CN103364642A

CN103364642A - 电场计测装置

Info

Publication number: CN103364642A
Application number: CN 201310099854
Authority: CN
Inventors: 真家泽二; 牟礼胜仁
Original assignee: Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
Priority date: 2012-03-30
Filing date: 2013-03-26
Publication date: 2013-10-23
Also published as: JP2013210278A

Abstract

一种廉价的电场计测装置，能够不使用偏振保持光纤，而是将现有的已铺设的光纤用作从光源部向光强度调制器导入光波的光纤。测定从检测电磁波的区域内所设置的被测定装置产生的电磁波的电场强度，电场计测装置的特征在于，在该区域内，配置有天线和具有根据天线的输出信号进行光调制的马赫-曾德尔型光波导的光强度调制器(LN调制器)，在该区域外，配置有光源部、接收来自光强度调制器的输出光的受光部、以及根据受光部(光接收部)的输出测定电场强度的测定器，通过第1光纤从光源部向光强度调制器导入光波，通过第2光纤(SMF)从光强度调制器向受光部导出光波，光源部为低相干光源(ASE光源)，第1光纤使用单模光纤(SMF)。

Description

电场计测装置

技术领域

本发明涉及一种电场计测装置，尤其涉及电子设备等的放射电磁波噪声测定、电波暗室等的电磁波测定设备评价、及天线评价等电磁场计测领域中所使用的模拟光传送技术等中所利用的电场计测装置。

背景技术

放射电磁波噪声等的测定是在利用电波暗室等设备抑制了测定对象外的电磁波的测定环境下进行的。因此，通过暗室内的接收天线接收的信号被传送到相邻的测定室，并通过设置于此处的测定器进行计测。

近年来，伴随着电子设备的高速化，电磁波噪声高频化，需要超过1GHz，根据情况需要以超过10GHz的频率进行评价。本申请人在专利文献1中提出了如下方法：利用具有马赫-曾德尔型光波导的光调制器及光纤等光纤传送装置，对通过接收天线接收的信号进行光传送。

图1是本发明人提出的电场计测装置的一例。在电波暗室侧设置有天线和头部(发送侧)。在该头部配置有放大该天线的输出信号的RF放大器(放大器)、具有根据来自该RF放大器的输出信号进行光调制的马赫-曾德尔型光波导的光强度调制器(LN调制器)、以及向该光强度调制器施加DC偏置电压的DC偏置电路(偏压控制电路)。

另一方面，在测定室侧配置有控制部(接收侧)。在该控制部配置有光源部(LD)、接收来自该光强度调制器的输出光的受光部(光接收部，PD)、以及根据来自该受光部(PD)的输出信号的强度变化控制向该光强度调制器供给的DC偏置电压的DC偏压控制部(控制电路)。此外，在测定室侧配置有根据受光部(光接收部)的输出测定电场强度的测定器。

在光强度调制器中使用铌酸锂(LN)基板等具有电光效应的基板的情况下，向光强度调制器入射的光的调制效率根据基板的晶轴(X轴、Z轴)的设置情况、对所入射的光作用的电场方向、及所入射的光的偏振方向的关系而变化。因此，需要向光调制器入射的光是与调制效率最大的光调制器的条件相符的特定偏振光。为了实现这一点，光源部使用半导体激光器等激光光源(LD)，从光源部到光强度调制器(LN调制器)为止，使偏振条件符合特定的条件，使用偏振保持光纤(PMF)。

在调制效率如此调整为最大的偏振器被配置在基板的输入端的情况下，通过使偏振器的偏振轴与来自PMF的射出光的偏振方向一致，

也能够消除偏振方向的变化引起的偏振器中的损失变动，得到准确的测定值。

此外，在基板的输入端没有配置偏振器的情况下，由于通过使来自PMF的射出光的偏振方向与调制效率最大的基板的晶轴一致，能够消除与光的偏振变动对应的调制效率的变动，因此也能够得到准确的测定值。

但是，偏振保持光纤与单模光纤等通常的光纤不同，价格昂贵，因此不是通常铺设的设备。因此，为了使用电场计测装置，还需要偏振保持光纤的铺设工程。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2010-127777号公报

发明内容

本发明要解决的课题在于解决上述问题，提供一种廉价的电场计测装置，能够不使用偏振保持光纤，而是将已铺设的光纤用作从光源部向光强度调制器导入光波的光纤。

为了解决上述课题，本发明具有以下技术特征。

(1)一种电场计测装置，测定从检测电磁波的区域内所设置的被测定装置产生的电磁波的电场强度，上述电场计测装置的特征在于，在该区域内，配置有天线和具有根据该天线的输出信号进行光调制的马赫-曾德尔型光波导的光强度调制器，在该区域外，配置有光源部、接收来自该光强度调制器的输出光的受光部、以及根据该受光部的输出测定该电场强度的测定器，通过第1光纤从该光源部向该光强度调制器导入光波，通过第2光纤从该光强度调制器向该受光部导出光波，该光源部为低相干光源，该第1光纤使用单模光纤。

(2)根据上述(1)所述的电场计测装置的特征在于，该光源部为ASE光源。

(3)根据上述(1)所述的电场计测装置的特征在于，该光源部具有以下结构：将来自激光光源的光波以1比1的光强度分离为两个光波，以相互成为可干渉距离以上的方式赋予光路差，以使偏振面正交的方式对该两个光波进行合波。

(4)根据上述(1)至(3)中任一项所述的电场计测装置的特征在于，该光强度调制器在具有电光效应的基板上能形成光波导而成。

如本发明的电场计测装置那样，光源部为低相干光源，连接光源部与光强度调制器的第1光纤使用单模光纤，从而不需要使用偏振保持光纤，能够利用现有的已铺设的光纤，能够提供廉价的电场计测装置。

附图说明

图1是表示现有的电场计测装置的概略图。

图2是表示本发明的电场计测装置的概略图。

图3是表示图2的控制部的其他应用例的图。

图4是表示在本发明的电场计测装置中对于偏压控制也通过光纤来连接头部和控制部的例子的图。

具体实施方式

以下，用优选例详细说明本发明。

图2是表示本发明的电场计测装置的概略的图。测定从被测定装置(不图示)产生的电磁波的电场强度，该被测定装置设定于检测电波暗室等的电磁波的区域内。

本发明中的“检测电磁波的区域”不限定于电波暗室，是指开放侧等为了检测被测定装置所产生的电磁波而设置该被测定装置的空间。

此外，“检测电磁波的区域”以外是指，计测被测定装置所产生的电磁波时不成为障碍的区域，可以是电波暗室的外部、从被测定装置非常远离的场所，此外，也可以是像后述的测定室那样容纳主体部及测定器、且隔断从设备产生的电磁波向“检测电磁波的区域”漏出的空间。

以下，以电波暗室及测定室为例进行说明。

在电波暗室内，配置有天线和组装有具有马赫-曾德尔型光波导的光强度调制器(LN调制器)的头部。天线的输出信号与专利文献1及图1等同样施加到光强度调制器的调制电极，改变马赫-曾德尔型光波导的折射率。通过该折射率变化，在该光波导中传播的光波的相位被调制，从马赫-曾德尔型光波导射出的光波的光强度被调制。

光强度调制器能够适当利用在具有电光效应的基板上形成有光波导及调制电极的行波型光调制器。作为具有电光效应的基板，例如可以使用铌酸锂、钽酸锂、PLZT(锆钛酸镧铅)及石英系的材料等。马赫-曾德尔型的光波导通过热扩散法、质子交换法等在基板表面上扩散Ti等，或形成脊型的凸部，从而能够形成在具有电光效应的基板上。调制电极由施加来自天线的输出信号的信号电极及接地电极构成，可以通过Ti/Au的电极图案的形成及镀金方法等形成在基板上。此外，也可以根据需要在光波导形成后的基板表面设置电介质SiO₂等缓冲层，抑制因光波导的上侧所形成的电极引起光波的吸收及散射。

作为电波暗室侧的偏压控制电路和测定室侧的控制电路协作而进行的光强度调制器的偏置点的调整方法，通过在来自天线的输出电压上重叠DC偏置电压而向上述调制电极施加，能够调整光强度调制器的偏置点。此外，也可以在调制电极以外另行组装偏置点控制用的电极，并向这样的电极施加DC偏置电压。

在电波暗室的外部相邻有测定室，在该测定室内设置有控制头部的计测装置的控制部及EMI接收器等测定器。头部和控制部仅通过光纤和从控制电路到偏压控制电路的电源供给线路接合。

进一步详细说明头部及控制部的结构。

在头部中，导入来自接收天线的输出信号(30MHz以上)并向放大器输入。放大器是放大天线的输出信号的RF放大器。

来自作为该RF放大器的放大器的输出信号和来自偏压控制电路的DC偏置电压被施加到光强度调制器。为了根据放大器的输出信号进行光调制，利用具有马赫-曾德尔型光波导的光强度调制器(LN调制器)。

在控制部中，本发明的特征即低相干光源用于光源部。具体地说，使用图2所示的ASE(Amplified Spontaneous Emission：放大自发发射)光源、图3所示的利用了偏振保持光纤分束器(光纤熔融延伸分束器，分支比1:1)的低相干光源。

在图3中，向偏振保持光纤分束器(光纤熔融延伸分束器，分支比1:1)入射从激光光源(LD)发出的光波。将双方的光纤间的光路差设为10km(可干扰距离以上)，在双方的光纤射出端使偏振面正交的状态下，通过双折射板(PBC)进行偏振波合波。通过这样的光回路，激光成为无偏振的低相干光。

通过在光源部上使用低相干光源，将光源部与光强度调制器(LN调制器)连接的光纤不限定于偏振保持光纤(PMF)，能够使用廉价的单模光纤(SMF)。

根据这样的结构，即使在以调制效率最大的方式调整后的偏振器配置在基板的输入端的情况下，由于偏振器的偏振轴成分的透过光量被平均化而始终一定，因此能够得到准确的测定值，而不会像以往那样在偏振方向上受到影响。

此外，在基板的输入端没有配置偏振器的情况下，在调制效率最大的基板的晶轴和该晶轴以外的轴的双方上输入有光，但此时双方的晶轴方向成分的光量分别被平均化而始终一定。因此，对于调制效率最大的基板的晶轴成分的光，进行稳定的调制，而对于另一个晶轴成分的光，不进行调制而直接由光强度调制器射出直流成分的光量。

因此，由光强度调制器射出的光是没有被调制的直流成分加上调制后的调制成分的光。与在基板的输入端配置有偏振器的情况相比，从光强度调制器射出的光的消光比减小，但能够得到本发明的效果。

图3的激光光源通过进行10k～10MHz调制而扩展光谱，还能够变更为缩短10km光纤的结构。

在控制部中，设置有接收来自光强度调制器(LN调制器)的输出光的受光部(光接收部、PD)。受光部在图2或3中由两个受光元件(光接收部(高速PD)和PD(监视器PD))构成，但也可以由一个PD构成，将来自该PD的输出信号分离为30MHz以上的高频信号和与DC偏压控制相关的信号频带即例如小于30MHz的低频信号。

在光接收部(高速PD)中，检测与天线的输出信号相当的30MHz以上的信号，通过放大器放大通过了高通滤波器(HPF)的信号并向测定器导入。

PD(监视器PD)的信号输出例如小于30MHz的低频信号，并向DC偏压控制电路(控制电路)输入。在成为DC偏压控制部的控制电路中，

根据来自受光部即监视器PD的输出信号的强度变化，确定向光强度调制器供给的DC偏置电压。

从DC偏压控制部输出的DC偏置电压所涉及的电信号通过电源供给线路直接供给到头部内的偏压控制电路。另外，该电信号如图4所示通过控制部内的电-光转换器(E/O)转换为光信号，通过光纤还能够向测定区域内导入。此时，通过在该区域内另行配置的光-电转换器(O/E)转换为电信号，该电信号输入到DC偏置电路。在偏压控制电路中，根据上述电信号，控制向光调制器施加的DC偏压。

此外，在DC偏压控制中使用光纤的情况下，可以在连接光调制器和监视器PD的光纤以外另行设置，但为了减少铺设的光纤的根数，如图4所示，也可以与连接光强度调制器(LN调制器)和受光部(光接收器、PD)的光纤兼用。此时，需要在光纤的端部配置循环器、波分复用元件(WDM)，根据光波的行进方向有效地分离来自光调制器的输出光和与DC偏压控制相关的光波。

产业上的可利用性

如上所述，根据本发明，能够提供一种廉价的电场计测装置，能够不使用偏振保持光纤，而是将现有的已铺设的光纤用作从光源部向光强度调制器导入光波的光纤。

Claims

1.一种电场计测装置，测定从检测电磁波的区域内所设置的被测定装置产生的电磁波的电场强度，上述电场计测装置的特征在于，

在该区域内，配置有天线和具有根据该天线的输出信号进行光调制的马赫-曾德尔型光波导的光强度调制器，

在该区域外，配置有光源部、接收来自该光强度调制器的输出光的受光部、以及根据该受光部的输出测定该电场强度的测定器，

通过第1光纤从该光源部向该光强度调制器导入光波，

通过第2光纤从该光强度调制器向该受光部导出光波，

该光源部为低相干光源，

该第1光纤使用单模光纤。

2.根据权利要求1所述的电场计测装置，其特征在于，

该光源部为ASE光源。

3.根据权利要求1所述的电场计测装置，其特征在于，

该光源部具有以下结构：将来自激光光源的光波以1比1的光强度分离为两个光波，赋予相互可干扰距离以上的光路差，以使偏振面正交的方式对该两个光波进行合波。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的电场计测装置，其特征在于，

该光强度调制器在具有电光效应的基板上形成光波导而成。