JPH1054849A - 光学式電圧・電界測定センサー - Google Patents
光学式電圧・電界測定センサーInfo
- Publication number
- JPH1054849A JPH1054849A JP8229324A JP22932496A JPH1054849A JP H1054849 A JPH1054849 A JP H1054849A JP 8229324 A JP8229324 A JP 8229324A JP 22932496 A JP22932496 A JP 22932496A JP H1054849 A JPH1054849 A JP H1054849A
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- optical
- optical element
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Abstract
(57)【要約】
【課題】電気光学素子の同じポッケルス効果に対し光学
式電圧・電界センサーの感度を２倍に上げ、また部品点
数を削減することよりコストダウンを図った光学式電圧
・電界測定センサーを提供する。 【解決手段】偏光プリズムと、λ／８板と、電気光学素
子と、ミラーとを光源からみて光軸上に順に配置し、前
記電気光学素子を出射した光源からの測定光をミラーに
て反射せしめ、再び前記電気光学素子を透過させること
により偏光感度を高めたことを特徴とする。
式電圧・電界センサーの感度を２倍に上げ、また部品点
数を削減することよりコストダウンを図った光学式電圧
・電界測定センサーを提供する。 【解決手段】偏光プリズムと、λ／８板と、電気光学素
子と、ミラーとを光源からみて光軸上に順に配置し、前
記電気光学素子を出射した光源からの測定光をミラーに
て反射せしめ、再び前記電気光学素子を透過させること
により偏光感度を高めたことを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は光学式電圧・電界測
定センサーに関し、特に光学系の部品点数を削減しポッ
ケルス効果の感度をあげた光学式電圧・電界測定センサ
ーに関する。
定センサーに関し、特に光学系の部品点数を削減しポッ
ケルス効果の感度をあげた光学式電圧・電界測定センサ
ーに関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、電力系統の大規模化、高度化に伴
ってその系統の計測制御システムの重要性が増し、特に
系の電圧・電流機器が従来の電磁センサから、小型軽量
で絶縁性、無誘導性に優れた光応用の電圧・電流センサ
に切り替えられている。電圧・電界を光学的に測定する
方法としては、ＺｎＴｅ、ＧａＰ、ＬｉＮｂＯ３等の光
学結晶（以下電気光学素子と云う）を用い、電圧の強さ
（電界強度）に比例して電気光学素子の屈折率が変化す
る所謂１次電気光学効果（ポッケルス効果とも云う）を
利用するものが知られている。
ってその系統の計測制御システムの重要性が増し、特に
系の電圧・電流機器が従来の電磁センサから、小型軽量
で絶縁性、無誘導性に優れた光応用の電圧・電流センサ
に切り替えられている。電圧・電界を光学的に測定する
方法としては、ＺｎＴｅ、ＧａＰ、ＬｉＮｂＯ３等の光
学結晶（以下電気光学素子と云う）を用い、電圧の強さ
（電界強度）に比例して電気光学素子の屈折率が変化す
る所謂１次電気光学効果（ポッケルス効果とも云う）を
利用するものが知られている。
【０００３】上記の原理を用いる光−電気センサーとし
ては、図５に示すように測定光が電気光学素子中を一度
だけ通過する１パス法を用いたセンサーが一搬的であ
り、レーザ光源２１より出射した測定光は入射側マルチ
モードファイバ２２を介して偏光子２３に入射し、該偏
光子２３の作用により直線偏光のみが出射される。偏光
子２３より出射した測定光はλ／４板２４に入射し、該
λ／４板２４の作用によって円偏光に変換されて、電気
光学素子２５に入射する。該電気光学素子２５は図に示
すようにその両端に電極２６、２６（透明導電膜）が設
けられており、電圧源２７より前記電極２６、２６に電
圧を印加すると測定光の伝搬方向に対し平行に電界が印
加され、所謂ポッケルス効果により印加電圧に比例して
測定光の偏光成分が変化し楕円偏光になる。前記電気光
学素子２５より出射した測定光は検光子２８に入射し、
前記電気光学素子２５において電圧に比例して強度変調
された偏光成分が抽出される。抽出された測定光は出射
側マルチモードファイバ２９を通り、受光部３０で光−
電気変換された信号を測定することによって、電気光学
素子２５（ポッケルス素子）に印加されている電圧また
は電界を測定することができる。
ては、図５に示すように測定光が電気光学素子中を一度
だけ通過する１パス法を用いたセンサーが一搬的であ
り、レーザ光源２１より出射した測定光は入射側マルチ
モードファイバ２２を介して偏光子２３に入射し、該偏
光子２３の作用により直線偏光のみが出射される。偏光
子２３より出射した測定光はλ／４板２４に入射し、該
λ／４板２４の作用によって円偏光に変換されて、電気
光学素子２５に入射する。該電気光学素子２５は図に示
すようにその両端に電極２６、２６（透明導電膜）が設
けられており、電圧源２７より前記電極２６、２６に電
圧を印加すると測定光の伝搬方向に対し平行に電界が印
加され、所謂ポッケルス効果により印加電圧に比例して
測定光の偏光成分が変化し楕円偏光になる。前記電気光
学素子２５より出射した測定光は検光子２８に入射し、
前記電気光学素子２５において電圧に比例して強度変調
された偏光成分が抽出される。抽出された測定光は出射
側マルチモードファイバ２９を通り、受光部３０で光−
電気変換された信号を測定することによって、電気光学
素子２５（ポッケルス素子）に印加されている電圧また
は電界を測定することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
光−電気センサでは電気光学素子のポッケルス効果が小
さい結晶を用いると、測定感度が低く、且つ部品点数が
多いという欠点があった。本発明は上記欠点を解決する
ためになされたものであり、電気光学素子の同じポッケ
ルス効果に対し光学式電圧・電界センサーの感度を２倍
に上げ、また部品点数を削減することよりコストダウン
を図った光学式電圧・電界測定センサーを提供すること
にある。
光−電気センサでは電気光学素子のポッケルス効果が小
さい結晶を用いると、測定感度が低く、且つ部品点数が
多いという欠点があった。本発明は上記欠点を解決する
ためになされたものであり、電気光学素子の同じポッケ
ルス効果に対し光学式電圧・電界センサーの感度を２倍
に上げ、また部品点数を削減することよりコストダウン
を図った光学式電圧・電界測定センサーを提供すること
にある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明に係る請求項１記載の発明は、偏光プリズム
と、λ／８板と、電気光学素子と、ミラーとを光源から
みて光軸上に順に配置し、前記電気光学素子を出射した
光源からの測定光をミラーにて反射せしめ、再び前記電
気光学素子を透過させることにより偏光感度を高めたこ
とを特徴とする。本発明に係る請求項２記載の発明は、
偏光プリズムと、λ／８板と、電気光学素子とを光源か
らみて光軸上に順に配置し、且つ前記電気光学素子にお
いて前記光源から出射した測定光の伝搬方向に垂直な側
面にミラー膜を付着せしめることにより前記前記電気光
学素子に入射した光源からの測定光をミラー膜にて反射
せしめ、前記電気光学素子内を往復せしめることにより
偏光感度を高めたことを特徴とする。
に本発明に係る請求項１記載の発明は、偏光プリズム
と、λ／８板と、電気光学素子と、ミラーとを光源から
みて光軸上に順に配置し、前記電気光学素子を出射した
光源からの測定光をミラーにて反射せしめ、再び前記電
気光学素子を透過させることにより偏光感度を高めたこ
とを特徴とする。本発明に係る請求項２記載の発明は、
偏光プリズムと、λ／８板と、電気光学素子とを光源か
らみて光軸上に順に配置し、且つ前記電気光学素子にお
いて前記光源から出射した測定光の伝搬方向に垂直な側
面にミラー膜を付着せしめることにより前記前記電気光
学素子に入射した光源からの測定光をミラー膜にて反射
せしめ、前記電気光学素子内を往復せしめることにより
偏光感度を高めたことを特徴とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】以下本発明を図面に示した実施の
形態に基づいて詳細に説明する。図１は本発明に係る光
学式電圧・電界測定センサーにおける光学部の一実施例
を示す模式図である。測定光１は偏光プリズム２に入射
し該偏光プリズムの作用により直線偏光のみを透過す
る。該偏光プリズム２を出射した直線偏光はλ／８板３
に入射し、該λ／８板３に入射した直線偏光はλ／８板
３の作用により楕円偏光に変換され、電気光学素子４に
入射する。該電気光学素子４を透過した測定光１はミラ
ー５に入射し、該ミラー５で反射されて再び電気光学素
子４に入射する。電気光学素子４に電圧もしくは電界が
印加されていると、その電圧に比例して測定光１の偏波
面が変化を受けるが、本発明に係るセンサー光学部で
は、測定光が電気光学素子４内を往復することで光路長
は２倍となり、偏波面の変化を２倍、すなわち測定感度
を２倍にすることができる。偏波面が変化した測定光は
再びλ／８板３に入射し、惰円の膨らむ方向に偏波面が
変化し、その後、偏光プリズム２に入射する。したがっ
て、偏光プリズム２の作用により電圧あるいは電界で変
化した偏光成分のみが抽出され、その光強度で電気光学
素子４に印加した電圧もしくは電界を測定することがで
きる。なお、図中に示す二重丸及び矢印は測定光の偏光
成分の方向を表している。
形態に基づいて詳細に説明する。図１は本発明に係る光
学式電圧・電界測定センサーにおける光学部の一実施例
を示す模式図である。測定光１は偏光プリズム２に入射
し該偏光プリズムの作用により直線偏光のみを透過す
る。該偏光プリズム２を出射した直線偏光はλ／８板３
に入射し、該λ／８板３に入射した直線偏光はλ／８板
３の作用により楕円偏光に変換され、電気光学素子４に
入射する。該電気光学素子４を透過した測定光１はミラ
ー５に入射し、該ミラー５で反射されて再び電気光学素
子４に入射する。電気光学素子４に電圧もしくは電界が
印加されていると、その電圧に比例して測定光１の偏波
面が変化を受けるが、本発明に係るセンサー光学部で
は、測定光が電気光学素子４内を往復することで光路長
は２倍となり、偏波面の変化を２倍、すなわち測定感度
を２倍にすることができる。偏波面が変化した測定光は
再びλ／８板３に入射し、惰円の膨らむ方向に偏波面が
変化し、その後、偏光プリズム２に入射する。したがっ
て、偏光プリズム２の作用により電圧あるいは電界で変
化した偏光成分のみが抽出され、その光強度で電気光学
素子４に印加した電圧もしくは電界を測定することがで
きる。なお、図中に示す二重丸及び矢印は測定光の偏光
成分の方向を表している。
【０００７】また、光−電気センサーの光学部の他の実
施例として、図２に示すように電気光学素子４の一方の
側面（図の右の側面）を鏡面研磨し蒸着等の手段でミラ
ー膜６を付加すことで、図１のミラー５と同様の機能を
果たし、更に部品点数を削減することもできる。なお、
図中の二重丸及び矢印は上記と同様である。
施例として、図２に示すように電気光学素子４の一方の
側面（図の右の側面）を鏡面研磨し蒸着等の手段でミラ
ー膜６を付加すことで、図１のミラー５と同様の機能を
果たし、更に部品点数を削減することもできる。なお、
図中の二重丸及び矢印は上記と同様である。
【０００８】図３は図１に示したセンサー光学部を用い
て光−電気センサーを構成した一実施例であり、図１の
センサー光学部の電気光学素子４に電極６、６を付加し
て電圧源７より電圧を印加するようにし、また測定光１
の光源としてのレーザ光源８と、該レーザ光源８からの
光をセンサー光学部に導くための入射側光ファイバ９
と、光強度測定用の受光部１１及び測定光を受光部１１
に導くための出射側光ファイバ１０とを備えている。上
述の如く構成した光−電気センサーに於いて、レーザ光
源８より出射した測定光は、入射側光ファイバ９に入射
し、該入射側ファイバ９を伝搬して偏光プリズム２に入
射する。該偏光プリズム２を透過することにより直線偏
光に変換にされた測定光はλ／８板３に入射し、該λ／
８板３で測定光は楕円偏光に変換される。その後、λ／
８板３を出射した測定光は電気光学素子４に入射し、該
電気光学素子４を伝搬した測定光はミラー５で反射さ
れ、再び電気光学素子４に入射し該電気光学素子４の光
路を伝搬する。この時、電気光学素子４に電圧源７の電
圧を電極６、６に印加してあると、測定光の偏波面は電
極６、６に印加した電圧に比例して前記偏波面が変化す
る。
て光−電気センサーを構成した一実施例であり、図１の
センサー光学部の電気光学素子４に電極６、６を付加し
て電圧源７より電圧を印加するようにし、また測定光１
の光源としてのレーザ光源８と、該レーザ光源８からの
光をセンサー光学部に導くための入射側光ファイバ９
と、光強度測定用の受光部１１及び測定光を受光部１１
に導くための出射側光ファイバ１０とを備えている。上
述の如く構成した光−電気センサーに於いて、レーザ光
源８より出射した測定光は、入射側光ファイバ９に入射
し、該入射側ファイバ９を伝搬して偏光プリズム２に入
射する。該偏光プリズム２を透過することにより直線偏
光に変換にされた測定光はλ／８板３に入射し、該λ／
８板３で測定光は楕円偏光に変換される。その後、λ／
８板３を出射した測定光は電気光学素子４に入射し、該
電気光学素子４を伝搬した測定光はミラー５で反射さ
れ、再び電気光学素子４に入射し該電気光学素子４の光
路を伝搬する。この時、電気光学素子４に電圧源７の電
圧を電極６、６に印加してあると、測定光の偏波面は電
極６、６に印加した電圧に比例して前記偏波面が変化す
る。
【０００９】偏波面が変化した測定光が再びλ／８板３
に入射すると、該λ／８板３の作用により偏波面を惰円
の膨らむ方向に変化させ、測定光は偏光プリズム２に入
射する。偏光プリズム２の作用により、電極６、６に印
加した電圧よって変化した偏光成分のみが抽出され、出
射側光ファイバ１０に入射し、このファイバ１０を伝搬
した測定光を受光部１１で電圧として読みとり、光強度
の変化量で電圧あるいは電界を測定することができる。
に入射すると、該λ／８板３の作用により偏波面を惰円
の膨らむ方向に変化させ、測定光は偏光プリズム２に入
射する。偏光プリズム２の作用により、電極６、６に印
加した電圧よって変化した偏光成分のみが抽出され、出
射側光ファイバ１０に入射し、このファイバ１０を伝搬
した測定光を受光部１１で電圧として読みとり、光強度
の変化量で電圧あるいは電界を測定することができる。
【００１０】図４は光−電気センサー構成の他の実施例
であり、本発明に係る図２に示した部品点数を減らした
センサー光学部を用い、測定光１の光源としてのレーザ
光源８と、入射側光ファイバ９と、出射側光ファイバ１
０と、受光部１１とを付加して構成した光学式電圧・電
界測定センサーである。その作用は図３で説明したもの
と同様である。
であり、本発明に係る図２に示した部品点数を減らした
センサー光学部を用い、測定光１の光源としてのレーザ
光源８と、入射側光ファイバ９と、出射側光ファイバ１
０と、受光部１１とを付加して構成した光学式電圧・電
界測定センサーである。その作用は図３で説明したもの
と同様である。
【００１１】
【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成した
ので、電気光学素子のポッケルス効果が小さい結晶でも
感度が良く測定できると共に、部品点数を削減すること
ができ、光学式電圧・電界センサーを構成する上で小型
化、低コスト化を実現する上で著しい効果を奏す。
ので、電気光学素子のポッケルス効果が小さい結晶でも
感度が良く測定できると共に、部品点数を削減すること
ができ、光学式電圧・電界センサーを構成する上で小型
化、低コスト化を実現する上で著しい効果を奏す。
【図１】本発明に係る光学式電圧・電界測定センサーの
光学部の構成を示す図である。
光学部の構成を示す図である。
【図２】本発明に係る他の光学式電圧・電界測定センサ
ーの光学部の構成を示す図である。
ーの光学部の構成を示す図である。
【図３】本発明に係る光学式電圧・電界測定センサーの
一実施例の構成を示す図である。
一実施例の構成を示す図である。
【図４】本発明に係る光学式電圧・電界測定センサーの
他の実施例の構成を示す図である。
他の実施例の構成を示す図である。
【図５】従来の光学式電圧・電界測定センサーの構成を
示す図である。
示す図である。
１ 測定光 ２ 偏光プリズム ３ λ／８板 ４ 電気光学素子 ５ ミラー ６ ミラー膜 ７ 電圧源 ８ レザー光源 ９ 入射側ファイバー １０ 出射側ファイバー １１ 受光部
Claims (2)
- 【請求項１】 偏光プリズムと、λ／８板と、電気光学
素子と、ミラーとを光源からみて光軸上に順に配置し、
前記電気光学素子を出射した光源からの測定光をミラー
にて反射せしめ、再び前記電気光学素子を透過させるこ
とにより偏光感度を高めたことを特徴とする光学式電圧
・電界測定センサー光学部。 - 【請求項２】 偏光プリズムと、λ／８板と、電気光学
素子とを光源からみて光軸上に順に配置し、且つ前記電
気光学素子において前記光源から出射した測定光の伝搬
方向に垂直な側面にミラー膜を付着せしめることにより
前記前記電気光学素子に入射した光源からの測定光をミ
ラー膜にて反射せしめ、前記電気光学素子内を往復せし
めることにより偏光感度を高めたことを特徴とする光学
式電圧・電界測定センサー光学部。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8229324A JPH1054849A (ja) | 1996-08-12 | 1996-08-12 | 光学式電圧・電界測定センサー |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8229324A JPH1054849A (ja) | 1996-08-12 | 1996-08-12 | 光学式電圧・電界測定センサー |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1054849A true JPH1054849A (ja) | 1998-02-24 |
Family
ID=16890373
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8229324A Pending JPH1054849A (ja) | 1996-08-12 | 1996-08-12 | 光学式電圧・電界測定センサー |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1054849A (ja) |
-
1996
- 1996-08-12 JP JP8229324A patent/JPH1054849A/ja active Pending
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