JPS62198768A - 光フアイバ型電圧センサ - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はポッケルス効果を用いた光ファイバ型電圧セン
サに関する。

従来の技術 ＢＳＯ，ＬｉＮｂｏ３．ＺｎＳ　　等の電気光学結晶の
ポッケルス効果を利用して高圧送電線などの電圧を光学
的に測定する光ファイバ型電圧センサは、絶縁性や電磁
誘導ノイズの点ですぐれており、抵抗分圧法やコンデン
サ分圧法などによる電気的測定法に比較して多くの長所
を有しているため、近年、積極的に開発が行なわれてい
る。

従来の光ファイバ型センサは、例えば、電気通信学会技
術研究報告（ＯＱＥ８２−５９）に示すように、第２図
のような構成となっていた。双方向で用いる人、出力兼
用光ファイバ１と自己集束性ロッドレンズ２の一端側と
の間に、１枚の複屈折材料（ルチル平板）３を置いて偏
光分離機能を持たせ、また、自己集束性ロッドレンズ２
の他端には、電極４を有するポッケルス材料（本従来例
では、Ｌ　Ｉ　ＮｂＯｓ単結晶）６と阿波長板６及び反
射板７を配置して、反射光学系を構成する。入出力兼用
光ファイバ１の手前には分岐器８があって、入力光ファ
イバ９からの光ｌｉｎ　　を入出力兼用光ファイバ１に
通し、また、入出力兼用光ファイバ１から逆方向に帰っ
てきた信号光ｊｏｕｔを出力光ファイバ１ｏに分岐する
。

この動作原理を説明すると、入出力兼用光ファイバ１か
ら出射した光ｌｉｎはルチル平板３で直線偏光になり、
ポッケルス材料５及び％波長板６を透過後、ミラー７で
反射され、再び％波長板６及びポッケルス材料５を通過
後、ルチル平板３で偏光分離されて、入出力兼用光ファ
イバ１に受光される。ポッケルス材料６は電界によシ屈
折率が変化するが、その変化率が偏光方向によシ異なる
ため、通過する光の位相が変わり、楕円偏光となる。

この偏光の変化を検光子に当たるルチル平板３で偏光分
離し、強度変化に変換する。ここで、ポッケルス材料６
を通過する光が電界により受ける光学的位相差Δφは印
加電界強度Ｅに比例する。

すなわち Δφ＝ｋＥ　　ただしに：比例定数　・・・・・・・・
・・・・（１）となる。

また、光線は％波長板を往復することによシ、π／２　
の位相差を受ける。従って、この場合の出力光強度は、 Ｐ■１−ｓｉｎ（Δφ）　　　　　　・旧・・・・・・
・・（２）となり、Δφが小さい時には、 Ｐ　ｏｃ　１−Δφ＝１−ｋＥ　　　　　・・・・・・
・・・・・・（（ロ）となり、電界強度Ｅに比例した光
量変化が得られる。

発明が解決しようとする問題点 このような光ファイバ型電圧センサでは、印加電圧をＶ
、光源の波更をλとすると、印加電圧による光の位相差
φは、次のような式で表わされる。

ここで、ｎ　は、Ｌ　Ｉ　Ｎ　ｂ　Ｏ３の常光線屈折率
、ｄはＬｉＮｂ０　　の厚さ、ｌはＬ　Ｌ　Ｎ　ｂ　Ｏ
ｓの長さ（電極長）である。

また、このような光ファイバ型電圧センナでは、一般的
に光源として発光ダイオードを使用しているが、発光ダ
イオードＬＥＤの発光波長点がりの半値全中がｏ、ａμ
ｍ帯ＬＥＤで３０〜６０ｎｍ。

１．３　ｐｍ帯ＬＥＤで１１００ｎ以上と、非常に広い
ため、（４）式で示すように、ＬＥＤの波長の巾により
、位相差φに巾が生じ、測定精度が悪化する。

また、入力光ファイバから出射した光が出力光ファイバ
に入射するまでの距離が２ｏ１ｔＲ以上必要となるが、
この距離が長い種入力光ファイバから出力光ファイバへ
結合する光の損失が増大する要因となるとともに厳しい
軸合せ精度が要求される。

問題点を解決するための手段 本発明は、上記の問題を解決するために、半導体レーザ
を光源として使用し、偏波面保存型光ファイバを入力側
光ファイバとしてマルチモード型光ファイバを出力型光
ファイバとして各々使用し、前記入力側光ファイバから
出射する直線偏光が、少なくともポッケルス材料と１／
４波長板及び検光子とを通過して前記出力側光ファイバ
に入射するものである。

作　　用 本発明は上記の方法により、測定精度が向上するととも
に、接着剤で固定する光学部品のうち、偏光子を省略す
ることができるため、信頼性の向上が期待でき、またコ
ア径の小さい光ファイバから大きい光ファイバへの光の
結合となるため、損失増加を防ぐことが可能となるもの
である。

実施例 第１図に本発明の光マイソレータについての一実施例を
示す。

半導体レーザ１２から出射した直線偏光の光を、偏波面
保存型光ファイバ１３の偏光固有軸に入射する。このた
め、光は直線偏光を保ったまま光ファイバ１３中を伝搬
し、自己集束型レンズ１４で平行光となシ、ポッケルス
材料１６を通過時に電極１６から印加される電圧に対応
した位相変化を受は楕円偏光となる。この位相の変化は
検光子１８で強度変化に変換され、自己集束型レンズ１
９で出力用マルチモード型光ファイバに集光され伝搬し
、電圧の強度に比例した光量の変化が得られる。

発明の効果 以上述べたように、本発明によれば、半導体レーザ１２
の発振波長点・がりの半値金山は一般的に数ｎｍ程度と
ＬＥＤに比べて非常に狭いために測定精度の改善が可能
となる。

また、入力用の偏波面保存型光ファイバから出射する光
は直線偏光となっており、従来使用の偏光子が不用とな
る。さらに、偏波面保存型光フ１イバのコア径は１０μ
ｍ以下と微細であり、これに比較して出力用のマルチモ
ード光ファイバのコア径は５０μｍ以上と比較的大きな
ものであることから、入・出力光ファイバ間の光の結合
損失はほとんど無く、また軸合せも非常に容易に行なう
ことができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における光ファイバ型電圧セ
ンナの概略構成図、第２図は従来のセンサの構成図であ
る。 １２・・・・・・半導体レーザ、１３・・・・・・偏波
面保存型光ファイバ、２，１４．１９・・・・・・自己
集束型レンズ、６．１６・・・・・・ポッケルス材料、
４．１５・・・・・・電極、１７・・・・・・Ｋ波長板
、１８・・・・・・検光子、２゜・・・・・・マルチモ
ード型光ファイバ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 半導体レーザを光源として使用し、偏波面保存型光ファ
   イバを入力側光ファイバとしてマルチモード型光ファイ
   バを出力側光ファイバとして各々使用し、前記入力側光
   ファイバから出射する直線偏光が、少なくともポッケル
   ス材料と１／４波長板及び検光子とを通過して前記出力
   側光ファイバに入射してなる光ファイバ型電圧センサ。