッド間で互いに異なるようにしてもよい。
ッドにおいて、一方の位相シフト光導波路５３上に金属
膜を形成するようにしたが、両方の位相シフト光導波路
５３上に互いに長さの異なる金属膜を形成して、一対の
位相シフト光導波路における金属膜の長さの差が電界セ
ンサヘッド間で互いに異なるようにしてもよい。
【００２８】図３には、本発明のさらに他の実施例によ
る電界センサの構成を示す。図３を参照して、ＬＮ結晶
のｚ基板１２の表面に、それぞれ独立した３個の電界セ
ンサヘッドを形成した。すなわち、一つの入射光を４分
割する光分岐回路５３ａと、これら光分岐回路５３ａに
結合される３対の位相シフト光導波路５３を、Ｔｉの熱
拡散によって形成して、さらに、各電界センサヘッドの
おいて一対の位相シフト光導波路の一方の一部を分極反
転させて分極反転領域８０を形成した。
る電界センサの構成を示す。図３を参照して、ＬＮ結晶
のｚ基板１２の表面に、それぞれ独立した３個の電界セ
ンサヘッドを形成した。すなわち、一つの入射光を４分
割する光分岐回路５３ａと、これら光分岐回路５３ａに
結合される３対の位相シフト光導波路５３を、Ｔｉの熱
拡散によって形成して、さらに、各電界センサヘッドの
おいて一対の位相シフト光導波路の一方の一部を分極反
転させて分極反転領域８０を形成した。
【００２９】分極反転領域８０の長さは、図３において
下側から順にそれぞれ５０ｍｍ，５ｍｍ，及び０．５ｍ
ｍとした。電界が印加されると、分極反転領域８０の屈
折率の変化の符号は、他の部分と反対になる。
下側から順にそれぞれ５０ｍｍ，５ｍｍ，及び０．５ｍ
ｍとした。電界が印加されると、分極反転領域８０の屈
折率の変化の符号は、他の部分と反対になる。
【００３０】これらの分極反転領域８０の長さから、そ
れぞれの電界センサヘッドの最大検出電界強度は、たと
えば、５×１０4 Ｖ／ｍ，５×１０5 Ｖ／ｍ，および５
×１０6 Ｖ／ｍとなる。
れぞれの電界センサヘッドの最大検出電界強度は、たと
えば、５×１０4 Ｖ／ｍ，５×１０5 Ｖ／ｍ，および５
×１０6 Ｖ／ｍとなる。
【００３１】なお、上述の実施例では、各電界センサヘ
ッドにおいて、一方の位相シフト光導波路５３に分極反
転領域８０を形成するようにしたが、両方の位相シフト
光導波路５３に互いに長さの異なる分極反転領域８０を
形成して、一対の位相シフト光導波路における分極反転
領域の長さの差が電界センサヘッド間で互いに異なるよ
うにしてもよい。
ッドにおいて、一方の位相シフト光導波路５３に分極反
転領域８０を形成するようにしたが、両方の位相シフト
光導波路５３に互いに長さの異なる分極反転領域８０を
形成して、一対の位相シフト光導波路における分極反転
領域の長さの差が電界センサヘッド間で互いに異なるよ
うにしてもよい。
【００３２】また、上述の各実施例においては、ｚ基板
のＬＮ結晶のみについて述べたが、ｘ基板のＬＮ結晶に
おいても、電極の構成、あるいはバッファ層の配置等を
適宜設定することによって、上述の実施例と同様の効果
を得ることができる。さらに、タンタル酸リチウム（Ｌ
ｉＴａＯ ）結晶でも同様の効果を呈することがわかっ
た。
のＬＮ結晶のみについて述べたが、ｘ基板のＬＮ結晶に
おいても、電極の構成、あるいはバッファ層の配置等を
適宜設定することによって、上述の実施例と同様の効果
を得ることができる。さらに、タンタル酸リチウム（Ｌ
ｉＴａＯ ）結晶でも同様の効果を呈することがわかっ
た。
【００３３】加えて、入射光を同一基板上で分岐するこ
となく、それぞれのセンサヘッドごとに独立に導入する
構成、又は出射光を個々のセンサヘッドごとに独立に光
検出器に導くことなく、単一の光検出器を用い、切り替
えて使うようにすることについては、検出系の構成上極
めて容易である。そして、前述した電極、金属膜、また
は分極反転領域を選択的に組み合わせて電界センサを構
成することも可能である。
となく、それぞれのセンサヘッドごとに独立に導入する
構成、又は出射光を個々のセンサヘッドごとに独立に光
検出器に導くことなく、単一の光検出器を用い、切り替
えて使うようにすることについては、検出系の構成上極
めて容易である。そして、前述した電極、金属膜、また
は分極反転領域を選択的に組み合わせて電界センサを構
成することも可能である。
【００３４】
【発明の効果】以上述べたように、本発明は、同一基板
上にそれぞれ独立した複数の電界センサヘッドを形成す
るとともに、個々の電界センサヘッドに、それぞれの測
定レンジを備えた特性を持たせることによって、単一構
成でダイナミックレンジを大きくとることができるとい
う効果がある。
上にそれぞれ独立した複数の電界センサヘッドを形成す
るとともに、個々の電界センサヘッドに、それぞれの測
定レンジを備えた特性を持たせることによって、単一構
成でダイナミックレンジを大きくとることができるとい
う効果がある。
【図１】本発明による電界センサの一実施例を説明する
ための図である。
ための図である。
【図２】本発明による電界センサの他の実施例を説明す
るための図である。
るための図である。
【図３】本発明による電界センサのさらに他の実施例を
説明するための図である。
説明するための図である。
【図４】従来の電界センサを説明するための図である。
【図５】電界センサの特性を説明するための図である。
１１ 入力光 １２ ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3 ）結晶基板 １４ 出力光 １５ ロッドアンテナ ５２ 入射光導波路 ５３，５４ 位相シフト光導波路 ５５ 電極 ５６ 出射光導波路 ５７ 入力光ファイバ ５８ 出力光ファイバ ６５ 導線 ７０ 金属膜 ８０ 分極反転領域
Claims (6)
- 【請求項１】 電界強度に応じて透過光の強度を変化さ
せる複数の電界センサヘッドと、該電界センサヘッドに
接続され前記透過光の強度を検出するための光検出手段
とを備え、前記複数の電界センサヘッドは互いに異なる
透過光強度変化率を有し、しかも前記複数の電界センサ
ヘッドは電気光学効果を有する基板上に形成されている
ことを特徴とする電界センサ。 - 【請求項２】 請求項１に記載された電界センサにおい
て、前記電界センサヘッドの各々は、入射光が与えられ
る入射光導波路に結合され該入射光を分岐する一対の位
相シフト光導波路と、該位相シフト光導波路に結合され
前記位相シフト光導波路を合流させる出射光導波路とを
有し、前記一対の位相シフト光導波路のうち少なくとも
一方に沿って電極が形成されており、該電極の長さが前
記電界センサヘッド間で互いに異なることを特徴とする
電界センサ。 - 【請求項３】 請求項１に記載された電界センサにおい
て、前記電界センサヘッドの各々は、入射光が与えられ
る入射光導波路に結合され該入射光を分岐する一対の位
相シフト光導波路と、該位相シフト光導波路に結合され
前記位相シフト光導波路を合流させる出射光導波路とを
有し、前記一対の位相シフト光導波路のうち一方に沿っ
て電界を遮蔽する遮蔽部が形成されており、該遮蔽部の
長さが前記電界センサヘッド間で互いに異なることを特
徴とする電界センサ。 - 【請求項４】 請求項１に記載された電界センサにおい
て、前記電界センサヘッドの各々は、入射光が与えられ
る入射光導波路に結合され該入射光を分岐する一対の位
相シフト光導波路と、該位相シフト光導波路に結合され
前記位相シフト光導波路を合流させる出射光導波路とを
有し、前記一対の位相シフト光導波路の各々に沿って電
界を遮蔽する遮蔽部が形成されており、前記一対の位相
シフト光導波路における前記遮蔽部の長さの差が前記電
界センサヘッド間で互いに異なることを特徴とする電界
センサ。 - 【請求項５】 請求項１に記載された電界センサにおい
て、前記電界センサヘッドの各々は、入射光が与えられ
る入射光導波路に結合され該入射光を分岐する一対の位
相シフト光導波路と、該位相シフト光導波路に結合され
前記位相シフト光導波路を合流させる出射光導波路とを
有し、前記一対の位相シフト光導波路のうち一方に沿っ
て分極方向反転された領域が形成されており、該領域の
長さが前記電界センサヘッド間で互いに異なることを特
徴とする電界センサ。 - 【請求項６】 請求項１に記載された電界センサにおい
て、前記電界センサヘッドの各々は、入射光が与えられ
る入射光導波路に結合され該入射光を分岐する一対の位
相シフト光導波路と、該位相シフト光導波路に結合され
前記位相シフト光導波路を合流させる出射光導波路とを
有し、前記一対の位相シフト光導波路の各々に沿って分
極方向反転された領域が形成されており、前記一対の位
相シフト光導波路における前記領域の長さの差が前記電
界センサヘッド間で互いに異なることを特徴とする電界
センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6093341A JPH07301643A (ja) | 1994-05-02 | 1994-05-02 | 電界センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6093341A JPH07301643A (ja) | 1994-05-02 | 1994-05-02 | 電界センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07301643A true JPH07301643A (ja) | 1995-11-14 |
Family
ID=14079573
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6093341A Pending JPH07301643A (ja) | 1994-05-02 | 1994-05-02 | 電界センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07301643A (ja) |
-
1994
- 1994-05-02 JP JP6093341A patent/JPH07301643A/ja active Pending
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20030122 |