JPH08313577A - 電界センサ - Google Patents
電界センサInfo
- Publication number
- JPH08313577A JPH08313577A JP14962395A JP14962395A JPH08313577A JP H08313577 A JPH08313577 A JP H08313577A JP 14962395 A JP14962395 A JP 14962395A JP 14962395 A JP14962395 A JP 14962395A JP H08313577 A JPH08313577 A JP H08313577A
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- JP
- Japan
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- electric field
- field sensor
- electrodes
- optical waveguide
- resin
- Prior art date
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 温度ドリフトが少なく、しかもセンサ感度の
高い導波路型電界センサの提供を目的とする。 【構成】 ニオブ酸リチウム単結晶基板９上に形成され
た変調電極５間に、誘電率３以下のシリコーン樹脂１２
を塗布し、さらに変調電極全面に半導電性樹脂１３を形
成した導波路型電界センサ。
高い導波路型電界センサの提供を目的とする。 【構成】 ニオブ酸リチウム単結晶基板９上に形成され
た変調電極５間に、誘電率３以下のシリコーン樹脂１２
を塗布し、さらに変調電極全面に半導電性樹脂１３を形
成した導波路型電界センサ。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はＥＭＣ分野で電波や電磁
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に使用される電
界センサに関するものである。
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に使用される電
界センサに関するものである。
【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、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の影響を
受け、誤動作をする危険を常にもっている。従って、Ｅ
ＭＣ分野においては、外部の電磁環境や電気機器に影響
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、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の影響を
受け、誤動作をする危険を常にもっている。従って、Ｅ
ＭＣ分野においては、外部の電磁環境や電気機器に影響
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】従来から、上述のような電磁ノイズの測定
には、大別して３つの方法があり、（１）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方
法、（２）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、（３）
印加される電界強度変化に応じて透過光強度が変化する
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ある。
には、大別して３つの方法があり、（１）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方
法、（２）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、（３）
印加される電界強度変化に応じて透過光強度が変化する
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ある。
【０００４】これらの方法の中で（１）のアンテナを用
いる方法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
ブルの途中からのノイズ混入の恐れがある等の問題があ
ったため、光ファイバを用いた（２）、（３）の方法が
開発されている。
いる方法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
ブルの途中からのノイズ混入の恐れがある等の問題があ
ったため、光ファイバを用いた（２）、（３）の方法が
開発されている。
【０００５】前記（２）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、形状も大きくなってしまう。
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。
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、形状も大きくなってしまう。
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】一方、（３）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。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
とがある。尚、通常導波路型の方がバルク型よりも１０
倍以上検出感度が高い。
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
とがある。尚、通常導波路型の方がバルク型よりも１０
倍以上検出感度が高い。
【０００７】図１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１において、ｃ軸に垂直
に切りだしたニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3）単結晶
基板９上にチタンを拡散して入射光導波路３が形成さ
れ、そこから２本に分岐して位相シフト光導波路４が形
成され、この２本の位相シフト光導波路４が合流、結合
して出射光導波路６が形成されている。入射光導波路３
の入射端には入力光ファイバ２が結合され、出射光導波
路６の出射端には出射光ファイバ７が接続されている。
また、位相シフト光導波路４上には一対の変調電極５が
設置され、リード線１０によりロッドアンテナ１１に接
続されている。
ンサヘッドの構成例を示す。図１において、ｃ軸に垂直
に切りだしたニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3）単結晶
基板９上にチタンを拡散して入射光導波路３が形成さ
れ、そこから２本に分岐して位相シフト光導波路４が形
成され、この２本の位相シフト光導波路４が合流、結合
して出射光導波路６が形成されている。入射光導波路３
の入射端には入力光ファイバ２が結合され、出射光導波
路６の出射端には出射光ファイバ７が接続されている。
また、位相シフト光導波路４上には一対の変調電極５が
設置され、リード線１０によりロッドアンテナ１１に接
続されている。
【０００８】また、入力光１は、入力光ファイバ２から
入射光導波路３に入射した後、位相シフト光導波路４で
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１１により変調電極５に電圧が誘起されて位
相シフト光導波路４中には深さ方向に互いに反対向きの
電界成分が生じる。
入射光導波路３に入射した後、位相シフト光導波路４で
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１１により変調電極５に電圧が誘起されて位
相シフト光導波路４中には深さ方向に互いに反対向きの
電界成分が生じる。
【０００９】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４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６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７に出射する出射光８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。
が生じて位相シフト光導波路４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６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７に出射する出射光８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。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】ニオブ酸リチウム単結
晶基板を用いた導波路型電界センサの場合、結晶基板が
焦電効果を有するため、温度ドリフトを引き起こし、幅
広い環境下での正確な電界測定ができなかった。そのた
め今日では、電極全体に半導電性樹脂（〜数十ＧΩ・
ｍ）を塗布することにより帯電を防止し、温度ドリフト
を低減している。
晶基板を用いた導波路型電界センサの場合、結晶基板が
焦電効果を有するため、温度ドリフトを引き起こし、幅
広い環境下での正確な電界測定ができなかった。そのた
め今日では、電極全体に半導電性樹脂（〜数十ＧΩ・
ｍ）を塗布することにより帯電を防止し、温度ドリフト
を低減している。
【００１１】しかしながら、電極間に半導電性の物質が
混入すると電気容量が増大し、それに伴いセンサ感度が
低下するという問題が生じている。
混入すると電気容量が増大し、それに伴いセンサ感度が
低下するという問題が生じている。
【００１２】従って、本発明の目的は、上記問題点を解
消し、温度特性の良好な、高感度の電界センサを提供す
ることにある。
消し、温度特性の良好な、高感度の電界センサを提供す
ることにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明は、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
成された電界センサヘッドと、電界センサヘッドに接続
された電界受信用アンテナ、光ファイバ及び該光ファイ
バーの一端に接続された光源、透過光を検出するための
光検出器から構成され、前記電界センサヘッドが、電気
光学効果を有する基板上に形成された入射光導波路と、
そこから分岐した二つの位相シフト光導波路と、それが
合流する出射光導波路と、前記分岐された二つの位相シ
フト光導波路の近傍に形成した変調電極からなる電界セ
ンサにおいて、少なくとも前記変調電極間に、誘電率３
以下（０を含まず）の樹脂系接着剤を塗布し、さらに変
調電極全面に半導電性樹脂を塗布することにより上述の
課題の解決をはかった。
界強度に応じて、透過する光の強度が変化するように構
成された電界センサヘッドと、電界センサヘッドに接続
された電界受信用アンテナ、光ファイバ及び該光ファイ
バーの一端に接続された光源、透過光を検出するための
光検出器から構成され、前記電界センサヘッドが、電気
光学効果を有する基板上に形成された入射光導波路と、
そこから分岐した二つの位相シフト光導波路と、それが
合流する出射光導波路と、前記分岐された二つの位相シ
フト光導波路の近傍に形成した変調電極からなる電界セ
ンサにおいて、少なくとも前記変調電極間に、誘電率３
以下（０を含まず）の樹脂系接着剤を塗布し、さらに変
調電極全面に半導電性樹脂を塗布することにより上述の
課題の解決をはかった。
【００１４】
【作用】変調電極全面に半導電性樹脂を塗布すると、セ
ンサヘッドの電気特性、特にキャパシタンスが増大し、
その結果としてセンサヘッドの感度特性を低下させてい
る。これは、電極間に誘電率の高い物質（半導電性樹
脂）が入り込むためと考察される。そこで、本発明者は
これらの事実を踏まえ、変調電極の少なくとも電極間に
誘電率３以下の樹脂系接着剤を塗布した後に変調電極全
面に半導電性樹脂を塗布することにより、センサ感度を
低下させることなく温度特性の良好な電界センサを作製
することを可能とした。
ンサヘッドの電気特性、特にキャパシタンスが増大し、
その結果としてセンサヘッドの感度特性を低下させてい
る。これは、電極間に誘電率の高い物質（半導電性樹
脂）が入り込むためと考察される。そこで、本発明者は
これらの事実を踏まえ、変調電極の少なくとも電極間に
誘電率３以下の樹脂系接着剤を塗布した後に変調電極全
面に半導電性樹脂を塗布することにより、センサ感度を
低下させることなく温度特性の良好な電界センサを作製
することを可能とした。
【００１５】
【実施例】以下、本発明の実施例について図１及び図２
を参照して説明する。尚、図１は本発明を説明するため
の導波路型素子による電界センサヘッドの概略図を示
し、図２は本実施例により作成した電界センサヘッドの
断面図を示す。
を参照して説明する。尚、図１は本発明を説明するため
の導波路型素子による電界センサヘッドの概略図を示
し、図２は本実施例により作成した電界センサヘッドの
断面図を示す。
【００１６】（実施例）図１及び図２に示すようにニオ
ブ酸リチウム単結晶基板９上に、入射光導波路３、その
入射光導波路３より分岐した二つの位相シフト光導波路
４、その二つの位相シフト光導波路４が合流する出射光
導波路６を形成した。また、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１４で全面をコ
ートした上で、位相シフト光導波路４上に一対の変調電
極５を形成し、この変調電極５間に樹脂系接着剤として
誘電率３のシリコーン樹脂１２を塗布した。更に電極上
に半導電性樹脂１３（数十ＧΩ・ｍ）を塗布し、両端の
光導波路に光ファイバ２及び７を接続し、さらに、変調
電極５に電界受信用のロッドアンテナ１１を接続して電
界センサを作製した。
ブ酸リチウム単結晶基板９上に、入射光導波路３、その
入射光導波路３より分岐した二つの位相シフト光導波路
４、その二つの位相シフト光導波路４が合流する出射光
導波路６を形成した。また、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１４で全面をコ
ートした上で、位相シフト光導波路４上に一対の変調電
極５を形成し、この変調電極５間に樹脂系接着剤として
誘電率３のシリコーン樹脂１２を塗布した。更に電極上
に半導電性樹脂１３（数十ＧΩ・ｍ）を塗布し、両端の
光導波路に光ファイバ２及び７を接続し、さらに、変調
電極５に電界受信用のロッドアンテナ１１を接続して電
界センサを作製した。
【００１７】上記作製した電界センサについて、周波数
５００ＭＨｚの電界における最小電界検出感度を測定し
たところ５０ｄＢμＶ／ｍであった。また、温度−１０
〜６０℃に対するセンサ感度変化は３％以内であった。
５００ＭＨｚの電界における最小電界検出感度を測定し
たところ５０ｄＢμＶ／ｍであった。また、温度−１０
〜６０℃に対するセンサ感度変化は３％以内であった。
【００１８】（比較例１）上記実施例にて作製した電界
センサの変調電極間に誘電率３のシリコーン樹脂を誘電
率５のシリコーン樹脂に変えた以外は同様なものを作製
し、上記実施例と同様な条件で最小電界検出感度を測定
した。その結果、５５ｄＢμＶ／ｍであった。また、温
度−１０〜６０℃に対するセンサ感度変化は上記実施例
と同様であった。
センサの変調電極間に誘電率３のシリコーン樹脂を誘電
率５のシリコーン樹脂に変えた以外は同様なものを作製
し、上記実施例と同様な条件で最小電界検出感度を測定
した。その結果、５５ｄＢμＶ／ｍであった。また、温
度−１０〜６０℃に対するセンサ感度変化は上記実施例
と同様であった。
【００１９】（比較例２）上記実施例にて作製した電界
センサの変調電極間に誘電率３のシリコーン樹脂を塗布
しない以外は同様なものを作製し、上記実施例と同様な
条件で最小電界検出感度を測定した。その結果、７０ｄ
ＢμＶ／ｍであった。また、温度−１０〜６０℃に対す
るセンサ感度変化は上記実施例と同様であった。
センサの変調電極間に誘電率３のシリコーン樹脂を塗布
しない以外は同様なものを作製し、上記実施例と同様な
条件で最小電界検出感度を測定した。その結果、７０ｄ
ＢμＶ／ｍであった。また、温度−１０〜６０℃に対す
るセンサ感度変化は上記実施例と同様であった。
【００２０】
【発明の効果】以上説明した実施例及び比較例からもわ
かるように本発明によれば、センサ感度を低下させるこ
となく温度特性を良好にした電界センサを提供すること
ができる。
かるように本発明によれば、センサ感度を低下させるこ
となく温度特性を良好にした電界センサを提供すること
ができる。
【図１】導波路型素子による電界センサヘッドの概略
図。
図。
【図２】本実施例により作成した電界センサヘッドの断
面図。
面図。
１ 入力光 ２ （入力）光ファイバ ３ 入射光導波路 ４ 位相シフト光導波路 ５ 変調電極 ６ 出射光導波路 ７ （出射）光ファイバ ８ 出射光 ９ ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3）単結晶基板 １０ リード線 １１ ロッドアンテナ １２ 誘電率３のシリコーン樹脂 １３ 半導電性樹脂 １４ 二酸化珪素膜
Claims (1)
- 【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電界センサヘッド
と、電界センサヘッドに接続された電界受信用アンテ
ナ、光ファイバ及び該光ファイバーの一端に接続された
光源、透過光を検出するための光検出器から構成され、
前記電界センサヘッドが、電気光学効果を有する基板上
に形成された入射光導波路と、そこから分岐した二つの
位相シフト光導波路と、それが合流する出射光導波路
と、前記分岐された二つの位相シフト光導波路の近傍に
形成した変調電極からなる電界センサにおいて、少なく
とも前記変調電極間に、誘電率３以下（０を含まず）の
樹脂系接着剤を塗布し、さらに前記変調電極全面に半導
電性樹脂を塗布することを特徴とする電界センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14962395A JPH08313577A (ja) | 1995-05-23 | 1995-05-23 | 電界センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14962395A JPH08313577A (ja) | 1995-05-23 | 1995-05-23 | 電界センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08313577A true JPH08313577A (ja) | 1996-11-29 |
Family
ID=15479272
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14962395A Pending JPH08313577A (ja) | 1995-05-23 | 1995-05-23 | 電界センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08313577A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1471377A1 (en) * | 2003-04-24 | 2004-10-27 | Nec Tokin Corporation | Electro-optic modulator |
| CN1325921C (zh) * | 2005-05-27 | 2007-07-11 | 东南大学 | 抗辐射电场微传感器 |
| WO2007104163A1 (en) * | 2006-03-16 | 2007-09-20 | Al-Amin Dhirani | Dielectric sensing method and system |
| US8736287B2 (en) | 2009-03-04 | 2014-05-27 | Universal Nanosensor Technologies Inc. | Conductance detection system and method |
-
1995
- 1995-05-23 JP JP14962395A patent/JPH08313577A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1471377A1 (en) * | 2003-04-24 | 2004-10-27 | Nec Tokin Corporation | Electro-optic modulator |
| US7123784B2 (en) | 2003-04-24 | 2006-10-17 | Seikoh Giken Co., Ltd. | Electro-optic modulator with particular diffused buffer layer |
| CN1325921C (zh) * | 2005-05-27 | 2007-07-11 | 东南大学 | 抗辐射电场微传感器 |
| WO2007104163A1 (en) * | 2006-03-16 | 2007-09-20 | Al-Amin Dhirani | Dielectric sensing method and system |
| US8246910B2 (en) | 2006-03-16 | 2012-08-21 | Universal Nanosensor Technologies Inc. | Dielectric sensing method and system |
| US8736287B2 (en) | 2009-03-04 | 2014-05-27 | Universal Nanosensor Technologies Inc. | Conductance detection system and method |
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