JPS5918923A - 複屈折測定装置 - Google Patents
複屈折測定装置Info
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- JPS5918923A JPS5918923A JP57127658A JP12765882A JPS5918923A JP S5918923 A JPS5918923 A JP S5918923A JP 57127658 A JP57127658 A JP 57127658A JP 12765882 A JP12765882 A JP 12765882A JP S5918923 A JPS5918923 A JP S5918923A
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- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/03—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on ceramics or electro-optical crystals, e.g. exhibiting Pockels effect or Kerr effect
-
- G—PHYSICS
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- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R15/00—Details of measuring arrangements of the types provided for in groups G01R17/00 - G01R29/00, G01R33/00 - G01R33/26 or G01R35/00
- G01R15/14—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks
- G01R15/24—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using light-modulating devices
- G01R15/241—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using light-modulating devices using electro-optical modulators, e.g. electro-absorption
- G01R15/242—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using light-modulating devices using electro-optical modulators, e.g. electro-absorption based on the Pockels effect, i.e. linear electro-optic effect
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
ａ 技術分野
本発明はポッケルス効果等の電気光学効果を用いて電界
、 １［圧等を計測する装置に係り、特に電気光学効果
の複屈折位相差を検出する複屈折測定装置に関する。
、 １［圧等を計測する装置に係り、特に電気光学効果
の複屈折位相差を検出する複屈折測定装置に関する。
ｂ 発明の技術的背景及びその問題点
高ＰｉＣ圧機器の電圧を計測するため、被測定電圧によ
り生じた電界を利用し、この電界の強よさによって電気
光学物質の複屈折の位相差が変化する現象を把えて電圧
を検出する技術がある。
り生じた電界を利用し、この電界の強よさによって電気
光学物質の複屈折の位相差が変化する現象を把えて電圧
を検出する技術がある。
この技術は従来の計器用変成器による電圧検出に比し、
絶縁性が優ぐれ、電界を乱だしたりすることもなく、又
、周波数特性が優ぐれていると云う特長がある。
絶縁性が優ぐれ、電界を乱だしたりすることもなく、又
、周波数特性が優ぐれていると云う特長がある。
しかしながら、従来の複屈折の変化を検出する方法は光
強度の振幅で検出しており、光路中の損失の影響を受け
、又計測電圧に比例した検出量が得られない欠点がある
他に、光強度」辰幅をフォトダイオード等の光電気変換
器で電気信号に変換する過程で、温度等のドリフトの影
響で高精度の検出が、困難な状況である。
強度の振幅で検出しており、光路中の損失の影響を受け
、又計測電圧に比例した検出量が得られない欠点がある
他に、光強度」辰幅をフォトダイオード等の光電気変換
器で電気信号に変換する過程で、温度等のドリフトの影
響で高精度の検出が、困難な状況である。
こ＼で、従来、最も利用されている電気光学効果の複屈
折の変化を検出する方式を第１図によって説ψ」シ、そ
の欠点を述べる。
折の変化を検出する方式を第１図によって説ψ」シ、そ
の欠点を述べる。
第１図のレーザ光源ｌは単一周波数ωで、光電磁波の電
界ｌ）１が、Ｘ軸力きり４５°の方位角を持つ偏波面内
で１辰動する直線偏光Ｅ１を出射し、その光線は波長板
４を通り、検光子５を通りフォトダイオード６に達する
。今、第１図のようなＺ軸と直交する直角座標軸をｘ、
ｙ軸とする。
界ｌ）１が、Ｘ軸力きり４５°の方位角を持つ偏波面内
で１辰動する直線偏光Ｅ１を出射し、その光線は波長板
４を通り、検光子５を通りフォトダイオード６に達する
。今、第１図のようなＺ軸と直交する直角座標軸をｘ、
ｙ軸とする。
電気光学物質２に第１図に示すように測定電圧３の回圧
Ｖを加わえると、図示のようにＸ軸方向に電昇ぞ、＝Ｖ
／Ｌが発生する。こ＼でＬは物質２のＺ １ｌｉｌ１１
方向の長さである。この電界ｅ７．により、物Ｊｊ１２
は複屈折性を示しＸ軸方向の電界成分Ｅｘを持つ直線偏
光Ｅｘに対する屈折率ｎｘがｎ十Δｎ／２に、ｙＩＩｉ
１１１方向の電界成分Ｅｙを持つ＠線偏光、ｔ＞ｙに対
する屈折率ｎｙがｎ−Δ１】／２となる。こ＼でｎ ｌ
−、ｉ：電昇ｅ２＝０のときの物質２の屈折率でこのと
きｎｘ＝ｎｙとなる。、１ｌｌｎは物質２がポッケルス
効果を持つとき電界ｅ７．に比例し、Δｎ −ｋ ｅ２
となる。尚、比測定ｌ！ｉｋはポッケルス効果物質２の
伺料で決まる定数である。
Ｖを加わえると、図示のようにＸ軸方向に電昇ぞ、＝Ｖ
／Ｌが発生する。こ＼でＬは物質２のＺ １ｌｉｌ１１
方向の長さである。この電界ｅ７．により、物Ｊｊ１２
は複屈折性を示しＸ軸方向の電界成分Ｅｘを持つ直線偏
光Ｅｘに対する屈折率ｎｘがｎ十Δｎ／２に、ｙＩＩｉ
１１１方向の電界成分Ｅｙを持つ＠線偏光、ｔ＞ｙに対
する屈折率ｎｙがｎ−Δ１】／２となる。こ＼でｎ ｌ
−、ｉ：電昇ｅ２＝０のときの物質２の屈折率でこのと
きｎｘ＝ｎｙとなる。、１ｌｌｎは物質２がポッケルス
効果を持つとき電界ｅ７．に比例し、Δｎ −ｋ ｅ２
となる。尚、比測定ｌ！ｉｋはポッケルス効果物質２の
伺料で決まる定数である。
したがって、直線偏光Ｅｘと直線偏光Ｅｙが長さＬの物
質２を通過すると、ＥｘとＥｙ間で次の光の位相差γが
生ずる。
質２を通過すると、ＥｘとＥｙ間で次の光の位相差γが
生ずる。
ｒ＝＝−ｊ−（ｎｘ −ｎｙ ） Ｌ
＝−ΔｎＬ
八
くして、位相差ｒを測ることによって、電界ｅ２または
′ｔＩｆ圧Ｖを以下に述べる方法により計測することが
できる。
′ｔＩｆ圧Ｖを以下に述べる方法により計測することが
できる。
今レーザ光のの直線偏光Ｅ１の搗幅をａ１光の周波数を
ωとすれば、Ｅ、 ＝ ａｃＪ”’で方位角４５℃偏波
面内を撮動している。このＥｌのＸ＋ ＹＭ成分Ｅｘ、
Ｂｙは で与えられる。このような電界成分Ｅｘ、Ｅｙがボッケ
ルセル２を通ると、その複屈折作用により、次の位相差
γを発生する行列の作用を受け、出力側のＸ軸、ｙＩｉ
ｌ１１１方向の電界Ｅｘ 、 Ｅｙがセル２の出射面し
たがってＬｘ’＋Ｌ：ｙ’は位相差がγだけあるので、
第１図に示すようにＪ’ｔＸ’Ｈ１’３”は隋円偏光波
となる。
ωとすれば、Ｅ、 ＝ ａｃＪ”’で方位角４５℃偏波
面内を撮動している。このＥｌのＸ＋ ＹＭ成分Ｅｘ、
Ｂｙは で与えられる。このような電界成分Ｅｘ、Ｅｙがボッケ
ルセル２を通ると、その複屈折作用により、次の位相差
γを発生する行列の作用を受け、出力側のＸ軸、ｙＩｉ
ｌ１１１方向の電界Ｅｘ 、 Ｅｙがセル２の出射面し
たがってＬｘ’＋Ｌ：ｙ’は位相差がγだけあるので、
第１図に示すようにＪ’ｔＸ’Ｈ１’３”は隋円偏光波
となる。
入
このＥｘ／、ｂＹ’が一波長板４を通過すると、次の位
相差９０°を発生する行列の作用を受けた、出力仙人 のＸ軸、Ｘ軸方向の電界ＩＣｘ″、 Ｊ、＞ｙ“ を−
仮４の出射面に出力する。すなわち、 Ｓ／２ したがって、Ｅｘ″、Ｅｙ″け位相差がγ−二であるの
で、第１図に示すような隋円偏光波となる。検光子５は
このＥｘ“、Ｅｙ“成分の中、Ｘ１ｆｉ１１から４５°
の方位角の偏波面の電界成分Ｅ ４５°のみを通過させ
る。したがってＪ３４５°は、 γ 、 ｊωｔ ＝ａψＳ（−＋−）ｅ ・・・・・・・・・・・
・ （５）４ この電界成分Ｅ ４５はフォトダイオード６に入射する
。フォトダイオード６は光強度ＩＢ−＋５ ｌ ２ に
比例した電気信号工に変換する 即ち、検出量工は次式で力えられる。
相差９０°を発生する行列の作用を受けた、出力仙人 のＸ軸、Ｘ軸方向の電界ＩＣｘ″、 Ｊ、＞ｙ“ を−
仮４の出射面に出力する。すなわち、 Ｓ／２ したがって、Ｅｘ″、Ｅｙ″け位相差がγ−二であるの
で、第１図に示すような隋円偏光波となる。検光子５は
このＥｘ“、Ｅｙ“成分の中、Ｘ１ｆｉ１１から４５°
の方位角の偏波面の電界成分Ｅ ４５°のみを通過させ
る。したがってＪ３４５°は、 γ 、 ｊωｔ ＝ａψＳ（−＋−）ｅ ・・・・・・・・・・・
・ （５）４ この電界成分Ｅ ４５はフォトダイオード６に入射する
。フォトダイオード６は光強度ＩＢ−＋５ ｌ ２ に
比例した電気信号工に変換する 即ち、検出量工は次式で力えられる。
■＝１１コ４５１２＝ ２２ｃｏｓ２（−＋−）８・
″ ”” −（１−ｓｉｎｒ） ・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・ （６）（６）式よ
り、第１図の方式では、検出量■はγに比例ぜす、（１
１式の測定電圧Ｖに比例するγを求め求めるような計算
機構を必要とする欠点を持つ。
″ ”” −（１−ｓｉｎｒ） ・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・ （６）（６）式よ
り、第１図の方式では、検出量■はγに比例ぜす、（１
１式の測定電圧Ｖに比例するγを求め求めるような計算
機構を必要とする欠点を持つ。
またγが３６０° 変化する毎に検出量■が同じ値をと
るのて、γの柳川範囲が±１８００以内しか、測定でき
１ｊい欠点を持つ。
るのて、γの柳川範囲が±１８００以内しか、測定でき
１ｊい欠点を持つ。
ね１】図の最も重大な欠点は光強Ｉ！ｙｌＥ４５Ｉ２を
フォトダイオード６て′市１気信号に変換する過程てド
リフトが発生することである。一般にフォトダイオード
６の暗電流が（６）式の１に加わり、該暗電流が温度と
共にドリフトし、６１１ｊ定誤差を発生する。又、（６
）式のｒが一定の時でもレーザ光源１の振幅ａが変化す
ると（６）式より１が変化するので、レーザ光源の出力
は一定でＩＳけノ１．ば誤差を発生する。又光路中の）
’（Ｓ ｊ損失の変化も誤差を発生する。
フォトダイオード６て′市１気信号に変換する過程てド
リフトが発生することである。一般にフォトダイオード
６の暗電流が（６）式の１に加わり、該暗電流が温度と
共にドリフトし、６１１ｊ定誤差を発生する。又、（６
）式のｒが一定の時でもレーザ光源１の振幅ａが変化す
ると（６）式より１が変化するので、レーザ光源の出力
は一定でＩＳけノ１．ば誤差を発生する。又光路中の）
’（Ｓ ｊ損失の変化も誤差を発生する。
Ｃ発明の目的
本発明の目的は上記従来方式の欠点を克服するために検
出方式に光へテロダイン方式を用い、検出′？「、気信
号の位相が４測電界等に比例することから光伝送損失及
び光１匠気変換器のドリフトに無関係に′電昇等の検出
ができる高８１１度の抜力１（折測定装置を提供するこ
とにある。
出方式に光へテロダイン方式を用い、検出′？「、気信
号の位相が４測電界等に比例することから光伝送損失及
び光１匠気変換器のドリフトに無関係に′電昇等の検出
ができる高８１１度の抜力１（折測定装置を提供するこ
とにある。
（ｌ 発明の概要
本発明は二層波数のレーザによる第１の周波数Ｖ直線偏
光波と、これと直交する第２の１周波数の直線偏光波を
、電界等により複屈折位相差を持つ複屈折物質を介して
通過さぜ、その通過光の所定の方位角の直線偏光成分を
抽出する検光子と、前記直線偏光成分を第１の電気信号
に変換する光電変換器と、前記第１の電気信号から前記
電界等の複屈折位相差により位相変調された前記第１の
周波数と前記第２の周波数の差の周波数の第２の電気信
号を得る手段と、前記第２の電気信号から前記複屈折位
相差に比例した前記電界等の信号を得る検出手段を設け
たことを特徴とする複屈折測定装置である。
光波と、これと直交する第２の１周波数の直線偏光波を
、電界等により複屈折位相差を持つ複屈折物質を介して
通過さぜ、その通過光の所定の方位角の直線偏光成分を
抽出する検光子と、前記直線偏光成分を第１の電気信号
に変換する光電変換器と、前記第１の電気信号から前記
電界等の複屈折位相差により位相変調された前記第１の
周波数と前記第２の周波数の差の周波数の第２の電気信
号を得る手段と、前記第２の電気信号から前記複屈折位
相差に比例した前記電界等の信号を得る検出手段を設け
たことを特徴とする複屈折測定装置である。
ｅ 発明の実施例
本発明の光学系の構成を第２図に示す。三周波数レーザ
７は第２図に示すようｉＣｘ軸方向に直線偏光した光周
波数ω」−Δωの電界Ｅｘとｙ軸方向に直線偏光した光
周波数ωの電界Ｅｙを持つ光線を２軸方向に出射する。
７は第２図に示すようｉＣｘ軸方向に直線偏光した光周
波数ω」−Δωの電界Ｅｘとｙ軸方向に直線偏光した光
周波数ωの電界Ｅｙを持つ光線を２軸方向に出射する。
このような三周波数レーザ７、としてはゼーマン効果を
利用したものが市販されて居り、Δωは２π×１．２
ｘ １０６（ｖａｄ ／ ｓ ）程度であるので高速
のフォトダイオードはこのΔωの周波数に十分応答でき
る。またゼーマン効果以外の三周波数レーザとしては仔
通の横方向単一モードレーザの縦モードが二層波数ωと
ω十Δωの光を発振し、ωとω」−Δωの周波数の光が
互いに直角に直線偏光している事実を利用できる。また
は、単一周波数ωのレーザ光からブラッグセル等の光周
波数シフターでω」−Δωの周波数を作る方法を採用す
ることも可能である。
利用したものが市販されて居り、Δωは２π×１．２
ｘ １０６（ｖａｄ ／ ｓ ）程度であるので高速
のフォトダイオードはこのΔωの周波数に十分応答でき
る。またゼーマン効果以外の三周波数レーザとしては仔
通の横方向単一モードレーザの縦モードが二層波数ωと
ω十Δωの光を発振し、ωとω」−Δωの周波数の光が
互いに直角に直線偏光している事実を利用できる。また
は、単一周波数ωのレーザ光からブラッグセル等の光周
波数シフターでω」−Δωの周波数を作る方法を採用す
ることも可能である。
以上述べたような方法の直線偏光が互いに直交した三周
波数レーザ７の光線はＺ軸方向に進み、ビームスプリッ
タ８て２分され、一方は第２図の電界成分Ｊ！８Ｘ、Ｅ
ｙとなって電気光学効果を持つボッケルセル１１を通過
し、検光子１２を通ってフォトダイオード１３に達する
。他方の光線はビームスビリツタ８から検光子９を通っ
てフォトダイオード１０に達する。
波数レーザ７の光線はＺ軸方向に進み、ビームスプリッ
タ８て２分され、一方は第２図の電界成分Ｊ！８Ｘ、Ｅ
ｙとなって電気光学効果を持つボッケルセル１１を通過
し、検光子１２を通ってフォトダイオード１３に達する
。他方の光線はビームスビリツタ８から検光子９を通っ
てフォトダイオード１０に達する。
ビームスプリッタ８から出た一方の光線の電界成分Ｅｘ
、Ｂｙの振幅が共に−とすれば、Ｅｘ、Ｅｙは（力Ｊ「 式で馬えりれる。
、Ｂｙの振幅が共に−とすれば、Ｅｘ、Ｅｙは（力Ｊ「 式で馬えりれる。
（７）式の電界成分Ｅｘ 、 Ｅｙが複屈折位相差γを
持つボッケルセル１１を通過すると、その出射側のｘ
１ｉ＋Ｉ＋方向、ｙ ＋Ｉｌ＋方向の電界成分Ｅｘ’
、Ｂｙ’は次式で与えられる。
持つボッケルセル１１を通過すると、その出射側のｘ
１ｉ＋Ｉ＋方向、ｙ ＋Ｉｌ＋方向の電界成分Ｅｘ’
、Ｂｙ’は次式で与えられる。
検光子１２はこの＆’、Ｅ３／’成分の中、Ｘ ＋ｌ’
ｌｌｌが６４５゜の方位角の偏波面の電界成分Ｅ４５の
みを通過させる。したがってＥ４５は ｊδＪωｔ 、、、１Ｅ４５°ｌｅ ｅ が得られる。
ｌｌｌが６４５゜の方位角の偏波面の電界成分Ｅ４５の
みを通過させる。したがってＥ４５は ｊδＪωｔ 、、、１Ｅ４５°ｌｅ ｅ が得られる。
この電界成分Ｅ４５はフォトダイオード」３に入射する
。フォトダイオード１３は光強度ＩＥ４５１２ に比例
した電気信号Ｉｘに変換する。したがって電気信号Ｉｘ
は とのＩｘのΔω周波数成分を電気フィルタで抽出すれば
、複／＋Ｇ折位相差γで位相変調された周波数Δωの電
気信号が得しれる。このように尤の三周波数ωとω十Δ
ωより差周波数Δω酸成分取り出す技術は光スパーヘテ
ロダイン検出と云われている。
。フォトダイオード１３は光強度ＩＥ４５１２ に比例
した電気信号Ｉｘに変換する。したがって電気信号Ｉｘ
は とのＩｘのΔω周波数成分を電気フィルタで抽出すれば
、複／＋Ｇ折位相差γで位相変調された周波数Δωの電
気信号が得しれる。このように尤の三周波数ωとω十Δ
ωより差周波数Δω酸成分取り出す技術は光スパーヘテ
ロダイン検出と云われている。
第２図のビームスプリッタ８から検光子９に向う他方の
光線も第２図のＥｘ 、Ｅｙと同じように、直線側）Ｙ
＝が互いに直交した三周波数レーザ光で、検光子９はＸ
軸から４５０の方位角の直線偏光を通過するように配置
する。
光線も第２図のＥｘ 、Ｅｙと同じように、直線側）Ｙ
＝が互いに直交した三周波数レーザ光で、検光子９はＸ
軸から４５０の方位角の直線偏光を通過するように配置
する。
したがって検光子９カ）ら出射する直線偏光の電界Ｅｒ
ｅｆけ次式で与えられる。
ｅｆけ次式で与えられる。
ｊδ′ ｊωｔ
＝ｌＥｒｅｆｌｅ −ｅ
但し、
１＋ＣＯ３Δωｔ
との′電界Ｅｒｅｆの光線はフォトダイオ−１−’ １
０に入射する。フォトダイオード１０は光強度Ｉ Ｅｒ
ｅｆ １２に比例した電気信号１ｒｅｆに変換する。し
たがって１ｒｅｆは このＩｒｅｆのΔω周波数成分のみ抽出すれば基準位相
の周波数Δωの電気信号が得られる。
０に入射する。フォトダイオード１０は光強度Ｉ Ｅｒ
ｅｆ １２に比例した電気信号１ｒｅｆに変換する。し
たがって１ｒｅｆは このＩｒｅｆのΔω周波数成分のみ抽出すれば基準位相
の周波数Δωの電気信号が得られる。
火ρζ本発明の↑ぜ子回路系を第３図に示す。またその
タイミング図を第４図に示す。第２図のフ第１・ダイオ
ード１０ 、１３を再び第３図のフォトダイオ−ｌ’ｌ
ｏ 、 １３によって示す。（Ｉａ式で与えられるフォ
トダイオードＪ、Ｏの基準信号Ｉｒｅ４の周波数成分Δ
ωがフィルタ１４で抽出され、その出力ａは第４図（ａ
）のような直ｂｉコ分のない完全な正弦波となる。この
出力ａはシュミットトリガ１６で波形整形さノｔ１ 出
力ａがＯｖを負から正に横切る時点で３段カウンタ１８
をトリガする。３段カウンタ１８は第４図（ｂ）に示す
ように、トリガされる毎に１，２．３の状態なくり返え
し、状態が、３から１に変化する時第４図（Ｃ）に示す
ような出力Ｃを出ず。この出力Ｃはフリップフロップ２
０をリセットする。
タイミング図を第４図に示す。第２図のフ第１・ダイオ
ード１０ 、１３を再び第３図のフォトダイオ−ｌ’ｌ
ｏ 、 １３によって示す。（Ｉａ式で与えられるフォ
トダイオードＪ、Ｏの基準信号Ｉｒｅ４の周波数成分Δ
ωがフィルタ１４で抽出され、その出力ａは第４図（ａ
）のような直ｂｉコ分のない完全な正弦波となる。この
出力ａはシュミットトリガ１６で波形整形さノｔ１ 出
力ａがＯｖを負から正に横切る時点で３段カウンタ１８
をトリガする。３段カウンタ１８は第４図（ｂ）に示す
ように、トリガされる毎に１，２．３の状態なくり返え
し、状態が、３から１に変化する時第４図（Ｃ）に示す
ような出力Ｃを出ず。この出力Ｃはフリップフロップ２
０をリセットする。
一方、００）式で与えられる位相が複屈折位相差ン゛で
位相変Ｗ１′４されノこフォトダイオード１３の電気信
号ＩｘのΔω周波数成分がフィルタ１５で抽出されその
出力ｄは第４図（（１）の正弦波とＩＳる。該出力ｄは
シュミツｌ−１−ＩＪガ１７で出力ｄがＯｖを負から正
に横切る時点で３段カウンタ１９をトリガする。とのカ
ウンタ１９も第４図（ｅ）に示すように、トリガさノす
るＩＵに１．２．１の状態をくり返えし、状態が３がり
〜／に変化するｌ侍 ８Ｂ ４図（ｆ）に示すような、
出力ｆを出し、この出力ｆｉよフリップフロップ２ｏヲ
セントする。
位相変Ｗ１′４されノこフォトダイオード１３の電気信
号ＩｘのΔω周波数成分がフィルタ１５で抽出されその
出力ｄは第４図（（１）の正弦波とＩＳる。該出力ｄは
シュミツｌ−１−ＩＪガ１７で出力ｄがＯｖを負から正
に横切る時点で３段カウンタ１９をトリガする。とのカ
ウンタ１９も第４図（ｅ）に示すように、トリガさノす
るＩＵに１．２．１の状態をくり返えし、状態が３がり
〜／に変化するｌ侍 ８Ｂ ４図（ｆ）に示すような、
出力ｆを出し、この出力ｆｉよフリップフロップ２ｏヲ
セントする。
したがって、第４図（７）に示すように、フリップフロ
ップＷがリセットしている期間は４πゴ（）示す如く、
セットしている時、２ｖｏの電圧を、リセットしている
時、−Ｖｏの電圧を出力しＩＬｃより成る低域通過フィ
ルタ２ｊを介して平均直６１ｎ奄１ｆＶを出力し、こｈ
が検出イ直となる。
ップＷがリセットしている期間は４πゴ（）示す如く、
セットしている時、２ｖｏの電圧を、リセットしている
時、−Ｖｏの電圧を出力しＩＬｃより成る低域通過フィ
ルタ２ｊを介して平均直６１ｎ奄１ｆＶを出力し、こｈ
が検出イ直となる。
血流平均電圧Ｖは
となり、完全に腹屈折位相差γに比例した′（６圧が検
出１直Ｖとしてイ杯しれる。
出１直Ｖとしてイ杯しれる。
Ｃｌａｌ式より、本発明の方式ではヘテ［７ダイン差周
波数Δωが変化しても検出値ＶＫ誤差を生じない長所が
ある。
波数Δωが変化しても検出値ＶＫ誤差を生じない長所が
ある。
又、第３図の構成に於いては電気信号Ｉｒｅｆ、 Ｉｘ
の直流分はフィルタ１４ 、１５でカットされるので、
フォトダイオ−１’ １０ 、１３のドリフトは精度に
影響しない。また（１０） 、 ａ急で与えられるＩｒ
ｅｆ、 ＩｘのΔω構成、６ 、１７がＯｖ点を検出す
るのでレーザ７の光出力変動は誤差とならない。又光路
中の光損失の変動も誤差とならない。
の直流分はフィルタ１４ 、１５でカットされるので、
フォトダイオ−１’ １０ 、１３のドリフトは精度に
影響しない。また（１０） 、 ａ急で与えられるＩｒ
ｅｆ、 ＩｘのΔω構成、６ 、１７がＯｖ点を検出す
るのでレーザ７の光出力変動は誤差とならない。又光路
中の光損失の変動も誤差とならない。
また、第３図の構成では位相差γが±３πｒａｄの範囲
の検出能力を持つ。検出範囲は第３図のカウンタ１．８
、１９の段数を増やすことによ（ハいくりても）曽力
１１できる。
の検出能力を持つ。検出範囲は第３図のカウンタ１．８
、１９の段数を増やすことによ（ハいくりても）曽力
１１できる。
本発明はポッケルス効果に限りず複屈折位相差と相関関
係を有する物理量の測定装置に応用する仁とが可能であ
る。
係を有する物理量の測定装置に応用する仁とが可能であ
る。
ｆ 他の実施例
第５図に本発明の他の実施例を示す。第５図は温度、圧
力、歪電界、磁界、電圧、′ＴＪＬ流等の種々の諸物」
１貸を計Ｕ＋＋＋する装置である。
力、歪電界、磁界、電圧、′ＴＪＬ流等の種々の諸物」
１貸を計Ｕ＋＋＋する装置である。
三周波数レーザ７は直線偏光が互いに直交した三周波数
の光線を出し、この光線はビームスプリッタ８で２分さ
れ一方はレンズ系２２を通って、光ファイド囚へ入射す
る。この入射光１ｉ！はファイバ消を通って、他のレン
ズ不易を通り検光子】２を通ってフォトダイオード１３
へ達し、電気信号Ｉｘに変換さ九る。ビームスプリッタ
８よりの他方の光線は、検光子９を通り、フォトダイオ
ードＩＯＫ達し、基準位相信号Ｉｒｅｆに変換される。
の光線を出し、この光線はビームスプリッタ８で２分さ
れ一方はレンズ系２２を通って、光ファイド囚へ入射す
る。この入射光１ｉ！はファイバ消を通って、他のレン
ズ不易を通り検光子】２を通ってフォトダイオード１３
へ達し、電気信号Ｉｘに変換さ九る。ビームスプリッタ
８よりの他方の光線は、検光子９を通り、フォトダイオ
ードＩＯＫ達し、基準位相信号Ｉｒｅｆに変換される。
第５図中のレーザ７、ビームスプリンタ８、検光子９，
１２、フォトダイオード１０ 、１３は第３図の同一番
号の構成要素と同じ作用をするので説明を省略する。
１２、フォトダイオード１０ 、１３は第３図の同一番
号の構成要素と同じ作用をするので説明を省略する。
さて、光ファイバ囚は単一モードファイバ、マルチモー
ドファイバー、偏波面保存ファイバ等を使うことができ
る。こノｔらのファイバはファイバに影響を与える外囲
温ｊ屍、ファイバに応用、歪を発生させる圧力、歪、あ
るいは、ファイバ材に磁歪物質、！歪物質をコートする
こと（支）より磁界。
ドファイバー、偏波面保存ファイバ等を使うことができ
る。こノｔらのファイバはファイバに影響を与える外囲
温ｊ屍、ファイバに応用、歪を発生させる圧力、歪、あ
るいは、ファイバ材に磁歪物質、！歪物質をコートする
こと（支）より磁界。
電界等の諸計測物理蓋によって、複屈折が生じることが
わかっている。したがってこの複屈折位相差γを第５図
の構成で検出すればファイバに影響を与えている諸物埋
置が計ｄ１１ｊできる。
わかっている。したがってこの複屈折位相差γを第５図
の構成で検出すればファイバに影響を与えている諸物埋
置が計ｄ１１ｊできる。
本発明の検出原理は振幅の変動に無関係に検出するので
、フつ′イバ〃】の損失が」１加しても検出誤差が生じ
ない。したがってファイバ２４を長距離にして、この間
に分布する物理量の総和を計測する応用に利用できる。
、フつ′イバ〃】の損失が」１加しても検出誤差が生じ
ない。したがってファイバ２４を長距離にして、この間
に分布する物理量の総和を計測する応用に利用できる。
ｇ 発明の効果
本発明の複屈折測定装置によれば複屈折位相差による位
相変調を利用するので光伝送路の伝送損失が精度に影響
せず長距離伝送が可能となり、従来の方式の様な複雑な
計算が不要となり、検出の応答特性の良い高精度の複屈
折測定装置を得ることができる。
相変調を利用するので光伝送路の伝送損失が精度に影響
せず長距離伝送が可能となり、従来の方式の様な複雑な
計算が不要となり、検出の応答特性の良い高精度の複屈
折測定装置を得ることができる。
ｇＰ １図は従来のボッケル効果、複屈折位相差を測定
する装置の構成図、第２図は本発明の光学系のｔｌり電
図、第３図は本発明の１４子回路系の構成図、ｌｎ４図
は第３図のタイミング図、第５図は本づら明の池の実施
例を示す図。 １・・・単一周波数レーザ ２，１１・・・電気光学効
果物質６．１０．１３・・・フォトダイオード７・・・
三周波数レーザ ８・・・ビームスプリッタ１４ 、１
５・・・電気フィルタ １６ 、１７・・・シュミ゛ノ
ｌ−トＩＪ ｊｊ１８ 、１９・・・カウンタ 肋
・・・フリソプフロソフ。 ２４・・・光ファイバー
する装置の構成図、第２図は本発明の光学系のｔｌり電
図、第３図は本発明の１４子回路系の構成図、ｌｎ４図
は第３図のタイミング図、第５図は本づら明の池の実施
例を示す図。 １・・・単一周波数レーザ ２，１１・・・電気光学効
果物質６．１０．１３・・・フォトダイオード７・・・
三周波数レーザ ８・・・ビームスプリッタ１４ 、１
５・・・電気フィルタ １６ 、１７・・・シュミ゛ノ
ｌ−トＩＪ ｊｊ１８ 、１９・・・カウンタ 肋
・・・フリソプフロソフ。 ２４・・・光ファイバー
Claims (1)
- 第１の周波数の直線偏光波と、これと直交する第２の周
波数の直線偏光波を、電界等により複屈折位相差を持つ
複屈折物質を介して通過させ、その通過光の所定の方位
角の直線偏光成分を抽出する検光子と、前記直線偏光成
分を第ｌの電気信号に変換する光電変換器と、前記第１
の電気信号から前記電界等の複屈折位相差により位相変
調された前記第１の周波数と前記第２の周波数の差の周
波数の第２の電気信号を得る手段を設けたことを特徴と
する複屈折測定装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57127658A JPS5918923A (ja) | 1982-07-23 | 1982-07-23 | 複屈折測定装置 |
| GB08318712A GB2125543B (en) | 1982-07-23 | 1983-07-11 | Birefringence type measuring device |
| US06/514,658 US4629323A (en) | 1982-07-23 | 1983-07-18 | Birefringence type measuring device |
| DE19833326555 DE3326555A1 (de) | 1982-07-23 | 1983-07-22 | Messvorrichtung mit doppelbrechung |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57127658A JPS5918923A (ja) | 1982-07-23 | 1982-07-23 | 複屈折測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5918923A true JPS5918923A (ja) | 1984-01-31 |
| JPH0123067B2 JPH0123067B2 (ja) | 1989-04-28 |
Family
ID=14965522
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57127658A Granted JPS5918923A (ja) | 1982-07-23 | 1982-07-23 | 複屈折測定装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4629323A (ja) |
| JP (1) | JPS5918923A (ja) |
| DE (1) | DE3326555A1 (ja) |
| GB (1) | GB2125543B (ja) |
Families Citing this family (35)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2563337B1 (fr) * | 1984-04-19 | 1986-06-27 | Saint Gobain Rech | Mesure des contraintes dans le verre flotte |
| JPS6269110A (ja) * | 1985-09-21 | 1987-03-30 | Ushio Inc | 光学的歪計測方法 |
| FR2595820B1 (fr) * | 1986-03-13 | 1990-01-05 | Bertin & Cie | Dispositif a fibres optiques pour la detection a distance d'une grandeur physique, en particulier de la temperature |
| US4789236A (en) * | 1986-08-07 | 1988-12-06 | Lockheed Missiles & Space Company, Inc. | Stress sensor |
| US4709145A (en) * | 1986-08-20 | 1987-11-24 | Simmonds Precision Products, Inc. | Method and apparatus for compensating fiber optic lead and connector losses in a fiber optic sensor by using a dual wavelength optical source and matched polarizer |
| DE3817568C2 (de) * | 1987-05-25 | 1995-06-22 | Hitachi Ltd | Optischer Modulator mit einem supraleitenden Oxid |
| JPH0695109B2 (ja) * | 1987-05-30 | 1994-11-24 | 浜松ホトニクス株式会社 | 電圧検出装置 |
| EP0293842B1 (en) * | 1987-05-31 | 1992-08-05 | Hamamatsu Photonics K.K. | Voltage detector |
| DE3877628T2 (de) * | 1987-05-31 | 1993-05-13 | Hamamatsu Photonics Kk | Spannungsdetektor. |
| JP2571385B2 (ja) * | 1987-05-31 | 1997-01-16 | 浜松ホトニクス株式会社 | 電圧検出装置 |
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| JP2792315B2 (ja) * | 1992-03-10 | 1998-09-03 | 松下電器産業株式会社 | 複屈折測定装置 |
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| EP1229337A1 (de) * | 2001-02-06 | 2002-08-07 | Abb Research Ltd. | Verfahren zur temparaturkompensierten elektro-optischen Messung einer elektrischen Spannung |
| DE10154008C1 (de) * | 2001-10-28 | 2003-04-30 | Hans-Dieter Geiler | Verfahren und Anordnung zur spannungsoptischen Analyse von Festkörpern |
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| CN102142654B (zh) * | 2011-01-13 | 2013-04-03 | 清华大学 | 一种单/双频输出激光头及激光输出方法 |
| CN105716756B (zh) * | 2016-01-26 | 2019-07-09 | 河北工业大学 | 一种光学材料微观应力空间分布的精确测量装置 |
| CN109781317B (zh) * | 2019-03-11 | 2020-10-16 | 山东大学 | 光学玻璃应力检测系统及检测方法 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NL248231A (ja) * | 1959-02-18 | |||
| DE1766079A1 (de) * | 1968-03-30 | 1971-05-27 | Telefunken Patent | Verfahren zur Bestimmung der Phasendifferenz zwischen zwei gleichfrequenten Spannungen beliebiger Frequenz |
| DE2130046C3 (de) * | 1971-06-11 | 1975-04-30 | Siemens Ag, 1000 Berlin Und 8000 Muenchen | Einrichtung zur Messung von Spannungen an Hochspannungsleitern |
| SU742805A1 (ru) * | 1978-01-04 | 1980-06-25 | Предприятие П/Я Г-4605 | Способ измерени тока |
| NL181528C (nl) * | 1980-01-12 | 1987-09-01 | Sumitomo Electric Industries | Inrichting voor het meten van een spanning of van een elektrisch veld met gebruikmaking van licht. |
| US4442350A (en) * | 1981-08-17 | 1984-04-10 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Fiber optic sensor with enhanced immunity to random environmental perturbations |
-
1982
- 1982-07-23 JP JP57127658A patent/JPS5918923A/ja active Granted
-
1983
- 1983-07-11 GB GB08318712A patent/GB2125543B/en not_active Expired
- 1983-07-18 US US06/514,658 patent/US4629323A/en not_active Expired - Lifetime
- 1983-07-22 DE DE19833326555 patent/DE3326555A1/de active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE3326555A1 (de) | 1984-02-02 |
| GB2125543A (en) | 1984-03-07 |
| GB8318712D0 (en) | 1983-08-10 |
| GB2125543B (en) | 1986-04-09 |
| US4629323A (en) | 1986-12-16 |
| DE3326555C2 (ja) | 1987-10-22 |
| JPH0123067B2 (ja) | 1989-04-28 |
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